JP2504673Y2 - 無停電電源装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は停電により大きな影響を受ける装置に対し停
電時にも電力を引き続き供給するバックアップ回路を有
する無停電電源装置に関し、特にバックアップ回路に過
電流保護機能を設けた無停電電源装置に関する。

（従来の技術） 現在、高度に発達したコンピュータシステムが広く一
般社会に浸透しており、このようなシステムにおいて、
停電が発生すると大きな公共的な混乱をもたらす結果と
なる可能性が高いため、無停電電源装置により、信頼度
の高い電力を供給する必要がある。このような無停電電
源装置は、コンピュータシステムの電源を停電に対して
全面的に保証するものでなくても、最小限その記憶内容
を保持するに必要な電力を供給することが必要である。

上記のような用途に用いる停電時にバックアップ機能
を有する無停電電源装置において、通電時はスイッチン
グレギュレータによって電力を供給し、停電などにより
入力電源がオフになった場合は、バッテリを用いたシリ
ーズレギュレータにより電力を供給する無停電電源装置
について考察する。

第３図は従来用いられている上記に説明した無停電電
源装置の回路図である。図において、１は商用電源入力
を整流し、スイッチをオンオフすることによりパルス状
高周波を発生するチョッパを用いたコンバータである。
入力電源は商用電源及び整流回路を省略して直流入力E
_inのみを示してある。２はコンバータ１からのパルス化
高周波入力を整流して負荷回路３に直流電力を供給する
スイッチングレギュレータで構成された主電源回路であ
る。この出力電圧が所定の電圧から上下した場合、パル
ス幅変調制御回路４はコンバータ１のチョッパのオンオ
フのタイミングを変更することにより出力パルス化高周
波のパルス幅を調整して出力電圧を所定の電圧に調整す
る。５は例えばコンピュータのリフレッシュが必要なメ
モリ等の停電時にも電力供給の必要のある負荷回路６に
電力を供給する副電源回路、７はコンバータ１から入力
されたパルス信号のパルス幅を変更して入力電圧を加減
するための磁気増幅器である。副電源回路５は磁気増幅
器７と２個のダイオードから成る整流回路８とチョーク
と大容量コンデンサとから成る平滑回路９で構成されて
おり、主電源回路２と同様にスイッチングレギュレータ
式の電源回路である。その電流容量は主電源回路２に比
べて、メモリのリフレッシュに用いる程度なのでかなり
小さいものである。

10は停電時に副電源回路５をバックアップするために
直流電力を供給するシリーズレギュレータで構成されて
いるバックアップ回路で、バックアップ用の電池11,直
列に回路に挿入されて出力電流を調整するPNPトランジ
スタ12、回路に流れる電流を検出しその両端電圧を比較
器13に入力する検出用抵抗14、トランジスタ12の出力電
圧を分圧する抵抗R₁及び抵抗R₂から成る分圧抵抗15、比
較器13の“十”端子への入力抵抗16及び比較器13の出力
の5VBOLPにり動作する制御回路17で構成されている。比
較器13は“−”端子入力が“＋”端子入力よりも大きい
ときに5VBOLPを出力する。ここで、通常動作時に副電源
回路５から出力される電源電圧を5VN、停電時バックア
ップ回路10から出力される電源電圧を5VBとする。比較
器13から出力される電圧5VBOLPは、5Vバックアップ電圧
5VBの過電流時に出力される過電流保護（Over Load Pro
tection）用の電圧である。

この副電源回路５は整流回路８で整流され平滑回路９
で平滑された出力電圧5VNと、バックアップ回路10の出
力電圧5VBのいずれか高い方の電圧を出力するような仕
組みになっていて、5VNは5VBより稍高く設定されている
ため、平常動作時には5VNが出力されている。停電にな
ると5VNが一挙に低下し5VBが出力される。この出力電流
により検出用抵抗14に電圧降下が起こり、トランジスタ
12の出力側の電圧は分圧抵抗15で分圧されて比較器13
の“−”端子に電圧として入力され、“＋”端子に入
力されている検出用抵抗14の出力端子の基準電圧である
電圧が比較器13の“＋”端子に入力された電圧と比
較され、電圧が電圧より大きいとき、比較器13から
5VBOLPが出力される。この5VBOLPは制御回路17に入力さ
れ、制御回路17はトランジスタ12のベース電圧を変化さ
せてエミッタコレクタ間の抵抗を増加させ、バックアッ
プ回路10から副電源回路５に供給する電流の過電流を防
止している。

一例として数値を代入して説明する。検出用抵抗14を
10mΩ、5VBOLPの動作のスレッショルドを6A、5VB出力電
圧を5.0Vとすると、比較器13の入力電圧は基準電圧の
5.0Vである。6Aが10mΩの検出用抵抗14を流れるので、
電圧は5.0V＋60mV＝5.06Vとなり、電圧が5.06Vのと
き、電圧が5.0Vになるように分圧抵抗15の抵抗値R₁,R
₂を決めておけば、5VBOLPはバックアップ電流が6Aを超
えたとき出力する。制御回路17は5VBOLPによりトランジ
スタ12のベースに制御信号を与えてバックアップ電流を
6Aにするように内部抵抗を増加させる。負荷回路６に短
絡などの異常が発生した場合は5VBOLPの電圧が大きくな
り、制御回路17は電池11に直列に挿入されるリレー（図
示せず）を開放する等の手段により電源供給を停止す
る。

（考案が解決しようとする課題） ところで、このバックアップ回路10において、停電に
なって副電源回路５にバックアップ電流を供給していた
とき、停電が解除されてE_inが入力されると、5VNが立上
ってくるので、5VN＞5VBになった時点で副電源回路５は
5VNを出力することになる。このときの動作のタイムチ
ャートを第４図に示す。図において、入力電圧E_inが停
電のためオフになったとき、主電源回路２の出力電圧は
0Vとなるが副電源回路５の出力電圧はバックアップ電圧
5VBに切り替わる。停電が終り、E_inが入力されると5VN
が立上ってきて5VN＞5VBになったときに副電源回路５の
出力電圧は5VNに切り替わる状態が示されている。この
ようなバックアップ回路10の動作において、前述の例で
は検出用抵抗14が10mΩなので負荷電流が6Aとすれば、
その検出電圧は60mV程度であるが、通電が回復し、5VB
から5VNに切り替わるときに発生するノイズは60mVより
も可成り大きいことが多く、その大きな電圧の5VBOLPが
制御回路17に入力されると制御回路17は副電源回路５に
平滑用コンデンサの短絡、その他負荷回路６に短絡事故
が発生したものと判断してバックアップ回路10を停止さ
せる。この停止回路は図示していないが、例えば電池11
に直列に挿入した自動復帰しないリレー等を用いるもの
である。

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、停電時から平常時に切り替わるときに発生するノイ
ズ等に影響されない過電流保護機能をバックアップ回路
に有する無停電電源装置を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本考案は、平常運転時には商用
電源から電力を供給するコンバータと、停電時にはバッ
クアップ用の電池を用いて電力を供給するバックアップ
回路とで構成され、該バックアップ回路は回路電流を検
出する検出用抵抗と、一方の端子に供給電圧である基準
電圧が入力され、他方の端子には所定の回路電流が前記
検出用抵抗に流れたときに生ずる電圧降下分だけ高い電
圧が分圧されて入力され、その２電圧を比較して過電流
信号を出力する比較器とから成る過電流保護機能を有す
る無停電電源装置において、平常動作時である前記コン
バータ動作時には高電位のイネーブル信号が入力され、
停電時の前記コンバータ非動作時には低電位のディセー
ブル信号が入力されて、イネーブル信号の電圧を調整す
る電圧調整用抵抗と、該電圧調整用抵抗にアノード側が
接続されカソード側が前記比較器の基準電圧入力端子に
接続されているダイオードとから成る誤動作防止回路を
具備することを特徴とするものである。

（作用） 停電時には低電位のディセーブル信号が入力されダイ
オードにより遮断されているが、平常運転時には高電位
のイネーブル信号が入力され電圧調整用抵抗により定常
電流よりも大電流を許容する電圧値に調整されて入力さ
れ、停電時から平常運転に切り替わる時に生ずるノイズ
にも影響されない。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本考案の一実施例の回路図である。図におい
て、第３図と同等の部分には同一の符号を付してある。
図中、21はコンバータ１がオンとなって動作中は高電位
のイネーブル信号（Ｅ信号）、停電のためコンバータ１
がオフになっているときは低電位（0V）のディセーブル
信号（Ｄ信号）が入力され、出力を比較器13に加える誤
動作防止回路で、高電位のＥ信号を通過させ、低電位の
Ｄ信号を遮断するダイオード22と、電圧調整用抵抗23と
で構成されている。この回路ではＥ信号の電圧は5VBの
電圧より高い必要がある。

次に上記のように構成された実施例の動作を第２図を
参照して説明する。第２図は説明のために要部を抽出し
た回路図である。平常状態においてはコンバータ１はオ
ンとなって、主電源回路２と副電源回路５は負荷回路３
及び負荷回路６に電力を供給している。この平常状態に
おいて、高電位のＥ信号が誤動作防止回路21に入力され
て比較器13の“＋”端子に加えられている。停電になる
とコンバータ１のオフ信号がＤ信号として入力される。
Ｄ信号は0Vなのでダイオード22により遮断されて比較器
13の“＋”端子には無関係となる。このとき、バックア
ップ回路10は副電源回路５に5VBを供給する。この電流
を6Aに設定すると、検出用抵抗14における電圧降下は6A
×10mΩ＝0.06Vであり、検出用抵抗14の出力側の電圧
は5VBで5Vであるため電圧は5.06Vとなる。従って、 となるようにR₁,R₂の値を定める。このようにすると、
過負荷保護電流が6Aになる。

ここで、Ｅ信号が誤動作防止回路21に入力されたと
き、ダイオード22を経て比較器13に加えられる電圧は次
のように設定されている。即ち平常状態において流れる
電流は6Aなので、ノイズに対して過電流保護機能を動作
させないために、例えば、過電流保護機能の動作電流を
12Aに調整する。電圧は5Vなので電圧は次式のよう
になる。

電圧＝5v＋（12A×10mΩ）Ｖ＝5.12V …（２） 電圧は電圧抵抗15の抵抗R₁,R₂に分圧された電圧なの
で、（１）式を代入すると、 電圧をこの電圧に等しくするように電圧調整用抵抗
23を調整してＥ信号を比較器13の“＋”端子に印加して
おく。

電源E_inがオフの状態からオンになったとき、Ｅ信号
により比較器13の“＋”端子の電圧は（３）式に等し
い電圧になっているため、制御回路17に加えられる5VBO
LPは回路電流が12Aを超えたときに出力するように調整
されていて、回路電流が12Aを超えるような大きなノイ
ズによる擾乱がない限り反応することはない。停電時の
Ｄ信号は既述のように0Vなのでダイオード22により遮断
されているため、停電時の5VBOLPは回路電流が6Aを超え
たとき出力される。

以上説明したように本実施例によれば、停電時にバッ
クアップ回路10が動作しているときはＤ信号はダイオー
ド22により遮断されて5VBOLPは従来と同様に動作し、コ
ンバータ１が動作しているときのみ5VBOLPは回路電流が
12Aを超えたときに出力するようになって、コンバータ
１が動作状態に切り替わるときのノイズに影響されなく
なる。5VBOLPの動作電流が12Aであることは、コンバー
タ１の動作時における電流の供給は5VNのみなので差し
支えない。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように本考案によれば、停電時か
ら平常時に切り替わる時に、過電流保護機能が誤動作す
ることなく切り替えが行われるようになり、実用上の効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の要部回路図、 第２図は誤動作防止機能の説明図、 第３図は各電源回路の動作のタイムチャート、 第４図は従来のバックアップ機能を有する直流安定化電
源の回路図である。 １……コンバータ、２……主電源回路 3,6……負荷回路 ４……パルス幅変調制御回路 ５……副電源回路、７……磁気増幅器 ８……整流回路、10……バックアップ回路 11……電池、12……トランジスタ 13……比較器、14……検出用抵抗 15……分圧抵抗、17……制御回路 21……誤動作防止回路 22……ダイオード、23……電圧調整用抵抗

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】平常運転時には商用電源から電力を供給す
   るコンバータ（１）と、停電時にはバックアップ用の電
   池を用いて電力を供給するバックアップ回路（10）とで
   構成され、該バックアップ回路（10）は回路電流を検出
   する検出用抵抗（14）と、一方の端子に供給電圧である
   基準電圧が入力され、他方の端子には所定の回路電流が
   前記検出用抵抗（14）に流れたときに生ずる電圧降下分
   だけ高い電圧が分圧されて入力され、その２電圧を比較
   して過電流信号を出力する比較器（13）とから成る過電
   流保護機能を有する無停電電源装置において、 平常動作時である前記コンバータ（１）動作時には高電
   位のイネーブル信号が入力され、停電時の前記コンバー
   タ（１）非動作時には低電位のディセーブル信号が入力
   されて、イネーブル信号の電圧を調整する電圧調整用抵
   抗（23）と、 該電圧調整用抵抗（23）にアノード側が接続されカソー
   ド側が前記比較器（13）の基準電圧入力端子に接続され
   ているダイオード（22）とから成る誤動作防止回路（2
   1）を具備することを特徴とする無停電電源装置。