JP2903654B2 - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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- JP2903654B2 JP2903654B2 JP2163222A JP16322290A JP2903654B2 JP 2903654 B2 JP2903654 B2 JP 2903654B2 JP 2163222 A JP2163222 A JP 2163222A JP 16322290 A JP16322290 A JP 16322290A JP 2903654 B2 JP2903654 B2 JP 2903654B2
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- Japan
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- power supply
- signal
- output
- circuit
- power
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば電力変換装置に用いられるパワー
MOSやサイリスタ等のゲートドライブ用に使用されるも
ので、特に電源回路と電気的絶縁した形で出力する必要
がある直流電源装置に関するものである。
MOSやサイリスタ等のゲートドライブ用に使用されるも
ので、特に電源回路と電気的絶縁した形で出力する必要
がある直流電源装置に関するものである。
第３図は例えば「日経エレクトロニクス」1989.3.6
（NO.468）P.159に開示されたこの種従来の直流電源装
置を示す回路図である。この場合、交流入力（１）は整
流回路（２）により整流平滑化され、更に高速度で動作
する制御IC（３）により駆動されるパワーMOSFET（４）
が高周波の交流電力を発生させる。この交流電力は絶縁
トランス（５）で電気的に絶縁されて整流回路（６）に
伝達され更にこの整流回路（６）で直流電力に変換され
ゲートドライブ用直流電源として出力される。この出力
回路と制御IC（３）との間の信号回路の絶縁はフォトカ
プラ（７）により行われる。
（NO.468）P.159に開示されたこの種従来の直流電源装
置を示す回路図である。この場合、交流入力（１）は整
流回路（２）により整流平滑化され、更に高速度で動作
する制御IC（３）により駆動されるパワーMOSFET（４）
が高周波の交流電力を発生させる。この交流電力は絶縁
トランス（５）で電気的に絶縁されて整流回路（６）に
伝達され更にこの整流回路（６）で直流電力に変換され
ゲートドライブ用直流電源として出力される。この出力
回路と制御IC（３）との間の信号回路の絶縁はフォトカ
プラ（７）により行われる。
ところで、大容量高電圧定格の電力変換装置等にあっ
てはそのゲートドライブ回路にも極めて高い信頼性が要
求されることになる。この信頼性向上対策として直流電
源装置を複数台設けて並列冗長をとる方式が考えられ
る。
てはそのゲートドライブ回路にも極めて高い信頼性が要
求されることになる。この信頼性向上対策として直流電
源装置を複数台設けて並列冗長をとる方式が考えられ
る。
従来のものを用いてこの方式を採用しようとすると、
第３図に破線で示すように複数台の直流電源装置をその
出力端で並列接続して構成することになるが、この場
合、高耐圧仕様の絶縁トランス（５）をそれぞれ内蔵し
た装置を組合わせることになり、装置全体が大形で高価
になるという問題点があった。
第３図に破線で示すように複数台の直流電源装置をその
出力端で並列接続して構成することになるが、この場
合、高耐圧仕様の絶縁トランス（５）をそれぞれ内蔵し
た装置を組合わせることになり、装置全体が大形で高価
になるという問題点があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになさ
れたもので、単一の絶縁トランスを使用し、しかも並列
冗長による信頼性の高い直流電源装置を得ることを目的
とする。
れたもので、単一の絶縁トランスを使用し、しかも並列
冗長による信頼性の高い直流電源装置を得ることを目的
とする。
この発明に係る直流電源装置は、動作指令を受けて交
流電力を出力し各出力端子が相互に並列に接続された複
数の交流電源装置、交流電力を入力して直流出力に変換
し平滑用コンデンサを経て出力する整流回路、上記交流
電源装置と整流回路との間に挿入され両者間の電気的絶
縁を行う絶縁トランス、上記交流電源装置の出力端子の
電圧を検出する電圧センサ、および所定の指令制御回路
を備えたもので、上記交流電源装置の１つをサイクリッ
クに選択し所定の第１の時間間隙を設けて順次上記動作
指令を送出していくとともに、上記第１の時間間隙経過
後所定の第２の時間間隙が経過しても上記電圧センサの
出力が立上らないときはその時点で選択した交流電源装
置を除く他の交流電源装置を選択して上記動作指令を送
出することにより上記整流回路から連続した直流電力を
出力する。
流電力を出力し各出力端子が相互に並列に接続された複
数の交流電源装置、交流電力を入力して直流出力に変換
し平滑用コンデンサを経て出力する整流回路、上記交流
電源装置と整流回路との間に挿入され両者間の電気的絶
縁を行う絶縁トランス、上記交流電源装置の出力端子の
電圧を検出する電圧センサ、および所定の指令制御回路
を備えたもので、上記交流電源装置の１つをサイクリッ
クに選択し所定の第１の時間間隙を設けて順次上記動作
指令を送出していくとともに、上記第１の時間間隙経過
後所定の第２の時間間隙が経過しても上記電圧センサの
出力が立上らないときはその時点で選択した交流電源装
置を除く他の交流電源装置を選択して上記動作指令を送
出することにより上記整流回路から連続した直流電力を
出力する。
第１図はこの発明の一実施例による直流電源装置を示
す回路図である。図において、（101）（102）はそれぞ
れ交流電源装置で、並列冗長をとるためここでは２台備
えている。その構成要素である（11）は交流電源内部回
路で、入力端子（12）からの信号により連続制御され
る。（13）は内部トランス、（14）は制御リレーで、制
御入力端子（15）に入力される信号G1またはG2が“1"の
ときそのコンタクトを閉、“0"のときそのコンタクトを
開とする。（16）は出力端子で、両交流電源装置（10
1）（102）の出力端子（16）は相互に並列に接続されて
いる。
す回路図である。図において、（101）（102）はそれぞ
れ交流電源装置で、並列冗長をとるためここでは２台備
えている。その構成要素である（11）は交流電源内部回
路で、入力端子（12）からの信号により連続制御され
る。（13）は内部トランス、（14）は制御リレーで、制
御入力端子（15）に入力される信号G1またはG2が“1"の
ときそのコンタクトを閉、“0"のときそのコンタクトを
開とする。（16）は出力端子で、両交流電源装置（10
1）（102）の出力端子（16）は相互に並列に接続されて
いる。
（20）は出力端子（16）に現われる電圧を検出する電
圧センサで、電圧が存在するときはその出力端子（21）
からの信号VSOが“0"、電圧が存在しないときは“1"と
なる。
圧センサで、電圧が存在するときはその出力端子（21）
からの信号VSOが“0"、電圧が存在しないときは“1"と
なる。
（30）は出力端子（16）にその１次巻線が接続された
絶縁トランスで、その２次巻線が整流回路（40）に接続
され、両回路間を電気的に絶縁している。なお、絶縁ト
ランス（30）の１次巻線の一端は接地されている。
絶縁トランスで、その２次巻線が整流回路（40）に接続
され、両回路間を電気的に絶縁している。なお、絶縁ト
ランス（30）の１次巻線の一端は接地されている。
整流回路（40）はダイオードブリッジ（41）と平滑用
コンデンサ（42）とから構成され、絶縁トランス（30）
からの交流電力を整流平滑してその出力端子（43）から
ゲートドライブ用の直流電力を出力する。
コンデンサ（42）とから構成され、絶縁トランス（30）
からの交流電力を整流平滑してその出力端子（43）から
ゲートドライブ用の直流電力を出力する。
（50）は交流電源装置（101）および（102）に動作指
令としての信号G1および信号G2を送出する指令制御回路
である。その構成要素である（51）は所定パルス幅のク
ロック信号CLKを発生する発振器、（52）は入力信号を
非反転で出力するバッファ、（53）は入力信号を反転し
て出力するインバータ、（54）（55）はNOR回路、（5
6）（57）はNAND回路、（58）ないし（62）はAND回路、
（63）（64）はLATCH回路、（65）はOR回路、（66）（6
7）は故障検知リレー、（68）は抵抗、（69）はコンデ
ンサ、（70）は排他的NOR回路、（71）はNOR回路、（7
2）はワンショットマルチバイブレータ（OSM）、（73）
（74）はインバータである。
令としての信号G1および信号G2を送出する指令制御回路
である。その構成要素である（51）は所定パルス幅のク
ロック信号CLKを発生する発振器、（52）は入力信号を
非反転で出力するバッファ、（53）は入力信号を反転し
て出力するインバータ、（54）（55）はNOR回路、（5
6）（57）はNAND回路、（58）ないし（62）はAND回路、
（63）（64）はLATCH回路、（65）はOR回路、（66）（6
7）は故障検知リレー、（68）は抵抗、（69）はコンデ
ンサ、（70）は排他的NOR回路、（71）はNOR回路、（7
2）はワンショットマルチバイブレータ（OSM）、（73）
（74）はインバータである。
次に、動作について第２図のタイムチャートをも参照
して詳細に説明する。先ず、交流電源装置（101）およ
び（102）が共に正常に動作している場合について説明
する。このとき、LATCH回路（63）およびLATCH回路（6
4）の出力信号ER1およびER2は後述するように共に“0"
でこれに伴いOR回路（65）の出力信号は“0"となってい
る。この状態で、発振器（51）は第２図最上段に示す波
形の信号CLKを出力する。この信号CLKを受けたバッファ
（52）およびインバータ（53）の出力信号K1およびK2、
更にこれらの信号と信号ER1および信号ER2を受けたNOR
回路（54）およびNOR回路（55）の出力信号K3およびK4
は自動的に決まり第２図（左半分の部分）の通りにな
る。
して詳細に説明する。先ず、交流電源装置（101）およ
び（102）が共に正常に動作している場合について説明
する。このとき、LATCH回路（63）およびLATCH回路（6
4）の出力信号ER1およびER2は後述するように共に“0"
でこれに伴いOR回路（65）の出力信号は“0"となってい
る。この状態で、発振器（51）は第２図最上段に示す波
形の信号CLKを出力する。この信号CLKを受けたバッファ
（52）およびインバータ（53）の出力信号K1およびK2、
更にこれらの信号と信号ER1および信号ER2を受けたNOR
回路（54）およびNOR回路（55）の出力信号K3およびK4
は自動的に決まり第２図（左半分の部分）の通りにな
る。
次にNAND回路（56）およびNAND回路（57）の出力信号
Q1およびQ2について検討する。今、信号K3が“1"、信号
K4が“0"の期間を考えると、NAND回路（57）については
信号K4が“0"であるので、信号Q2は“1"となる。そし
て、NAND回路（56）については信号K3が“1"そして信号
Q2が“1"であるので信号Q1は“0"となる。逆に、信号K3
が“0"、信号K4が“1"の期間では、信号Q1が“1"、信号
Q2が“0"となる。
Q1およびQ2について検討する。今、信号K3が“1"、信号
K4が“0"の期間を考えると、NAND回路（57）については
信号K4が“0"であるので、信号Q2は“1"となる。そし
て、NAND回路（56）については信号K3が“1"そして信号
Q2が“1"であるので信号Q1は“0"となる。逆に、信号K3
が“0"、信号K4が“1"の期間では、信号Q1が“1"、信号
Q2が“0"となる。
他に排他的NOR回路（70）の出力信号Q3について説明
する。排他的NOR回路（70）の入力端子には信号CLKとこ
の信号CLKが抵抗（68）およびコンデンサ（69）からな
るフィルタ回路を経て印加される電圧VCRとが入力され
る。後者の電圧VCRは第２図に示す波形となるが、排他
的NOR回路（70）の入力端子部が有するスレッシュホー
ルド電圧（図中Vthで示す）のため排他的NOR回路（70）
に入力される信号は、等価的に信号CLKを微小時間TI遅
らせた信号VCRTとなる。従って、排他的NOR回路（70）
は信号CLKと信号VCRTとを入力として第２図に示す波形
の信号Q3を出力する。
する。排他的NOR回路（70）の入力端子には信号CLKとこ
の信号CLKが抵抗（68）およびコンデンサ（69）からな
るフィルタ回路を経て印加される電圧VCRとが入力され
る。後者の電圧VCRは第２図に示す波形となるが、排他
的NOR回路（70）の入力端子部が有するスレッシュホー
ルド電圧（図中Vthで示す）のため排他的NOR回路（70）
に入力される信号は、等価的に信号CLKを微小時間TI遅
らせた信号VCRTとなる。従って、排他的NOR回路（70）
は信号CLKと信号VCRTとを入力として第２図に示す波形
の信号Q3を出力する。
そして、ここではインバータ（73）および（74）の出
力は“1"であるので、信号Q1と信号Q3はAND回路（58）
を経て信号G1となり交流電源装置（101）の制御入力端
子（15）に送出される。また、信号Q2と信号Q3はAND回
路（59）を経て信号G2となり交流電源装置（102）の制
御入力端子（15）に送出される。従って、交流電源装置
（101）では信号G1が“1"の期間のみその制御リレー（1
4）のコンタクトが閉となりその発生交流電力を出力端
子（16）から出力する。そして、交流電源装置（102）
では信号G2が“1"の期間のみその制御リレー（14）のコ
ンタクトが閉となりその発生交流電力を出力端子（16）
から出力する。この場合、両者の出力交替時には第１の
時間間隙であるTIの時間が設けられているので両交流電
源装置が同時に交流電力を出力する不具合が回避され
る。そして、交流電源装置（101）および（102）からの
出力は絶縁トランス（30）を経て整流回路（40）により
整流平滑化されゲートドライブ用の直流電力として出力
される。第２図最下段は出力端子（43）の直流電圧VPを
示し、その波形は時間TIの期間で若干落ち込んでいるが
連結した直流出力が得られる。
力は“1"であるので、信号Q1と信号Q3はAND回路（58）
を経て信号G1となり交流電源装置（101）の制御入力端
子（15）に送出される。また、信号Q2と信号Q3はAND回
路（59）を経て信号G2となり交流電源装置（102）の制
御入力端子（15）に送出される。従って、交流電源装置
（101）では信号G1が“1"の期間のみその制御リレー（1
4）のコンタクトが閉となりその発生交流電力を出力端
子（16）から出力する。そして、交流電源装置（102）
では信号G2が“1"の期間のみその制御リレー（14）のコ
ンタクトが閉となりその発生交流電力を出力端子（16）
から出力する。この場合、両者の出力交替時には第１の
時間間隙であるTIの時間が設けられているので両交流電
源装置が同時に交流電力を出力する不具合が回避され
る。そして、交流電源装置（101）および（102）からの
出力は絶縁トランス（30）を経て整流回路（40）により
整流平滑化されゲートドライブ用の直流電力として出力
される。第２図最下段は出力端子（43）の直流電圧VPを
示し、その波形は時間TIの期間で若干落ち込んでいるが
連結した直流出力が得られる。
次に電圧センサ（20）による電圧検出の動作について
説明する。その出力信号VSOは、電圧が存在するときは
“0"、電圧がなくなると“1"となるので、第２図に示す
波形となる。今、時刻T1で考えると、信号VSOは“0"で
あるからAND回路（62）の出力信号EROは“0"である。こ
の時、NOR回路（71）およびOSM（72）を経て出力される
信号QGは“1"であるが、時刻T2で信号Q3の極性が反転す
るとOSM（72）が時間間隔TIより大きいTGの時間幅の
“0"レベルパルスを出力する。従って、信号VSOは時刻T
2で“1"に立ち上がるが信号QGが“0"となるので信号ERO
は“0"を継続する。そして、交流電源装置（101）が正
常で時刻T3（T3＝T2＋TI）で信号VSOが“0"に変化する
と以後信号QGにかかわらず信号EROは“0"に保たれる。
従って、信号G1および信号G2にかかわらずAND回路（6
0）およびAN回路（61）の出力は“0"となり、それらの
出力で動作するLATCH回路（63）およびLATCH回路（64）
の出力信号ER1およびER2も“0"を保持することになる。
この結果、故障検知リレー（66）および（67）は共に動
作しない。
説明する。その出力信号VSOは、電圧が存在するときは
“0"、電圧がなくなると“1"となるので、第２図に示す
波形となる。今、時刻T1で考えると、信号VSOは“0"で
あるからAND回路（62）の出力信号EROは“0"である。こ
の時、NOR回路（71）およびOSM（72）を経て出力される
信号QGは“1"であるが、時刻T2で信号Q3の極性が反転す
るとOSM（72）が時間間隔TIより大きいTGの時間幅の
“0"レベルパルスを出力する。従って、信号VSOは時刻T
2で“1"に立ち上がるが信号QGが“0"となるので信号ERO
は“0"を継続する。そして、交流電源装置（101）が正
常で時刻T3（T3＝T2＋TI）で信号VSOが“0"に変化する
と以後信号QGにかかわらず信号EROは“0"に保たれる。
従って、信号G1および信号G2にかかわらずAND回路（6
0）およびAN回路（61）の出力は“0"となり、それらの
出力で動作するLATCH回路（63）およびLATCH回路（64）
の出力信号ER1およびER2も“0"を保持することになる。
この結果、故障検知リレー（66）および（67）は共に動
作しない。
以上は交流電源装置（101）および（102）が共に正常
な場合の動作であるが、次にそのいずれかに異常が発生
し、ある切替時点から電圧が発生しなくなったと想定し
た場合の動作について説明する。
な場合の動作であるが、次にそのいずれかに異常が発生
し、ある切替時点から電圧が発生しなくなったと想定し
た場合の動作について説明する。
今、第２図の時刻T4で信号G1が立上り交流電源装置
（101）の制御リレー（14）のコンタクトが閉となった
が交流電源装置（101）が異常でその出力端子（16）か
ら電圧が発生しなかったと仮定する。このため、信号VS
Oは時刻T4を過ぎても“1"を継続する。やがて信号QGが
立ち上がる時刻T5に至るとAND回路（62）のAND条件が成
立して信号EROが“1"となる。同時にAND回路（60）もそ
のAND条件が成立しLATCH回路（63）を経て信号ER1が
“1"となって故障検知リレー（66）が動作するとともに
発振器（51）はその時点の信号CLKの状態を保持したま
まとなる。信号ER1の変化によってインバータ（73）の
出力も反転して“0"となりAND回路（58）のAND条件が不
成立となって信号G1は“0"となる。
（101）の制御リレー（14）のコンタクトが閉となった
が交流電源装置（101）が異常でその出力端子（16）か
ら電圧が発生しなかったと仮定する。このため、信号VS
Oは時刻T4を過ぎても“1"を継続する。やがて信号QGが
立ち上がる時刻T5に至るとAND回路（62）のAND条件が成
立して信号EROが“1"となる。同時にAND回路（60）もそ
のAND条件が成立しLATCH回路（63）を経て信号ER1が
“1"となって故障検知リレー（66）が動作するとともに
発振器（51）はその時点の信号CLKの状態を保持したま
まとなる。信号ER1の変化によってインバータ（73）の
出力も反転して“0"となりAND回路（58）のAND条件が不
成立となって信号G1は“0"となる。
信号ER1の立ち上がりでNOR回路（55）の出力信号K4が
“0"となり、これに連動して信号Q2そして信号G2が“1"
に立ち上がる。これにより、本来なら休止中の交流電源
装置（102）が動作を再開してその出力を立ち上がらせ
る。この実施例の場合は以後交流電源装置（102）を連
続的に動作させることになる。なお、第２図の時刻T4以
降の部分における破線は交流電源装置（101）の異常が
発生しなかった場合の波形を参考までに示すものであ
る。
“0"となり、これに連動して信号Q2そして信号G2が“1"
に立ち上がる。これにより、本来なら休止中の交流電源
装置（102）が動作を再開してその出力を立ち上がらせ
る。この実施例の場合は以後交流電源装置（102）を連
続的に動作させることになる。なお、第２図の時刻T4以
降の部分における破線は交流電源装置（101）の異常が
発生しなかった場合の波形を参考までに示すものであ
る。
以上のように、交流電源装置（101）が異常で電圧を
発生しなかった場合、直ちにこれを検出して正常な交流
電源装置（102）への切替動作が行れるので、整流回路
（40）への交流電力は通常時の時間TIより長い時間TGだ
け中断するが、第２図最下段の右方部分に示すように、
連続した直流電圧VPが得られる。なお、この実施例の場
合、特許請求の範囲でいう第１の時間間隙は時間TIが相
当し、第２の時間間隙は時間（TG−TI）が相当する。
発生しなかった場合、直ちにこれを検出して正常な交流
電源装置（102）への切替動作が行れるので、整流回路
（40）への交流電力は通常時の時間TIより長い時間TGだ
け中断するが、第２図最下段の右方部分に示すように、
連続した直流電圧VPが得られる。なお、この実施例の場
合、特許請求の範囲でいう第１の時間間隙は時間TIが相
当し、第２の時間間隙は時間（TG−TI）が相当する。
なお、上記実施例は交流電源装置が２台の場合である
が、同様の考え方により３台以上の交流電源装置を備え
たものにも拡大して適用することができる。
が、同様の考え方により３台以上の交流電源装置を備え
たものにも拡大して適用することができる。
また、この発明はゲートドライブ用に限らず高い信頼
性が要求される種々の電源回路に適用することができ同
等の効果を奏する。
性が要求される種々の電源回路に適用することができ同
等の効果を奏する。
この発明は以上のように構成されているので、装置の
大形化コストアップにつながる絶縁トランスの使用を１
台にとどめるとともに、複数の交流電源装置を用いた並
列冗長による信頼度の高い動作特性が得られる。
大形化コストアップにつながる絶縁トランスの使用を１
台にとどめるとともに、複数の交流電源装置を用いた並
列冗長による信頼度の高い動作特性が得られる。
第１図はこの発明の一実施例による直流電源装置を示す
回路図、第２図はその動作を説明するためのタイムチャ
ート、第３図は従来の直流電源装置を示す回路図であ
る。 図において、（101）（102）は交流電源装置、（16）は
出力端子、（20）は電圧センサ、（30）は絶縁トラン
ス、（40）は整流回路、（42）は平滑用コンデンサ、
（50）は指令制御回路、G1、G2は動作指令信号である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
回路図、第２図はその動作を説明するためのタイムチャ
ート、第３図は従来の直流電源装置を示す回路図であ
る。 図において、（101）（102）は交流電源装置、（16）は
出力端子、（20）は電圧センサ、（30）は絶縁トラン
ス、（40）は整流回路、（42）は平滑用コンデンサ、
（50）は指令制御回路、G1、G2は動作指令信号である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】動作指令を受けて交流電力を出力し各出力
端子が相互に並列に接続された複数の交流電源装置、交
流電力を入力して直流出力に変換し平滑用コンデンサを
経て出力する整流回路、上記交流電源装置と整流回路と
の間に挿入され両者間の電気的絶縁を行う絶縁トラン
ス、上記交流電源装置の出力端子の電圧を検出する電圧
センサ、および上記交流電源装置の１つをサイクリック
に選択し所定の第１の時間間隙を設けて順次上記動作指
令を送出していくとともに、上記第１の時間間隙経過後
所定の第２の時間間隙が経過しても上記電圧センサの出
力が立上らないときはその時点で選択した交流電源装置
を除く他の交流電源装置を選択して上記動作指令を送出
する指令制御回路を備え、上記整流回路から連続した直
流電力を出力する直流電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2163222A JP2903654B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2163222A JP2903654B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 直流電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454839A JPH0454839A (ja) | 1992-02-21 |
| JP2903654B2 true JP2903654B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15769639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2163222A Expired - Fee Related JP2903654B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903654B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5224983B2 (ja) | 2008-09-10 | 2013-07-03 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1990
- 1990-06-20 JP JP2163222A patent/JP2903654B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0454839A (ja) | 1992-02-21 |
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