JP3139721U - 二電源回路自動切替電気回路システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電力消耗量が小さくかつ高熱問題を発生させない二電源回路自動切替電気回路システムを提供する。
【解決手段】二電源回路自動切替電気回路システムであり、第一電源ＡＣＶを第一回路１００経由で出力端に供給し、第二電源６１は第二回路２００経由で前記出力端に供給する。回路切替制御電気回路７であり、前記第一電源供給回路の給電状況を誘導する。第一電源ＡＣＶが正常に給電する時、第一電源ＡＣＶは第一回路１００経由で前記第一電源ＡＣＶを出力端に供給し、かつ前記回路切替制御電気回路７より発生するスイッチ駆動信号により前記スイッチ素子７５がオフになるよう制御して前記第二回路２００が給電しないようにし、前記第一電源ＡＣＶが給電しない時、前記スイッチ素子７５がオン状態になり、前記第二電源６１が前記第二回路２００を経由して前記出力端に供給するようにする。
【選択図】図２

Description

本考案は二電源回路の電源供給回路に関し、特に二電源回路自動切替電気回路システムに関する。
電力の安定的な供給はハイテク時代において益々肝心になりつつあり、企業がどのようにして電力の災害を免れるかは企業が成功することにおいて大切である。電力中断にともなう電力災害にはコンピュータの電源落ち、ハードディスク資料の喪失、電力設備の破壊等が含まれる。電力中断による結果は取り返しのつきにくいものである。
このようなニーズに応えて、一部の業者は二電源回路自動切替電気回路システムを設計した。そのシステムの構造は出力電圧回路の異なる二つの電力電源、例えば商用電源の交流電源および無停電システムにより供給される直流電源を接続し、それぞれ主給電電源及びバックアップ電源としている。主電源の給電電力の不足あるいは中断の時、前記二電源回路自動切替電気回路システムは自動的に電源をバックアップ電源に切替え、引き続き安定な電力を提供することで設備端を保護する。
図１は伝統的な二電源回路自動切替電気回路システムを示す電気回路図であり、第一回路１００及び第二回路２００を具備し、前記第一回路１００は主に整流電気回路１１、平滑電気回路１２、出力トランス２、ＰＷＭ制御回路３、第一出力電圧整流電圧安定化回路４を具備する。
第一電源ＡＣＶは整流電気回路１１及び平滑電気回路１２を経由してから出力トランス２の一次側コイル２１に動作電圧を供給し、さらに前記出力トランス２の二次側コイル２２で二次側出力電圧が発生され、第一出力電圧の整流及び電圧安定化回路４の中の整流電気回路４１及び電圧安定化電気回路４２を経由してから、第一出力電圧ＤＣＶ１を供給する。
第一出力電圧ＤＣＶ１はダイオード４３を経由してから直流電圧出力端５に供給する。第一出力電圧ＤＣＶ１は帰還電気回路４４によりＰＷＭ制御回路３への帰還信号Ｓｆｂを発生させる。
ＰＷＭ制御回路３は主にＰＷＭコントローラ３１、ゲート極駆動回路３２、駆動トランジスタ３３、センサー抵抗３４を具備する。ＰＷＭコントローラ３１は帰還電気回路４４で発生する帰還信号Ｓｆｂを受信してから、ＰＷＭコントローラ３１は前記帰還信号Ｓｆｂ、参考電圧Ｖｒｅｆ及びセンサー抵抗３４が感知測定した感知測定信号Ｓｓｅｎを基に、ＰＷＭコントローラ３１の出力端でゲート極制御信号Ｓｇを発生させ、ゲート極駆動回路３２を経由して、トランジスタ３３の動作を駆動し、さらに前記出力トランス２の一次側コイル２１の励起状態を制御する。出力トランス２の中にはさらにＰＷＭ動作電圧コイル２３を具備し、ＰＷＭコントローラ３１へのＰＷＭ動作電圧Ｖｄｄを発生できる。
第二回路２００の中には第二電源６１及び前記第二回路２００に直列連結されたダイオード６２を具備する。第二電源６１から供給される第二出力電圧ＤＣＶ２は直流電圧出力端５に供給できる。
前記周知の電気回路では、電力消耗量が大きく、素子が高熱になりやすい問題がある。前記電気回路の分析から分かるように、正常に給電する時、第一回路１００は第一出力電圧ＤＣＶ１を出力端５に供給し、第二回路２００は給電せず、第一回路１００が給電しない時、第二回路２００より第二出力電圧ＤＣＶ２を出力端５に供給する。ダイオード４３、６２にはかなり大量の電流が流れるので大量の電力が消耗され、したがって高熱の問題が発生する。
別の伝統的な二電源回路自動切替電気回路システムでは、電力制御集積回路素子（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＩＣ）が前記の伝統的な技術でのダイオード素子に取って代わっており、この方式では好適な制御機能を具備し、かつ大量の電力消耗問題と高熱が発生する問題は避けられるものの、高価な電力コントローラ（電力用トランジスタを含む）が単純なダイオード回路に取って代わるので、この周知の回路の原価は極めて高い。
したがって、周知の二電源回路自動切替電気回路システムに存在する問題に対して、本考案の主な目的は簡易な回路構造を有する二電源回路自動切替電気回路システムを提供することにある。
本考案のもう一つの目的は電力消耗量が小さく、かつ高熱問題を発生させない二電源回路自動切替電気回路システムを提供することにある。本考案では切替制御
電気回路の中で、電界効果トランジスタスイッチ素子及びゲート極制御の方式を結合することより伝統的なダイオードの直列素子を使用することを避けた。
本考案の二電源回路自動切替電気回路システムは回路切替制御電気回路を具備し、前記回路切替制御電気回路は誘導コイルを具備して出力トランスに結合誘導されて前記第一電源供給回路の第一電源の給電状況を誘導し、スイッチ素子が前記第二回路に直列連結され、前記スイッチ素子のオフおよびオン状態は前記回路切替制御電気回路の誘導コイルの誘導によって発生するスイッチ駆動信号により制御される。
本考案の別の好適な実施例では、無出力トランスのパルス幅変調電源コンバータの制御システムが利用されている。前記実施例は第一回路にＰＷＭ制御回路及び第一出力電圧出力電気回路を具備し、回路切替制御電気回路、前記回路切替制御電気回路は直列連結されているチョークコイルを具備し、スイッチ素子が前記第二回路に直列連結され、前記スイッチ素子のオフおよびオン状態は前記ＰＷＭ制御回路で発生するスイッチ駆動信号により制御される。
本考案は高価な電力制御集積回路素子を利用する必要がなく、二電源回路自動切替えの機能を実現できる。同時に、本考案の回路切替制御電気回路では伝統的なダイオード素子を使用していないため、伝統的な技術で回路モジュールが大量の電力を消耗しかつ高熱が発生する問題を効果的に克服した。本考案は簡易な回路素子及び制御電気回路を利用して二電源供給回路での切替制御を実現でき、かつ回路全体の原価が安い。
以下に示す実施例について、図面を参照して説明する。
図２は本考案の二電源回路自動切替電気回路システムの第一実施例を示す電気回路図であり、第一回路１００及び第二回路２００を含む。第一実施例は出力トランスが設けられているパルス幅変調電源コンバータの制御システムに利用されている。第一電源ＡＣＶが正常に給電する時、第一回路１００は第一電源ＡＣＶから動作電圧を取得し、前記第一回路１００を経由して第一出力電圧ＤＣＶ１を出力端５に供給し、この時第二回路２００は給電しない。第一回路１００が給電しない時、第二回路２００により直流電源（第二電源）の第二出力電圧ＤＣＶ２を出力端５に供給する。
第一回路１００は主に整流電気回路１１、平滑電気回路１２、出力トランス２、ＰＷＭ制御回路３、整流電気回路４１、電圧安定化電気回路４２を具備する。
前記第一電源ＡＣＶは整流電気回路１１及び平滑電気回路１２を経由してから動作電圧を出力トランス２の一次側コイル２１に供給し、さらに前記出力トランス２の二次側コイル２２で二次側出力電圧が発生され、第一出力電圧の整流及び電圧安定化回路４の中の整流電気回路４１及び電圧安定化電気回路４２を経由してから、第一出力電圧ＤＣＶ１を直流電圧出力端５に供給する。第一出力電圧ＤＣＶ１は帰還電気回路４４によりＰＷＭ制御回路３への帰還信号Ｓｆｂを発生させる。
ＰＷＭ制御回路３は主にＰＷＭコントローラ３１、ゲート極駆動回路３２、駆動トランジスタ３３、センサー抵抗３４を具備する。ＰＷＭコントローラ３１は帰還電気回路４４で発生する帰還信号Ｓｆｂを受信してから、ＰＷＭコントローラ３１は前記帰還信号Ｓｆｂ、参考電圧Ｖｒｅｆ及びセンサー抵抗３４が感知測定した感知測定信号Ｓｓｅｎを基に、ＰＷＭコントローラ３１の出力端でゲート極制御信号Ｓｇを発生させ、ゲート極駆動回路３２を経由して、トランジスタ３３の動作を駆動し、さらに前記出力トランス２の一次側コイル２１の励起状態を制御する。出力トランス２の中にはさらにＰＷＭ動作電圧コイル２３を具備し、ＰＷＭコントローラ３１へのＰＷＭ動作電圧Ｖｄｄを発生できる。
第二回路２００の中には第二電源６１（直流電源）を具備しており、本考案の回路切替制御電気回路７の検知及び制御により、前記第二電源６１が第二出力電圧ＤＣＶ２を直流電圧出力端５に供給するか否かを制御できる。
本考案の回路切替制御電気回路７は誘導コイル７１、ダイオード７２、コンデンサー７３、抵抗７４、スイッチ素子７５を具備する。回路切替制御電気回路７は前記第一回路１００の供給状況を検知でき、それを基に前記スイッチ素子７５のオフあるいはオンを制御し、さらに前記第二電源６１が第二出力電圧ＤＣＶ２を直流電圧出力端５に供給するか否かを制御する。
前記スイッチ素子７５は電界効果トランジスタスイッチ素子にすることが可能であり、ゲート端を具備し、スイッチ駆動信号Ｓｇ１により制御することができる。ダイオード７２の正端は前記誘導コイル７１の一端に接続され、負端は前記スイッチ素子７５のゲート端に接続される。コンデンサー７３は前記ダイオード７２の負端に接続され、抵抗７４は前記コンデンサー７３に並列連結される。
第一電源ＡＣＶが正常に給電する時、誘導コイル７１は出力トランス２の二次側から誘導電圧を結合誘導し、この誘導電圧はダイオード７２を経由してから、コンデンサー７３により電圧を安定化させ、スイッチ駆動信号Ｓｇ１を発生してスイッチ素子７５のゲート極に与えてスイッチ素子７５がオフ状態になるようにする。この時、第二回路２００の第二出力電圧ＤＣＶ２は出力端５に供給できない。
第一電源ＡＣＶが正常に給電できない時、誘導コイル７１には誘導電圧がなく、スイッチ素子７５がオン状態になり、この時第二回路２００の第二出力電圧ＤＣＶ２は前記スイッチ素子７５を経由して出力端５に供給できる。
図３は本考案の二電源回路自動切替電気回路システムの第二実施例を示す電気回路図である。本実施例は無出力トランスのパルス幅変調電源コンバータの制御システムに利用されている。
本実施例では、第一電源ＡＣＶが正常に給電する時、第一回路１００ａは第一電源ＡＣＶから動作電圧を取得し、前記第一回路１００ａを経由して第一出力電圧ＤＣＶ１を出力端５に供給し、この時第二回路２００ａは給電しない。第一回路１００ａが給電しない時、第二回路２００ａは直流電源（第二電源）の第二出力電圧ＤＣＶ２を出力端５に供給する。第一回路１００ａは主に整流電気回路１１、平滑電気回路１２、ＰＷＭ制御回路３、第一出力電圧出力電気回路８を具備する。
前記第一電源ＡＣＶは整流電気回路１１及び平滑電気回路１２を経由してからＰＷＭ制御回路３に動作電圧を供給し、かつ前記ＰＷＭ制御回路３及び第一出力電圧出力電気回路８中の電圧安定化素子８１及び直列連結されているチョークコイル８２を経由して第一出力電圧ＤＣＶ１を直流電圧出力端５に供給する。第一出力電圧ＤＣＶ１は別途コンデンサー８３、抵抗８４、抵抗８５からなる帰還電気回路を経由してＰＷＭ制御回路３への帰還信号Ｓｆｂ１を発生させる。
第二回路２００ａは第二電源６１（直流電源）を具備する。本考案の回路切替制御電気回路９の検知及び制御により、前記第二電源６１が第二出力電圧ＤＣＶ２を直流電圧出力端５に供給するか否かを制御できる。
本考案の回路切替制御電気回路９は電圧安定化素子９１及び直列連結されているチョークコイル９２を具備する。
ＰＷＭ制御回路３は第一電源ＡＣＶが正常に給電する時、スイッチ駆動信号Ｓｇ２を発生させ、電圧安定化素子９１、直列連結されているチョークコイル９２及び抵抗９３の回路を経由してスイッチ素子９４のオンあるいはオフを制御できる。前記発生するスイッチ駆動信号Ｓｇ２はチョークコイル９２を経由してから、別途コンデンサー９５、抵抗９６、抵抗９７からなる帰還電気回路によりＰＷＭ制御回路３への帰還信号Ｓｆｂ２を発生させる
。
第一電源ＡＣＶが正常に給電する時、ＰＷＭ制御回路３がスイッチ駆動信号Ｓｇ２を発生するため、スイッチ素子９４はオフ状態になる。この時、第二回路２００ａの第二出力電圧ＤＣＶ２は出力端５に供給できない。第一電源ＡＣＶが正常に給電できない時、ＰＷＭ制御回路３はスイッチ駆動信号Ｓｇ２を発生できず、よってスイッチ素子９４がオン状態になり、第二電源６１が供給する第二出力電圧ＤＣＶ２は前記スイッチ素子９４を経由して出力端５に供給できる。こうして本考案の第二実施例も第一実施例と同様な機能を達成できる。
従来の二電源回路自動切替電気回路システムを示す電気回路図 本考案の第一実施例を示す電気回路図 本考案の第二実施例を示す電気回路図
符号の説明
１００ 第一回路
１００ａ 第一回路
２００ 第二回路
２００ａ 第二回路
１１ 整流電気回路
１２ 平滑電気回路
２ 出力トランス
２１ 一次側コイル
２２ 二次側コイル
２３ ＰＷＭ動作電圧コイル
３ ＰＷＭ制御回路
３１ ＰＷＭコントローラ
３２ ゲート極駆動電気回路
３３ トランジスタ
３４ センサー抵抗
４ 第一出力電圧整流電圧安定化回路
４１ 整流電気回路
４２ 電圧安定化電気回路
４３ ダイオード
４４ 帰還電気回路
５ 出力端
６１ 第二電源
６２ ダイオード
７ 回路切替制御電気回路
７１ 誘導コイル
７２ ダイオード
７３ コンデンサー
７４ 抵抗
７５ スイッチ素子
８ 第一出力電圧出力電気回路
８１ 電圧安定化素子
８２ チョークコイル
８３ コンデンサー
８４ 抵抗
８５ 抵抗
９ 回路切替制御電気回路
９１ 電圧安定化素子
９２ チョークコイル
９３ 抵抗
９４ スイッチ素子
９５ コンデンサー
９６ 抵抗
９７ 抵抗
ＡＣＶ 第一電源
ＤＣＶ１ 第一出力電圧
ＤＣＶ２ 第二出力電圧
Ｓｆｂ 帰還信号
Ｓｆｂ１ 帰還信号
Ｓｆｂ２ 帰還信号
Ｓｇ ゲート極制御信号
Ｓｇ１ スイッチ駆動信号
Ｓｇ２ スイッチ駆動信号
Ｓｓｅｎ 感知測定信号
Ｖｄｄ ＰＷＭ動作電圧
Ｖｒｅｆ 参考電圧

Claims (6)

  1. 第一回路を具備し、前記第一回路は第一電源から動作電圧を取得し、前記第一回路を経由して第一出力電圧を供給し、前記第一回路には出力トランスを有し、第二回路を具備し、前記第二回路は第二電源により第二出力電圧を供給し、誘導コイルを有する回路切替制御電気回路を具備し、前記誘導コイルは前記出力トランスに結合誘導されて前記第一電源供給回路の給電状況を誘導し、スイッチ素子が前記第二回路に直列連結され、前記スイッチ素子のオフおよびオン状態は前記回路切替制御電気回路の誘導コイルの誘導によって発生するスイッチ駆動信号により制御され、前記第一電源が正常に給電する時、前記第一電源は前記第一回路を経由して前記第一電源を出力端に供給し、かつ前記回路切替制御電気回路の中の誘導コイルの誘導によって発生するスイッチ駆動信号により、前記回路切替制御電気回路の中のスイッチ素子がオフになるように制御して前記第二回路が給電しないようにし、前記第一電源が給電しない時、前記スイッチ素子がオン状態になり、前記第二電源が前記第二回路を経由して前記出力端に供給することを特徴とする、二電源回路自動切替電気回路システム。
  2. 前記第一電源は交流電源であり、前記第一電源は整流電気回路、平滑電気回路を経由して前記出力トランス二電源回路自動切替電気回路システムに動作電圧を供給し、前記第二電源は直流電源であることを特徴とする、請求項１に記載の二電源回路自動切替電気回路システム。
  3. 前記スイッチ素子は電界効果トランジスタスイッチ素子を具備し、前記電界効果トランジスタスイッチ素子はゲート端を具備し、前記回路切替制御電気回路はダイオードを具備し、前記ダイオードの正端は前記誘導コイルに接続され、負端は前記スイッチ素子のゲート端に接続され、コンデンサーを具備し、前記コンデンサーは前記ダイオードの負端に接続され、抵抗を具備し、前記抵抗は前記コンデンサーに並列連結されることを特徴とする、請求項１に記載の二電源回路自動切替電気回路システム。
  4. 第一回路を具備し、前記第一回路は前記第一電源から動作電圧を取得し、前記第一回路を経由して第一出力電圧を供給し、前記第一回路にはＰＷＭ制御回路及び第一出力電圧出力電気回路を具備し、第二回路を具備し、前記第二回路は第二電源により第二出力電圧を供給し、回路切替制御電気回路を具備し、前記回路切替制御電気回路は直列連結されているチョークコイルを具備し、スイッチ素子が前記第二回路に直列連結され、前記スイッチ素子のオフおよびオン状態は前記ＰＷＭ制御回路で発生するスイッチ駆動信号により制御され、前記第一電源が正常に給電する時、前記第一電源は前記第一回路そして前記第一出力電圧出力電気回路を経由して前記第一電源を出力端に供給し、かつ前記回路切替制御電気回路が前記ＰＷＭ制御回路で発生するスイッチ駆動信号を以て、前記スイッチ素子がオフになるよう制御して前記第二回路が給電しないようにし、前記第一電源が給電しない時、前記スイッチ素子がオン状態になり、前記第二電源が前記第二回路を経由して前記出力端に供給することを特徴とする、二電源回路自動切替電気回路システム。
  5. 前記第一電源は交流電源であり、かつ整流電気回路と平滑電気回路を経由してから前記ＰＷＭ制御回路二電源回路自動切替電気回路システムに動作電圧を供給し、前記第二電源は直流電源であることを特徴とする、請求項第４項に記載の二電源回路自動切替電気回路システム。
  6. 前記スイッチ素子は電界効果トランジスタスイッチ素子を具備し、前記電界効果トランジスタスイッチ素子はゲート端を具備し、前記ゲート端は前記チョークコイルに接続され、前記ＰＷＭ制御回路より発生するスイッチ駆動信号は前記チョークコイルを経由してから、前記ゲート端により前記電界効果トランジスタスイッチ素子のスイッチ状態二電源回路自動切替電気回路システムを制御し、前記回路切替制御電気回路はさらに帰還電気回路を具備し、前記電界効果トランジスタスイッチ素子のゲート極に接続されて前記ＰＷＭ制御回路への帰還信号を発生させることを特徴とする、請求項第４項に記載の二電源回路自動切替電気回路システム。
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