JP3338921B2

JP3338921B2 - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP3338921B2
Application number: JP18876195A
Authority: JP
Inventors: 哲治平鍋; 和紀棟安; 久雄清水; 勝幸朝日
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0946931A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、商用電源の停電時でも
負荷に給電できる無停電電源装置に関する。商用電源
は、発電所，変電所，送電線，配電線等の障害によって
停電する場合があるから、動作を停止できないような装
置に対しては、無停電電源装置が設けられ、商用電源の
停電時に無停電電源装置から給電する構成が採用されて
いる。このような無停電電源装置の安定動作化が要望さ
れている。

【０００２】

【従来の技術】無停電電源装置は、商用電源の交流電圧
を整流して安定化した直流電圧を負荷に供給し、停電時
にはバッテリーから負荷に給電する基本構成を備えてい
る。その場合、商用電源からＤＣ−ＤＣコンバータを介
してバッテリーを充電し、このバッテリーからＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを介して負荷に給電する構成が知られてお
り、商用電源の停電時は、常時充電されているバッテリ
ーからＤＣ−ＤＣコンバータを介して負荷に給電できる
ことになる。しかし、商用電源から負荷に対してＤＣ−
ＤＣコンバータが２台縦続接続された構成となるから、
全体の効率は、各ＤＣ−ＤＣコンバータの効率の積で表
され、従って、効率が低い問題があった。

【０００３】そこで、図７に示すように、商用電源５１
から第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３を介して負荷５６
に給電し、監視回路５５により商用電源５１を監視し
て、停電となると、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３か
ら負荷５６に給電できないので、第２のＤＣ−ＤＣコン
バータ５４を動作させ、バッテリー５２から第２のＤＣ
−ＤＣコンバータ５４を介して負荷５６に給電する構成
が採用されている。この場合、商用電源５１又はバッテ
リー５２からの負荷５６に対しては１台のＤＣ−ＤＣコ
ンバータのみが動作して給電するから、全体の効率は、
各ＤＣ−ＤＣコンバータの効率となる。

【０００４】図８は従来例のＲＣＣ型コンバータの要部
説明図であり、図７に於ける第２のＤＣ−ＤＣコンバー
タ５４をリンギングチョーク・コンバータ（ＲＣＣ）型
とした場合の要部に対応する。同図に於いて、６１はト
ランス、６１ａは一次巻線、６１ｂは二次巻線、６１ｃ
は三次巻線、６２はスイッチング素子、６３は制御回
路、６４，６７は制御用トランジスタ、６５，６６はフ
ォトトランジスタ、Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５は抵抗、Ｃ
１２，Ｃ１３はコンデンサ、Ｄ１１はダイオードであ
る。なお、ソフトスタート回路等は図示を省略してい
る。

【０００５】図７に於ける監視回路５５により商用電源
５１を監視し、停電検出により図８に於けるフォトトラ
ンジスタ６６とフォトカプラを構成するフォトダイオー
ド（図示せず）の駆動電流を停止し、スイッチング素子
６２に駆動電流を供給する。又トランス６１の二次巻線
６１ａに接続した整流平滑回路（図示せず）の出力直流
電圧を監視し、基準電圧との差分に対応した誤差分によ
ってフォトダイオード（図示せず）を制御し、このフォ
トダイオードとフォトカプラを構成するフォトトランジ
スタ６５を制御する。

【０００６】従って、監視回路５５により商用電源５１
の復電を検出すると、フォトトランジスタ６６がオンと
なることにより、制御用トランジスタ６７がオンとなっ
て、スイッチング素子６２はオフとなる。即ち、第２の
ＤＣ−ＤＣコンバータ５４の動作は停止し、商用電源５
１から第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３を介して負荷５
６に給電する。

【０００７】又商用電源５１の停電を検出すると、フォ
トトランジスタ６６はオフとなり、制御用トランジスタ
６７もオフとなる。従って、スイッチング素子６２は、
トランス６１の三次巻線６１ｃの誘起電圧に従ってオン
となり、コンデンサＣ１２の端子電圧が設定値となる
と、制御用トランジスタ６４はオンとなり、スイッチン
グ素子６２をオフさせる。その場合のコンデンサＣ１２
の端子電圧の上昇を、フォトトランジスタ６５に流れる
電流を制御することによって、制御できるから、スイッ
チング素子６２のオン期間を制御できることになる。即
ち、出力直流電圧を安定化することができる。

【０００８】図９は従来例のパルス幅制御型コンバータ
の要部説明図であり、図７に於ける第２のＤＣ−ＤＣコ
ンバータ５４の要部に対応する。同図に於いて、７１は
比較回路、７２は三角波信号を出力する発振器、７３は
フォトトランジスタ、７４は制御用トランジスタ、Ｒ２
１〜Ｒ２５は抵抗、Ｃ２１はコンデンサである。トラン
スやスイッチング素子や二次側の整流平滑回路等は図示
を省略している。

【０００９】比較回路７１は、発振器７２からの三角波
信号ＴＳと、出力直流電圧と基準電圧との差分ＥＶと、
デッドタイム信号ＤＴとを比較し、図示を省略したトラ
ンスの一次巻線に接続したスイッチング素子を駆動す
る。又フォトトランジスタ７３は、監視回路５５（図７
参照）のフォトダイオードとフォトカプラを構成し、商
用電源５１の停電検出によりフォトトランジスタ７３を
オフとし、制御用トランジスタ７４もオフとする。それ
によって、比較回路７１に入力されるデッドタイム信号
ＤＴは、抵抗Ｒ２４，Ｒ２５による分圧電圧となり、通
常の差分信号ＥＶより小さい値に選定されるから、比較
回路７１からは三角波信号ＴＳと差分信号ＥＶとの比較
結果の駆動信号が出力され、スイッチング素子（図示せ
ず）のオン期間を制御して、出力直流電圧を安定化す
る。即ち、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４が動作し
て、負荷５６に給電することになる。

【００１０】又商用電源５１の復電を監視回路５５が検
出することにより、フォトトランジスタ７３はオンとな
り、制御用トランジスタ７４もオンとなる。従って、抵
抗Ｒ２４は制御用トランジスタ７４と抵抗Ｒ２３が並列
接続された状態となり、デッドタイム信号ＤＴを例えば
三角波信号ＴＳのレベル以上とする。それによって、比
較回路７１からの駆動信号は停止されることになり、ス
イッチング素子（図示せず）はオフ状態となる。即ち、
第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３が動作して負荷５６に
給電することになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】無停電電源装置を構成
する第１，第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５３，５４は、
何れか一方が動作して他方が停止するものであり、商用
電源５１が正常の場合に第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５
３が動作し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４は停止
し、商用電源５１が停電となると、第１のＤＣ−ＤＣコ
ンバータ５３は停止し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５
４はバッテリー５２を電源として動作する。このような
動作開始と動作停止との切替時に、出力直流電圧の大き
な変動が生じる問題がある。

【００１２】即ち、図１０の従来例の動作説明図に於い
て、第１，第２のＤＣ−ＤＣコンバータをリンギングチ
ョーク・コンバータ型とした場合、（ａ）は商用電源５
１の交流電圧、（ｂ）は第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５
３の出力電圧Ｖ１と出力電流Ｉ１、（ｃ）は第２のＤＣ
−ＤＣコンバータ５４の出力電圧Ｖ２と出力電流Ｉ２、
（ｄ）は出力直流電圧Ｖ３を示し、時刻ｔ１に商用電源
５１が停電すると、時刻ｔ２に停電検出信号が監視回路
５５から出力され、フォトトランジスタ６６（図８参
照）はオフとなり、ソフトスタート回路等によって第２
のＤＣ−ＤＣコンバータは動作を開始する。従って、
（ｃ）に示すように、出力電圧Ｖ２は上昇し、それに伴
って太線で示す出力電流Ｉ２も上昇する。又第１のＤＣ
−ＤＣコンバータ５３の出力電圧Ｖ１は入力コンデンサ
等によって暫くは維持されるが次第に低下する。又太線
で示す出力電流Ｉ１も第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４
の出力電流Ｉ２の上昇と対応して低下する。

【００１３】次に時刻ｔ３に商用電源５１が復電する
と、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３は動作を開始し、
出力電圧Ｖ１は次第に上昇し、又出力電流Ｉ１も上昇す
る。それに対応して第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４の
出力電流Ｉ２は低下する。そして、時刻ｔ４に復電検出
信号が監視回路５５から出力され、フォトトランジスタ
６６（図８参照）がオンとなると、制御用トランジスタ
６７もオンとなり、スイッチング素子６２はオフとな
る。即ち、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４は動作が停
止し、（ｃ）に示すように、出力電圧Ｖ２は０Ｖに低下
し、同時に出力電流Ｉ２も０Ａに低下する。

【００１４】又第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３の出力
電流Ｉ１が（ｂ）の点線で示すように変化する場合、第
２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４の出力電流Ｉ２は（ｃ）
の点線で示すように変化する。従って、時刻ｔ４に於い
て第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４の動作が停止し、第
１のＤＣ−ＤＣコンバータ５３が負荷を分担することに
より、（ｄ）に示すように、出力直流電圧Ｖ３がΔＶ１
又はΔＶ２低下する。特に、（ｂ），（ｃ）の点線で示
す出力電流の変化が生じる場合、第１のＤＣ−ＤＣコン
バータ５３に急激に負荷が分担されることにより、直流
出力電圧Ｖ３は、点線のΔＶ２のように大きく変動する
問題がある。

【００１５】又図１１は従来例の動作説明図であり、第
１，第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５３，５４をパルス幅
制御型のコンバータとした場合に於いて、（ａ）は比較
回路７１（図９参照）に入力される三角波信号ＴＳと差
分信号ＥＶとデッドタイム信号ＤＴとを示し、（ｂ）は
比較回路７１からの駆動信号を示し、（ｃ）は出力直流
電圧Ｖ３を示す。時刻ｔ０に監視回路５５に於いて商用
電源５１の復電検出を行ったとすると、フォトトランジ
スタ７３（図９参照）がオンとなり、制御用トランジス
タ７４がオンとなるから、デッドタイム信号ＤＴは三角
波信号ＴＳより上昇し、比較回路７１からの駆動信号は
零となる。即ち、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５４は動
作を停止する。それによって、第１のＤＣ−ＤＣコンバ
ータ５３は急激に負荷を分担することになり、（ｃ）に
示すように、出力直流電圧Ｖ３は、ΔＶ３のように大き
く変動する問題がある。本発明は、第１，第２のＤＣ−
ＤＣコンバータの動作の切替時点に於いても、出力直流
電圧の変動を抑制することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の無停電電源装置
は、図１を参照して説明すると、（１）商用電源を電源
として動作する第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、バッテ
リーを電源として動作する第２のＤＣ−ＤＣコンバータ
とを、前記商用電源の停電，復電を検出した検出信号に
よって切替えて負荷に給電する無停電電源装置に於い
て、第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、トランス１の一次
巻線１ａに前記バッテリーから供給する電流をオン，オ
フ制御するスイッチング素子２と、このスイッチング素
子２のオン，オフを制御する制御回路３とを有し、この
制御回路３は、商用電源の復電の検出により抵抗Ｒ１を
介して充電するコンデンサＣ１と、このコンデンサＣ１
の端子電圧の上昇に従ってスイッチング素子２のオン期
間を徐々に短縮してオフ状態に移行させる構成を有する
ものである。

【００１７】（２）又商用電源の復電の検出により、定
電圧源から抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１を充電する
構成とすることができる。

【００１８】（３）又商用電源の復電の検出により、定
電流源から抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１を充電する
構成とすることができる。

【００１９】（４）第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、リ
ンギングチョーク・コンバータ型のトランス１の一次巻
線１ａに接続されたスイッチング素子２を有し、このス
イッチング素子２のオン，オフ周期を制御する制御用ト
ランジスタ４と、商用電源の復電の検出により電圧を抵
抗Ｒ１を介して加えるコンデンサＣ１と、このコンデン
サＣ１の端子電圧を制御用トランジスタ４に加えて、ス
イッチング素子２のオン，オフ周期を徐々に短縮してオ
フ状態に移行させる回路とを含む制御回路３を備えてい
る。

【００２０】（５）第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、パ
ルス幅制御型のトランスの一次巻線に接続されたスイッ
チング素子を有し、且つ商用電源の復電の検出により電
圧を抵抗を介して加えるコンデンサと、このコンデンサ
の端子電圧をデッドタイム信号として加えるパルス幅制
御回路とを備えている。

【００２１】

【作用】

（１）商用電源が停電状態から復旧して復電状態となる
と、第１のＤＣ−ＤＣコンバータは自動的に動作を開始
する。又復電検出により、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ
は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との時定数に従ってコン
デンサＣ１の端子電圧が徐々に上昇するから、この端子
電圧の上昇に対応して徐々に第２のＤＣ−ＤＣコンバー
タの動作を停止させる。それによって、第１のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの負荷分担は、徐々に移行することにな
り、出力直流電圧の低下が生じないことになる。

【００２２】（２）又コンデンサＣ１を充電する場合
に、定電圧源から抵抗Ｒ１を介して充電することによ
り、コンデンサＣ１の端子電圧の上昇を、バッテリ電圧
に関係なく所望の特性に従って制御することができる。
従って、コンデンサＣ１の端子電圧の上昇特性に従って
第２のＤＣ−ＤＣコンバータを徐々に停止させることが
できる。

【００２３】（３）又コンデンサＣ１を定電流源から抵
抗Ｒ１を介して充電することにより、コンデンサＣ１の
端子電圧はほぼ直線状に上昇する。従って、バッテリ電
圧に関係なくコンデンサＣ１の端子電圧の上昇特性に従
って第２のＤＣ−ＤＣコンバータを徐々に停止させるこ
とができる。

【００２４】（４）第２のＤＣ−ＤＣコンバータをリン
ギングチョーク・コンバータ型とした場合、制御用トラ
ンジスタ４をオンとすることにより、スイッチング素子
２をオフとすることができる。従って、フォトトランジ
スタ５によってコンデンサＣ２の充電時定数を制御する
と、制御用トランジスタ４がオンとなるタイミングを制
御できる。従って、スイッチング素子２のオン期間を制
御できる。又商用電源の復電検出によりフォトトランジ
スタ６がオンとなると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ
１が充電され、この充電電圧が抵抗Ｒ３とダイオードＤ
２とを介してコンデンサＣ２及び制御用トランジスタ４
のベースに加えられ、コンデンサＣ１の充電時定数に従
った端子電圧の上昇に従って制御用トランジスタ４のオ
ンのタイミングを順次速くし、最終的には連続的にオン
とし、それにより、スイッチング素子２をオフとして、
第２のＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させる。

【００２５】（５）又第２のＤＣ−ＤＣコンバータをパ
ルス幅制御型とした場合、パルス幅制御回路は、出力直
流電圧と基準値との差分と三角波信号とを比較して、ス
イッチング素子のオン期間を制御するもので、その場合
に、所定のオフ期間を維持する為のデッドタイム信号が
設定されている。このデッドタイム信号を、商用電源の
復電検出によって抵抗とコンデンサとの時定数に従って
徐々に上昇させ、オフ期間を次第に増大して、第２のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの動作を停止させる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の説明図であ
り、１はトランス、１ａは一次巻線、１ｂは二次巻線、
１ｃは三次巻線、２はスイッチング素子、３は制御回
路、４は制御用トランジスタ、５，６はフォトトランジ
スタ、Ｒ１〜Ｒ５は抵抗、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｄ
１〜Ｄ３はダイオードである。この実施例は、リンギン
グチョーク・コンバータ型の第２のＤＣ−ＤＣコンバー
タ５４（図７参照）に対応する。従って、バッテリー５
２からトランス１の一次巻線１ａとスイッチング素子２
とに直流電圧が印加される。このスイッチング素子２
は、電界効果トランジスタとして示しているが、バイポ
ーラトランジスタ等を用いることも可能である。又フォ
トトランジスタ５，６をフォトダイオード或いは結合ト
ランスを用いた構成に置き換えることも可能である。

【００２７】フォトダイオード６がオフの場合（商用電
源が停電の場合）に於いて、スイッチング素子２がオ
ン，オフを繰り返すことにより、第２のＤＣ−ＤＣコン
バータが動作状態となり、バッテリー（図示せず）を電
源として負荷（図示せず）に給電している場合、トラン
ス１の二次巻線１ｂに接続されたダイオードＤ３やコン
デンサＣ４等を含む整流平滑回路を介して出力直流電圧
が負荷（図示せず）に印加され、その出力直流電圧が設
定値となるように、フォトトランジスタ５が制御され
る。

【００２８】このフォトトランジスタ５がオフの場合、
三次巻線１ｃの誘起電圧は、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ３
とを介してスイッチング素子２のゲートに加えられ、ス
イッチング素子２はオンとなる。又抵抗Ｒ４を介してコ
ンデンサＣ２に印加され、そのコンデンサＣ２の端子電
圧が上昇すると、制御用トランジスタ４はオンとなり、
スイッチング素子２はオフとなる。又フォトトランジス
タ５をオンとすると、フォトトランジスタ５を介してコ
ンデンサＣ２へ電流が流れることになり、コンデンサＣ
２の充電時間が速くなって端子電圧の上昇が速くなり、
制御用トランジスタ４はフォトトランジスタ５がオフの
場合より速くオンとなる。即ち、スイッチング素子２の
オン期間を短くすることかできる。

【００２９】又商用電源が停電から復電すると、監視回
路（図示せず）のフォトダイオードが復電検出信号によ
って発光し、フォトダイオード６がオンとなる。それに
よって、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が充電され
る。このコンデンサＣ１の端子電圧は、抵抗Ｒ３とダイ
オードＤ２とを介してコンデンサＣ２及び制御用トラン
ジスタ４のベースに加えられる。このコンデンサＣ２の
端子電圧を上昇させることは、制御用トランジスタ４を
オンとして、スイッチング素子２のオン期間を短くする
タイミングでスイッチング素子２をオフとすることにな
る。そして、コンデンサＣ２の端子電圧がＲ１・Ｃ１の
時定数に従って上昇することにより、スイッチング素子
２のターンオフするタイミングが速くなり、更に上昇す
ると、スイッチング素子２はオフ状態を継続する状態と
なる。

【００３０】図２は本発明の第１の実施例の動作説明図
であり、（ａ）はコンデンサＣ２の端子電圧、（ｂ）は
制御用トランジスタ４の動作、（ｃ）はスイッチング素
子２の動作、（ｄ）はコンデンサＣ１の端子電圧を示
す。商用電源の停電により第２のＤＣ−ＤＣコンバータ
が動作状態の時、コンデンサＣ２の端子電圧が閾値電圧
Ｖｔｈに上昇すると、制御用トランジスタ４は（ｂ）に
示すようにオンとなり、それによってコンデンサＣ２は
放電されて端子電圧は低下する。

【００３１】又スイッチング素子２は、（ｃ）に示すよ
うに、トランス１の三次巻線１ｃの誘起電圧の上昇によ
るコンデンサＣ２の充電開始と共にオンとなり、制御用
トランジスタ４がオンとなることによりオフとなる。従
って、コンデンサＣの端子電圧が（ａ）の実線で示すよ
うに変化すると、制御用トランジスタ４は（ｂ）の実線
で示すようにオンとなり、スイッチング素子２は（ｃ）
の実線で示すようにオン，オフを繰り返す。

【００３２】又商用電源が復電すると、フォトトランジ
スタ６がオンとなり、コンデンサＣ１は抵抗Ｒ１を介し
て充電され、（ｄ）に示すように、端子電圧が上昇す
る。それによって、コンデンサＣ２の端子電圧は、
（ａ）の点線で示すように立上りが速くなり、制御用ト
ランジスタ４がオンとなるタイミングも、（ｂ）の点線
で示すように速くなる。それによって、スイッチング素
子２のオン，オフのタイミングは（ｃ）の点線で示すよ
うに次第に速くなり、遂にはオフを継続する状態とな
る。即ち、第１のＤＣ−ＤＣコンバータに対して徐々に
負荷を移していくことになり、急激な負荷分担の上昇が
ないから、出力直流電圧の低下を防止することができ
る。

【００３３】図３は本発明の第２の実施例の説明図であ
り、図１と同一符号は同一部分を示し、Ｒ６は抵抗、Ｚ
Ｄ１はツェナーダイオードである。この実施例は、商用
電源が復電したことを監視回路が検出し、フォトトラン
ジスタ６をオンとした時に、抵抗Ｒ６とツェナーダイオ
ードＺＤ１とからなる定電圧源によって、抵抗Ｒ１を介
してコンデンサＣ１を充電する場合を示す。

【００３４】図示を省略した商用電源の監視回路からの
停電検出信号又は復電検出信号によるフォトトランジス
タ６のオン，オフ動作及び出力直流電圧と設定値との差
分に対応した制御信号によるフォトトランジスタ５のオ
ン，オフ動作は、前述の実施例と同様であるから、重複
した説明は省略する。この実施例に於いては、コンデン
サＣ１を充電する為に、抵抗Ｒ６とツェナーダイオード
ＺＤ１とにより定電圧源を構成しているから、監視回路
により商用電源の復電を検出して、フォトトランジスタ
６をオンとした後、充電時定数に従って上昇するコンデ
ンサＣ１の端子電圧に対応して制御用トランジスタ４の
オフのタイミングが速くなる。従って、第２のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの負担を徐々に減少させて、第１のＤＣ−
ＤＣコンバータの負担を徐々に増加させ、バッテリ電圧
の変動に無関係に一定時間後に、スイッチング素子２を
継続的にオフとして、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの動
作を停止させる。従って、商用電源の復電時の負荷分担
の急激な変化がないから、出力直流電圧の変動を防止す
ることができる。

【００３５】図４は本発明の第３の実施例の説明図であ
り、図１と同一符号は同一部分を示し、Ｒ７，Ｒ８は抵
抗、ＺＤ２はツェナーダイオード、７はトランジスタで
ある。この実施例は、商用電源が復電したことを監視回
路が検出し、フォトトランジスタ６をオンとした時に、
抵抗Ｒ７，Ｒ８とツェナーダイオードＺＤ２とトランジ
スタ７とからなる定電流源によって、抵抗Ｒ１を介して
コンデンサＣ１を充電する場合を示す。

【００３６】又図示を省略した商用電源の監視回路から
の停電検出信号又は復電検出信号によるフォトトランジ
スタ６のオン，オフ動作及び出力直流電圧と設定値との
差分に対応した制御信号によるフォトトランジスタ５の
オン，オフ動作は、前述の実施例と同様であるから、重
複した説明は省略する。この実施例に於いては、監視回
路により商用電源の復電を検出して、フォトトランジス
タ６をオンとすると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１
が定電流源によって充電されるから、その端子電圧は直
線状に上昇し、その端子電圧に従って制御用トランジス
タ４のオフとなるタイミングが速くなる。従って、第２
のＤＣ−ＤＣコンバータの負担を徐々に減少させて、第
１のＤＣ−ＤＣコンバータの負担を徐々に増加させ、バ
ッテリ電圧の変動に無関係に一定時間後に、スイッチン
グ素子２を継続的にオフとして、第２のＤＣ−ＤＣコン
バータの動作を停止させる。即ち、前述の各実施例と同
様に、商用電源の復電時の負荷分担の急激な変化がない
から、出力直流電圧の変動を防止することができる。

【００３７】図５は本発明の第４の実施例の説明図であ
り、１１はトランス、１２はスイッチング素子、１３は
制御回路、１４は比較回路、１５は誤差増幅器、１６は
フォトトランジスタ、１７は三角波の発振器、１８は制
御用トランジスタ、１９は整流平滑回路、２０は基準電
圧、Ｃ１’はコンデンサ、Ｒ１’，Ｒ９，Ｒ１０は抵
抗、Ｄ４はダイオードである。

【００３８】この実施例は、パルス幅制御型のコンバー
タの要部を示し、トランス１１の二次側の整流平滑回路
１９からの出力直流電圧と基準電圧２０とを誤差増幅器
１５により比較して差分に対応する信号ＥＶを比較回路
１４に加え、発振器１７からの三角波信号ＴＳと比較
し、スイッチング素子１２のオン期間を制御する。又商
用電源が正常の場合、フォトトランジスタ１６はオン状
態を継続し、停電検出によりオフとなるように制御され
る。

【００３９】従って、商用電源が停電となると、フォト
トランジスタ１６はオフとなり、制御用トランジスタ１
８はオンとなる。それによって、抵抗Ｒ１’，Ｒ９とに
よって分圧された電圧がデッドタイム信号ＤＴとして比
較回路１４に加えられる。この場合のデッドタイム信号
ＤＴは、差分信号ＥＶに比較して通常は低いレベルであ
る。

【００４０】次に商用電源が復電すると、フォトトラン
ジスタ１６はオンとなり、制御用トランジスタ１８はオ
フとなる。それによって、コンデンサＣ１’は抵抗Ｒ
１’を介して放電し、その端子電圧の徐々に低下するか
ら、デッドタイム信号ＤＴは反対に徐々に上昇し、最終
的には＋Ｖとなる。この電圧＋Ｖを三角波信号のレベル
以上に設定することにより、比較回路１４からスイッチ
ング素子１２を駆動する信号が出力されないことにな
る。即ち、スイッチング素子１２のオン期間を徐々に短
くして、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの負担を徐々に減
少させ、反対に第１のＤＣ−ＤＣコンバータの負担を徐
々に増加させ、一定時間後に、スイッチング素子１２を
継続してオフとし、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの動作
を停止させることができる。

【００４１】図６は本発明の第４の実施例の動作説明図
であり、（ａ）は比較回路１４（図５参照）に入力され
る三角波信号ＴＳと差分信号ＥＶとデッドタイム信号Ｄ
Ｔとを示し、（ｂ），（ｃ）は比較回路１４からの駆動
信号を示す。フォトトランジスタ１６がオフの場合、即
ち、商用電源が停電の場合、デッドタイム信号ＤＴは抵
抗Ｒ１’，Ｒ９によって分圧された低いレベルであり、
又抵抗Ｒ１’の端子電圧によってコンデンサＣ１’が充
電される。そして、比較回路１４から三角波信号ＴＳと
誤差信号ＥＶとの差分に対応する駆動信号が（ｂ）に示
すように出力され、スイッチング素子１２のオン期間が
制御されて、整流平滑回路１９からの出力直流電圧が安
定化される。

【００４２】商用電源が復電して、時刻ｔ０にフォトト
ランジスタ１６がオンとなると、制御用トランジスタ１
８はオフとなる。それによって、コンデンサＣ１’は抵
抗Ｒ１’を介して放電し、その端子電圧は次第に低下す
る。従って、デッドタイム信号ＤＴとしては、（ａ）の
一点鎖線で示すように、徐々に上昇する。このデッドタ
イム信号ＤＴが差分信号ＥＶを超えると、スイッチング
素子１２のオン期間は（ｃ）に示すように徐々に短くな
る。即ち、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの負担は徐々に
減少することになり、それに伴って第１のＤＣ−ＤＣコ
ンバータの負担は徐々に増加し、商用電源の復電時の負
荷分担の急激な変化がないから、出力直流電圧の変動を
防止することかできる。

【００４３】本発明は前述の各実施例にのみ限定される
ものではなく、種々付加変更することができるものであ
り、例えば、制御用トランジスタ４，１８等を電界効果
トランジスタとすることもできる。又第４の実施例に於
いては、コンデンサＣ１’の放電によりデッドタイム信
号ＤＴを徐々に上昇させる構成であるが、充電によって
デッドタイム信号ＤＴを徐々に上昇させる構成とするこ
とも可能である。又ＤＣ−ＤＣコンバータとしては、各
種の形式の構成を用いることも可能であり、又第１のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータと第２のＤＣ−ＤＣコンバータとを
異なる形式の構成とすることも可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、商用電
源を電源として動作する第１のＤＣ−ＤＣコンバータ
と、バッテリーを電源として動作する第２のＤＣ−ＤＣ
コンバータとを備え、商用電源の停電時はバッテリーを
電源として第２のＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に給電
し、商用電源の復電により、第２のＤＣ−ＤＣコンバー
タの動作を、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との充電又は放
電の時定数に従って徐々に動作を停止させ、第２のＤＣ
−ＤＣコンバータから第１のＤＣ−ＤＣコンバータへ負
荷分担を徐々に移行させるもので、それによって、出力
直流電圧の変動を防止できる利点があり、無停電源電装
置の動作の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の動作説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図４】本発明の第３の実施例の説明図である。

【図５】本発明の第４の実施例の説明図である。

【図６】本発明の第４の実施例の動作説明図である。

【図７】無停電電源装置の説明図である。

【図８】従来例のＲＣＣ型コンバータの要部説明図であ
る。

【図９】従来例のパルス幅制御型コンバータの要部説明
図である。

【図１０】従来例の動作説明図である。

【図１１】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１トランス２スイッチング素子３制御回路４制御用トランジスタ５，６フォトトランジスタＲ１〜Ｒ５抵抗Ｃ１〜Ｃ４コンデンサＤ１〜Ｄ３ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者棟安和紀神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者清水久雄神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目17番３号富士通電装株式会社内 (72)発明者朝日勝幸神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目17番３号富士通電装株式会社内 (56)参考文献特開平２−193544（ＪＰ，Ａ) 特開平２−168825（ＪＰ，Ａ) 特開平６−205546（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 9/00 - 11/00 H02M 3/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源を電源として動作する第１のＤＣ
−ＤＣコンバータと、バッテリーを電源として動作する
第２のＤＣ−ＤＣコンバータとを、前記商用電源の停
電，復電を検出した検出信号によって切替えて負荷に給
電する無停電電源装置に於いて、前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、トランスの一次巻
線に前記バッテリーから供給する電流をオン，オフ制御
するスイッチング素子と、該スイッチング素子のオン，
オフを制御する制御回路とを有し、該制御回路は、前記商用電源の復電の検出により抵抗を
介して充電するコンデンサと、該コンデンサの端子電圧
の上昇に従って前記スイッチング素子のオン期間を徐々
に短縮してオフ状態に移行させる構成を有することを特
徴とする無停電電源装置。
【請求項２】前記商用電源の復電の検出により、定電
圧源から前記抵抗を介して前記コンデンサを充電する構
成を有することを特徴とする請求項１記載の無停電電源
装置。
【請求項３】前記商用電源の復電の検出により、定電
流源から前記抵抗を介して前記コンデンサを充電する構
成を有することを特徴とする請求項１記載の無停電電源
装置。
【請求項４】前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、リ
ンギングチョーク・コンバータ型のトランスの一次巻線
に接続されたスイッチング素子を有し、該スイッチング
素子のオン，オフ周期を制御する制御用トランジスタ
と、前記商用電源の復電の検出により電圧を前記抵抗を
介して加える前記コンデンサと、該コンデンサの端子電
圧を前記制御用トランジスタに加えて、前記スイッチン
グ素子のオン，オフ周期を徐々に短縮してオフ状態に移
行させる回路とを含む制御回路を備えたことを特徴とす
る請求項１又は２又は３記載の無停電電源装置。
【請求項５】前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータは、パ
ルス幅制御型のトランスの一次巻線に接続されたスイッ
チング素子を有し、且つ前記商用電源の復電の検出によ
り電圧を前記抵抗を介して加える前記コンデンサと、該
コンデンサの端子電圧をデッドタイム信号として加える
パルス幅制御回路とを有することを特徴とする請求項１
又は２又は３記載の無停電電源装置。