JP3664630B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源装置及び給電方法に関し、特に、無停電電源及び無停電の給電方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
商用電源等からの電力の供給が断たれたとき、停電を検知して商用電源の代わりに電力を供給する無停電電源が広く用いられている。
無停電電源は、商用電源等より供給される交流電力を整流する整流器と、整流器が整流により生成した電流により充電される蓄電池と、蓄電池が発生する直流電圧を交流電圧へと変換する直流−交流変換器と、停電の有無を監視し、停電を検出したとき、直流−交流変換器と負荷とを接続するスイッチとを備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、停電が検出されてから、スイッチが直流−交流変換器と負荷とを接続するまでの間、負荷には電力が供給されず、いわゆる瞬断が発生する。このため、負荷が正常な動作を行わない場合がある。
瞬断が起こる期間を短縮するためには、スイッチをサイリスタ等の半導体スイッチング素子より構成する手法が考えられる。しかし、サイリスタ等の半導体スイッチング素子は、瞬断が検出されたことを示すトリガ信号等が供給されたとき始めて直流−交流変換器と負荷とを接続するため、瞬断の期間を0にすることはほぼ不可能である。
【0004】
また、直流−交流変換器は、一般に、直流電圧が印加された給電線をスイッチング素子を用いて断続する構成を有しているため、ノイズを発生させる。また、無停電電源が直流−直流電圧を備えることにより、無停電電源の構成が複雑で大型となる。
【0005】
また、スイッチにより直流−交流変換器と負荷とが接続された瞬間には、直流−交流変換器より負荷へと急激に過大な電流が流れる危険が生じ、従って、負荷が破壊される危険がある。
【0006】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、交流電源が停電したとき、瞬断が実質的に生じないようにして直流を供給するための電源装置及び給電方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、構成が簡単でノイズの発生量が少ない電源装置及び給電方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、負荷に急激に過大な電流が流れないようにして、交流電源が停電したときに直流を供給するための電源装置及び給電方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、供給された所定の交流出力を整流して整流出力を発生させる整流手段を具備する外部の装置に対して、該所定の交流出力または所定の直流出力を供給する電源装置において、
所定の交流入力の入力電圧に基づいて所定の制御信号を出力する入力電圧監視部と、
前記外部の装置に前記所定の直流出力を供給する二次電池と、
第1の制御端を備え、前記外部の装置に前記所定の直流出力を供給する直流ラインに挿入され、該第1の制御端に出力される前記所定の制御信号に基づいて該直流ラインを断続する第1のスイッチング素子と、
第2の制御端を備え、前記所定の交流入力を前記所定の交流出力として前記外部の装置に供給する交流ラインと、前記直流ラインから供給される直流出力および該交流ラインから供給される交流出力の両者を前記外部の装置に供給する交直両用ラインと、の間に挿入され、該第2の制御端に出力される前記所定の制御信号に基づいて該交流ラインと該交直両用ラインとの間を断続する第2のスイッチング素子と、
前記二次電池の一端に接続され、該二次電池の出力を前記外部の装置に供給可能となるように前記直流ラインに挿入される第1の整流素子と、
前記第1の整流素子に並列に接続される抵抗素子と、
前記第1のスイッチング素子に並列に接続される第2の整流素子と、
を備え、
前記直流ラインの一端側のラインと前記交流ラインの一端側のラインとが接続切り替えされることなく前記交直両用ラインの一端側のラインに常時接続されていることを特徴とする。
【0008】
なお、上述のような電源装置において、交流出力が下限値に達しないと判別された場合(例えば、停電した場合)、二次電池が発生する直流出力が供給される。従って、このような電源装置は、ノイズの発生源となる直流−交流変換器を備える必要がなく、構成も簡単となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を、直流UPS(Uninterruptible Power Supply)を例として説明する。
【0021】
(第1の実施の形態)
図1は、この発明の第1の実施の形態にかかる直流UPSの構成を示す回路図である。図示するように、直流UPS1は、整流器RECT1と、ダイオードD1と、二次電池Bと、充電制御部CSとより構成されており、一対の交流入力端と、一対の交流出力端と、正極及び負極からなる直流出力端とを備えている。
【0022】
整流器RECT1は、例えばブリッジ型整流回路より構成されており、一対の入力端と、正極及び負極からなる出力端とを備えている。整流器RECT1は、自己の各入力端間に印加された交流電圧を整流して、整流により得られた整流電圧を、自己の出力端の両極間に(ただし、出力端の正極が負極より低電位にならないようにして)発生する。
整流器RECT1の各入力端は、直流UPS1の各交流入力端に1対1に接続されており、且つ、直流UPS1の各交流出力端に1対1に接続されている。整流器RECT1の出力端の正極は、直流UPS1の直流出力端の正極と、充電制御部CSの後述する駆動端子in+の正極とに接続されており、整流器RECT1の出力端の負極は、直流UPS1の直流出力端の負極と、充電制御部CSの駆動端子の負極in−とに接続されている。
【0023】
ダイオードD1はアノード及びカソードを備えており、ダイオードD1のアノードは二次電池Bの正極に接続されており、カソードは、直流UPS1の直流出力端の正極に接続されている。
【0024】
充電制御部CSは駆動端子及び充電端子を備えており、駆動端子は、正極in+及び負極in−を備え、充電端子は、正極out+及び負極out−を備えている。
充電制御部CSの駆動端子の正極in+は、整流器RECT1の出力端の正極に接続されており、駆動端子の負極in−は、整流器RECT1の出力端の負極に接続されている。充電制御部CSの充電端子の正極out+は二次電池Bの正極に接続されており、充電端子の負極out−は二次電池Bの負極に接続されている。
【0025】
充電制御部CSは、駆動端子の正極in+と負極in−との間に印加された(ただし、正極in+が負極in−より高電位になるように印加された)電圧により駆動され、充電端子の正極out+から負極out−へと、二次電池Bを充電するための電流を流す。
【0026】
充電制御部CSは、充電端子の正極out+から負極out−へと流す電流の大きさを、二次電池Bが適切な条件の下で充電されるよう制御する。二次電池Bを充電する適切な条件を決定するため、充電制御部CSは、例えば、充電端子の正極out+と負極out−との間の電圧を継続的に測定することにより、二次電池Bが発生している起電力の大きさを検出し、検出結果に基づいて、極out+から負極out−へと流す電流の大きさを決定する。
【0027】
二次電池Bは、正極及び負極を備え、電荷の充電及び放電を行う。二次電池Bの正極は、上述の通りダイオードD1のアノード及び充電制御部CSの充電端子の正極out+に接続されており、二次電池Bの負極は、直流UPS1の直流出力端の負極と、充電制御部CSの充電端子の負極out−とに接続されている。
なお、二次電池Bが発生する起電力の大きさは、直流UPS1の交流入力端間に印加する対象の交流電圧の尖頭値の所期の大きさからダイオードD1の順方向電圧の大きさを差し引いた値より小さな値となるよう設定されている。
【0028】
次に、直流UPS1が、電力を供給する対象である電気機器2に電力を供給する動作を説明する。
ただし、電気機器2は、図1に示すように、一対の交流入力端と、正極及び負極からなる直流入力端と、整流器RECT2と、コンデンサC1とを備えるものとする。
整流器RECT2は、例えば整流器RECT1と実質的に同一の構成を有している。整流器RECT2の各入力端は、電気機器2の各交流入力端に1対1に接続されている。整流器RECT2の出力端の両極間にはコンデンサC1が接続されており、また、整流器RECT2の出力端の両極間には、電気機器2の各部を構成する回路等が接続されている。更に、整流器RECT2の出力端の正極は電気機器2の直流入力端の正極に接続されており、整流器RECT2の出力端の負極は電気機器2の直流入力端の負極に接続されている。
【0029】
そして、直流UPS1の各交流出力端と電気機器2の各交流入力端とを1対1に接続し、直流UPS1の直流出力端の正極が電気機器2の直流入力端の正極に接続され、直流UPS1の直流出力端の負極が電気機器2の直流入力端の負極に接続され、直流UPS1の各交流入力端間に、図1に示すように、外部の交流電源ACVより単相交流電圧が印加されたとする。なお、この単相交流電圧の尖頭値の大きさは、二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和以上であるとする。
【0030】
すると、整流器RECT1及びRECT2は、いずれも、直流UPS1の交流入力端間に印加された単相交流電圧を整流して、整流電圧を各自の出力端間に発生させる。
また、整流器RECT2の出力端の両極間に発生した整流電圧はコンデンサC1により平滑化され、平滑化された整流器RECT2の整流電圧により、電気機器2の各部が駆動される。また、整流器RECT1の出力端の両極間に発生した整流電圧もコンデンサC1により平滑化され、平滑化された整流器RECT1の整流電圧も、電気機器2の各部の駆動に寄与する。
【0031】
また、整流器RECT1が整流電圧を発生する結果、充電制御部CSの駆動端子の正極in+が負極in−より高電位になり、充電制御部CSが駆動される。すると、充電制御部CSの充電端子の正極out+から、二次電池Bの正極及び負極を順に経て充電制御部CSの充電端子の負極out−へと至る電流が流れ、二次電池Bが充電される。
【0032】
そして、コンデンサC1により平滑化された整流器RECT2の整流電圧の大きさは、直流UPS1の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値にほぼ等しくなる。このため、二次電池Bの負極の電位を基準とした場合、整流器RECT2の出力端の正極とコンデンサC1との接続点の電圧は、二次電池Bの正極の電圧より高くなる。
従って、ダイオードD1は逆バイアスされ、整流器RECT2の出力端の正極とコンデンサC1の接続点から二次電池Bの正極へと至る電流路は実質的に遮断される。また、二次電池Bが電荷を放電する経路が実質的に存在しなくなる。
【0033】
次に、直流UPS1の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和を下回った(例えば、直流UPS1の交流入力端間に単相交流電圧が実質的に印加されなくなった)とする。
【0034】
この場合、コンデンサC1により平滑化された整流器RECT2の整流電圧の大きさも、二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和を下回る。このため、整流器RECT2の出力端の正極とコンデンサC1との接続点は二次電池Bの正極の電圧より低電位となり、ダイオードD1が順バイアスされる。
この結果、二次電池Bの正極から、ダイオードD1を経て電気機器2の各部を流れ、二次電池Bの負極へと戻る電流路が形成され、二次電池Bは放電を行う。
【0035】
以上説明した動作を繰り返すことにより、直流UPS1は、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和より小さくなったとき、二次電池Bから電気機器2への電力の供給を行う。
【0036】
なお、例えば、コンデンサC1がいわゆる容量抜けを起こし、実質的に平滑化を行わなくなった場合は、直流UPS1の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和以上であっても、整流器RECT2の出力端の正極の電圧が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和を下回る場合が生じる。
【0037】
しかし、この場合もダイオードD1が順バイアスされ、二次電池Bから電気機器2への電力の供給が行われる。従って、電気機器2の各部は、コンデンサC1が平滑化を行わないことによる影響を受けずに、直流UPS1からの電力の供給を受ける。また、電気機器2がコンデンサC1を備えていない場合も同様に、電気機器2の各部は、平滑化を行うべきコンデンサC1が存在しないことによる影響を受けずに、直流UPS1からの電力の供給を受ける。
【0038】
なお、直流UPS1の構成は上述のものに限られない。
例えば、直流UPS1は、図2に示すような構成を有していてもよい。
図示するように、図2の構成の直流UPS1においては、ダイオードD1のカソードは二次電池Bの負極に接続されており、アノードが、直流UPS1の直流出力端の負極に接続されている。また、二次電池Bの正極はダイオードD1には接続されず、直流UPS1の直流出力端の正極に接続される。二次電池Bの負極は、整流器RECT1や、直流UPS1の直流出力端には接続されていない。なお、その他の各部の構成は、図1の構成と実質的に同一である。
【0039】
図示するように、図2の直流UPS1の直流出力端の各極及び各交流出力端が、図1に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器2の直流入力端の各極及び各交流入力端と接続された状態で、直流UPS1の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより単相交流電圧が印加されたとする。
すると、整流器RECT1及びRECT2は、いずれもこの単相交流電圧を整流して、整流電圧を発生させる。この結果、充電制御部CSが駆動され、二次電池Bが充電される。また、整流器RECT1及びRECT2が発生する整流電圧がコンデンサC1により平滑化されることにより得られる電圧により、電気機器2の各部が駆動される。
【0040】
この単相交流電圧の尖頭値の大きさが二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和以上である場合、ダイオードD1は逆バイアスされ、二次電池Bの負極から整流器RECT2の出力端の負極とコンデンサC1の接続点へと至る電流路は実質的に遮断される。従って、二次電池Bが電荷を放電する経路が実質的に存在しなくなる。
【0041】
次に、直流UPS1の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和を下回ったとする。この場合、ダイオードD1は順バイアスされ、二次電池Bの正極から、電気機器2の各部を流れ、ダイオードD1を経て二次電池Bの負極へと戻る電流路が形成され、二次電池Bは放電を行う。
【0042】
従って、図2の構成の直流UPS1も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和より小さくなったとき、二次電池Bから電気機器2への電力の供給を行う。
【0043】
また、コンデンサC1が実質的に平滑化を行わない場合や、電気機器2がコンデンサC1を備えていない場合も、整流器RECT2の出力端の正極の電圧が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和を下回る場合はダイオードD1が順バイアスされる。このため、二次電池Bから電気機器2への電力の供給が行われる。
【0044】
なお、図1及び図2の構成の直流UPS1は、直流出力端の両極間に接続された平滑用のコンデンサを更に備えるようにしてもよい。これにより、整流器RECT2の出力端の正極の電圧が二次電池Bの起電力の大きさとダイオードD1の順方向電圧の大きさとの和を下回る場合にダイオードD1がより確実に順バイアスされる。
【0045】
(第2の実施の形態)
図3は、この発明の第2の実施の形態にかかる直流UPS3の構成を示す回路図である。図示するように、直流UPS3は、整流器RECT1と、二次電池Bと、充電制御部CSと、コイルLと、停電監視部REFと、スイッチング素子SWDとより構成されており、一対の交流入力端と、正極及び負極からなる電源出力端とを備えている。
なお、整流器RECT1、二次電池B及び充電制御部CSは、図1の構成におけるものと実質的に同一のものである。ただし、図3の構成において、二次電池Bの起電力の大きさは、直流UPS3の交流入力端間に印加する対象の交流電圧の尖頭値の所期の大きさ以下であればよい。
【0046】
整流器RECT1の各入力端は、直流UPS3の各交流入力端に1対1に接続されている。整流器RECT1の出力端の正極は充電制御部CSの駆動端子の正極in+に接続されており、整流器RECT1の出力端の負極は、充電制御部CSの駆動端子の負極in−と、スイッチング素子SWDの後述する端子b2とに接続されている。
充電制御部CSの充電端子の正極out+は二次電池Bの正極に接続されている。充電制御部CSの充電端子の負極out−は、二次電池Bの負極と、整流器RECT1の出力端の負極と、スイッチング素子SWDの端子b2とに接続されている。
【0047】
コイルLは、二次電池Bの正極と、スイッチング素子SWDの後述する端子a2との間に接続されている。
停電監視部REFは、コンパレータ等より構成されており、一対の参照端と、制御出力端とを備える。停電監視部REFは、自己の各参照端間の電圧が所定の下限値に達しているか否かを判別し、達していないと判別したとき、所定の制御信号を自己の制御出力端より出力する。
【0048】
スイッチング素子SWDは、例えば、2回路4接点のリレー等より構成され、制御入力端contと、端子acom、a1、a2、bcom、b1及びb2を備える。
スイッチング素子SWDは、自己の制御入力端contに上述の制御信号が供給されていないとき、自己の端子acomと端子a1との間及び端子bcomと端子b1との間を導通させ、端子acomと端子a2との間及び端子bcomと端子b2との間を遮断する。一方、制御入力端contに制御信号が供給されると、端子acom−a2間及び端子bcom−b2間を導通させ、端子acom−a1間及び端子bcom−b1間を実質的に遮断する。なお、制御入力端contと、端子acom、a1、a2、bcom、b1及びb2との間は、実質的に絶縁状態にある。
【0049】
スイッチング素子SWDの端子contは、停電監視部REFの制御出力端に接続されている。端子acomは、直流UPS3の電源出力端の正極に接続されている。端子bcomは、直流UPS3の電源出力端の負極に接続されている。端子a1及びb1は、直流UPS3の一対の交流入力端に1対1に接続されている。端子a2は、上述の通り、コイルLを介して二次電池Bの正極に接続されている。端子b2は、上述の通り、整流器RECT1の出力端の負極及び二次電池Bの負極に接続されている。
【0050】
次に、直流UPS3が、図3に示す構成を有している電気機器4に電力を供給する動作を説明する。
図3に示すように、電気機器4の構成は、図1の電気機器2の構成と実質的に同一である。ただし、図1の電気機器2において各交流入力端をなしている一対の端は、図3の電気機器4の一対の電源入力端をなしている。また、図4の電気機器4は、直流入力端を必ずしも備えない。
【0051】
そして、図示するように、直流UPS3の電源出力端の正極が電気機器4の電源入力端の一方に接続され、直流UPS3の電源出力端の負極が電気機器4の電源入力端の他方に接続され、直流UPS3の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。すると、整流器RECT1は、直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧を整流して、整流電圧を発生させる。
【0052】
このとき、停電監視部REFは制御信号の供給を行わない。この結果、スイッチング素子SWDの端子acomと端子a1との間が導通し、端子bcomと端子b1との間も導通し、端子acomと端子a2との間が実質的に遮断され、端子bcomと端子b2との間も実質的に遮断される。
【0053】
従って、電気機器4の各電源入力端間にも、直流UPS3の各交流入力端間に印加されている単相交流電圧が印加される。このため、整流器RECT2もこの単相交流電圧を整流して、整流電圧を発生させる。
また、整流器RECT1が発生する整流電圧により充電制御部CSが駆動され、二次電池Bが充電される。また、コンデンサC1により平滑化された整流器RECT2の整流電圧により、電気機器4の各部が駆動される。
【0054】
次に、直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとする。
この場合、停電監視部REFは自己の制御出力端からスイッチング素子SWDの制御入力端contに制御信号を供給する。この結果、スイッチング素子SWDの端子acomと端子a2との間が導通し、端子bcomと端子b2との間も導通し、端子acomと端子a1との間が実質的に遮断され、端子bcomと端子b1との間も実質的に遮断される。
【0055】
この結果、二次電池Bの正極から、コイルL、電気機器4の電源入力端の一方を経て電気機器4の各部を流れ、電気機器4の電源入力端の他方から二次電池Bの負極へと戻る電流路が形成され、二次電池Bは放電を行う。ただし、放電が開始された瞬間、コイルLには、二次電池Bから電気機器4への電流の供給を妨げる向きの逆起電力が発生するので、二次電池Bから電気機器4への急激な電流の突入は起こらず、コイルLの逆起電力が減衰するに従って、二次電池Bから電気機器4へと流れる電流の大きさは増大してゆく。
【0056】
以上説明した動作を繰り返すことにより、直流UPS3は、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。
【0057】
なお、直流UPS3の構成も上述のものに限られない。
例えば、直流UPS3は、図4に示すような構成を有していてもよい。
図示するように、図4の構成の直流UPS3においては、コイルLは、二次電池Bの負極と、スイッチング素子SWDの端子b2との間に接続されている。二次電池Bの正極は、コイルLには接続されておらず、充電制御部CSの充電端子の正極out+と、整流器RECT1の出力端の正極と、スイッチング素子SWDの端子a2とに接続される。二次電池Bの負極は、整流器RECT1や、スイッチング素子SWDには接続されていない。なお、その他の各部の構成は、図3の構成と実質的に同一である。
【0058】
図示するように、図4の直流UPS3の電源出力端の各極が、図3に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の各電源入力端と接続された状態で、直流UPS3の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
【0059】
すると、整流器RECT1はこの単相交流電圧を整流して、整流電圧を発生させるので、充電制御部CSが駆動され、二次電池Bが充電される。
また、停電監視部REFは制御信号の供給を行わないので、電気機器4の各電源入力端間にも、直流UPS3の各交流入力端間に印加されている単相交流電圧が印加される。このため、整流器RECT2も整流電圧を発生させ、電気機器4の各部が駆動される。
【0060】
次に、図4の直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとする。
この場合、停電監視部REFは自己の制御出力端から制御信号を供給するので、二次電池Bの正極から、電気機器4の電源入力端の一方を経て電気機器4の各部を流れ、電気機器4の電源入力端の他方から、コイルLを経て二次電池Bの負極へと戻る電流路が形成され、二次電池Bは放電を行う。ただし、放電が開始された瞬間よりコイルLが発生する逆起電力のため、二次電池Bから電気機器4へと流れる電流の大きさは、コイルLの逆起電力が減衰するに従って増大する。
従って、図4の構成の直流UPS3も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。
【0061】
また、整流器RECT1は、図1〜図4に示すものに限らず、例えば、図5に示すものであってもよい。図5に示す整流器RECT1は、入力端、共通端及び出力端を備え、自己の入力端−共通端間に印加された交流電圧を整流して、整流により得られた整流電圧を、自己の出力端−共通端間に(ただし、出力端が共通端より低電位にならないようにして)発生する。図5の整流器RECT1は、例えば半波整流回路より構成されていればよい。
【0062】
整流器RECT1が図5に示すものである場合、スイッチング素子SWDは、端子bcom、b1及びb2を備える必要はなく、図5に示すように、制御入力端contと、端子acom、a1及びa2とを備えていればよい。
そして、直流UPS3の各部のうち、図3の構成において整流器RECT1の出力端の負極に接続されるべき箇所は、整流器RECT1の共通端と、直流UPS3の電源出力端の負極とに接続されるものとする。また、直流UPS3の各部のうち図3の構成においてスイッチング素子SWDの端子b1に接続されるべき箇所も、整流器RECT1の共通端に接続されるものとする。
【0063】
図示するように、図5の直流UPS3の電源出力端の各極が、図3に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の各電源入力端と接続された状態で、図5の直流UPS3の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。すると、この単相交流電圧は、整流器RECT1の入力端−共通端間に印加される。
【0064】
この場合、直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が上述の下限値以上であれば、スイッチング素子SWDの端子acomと端子a1との間が導通し、端子acomと端子a2との間が実質的に遮断される。従って、電気機器4の各電源入力端間に、整流器RECT1の入力端−共通端間に印加されている単相交流電圧が印加される。
【0065】
次に、直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値であれば、スイッチング素子SWDの端子acomと端子a1との間が実質的に遮断され、端子acomと端子a2との間が実質的に導通する。この結果、二次電池Bの正極から、コイルL、電気機器4の電源入力端の一方を経て電気機器4の各部を流れ、電気機器4の電源入力端の他方から二次電池Bの負極へと戻る電流路が形成され、二次電池Bは放電を行う。
【0066】
また、整流器RECT1が入力端、共通端及び出力端を備える場合、整流器RECT1は、整流により得られた整流電圧を、出力端が共通端より高電位にならないようにして、自己の出力端−共通端間に発生するものであってもよい。この場合、直流UPS3は、図6に示す構成を有していればよい。
【0067】
すなわち、図6に示すように、スイッチング素子SWDは、端子acom、a1及びa2を備える必要がなく、図示するように、制御入力端contと、端子bcom、b1及びb2とを備えていればよい。そして、直流UPS3の各部のうち、図4の構成において整流器RECT1の出力端の正極に接続されるべき箇所は、整流器RECT1の共通端と、直流UPS3の電源出力端の正極とに接続されるものとする。また、直流UPS3の各部のうち図4の構成においてスイッチング素子SWDの端子a1に接続されるべき箇所は、整流器RECT1の共通端に接続されるものとする。
【0068】
図示するように、図6の直流UPS3の電源出力端の各極が、図3や図4に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の各電源入力端と接続された状態で、図6の直流UPS3の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
【0069】
そして、直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が上述の下限値以上であれば、スイッチング素子SWDの端子bcomと端子b1との間が導通し、端子bcomと端子b2との間が実質的に遮断される。従って、電気機器4の各電源入力端間に、整流器RECT1の入力端−共通端間に印加されている単相交流電圧が印加される。
【0070】
一方、直流UPS3の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値であれば、スイッチング素子SWDの端子bcomと端子b1との間が実質的に遮断され、端子bcomと端子b2との間が実質的に導通する。この結果、二次電池Bの正極から、電気機器4の電源入力端の一方を経て電気機器4の各部を流れ、電気機器4の電源入力端の他方からコイルLを経て二次電池Bの負極へと戻る電流路が形成され、二次電池Bは放電を行う。
【0071】
(第3の実施の形態)
図7は、この発明の第3の実施の形態にかかる直流UPS5の構成を示す回路図である。図示するように、直流UPS5は、停電監視部REFと、インバータINVと、変成器Tと、コンデンサC2と、二次電池Bと、トランジスタQ1及びQ2と、抵抗器R1〜R3と、ダイオードD2とより構成されており、一対の交流入力端と、正極及び負極からなる電源出力端とを備えている。
なお、停電監視部REF及び二次電池Bは、図3の構成におけるものと実質的に同一のものであり、ダイオードD2は、例えば、図1の構成におけるダイオードD1と実質的に同一の構成を有する。
ただし、停電監視部REFは、制御信号を構成するものとして、自己の制御出力端から、所定のハイレベル電圧を出力するものとする。また、制御信号を供給しないとき(すなわち、制御出力端よりハイレベル電圧を出力しないとき)、所定のローレベル電圧を出力するものとする。
【0072】
変成器Tは、一次巻線及び二次巻線を備えている。
変成器Tの一次巻線の両端は、直流UPS5の各交流入力端に1対1に接続されている。二次巻線の一端は、直流UPS5の電源出力端の正極に接続されており、他端は、二次電池Bの正極に接続されている。
【0073】
二次電池Bの正極は、上述の通り、変成器Tの二次巻線の両端のうち直流UPS5の電源出力端に接続されていない方の端に接続されており、二次電池Bの負極は、トランジスタQ2の後述するソースに接続されている。
コンデンサC2は、変成器Tの二次巻線の両端間に接続されている。
【0074】
インバータINVは、入力端及び出力端を備え、自己の入力端に上述のローレベル電圧が供給されたとき自己の出力端に上述のハイレベル電圧を発生し、自己の入力端にハイレベル電圧が供給されたとき自己の出力端にローレベル電圧を発生する。
インバータINVの入力端は停電監視部REFの制御出力端に接続されており、インバータINVの出力端は、トランジスタQ1の後述するゲートに接続されている。
【0075】
トランジスタQ1及びQ2は、いずれも、nチャネルエンハンスメント型MOSFET(Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor)より構成されており、それぞれ、ゲート、ソース及びドレインを備える。そして、各自のソースの電位を基準とした各自のゲートの電圧が上述のハイレベル電圧であるときトランジスタQ1及びQ2はそれぞれオンする(すなわち、各自のドレイン−ソース間を実質的に導通させる)ものとする。また、各自のソースの電位を基準とした各自のゲートの電圧が上述のローレベル電圧であるときトランジスタQ1及びQ2はそれぞれオフする(すなわち、各自のドレイン−ソース間を実質的に遮断する)ものとする。
【0076】
トランジスタQ1のゲートは、インバータINVの出力端に接続されており、トランジスタQ1のソースは、直流UPS5の電源出力端の負極に接続されており、トランジスタQ1のドレインは、二次電池Bの正極に接続されている。
トランジスタQ2のゲートは、停電監視部REFの制御出力端に接続されており、トランジスタQ2のソースは、二次電池Bの負極に接続されており、トランジスタQ2のドレインは、直流UPS5の電源出力端の負極に接続されている。
【0077】
抵抗器R1は、トランジスタQ1のゲートとトランジスタQ1のソースとの間に接続されている。抵抗器R2は、トランジスタQ2のゲートとトランジスタQ2のソースとの間に接続されている。
抵抗器R3は、ダイオードD2とカスケードに接続されて直列回路を形成する。抵抗器R3とダイオードD2とが形成する直列回路の両端のうち、ダイオードD2のアノードに近い方の端は二次電池Bの負極に接続されており、ダイオードD2のカソードに近い方の端は直流UPS5の電源出力端の正極に接続されている。
【0078】
次に、直流UPS5が、図3に示す構成を有している電気機器4に電力を供給する動作を説明する。
【0079】
図7に示すように、直流UPS5の電源出力端の正極及び負極が電気機器4の各電源入力端に1対1に接続され、直流UPS5の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
【0080】
すると、停電監視部REFは自己の制御出力端から、トランジスタQ2のゲート及びインバータINVの入力端へと、制御信号を構成するローレベル電圧を供給する。そして、インバータINVは、自己の入力端にローレベル電圧を供給された結果、自己の出力端よりトランジスタQ1のゲートへとハイレベル電圧を出力する。
【0081】
この結果、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2がオフする。すると、変成器Tの二次巻線から、直流UPS5の電源出力端の正極、電気機器4、直流UPS5の電源出力端の負極、トランジスタQ1のソース−ドレイン間を介して変成器Tの二次巻線へと至る電流路が形成される。このため、直流UPS5の交流入力端を介して変成器Tの一次巻線の両端間に印加された単相交流電圧により変成器Tの二次巻線に誘起された交流電圧が、電気機器4へと供給される。
【0082】
一方、変成器Tの二次巻線に交流電圧が誘起される結果、変成器Tの二次巻線の両端のうち、二次電池Bの正極に接続されている方の端が、他方の端に比べ高電位になると、変成器Tの二次巻線から、二次電池B及びダイオードD2を経て変成器Tの二次巻線に戻る電流が流れる。このため、二次電池Bが充電される。
【0083】
次に、直流UPS5の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとする。
すると、停電監視部REFは自己の制御出力端から、トランジスタQ2のゲート及びインバータINVの入力端へとハイレベル電圧を供給し、インバータINVは、自己の出力端からトランジスタQ1のゲートへとローレベル電圧を供給する。
【0084】
この結果、トランジスタQ2がオンし、トランジスタQ1がオフする。すると、二次電池Bの正極から、変成器Tの二次巻線、直流UPS5の電源出力端の正極、電気機器4、直流UPS5の電源出力端の負極、トランジスタQ2のドレイン−ソース間を順に経て二次電池Bの負極へと至る電流路が形成される。このため、二次電池Bが発生する直流電圧が、電気機器4へと供給される。
ただし、二次電池Bが放電を開始した瞬間、変成器Tの二次巻線には、二次電池Bから電気機器4への電流の供給を妨げる向きの逆起電力が発生するので、二次電池Bから電気機器4への急激な電流の突入は起こらず、この逆起電力が減衰するに従って、二次電池Bから電気機器4へと流れる電流の大きさは増大する。
【0085】
以上説明した動作を繰り返すことにより、直流UPS5は、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。一方、直流UPS5は、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しているときは、直流UPS5の各交流入力端間に印加された単相交流電圧が変成器Tにより変圧された結果変成器Tの二次巻線の両端間に表れる電圧を、電気機器4へと供給する。
【0086】
なお、直流UPS5の構成も上述のものに限られない。
例えば、直流UPS5は、図8に示すような構成を有していてもよい。
図示するように、図8の構成の直流UPS5においては、抵抗器R3とダイオードD2とが形成する直列回路の両端のうち、ダイオードD2のアノードに近い方の端は直流UPS5の電源出力端の負極に接続されており、ダイオードD2のカソードに近い方の端は二次電池Bの正極に接続されている。
また、二次電池Bの負極は、変成器Tの二次巻線の両端のうち直流UPS5の電源出力端に接続されていない方の端に接続されており、二次電池Bの正極は、トランジスタQ2のドレインに接続されている。
また、トランジスタQ1のゲートは、インバータINVの出力端に接続されており、トランジスタQ1のドレインは、直流UPS5の電源出力端の正極に接続されており、トランジスタQ1のソースは、二次電池Bの負極に接続されている。トランジスタQ2のゲートは、停電監視部REFの制御出力端に接続されており、トランジスタQ2のドレインは、二次電池Bの正極に接続されており、トランジスタQ2のソースは、直流UPS5の電源出力端の正極に接続されている。なお、その他の各部の構成は、図7の構成と実質的に同一である。
【0087】
図示するように、図8の直流UPS5の電源出力端の各極が、図7に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の各電源入力端と接続された状態で、直流UPS5の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
【0088】
この場合、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2がオフするので、直流UPS5の交流入力端を介して変成器Tの一次巻線の両端間に印加された単相交流電圧により変成器Tの二次巻線に誘起された交流電圧が、電気機器4へと供給される。
また、変成器Tの二次巻線に交流電圧が誘起される結果、変成器Tの二次巻線の両端のうち、二次電池Bの負極に接続されている方の端が、他方の端に比べ低電位になると、変成器Tの二次巻線から、ダイオードD2及び二次電池Bを経て変成器Tの二次巻線に戻る電流が流れ、二次電池Bが充電される。
【0089】
次に、直流UPS5の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとすると、この場合、トランジスタQ2がオンし、トランジスタQ1がオフする。
すると、二次電池Bの正極から、トランジスタQ2のドレイン−ソース間、直流UPS5の電源出力端の正極、電気機器4、直流UPS5の電源出力端の負極、変成器Tの二次巻線を順に経て二次電池Bの負極へと至る電流路が形成される。このため、二次電池Bが発生する直流電圧が、電気機器4へと供給される。
ただし、二次電池Bが放電を開始した瞬間より変成器Tの二次巻線に発生する逆起電力のため、二次電池Bから電気機器4へと流れる電流の大きさは、この逆起電力が減衰するに従って増大する。
【0090】
従って、図8の直流UPS5も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。一方、当該単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しているときは、直流UPS5の各交流入力端間に印加された単相交流電圧が変成器Tにより変圧された結果変成器Tの二次巻線の両端間に表れる電圧を、電気機器4へと供給する。
【0091】
また、トランジスタQ1及びQ2は、いずれも、pチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されていてもよい。トランジスタQ1及びQ2がpチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されている場合、直流UPS5は、例えば図9や図10に示す構成を有していればよい。
【0092】
図9に示す構成において、トランジスタQ1のゲートは、停電監視部REFの制御出力端に接続されており、トランジスタQ1のドレインは、直流UPS5の電源出力端の負極に接続されており、トランジスタQ1のソースは、二次電池Bの正極に接続されている。トランジスタQ2のゲートは、インバータINVの出力端に接続されており、トランジスタQ2のドレインは、二次電池Bの正極に接続されており、トランジスタQ2のソースは、直流UPS5の電源出力端の負極に接続されている。なお、その他の各部の構成は、図7の構成と実質的に同一である。
【0093】
図10に示す構成において、トランジスタQ1のゲートは、停電監視部REFの制御出力端に接続されており、トランジスタQ1のソースは、直流UPS5の電源出力端の正極に接続されており、トランジスタQ1のドレインは、二次電池Bの負極に接続されている。トランジスタQ2のゲートは、インバータINVの出力端に接続されており、トランジスタQ2のソースは、二次電池Bの正極に接続されており、トランジスタQ2のドレインは、直流UPS5の電源出力端の正極に接続されている。なお、その他の各部の構成は、図8の構成と実質的に同一である。
【0094】
そして、図9及び図10の構成において、トランジスタQ1及びQ2は、各自のソースの電位を基準とした各自のゲートの電圧がローレベル電圧であるときそれぞれオンし、各自のソースの電位を基準とした各自のゲートの電圧がハイレベル電圧であるときそれぞれオフするものとする。
【0095】
図9及び図10に示すように、図9又は図10の構成の直流UPS5の電源出力端の各極が、図7に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の電源入力端の各極と接続された状態で、直流UPS5の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
この場合、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2がオフするので、変成器Tの一次巻線の両端間に印加されたこの単相交流電圧により変成器Tの二次巻線に誘起された交流電圧が、電気機器4へと供給される。また、変成器Tの二次巻線に交流電圧が誘起される結果、二次電池Bが充電される。
【0096】
一方、直流UPS5の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとすると、この場合、トランジスタQ2がオンし、トランジスタQ1がオフするため、二次電池Bが発生する直流電圧が、電気機器4へと供給される。
ただし、二次電池Bが放電を開始した瞬間より変成器Tの二次巻線に発生する逆起電力のため、二次電池Bから電気機器4へと流れる電流の大きさは、この逆起電力が減衰するに従って増大する。
【0097】
従って、図9及び図10の構成の直流UPS5も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。一方、当該単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しているときは、直流UPS5の各交流入力端間に印加された単相交流電圧が変成器Tにより変圧された結果変成器Tの二次巻線の両端間に表れる電圧を、電気機器4へと供給する。
【0098】
また、直流UPS5は、図11に示す構成を有していてもよい。図11の構成の直流UPS5は、図示するように、
(1) トランジスタQ2はpチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されており、
(2) 図7の構成でトランジスタQ2のソースが接続されるべき箇所にはトランジスタQ2のドレインが接続され、図7の構成でトランジスタQ2のドレインが接続されるべき箇所にはトランジスタQ2のソースが接続されており、
(3) トランジスタQ1のゲートは、インバータINVを介して停電監視部REFに接続される代わりに、トランジスタQ2のゲートに接続されており、
(4) 抵抗器R2を備えない、
という点を除いて、図7に示す構成と実質的に同一の構成を有する。ただし、図11の構成において、停電監視部REFは、制御信号を構成するものとして自己の制御出力端から所定のローレベル電圧を出力し、制御信号を供給しないときは所定のハイレベル電圧を出力する。
【0099】
また、直流UPS5は、図12に示す構成を有していてもよい。図12の構成の直流UPS5は、図示するように、
(5) トランジスタQ2はnチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されており、
(6) 図10の構成でトランジスタQ2のソースが接続されるべき箇所にはトランジスタQ2のドレインが接続され、図10の構成でトランジスタQ2のドレインが接続されるべき箇所にはトランジスタQ2のソースが接続されており、
(7) 抵抗器R2を備えず、
(8) トランジスタQ2のゲートは、インバータINVを介して停電監視部REFに接続される代わりに、トランジスタQ1のゲートに接続されている、
という点を除いて、図10に示す構成と実質的に同一の構成を有する。
【0100】
図11及び図12に示すように、図11又は図12の構成の直流UPS5の電源出力端の各極が、図7に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の電源入力端の各極と接続された状態で、直流UPS5の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
この場合、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2がオフするので、変成器Tの一次巻線の両端間に印加されたこの単相交流電圧により変成器Tの二次巻線に誘起された交流電圧が、電気機器4へと供給される。また、変成器Tの二次巻線に交流電圧が誘起される結果、二次電池Bが充電される。
【0101】
一方、直流UPS5の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとすると、この場合、トランジスタQ2がオンし、トランジスタQ1がオフするため、二次電池Bが発生する直流電圧が、電気機器4へと供給される。
ただし、二次電池Bが放電を開始した瞬間より変成器Tの二次巻線に発生する逆起電力のため、二次電池Bから電気機器4へと流れる電流の大きさは、この逆起電力が減衰するに従って増大する。
【0102】
従って、図11及び図12の構成の直流UPS5も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。一方、当該単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しているときは、直流UPS5の各交流入力端間に印加された単相交流電圧が変成器Tにより変圧された結果変成器Tの二次巻線の両端間に表れる電圧を、電気機器4へと供給する。
【0103】
また、図7〜図12の構成において、トランジスタQ1及びQ2のうち、nチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されているものは、ベース、エミッタ及びコレクタを備えるNPN型バイポーラトランジスタより構成されているものに置き換えられてもよい。また、pチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されているものは、ベース、エミッタ及びコレクタを備えるPNP型バイポーラトランジスタより構成されているものに置き換えられてもよい。
【0104】
ただし、この場合、トランジスタQ1及びQ2のいずれについても、これらがMOSFETより構成される場合にそのゲート、ソース及びドレインが接続されるべき箇所には、ベース、エミッタ及びコレクタが接続されるものとする。
そして、トランジスタQ1及びQ2は、NPN型バイポーラトランジスタより構成される場合、各自のエミッタの電位を基準とした各自のベースの電圧がハイレベル電圧であるときそれぞれオンし、各自のエミッタの電位を基準とした各自のベースの電圧がローレベル電圧であるときそれぞれオフするものとする。一方、トランジスタQ1及びQ2は、PNP型バイポーラトランジスタより構成される場合、各自のエミッタの電位を基準とした各自のベースの電圧がローレベル電圧であるときそれぞれオンし、各自のエミッタの電位を基準とした各自のベースの電圧がハイレベル電圧であるときそれぞれオフするものとする。
【0105】
(第4の実施の形態)
図13は、この発明の第4の実施の形態にかかる直流UPS6の構成を示す回路図である。図示するように、直流UPS6は、停電監視部REFと、二次電池Bと、トランジスタQ3及びQ4と、抵抗器R4〜R6と、ダイオードD3及びD4とより構成されており、一対の交流入力端と、正極及び負極からなる電源出力端とを備えている。
【0106】
二次電池Bは、図3の構成におけるものと実質的に同一のものであり、ダイオードD3及びD4は、いずれも、例えば図1の構成におけるダイオードD1と実質的に同一の構成を有する。
二次電池Bの正極は、ダイオードD3のアノードに接続されており、二次電池Bの負極は、直流UPS6の電源出力端の負極に接続されている。
【0107】
図13の構成における停電監視部REFは、コンパレータ等より構成されており、一対の参照端と、一対の制御出力端outa及びoutbとを備える。停電監視部REFは、自己の各参照端間の電圧が所定の下限値に達しているか否かを判別する。そして、達していると判別したとき、制御出力端outaより、制御信号としてハイレベル電圧を出力し、制御出力端outbよりローレベル電圧を出力する。一方、達していないと判別したときは、制御出力端outaよりローレベル電圧を出力し、制御出力端outbより、制御信号としてハイレベル電圧を出力する。
【0108】
図13の停電監視部REFの各参照端は、直流UPS6の交流入力端に1対1に接続されている。停電監視部REFの制御出力端outaは、トランジスタQ3の後述するゲートに接続されている。停電監視部REFの制御出力端outbは、トランジスタQ4の後述するゲートに接続されている。
【0109】
トランジスタQ3及びQ4は、いずれも、nチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されており、それぞれ、ゲート、ソース及びドレインを備える。
トランジスタQ3のゲートは、停電監視部REFの制御出力端outaに接続されており、トランジスタQ3のソースは、直流UPS6の交流入力端の一方に接続されており、トランジスタQ3のドレインは、直流UPS6の電源出力端の正極に接続されている。
トランジスタQ4のゲートは、停電監視部REFの制御出力端outbに接続されており、トランジスタQ4のソースは、直流UPS6の電源出力端の正極に接続されており、トランジスタQ4のドレインは、ダイオードD3のカソードに接続されている。
【0110】
ダイオードD4のアノードはトランジスタQ4のソースに接続されており、ダイオードD4のカソードは、トランジスタQ4のドレインに接続されている。
【0111】
抵抗器R4は、トランジスタQ3のゲートとトランジスタQ3のソースとの間に接続されている。抵抗器R5は、トランジスタQ4のゲートとトランジスタQ4のソースとの間に接続されている。抵抗器R6は、ダイオードD3のアノード及びカソードの間に接続され、ダイオードD3との並列回路を形成している。
【0112】
図13に示すように、図13の構成の直流UPS6の電源出力端の各極が、図7に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の電源入力端の各極と接続された状態で、直流UPS6の各交流入力端間に、外部の交流電源ACVより、尖頭値が上述の下限値以上である単相交流電圧が印加されたとする。
この場合、トランジスタQ3がオンし、トランジスタQ4がオフするので、交流電源ACVが供給するこの単相交流電圧が、電気機器4へと供給される。
また、交流電源ACVの両端のうち、トランジスタQ3に接続されている方の端が他方の端より高電位である期間は、ダイオードD4が順バイアスされる。このため、交流電源ACVから、トランジスタQ3のソース−ドレイン間、ダイオードD4、抵抗器R6及び電池Bを順に経て交流電源ACVに戻る電流が流れ、二次電池Bが充電される。
【0113】
一方、直流UPS6の交流入力端間に印加された単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になったとすると、この場合、トランジスタQ4がオンし、トランジスタQ3がオフするため、二次電池Bが発生する直流電圧が、電気機器4へと供給される。
【0114】
従って、図13の構成の直流UPS6も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。一方、当該単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しているときは、直流UPS6の各交流入力端間に印加された単相交流電圧を、電気機器4へと供給する。
【0115】
なお、直流UPS6の構成も上述のものに限られない。
例えば、ダイオードD4は、トランジスタQ4が有する寄生ダイオードより構成されていてもよい。
また、トランジスタQ3及びQ4は、いずれも、pチャネルエンハンスメント型MOSFETより構成されていてもよい。この場合、直流UPS6は、例えば、図14に示すような構成を有していればよい。
【0116】
図14の構成において、二次電池Bの正極は、直流UPS6の電源出力端の正極に接続されており、二次電池Bの負極は、ダイオードD3のカソードに接続されている。停電監視部REFの制御出力端outaは、トランジスタQ4のゲートに接続されており、制御出力端outbは、トランジスタQ3のゲートに接続されている。トランジスタQ3のドレイン及びトランジスタQ4のソースは、いずれも直流UPS6の電源出力端の負極に接続されている。トランジスタQ4のドレインは、ダイオードD3のアノードに接続されている。ダイオードD4のアノードはトランジスタQ4のソースに接続されており、ダイオードD4のカソードは、トランジスタQ4のドレインに接続されている。なお、その他の各部の構成は、図13の構成と実質的に同一である。
【0117】
図14に示すように、図14の構成の直流UPS6の電源出力端の各極が、図7に示す接続関係と実質的に同一の接続関係をとるようにして電気機器4の電源入力端の各極と接続されたとする。
この状態で、交流電源ACVより直流UPS6の各交流入力端間に印加される単相交流電圧の尖頭値が上述の下限値以上であれば、トランジスタQ3がオンし、トランジスタQ4がオフする。このため、交流電源ACVが供給する単相交流電圧が電気機器4へと供給される。
また、交流電源ACVの両端のうち、トランジスタQ3に接続されている方の端が他方の端より低電位である期間は、ダイオードD4が順バイアスされる。このため、交流電源ACVから、電池B、抵抗器R6、ダイオードD4、及びトランジスタQ3のドレイン−ソース間を順に経て交流電源ACVに戻る電流が流れ、二次電池Bが充電される。
一方、交流電源ACVが供給する単相交流電圧の尖頭値が下限値に達しない値になると、トランジスタQ4がオンし、トランジスタQ3がオフするので、二次電池Bが発生する直流電圧が、電気機器4へと供給される。
【0118】
従って、図14の構成の直流UPS6も、自己の交流入力端間に印加されている単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しなくなったとき、二次電池Bから電気機器4への電力の供給を行う。一方、当該単相交流電圧の尖頭値が所定の下限値に達しているときは、直流UPS6の各交流入力端間に印加された単相交流電圧を、電気機器4へと供給する。
【0119】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、交流電源が停電したとき、瞬断が実質的に生じないようにして直流を供給するための電源装置及び給電方法が実現される。
また、この発明によれば、構成が簡単でノイズの発生量が少ない電源装置及び給電方法が実現される。
また、この発明によれば、負荷に急激に過大な電流が流れないようにして、交流電源が停電したときに直流を供給するための電源装置及び給電方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の実施の形態にかかる直流UPSの構成を示す回路図である。
【図2】図1の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図3】この発明の第2の実施の実施の形態にかかる直流UPSの構成を示す回路図である。
【図4】図3の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図5】図3の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図6】図3の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図7】この発明の第3の実施の実施の形態にかかる直流UPSの構成を示す回路図である。
【図8】図7の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図9】図7の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図10】図7の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図11】図8の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図12】図9の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【図13】この発明の第4の実施の実施の形態にかかる直流UPSの構成を示す回路図である。
【図14】図13の直流UPSの変形例の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1、3、5、6 直流UPS
2、4 電気機器
ACV 交流電源
B 二次電池
C1、C2 コンデンサ
CS 充電制御部
D1〜D4 ダイオード
INV インバータ
L コイル
T 変成器
Q1〜Q4 トランジスタ
R1〜R6 抵抗器
RECT1、RECT2 整流器
REF 停電監視部
SWD スイッチング素子
Claims (1)
- 供給された所定の交流出力を整流して整流出力を発生させる整流手段を具備する外部の装置に対して、該所定の交流出力または所定の直流出力を供給する電源装置において、
所定の交流入力の入力電圧に基づいて所定の制御信号を出力する入力電圧監視部と、
前記外部の装置に前記所定の直流出力を供給する二次電池と、
第1の制御端を備え、前記外部の装置に前記所定の直流出力を供給する直流ラインに挿入され、該第1の制御端に出力される前記所定の制御信号に基づいて該直流ラインを断続する第1のスイッチング素子と、
第2の制御端を備え、前記所定の交流入力を前記所定の交流出力として前記外部の装置に供給する交流ラインと、前記直流ラインから供給される直流出力および該交流ラインから供給される交流出力の両者を前記外部の装置に供給する交直両用ラインと、の間に挿入され、該第2の制御端に出力される前記所定の制御信号に基づいて該交流ラインと該交直両用ラインとの間を断続する第2のスイッチング素子と、
前記二次電池の一端に接続され、該二次電池の出力を前記外部の装置に供給可能となるように前記直流ラインに挿入される第1の整流素子と、
前記第1の整流素子に並列に接続される抵抗素子と、
前記第1のスイッチング素子に並列に接続される第2の整流素子と、
を備え、
前記直流ラインの一端側のラインと前記交流ラインの一端側のラインとが接続切り替えされることなく前記交直両用ラインの一端側のラインに常時接続されていることを特徴とする電源装置。
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