JP4542325B2 - 電源装置、および電力バックアップ方法 - Google Patents

Description

本発明は、交流電源と負荷機器との間に接続される電源装置、および電力バックアップ方法に関する。

特許文献１には、無停電電源装置を構成するフォーワード・コンバータが開示されている。このフォーワード・コンバータは、トランスを有する。このトランスは、第１の１次コイルと、第１の１次コイルの中間タップで構成される第２の１次コイルと、共用の２次コイルと、を有する。第１の１次コイルには、第１の入力電源と、第１の電流阻止ダイオードと、スイッチ素子とによる直列回路が接続されている。第２の１次コイルには、第２の入力電源と、第２の電流阻止ダイオードと、先のスイッチ素子とによる直列回路が接続されている。そして、このスイッチ素子がオン・オフ制御されると、第１の入力電源が第２の入力電源に優先して２次側に伝送される。また、第１の入力電源が停電となっている場合には、第２の入力電源から２次側に電力が伝送される。

特開平１１−２１５８１７号公報（発明の実施の形態、図面）

ところで、パーソナルコンピュータなどのコンピュータは、コンピュータのメイン回路基板に、中央処理装置などの回路の他に、起動回路を有する。この起動回路は、起動信号を生成して中央処理装置などへこの起動信号を出力するものであり、中央処理装置などの回路が動作していない状態で動作する必要がある。そのため、電源装置は、起動回路に対しては、中央処理装置などの回路への給電系統とは別の給電系統で給電することになる。

そのため、コンピュータに用いられる電源装置は、中央処理装置などの回路へ電力を給電するための給電系統に用いられるメイントランスと、起動回路へ電力を給電するための給電系統に用いられるバックアップトランスとの、２つのトランスを備えることになる。

そして、このようなコンピュータの電源装置においてバッテリの蓄電電力による電力バックアップを考えた場合、たとえば特許文献１に開示されるフォーワード・コンバータをトランス毎に構成することが考えられる。しかしながら、この構成では、各供給系統のトランス毎に別々のバッテリが必要となってしまう。

さらに考えを進めて、バッテリを共通化することも考えられる。しかしながら、このようにバッテリを共通化した場合、バッテリ自体の出力電圧は２つのトランスのいずれか一方のトランスに合わせたものとなるため、他方のトランスへの給電のためには、バッテリと他方のトランスとの間に昇圧回路あるいは降圧回路を追加する必要がある。

本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、装置の規模の増大を抑制しつつ、２つのトランスの負荷機器に対して１系統のバッテリの蓄電電力を給電することができる電源装置および電力バックアップ方法を得ることを目的とする。

本発明に係る電源装置は、３つ以上の巻線を有し、入力端子から入力される電力が第一の巻線に供給され、第一の巻線と電磁的に結合された第二の巻線から電力をコンピュータの中央処理装置が搭載されたマザーボードが接続される出力端子へ供給するメイントランスと、３つ以上の巻線の中の第三の巻線へスイッチング素子を介して給電するバッテリと、通常時に入力端子から入力される電力が供給され、停電時には上記バッテリから給電される電力が供給され、スタンバイ電力として出力するバックアップトランスと、バックアップトランスにより生成された電力をマザーボードの起動回路に供給するバックアップ出力端子と、入力端子から入力される電力を整流する整流回路と、整流回路の出力とメイントランスとの間に接続される入力コンデンサと、を有するものである。

この電源装置では、バッテリの蓄電電力は、メイントランスを介して出力端子およびバックアップトランスへ供給される。そして、バックアップトランスに供給された電力は、バックアップ出力端子から出力される。したがって、この電源装置は、電源装置の規模の増大を抑制しつつ、メイントランスおよびバックアップトランスの２つのトランスの負荷機器に対して１系統のバッテリの蓄電電力を給電することができる。

本発明に係る電源装置は、３つ以上の巻線を有し、入力端子から入力される電力が第一の巻線に供給され、第一の巻線と電磁的に結合された第二の巻線から電力をコンピュータの中央処理装置が搭載されたマザーボードが接続される出力端子へ供給するメイントランスと、３つ以上の巻線の中の第三の巻線へ給電するバッテリと、スイッチングパルスが入力されることでスイッチング動作し、これによりバッテリの給電を制御する第一スイッチング素子と、通常時に入力端子から入力される電力が供給され、停電時にはバッテリから給電される電力が供給され、スタンバイ電力として出力するバックアップトランスと、バックアップトランスにより生成された電力で動作し、スイッチングパルスを生成する制御手段と、バックアップトランスにより生成された電力をマザーボードの起動回路に供給するバックアップ出力端子と、入力端子から入力される電力を整流する整流回路と、整流回路の出力とメイントランスとの間に接続される入力コンデンサと、を有するものである。

この電源装置では、バッテリの蓄電電力は、メイントランスを介して、出力端子およびバックアップトランスへ供給される。そして、バックアップトランスに供給された電力は、バックアップ出力端子から出力される。したがって、電源装置は、入力端子に入力される電力が停電した状態でも、バックアップ出力端子から電力を供給することができる。

また、バックアップトランスの出力電力は、制御手段にも供給される。したがって、電源装置は、入力端子に入力される電力が停電した状態でも制御手段を動作させ、バッテリの蓄電電力を出力端子から供給することができる。

したがって、この電源装置は、電源装置の規模の増大を抑制しつつ、メイントランスおよびバックアップトランスの２つのトランスの負荷機器に対して１系統のバッテリの蓄電電力を給電することができる。

本発明に係る他の電源装置は、上述した発明の構成に加えて、スイッチングパルスが入力されることでスイッチング動作し、入力コンデンサに蓄積された電力をメイントランスへ供給する第二スイッチング素子を有するものである。

この構成を採用すれば、第二スイッチング素子がスイッチング動作することで、入力端子から供給される電力を制御することができる。しかも、第二スイッチング素子は、第一スイッチング素子と同じスイッチングパルスでスイッチング制御されているので、第一スイッチング素子のスイッチング制御によるバッテリの蓄電電力のバックアップトランスへの給電を妨げてしまうことはない。

本発明に係る他の電源装置は、上述した各発明の構成に加えて、制御手段が、メイントランスから出力端子へ供給される電力の電圧が所定の目標電圧になるように、スイッチングパルスを制御するものである。

この構成を採用すれば、出力端子へ供給される電力の供給源が、入力端子から供給される電力とバッテリから供給される電力との間で入れ替わったとしても、１つの制御系によって、出力端子へ供給される電力を所定の目標電圧に制御することができる。

本発明に係る他の電源装置は、上述した各発明の構成に加えて、整流回路にて生成された電力で動作して、他のスイッチングパルスを生成するパルス生成手段と、他のスイッチングパルスが入力されることでスイッチング動作し、これにより入力コンデンサの蓄電電力をバックアップトランスへ供給する第三スイッチング素子と、を有するものである。

この構成を採用すれば、入力端子から正常な電力が入力されて整流回路が電力を生成することで、第三スイッチング素子を動作させることができる。したがって、バックアップトランスを介して制御手段へ電力を供給して、入力端子から入力される電力を変換して出力端子へ供給する動作を開始することができる。また、整流回路のダイオードが入力コンデンサから入力端子への電流を阻止するので、バッテリから入力コンデンサへ供給された電力が入力端子から回生電力として出力されないようにすることができる。

本発明に係る電源装置での電力バックアップ方法は、３つ以上の巻線を有し、入力端子から入力される電力を第一の巻線に供給され、第一の巻線と電磁的に結合された第二の巻線から電力をコンピュータの中央処理装置が搭載されたマザーボードが接続された出力端子に供給するメイントランスと、３つ以上の中の第三の巻線へスイッチング素子を介して給電するバッテリと、入力端子から入力された電力を整流する整流回路と、整流回路の出力と上記メイントランスとの間に接続される入力コンデンサとを備えた電源装置が行う電力バックアップ方法であって、通常時に入力端子から入力される電力が供給され、停電時にはバッテリから供給される電力が供給され、スタンバイ電力を生成するバックアップトランスにより電力を出力し、バックアップトランスにより出力された電力をバックアップ出力端子からマザーボードの起動回路に供給するものである。

この電源装置での電力バックアップ方法では、バッテリの蓄電電力を、メイントランス、入力コンデンサおよびバックアップトランスを介して、バックアップ出力端子から供給することができる。したがって、この電力バックアップ方法を採用した電源装置は、電源装置の規模の増加を抑制しつつ、メイントランスおよびバックアップトランスの２つのトランスの負荷機器に対して１系統のバッテリの蓄電電力を給電することができる。

本発明では、電源装置の規模の増加を抑制しつつ、２つのトランスの負荷機器に対して１系統のバッテリの蓄電電力を給電することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る電源装置および電力バックアップ方法を、図面に基づいて説明する。電力バックアップ方法は、電源装置の動作の一部として説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１を示す回路図である。

この実施の形態に係る電源装置１は、パーソナルコンピュータの電源（たとえばＡＴＸ電源）として用いられるものであり、パーソナルコンピュータの電源端子となる一対の入力端子５，６を有する。一対の入力端子５，６には、商用交流電源などの交流電源２が接続される。交流電源２は、交流電圧を出力する。

一対の入力端子５，６は、整流回路７に接続される。整流回路７は、交流電圧を整流するものであり、たとえばダイオードブリッジなどで構成することができる。また、整流回路７は、このダイオードブリッジの後段として、スイッチングレギュレータ回路を備えるものであってもよい。スイッチングレギュレータ回路は、ダイオードブリッジにて整流された電圧を昇圧する。これにより、整流回路７は、整流された電圧の最大値よりも大きな値を有する電圧を出力することができる。

整流回路７は、入力コンデンサ８の両端に接続される。

入力コンデンサ８には、メイントランスとしてのｎ次トランス（ｎは３以上の整数）９と、第二スイッチング素子としての第一トランジスタ１０と、第一ダイオード１１と、第二スイッチング素子としての第二トランジスタ１２と、第二ダイオード１３とで構成される回路が並列に接続されている。ｎ次トランス９は、ｎ本の巻線を有し、たとえばｎ本の巻線が共通の鉄心に巻きつけられたものである。以下、このｎ次トランス９のｎ本の巻線を個別に記載する場合には、第ｉ巻線９−ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）と記載する。

第一トランジスタ１０のコレクタは、入力コンデンサ８の一端に接続されている。第一トランジスタ１０のエミッタは、第一巻線９−１の一端に接続されている。第一ダイオード１１のカソードは、入力コンデンサ８の一端に接続されている。第一ダイオード１１のアノードは、第一巻線９−１の一端に接続されている。

第二トランジスタ１２のコレクタは、第一巻線９−１の他端に接続されている。第二トランジスタ１２のエミッタは、入力コンデンサ８の他端に接続されている。第二ダイオード１３のカソードは、第一巻線９−１の他端に接続されている。第一ダイオード１１のアノードは、入力コンデンサ８の他端に接続されている。

ｎ次トランス９の第二巻線９−２の一端は、バッテリ１４の一端に接続されている。ｎ次トランス９の第二巻線９−２の他端は、第一スイッチング素子としての第三トランジスタ１５のコレクタに接続されている。第三トランジスタ１５のエミッタは、バッテリ１４の他端に接続されている。

ｎ次トランス９の第三巻線９−３の一端は、第一正出力ダイオード２１−３のアノードに接続されている。第一正出力ダイオード２１−３のカソードは第一出力コイル２２−３の一端に接続されている。第一出力コイル２２−３の他端は、出力端子としての第一正出力端子２３−３および第一出力コンデンサ２４−３の一端とに接続されている。第一出力コンデンサ２４−３の他端は、出力端子としての第一負出力端子２５−３および第三巻線９−３の他端に接続されている。また、第三巻線９−３の他端には、第一負出力ダイオード２６−３のアノードに接続されている。第一負出力ダイオード２６−３のカソードは、第一出力コイル２２−３の一端に接続されている。

ｎ次トランス９に第４巻線９−４〜第ｎ巻線９−ｎが存在する場合には、上述した第三巻線９−３に接続されている回路と同様な回路構成の回路が接続されるようにしてもよい。すなわち、第ｍ巻線（ｍはｎ以下の整数）９−ｍの一端は、第（ｍ−２）正出力ダイオード２１−ｍのアノードに接続されている。第（ｍ−２）正出力ダイオード２１−ｍのカソードは第（ｍ−２）出力コイル２２−ｍの一端に接続されている。第（ｍ−２）出力コイル２２−ｍの他端は、出力端子としての第（ｍ−２）正出力端子２３−ｍおよび第（ｍ−２）出力コンデンサ２４−ｍの一端とに接続されている。第（ｍ−２）出力コンデンサ２４−ｍの他端は、出力端子としての第（ｍ−２）負出力端子２５−ｍおよび第ｍ巻線９−ｍの他端に接続されている。また、第ｍ巻線９−ｍの他端には、第（ｍ−２）負出力ダイオード２６−ｍのアノードに接続されている。第（ｍ−２）負出力ダイオード２６−ｍのカソードは、第（ｍ−２）出力コイル２２−ｍの一端に接続されている。

第一トランジスタ１０のベース、第二トランジスタ１２のベースおよび第三トランジスタ１５のベースには、制御手段としての出力電圧制御回路１６が接続されている。出力電圧制御回路１６は、起動信号が入力されると動作を開始し、スイッチングパルスを出力する。このスイッチングパルスは、第一トランジスタ１０のベース、第二トランジスタ１２のベースおよび第三トランジスタ１５のベースに入力される。

また、出力電圧制御回路１６は、第一正出力端子２３−３と第一負出力端子２５−３との間の電位差が所定の目標電圧となるように、スイッチングパルスのパルス幅やデューティなどを制御する。出力電圧制御回路１６は、たとえば周期が一定である条件下で制御する場合には、第一正出力端子２３−３と第一負出力端子２５−３との間の電位差が所定の目標電圧よりも低いときには、スイッチングパルスのパルス幅を広げ、第一正出力端子２３−３の第一負出力端子２５−３に対する電位差が所定の目標電圧よりも高いときには、スイッチングパルスのパルス幅を狭めるように制御する。

図１の一対の入力端子５，６側に戻って、入力コンデンサ８の一端には、バックアップトランスとしての二次トランス３１の入力巻線３１ａの一端が接続されている。入力巻線３１ａの他端は、第三スイッチング素子としての第四トランジスタ３２のコレクタに接続されている。第四トランジスタ３２のエミッタは、入力コンデンサ８の他端に接続される。第四トランジスタ３２のベースには、パルス生成手段としてのパルス生成回路３３が接続されている。パルス生成回路３３は、内部に発振回路を有し、所定の一定周期ごとに所定のパルス幅を有するスイッチングパルスを出力する。なお、パルス生成回路３３は、整流回路７の出力側から給電して動作する。

二次トランス３１の出力巻線３１ｂの一端は、正出力ダイオード３４のアノードに接続されている。正出力ダイオード３４のカソードは、バックアップ出力端子としての正出力端子３５および出力コンデンサ３６の一端とに接続されている。出力コンデンサ３６の他端は、バックアップ出力端子としての負出力端子３７および出力巻線３１ｂの他端に接続されている。また、出力電圧制御回路１６は、出力コンデンサ３６と並列に接続され、この出力コンデンサ３６へ供給される電力で動作する。

正出力端子３５、第一〜第（ｎ−２）正出力端子２３−３，・・・，２３−ｎ、負出力端子３７および第一〜第（ｎ−２）負出力端子２５−３，・・・，２５−ｎは、ケーブル４を介してパーソナルコンピュータのメイン回路基板、所謂マザーボード３に接続される。マザーボード３は、中央処理装置４１（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、起動スイッチ４２が接続される起動回路４３、その他の回路を有する。

起動スイッチ４２は、パーソナルコンピュータの図示外の筐体に設けられる。起動回路４３は、正出力端子３５および負出力端子３７から供給される電力で動作する。また、起動回路４３は、起動スイッチ４２の操作に応じて起動信号を出力する。この起動信号は、マザーボード３の信号端子４４、ケーブル４および電源装置１の信号端子１７を介して出力電圧制御回路１６へ出力される。また、この起動信号は、中央処理装置４１へ出力される。

次に、以上の回路構成を有する電源装置１の動作を説明する。

パーソナルコンピュータの電源端子、すなわち電源装置１の一対の入力端子５，６に、交流電源２を接続する。これにより、交流電源２が出力する交流電圧は、一対の入力端子５，６に入力される。整流回路７は、この一対の入力端子５，６に印加される交流電圧を整流し、入力コンデンサ８は、整流回路７によって整流された電圧で充電される。入力コンデンサ８は、定常状態では整流回路７の出力電圧の最大値まで充電される。

この入力コンデンサ８の充電電圧は、二次トランス３１の入力巻線３１ａおよび第四トランジスタ３２に印加される。パルス生成回路３３は、所定の周波数のスイッチングパルスを出力する。第四トランジスタ３２は、このパルス生成回路３３のスイッチングパルスにしたがって、オン状態とオフ状態との間でスイッチング動作する。これにより、二次トランス３１の入力巻線３１ａに電流値が変化する電流が流れ、二次トランス３１の出力巻線３１ｂに電圧が励起される。

出力巻線３１ｂの一端の電位がその他端の電位よりも高くなると、正出力ダイオード３４を介して、出力コンデンサ３６に電流が流れる。出力コンデンサ３６は、この電流で充電される。出力コンデンサ３６の充電電圧は、正出力端子３５および負出力端子３７を介して出力される。この電圧が、起動回路４３へ出力される。

起動回路４３に出力コンデンサ３６の充電電圧が供給されている状態で起動スイッチ４２が操作されると、起動回路４３は、起動信号を出力する。起動信号は、出力電圧制御回路１６および中央処理装置４１へ出力される。出力電圧制御回路１６は、起動信号が入力されると動作を開始し、スイッチングパルスの出力を開始する。このスイッチングパルスは、第一トランジスタ１０のベース、第二トランジスタ１２のベースおよび第三トランジスタ１５のベースに共通に入力される。第一トランジスタ１０、第二トランジスタ１２および第三トランジスタ１５は、このスイッチングパルスによってオン状態とオフ状態との間で切り替わるスイッチング動作を行う。

第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２がオフ状態からオン状態に切り替わると、入力コンデンサ８の充電電圧が、第一トランジスタ１０、第一巻線９−１および第二トランジスタ１２で構成される回路に印加される。そして、この入力コンデンサ８の充電電圧に応じた電流が第一巻線９−１に流れることになる。

第一巻線９−１にこのような電流が流れると、第一巻線９−１にはこの電流の変化に応じた電圧が励起され、この第一巻線９−１と電磁気的に結合しているｎ次コイルの他の巻線（第二巻線９−２〜第ｎ巻線９−ｎ）にも電圧が励起される。これらの第二巻線９−２〜第ｎ巻線９−ｎに励起される電圧は、第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２のスイッチング制御の周期およびデューティにしたがった周期と波形とを有する。

これにより、たとえば第三巻線９−３を例として説明すれば、第三巻線９−３に励起される電圧は、第一正出力ダイオード２１−３を介して、第一出力コイル２２−３および第一出力コンデンサ２４−３に印加される。第一出力コイル２２−３および第一出力コンデンサ２４−３は、ローパスフィルタとして機能し、この第三巻線９−３に励起される電圧の高周波成分を除去する。これにより、第一正出力端子２３−３および第一負出力端子２５−３からは、略一定の電圧値を有する電圧が出力される。

そして、出力電圧制御回路１６は、この第一正出力端子２３−３の第一負出力端子２５−３に対する電位差が所定の目標電圧となるように、スイッチングパルスのパルス幅やデューティなどを制御する。この第一正出力端子２３−３の第一負出力端子２５−３に対する電位差が所定の目標電圧よりも低い場合には、出力電圧制御回路１６は、たとえばスイッチングパルスのパルス幅を広げる。この第一正出力端子２３−３の第一負出力端子２５−３に対する電位差が所定の目標電圧よりも高い場合には、出力電圧制御回路１６は、たとえばスイッチングパルスのパルス幅を狭める。これにより、第一正出力端子２３−３の電圧は、所定の目標電圧に制御される。

この所定の目標電圧に制御される電圧は、第一正出力端子２３−３および第一負出力端子２５−３に接続されているマザーボード３の中央処理装置４１に供給される。中央処理装置４１は、この所定の目標電圧に制御される電圧で、安定した動作をすることができる。

なお、第四巻線９−４〜第ｎ巻線９−ｎに励起される電圧も、第三巻線９−３と同様にスイッチングパルスのパルス幅やデューティにしたがった波形を有する電圧になっているが、それぞれの巻線にもローパスフィルタとして機能する第（ｍ−２）出力コイル２２−ｍおよび第（ｍ−２）出力コンデンサ２４−ｍが接続されている。そのため、第四〜第（ｎ−２）正出力端子２３−４〜２３−ｎおよび第四〜第（ｎ−２）負出力端子２５−４〜２５−ｎからは、それぞれ略一定の電圧が出力されることになる。

また、第四巻線９−４〜第ｎ巻線９−ｎの第三巻線９−３に対する巻数比は、予め所望の値となるように設定されている。したがって、出力電圧制御回路１６によって、第三巻線９−３を介して第一正出力端子２３−３および第一負出力端子２５−３から出力される電圧が所定の目標電圧に制御されることで、第四巻線９−４〜第ｎ巻線９−ｎを介して第四〜第（ｎ−２）正出力端子２３−４〜２３−ｎおよび第四〜第（ｎ−２）負出力端子２５−４〜２５−ｎから出力される電圧も、それぞれの第三巻線９−３に対する巻数比に応じた所定の目標電圧に制御されることになる。その結果、第四〜第（ｎ−２）正出力端子２３−４〜２３−ｎおよび第四〜第（ｎ−２）負出力端子２５−４〜２５−ｎから出力される電圧は、第一正出力端子２３−３および第一負出力端子２５−３から出力される電圧と同様に安定したものとなり、これによりマザーボード３の他の回路は、安定した電力の下で安定した動作をする。

ところで、出力電圧制御回路１６が出力するスイッチングパルスは、第三トランジスタ１５にも入力されている。したがって、この第三トランジスタ１５は、第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２と同期して、オン状態とオフ状態との間でスイッチング制御される。第三トランジスタ１５がオン状態になると、第二巻線９−２の両端にバッテリ１４が電気的に直接接続され、第三トランジスタ１５がオフ状態になると、第二巻線９−２の両端は、開放となる。この第三トランジスタ１５のオン、オフの繰り返しによって、第二巻線９−２には、バッテリ１４の充電電圧と第三トランジスタ１５へのスイッチングパルスとに応じた電圧が励起される。

また、この第二巻線９−２は、ｎ次トランス９の第一巻線９−１と電磁気的に結合している。したがって、起動スイッチ４２を操作してコンピュータを起動した後に、たとえば商用交流電源２が停電などの異常状態になって、入力コンデンサ８の充電電圧が低下すると、この第二巻線９−２から第一巻線９−１に電圧が励起されることになる。そして、入力コンデンサ８は、この第一巻線９−１に励起した電圧に充電される。これにより、入力コンデンサ８の充電電圧は、第二巻線９−２から第一巻線９−１へ励起される電圧に維持される。

このように入力コンデンサ８の充電電圧がバッテリ１４の蓄電電力によって維持されることで、二次トランス３１の出力巻線３１ｂには電圧が励起され続ける。その結果、出力巻線３１ｂの電圧で動作している出力電圧制御回路１６は、スイッチングパルスを生成し続けることができる。

さらに、この第二巻線９−２は、ｎ次トランス９の第三巻線９−３〜第ｎ巻線９−ｎとも電磁気的に結合している。出力電圧制御回路１６がスイッチングパルスを生成し続けて、第二巻線９−２に電圧が励起され続けることで、これらの第三巻線９−３〜第ｎ巻線９−ｎには、この第二巻線９−２に励起される電圧に基づいて、ある電圧が励起されることになる。そのため、第三巻線９−３〜第ｎ巻線９−ｎには、第二巻線９−２によって励起される電圧が励起されることになる。

したがって、上述したように交流電源２に停電が生じて第一巻線９−１によって励起される電圧が低下し、その結果として、第一巻線９−１によって励起される電圧が第二巻線９−２によって励起される電圧よりも低くなると、これらの第三巻線９−３〜第ｎ巻線９−ｎには、第二巻線９−２によって励起される電圧が励起されることになる。

また、出力電圧制御回路１６は、第一正出力端子２３−３の第一負出力端子２５−３に対する電位差が所定の目標電圧となるようにスイッチングパルスを制御する。これにより、第一〜第（ｎ−２）正出力端子２３−３〜２３−ｎおよび第一〜第（ｎ−２）負出力端子２５−３〜２５−ｎのそれぞれの間に印加される電圧は、それぞれ所定の略一定の電圧に制御される。その結果、マザーボード３の中央処理装置４１およびその他の回路は、交流電源２が停電など異常状態になったとしても、バッテリ１４の蓄電電力に基づく電力で安定した動作を継続することができる。

以上のように、本発明の実施の形態に係る電源装置１は、交流電源２が停電など異常状態になった場合には、バッテリ１４の蓄電電力に基づく電力を負荷機器としてのマザーボード３へ供給することができる。これにより、電源装置１に接続されたマザーボード３は、交流電源２が停電など異常状態になったとしても安定して動作を継続することができる。

特に、本発明の実施の形態に係る電源装置１では、バッテリの蓄電電力は、ｎ次トランス９を介して、第一〜第（ｎ−２）正出力端子２３−３〜２３−ｎ、第一〜第（ｎ−２）負出力端子２５−３〜２５−ｎおよび入力コンデンサ８に供給される。そして、この電源装置１では、入力コンデンサ８の蓄電電力を、二次トランス３１を介して正出力端子３５および負出力端子３７から供給することができる。したがって、電源装置１は、一対の入力端子５，６に入力される電力が停電しても正出力端子３５および負出力端子３７からバックアップ電力（スタンバイ電力）を供給することができる。

また、入力コンデンサ８の蓄電電力は、二次トランス３１を介して出力電圧制御回路１６にも供給される。したがって、電源装置１は、一対の入力端子５，６に入力される電力が停電した状態でも出力電圧制御回路１６を動作させ、バッテリ１４の蓄電電力を第一〜第（ｎ−２）正出力端子２３−３〜２３−ｎおよび第一〜第（ｎ−２）負出力端子２５−３〜２５−ｎから供給することができる。

したがって、この電源装置１は、電源装置１の規模の増加を抑制しつつ、パーソナルコンピュータの中央処理装置４１などの回路（メイン回路）および起動回路４３（スタンバイ回路）の両方へバッテリ１４の蓄電電力を給電することができる。

なお、一対の入力端子５，６と入力コンデンサ８との間には、ダイオードを有する整流回路７が接続されているので、入力コンデンサ８から一対の入力端子５，６への電流が阻止され、バッテリ１４から入力コンデンサ８へ供給された電力が一対の入力端子５，６から交流電源２へ回生電力として出力されないようにすることができる。

本発明の実施の形態に係る電源装置１では、第一巻線９−１に接続される第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２を第三トランジスタ１５と同期させてスイッチングさせることで、バッテリ１４の蓄電電力をｎ次トランス９を介して第三〜第ｎ巻線９−３〜９−ｎへ供給する動作を妨げることなく、第二巻線９−２へバッテリ１４の蓄電電力を供給することができる。なお、第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２の中の一方のみを設けても、同様の効果を期待することができる。

本発明の実施の形態に係る電源装置１では、出力電圧制御回路１６は、ｎ次トランス９から第一正出力端子２３−３および第一負出力端子２５−３へ供給される電力の電圧が所定の目標電圧になるように、スイッチングパルスを制御するので、電力の供給源が、一対の入力端子５，６から供給される電力と、バッテリ１４から供給される電力との間で入れ替わったとしても、１つの制御系によって、第一正出力端子２３−３および第一負出力端子２５−３へ供給される電力を所定の目標電圧に制御することができる。

本発明の実施の形態に係る電源装置１は、二次トランス３１には第四トランジスタ３２が接続されるとともに、整流回路７にて生成された電力で動作して、第四トランジスタ３２をスイッチング動作させるスイッチングパルスを生成するパルス生成回路３３を有するので、二次トランス３１を介して出力電圧制御回路１６へ電力を供給して、一対の入力端子５，６から入力される電力を変換して第一〜第（ｎ−２）正出力端子２３−３〜２３−ｎおよび第一〜第（ｎ−２）負出力端子２５−３〜２５−ｎへ供給する動作を開始することができる。

本発明の実施の形態に係る電源装置１は、一対の入力端子５，６と入力コンデンサ８との間に、一対の入力端子５，６に入力される電圧をスイッチング制御によって昇圧して出力する整流回路７が接続されているので、一対の入力端子５，６に入力される電圧は、スイッチング制御によって昇圧される。その結果、入力コンデンサ８の充電電圧は、入力電圧の変動を受け難くなり、パルス生成回路３３が一定のスイッチングパルスを生成するような単純な構成であるにもかかわらず、二次トランス３１から出力される電圧を安定にすることができる。

以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、ｎ次トランス９の第一巻線９−１の両側に、第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２が接続されている。この他にもたとえば、第一トランジスタ１０および第二トランジスタ１２の中の一方のみが接続されていてもよい。

また、上記実施の形態では、二次トランス３１から出力される電力を、出力電圧制御回路１６へ供給するとともに、正出力端子３５および負出力端子３７から出力している。この他にもたとえば、出力電圧制御回路１６への供給と、正出力端子３５および負出力端子３７からの出力の中の一方のみを有する電源装置１であってもよい。

また、上記実施の形態では、電源装置１は、整流回路７を有する。この他にもたとえば、一対の入力端子５，６が直接に入力コンデンサ８に接続されていてもよい。その場合には、直流電力が供給される。

また、上記実施の形態では、パーソナルコンピュータのマザーボード３を負荷機器としている。この他にもたとえば、通信機器などの起動回路を有する他の電子機器、電気機器、その他の負荷機器を負荷機器としてもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置を示す回路図である。

符号の説明

１ 電源装置
５，６ 入力端子
７ 整流回路
８ 入力コンデンサ
９ ｎ次トランス（メイントランス）
１０ 第一トランジスタ（第二スイッチング素子）
１２ 第二トランジスタ（第二スイッチング素子）
１４ バッテリ
１５ 第三トランジスタ（第一スイッチング素子）
１６ 出力電圧制御回路（制御手段）
２３−３，・・・，２３−ｎ 第一〜第（ｎ−２）正出力端子（出力端子）
２５−３，・・・，２５−ｎ 第一〜第（ｎ−２）負出力端子（出力端子）
３１ 二次トランス（バックアップトランス）
３２ 第四トランジスタ（第三スイッチング素子）
３３ パルス生成回路（パルス生成手段）
３５ 正出力端子（バックアップ出力端子）
３７ 負出力端子（バックアップ出力端子）

Claims (6)

1. ３つ以上の巻線を有し、入力端子から入力される電力が第一の巻線に供給され、上記第一の巻線と電磁的に結合された第二の巻線から上記電力をコンピュータの中央処理装置が搭載されたマザーボードが接続される出力端子へ供給するメイントランスと、
   上記３つ以上の巻線の中の第三の巻線へスイッチング素子を介して給電するバッテリと、
   
   通常時に上記入力端子から入力される電力が供給され、停電時には上記バッテリから給電される電力が供給され、スタンバイ電力として出力するバックアップトランスと、
   上記バックアップトランスにより生成された電力を上記マザーボードの起動回路に供給するバックアップ出力端子と、
   上記入力端子から入力される電力を整流する整流回路と、
   上記整流回路の出力と上記メイントランスとの間に接続される入力コンデンサと、
   を有することを特徴とする電源装置。
2. ３つ以上の巻線を有し、入力端子から入力される電力が第一の巻線に供給され、上記第一の巻線と電磁的に結合された第二の巻線から上記電力をコンピュータの中央処理装置が搭載されたマザーボードが接続される出力端子へ供給するメイントランスと、
   上記３つ以上の巻線の中の第三の巻線へ給電するバッテリと、
   スイッチングパルスが入力されることでスイッチング動作し、これにより上記バッテリの給電を制御する第一スイッチング素子と、
   通常時に上記入力端子から入力される電力が供給され、停電時には上記バッテリから給電される電力が供給され、スタンバイ電力として出力するバックアップトランスと、
   上記バックアップトランスにより生成された電力で動作し、上記スイッチングパルスを生成する制御手段と、
   上記バックアップトランスにより生成された電力を上記マザーボードの起動回路に供給するバックアップ出力端子と、
   上記入力端子から入力される電力を整流する整流回路と、
   上記整流回路の出力と上記メイントランスとの間に接続される入力コンデンサと、
   を有することを特徴とする電源装置。
3. 前記スイッチングパルスが入力されることでスイッチング動作し、前記入力コンデンサに蓄積された電力を前記メイントランスへ供給する第二スイッチング素子を有することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
4. 前記制御手段は、前記メイントランスから前記出力端子へ供給される電力の電圧が所定の目標電圧になるように、前記スイッチングパルスを制御することを特徴とする請求項３記載の電源装置。
5. 前記整流回路にて生成された電力で動作して、他のスイッチングパルスを生成するパルス生成手段と、
   上記他のスイッチングパルスが入力されることでスイッチング動作し、これにより前記入力コンデンサの蓄積電力を前記バックアップトランスへ供給する第三スイッチング素子と、
   を有することを特徴とする請求項３または４記載の電源装置。
6. ３つ以上の巻線を有し、入力端子から入力される電力を第一の巻線に供給され、上記第一の巻線と電磁的に結合された第二の巻線から上記電力をコンピュータの中央処理装置が搭載されたマザーボードが接続された出力端子に供給するメイントランスと、
   上記３つ以上の中の第三の巻線へスイッチング素子を介して給電するバッテリと、
   上記入力端子から入力された電力を整流する整流回路と、
   上記整流回路の出力と上記メイントランスとの間に接続される入力コンデンサと
   を備えた電源装置が行う電力バックアップ方法であって、
   通常時に上記入力端子から入力される電力が供給され、停電時には上記バッテリから供給される電力が供給され、スタンバイ電力を生成するバックアップトランスにより電力を出力し、
   上記バックアップトランスにより出力された電力を上記バックアップ出力端子から上記マザーボードの起動回路に供給する
   ことを特徴とする電力バックアップ方法。

Images