JP5615046B2 - Power supply - Google Patents
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Description
本発明は、複数台の電源ユニットを並列接続した電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply apparatus in which a plurality of power supply units are connected in parallel.
従来、電源装置では、複数台の電源ユニットを並列接続し、負荷へ流れる出力電流の増減に応じて電源ユニットを運転又は停止することにより電源装置の効率を改善するという技術が知られている。 Conventionally, in a power supply device, a technique is known in which a plurality of power supply units are connected in parallel, and the efficiency of the power supply device is improved by operating or stopping the power supply unit according to an increase or decrease in output current flowing to a load.
特許文献1には、並列接続された複数台の電源ユニットにおいて、自電源ユニット内の制御手段に自電源ユニットと他の電源ユニットから並列的に電源が供給されるように構成し、自電源ユニットの電源に異常が発生しても、制御手段によって外部に通知可能な技術が記載されている。
In
しかしながら、出力電流の増減に応じて電源ユニットを運転又は停止する、従来のいわゆる停止方式の電源装置では、以下の(1),(2)の課題を有している。 However, the conventional so-called stop-type power supply device that operates or stops the power supply unit according to the increase or decrease of the output current has the following problems (1) and (2).
(1) 電源ユニットの停止により、各電源ユニットの警報回路は動作しなくなるので、電源ユニットが停止しているときに発生した故障は検出できない。電源ユニットが運転を再開すると警報回路が動作し、その時点ではじめて故障を認識することになる。 (1) Since the alarm circuit of each power supply unit does not operate when the power supply unit is stopped, a failure that occurred when the power supply unit is stopped cannot be detected. When the power supply unit resumes operation, the alarm circuit is activated and a failure is recognized only at that time.
(2) 監視部の故障により、電源ユニットに対して誤った制御信号が送出された場合、複数台の電源ユニットが停止することにより、電源装置のシステム停止が発生することが懸念される。 (2) When an erroneous control signal is sent to the power supply unit due to a failure of the monitoring unit, there is a concern that the system of the power supply device may be stopped by stopping a plurality of power supply units.
本発明のうちの第1の発明の電源装置は、並列接続されて、出力電圧及び出力電流を外部負荷に供給する複数台の電源部と、並列接続された前記複数台の電源部から前記外部負荷に流れる前記出力電流を計測する電流計測部と、前記出力電流の計測結果に応じて、前記複数台の電源部それぞれに運転指示又は待機指示を行う監視部と、を備え、前記監視部は、前記出力電流が少なくなると、より多くの台数の前記電源部に前記待機指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記運転指示を行い、前記出力電流が多くなると、より多くの台数の前記電源部に前記運転指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記待機指示を行い、前記電源部は、前記監視部からの前記運転指示によって、前記外部負荷を駆動する第1の出力電圧を出力し、前記監視部からの前記待機指示によって、前記第1の出力電圧よりも低く、且つ前記外部負荷を駆動可能な下限電圧よりも高い第2の出力電圧を出力するものである。
そして、前記電源部は、前記電源部が単体で出力する電圧である単体出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記監視部からの前記運転指示と前記待機指示とに基づき生成される出力電圧切替信号に応じて、基準電圧を切替える電圧切替部と、前記単体出力電圧と前記基準電圧との差をフィードバックして、前記単体出力電圧を一定に制御する定電圧制御部と、前記出力電圧及び前記出力電流を出力する出力端子と、前記出力端子から前記電源部内への逆流を防ぐために前記出力端子に接続された整流器と、を備え、前記出力電圧検出部は、前記出力端子の第1の端子電圧が、前記整流器の前記出力端子と反対側の端子の電圧から前記整流器による下降分の電圧を減じた第2の端子電圧よりも低いか又は等しいならば、前記第1の端子電圧を前記単体出力電圧として検出し、前記第1の端子電圧が前記第2の端子電圧よりも高いならば、前記第2の端子電圧を前記単体出力電圧として検出することを特徴とする。
第2の発明の電源装置は、並列接続されて、出力電圧及び出力電流を外部負荷に供給する複数台の電源部と、並列接続された前記複数台の電源部から前記外部負荷に流れる前記出力電流を計測する電流計測部と、前記出力電流の計測結果に応じて、前記複数台の電源部それぞれに運転指示又は待機指示を行う監視部と、を備え、前記監視部は、前記出力電流が少なくなると、より多くの台数の前記電源部に前記待機指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記運転指示を行い、前記出力電流が多くなると、より多くの台数の前記電源部に前記運転指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記待機指示を行い、前記電源部は、前記監視部からの前記運転指示によって、前記外部負荷を駆動する第1の出力電圧を出力し、前記監視部からの前記待機指示によって、前記第1の出力電圧よりも低く、且つ前記外部負荷を駆動可能な下限電圧よりも高い第2の出力電圧を出力するものである。
そして、前記電源部は、前記電源部が単体で出力する電圧である単体出力電圧を検出すると共に、前記監視部からの前記運転指示と前記待機指示とによって前記単体出力電圧の増幅率を切替える出力電圧検出部と、基準電圧を出力する基準電圧出力部と、前記出力電圧検出部によって増幅された前記単体出力電圧と前記基準電圧との差をフィードバックして、前記単体出力電圧を一定に制御する定電圧制御部と、前記出力電圧及び前記出力電流を出力する出力端子と、前記出力端子から前記電源部内への逆流を防ぐために前記出力端子に接続された整流器と、を備え、前記出力電圧検出部は、前記出力端子の第1の端子電圧が、前記整流器の前記出力端子と反対側の端子の電圧から前記整流器による下降分の電圧を減じた第2の端子電圧よりも低いか又は等しいならば、前記第1の端子電圧を前記単体出力電圧として検出し、前記第1の端子電圧が前記第2の端子電圧よりも高いならば、前記第2の端子電圧を前記単体出力電圧として検出することを特徴とする。
A power supply device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of power supply units connected in parallel to supply output voltage and output current to an external load, and the plurality of power supply units connected in parallel to the external A current measuring unit that measures the output current flowing through the load, and a monitoring unit that gives an operation instruction or a standby instruction to each of the plurality of power supply units according to the measurement result of the output current, and the monitoring unit includes: When the output current decreases, the standby instruction is given to a larger number of the power supply units and the operation instruction is issued to a smaller number of the power supply units, and when the output current increases, the larger number of the power supply units. The operation instruction is given to a power supply unit and the standby instruction is issued to a smaller number of the power supply units, and the power supply unit generates a first output voltage for driving the external load according to the operation instruction from the monitoring unit. And force, by the standby instruction from the monitoring unit, the first output voltage lower than the one in which and for outputting a second higher output voltage than the external load can drive lower limit voltage.
The power supply unit generates an output voltage based on the output voltage detection unit that detects a single output voltage that is a voltage that the power supply unit outputs alone, and the operation instruction and the standby instruction from the monitoring unit. In response to the switching signal, a voltage switching unit that switches a reference voltage, a constant voltage control unit that feeds back a difference between the single output voltage and the reference voltage, and controls the single output voltage to be constant, and the output voltage and An output terminal that outputs the output current; and a rectifier connected to the output terminal to prevent backflow from the output terminal into the power supply unit, wherein the output voltage detection unit includes a first of the output terminals. If the terminal voltage is lower than or equal to the second terminal voltage obtained by subtracting the voltage corresponding to the decrease by the rectifier from the voltage of the terminal opposite to the output terminal of the rectifier, the first terminal voltage is Serial detected as a single output voltage, if the first terminal voltage is higher than the second terminal voltage, and detects the second terminal voltage as the single output voltage.
A power supply device according to a second aspect of the present invention includes a plurality of power supply units that are connected in parallel and supply output voltage and output current to an external load, and the output that flows from the plurality of power supply units connected in parallel to the external load. A current measuring unit that measures current, and a monitoring unit that gives an operation instruction or a standby instruction to each of the plurality of power supply units according to the measurement result of the output current, and the monitoring unit has the output current When the number decreases, the standby instruction is given to a larger number of the power supply units, and the operation instruction is given to a smaller number of the power supply units. The standby instruction is issued to a smaller number of the power supply units, and the power supply unit outputs a first output voltage for driving the external load according to the operation instruction from the monitoring unit, and the monitoring unit By the standby instruction from parts, the first output lower than the voltage, in which and to output the higher than the external load drivable lower voltage second output voltage.
The power supply unit detects a single output voltage that is a voltage output by the power supply unit as a single unit, and outputs an output for switching the amplification factor of the single output voltage according to the operation instruction and the standby instruction from the monitoring unit. A voltage detection unit, a reference voltage output unit that outputs a reference voltage, and a feedback of a difference between the single output voltage amplified by the output voltage detection unit and the reference voltage, thereby controlling the single output voltage constant. A constant voltage control unit; an output terminal that outputs the output voltage and the output current; and a rectifier connected to the output terminal to prevent backflow from the output terminal into the power supply unit, and the output voltage detection The first terminal voltage of the output terminal is less than the second terminal voltage obtained by subtracting the voltage of the rectifier from the voltage at the terminal opposite to the output terminal of the rectifier. If low or equal, the first terminal voltage is detected as the single output voltage, and if the first terminal voltage is higher than the second terminal voltage, the second terminal voltage is detected as the single output voltage. It is detected as an output voltage.
本発明の電源装置によれば、次の(A),(B)のような効果がある。
(A) 出力電流に応じた台数の電源ユニットを第1の出力電圧で運転することにより、運転状態の電源ユニットの出力容量率が向上し、電源装置の効率は改善される。あわせて、待機状態の電源ユニットは第2の出力電圧における運転を継続しており、待機状態においても故障の検出が可能である。
The power supply device of the present invention has the following effects (A) and (B).
(A) By operating the number of power supply units corresponding to the output current at the first output voltage, the output capacity ratio of the power supply units in the operating state is improved, and the efficiency of the power supply device is improved. In addition, the power supply unit in the standby state continues to operate at the second output voltage and can detect a failure even in the standby state.
(B) 電源装置の監視部が故障し、誤って待機状態となるように電源ユニットに指示した場合であっても、電源装置から負荷へ第2の出力電圧を供給可能であり、システム停止には至らない。よって、信頼性の高い電源装置を提供できる。 (B) Even when the monitoring unit of the power supply device fails and the power supply unit is instructed to erroneously enter the standby state, the second output voltage can be supplied from the power supply device to the load, and the system is stopped. Is not reached. Therefore, a highly reliable power supply device can be provided.
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Modes for carrying out the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments when read in light of the accompanying drawings. However, the drawings are only for explanation and do not limit the scope of the present invention.
(実施例1の構成)
図1(a),(b)は、本発明の実施例1の電源装置を示す概略の構成図である。図1(a)は、電源装置10全体を示しており、図1(b)は、監視部30と電源ユニット20との間を示している。
(Configuration of Example 1)
FIGS. 1A and 1B are schematic configuration diagrams showing a power supply device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows the entire
電源装置10は、入力電圧Vinが入力されると、出力電圧Voutを出力して負荷100に供給する機能を有している。電源装置10は、並列接続されて出力電圧及び出力電流を負荷100に供給する複数台の電源部である電源ユニット20(=20−1,20−2,・・・,20−n)と、この電源装置10の状態を監視する監視部30と、この監視部30と複数台の電源ユニット20とを接続するバス31と、この電源装置10から負荷100に流れる出力電流Ioutを計測する電流計測部40とを有している。
When the input voltage Vin is input, the
各電源ユニット20の入力側には、電源装置10の入力端子が接続されており、入力電圧Vinが印加されている。各電源ユニット20の出力側には、電流計測部40を介して電源装置10の出力端子が接続されている。電流計測部40は、監視部30に接続されており、出力電流Ioutの計測結果を送出する。監視部30と複数台の電源ユニット20とは、バス31によって相互に通信可能に接続されている。
An input terminal of the
監視部30は、各電源ユニット20に対してそれぞれ指令を送信する電源ユニット制御部32と、各電源ユニット20の故障を検出して対処を行う電源ユニット故障検出部33とを有している。各電源ユニット20は、この電源ユニット20の制御を行う中央処理装置(以下「CPU」という。)21と、このCPU21からの出力電圧切替信号Vselに基づいて電源ユニット20の単体出力電圧Vout1を切替える定電圧制御回路23と、運転時及び待機時に電源ユニット20の故障を検出した場合に故障検出信号Verrを送信する故障検出部である警報回路22とを有している。監視部30は、出力電流Ioutの計測結果に応じて、バス31を介して各電源ユニット20に出力電圧切替指令Bselを送信する。更に監視部30は、バス31を介して各電源ユニット20からの故障検出情報Berrを受信すると、対応した故障検出時の処理を行う。
The
監視部30の電源ユニット制御部32と電源ユニット故障検出部33とは、バス31を介して各電源ユニット20のCPU21にそれぞれ接続されている。CPU21は、警報回路22と定電圧制御回路23とに接続されている。
The power supply
図2は、図1の電源ユニットを示す概略の構成図である。
電源ユニット20は、この電源ユニット20の制御を行うCPU21と、このCPU21に接続されている警報回路22及び定電圧制御回路23と、トランスT1と、駆動信号Vdrvによってオン・オフ動作するスイッチング素子SW1と、ダイオードD1,D2,D3と、インダクタL1と、有極性コンデンサC1とを有している。電源ユニット20は、バス31を介して監視部30と接続されている。バス31は、電源ユニット20のCPU21と、監視部30とを相互に通信可能に接続している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the power supply unit of FIG.
The
定電圧制御回路23は、この電源ユニット20の単体出力電圧Vout1が一定になるように制御する回路である。定電圧制御回路23は、この電源ユニット20が単体で出力する電圧である単体出力電圧Vout1を検出して検出電圧Vdetを出力する電圧検出回路25と、出力電圧切替信号Vselによって基準電圧Vrefを切替える電圧切替部である基準電圧回路24と、検出電圧Vdetと基準電圧Vrefとの電圧差を増幅して誤差電圧Vdifを出力する誤差増幅回路26と、この誤差電圧Vdifに基づいてスイッチング素子SW1に駆動信号Vdrvを出力する駆動信号形成回路27とを有している。定電圧制御回路23は、単体出力電圧Vout1と基準電圧Vrefとの差をフィードバックして、単体出力電圧Vout1を一定に制御する定電圧制御部である。
The constant
電源ユニット20の入力端子Vin1p,Vin1mは、図示しない素子群を介してトランスT1の一次巻線とスイッチング素子SW1に直列に接続されている。このトランスT1の二次巻線は、トランスT1の交流出力を整流する整流出力回路に接続されている。
Input terminals Vin1p and Vin1m of the
整流出力回路は、ダイオードD1,D2,D3と、インダクタL1と、有極性コンデンサC1を有している。整流出力回路には、トランスT1の二次巻線が接続されている。整流出力回路の出力側には、この電源ユニット20の出力端子Vout1p,Vout1mが接続されている。
The rectified output circuit includes diodes D1, D2, and D3, an inductor L1, and a polar capacitor C1. The secondary winding of the transformer T1 is connected to the rectification output circuit. Output terminals Vout1p and Vout1m of the
トランスT1の二次巻線には、整流出力回路のダイオードD1が順方向に接続されている。このダイオードD1のカソード端子は、ダイオードD2のカソード端子に接続され、ダイオードD2のアノード端子は、グランドGNDに接続されている。ダイオードD1のカソード端子は、インダクタL1を介して有極性コンデンサC1の正極側に接続され、更に順方向に接続されたダイオードD3を介して出力端子Vout1pに接続されている。整流出力回路のグランドGNDは、出力端子Vout1mに接続されている。 The diode D1 of the rectification output circuit is connected to the secondary winding of the transformer T1 in the forward direction. The cathode terminal of the diode D1 is connected to the cathode terminal of the diode D2, and the anode terminal of the diode D2 is connected to the ground GND. The cathode terminal of the diode D1 is connected to the positive electrode side of the polar capacitor C1 via the inductor L1, and further connected to the output terminal Vout1p via the diode D3 connected in the forward direction. The ground GND of the rectification output circuit is connected to the output terminal Vout1m.
ダイオードD3のアノード端子とカソード端子、整流出力回路のグランドGNDは、電圧検出回路25に接続されている。ノードND−D3Aは、ダイオードD3のアノード端子である。ノードND−D3Cは、ダイオードD3のカソード端子である。
The anode terminal and the cathode terminal of the diode D3 and the ground GND of the rectification output circuit are connected to the
電圧検出回路25は、ダイオードD3のアノード端子(=ND−D3A)の電圧Vaとカソード端子(=ND−D3C)の電圧Vcとを測定することによって、この電源ユニット20が単体で出力する単体出力電圧Vout1に応じた検出電圧Vdetを出力する。
The
誤差増幅回路26は、基準電圧Vrefと検出電圧Vdetの電圧差を増幅して、誤差電圧Vdifを出力する回路である。誤差増幅回路26は、演算増幅回路(以下「オペアンプ」という。)AMP1と、抵抗R1,R2とを備えている。オペアンプAMP1の非反転入力端子には、検出電圧Vdetが入力され、反転入力端子には、抵抗R1を介して基準電圧Vrefが入力されている。更に、オペアンプAMP1の反転入力端子と出力端子との間には抵抗R2が接続されている。
The
図3は、図2の電圧検出回路を示す回路図である。
電圧検出回路25は出力電圧検出部であり、この電源ユニット20が単体で出力する電圧である単体出力電圧Vout1に対応する検出電圧Vdetを出力する。電圧検出回路25は、抵抗R10,R11,R12,R13,R14,R15と、ダイオードD10,D11とを有している。電圧検出回路25には、ノードND−D3A(=ダイオードD3のアノード端子)とノードND−D3C(=カソード端子)及びグランドGNDが接続されている。ノードND−D3Aからはアノード電圧Vaが入力され、ノードND−D3Cからはカソード電圧Vcが入力されている。電圧検出回路25の出力端子には、誤差増幅回路26が接続されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the voltage detection circuit of FIG.
The
ノードND−D3Aは、順方向に接続されたダイオードD10と、直列接続された抵抗R10,R15とを介してグランドGNDに接続されている。ダイオードD10は、順方向の下降電圧がダイオードD3と等しいか、又は極めて近い特性である。ノードND−D3Cは、直列接続された抵抗R11,R12,R13,R14を介してグランドGNDに接続されている。更に抵抗R11,R12間と抵抗R10,R15間とには、ダイオードD11が順方向に接続されている。検出電圧Vdetは、抵抗R13,R14間から出力される。検出電圧Vdetは、この電源ユニット20が単体で出力する単体出力電圧Vout1に対応する電圧であり、誤差増幅回路26に入力されている。
The node ND-D3A is connected to the ground GND through a diode D10 connected in the forward direction and resistors R10 and R15 connected in series. The diode D10 has a characteristic in which the forward voltage drop is equal to or very close to that of the diode D3. The node ND-D3C is connected to the ground GND via resistors R11, R12, R13, and R14 connected in series. Furthermore, a diode D11 is connected in the forward direction between the resistors R11 and R12 and between the resistors R10 and R15. The detection voltage Vdet is output from between the resistors R13 and R14. The detection voltage Vdet is a voltage corresponding to the single output voltage Vout1 output by the
図4は、図2の基準電圧回路を示す回路図である。
基準電圧回路24は、基準電圧Vrefを出力する基準電圧出力部である。基準電圧回路24は、抵抗R20,R21,R22,R23と、フォトカプラPC1とを有している。基準電圧回路24には、CPU21から出力電圧切替信号Vselの出力端子が接続されていると共に、図示しない電源から定電圧Vccが供給されている。基準電圧回路24の出力側には、誤差増幅回路26が接続されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the reference voltage circuit of FIG.
The
CPU21からの出力電圧切替信号Vselの出力端子は、直列接続された抵抗R20とフォトカプラPC1の発光素子とを介してグランドGND2に接続されている。フォトカプラPC1の受光素子には、抵抗R23が並列接続されてグランドGNDに接続され、直列接続された抵抗R21,R22とによって定電圧Vccにプルアップされている。基準電圧Vrefは、抵抗R21,R22間から出力され、誤差増幅回路26に入力されている。
The output terminal of the output voltage switching signal Vsel from the
(実施例1の動作)
図1(b)を元に、監視部30と電源ユニット20との間のデータの流れを説明する。
(Operation of Example 1)
A data flow between the monitoring
電源ユニット制御部32は、出力電流Ioutに応じた台数の電源ユニット20(=20−1,20−2,・・・20−n)を運転するように、バス31を介して各電源ユニット20にそれぞれ出力電圧切替指令Bselを送信する。送信された出力電圧切替指令Bselは、電源ユニット20内部のCPU21によって受信される。CPU21は、出力電圧切替指令Bselに対応した出力電圧切替信号Vselを定電圧制御回路23に出力する。
The power supply
各電源ユニット20は、それぞれ警報回路22を備えている。警報回路22は、自らの電源ユニット20の故障を検出すると、CPU21に故障検出信号Verrを出力する。CPU21は、故障検出信号Verrに対応した故障検出情報Berrを監視部30に送信する。監視部30の電源ユニット故障検出部33は、故障検出情報Berrを受信すると、電源ユニット20に故障が発生した時の処理を行う。電源ユニット20の故障発生時の処理とは、例えば上位装置に故障した旨を通知して、この上位装置が表示装置にこの電源装置10が故障である旨を表示することである。故障が発生した電源ユニット20以外の他の電源ユニット20に運転指示又は待機指示を行い、電源装置10の動作を継続するようにしてもよい。
Each
図2を元に、電源ユニット20の動作を説明する。
電源ユニット20には、入力端子Vin1p,Vin1m間に、直流電圧が印加されている。スイッチング素子SW1がオンすると、図示しない素子群を介して直流電流がトランスT1の一次巻線に流れ、トランスT1の二次巻線を介して整流出力回路に放出され、更に負荷100へ電力が供給される。
The operation of the
A DC voltage is applied to the
この電源ユニット20は、出力端子Vout1pから内部への逆流を防ぐため、ダイオードD3が出力端子Vout1pに接続されている。電圧検出回路25は、ダイオードD3のアノード電圧Vaと、ダイオードD3のカソード電圧Vcから、単体出力電圧Vout1に応じた検出電圧Vdetを検出している。誤差増幅回路26によって検出電圧Vdetと基準電圧Vrefの差が増幅されて誤差電圧Vdifとして出力される。駆動信号形成回路27は、この誤差電圧Vdifが一定になるように駆動信号Vdrvを出力し、単体出力電圧Vout1が一定電圧になるようにフィードバック制御している。更に、出力電圧切替信号Vselを切替えることによって、誤差増幅回路26に与える基準電圧Vrefを切替え、定格電圧Voと待機電圧Vsのいずれかを単体出力電圧Vout1とするかを切替えている。定格電圧Voは、負荷100を駆動する電圧である。待機電圧Vsは、定格電圧Voよりも低く、且つ負荷100を駆動可能な下限電圧VLよりも高い電圧である。
In the
図3に示す電圧検出回路25は、電源ユニット20の単体出力電圧Vout1を示す検出電圧Vdetを検出する回路である。
The
本実施例1の電源ユニット20には、出力端子Vout1pから内部への逆流を防ぐために出力端子Vout1pに整流器であるダイオードD3が接続されている。このダイオードD3のカソード端子は、ノードND−D3Cである。ダイオードD3のアノード端子は、ノードND−D3Aである。
In the
ノードND−D3Cは、抵抗R11,R12,R13,R14を介してグランドGNDに接続されている。即ち、カソード電圧Vcは、抵抗R11,R12,R13,R14によって分圧されている。 The node ND-D3C is connected to the ground GND via resistors R11, R12, R13, and R14. That is, the cathode voltage Vc is divided by the resistors R11, R12, R13, and R14.
ノードND−D3Aは、ダイオードD10と抵抗R10,R15を介してグランドGNDに接続されている。アノード電圧VaからダイオードD3による下降分の電圧(=ダイオードD10による下降分の電圧)を減じた電圧は、抵抗R10,R15によって分圧されている。更に、抵抗R11とR12との間と、抵抗R10とR15との間とには、ダイオードD11が順方向に接続されている。
Node ND-D3A is connected to the ground GND via the
カソード電圧Vcが、アノード電圧VaからダイオードD3による下降分を減じた電圧よりも低いか又は等しい場合は、カソード電圧Vcを抵抗R11,R12,R13,R14で分圧した電圧が、検出電圧Vdetとして出力される。カソード電圧Vcが、アノード電圧VaからダイオードD3による下降分を減じた電圧よりも高い場合は、アノード電圧VaからダイオードD10、抵抗R10による下降分を減じた電圧にダイオードD11の上昇分を増した電圧を、抵抗R12,R13,R14で分圧した電圧が、検出電圧Vdetとして出力される。 When the cathode voltage Vc is lower than or equal to the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D3 from the anode voltage Va, the voltage obtained by dividing the cathode voltage Vc by the resistors R11, R12, R13, and R14 is the detection voltage Vdet. Is output. When the cathode voltage Vc is higher than the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D3 from the anode voltage Va, the voltage obtained by increasing the increase of the diode D11 to the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D10 and the resistor R10 from the anode voltage Va. Is divided by the resistors R12, R13, and R14 , and is output as the detection voltage Vdet.
他の電源ユニット20と共にこの電源ユニット20が運転指示されているとき、出力端子Vout1pには定格電圧Voが出力される。この電源ユニット20の単体出力電圧Vout1は定格電圧Voである。電圧検出回路25は、ノードND−D3Cにおける定格電圧Voを抵抗分圧し、検出電圧Vdetとして出力する。
When this
他の電源ユニット20が運転指示され、この電源ユニット20が待機指示されているとき、出力端子Vout1pには定格電圧Voが出力される。しかし、この電源ユニット20の単体出力電圧Vout1は待機電圧Vsであり、この電圧VsはノードND−D3Aの電圧でもある。電圧検出回路25は、ノードND−D3Aのアノード電圧VaからダイオードD10、抵抗R10による下降分の電圧にダイオードD11の上昇分を増した電圧を、抵抗R12,R13,R14で分圧し、この電圧を検出電圧Vdetとして出力する。
When another
図4に示す基準電圧回路24は、出力電圧切替信号Vselに応じて、異なった基準電圧Vrefを出力する回路である。
The
出力電圧切替信号Vselが低レベル(以下「Lレベル」という。)のとき、フォトカプラPC1の発光素子は発光せず、フォトカプラPC1の受光素子はオフである。よって基準電圧Vrefは、定電圧Vccを抵抗R21〜R23で分圧した値となる。
Vref=(Vcc×(R22+R23)/(R21+R22+R23))
When the output voltage switching signal Vsel is at a low level (hereinafter referred to as “L level”), the light emitting element of the photocoupler PC1 does not emit light, and the light receiving element of the photocoupler PC1 is off. Therefore, the reference voltage Vref is a value obtained by dividing the constant voltage Vcc by the resistors R21 to R23.
Vref = (Vcc × (R22 + R23) / (R21 + R22 + R23))
出力電圧切替信号Vselが高レベル(以下、「Hレベル」という。)のとき、フォトカプラPC1の発光素子は発光し、フォトカプラPC1の受光素子はオンとなり導通する。フォトカプラPC1の受光素子のインピーダンスが0に近い値の場合には、基準電圧Vrefは、定電圧Vccを抵抗R21,R22で分圧した値となる。
Vref=(Vcc×(R22)/(R21+R22))
When the output voltage switching signal Vsel is at a high level (hereinafter referred to as “H level”), the light emitting element of the photocoupler PC1 emits light, and the light receiving element of the photocoupler PC1 is turned on and becomes conductive. When the impedance of the light receiving element of the photocoupler PC1 is a value close to 0, the reference voltage Vref is a value obtained by dividing the constant voltage Vcc by the resistors R21 and R22.
Vref = (Vcc × (R22) / (R21 + R22))
実施例1では、アナログ回路とフォトカプラを用いたが、電源ユニットにそれぞれデジタル/アナログ変換器(以下「D/A変換器」という。)を有するCPUを設けて、このCPUが出力電圧切替信号Vselに応じた基準電圧Vrefを出力するように構成してもよい。 In the first embodiment, an analog circuit and a photocoupler are used. However, a CPU having a digital / analog converter (hereinafter referred to as a “D / A converter”) is provided in each power supply unit, and this CPU outputs an output voltage switching signal. A reference voltage Vref corresponding to Vsel may be output.
図5は、図2の電源ユニットの動作を示すタイミングチャートであり、横軸は全て時間を示している。 FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the power supply unit of FIG. 2, and the horizontal axis indicates time.
図5は、電源ユニット20−1,20−2にそれぞれ異なった出力電圧切替信号Vselを付与したときの単体出力電圧Vout1と単体出力電流Iout1の時間変化を示している。電源ユニット20−1の出力電圧切替信号Vselを運転指示のまま、電源ユニット20−2の出力電圧切替信号Vselを運転指示から時刻t1において待機指示に切替え、更に時刻t2において運転指示に切替えた場合が示されている。 FIG. 5 shows temporal changes in the single output voltage Vout1 and the single output current Iout1 when different output voltage switching signals Vsel are applied to the power supply units 20-1 and 20-2, respectively. When the output voltage switching signal Vsel of the power supply unit 20-1 remains in the operation instruction, and the output voltage switching signal Vsel of the power supply unit 20-2 is switched from the operation instruction to the standby instruction at time t1, and further to the operation instruction at time t2. It is shown.
電源ユニット20−1の単体出力電圧Vout1は、定格電圧Voのまま不変である。単体出力電流Iout1は、時刻t1〜t2の間は負荷が重くなる。電源ユニット20−2が待機状態となり、電源ユニット20−1に負荷が集中したためである。 The single output voltage Vout1 of the power supply unit 20-1 remains unchanged at the rated voltage Vo. The single output current Iout1 has a heavy load between times t1 and t2. This is because the power supply unit 20-2 is in a standby state and the load is concentrated on the power supply unit 20-1.
電源ユニット20−2の単体出力電圧Vout1は、最初は定格電圧Voであるが、時刻t1〜t2の間だけ待機電圧Vsに変化し、時刻t2において再び定格電圧Voに戻る。単体出力電流Iout1は、時刻t1〜t2の間は無負荷となる。 The single output voltage Vout1 of the power supply unit 20-2 is initially the rated voltage Vo, but changes to the standby voltage Vs only between times t1 and t2, and returns to the rated voltage Vo again at time t2. The single output current Iout1 is unloaded between times t1 and t2.
図6は、本発明の実施例1の電源装置の動作を示すフローチャートである。
処理が開始すると、電源装置10は、ステップS1においてn台の電源ユニット20(=20−1,20−2,・・・,20−n)を全て起動し、ステップS2において電流計測部40にて電流を計測する。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the power supply device according to the first embodiment of the present invention.
When the process is started, the
電源装置10は、ステップS3において、正常に電流計測できたと判断したならばステップS5の処理を行うが、正常に電流計測できなかったならばステップS4において、n台の電源ユニット20に待機するよう指令する。この指令により全ての電源ユニット20は、負荷100に対して待機電圧Vsを供給する。ステップS4の処理が終了したならば、ステップS2の処理に戻る。
The
電源装置10は、ステップS5において、出力電流Ioutと、定格Ioに係数αを乗算した値を比較する。以下、この値を「電源ユニット20の1台分の定格」という。出力電流Ioutが電源ユニット20の1台分の定格未満であったならば、ステップS6において1台の電源ユニット20(例えば、20−1)に運転するよう指令する。この1台の電源ユニット20の単体出力電圧Voutは定格電圧Voとなり、この1台の電源ユニット20は、負荷100へ電流を供給する。ステップS7において運転中の上記1台以外の全ての電源ユニット20(例えば、20−2,20−3,・・・,20−n)に対して待機するように指令する。運転中の上記1台以外の全ての電源ユニット20の単体出力電圧Voutは待機電圧Vsとなり、これらの電源ユニット20は、負荷100へ電流を供給しない。ステップS7の処理が終了すると、ステップS16の処理を行う。
In step S5, the
電源装置10は、ステップS8において、出力電流Ioutが電源ユニット20の1台分〜2台分の定格電流であったならば、ステップS9において2台の電源ユニット20(例えば、20−1,20−2)に運転するよう指令する。ステップS10において運転中の上記2台以外の全ての電源ユニット20(例えば、20−3,20−4,・・・,20−n)に対して待機するように指令し、ステップS16の処理を行う。
In step S8, if the output current Iout is the rated current for one to two
電源装置10は、ステップS11において、出力電流Ioutが電源ユニット20の2台分〜3台分の定格電流であったならば、ステップS12において3台の電源ユニット20(例えば、20−1,20−2,20−3)に運転するよう指令する。ステップS13において運転中の上記3台以外の全ての電源ユニット20(例えば、20−4,20−5,・・・,20−n)に待機するように指令し、ステップS16の処理を行う。
If the output current Iout is the rated current for two to three
以下、同様にして、出力電流Ioutが3台〜4台分の定格電流であるか否かから、(n−2)台〜(n−1)台分の定格電流であるか否かを順次判定して、同様な処理を繰り返す。 Hereinafter, in the same manner, whether or not the output current Iout is the rated current for 3 to 4 units, and then whether or not it is the rated current for (n-2) units to (n-1) units. Determine and repeat the same process.
電源装置10は、ステップS14において、出力電流Ioutが電源ユニット20の(n−1)台分の定格電流以上であったならば、ステップS15においてn台の電源ユニット20全て(=20−1,20−2,・・・,20−n)に運転するよう指令し、ステップS16の処理を行う。
If the output current Iout is greater than or equal to the (n-1) rated currents of the
電源装置10は、ステップS16において、電源ユニット20(=20−1,20−2,・・・,20−n)のいずれかから故障検出情報Berrを受信したか否かを判定する。いずれかの電源ユニット20から故障検出情報Berrを受信したならば、ステップS17において電源ユニット20の故障発生時の処理を行う。電源ユニット20の故障発生時の処理とは、例えば上位装置に故障した旨を通知して、この上位装置が表示装置にこの電源装置10が故障である旨を表示することである。さらに、故障が発生した電源ユニット20以外の他の電源ユニット20に運転指示又は待機指示を行い、電源装置10の動作を継続するようにしてもよい。どの電源ユニット20からも故障検出情報Berrを受信していなかったならば、ステップS2の処理に戻る。
In step S16, the
図7は、本発明の実施例1における電源装置の定電圧精度を示す図であり、縦軸は出力電圧Voutを示しており、横軸は出力電流Ioutを示している。 FIG. 7 is a diagram illustrating the constant voltage accuracy of the power supply device according to the first embodiment of the present invention. The vertical axis represents the output voltage Vout, and the horizontal axis represents the output current Iout.
待機電圧Vsは、定格電圧Voよりも低い。負荷100を駆動可能な下限電圧VLは、待機電圧Vsよりも低い。出力電流Ioutが増大することによって、出力電圧Voutは次第に減ってゆくが、この出力電圧Voutは、待機電圧Vsよりも常に高い電圧となる。
The standby voltage Vs is lower than the rated voltage Vo. The lower limit voltage VL that can drive the
図8は、本発明の実施例1と従来例における電源装置の効率特性を示す図であり、横軸が出力容量率[%]を示しており、縦軸が効率〔%〕を示している。 FIG. 8 is a diagram illustrating the efficiency characteristics of the power supply device according to the first embodiment of the present invention and the conventional example, where the horizontal axis indicates the output capacity ratio [%] and the vertical axis indicates the efficiency [%]. .
従来の停止制御を行わない電源装置の効率を一点鎖線で示す。従来の停止制御を行わない電源装置の効率は、特に出力容量率が低い、いわゆる軽負荷の場合に効率が低下していることが判る。実施例1の電源装置10の効率を実線で示す。実施例1の電源装置10の効率は、従来の停止制御を行わない電源装置と比べて、いわゆる軽負荷の場合に効率が改善されていることが判る。
The efficiency of a power supply device that does not perform conventional stop control is indicated by a one-dot chain line. It can be seen that the efficiency of a conventional power supply device that does not perform stop control is reduced particularly in the case of a so-called light load with a low output capacity ratio. The efficiency of the
図9は、本発明の実施例1における電源装置の1ユニットに対する容量率とユニット運転台数を示す図であり、横軸が出力容量率[%]を示しており、縦軸が1ユニット容量に対する割合と運転台数とを示している。図9は、1ユニット容量定格の100%で切り替えた例を示している。
FIG. 9 is a diagram showing the capacity ratio and the number of units operated for one unit of the power supply device in
ユニット運転台数とは電源ユニット20の運転台数のことをいい、図9では破線で示されている。出力容量率が減少し、それぞれ12.5%、25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%以下となったとき、ユニット運転台数はそれぞれ1台分だけ減少すると共に、ユニット待機台数はそれぞれ1台分だけ増加する。反対に、出力容量率が増加し、それぞれ12.5%、25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%を超えたとき、ユニット運転台数はそれぞれ1台分だけ増加すると共に、ユニット待機台数はそれぞれ1台分だけ減少する。
The unit operation number refers to the operation number of the
すなわち、監視部30は、出力電流Ioutが少なくなると、より多くの台数の電源ユニット20に待機指示を行うと共に、より少ない台数の電源ユニット20に運転指示を行う。監視部30は、出力電流Ioutが多くなると、より多くの台数の電源ユニット20に運転指示を行うと共に、より少ない台数の電源ユニット20に待機指示を行う。
That is, when the output current Iout decreases, the
1ユニット容量に対する割合とは、運転中の電源ユニット20の容量に対する負荷の割合をいう。出力容量率が0%から12.5%に近づくにつれ、1ユニット容量に対する割合は0.0から1.0に向けて上昇し、12.5%を超えた直後に0.5に下がる。出力容量率が12.5%から25%に近づくにつれ、1ユニット容量に対する割合は1.0に向けて上昇し、25%を超えた直後に0.666・・・に下がる。以下同様に、ユニット運転台数がn台のとき、出力容量率が((n−1)×12.5)%から(n×12.5)%に近づくにつれ、それぞれ1ユニット容量に対する割合は1.0に上昇する。出力容量率が(n×12.5)%を超えたとき、ユニット運転台数は(n+1)台となり、1ユニット容量に対する割合は、(1.0−1.0÷(n+1))に下がる。
The ratio with respect to 1 unit capacity means the ratio of the load with respect to the capacity | capacitance of the
図10は、本発明の実施例1における運転台数制御と電流計測部の計測結果を示す図であり、1ユニット容量定格を100Aとし、且つ1ユニット容量定格を100%で切り替えた例を示している。 FIG. 10 is a diagram showing the operation number control and the measurement result of the current measuring unit in the first embodiment of the present invention, showing an example in which one unit capacity rating is set to 100A and one unit capacity rating is switched at 100%. Yes.
本発明の実施例1において、電源ユニット20の1台分の定格は100〔A〕である。図10には、この定格に基づき、電流計測部40による出力電流Ioutの計測結果と、電源ユニット20の運転台数との関係が示されている。
In Example 1 of the present invention, the rating for one
電流計測部40の計測結果が0〔A〕〜100〔A〕のとき、電源ユニット20の運転台数は1台である。電流計測部40の計測結果が100〔A〕〜200〔A〕のとき、電源ユニット20の運転台数は2台である。以下同様にして、電流計測部40の計測結果が((n−1)×100)〔A〕〜(n×100)〔A〕のとき、電源ユニット20の運転台数はn台である。
When the measurement result of the
図11は、本発明の実施例1と従来例における電源装置の故障事象を示す図であり、縦軸は出力電圧Voutを示しており、横軸は出力電流Ioutを示している。 FIG. 11 is a diagram illustrating a failure event of the power supply device according to the first embodiment of the present invention and the conventional example. The vertical axis represents the output voltage Vout, and the horizontal axis represents the output current Iout.
本発明の実施例1の電源装置10が、タイミングT20において7台の電源ユニット20に運転指示し、2台の電源ユニット20に待機指示している場合を仮定する。このとき、停止方式の従来の電源装置が、タイミングT20Aにおいて7台の電源ユニットに運転指示し、2台の電源ユニットに停止している場合と比較すると、監視部の異常発生時における信頼性が異なる。
It is assumed that the
本実施例1の電源装置10が、タイミングT21において監視部30の異常によって、8台の電源ユニット20に待機指示し、1台の電源ユニット20のみを運転指示した場合を考える。このとき、運転指示された1台の電源ユニット20のみでは100〔A〕しか供給できないため、出力電圧Voutは降下する。しかし、出力電圧Voutが待機電圧Vsまで降下したとき、他の8台分の電源ユニット20からそれぞれ電流が供給される。運転指示された1台の電源ユニット20と、待機指示された8台分の電源ユニット20とは、合計900〔A〕まで供給可能である。出力電圧Voutは待機電圧Vs以下には下がらず、よってシステム停止には至らない。
Consider a case where the
停止方式の従来の電源装置が、タイミングT21Aにおいて監視部の異常によって、8台の電源ユニットに停止指示し、1台の電源ユニットのみを運転指示した場合を考える。このときには運転指示された1台の電源ユニットの100〔A〕のみが供給され、出力電圧Voutは負荷を駆動可能な下限電圧VLよりも低くなる。よって、負荷は駆動できなくなり、システムが停止する。 Consider a case where a conventional power supply apparatus of a stop method instructs stop of eight power supply units and instructs operation of only one power supply unit due to abnormality of the monitoring unit at timing T21A. At this time, only 100 [A] of one power supply unit instructed to operate is supplied, and the output voltage Vout becomes lower than the lower limit voltage VL that can drive the load. Therefore, the load cannot be driven and the system is stopped.
(実施例1の効果)
本実施例1の電源装置10によれば、次の(A),(B)のような効果がある。
(Effect of Example 1)
The
(A) 出力電流Ioutに応じた台数の電源ユニット20を運転することにより、運転状態の電源ユニット20の出力容量率が向上し、電源装置10の効率は改善される。あわせて、待機状態の電源ユニット20は待機電圧Vsで運転継続しており、警報回路22は動作しているため、故障の検出が可能である。
(A) By operating the number of
(B) 電源装置10の監視部30が故障し、誤って待機状態となるように電源ユニット20に指示した場合であっても、待機電圧Vsの出力供給は可能であり、システム停止には至らない。よって、信頼性の高い電源装置10を提供できる。
(B) Even when the
(実施例2の構成)
図12は、本発明の実施例2の電源ユニットを示す概略の構成図であり、実施例1を示す図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 2)
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a power supply unit according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 2 illustrating the first embodiment are denoted by common reference numerals.
本実施例2の電源ユニット20Aは、実施例1の電源ユニット20と異なる定電圧制御回路23Aを有している他は、実施例1の電源ユニット20と同様である。
The power supply unit 20A of the second embodiment is the same as the
本実施例2の定電圧制御回路23Aは、単体出力電圧Vout1に応じた検出電圧Vdet2を検出する電圧検出切替回路25Aと、検出電圧Vdet2と基準電圧Vrefとの誤差を増幅して誤差電圧Vdifを出力する誤差増幅回路26Aと、この誤差電圧Vdifに基づいてスイッチング素子SW1に駆動信号Vdrvを出力する駆動信号形成回路27とを有している。
The constant
本実施例2の定電圧制御回路23Aは、実施例1の定電圧制御回路23と同様に、CPU21の出力電圧切替信号Vselの出力端子と、ダイオードD3のアノード端子(=ノードND−D3A)とカソード端子(=ノードND−D3C)と、この電源ユニット20の出力端子Vout1mとに接続されている。本実施例2の定電圧制御回路23Aの出力側には、スイッチング素子SW1が接続されている。
Similarly to the constant
電圧検出切替回路25Aには、CPU21の出力電圧切替信号Vselの出力端子と、ノードND−D3AとノードND−D3Cが接続されている。電圧検出切替回路25Aの出力側には、誤差増幅回路26Aが接続されている。
The output terminal of the output voltage switching signal Vsel of the
誤差増幅回路26Aには、電圧検出切替回路25Aの検出電圧Vdet2の出力端子が接続されると共に、基準電圧Vrefを出力する基準電圧出力部である定電圧源28が接続されている。誤差増幅回路26Aの出力側には、駆動信号形成回路27が接続されている。駆動信号形成回路27の出力側には、スイッチング素子SW1が接続されている。
The
図13は、図12の電圧検出切替回路を示す回路図であり、実施例1を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 13 is a circuit diagram illustrating the voltage detection switching circuit of FIG. 12, and elements common to those in FIG. 3 illustrating the first embodiment are denoted by common reference numerals.
本実施例2の電圧検出切替回路25Aは、実施例1の電圧検出回路25の構成に加えて、フォトカプラPC2と抵抗R16とを有している他は、実施例1の電圧検出回路25と同様である。
The voltage
CPU21からの出力電圧切替信号Vselの出力端子は、抵抗R16とフォトカプラPC2の発光素子を介してグランドGND2に接続されている。フォトカプラPC2の受光素子は、抵抗R13と並列接続されている。
The output terminal of the output voltage switching signal Vsel from the
(実施例2の動作)
図12を元に、電源ユニット20Aの動作を説明する。
(Operation of Example 2)
Based on FIG. 12, the operation of the power supply unit 20A will be described.
電源ユニット20Aには、実施例1と同様に入力端子Vin1p,Vin1m間に、直流電圧が印加されている。スイッチング素子SW1がオンすると、図示しない素子群を介して直流電流がトランスT1の一次巻線に流れ、トランスT1の二次巻線を介して整流出力回路に放出され、更に負荷100へ電力が供給される。
A DC voltage is applied to the power supply unit 20A between the input terminals Vin1p and Vin1m as in the first embodiment. When the switching element SW1 is turned on, a direct current flows to the primary winding of the transformer T1 via an element group (not shown), is discharged to the rectification output circuit via the secondary winding of the transformer T1, and further supplies power to the
この電源ユニット20には、出力端子Vout1pから内部への逆流を防ぐため、ダイオードD3が出力端子Vout1pに接続されている。電圧検出切替回路25Aは、ダイオードD3のアノード端子(=ノードND−D3A)の電圧Vaと、ダイオードD3のカソード端子(ノードND−D3C)の電圧Vcから、単体出力電圧Vout1と出力電圧切替信号Vselに応じた検出電圧Vdet2を検出し、単体出力電圧Vout1が出力電圧切替信号Vselに応じた一定電圧になるように誤差増幅回路26A及び駆動信号形成回路27でフィードバック制御している。出力電圧切替信号Vselに応じて、単体出力電圧Vout1が定格電圧Voと待機電圧Vsのいずれかになるよう切替えている。
In the
図13に示す電圧検出切替回路25Aは、電源ユニット20Aの単体出力電圧Vout1を示す検出電圧Vdet2を検出する検出回路であると共に、出力電圧切替信号Vselによって単体出力電圧Vout1と検出電圧Vdet2との電圧比を切替える機能を有している。
A voltage
本実施例2の電源ユニット20Aは、実施例1の電源ユニット20と同様に、出力端子Vout1pから内部への逆流を防ぐために出力端子Vout1pに整流器であるダイオードD3が接続されている。このダイオードD3のカソード端子は、ノードND−D3Cである。ダイオードD3のアノード端子は、ノードND−D3Aである。
Similarly to the
出力電圧切替信号VselがHレベルならば、フォトカプラPC2の発光素子は発光し、よってフォトカプラPC2の受光素子はオンして導通する。出力電圧切替信号VselがLレベルならば、フォトカプラPC2の発光素子は発光せず、よってフォトカプラPC2の受光素子はオフする。 If the output voltage switching signal Vsel is H level, the light emitting element of the photocoupler PC2 emits light, and thus the light receiving element of the photocoupler PC2 is turned on and becomes conductive. If the output voltage switching signal Vsel is L level, the light emitting element of the photocoupler PC2 does not emit light, and thus the light receiving element of the photocoupler PC2 is turned off.
ノードND−D3Cは、抵抗R11,R12と、並列接続された抵抗R13とフォトカプラPC2の受光素子と、抵抗R14とを介してグランドGNDに接続されている。カソード電圧Vcは、出力電圧切替信号Vselに応じて、抵抗R11,R12,R14で分圧されるか、又は抵抗R11,R12,R13,R14で分圧される。 The node ND-D3C is connected to the ground GND through resistors R11 and R12, a resistor R13 connected in parallel, a light receiving element of the photocoupler PC2, and a resistor R14. The cathode voltage Vc is divided by resistors R11, R12, R14 or divided by resistors R11, R12, R13, R14 according to the output voltage switching signal Vsel.
ノードND−D3Aは、ダイオードD10と抵抗R10,R15を介してグランドGNDに接続されている。アノード電圧VaからダイオードD3による下降分の電圧(=ダイオードD10による下降分の電圧)を減じた電圧は、抵抗R10,R15によって分圧されている。更に、抵抗R11とR12との間と、抵抗R10とR15との間とには、ダイオードD11が順方向に接続されている。
Node ND-D3A is connected to the ground GND via the
出力電圧切替信号VselがLレベルで、且つカソード電圧Vcが、アノード電圧VaからダイオードD3による下降分を減じた電圧よりも低いか又は等しい場合は、カソード電圧Vcを抵抗R11,R12,R13,R14で分圧した電圧が、検出電圧Vdet2として出力される。カソード電圧Vcが、アノード電圧VaからダイオードD3による下降分を減じた電圧よりも高い場合は、アノード電圧VaからダイオードD10、抵抗R10による下降分を減じた電圧にダイオードD11の上昇分を増した電圧を、抵抗R12,R13,R14で分圧した電圧が、検出電圧Vdet2として出力される。 When the output voltage switching signal Vsel is at the L level and the cathode voltage Vc is lower than or equal to the voltage obtained by subtracting the decrease by the diode D3 from the anode voltage Va, the cathode voltage Vc is set to the resistors R11, R12, R13, R14. The voltage divided by is output as the detection voltage Vdet2. When the cathode voltage Vc is higher than the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D3 from the anode voltage Va, the voltage obtained by increasing the increase of the diode D11 to the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D10 and the resistor R10 from the anode voltage Va. a divided voltage by the resistors R12, R13, R14 is output as a detection voltage Vdet2.
出力電圧切替信号VselがHレベルで、且つカソード電圧Vcが、アノード電圧VaからダイオードD3による下降分を減じた電圧よりも低いか又は等しい場合は、カソード電圧Vcを抵抗R11,R12,R14で分圧した電圧が、検出電圧Vdet2として出力される。カソード電圧Vcが、アノード電圧VaからダイオードD3による下降分を減じた電圧よりも高い場合は、アノード電圧VaからダイオードD10、抵抗R10による下降分を減じた電圧にダイオードD11の上昇分を増した電圧を、抵抗R12,R14で分圧した電圧が、検出電圧Vdet2として出力される。 When the output voltage switching signal Vsel is at the H level and the cathode voltage Vc is lower than or equal to the voltage obtained by subtracting the decrease by the diode D3 from the anode voltage Va, the cathode voltage Vc is divided by the resistors R11, R12, and R14. The pressed voltage is output as the detection voltage Vdet2. When the cathode voltage Vc is higher than the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D3 from the anode voltage Va, the voltage obtained by increasing the increase of the diode D11 to the voltage obtained by subtracting the decrease due to the diode D10 and the resistor R10 from the anode voltage Va. a divided voltage by the resistors R12, R14 is output as a detection voltage Vdet2.
他の電源ユニット20と共にこの電源ユニット20が運転指示されているとき、出力端子Vout1pには定格電圧Voが出力される。この電源ユニット20の単体出力電圧Vout1は定格電圧Voである。電圧検出切替回路25Aは、ノードND−D3Cにおける定格電圧Voを抵抗R11,R12,R13,R14で分圧し、検出電圧Vdet2として出力する。
When this
他の電源ユニット20が運転指示され、この電源ユニット20が待機指示されているとき、出力端子Vout1pには定格電圧Voが出力される。しかし、この電源ユニット20の単体出力電圧Vout1は待機電圧Vsであり、この電圧VsはノードND−D3Aの電圧でもある。電圧検出切替回路25Aは、ノードND−D3Aのアノード電圧VaからダイオードD10、抵抗R10による下降分の電圧にダイオードD11の上昇分を増した電圧を、抵抗R12,R14で分圧し、この電圧を検出電圧Vdet2として出力する。
When another
(実施例2の効果)
本実施例2の電源装置10によれば、実施例1の効果に加えて、次の(C)のような効果がある。
(Effect of Example 2)
According to the
(C) 基準電圧回路24が不要となるため、電源ユニット20Aの構成を簡略化してコストダウンを行うことができる。
(C) Since the
(実施例3の構成)
図14は、本発明の実施例3における電源装置を示す概略の構成図であり、実施例1を示す図1(a)中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 3)
FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating a power supply device according to the third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1A illustrating the first embodiment are denoted by common reference numerals.
本実施例3の電源装置10Bは、実施例1の電源装置10に加えてBatt端子を備え、この電源装置10Bの電流計測部40の出力端子に接続されている他は、実施例1の電源装置10と同様の構成である。
The power supply device 10B of the third embodiment includes a Batt terminal in addition to the
(実施例3の動作)
図14を元に、電源装置10Bの動作を説明する。
(Operation of Example 3)
The operation of the power supply apparatus 10B will be described based on FIG.
電源装置10Bは、出力端子を介して負荷100に出力電圧Voutを供給することによって負荷100を駆動すると共に、Batt端子を介して蓄電池50に出力電圧Voutを供給することによって蓄電池50を充電する。この電源装置10Bが動作していないときは、蓄電池50が供給する出力電圧によって負荷100が駆動される。
The power supply device 10B drives the
(実施例3の効果)
本実施例3の電源装置10Bによれば、実施例1,2の効果に加えて、次の(D)のような効果がある。
(Effect of Example 3)
According to the power supply device 10B of the third embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, the following effect (D) is obtained.
(D) Batt端子を備えているので、容易に蓄電池50を負荷100に並列接続できる。
(D) Since the Batt terminal is provided, the
(実施例4の構成)
図15は、本発明の実施例4における電源装置を示す概略の構成図であり、実施例1を示す図1(a)に示す電源装置10と同様の構成である。
(Configuration of Example 4)
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention, which is the same configuration as the
本実施例4の電源装置10は、出力端子に負荷100と蓄電池50とが並列に接続されている。
In the
(実施例4の動作)
図15を元に、電源装置10の動作を説明する。
(Operation of Example 4)
The operation of the
電源装置10は、出力端子を介して負荷100と蓄電池50とに出力電圧Voutを供給することによって、負荷100を駆動し且つ蓄電池50を充電する。この電源装置10が動作していないときは、蓄電池50が供給する出力電圧によって負荷100が駆動される。
The
(実施例4の効果)
本実施例4の電源装置10の効果は、実施例3の効果と同様である。
(Effect of Example 4)
The effect of the
(変形例)
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)〜(d)のようなものがある。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various usage forms and modifications are possible. For example, the following forms (a) to (d) are used as the usage form and the modified examples.
(a) 実施例1〜4では、電源装置10,10A,10Bに、監視部30を設けたが、複数の電源ユニット20(=20−1,20−2,・・・,20−n)のCPU21と電流計測部40とを接続すると共に、この複数のCPU21をバスによって相互に接続し、この複数のCPU21が出力電流Ioutを計測してこの電源ユニット20を運転するか又は待機するかを判断してもよい。これにより、監視部30が不要となるという効果を奏する。
(A) Although the
(b) 実施例1〜4では、電源装置10,10A,10Bの出力端子の直前に電流計測部40を設けている。しかし、電源ユニット20(=20−1,20−2,・・・,20−n)に、それぞれの電源ユニット20単体の電流を計測する単体電流計測部を設け、監視部30と通信することによって各電源ユニット20の電流の総和を計測してもよい。これにより、電流計測部40が不要となるという効果を奏する。
(B) In the first to fourth embodiments, the
(c) 実施例1〜4では、電源装置10,10A,10Bの出力端子の直前に電流計測部40を設け、且つ電流計測部40によって出力電流Ioutを計測する監視部30を設けている。しかし、それぞれの電源ユニット20単体の電流を計測する単体電流計測部を設け、それぞれの電源ユニット20に設けられたCPU21によって出力電流Ioutを計測し、他の電源ユニット20のCPU21とバスを介して通信することによって全電源ユニット20の電流の総和を求め、出力電流Ioutを計測してもよい。この場合、それぞれのCPU21は、出力電流Ioutに応じて、それぞれの電源ユニット20を運転するか又は待機するかを判断する。これにより、監視部30と電流計測部40とが不要となるという効果を奏する。
(C) In the first to fourth embodiments, the
(d) 実施例1では、監視部30は、x台の電源ユニット20に運転を指令するときには、電源ユニット20の番号が小さい順(=20−1〜20−x)に運転を指令し、電源ユニット20に待機を指令するときは、電源ユニット20の番号が大きい順に待機を指令していた。しかし、電源ユニット20(=20−1〜20−n)の運転指令と待機指令を、電源ユニット20の番号に依らずにランダムにおこなってもよい。電源ユニット20の番号に依らずにランダムに運転指令と待機指令を行うには、例えば電源ユニット20に運転を指令する毎に乱数を発生させ、この乱数によって待機中の電源ユニット20のいずれかを決定して指令する。具体的には、7台の電源ユニット20が待機している状態で、新たに1台の電源ユニット20に運転を指令するときには、乱数を発生させて待機中の台数に相当する7の剰余を算出し、剰余が0〜6のいずれかによって7台の電源ユニット20のいずれかを決定して運転を指令する。待機指令も同様である。これにより、各電源ユニット20の使用率を平準化することができ、よって電源装置10の故障率を低減することができる。
(D) In Example 1, when the
10,10A,10B 電源装置
20,20A 電源ユニット
21 CPU
22 警報回路
23,23A 定電圧制御回路
24 基準電圧回路
25 電圧検出回路
25A 電圧検出切替回路
26,26A 誤差増幅回路
27 駆動信号形成回路
28 定電圧源
30 監視部
31 バス
32 電源ユニット制御部
33 電源ユニット故障検出部
40 電流計測部
50 蓄電池
100 負荷
10, 10A,
22
Claims (7)
並列接続された前記複数台の電源部から前記外部負荷に流れる前記出力電流を計測する電流計測部と、
前記出力電流の計測結果に応じて、前記複数台の電源部それぞれに運転指示又は待機指示を行う監視部と、を備え、
前記監視部は、前記出力電流が少なくなると、より多くの台数の前記電源部に前記待機指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記運転指示を行い、前記出力電流が多くなると、より多くの台数の前記電源部に前記運転指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記待機指示を行い、
前記電源部は、前記監視部からの前記運転指示によって、前記外部負荷を駆動する第1の出力電圧を出力し、前記監視部からの前記待機指示によって、前記第1の出力電圧よりも低く、且つ前記外部負荷を駆動可能な下限電圧よりも高い第2の出力電圧を出力する電源装置であって、
前記電源部は、
前記電源部が単体で出力する電圧である単体出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記監視部からの前記運転指示と前記待機指示とに基づき生成される出力電圧切替信号に応じて、基準電圧を切替える電圧切替部と、
前記単体出力電圧と前記基準電圧との差をフィードバックして、前記単体出力電圧を一定に制御する定電圧制御部と、
前記出力電圧及び前記出力電流を出力する出力端子と、
前記出力端子から前記電源部内への逆流を防ぐために前記出力端子に接続された整流器と、を備え、
前記出力電圧検出部は、
前記出力端子の第1の端子電圧が、前記整流器の前記出力端子と反対側の端子の電圧から前記整流器による下降分の電圧を減じた第2の端子電圧よりも低いか又は等しいならば、前記第1の端子電圧を前記単体出力電圧として検出し、前記第1の端子電圧が前記第2の端子電圧よりも高いならば、前記第2の端子電圧を前記単体出力電圧として検出することを特徴とする電源装置。 A plurality of power supply units connected in parallel to supply output voltage and output current to an external load;
A current measurement unit that measures the output current flowing from the plurality of power supply units connected in parallel to the external load; and
A monitoring unit that gives an operation instruction or a standby instruction to each of the plurality of power supply units according to the measurement result of the output current, and
When the output current decreases, the monitoring unit issues the standby instruction to a larger number of the power supply units and performs the operation instruction to a smaller number of the power supply units, and the output current increases as the output current increases. The operation instruction is given to the power supply units of the number of units and the standby instruction is issued to a smaller number of the power supply units,
The power supply unit outputs a first output voltage for driving the external load according to the operation instruction from the monitoring unit, and is lower than the first output voltage according to the standby instruction from the monitoring unit, And a power supply apparatus that outputs a second output voltage higher than a lower limit voltage capable of driving the external load,
The power supply unit is
An output voltage detection unit for detecting a single output voltage which is a voltage output by the power supply unit alone;
A voltage switching unit that switches a reference voltage in accordance with an output voltage switching signal generated based on the operation instruction and the standby instruction from the monitoring unit;
A constant voltage control unit that feeds back a difference between the single output voltage and the reference voltage and controls the single output voltage to be constant;
An output terminal for outputting the output voltage and the output current;
A rectifier connected to the output terminal to prevent backflow from the output terminal into the power supply unit, and
The output voltage detector is
If the first terminal voltage of the output terminal is lower than or equal to the second terminal voltage obtained by subtracting the voltage corresponding to the decrease by the rectifier from the voltage of the terminal opposite to the output terminal of the rectifier, A first terminal voltage is detected as the single output voltage, and if the first terminal voltage is higher than the second terminal voltage, the second terminal voltage is detected as the single output voltage. Power supply.
並列接続された前記複数台の電源部から前記外部負荷に流れる前記出力電流を計測する電流計測部と、A current measurement unit that measures the output current flowing from the plurality of power supply units connected in parallel to the external load; and
前記出力電流の計測結果に応じて、前記複数台の電源部それぞれに運転指示又は待機指示を行う監視部と、を備え、A monitoring unit that gives an operation instruction or a standby instruction to each of the plurality of power supply units according to the measurement result of the output current, and
前記監視部は、前記出力電流が少なくなると、より多くの台数の前記電源部に前記待機指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記運転指示を行い、前記出力電流が多くなると、より多くの台数の前記電源部に前記運転指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記待機指示を行い、When the output current decreases, the monitoring unit issues the standby instruction to a larger number of the power supply units and performs the operation instruction to a smaller number of the power supply units, and the output current increases as the output current increases. The operation instruction is given to the power supply units of the number of units and the standby instruction is issued to a smaller number of the power supply units,
前記電源部は、前記監視部からの前記運転指示によって、前記外部負荷を駆動する第1の出力電圧を出力し、前記監視部からの前記待機指示によって、前記第1の出力電圧よりも低く、且つ前記外部負荷を駆動可能な下限電圧よりも高い第2の出力電圧を出力する電源装置であって、The power supply unit outputs a first output voltage for driving the external load according to the operation instruction from the monitoring unit, and is lower than the first output voltage according to the standby instruction from the monitoring unit, And a power supply apparatus that outputs a second output voltage higher than a lower limit voltage capable of driving the external load,
前記電源部は、The power supply unit is
前記電源部が単体で出力する電圧である単体出力電圧を検出すると共に、前記監視部からの前記運転指示と前記待機指示とによって前記単体出力電圧の増幅率を切替える出力電圧検出部と、An output voltage detection unit that detects a single output voltage that is a voltage that the power supply unit outputs alone, and that switches an amplification factor of the single output voltage according to the operation instruction and the standby instruction from the monitoring unit;
基準電圧を出力する基準電圧出力部と、A reference voltage output unit for outputting a reference voltage;
前記出力電圧検出部によって増幅された前記単体出力電圧と前記基準電圧との差をフィードバックして、前記単体出力電圧を一定に制御する定電圧制御部と、A constant voltage control unit that feeds back a difference between the single output voltage amplified by the output voltage detection unit and the reference voltage, and controls the single output voltage constant;
前記出力電圧及び前記出力電流を出力する出力端子と、An output terminal for outputting the output voltage and the output current;
前記出力端子から前記電源部内への逆流を防ぐために前記出力端子に接続された整流器と、を備え、A rectifier connected to the output terminal to prevent backflow from the output terminal into the power supply unit, and
前記出力電圧検出部は、The output voltage detector is
前記出力端子の第1の端子電圧が、前記整流器の前記出力端子と反対側の端子の電圧から前記整流器による下降分の電圧を減じた第2の端子電圧よりも低いか又は等しいならば、前記第1の端子電圧を前記単体出力電圧として検出し、前記第1の端子電圧が前記第2の端子電圧よりも高いならば、前記第2の端子電圧を前記単体出力電圧として検出することを特徴とする電源装置。If the first terminal voltage of the output terminal is lower than or equal to the second terminal voltage obtained by subtracting the voltage corresponding to the decrease by the rectifier from the voltage of the terminal opposite to the output terminal of the rectifier, A first terminal voltage is detected as the single output voltage, and if the first terminal voltage is higher than the second terminal voltage, the second terminal voltage is detected as the single output voltage. Power supply.
運転時及び待機時に前記電源部自らの故障を検出した場合に、故障検出情報を送信する故障検出部を備え、When a failure of the power supply unit itself is detected during operation and standby, a failure detection unit that transmits failure detection information is provided,
前記監視部は、The monitoring unit
前記故障検出情報を受信すると、上位装置へ異常を通知することを特徴とする請求項1又は2記載の電源装置。3. The power supply device according to claim 1, wherein when the failure detection information is received, an abnormality is notified to a host device.
運転時及び待機時に前記電源部自らの故障を検出した場合に、故障検出情報を送信する故障検出部を備え、When a failure of the power supply unit itself is detected during operation and standby, a failure detection unit that transmits failure detection information is provided,
前記監視部は、The monitoring unit
第1の電源部から前記故障検出情報を受信したならば、前記第1の電源部を除く前記電源部に前記待機指示及び前記運転指示を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の電源装置。3. The power supply according to claim 1, wherein if the failure detection information is received from a first power supply unit, the standby instruction and the operation instruction are given to the power supply units other than the first power supply unit. apparatus.
並列接続された前記外部負荷と二次電池に、前記出力電圧及び前記出力電流を供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置。5. The power supply device according to claim 1, wherein the output voltage and the output current are supplied to the external load and the secondary battery that are connected in parallel.
前記複数台の電源部がそれぞれ有しているCPUが、バスによって相互に接続されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電源装置。The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the CPUs of the plurality of power supply units are connected to each other by a bus.
並列接続された前記複数台の電源部がそれぞれ有している前記外部負荷に流れる前記出力電流を計測する複数の単体電流計測部で構成されており、It is composed of a plurality of single current measuring units that measure the output current flowing through the external load that each of the plurality of power supply units connected in parallel has,
前記監視部は、The monitoring unit
前記出力電流の計測結果の総和に応じて、前記複数台の電源部それぞれに前記運転指示又は前記待機指示を行い、前記出力電流の総和が少なくなると、より多くの台数の前記電源部に前記待機指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記運転指示を行い、前記出力電流の総和が多くなると、より多くの台数の前記電源部に前記運転指示を行うと共により少ない台数の前記電源部に前記待機指示を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電源装置。The operation instruction or the standby instruction is given to each of the plurality of power supply units according to the total of the measurement results of the output current, and when the total of the output currents is reduced, the standby unit is supplied to a larger number of the power supply units. The operation instruction is given to a smaller number of the power supply units, and when the sum of the output currents is increased, the operation instruction is given to a larger number of the power supply units and a smaller number of the power supply units are provided. The power supply apparatus according to claim 1, wherein the standby instruction is performed.
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