JP5941495B2

JP5941495B2 - 電源切替回路

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Publication number: JP5941495B2
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Inventors: 金井　康通; 康通金井; 佐江竹中; 忠利馬場崎
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Description

本発明は、電源切替回路に関し、より詳細には、電源の停電時に、負荷に供給する電源をバックアップ用の電源に切り替える電源切替回路に関する。

商用電源が停電を起こした場合、負荷に電力を供給する電源を、商用電源から蓄電池等のバックアップ電源に切り替える、商用電源とバックアップ電源との切替回路が知られている。図１は、特許文献１に記載の従来の電源切替回路１００を示すブロック図である。電源切替回路１００は、交流電源である商用電源１０１と、負荷１０２と、商用電源１０１からの交流の電力を直流の電力に変換して負荷１０２に供給するＡＣ／ＤＣ変換回路１０３とを備える。また、電源切替回路１００は、商用電源１０１の停電時の電圧低下を検出する電圧低下検出回路１０４と、電圧低下検出回路１０４が商用電源１０１の電圧低下を検出した場合に、負荷１０２に電力を供給する蓄電池等の電源１０５と、負荷１０２に供給する電力を、商用電源１０１と電源１０５との間で切り替える切替回路１０７と、切替回路１０７の商用電源１０１と電源１０５との切替時間を制御するタイマ切替制限回路１０８とを備える。

図２は、図１の電源切替回路１００の商用電源１０１停電時における、商用電源１０１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３及び電源１０５の出力電圧、及び負荷１０２への供給電圧の電圧波形を示す図で、図２（ａ）は商用電源１０１及びＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の電圧波形、図２（ｂ）は電源１０５の出力電圧の電圧波形、図２（ｃ）は負荷１０２への供給電圧の電圧波形を示している。

商用電源１０１に停電が発生すると（ｔ_１）、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３に入力される交流電圧（Ｖ_１）が低下する。電圧低下検出回路１０４は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３に入力される交流電圧（Ｖ_１）の低下を検知して電圧低下検出信号をタイマ切替制御回路１０８に送信する。タイマ切替制御回路１０８は、電圧低下検出回路１０４から電圧低下検出信号を受信すると、速やかに切替回路１０７に対し負荷１０２（使用電圧Ｖ_４）に供給する電力を商用電源１０１側から電源１０５（電圧Ｖ_３）側に切り替える制御信号を送信する。切替回路１０７は、制御信号の受信により、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の出力電圧（Ｖ_２）の低下時（ｔ_２）前に負荷１０２に電力を供給する電源を電源１０５に切り替える。電源１０５は、電源１０１の停電中に負荷１０２に電力を供給し、負荷１０２に対する電源のバックアップを行う。

タイマ切替制御回路１０８は、設定された時間ごとに、商用電源１０１の復電を電圧低下検出回路１０４からの電圧低下検出信号により確認し、商用電源１０１が復電したことを検知すると（ｔ_３）、負荷１０２に供給する電力を商用電源１０１側から電源１０５側に切り替える制御信号を停止する。切替回路１０７は、タイマ切替制御回路１０８からの制御信号の停止により、負荷１０２に供給する電力を電源１０５側から商用電源１０１側に切り替える。

タイマ切替制御回路１０８は、バックアップコンデンサ回路１０９を有し、商用電源１０１の停電時においてもタイマ切替制御回路１０８の動作電力を確保して、タイマによる切替回路１０７の切替タイミングのカウントを行う。

特開２００６−０３３４４１号公報

ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３は、商用電源１０１が復電すると起動されるが、起動のタイムラグがあるため（ｔ_３〜ｔ_４）、商用電源１０１から電力が入力されてから一定期間は商用電源１０１からの電力を負荷１０２に供給することができない。一方で、タイマ切替制御回路１０８は、設定された時間間隔で商用電源１０１の復電の検知を行うが、設定された時間において復電を検知すると（ｔ_３）、速やかに負荷１０２への供給を電源１０５側から商用電源１０１側に切り替える。したがって商用電源１０１の復電直後にタイマ切替制御回路１０８が商用電源１０１の復電を検知した場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の起動タイムラグを考慮することなく、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の起動時間中に負荷１０２への電力供給が電源１０５側から商用電源１０１側に切り替わってしまうため、一時的（ｔ_３〜ｔ_４）に負荷１０２に電力が供給されないという問題があった。

また、特許文献１には記載がないが、復電時にもタイマ切替制御回路１０８を活用することで、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の立ち上がりによる一時的な停電を防ぐことは期待される。ここで、図１に記載の電源切替回路１００のタイマ切替制御回路１０８にはバックアップコンデンサ回路１０９が内蔵されている（特許文献１）。しかし、バックアップコンデンサ回路１０９は、商用電源１０１停電中にタイマ切替制御回路１０８を動作させるためだけに使用されるコンデンサである。したがって、商用電源１０１が復電した直後は、バックアップコンデンサ回路１０９はすでに電力を蓄積していない場合が考えられるため、タイマ切替制御回路１０８は、商用電源１０１の復電検知後さらなる時間のカウントをせず、復電と同時に切替回路１０７に対して制御信号の送信を停止し、負荷１０２に供給する電源を、電源１０５側から商用電力１０１側に切替てしまう。

更に、商用電源１０１復電時に、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の起動時間（ｔ_３〜ｔ_４）より長い遅延時間をとって、電源を電源１０５側から商用電源１０１側に切り替えたとしても、ＡＣ／ＤＣ変換回路は機種毎に起動時間が異なるため、ＡＣ／ＤＣ変換回路毎に起動時間を測定した上で、切替の遅延時間を設定する作業が必要となる。設定した遅延時間がＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の起動時間より短いと、負荷１０２への電力供給が一時的に途絶えて負荷１０２にシステム障害を引き起こす課題があった。また設定した遅延時間がＡＣ／ＤＣ変換回路１０３の起動時間より長すぎると、電源１０５の消耗を早めてしまうという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、停電時に負荷への電力を供給する電源を負荷供給用の電源からバックアップ用の電源に切り替える電源切替回路において、負荷への電力供給を停止させることなく電源を切り替える電源切替装置を提供することにある。

具体的には、本発明の第１の態様は、第１の電源と負荷との間に接続され、前記第１の電源からの電力を前記負荷が動作できる電圧に変換する第１の電力変換回路と、前記第１の電力変換回路と前記負荷との間に接続され、前記第１の電力変換回路から前記負荷に電流を流す第１のダイオードと、前記負荷にスイッチを介して接続された第２の電源と、前記スイッチと前記負荷との間に接続され、前記第２の電源から前記負荷に電流を流す第２のダイオードと、前記第１の電源と前記第１の電力変換回路との間の電圧値、及び前記第１の電力変換回路と前記第１のダイオードとの間の電圧値を検知し、前記スイッチに前記スイッチを開閉する制御信号を出力する制御回路とを備える電源切替回路であって、前記第１の電源と前記第１の電力変換回路との間の電圧値が第１のしきい値より低下したときに、前記スイッチをＯＮにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＮにさせ、前記第１の電力変換回路と前記第１のダイオードとの間の電圧値が第２のしきい値より上昇したときに、前記スイッチをＯＦＦにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＦＦにさせ、前記第２の電源は、鉛蓄電池であり、前記第２の電源の出力電圧の上限が、前記負荷の動作電圧の上限よりも高く、前記第２のダイオードの順方向下降電圧が第２の電源の出力電圧の上限と負荷の動作電圧の上限の差であることを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様の電源切替回路であって、前記第１のしきい値は、前記第１の電源が動作して電力を出力する電圧であり、前記第２のしきい値は、前記負荷が動作する電圧であることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様の電源切替回路であって、第３の電源と前記負荷との間に接続され、前記第３の電源からの電力を前記負荷が動作できる電圧に変換する第２の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と前記負荷との間に接続され、前記第２の電力変換回路から前記負荷に電流を流す第３のダイオードとをさらに備え、前記制御回路は、前記第３の電源と前記第２の電力変換回路との間の電圧値及び前記第２の電力変換回路と前記第３のダイオードとの間の電圧値とをさらに検知し、前記第１の電源と前記第１の電力変換回路との間の電圧値が第１のしきい値より低下し、かつ前記第３の電源と前記第２の電力変換回路との間の電圧値が第３のしきい値より低下したときに、前記スイッチをＯＮにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＮにさせ、前記第１の電力変換回路と前記第１のダイオードとの間の電圧値及び前記第２の電力変換回路と前記第３のダイオードとの間の電圧値のいずれか１つ以上が前記第２のしきい値より上昇したときに、前記スイッチをＯＦＦにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＦＦにさせることを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第３の態様の電源切替回路であって、前記第３のしきい値は、前記第３の電源が動作して電力を出する電圧であることを特徴とする。

本発明によれば、電源切替回路において負荷への電力供給を停止させることなく、かつ、バックアップ用の電源に無駄な電力消費を発生させない最適なタイミングで電源を切り替えることができる。

特許文献１に記載の従来の電源切替回路を示すブロック図である。図１の電源切替回路の商用電源停電時における、商用電源、ＡＣ／ＤＣ変換回路及び電源の出力電圧、及び負荷への供給電圧の電圧波形を示す図である。本発明の第１の実施形態を示す電源切替回路を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態を示す電源切替回路を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態を示す電源切替回路３００を示すブロック図である。電源切替回路３００は、電源３０１と、負荷３０２と、電源３０１に接続され、電源３０１から出力される電力を変換して負荷３０２に電力を供給する電力変換回路３０３と、電力変換回路３０３と負荷３０２との間に接続され、電力変換回路３０３から負荷３０２へ電流を流すダイオード３０４とを備える。また、電源切替回路３００は、バックアップ電源供給用の電源３０５と、電源３０５に接続され、負荷３０２に電源３０５からの電力を供給または遮断するロードスイッチ３０６と、ロードスイッチ３０６と負荷３０２との間に接続され、電源３０５から負荷３０２に電流を流すダイオード３０７とを備える。また、電源切替回路３００は、電源３０１と電力変換回路３０３との間の電圧値を電圧信号Ａとして受信し、電力変換回路３０３とダイオード３０４との間の電圧値を電圧信号Ｂとして受信し、ロードスイッチ３０６にスイッチ開閉信号である制御信号Ｃを送信する制御回路３０８を備える。

ここで、電源切替回路３００の一例として、電源３０１は商用電源（１６Ｖ）又は太陽電池（１８Ｖ）を使用し、電力変換回路３０３は、電源３０１の種類に合わせてＤＣ／ＤＣ変換回路又はＡＣ／ＤＣ変換回路を使用し、電源３０５は１２Ｖ系バックアップ用鉛蓄電池（１２．８Ｖ）を使用し、負荷３０２は１２Ｖの電圧により動作するものとして説明する。電力変換回路３０３は１６Ｖ以上の電源３０１からの電圧を、負荷３０２の動作に必要な１２Ｖの電圧に変換する。電源３０５は、バックアップ電源供給用の鉛蓄電池なので電力供給時間が限定されるため優先順位は電源３０１よりも低くなる。つまり、電源３０１（商用電源や太陽電池）が負荷３０２に対して正常に電力を供給できる場合は電源３０１から負荷３０２に電力が供給され、電源３０１が停電になった場合にのみ電源３０５から負荷３０２に電力が供給される。また、制御回路３０８は、負荷３０２の入力線から電力を一部受電し、動作する。

まず、電源３０１が停電した場合の動作について説明する。電源３０１が停電すると、電源３０１の出力電圧が低下する。制御回路３０８は、電源３０１からの出力電圧低下を電圧信号Ａの電圧値がしきい値より下がったことにより検知する。ここで、しきい値は、電源３０１が動作して電力を出力する電圧に設定されている。制御回路３０８が出力電圧の低下を検知すると、制御回路３０８は、ロードスイッチ３０６にスイッチをＯＮさせる制御信号Ｃを送信することにより、速やかに電源３０５に接続されたロードスイッチ３０６をＯＮにして導通させ、電源３０５から負荷３０２に電力を供給するために、電力変換回路３０３に蓄積した電力により電圧が維持されている時間内に負荷３０２への電力供給を電源３０１側から電源３０５側に切り替える。

次に、電源３０１が復電した場合の動作について説明する。電源３０１が復電した場合、電源３０１からの出力電圧が上昇し、その後、電力変換回路３０３の起動タイムラグの期間を経て、電力変換回路３０３からの出力電圧が負荷３０２の動作電圧まで上昇する。制御回路３０８は、電力変換回路３０３からの出力電圧上昇を電圧信号Ｂの電圧値がしきい値より上昇したことにより検知する。ここで、しきい値は、負荷３０２を動作させるのに必要な電圧値に設定される。復電を検知すると、ロードスイッチ３０６をＯＦＦさせる制御信号Ｃをロードスイッチ３０６に送信して、ロードスイッチ３０６をＯＦＦにする。ロードスイッチ３０６がＯＦＦになると、負荷３０２から電源３０５が遮断され、電源３０５から負荷３０２への電力供給が停止される。

制御回路３０８は、電源３０１が復電した場合は、電圧信号Ａにより電源３０１の復電を検知するのではなく、電圧信号Ｂにより電力変換回路３０３とダイオード３０４との間の電圧上昇を検知する。電力変換回路３０３に起動タイムラグがあることから、電源３０１が復電し、電源３０５から電源３０１に切り替わる際に、制御回路３０８は、瞬停を避けるため、電圧信号Ｂの電圧値がしきい値である１２Ｖに上昇したことを確認する。電圧信号Ｂの値の上昇を確認してから、ロードスイッチ３０６に制御信号Ｃを送信して、ロードスイッチ３０６をＯＦＦする仕組みとしている。

電力変換回路３０３とダイオード３０４との間の電圧を監視することで、電力変換回路の機種ごとの起動時間に依存せずに、負荷３０２への電力供給を停止させることなく電源３０５から電源３０１に電源を切り替えることができる。

ダイオード３０４は、電源３０１の停電時に、電源３０５からの電流が電力変換回路３０３に逆流するのを防止するために設けられている。また、ダイオード３０７は、電力変換回路３０３からの電流が電源３０５及びロードスイッチ３０６に逆流するのを防止するために設けられている。

また、ダイオード３０７を設けることにより、負荷３０２が故障することを防止し、さらに電源３０５に使用される鉛蓄電池を有効に使用することができる。具体的に説明すると、一般的に負荷装置の動作電圧範囲は定格±１０％であることが多い。本実施形態において負荷３０２の動作電圧は１２Ｖであるため、動作電圧範囲は１０．８Ｖ〜１３．２Ｖである。一方、電源３０５に使用されるバックアップ用鉛蓄電池（１２．８Ｖ）の出力電圧範囲は、１０．８Ｖ〜１３．８Ｖである。負荷装置の動作電圧範囲とバックアップ用鉛蓄電池の出力電圧範囲とを比較すると、下限電圧は一致するが、上限電圧は若干ずれている。ここで、負荷３０２に対し動作電圧範囲の上限である１３．２Ｖ以上の電圧を印加すると、負荷３０２は故障してしまう可能性が生じる。したがってダイオード３０７および４１０を設けない状態では、電源３０５に使用される鉛蓄電池の出力電圧の上限を、負荷３０２に合わせて１３．２Ｖに設定する必要がある。

しかし、鉛蓄電池の上限電圧を１３．２Ｖにすると、本実施形態に電源３０５として使用される１２Ｖ系バックアップ用鉛蓄電池の本来蓄電できる能力の４０％程度しか充電できない。鉛蓄電池の出力電圧は、充電量に依存するものであるからである。したがってこのような場合、バックアップ時間を考えると、上限電圧を１３．８Ｖとした場合の２．５倍分、鉛蓄電池を余計に積む必要が生じる。

一方で、ダイオード３０７を設けると、ダイオード３０７の順方向降下電圧（Ｖ_ｆ）分だけ鉛蓄電池の動作電圧がレベルアップできる。例えばＶ_ｆ＝０．６Ｖのダイオードをダイオード３０７に使用すると、負荷３０２に１０．８Ｖ〜１３．２Ｖの電圧を供給するには、鉛電池は、１１．４Ｖ〜１３．８Ｖの動作電圧が必要となる。１２Ｖ系バックアップ用鉛蓄電池を１００％充電すると、動作電圧の上限は１３．８Ｖとなるため、負荷３０２に供給される電圧上限電圧は、負荷の動作電圧と一致する。また、蓄電池の動作電圧が１１．４Ｖまで低下した時、鉛蓄電池の残容量は２０％程度であるため、蓄電池の約８０％の電力量を使用したことになる。この場合、鉛蓄電池において使用できる電力量は、ダイオード３０７を設けない場合に対して、２倍となる。したがって、ダイオード３０７を設けない場合に対して蓄電池数を削減できるため、電源切替装置３００の小型化やコストダウンに役立つこととなる。

ここで、ロードスイッチ３０６を排し、ダイオード３０４及び３０７によるダイオードのＯＲ回路のみで負荷３０２に供給する電源を選択することも考えられる。しかし、ダイオードのＯＲ回路では、電圧の高い方の電源からの電流が優先されることから、バックアップ用電源である電源３０５からの電力が優先的に負荷３０２に供給されてしまう。電源３０１から電力変換回路３０３を介して出力される電圧（１２Ｖ）と電源３０５（１２．８Ｖ）とでは、電源３０５の電圧値の方が高いからである。したがって、ロードスイッチ３０６を設けないと、電源３０５は、バックアップ用電源としてではなく、主要な電源として動作してしまう。よって、制御回路３０８により停電を検知してロードスイッチ３０６を開閉し、負荷３０２に対し、バックアップ用電源である電源３０５を接続又は遮断する方法を採用している。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態にかかる電源切替回路４００を示すブロック図である。電源切替回路４００は、電源４０１と、負荷４０２と、電源４０１に接続され、電源４０１からの電力を変換して負荷４０２に供給する電力変換回路４０３と、電力変換回路４０３と負荷４０２との間に接続され、電力変換回路４０３から負荷４０２へ電流を流すダイオード４０４とを備える。また、電源切替回路４００は、電源４０５と、電源４０５に接続され、電源４０５からの電力を変換して負荷４０２に供給する電力変換回路４０６と、電力変換回路４０６と負荷４０２との間に接続され、電力変換回路４０６から負荷４０２へ電流を流すダイオード４０７とを備える。また、電源切替回路４００は、バックアップ電源供給用の電源４０８と、電源４０８に接続され、負荷４０２に電源４０８からの電力を供給または遮断するロードスイッチ４０９と、ロードスイッチ４０９と負荷４０２との間に接続され、電源４０８から負荷４０２に電流を流すダイオード４１０とを備える。また、電源切替回路４００は、電源４０１と電力変換回路４０３との間の電圧値を電圧信号Ｄとして受信し、電力変換回路４０３とダイオード４０４との間の電圧値を電圧信号Ｅとして受信し、電源４０５と電力変換回路４０６との間の電圧値を電圧信号Ｆとして受信し、電力変換回路４０６とダイオード４０７との間の電圧値を電圧信号Ｇとして受信し、ロードスイッチ４０９にスイッチ開閉信号である制御信号Ｈを送信する電圧制御回路４１１を備える。

本実施形態においては、商用電源又は外部電源等の負荷に接続される電源数が増えた場合の本発明の実施形態を説明するものであり、商用電源又は外部電源等の複数の電源がすべて停電し、蓄電池などの電源に切り替える場合における実施形態である。

ここで、電源切替回路４００の一例として、電源４０１及び４０５は、商用電源（１６Ｖ）又は太陽電池（１８Ｖ）を使用し、電力変換回路４０３及び４０６は、それぞれ接続される電源４０１及び４０５の種類に合わせてＤＣ／ＤＣ変換回路又はＡＣ／ＤＣ変換回路を使用する。また、電源４０８は１２Ｖ系バックアップ用鉛蓄電池又はフライホイールなどの蓄電デバイス（１２．８Ｖ）を使用し、負荷４０２は１２Ｖの電圧により動作するものとして説明する。電力変換回路４０３及び４０６は、それぞれ１６Ｖ以上の電源４０１及び４０５からの電圧を、負荷４０２の動作に必要な１２Ｖの電圧に変換する。電源４０８は、バックアップ電源供給用の鉛蓄電池なので優先順位は電源４０１及び４０５よりも低くなる。つまり、電源４０１又は４０５（商用電源や太陽電池）が負荷４０２に対して正常に電力を供給できる場合は電源４０１又は４０５から負荷４０２に電力が供給され、電源４０１及び４０５の双方が停電になった場合にのみ電源４０８から負荷４０２に電力が供給される。また、制御回路４１１は、負荷４０２の入力線から電力を一部受電し、動作する。

まず、各電源４０１及び４０５が停電した場合の動作について説明する。電源４０１と電源４０５との双方が停電した場合は、電源４０１と電源４０５とからの出力電圧が低下する。制御回路４１１は、電源４０１からの出力電圧の低下を電圧信号Ｄがしきい値より下がったことにより、電源４０５からの出力電圧の低下を電圧信号Ｆがしきい値より下がったことにより検知する。制御回路４１１が電源４０１と電源４０５とからの出力電圧の低下を検知すると、制御回路４１１は、ロードスイッチ４０９にスイッチをＯＮさせる制御信号Ｈを送信することにより、速やかに電源４０８に接続されたロードスイッチ４０９をＯＮにして導通させ、電源４０８から負荷４０２に電流を供給するために、電力変換回路４０３または４０６に蓄積した電力により電圧が維持されている時間内に負荷４０２への電力供給を電源４０１側及び電源４０５側から電源４０８側に切り替える。

次に、電源４０１と電源４０５とのいずれか１つ以上が復電した場合は、制御回路４１１は、復電した側の電源に接続された電力変換回路とダイオードとの間の電圧上昇を検知して、ロードスイッチ４０９をＯＦＦさせる。具体的には、電源４０１が復電した場合は、電力変換回路４０３からの出力電圧上昇を、電圧信号Ｅから検知する。また、電源４０５が復電した場合は、電力変換回路４０６からの出力電圧上昇を、電圧信号Ｇから検知する。電源４０１と電源４０５とのいずれか１つ以上の復電を検知すると、スイッチをＯＦＦさせる制御信号Ｈをロードスイッチ４１１に送信して、ロードスイッチ４０９をＯＦＦにする。ロードスイッチ４０９がＯＦＦになると、負荷４０２から電源４０８が遮断され、電源４０８から負荷４０２への電力供給が停止される。電圧信号Ｅにより電力変換回路４０３とダイオード４０４との間の電圧を監視し、電圧信号Ｇにより電力変換回路４０６とダイオード４０７との間の電圧を監視することで、電力変換回路の機種ごとの起動時間に依存せずに、負荷４０２への電力供給を停止させることなく電源４０８から電源４０１と電源４０５との少なくとも１つ以上に電源を切り替えることができる。ここで、電源４０１と電源４０５との少なくとも１つ以上が復電し、電源４０８から電源４０１と電源４０５との少なくとも１つ以上に電源が切り替わる際に、電力変換回路４０３及び電力変換回路４０６に起動タイムラグがあることから、制御回路４１１は、瞬停を避けるため、電圧信号Ｅと電圧信号Ｇとのいずれか１つ以上が１２Ｖになったことを確認してから、ロードスイッチ４０９に制御信号Ｈを送信して、ロードスイッチ４０９をＯＦＦする仕組みとしている。

ダイオード４０４は、電源４０１の停電時に、電力変換回路４０６又は電源４０８からの電流が電力変換回路４０３に逆流するのを防止するために設けられている。また、ダイオード４０７は、電源４０５の停電時に、電力変換回路４０３又は電源４０８からの電流が電力変換回路４０６に逆流するのを防止するために設けられている。また、ダイオード４１０は、電力変換回路４０３又は電力変換回路４０６からの電流が電源４０８及びロードスイッチ４０９に逆流するのを防止するために設けられている。さらに、ダイオード４１０を設けることにより、負荷４０２が故障することを防止し、さらに電源４０８に使用される鉛蓄電池を有効に使用することができる。

ここで、ロードスイッチ４０９を排し、ダイオード４０４、４０７及び４１０によるダイオードのＯＲ回路のみで負荷４０２に供給する電源を選択することも考えられる。しかし、ダイオードのＯＲ回路では、電圧の高い方の電源からの電流が優先されることから、バックアップ用電源である電源４０８からの電力が優先的に負荷４０２に供給されてしまう。電源４０１から電力変換回路４０３を介して出力される電圧（１２Ｖ）及び電源４０５から電力変換回路４０６を介して出力される電圧（１２Ｖ）と、電源４０８（１２．８Ｖ）とでは、電源４０８の電圧値の方が高いからである。したがって、ロードスイッチ４０９を設けないと、電源４０８は、バックアップ用電源としてではなく、主要な電源として動作してしまう。よって、制御回路４１１により停電を検知してロードスイッチ４０９を開閉し、負荷４０２に対し、バックアップ用電源である電源４０８を接続又は遮断する方法を採用している。

１００、３００、４００電源切替回路
１０１商用電源
１０２、３０２、４０２負荷
１０３ＡＣ／ＤＣ変換回路
１０４電圧低下検出回路
１０５、３０１、３０５、４０１、４０５、４０８電源
１０７切替回路
１０８タイマ切替制御回路
１０９バックアップコンデンサ回路
３０３、４０３、４０６電力変換回路
３０４、３０７、４０４、４０７、４１０ダイオード
３０６、４０９ロードスイッチ
３０８、４１１制御回路

Claims

第１の電源と負荷との間に接続され、前記第１の電源からの電力を前記負荷が動作できる電圧に変換する第１の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記負荷との間に接続され、前記第１の電力変換回路から前記負荷に電流を流す第１のダイオードと、
前記負荷にスイッチを介して接続された第２の電源と、
前記スイッチと前記負荷との間に接続され、前記第２の電源から前記負荷に電流を流す第２のダイオードと、
前記第１の電源と前記第１の電力変換回路との間の電圧値、及び前記第１の電力変換回路と前記第１のダイオードとの間の電圧値を検知し、前記スイッチに前記スイッチを開閉する制御信号を出力する制御回路と
を備え、
前記第１の電源と前記第１の電力変換回路との間の電圧値が第１のしきい値より低下したときに、前記スイッチをＯＮにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＮにさせ、
前記第１の電力変換回路と前記第１のダイオードとの間の電圧値が第２のしきい値より上昇したときに、前記スイッチをＯＦＦにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＦＦにさせ、
前記第２の電源は、鉛蓄電池であり、前記第２の電源の出力電圧の上限が、前記負荷の動作電圧の上限よりも高く、
前記第２のダイオードの順方向下降電圧が第２の電源の出力電圧の上限と負荷の動作電圧の上限の差である
ことを特徴とする電源切替回路。
前記第１のしきい値は、前記第１の電源が動作して電力を出力する電圧であり、前記第２のしきい値は、前記負荷が動作する電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電源切替回路。
第３の電源と前記負荷との間に接続され、前記第３の電源からの電力を前記負荷が動作できる電圧に変換する第２の電力変換回路と、
前記第２の電力変換回路と前記負荷との間に接続され、前記第２の電力変換回路から前記負荷に電流を流す第３のダイオードと、
をさらに備え、
前記制御回路は、前記第３の電源と前記第２の電力変換回路との間の電圧値及び前記第２の電力変換回路と前記第３のダイオードとの間の電圧値をさらに検知し、
前記第１の電源と前記第１の電力変換回路との間の電圧値が第１のしきい値より低下し、かつ前記第３の電源と前記第２の電力変換回路との間の電圧値が第３のしきい値より低下したときに、前記スイッチをＯＮにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＮにさせ、
前記第１の電力変換回路と前記第１のダイオードとの間の電圧値及び前記第２の電力変換回路と前記第３のダイオードとの間の電圧値のいずれか１つ以上が前記第２のしきい値より上昇したときに、前記スイッチをＯＦＦにする制御信号を前記スイッチに送信して前記スイッチをＯＦＦにさせる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源切替回路。
前記第３のしきい値は、前記第３の電源が動作して電力を出力する電圧であることを特徴とする請求項３に記載の電源切替回路。