JP5989252B2 - 負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ）に係り、より詳細には、商用交流電源を直流電源に変換する直流電源変換装置に電気的に連結されて、前記直流電源を負荷（ｌｏａｄ）に供給しながら、内部の補助電源装置に前記直流電源を充電し、前記直流電源変換装置の電流の漏れや破損による前記直流電源変換装置の短絡時に、または前記直流電源変換装置との連結解除時に、前記直流電源変換装置との電気的連結を完全に遮断しながらも、負荷への前記補助電源装置の電源供給が切れ目なくなされるようにする技術に関する。

無停電電源装置は、一般的に停電などの非常時に、バッテリや別途の補助電源から生成された電力を負荷に提供する装置である。停電時に、無停電電源装置を動作させて、数秒ないし数時間に補助電源が電力を供給するので、負荷の電気設備を保護し、負荷の電気設備の動作が正常になされる。

このような無停電電源装置は、商用交流電源を直流電源に変換してバッテリなどの補助電源装置を充電し、放電時に、補助電源装置の直流電源を交流電源に変換して負荷に供給するものと、停電が感知された場合、補助電源装置の直流電源を交流電源に変換する動作を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、を備える。
しかし、ＣＰＵは、電磁波によって誤作動し、また、ＣＰＵのハードウェア的な故障またはＣＰＵ内の制御プログラムエラーのようなソフトウェア的なエラーや故障によって、停電が発生していない場合にも、停電が発生したと判断して、バッテリのような補助電源装置の直流電源を、交流電源に変換させることによって、停電が発生していないにも拘らず、補助電源装置の放電が発生する問題点が発生する。

また、実際に停電が発生した後、停電の発生をＣＰＵが判断して、補助電源装置の電源変換動作の制御を始めるまで補助電源装置の直流電源が交流電源に変換されないので、負荷に電源が供給されなくなる。これにより、負荷、例えば、負荷がネットワークサーバ、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成するハブ、Ｌ２スイッチ、アクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）などである場合には、ネットワーク通信が正常になされなくなる。そして、負荷が防犯システムを構成するＣＣＴＶカメラなどの場合には、防犯及び保安監視が正常になされないために、ユーザに予期せぬ損害が発生してしまう恐れがある。

また、商用交流電源を直流電源に変換して補助電源装置を充電し、負荷に直流電源を供給するために、再び補助電源装置の直流電源を交流電源に変換するための回路構成が複雑になるという問題点が発生する。

本発明と関連した先行文献としては、特許文献１がある。

大韓民国登録特許第１０−０７７８８９２号（登録日：２００７年１１月１６日）

商用交流電源を直流電源に変換する直流電源変換装置に電気的に連結されて、前記直流電源を負荷に供給しながら、内部の補助電源装置に前記直流電源を充電し、前記直流電源変換装置の電流の漏れや破損による前記直流電源変換装置の短絡時に、または直流電源変換装置との連結解除時に、前記直流電源変換装置との電気的連結を完全に遮断しながらも、負荷への前記補助電源装置の電源供給が切れ目なくなされるようにした無停電直流電源装置が提案される。

また、ＣＰＵの制御に寄らずとも、電源変換及び電源供給がなされるようにした無停電直流電源装置が提案される。

本発明が解決しようとする課題は、前述した課題に制限されず、言及されていない、さらに他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されうる。

本発明の一態様による負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置は、商用交流電源を直流電源に変換する直流電源変換装置に電気的に連結される第１連結部と、負荷と電気的に連結され、前記直流電源を前記負荷に供給する第２連結部と、前記直流電源によって充電される補助電源装置と、前記第１連結部に正常連結された前記直流電源変換装置から供給される前記直流電源を、前記第２連結部を通じて前記負荷に供給しながら、前記補助電源装置を充電し、前記第１連結部から前記直流電源変換装置の連結解除、前記直流電源変換装置の破損、または前記直流電源変換装置の短絡時に、前記直流電源変換装置と前記補助電源装置との電気的連結を完全に遮断しながらも、前記負荷に電源供給が切れ目なくなされるように制御する無停電制御部と、を含む。

前記無停電制御部は、前記第１連結部と連結されるリレー（ｒｅｌａｌｙ）を備え、前記第１連結部から前記直流電源変換装置の連結解除、前記直流電源変換装置の破損、または前記直流電源変換装置の短絡時に、前記リレーをリセットラッチ（ｒｅｓｅｔ ｌａｔｃｈ）状態にして、前記第１連結部とリレーとの連結を遮断させ、前記第１連結部に前記直流電源変換装置が正常連結された場合、前記リレーをセットラッチ（ｓｅｔ ｌａｔｃｈ）状態にして、前記第１連結部とリレーとが連結されるように制御する連結制御部と、前記第１連結部に正常連結された前記直流電源変換装置から供給される直流電圧電源の大きさを昇圧して、前記昇圧された直流電圧電源で前記補助電源装置を充電させる昇圧部と、前記補助電源装置の電圧電源の大きさを降圧する降圧部と、前記降圧部から電流電源の印加有無によって、異なる大きさのセンサー電圧を出力し、前記降圧部から電流電源が印加されることによって、前記降圧部から出力される電圧電源を前記第２連結部に連結された前記負荷に印加する電流センサーと、前記異なる大きさのセンサー電圧によって、前記降圧部から出力される電圧電源の出力を制御して、前記リレーのリセットラッチ状態を制御する比較部と、を備える。

前記電流センサーは、前記降圧部から電流電源が印加される場合、第１センサー電圧を出力し、印加されない場合、前記第１センサー電圧の大きさよりも小さな第２センサー電圧を出力し、前記比較部は、前記第１センサー電圧が印加されることによって、前記降圧部から出力された電圧電源を前記リレーに印加して、前記リレーをリセットラッチ状態にし、前記第２センサー電圧が印加される場合、前記降圧部から出力される電圧電源を前記リレーに印加せず、前記リレーがリセットラッチ状態にならないように制御することができる。

前記電流センサーは、ホールセンサーであり得る。

前記第１連結部に正常連結された前記直流電源変換装置から供給される前記直流電圧電源の大きさは、１２［Ｖ］、前記昇圧された直流電圧電源の大きさは、１６．８［Ｖ］、前記降圧された電圧電源の大きさは、１２．４［Ｖ］であり得る。

前記第１連結部に前記直流電源変換装置が正常連結された場合は、前記直流電源変換装置から正常に出力される前記直流電源が、前記第１連結部に供給される状態であり得る。
前記第１連結部から前記直流電源変換装置の連結解除状態は、前記直流電源変換装置が、前記第１連結部との連結が解除されて、前記直流電源変換装置から正常に出力される前記直流電源が、前記第１連結部に供給されない状態であり得る。

前記直流電源変換装置の破損状態は、前記直流電源変換装置が故障状態であって、前記直流電源が正常に出力されない状態であり得る。

前記直流電源変換装置の短絡状態は、前記直流電源変換装置の正極と負極とが短絡された状態であり得る。

前記無停電制御部は、前記降圧部と連結された前記補助電源装置に連結されて、前記降圧部と前記補助電源装置との連結を制御するスイッチをさらに備えることができる。

本発明の実施形態による負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置によれば、商用交流電源を直流電源に変換する直流電源変換装置に電気的に連結されて、前記直流電源を負荷に供給しながら、内部の補助電源装置に前記直流電源を充電し、前記直流電源変換装置の電流の漏れや破損による前記直流電源変換装置の短絡時に、または直流電源変換装置との連結解除時に、前記直流電源変換装置との電気的連結を完全に遮断しながらも、負荷への前記補助電源装置の電源供給が切れ目なくなされるようにする。

また、電磁波によるＣＰＵの誤作動、またはＣＰＵ自体のハードウェア構成の故障または制御プログラムのようなソフトウェアの異常などによる誤作動により、停電状況ではない場合に発生する補助電源装置の電源が放電される現象を防止することができる。

また、交流電源を直流電源に変換してバッテリのような補助電源装置を充電し、補助電源装置の直流電源を交流電源に変換して負荷に供給しなくても良いので、無停電直流電源装置の回路構成が簡単になる。

本発明の実施形態による負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置の構成を示す図面である。 図１の無停電直流電源装置についての実際の具現回路を例示した図面である。 図２の無停電直流電源装置が直流電源変換装置の状態及び負荷の連結状態によって発生する状況によるリレーの動作状態を例示した図面である。

以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。

本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施形態は、さまざまな他の形態に変形され、本発明の範囲が、下記の実施形態に限定されるものではない。むしろ、これら実施形態は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。

本明細書で使われた用語は、特定の実施形態を説明するために使われ、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われたように、単数形態は、文脈上、他の場合を確かに指摘するものではないならば、複数の形態を含みうる。また、本明細書で使われる場合、“含む。（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）”及び／または“含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”は、言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素及び／またはこれらグループの存在を特定するものであり、１つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素及び／またはグループの存在または付加を排除するものではない。本明細書で使われたように、用語“及び／または”は、当該列挙された項目のうち何れか１つ及び１つ以上のあらゆる組合わせを含む。

本明細書で、第１、第２などの用語が多様な部材、領域及び／または部位を説明するために使われるが、これら部材、部品、領域、層及び／または部位は、これら用語によって限定されてはならないということは自明である。これら用語は、特定の順序や上下、または優劣を意味せず、１つの部材、領域または部位を、他の部材、領域または部位と区別するためにのみ使われる。したがって、以下、前述する第１部材、領域または部位は、本発明の教えから外れずとも、第２部材、領域または部位を指称することができる。

以下、本発明の実施形態は、本発明の実施形態を概略的に図示する図面を参照して説明する。図面において、例えば、製造技術及び／または公差によって、示された形状の変形が予想される。したがって、本発明の実施形態は、本明細書に示された領域の特定の形状に制限されたものと解釈されてはならず、例えば、製造上招かれる形状の変化を含まねばならない。

図１は、本発明の実施形態による無停電直流電源装置の構成を示す図面であり、図２は、図１の無停電直流電源装置の実際の具現回路を例示した図面である。

図１及び図２を参照すれば、本発明の実施形態による無停電直流電源装置１００は、第１連結部５、第２連結部７、無停電制御部２０、及び補助電源装置５０を含む。

第１連結部５は、商用交流（ＡＣ：Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）電源を直流（ＤＣ：Ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）電源に変換する直流電源変換装置１に電気的に連結される。この際、直流電源変換装置１は、プラグ（ｐｌｕｇ）を備え、商用交流電源を直流電源に変換して、前記プラグを通じて第１連結部５に供給するアダプタ（ａｄａｐｔｅｒ）であり得る。これにより、第１連結部５は、アダプタのプラグが挿入されるプラグソケット（ｐｌｕｇ ｓｏｃｋｅｔ）であり得る。本発明の明細書全体で使われる電源は、電流電源及び電圧電源を含む概念として使われることに留意しなければならない。例えば、前記直流電源変換装置１から出力される直流電源は、直流電流電源及び直流電圧電源を含む。

第２連結部７は、負荷３と電気的に連結され、直流電源変換装置１から供給される直流電源を負荷３に供給する。この際、負荷３は、プラグを備え、前記直流電源変換装置１から供給される直流電源を消費する装置、例えば、ＣＣＴＶカメラ、ハブ、Ｌ２スイッチ、アクセスポイントなどであり得る。これにより、第２連結部７は、負荷３のプラグが挿入されるプラグソケットであり得る。

補助電源装置５０は、直流電源変換装置１から供給される直流電源によって充電される。

無停電制御部２０は、第１連結部５に正常連結された直流電源変換装置１から供給される直流電源を第２連結部７を通じて負荷３に供給しながら、補助電源装置５０を充電し、第１連結部５から直流電源変換装置１の連結解除、直流電源変換装置１の破損、または直流電源変換装置１の短絡時に、直流電源変換装置１と補助電源装置５０との電気的連結を完全に遮断しながらも、前記負荷３に電源供給が切れ目なくなされるように制御する。

この際、前記第１連結部５に直流電源変換装置１が正常連結された場合は、直流電源変換装置１から正常に出力される直流電源が第１連結部５を通じて補助電源装置５０に供給される状態を表わす。

そして、前記第１連結部５から直流電源変換装置１の連結解除状態は、直流電源変換装置１と第１連結部５との連結が解除されて、直流電源変換装置１から正常に出力される直流電源が第１連結部５に供給されない状態である。

そして、前記直流電源変換装置１の破損状態は、直流電源変換装置１が故障状態であって、直流電源が正常に出力されない状態である。

そして、直流電源変換装置１の短絡状態は、直流電源変換装置１の正極と負極とが短絡された状態である。

前記無停電制御部２０は、図２を参照すれば、連結制御部２１、昇圧部２５、降圧部２６、及び比較部２９を含む。

連結制御部２１は、第１連結部５と連結されるリレー２２を備え、第１連結部５から直流電源変換装置１の連結解除、直流電源変換装置１の破損、または直流電源変換装置１の短絡時に、リレー２２をリセットラッチ状態にして、第１連結部５とリレー２２との連結を遮断させる。連結制御部２１は、第１連結部５に直流電源変換装置１が正常連結された場合、リレー２２をセットラッチ状態にして、第１連結部５とリレー２２とが連結されるように制御する。

このような連結制御部２１は、リレー２２、キャパシタＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２を含む。

まず、リレー２２の連結関係について説明する。リレー２２の４番端子ＣＯＭは、第１連結部５の２番端子と第１スイッチ２２ａとを電気的に連結する。リレー２２の８番端子ＳＥＴは、第１スイッチ２２ａと電気的に接触または非接触されることによって、第２連結部７の１番端子及びリレー２２の３番端子ＣＯＭと電気的に連結または連結解除される。リレー２２の６番端子ＲＳＴは、第１スイッチ２２ａと電気的に接触または非接触されることによって、第１連結部５の２番端子と電気的に連結されるか、空気中に露出される。リレー２２の１５番端子は、キャパシタＣ２と第１コイル２２ｃの出力側を電気的に連結する。リレー２２の２番端子は、第１コイル２２ｃの入力側と後述される比較部２９の演算増幅器３０の出力端子ＯＵＴとを電気的に連結する。リレー２２の１３番端子ＣＯＭは、リレー２２の８番端子及び第２連結部７の１番端子と第２スイッチ２２ｂとを電気的に連結する。リレー２２の９番端子ＳＥＴは、第２スイッチ２２ｂと電気的に接触または非接触されることによって、後述する昇圧部２５と電気的に連結または連結解除される。リレー２２の１１番端子ＲＳＴは、第２スイッチ２２ｂと電気的に接触または非接触されることによって、前記リレー２２の８番端子及び第２連結部７の１番端子を電気的に連結または連結解除する。リレー２２の１番端子は、キャパシタＣ１と第２コイル２２ｄの入力側を電気的に連結する。リレー２２の１６番端子は、抵抗Ｒ２を通じて第２スイッチ２２ｄと接地（ｇｒｏｕｎｄ）とを電気的に連結する。すなわち、リレー２２の１６番端子は、抵抗Ｒを通じて接地に連結される。

連結制御部２１のキャパシタＣ１の一端は、第１連結部５の２番端子とリレー２２の４番端子ＳＥＴと電気的に連結され、キャパシタＣ１の他端は、リレー２２の１番端子と電気的に連結される。

連結制御部２１のキャパシタＣ２の一端は、リレー２２の１５番端子と電気的に連結され、キャパシタＣ２の他端は、抵抗Ｒ１と電気的に連結される。

連結制御部２１の抵抗Ｒ１の一端は、キャパシタＣ２の他端と電気的に連結され、抵抗Ｒ１の他端は、接地に電気的に連結される。

連結制御部２１の抵抗Ｒ２の一端は、リレー２２の１６番端子と電気的に連結され、抵抗Ｒ２の他端は、接地に電気的に連結される。

昇圧部２５は、第１連結部５に正常連結された直流電源変換装置１から供給される直流電圧電源の大きさを昇圧して、前記昇圧された直流電圧電源で補助電源装置５０を充電する。このような昇圧部２５は、キャパシタＣ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、インダクターＬ１、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、ダイオードＤ２、及び昇圧スイッチングレギュレータを含み、これらの間の連結関係は、下記のようであり、直流電源装置１から供給される直流電圧電源の大きさが１２［Ｖ］である場合に、これを昇圧して、補助電源装置５０が緩衝可能な電圧を出力するように構成されている。

キャパシタＣ３は、一端がリレー２２の９番端子ＳＥＴ及び昇圧スイッチングレギュレータの５番端子と電気的に連結されれば、他端が接地に電気的に連結される。

キャパシタＣ４は、一端がリレー２２の９番端子ＳＥＴ、昇圧スイッチングレギュレータの５番端子及びインダクターＬ１と電気的に連結され、他端が接地に電気的に連結される。

インダクターＬ１は、一端がキャパシタＣ３の一端、キャパシタＣ４の一端、リレー２２の９番端子ＳＥＴ及び昇圧スイッチングレギュレータの５番端子に電気的に連結され、他端が昇圧スイッチングレギュレータの４番端子及びダイオードＤ２に電気的に連結される。

ダイオードＤ２は、一端が昇圧スイッチングレギュレータの４番端子及びインダクターＬ１の他端と電気的に連結され、他端が抵抗Ｒ６及びダイオードＤ３と電気的に連結される。

抵抗Ｒ６は、一端がダイオードＤ２の他端及びダイオードＤ３と電気的に連結され、他端が昇圧スイッチングレギュレータの２番端子と抵抗Ｒ７と電気的に連結される。

抵抗Ｒ７は、一端が昇圧スイッチングレギュレータの２番端子及び抵抗Ｒ６の他端と電気的に連結され、他端が抵抗Ｒ８と直列に連結される。

抵抗Ｒ８は、一端が抵抗Ｒ７の他端と電気的に連結され、他端が接地に電気的に連結される。

抵抗Ｒ５は、一端が昇圧スイッチングレギュレータの１番端子と電気的に連結され、他端がキャパシタＣ５と電気的に連結される。

キャパシタＣ５は、一端が抵抗Ｒ５の他端と電気的に連結され、他端が接地に電気的に連結される。

昇圧スイッチングレギュレータの３番端子は、接地に電気的に連結される。

昇圧スイッチングレギュレータは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社のＬＭ２５７７Ｔを用いて具現されたが、これに限定されるものではない。

昇圧スイッチングレギュレータの出力電圧は、抵抗Ｒ６と（Ｒ７＋Ｒ８）との比率で決定される。Ｌ１、Ｃ５、Ｄ２の発振によるスイッチングで昇圧スイッチングレギュレータは、電圧を高めてショットキーダイオードＤ３に印加し、ショットキーダイオードＤ３を経て昇圧された約１６．８Ｖの電圧で補助電源装置５０が、緩衝電圧、例えば、補助電源装置５０が完全充電電圧が４．２［Ｖ］であり、放電基準電圧が３．４［Ｖ］であるリチウムイオン電池４個で構成された場合に、約１６．８Ｖになるまで補助電源装置５０を充電する。一方、抵抗Ｒ９は、電流を制限して補助電源装置５０の完全放電状態、例えば、補助電源装置５０が、前記リチウムイオン電池４個で構成される場合に、１３．６［Ｖ］でも最大１００［ｍＡ］以上の電流が補助電源装置５０から昇圧部２５に流れないように制限する役割を果たす。

降圧部２６は、補助電源装置５０の電圧電源の大きさを降圧して、前記降圧された電圧源Ｖｃｃを電圧供給制御部２７に供給する役割を行う。降圧部２６は、キャパシタＣ７、Ｃ８、降圧スイッチングレギュレータ、ダイオードＤ４、インダクターＬ２、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２を含み、これらの間の連結関係は、下記のようであり、補助電源装置５０の電源の大きさ１６．８［Ｖ］を降圧して、１２．４［Ｖ］を出力するもので構成されている。

キャパシタＣ７は、一端が補助電源装置５の１番端子と降圧スイッチングレギュレータの１番端子と電気的に連結され、他端が接地に電気的に連結される。

ダイオードＤ４は、一端が接地に電気的に連結され、他端が降圧スイッチングレギュレータの２番端子及びインダクターＬ２と電気的に連結される。

インダクターＬ２は、一端が降圧スイッチングレギュレータの２番端子及びダイオードＤ４の他端と電気的に連結され、他端がキャパシタＣ８及び抵抗Ｒ１０と電気的に連結される。

キャパシタＣ８は、一端がインダクターＬ２の他端及び抵抗Ｒ１０と電気的に連結され、他端が接地に電気的に連結される。

抵抗Ｒ１０は、一端がインダクターＬ１の他端及びキャパシタＣ８の一端と電気的に連結され、他端が抵抗Ｒ１１及び降圧スイッチングレギュレータの４番端子と電気的に連結される。

抵抗Ｒ１１は、一端が抵抗Ｒ１０の他端及び降圧スイッチングレギュレータの４番端子と電気的に連結され、他端が抵抗Ｒ１２と電気的に連結される。

抵抗Ｒ１２は、一端が抵抗Ｒ１１の他端と電気的に連結され、他端が接地に電気的に連結される。

降圧スイッチングレギュレータの３番端子及び５番端子は、接地に電気的に連結される。

降圧スイッチングレギュレータは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社のＬＭ２５７６ＡＤＪを用いて具現されたが、これに限定されるものではない。

降圧スイッチングレギュレータの出力電圧は、抵抗Ｒ１０と（Ｒ１１＋Ｒ１２）との比率で決定される。Ｌ１とＤ２とのスイッチングで降圧スイッチングレギュレータは、電圧をダウン（ｄｏｗｎ）させる。降圧スイッチングレギュレータの１番端子に入力される入力電圧は、補助電源装置５０の電圧であって、例えば、１３．６［Ｖ］〜１６．８［Ｖ］に変化することができる。理想的な状況で、降圧スイッチングレギュレータが入力電圧の変動に相変わらずに出力電圧を一定に保持すると仮定すれば、降圧スイッチングレギュレータの出力電圧は、１２．４［Ｖ］で決定され、ダイオードＤ１を通じて負荷３に印加される時、Ｄ１を通過時に、電圧降下が起こって、１１．９［Ｖ］程度になる。このようにＤ１を通じて電圧降下が起こって、１１．９［Ｖ］は、直流電源変換装置１に供給される電圧、例えば、１２［Ｖ］よりも低い電圧になる。これは、直流電源変換装置１が正常動作する場合に、補助電源装置５０から流れる電流がダイオードＤ１を通じて抜け出ないようにするためである。

電圧供給制御部２７は、降圧部２６から電流電源の印加有無によって、異なる大きさのセンサー電圧を出力し、降圧部２６から電流電源が印加されることによって、降圧部から出力される電圧電源Ｖｃｃを第２連結部７に連結された負荷３に印加する電流センサー２８と、前記異なる大きさのセンサー電圧によって降圧部２６から出力される電圧電源Ｖｃｃの出力を制御して、前記リレー２２のリセットラッチ状態を制御する比較部２９と、を備える。

電流センサー２８は、１番端子に降圧部２６から印加される電流電源が入力されて、５番端子に出力され、２番端子に降圧部２６から出力される電圧電源Ｖｃｃが印加され、３番端子が接地に電気的に連結され、４番端子を通じて降圧部２６から電流電源が１番端子に印加されるか否かによって、異なる大きさのセンサー電圧を出力する動作を行い、ホールセンサーであり得る。この際、電流センサー２８は、降圧部２６から電流電源が印加される場合、第１センサー電圧を出力し、印加されない場合、第１センサー電圧の大きさよりも小さな第２センサー電圧を出力する。例えば、降圧部２６から出力される電圧電源が、１２．４［Ｖ］が電流センサー２８に印加される状態で降圧部２６から印加される電流電源が電流センサー２８の１番端子に入力されて、５番端子にダイオードＤ１を通過して１００［ｍＡ］以上の電流が流れ出す場合、電流センサー２８の４番端子では、６．３〜６．７［Ｖ］の第１センサー電圧が出力され、ダイオードＤ１を通過して流れる電流がない場合、電流センサー２８の４番端子では、６．２［Ｖ］の第２センサー電圧が出力される。

比較部２９は、演算増幅器（ＯＰ−ＡＭＰ）３０と抵抗Ｒ３、Ｒ４との組合わせで構成される。

演算増幅器３０は、非反転端子が電流センサー２８の４番端子と電気的に連結され、反転端子が抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の連結ノードと電気的に連結される。この際、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の連結ノードの電圧は、６．２［Ｖ］よりも大きくなければならず、６．３［Ｖ］であり得る。これにより、演算増幅器３０の反転端子には、６．３［Ｖ］が印加される。したがって、電流センサー２８の４番端子から第１センサー電圧、例えば、６．７［Ｖ］が出力される場合、演算増幅器３０の非反転端子に６．７［Ｖ］が印加されるので、演算増幅器３０は、降圧部２６から出力される電圧電源Ｖｃｃ、例えば、１２．４［Ｖ］をリレー２２の２番端子に印加して、リレー２２をリセットラッチ状態にする。一方、電流センサー２８の４番端子から第２センサー電圧、例えば、６．２Ｖが出力される場合、演算増幅器３０の非反転端子に６．２［Ｖ］が印加されるので、演算増幅器３０は、０［Ｖ］を出力して、リレー２２の２番端子に印加するので、リレー２２の状態をリセットラッチ状態に変更することができない。

一方、無停電制御部２０は、降圧部２６と連結された補助電源装置５０の２番端子と連結され、降圧部２６と補助電源装置５０との連結を制御するスイッチ５３をさらに備えることができる。スイッチ５３は、プッシュボタンスイッチ、トグルスイッチまたはパドルスイッチなどであるが、前記降圧部２６と補助電源装置５０との連結を制御することができるスイッチであれば、如何なるものでも可能である。このようにスイッチ５３を無停電制御部２０に備えた理由は、第２連結部７に負荷３が連結されていないとしても、降圧スイッチングレギュレータで基本待機電力が消耗するために、補助電源装置５０が放電されることを防止するためである。

このような図１及び図２の構成を有する無停電直流電源装置の動作を、図３を参照して説明する。

図３は、図２の無停電直流電源装置が直流電源変換装置の状態及び負荷の連結状態によって発生する状況によるリレーの動作状態を例示した図面である。

図３を参照すれば、まず、直流電源変換装置が正常動作する場合、すなわち、第１連結部５を通じて直流電源変換装置１から直流電源が供給される場合、リレー２２は、セット状態を保持し、これにより、直流電源変換装置１から供給される直流電源は、第２連結部７を通じて負荷３に供給され、また、同時に昇圧部２５で昇圧されて補助電源装置５０を充電する。補助電源装置５０で充電動作が起こり、放電動作は起こらないために、降圧部２６から出力される電流電源及び電圧電源Ｖｃｃが発生しなくなる。これにより、電流センサー２８を通過する電流電源がないために、電流センサー２８は、４番端子を通じて第２センサー電圧、例えば、６．２［Ｖ］を出力して、演算増幅器３０の反転端子に印加する。これにより、演算増幅器３０は、０［Ｖ］をリレー２２の２番端子に出力するために、リレー２２の状態をセットラッチ状態からリセットラッチ状態に変更することができない。結局、直流電源変換装置１が正常動作する場合には、直流電源変換装置１から供給される直流電源は、負荷３と補助電源装置５０とに供給される。

状況１の場合、すなわち、第２連結部７に負荷３が連結された状態で直流電源変換装置１が破損、または短絡が発生した場合、第１連結部５を通じて直流電源変換装置１から直流電源が供給されないので、負荷３及び補助電源装置５０に直流電源が供給されなくなる。これにより、補助電源装置５０の放電が始まって、降圧部２６は、補助電源装置５０の電源の大きさ、例えば、１６．８［Ｖ］を降圧し、該降圧した電圧電源Ｖｃｃ、例えば、１２．４［Ｖ］及び電流電源を電圧供給制御部２７の電流センサー２８及び比較部２９に印加する。電流センサー２８は、降圧部２６から電流電源及び電圧電源が印加されることによって、第１センサー電圧、例えば、６．７［Ｖ］を４番端子を通じて演算増幅器３０の非反転端子に印加し、５番端子を通じて降圧部２６から出力された電圧電源を５番端子を通じて出力する。電流センサー２８の５番端子を通じて出力された電圧電源は、ダイオードＤ１を通じて負荷３に印加される。一方、演算増幅器３０は、非反転端子に第１センサー電圧が印加されることによって、降圧部２６から出力された電圧電源を出力して、リレー２２の２番端子に印加する。これにより、リレー２２は、リセットラッチ状態に変更される。これにより、直流電源変換装置１と補助電源装置５０との連結が完全に遮断される。

そして、状況２の場合、すなわち、状況１の状態で直流電源変換装置が挿入復旧された場合、すなわち、第１連結部５を通じて直流電源変換装置１から直流電源が供給されるために、リレー２２は、Ｃ１に瞬間電流が供給されながら、リレー２２の１番端子に瞬間直流電源変換装置１から供給された直流電源、例えば、１２［Ｖ］が供給されてセット状態に変わる。これにより、直流電源変換装置１から供給される直流電源は、第２連結部７を通じて負荷３に供給され、また、同時に昇圧部２５で昇圧されて補助電源装置５０を充電する。補助電源装置５０で充電動作が起こり、放電動作は起こらないために、降圧部２６から出力される電流電源及び電圧電源Ｖｃｃが発生しなくなる。これにより、電流センサー２８に印加される電流電源がないために、電流センサー２８は、４番端子を通じて第２センサー電圧、例えば、６．２［Ｖ］を出力して、演算増幅器３０の反転端子に印加する。これにより、演算増幅器３０は、０［Ｖ］をリレー２２の２番端子に出力するために、リレー２２の状態をセットラッチ状態からリセットラッチ状態に変更することができない。結局、直流電源変換装置１が正常動作する場合には、直流電源変換装置１から供給される直流電源は、負荷３と補助電源装置５０とに供給される。

状況３の場合、すなわち、直流電源変換装置１が破損された状態であり、第２連結部７に負荷３が連結されていない状態である場合、第１連結部５を通じて直流電源変換装置１から直流電源が供給されないので、負荷３及び補助電源装置５０に直流電源が供給されなくなる。これにより、補助電源装置５０の放電が始まって、降圧部２６は、補助電源装置５０の電源の大きさ、例えば、１６．８［Ｖ］を降圧し、該降圧した電圧電源Ｖｃｃ、例えば、１２．４［Ｖ］及び電流電源を電圧供給制御部２７の電流センサー２８及び比較部２９に印加する。電流センサー２８は、降圧部２６から電流電源及び電圧電源が印加されることによって、第１センサー電圧、例えば、６．７［Ｖ］を４番端子を通じて演算増幅器３０の非反転端子に印加し、５番端子を通じて降圧部２６から出力された電圧電源を５番端子を通じて出力する。演算増幅器３０は、非反転端子に第１センサー電圧が印加されることによって、降圧部２６から出力された電圧電源を出力して、リレー２２の２番端子に印加する。これにより、リレー２２は、リセットラッチ状態に変更される。これにより、直流電源変換装置１と補助電源装置５０との連結が完全に遮断される。

状況４の場合、状況３の状態で直流電源変換装置１が挿入復旧され、第２連結部７に負荷が連結されていない状態である場合、すなわち、第１連結部５を通じて直流電源変換装置１から直流電源が供給されるために、リレー２２は、セット状態を保持し、これにより、直流電源変換装置１から供給される直流電源は、昇圧部２５で昇圧されて補助電源装置５０を充電する。補助電源装置５０で充電動作が起こり、放電動作は起こらないために、降圧部２６から出力される電流電源及び電圧電源Ｖｃｃが発生しなくなる。これにより、電流センサー２８に印加される電流電源がないために、電流センサー２８は、４番端子を通じて第２センサー電圧、例えば、６．２［Ｖ］を出力して、演算増幅器３０の反転端子に印加する。これにより、演算増幅器３０は、０［Ｖ］をリレー２２の２番端子に出力するために、リレー２２の状態をセットラッチ状態からリセットラッチ状態に変更することができない。結局、前記状況４の場合には、直流電源変換装置１から供給される直流電源は、補助電源装置５０に供給される。

以上、本発明について実施形態を中心に説明した。当業者ならば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態として具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。したがって、本発明の範囲は、前述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載の内容及びそれと同等な範囲内にある多様な実施形態が含まれるように解釈されねばならない。

本発明は、負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置の製造分野に利用されうる。

Claims (9)

1. 商用交流電源を直流電源に変換する直流電源変換装置に電気的に連結される第１連結部と、
   負荷と電気的に連結され、前記直流電源を前記負荷に供給する第２連結部と、
   前記直流電源によって充電される補助電源装置と、
   前記第１連結部に正常連結された前記直流電源変換装置から供給される前記直流電源を、前記第２連結部を通じて前記負荷に供給しながら、前記補助電源装置を充電し、前記第１連結部から前記直流電源変換装置の連結解除、前記直流電源変換装置の破損、または前記直流電源変換装置の短絡時に、前記直流電源変換装置と前記補助電源装置との電気的連結を完全に遮断しながらも、前記負荷に電源供給が切れ目なくなされるように制御する無停電制御部と、を含み、
   前記無停電制御部は、
   前記第１連結部と連結されるリレーを備え、前記第１連結部から前記直流電源変換装置の連結解除、前記直流電源変換装置の破損、または前記直流電源変換装置の短絡時に、前記リレーをリセットラッチ状態にして、前記第１連結部とリレーとの連結を遮断させ、前記第１連結部に前記直流電源変換装置が正常連結された場合、前記リレーをセットラッチ状態にして、前記第１連結部とリレーとが連結されるように制御する連結制御部と、
   前記第１連結部に正常連結された前記直流電源変換装置から供給される直流電圧電源の大きさを昇圧して、前記昇圧された直流電圧電源で前記補助電源装置を充電させる昇圧部と、
   前記補助電源装置の電圧電源の大きさを降圧する降圧部と、
   前記降圧部から電流電源の印加有無によって、異なる大きさのセンサー電圧を出力し、前記降圧部から電流電源が印加されることによって、前記降圧部から出力される電圧電源を前記第２連結部に連結された前記負荷に印加する電流センサーと、
   前記異なる大きさのセンサー電圧によって、前記降圧部から出力される電圧電源の出力を制御して、前記リレーのリセットラッチ状態を制御する比較部とを備える電源供給制御部と、
   を含むことを特徴とする負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
2. 前記電流センサーは、前記降圧部から電流電源が印加される場合、第１センサー電圧を出力し、印加されない場合、前記第１センサー電圧の大きさよりも小さな第２センサー電圧を出力し、
   前記比較部は、前記第１センサー電圧が印加されることによって、前記降圧部から出力された電圧電源を前記リレーに印加して、前記リレーをリセットラッチ状態にし、前記第２センサー電圧が印加される場合、前記降圧部から出力される電圧電源を前記リレーに印加せず、前記リレーがリセットラッチ状態にならないようにすることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
3. 前記電流センサーは、ホールセンサーであることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
4. 前記第１連結部に正常連結された前記直流電源変換装置から供給される前記直流電圧電源の大きさは、１２［Ｖ］、前記昇圧された直流電圧電源の大きさは、１６．８［Ｖ］、前記降圧された電圧電源の大きさは、１２．４［Ｖ］であることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
5. 前記第１連結部に前記直流電源変換装置が正常連結された場合は、前記直流電源変換装置から正常に出力される前記直流電源が、前記第１連結部に供給される状態であることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
6. 前記第１連結部から前記直流電源変換装置の連結解除状態は、前記直流電源変換装置が前記第１連結部との連結が解除されて、前記直流電源変換装置から正常に出力される前記直流電源が、前記第１連結部に供給されない状態であることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
7. 前記直流電源変換装置の破損状態は、前記直流電源変換装置が故障状態であって、前記直流電源が正常に出力されない状態であることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
8. 前記直流電源変換装置の短絡状態は、前記直流電源変換装置の正極と負極とが短絡された状態であることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。
9. 前記無停電制御部は、
   前記降圧部と連結された前記補助電源装置に連結されて、前記降圧部と前記補助電源装置との連結を制御するスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の負荷に直流電源を切れ目なく供給する無停電直流電源装置。

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