JP6731764B2 - 切り換え式電源供給器及びそれを使用した電源供給設備 - Google Patents

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Description

本発明は、電源供給器及び電源供給設備に関し、且つ特に切り換え式電源供給器及び該切り換え式電源供給器を使用した電源供給設備に関する。
ネットワーク帯域幅の拡大に伴い、いわゆるクラウドコンピューティングが益々普及し、従って、データセンターも益々多くなり、各データセンターの規模も益々大きくなっている。データセンターの規模が大きくなるに従って、それが必要とするエネルギーも伴って大きくなり、故に必要とする切り換え式電源供給器も益々多くなっている。また、比較的大きな電力を提供する為、実務的な方法は、複数の切り換え式電源供給器を並列接続するというものであり、出力電力が比較的大きな１つの切り換え式電源供給器を特別に製造しないというものである。
しかしながら、製造精度の関係によって、２つの規格が互いに等しい切り換え式電源供給器であったとしても、その出力電圧は、幾らかの差異がある。図１を参照し、図１が示すのは、従来の並列使用する切り換え式電源供給器の説明図である。図１において、２つの切り換え式電源供給器１００，１００’が並列使用され、電力を同じ１つの負荷１０に供給する。切り換え式電源供給器１００及び切り換え式電源供給器１００’は、例えば、同じ定格出力電圧を有し、従って、理論上、切り換え式電源供給器１００及び切り換え式電源供給器１００’は、電力を平均的に同じ１つの負荷１０中に供給することができる。しかしながら、プロセス上の原因により、切り換え式電源供給器１００及び切り換え式電源供給器１００’の基準電圧は、異なり、相互の出力電圧に差異が生じる。従って、切り換え式電源供給器１００の基準電圧が切り換え式電源供給器１００’の基準電圧より小さく、且つ切り換え式電源供給器１００及び切り換え式電源供給器１００’が何れも同じ１つの負荷１０に電気接続する時、切り換え式電源供給器１００’のフィードバック回路が検知する電圧は、切り換え式電源供給器１００’自身の基準電圧より永遠に高く、切り換え式電源供給器１００’が操作せずに、完全に切り換え式電源供給器１００から電流を出力するようになる。このように、負荷１０が必要とする電力は、切り換え式電源供給器１００及び切り換え式電源供給器１００’により共同で分担させることができない。
また、データセンター内において、複数の切り換え式電源供給器は、ラックに配列され、暖かい空気が上昇する原理に基づき、ラック上方に位置する切り換え式電源供給器の動作温度は、ラック下方に位置する電源供給器より高くなり、但し、これにより、上方の切り換え式電源供給器の寿命は、下方の切り換え式電源供給器より短くなる可能性がある。この時、使用者は、適当な下方に配置した切り換え式電源供給器の使用率を高く調節し、上方に位置する切り換え式電源供給の使用率を低く調整し、それにより、各切り換え式電源供給器の熱損耗を一致させ、切り換え式電源供給器のライフサイクルを延長することができる。
従来の方法は、信号線及びカレントシェアバス（current share bus）を使用して各切り換え式電源供給器に接続し、各切り換え式電源供給器の使用率を調整するが、これは、ラインが複雑になり、且つこの信号線は、環境の干渉を受けてシステムの不安定を招き易い。
また、省エネルギー、二酸化炭素削減の趨勢において、益々多くのデータセンター又は製造工場が再生エネルギー（例えば、太陽電池パネル又は風力発電機）の使用を開始しており、環境保護への貢献に配慮している。しかしながら、天気の状況の制限を受け、再生エネルギーの供給は、往々にしてそれほど安定又は充足しておらず、従って、大部分のデータセンター又は製造工場は、単に再生エネルギーに依頼することはせず、依然として一般の電力所が提供する都市電源を併用する。しかしながら、異なる種類の入力電源に対して、異なる切り換え式電源供給器の使用を組み合わせる必要があり、異なる切り換え式電源供給器は、基準電圧が相互に異なり、並列使用できない問題がある。異なる種類の入力電源を併用する時、一般には、再生エネルギーが発生する電力をバッテリに保存し、バッテリから電力をデータセンターへ出力する。しかしながら、再生エネルギーが発生する電源は、バッテリに保存した後に出力を行う必要があり、これは、出力効率を低下させる。
上記の問題を解決する為、本発明の目的は、信号線及びカレントシェアバスを使用する必要がなく使用率を調整する目的を達成することができる切り換え式電源供給器を提供することにある。
上記の目的及びその他の目的に基づき、本発明が提供する切り換え式電源供給器は、入力端及び出力端を有する。この切り換え式電源供給器は、電力ステージ回路、電流センサ、電流モニタ、ゲインモジュール、分圧回路、フィードバック回路及び交換式電源制御器を含む。そのうち、電力ステージ回路は、入力端及び出力端の間に接続され、電流センサは、該電力ステージ回路に接続され、前記電力ステージ回路を流れる出力電流を検出することにより電流検出値を発生する。電流モニタは、電流センサに接続され、電流検出値に対応する電圧検出値を発生する。ゲインモジュールは、電流モニタに接続され、ゲイン値を提供することに用いられ、電圧検出値にゲイン値を乗じて得られる第１フィードバック値を発生する。分圧回路は、出力端に接続され、該出力端上の出力電圧に基づいて分圧を行い、第２フィードバック値を発生する。フィードバック回路は、分圧回路に接続し、第１フィードバック値及び第２フィードバック値の和（即ち、フィードバック値の合計）に基づいてフィードバック信号を発生する。交換式電源制御器は、フィードバック回路及び電力ステージ回路の間に接続し、フィードバック信号に基づいて電力ステージ回路の電源交換を制御することに用いられる。
上記切り換え式電源供給器において、電流センサは、電力ステージ回路の後端に接続し、該電力ステージ回路の出力電流を検出し、且つ電流モニタは、電流検出値の出力電流に基づき、該電流検出値に対応する電圧検出値を発生し、該電圧検出値を拡大し、該第１フィードバック値を発生する。
上記切り換え式電源供給器において、電流センサは、電流検出抵抗を含み、該電流検出抵抗は、電力ステージ回路及び出力端の間に接続される。そのうち、電流モニタは、電流検出抵抗の両端に接続し、出力電流が電流検出抵抗に流れることで発生する検出電圧を検出し、検出電圧に基づき、電圧検出値を発生する。
上記切り換え式電源供給器において、電流センサは、電力ステージ回路の内部変圧器と直列に接続される電圧変圧器に接続され、前記電圧変圧器を流れる検出電流を検出する。電流モニタは、検出電流に対応する電圧検出値を発生する。
上記切り換え式電源供給器において、電流センサは、整流フィルタ回路及びサンプリング回路を含む。電圧変圧器は、電力ステージ回路及び整流フィルタ回路に接続され、前記電力ステージ回路から流れる電流を検出して当該電流に対応する前記検出電流を発生させて前記整流フィルタ回路に流す。整流フィルタ回路は、前記電圧変圧器に接続され、前記検出電流に対して整流及びフィルタリングを行うことにより前記検出電流に対応する第１検出電圧を発生する。サンプリング回路は、整流フィルタ回路に接続され、第１検出電圧に対してサンプリングを行うことにより電圧検出値を発生することに用いられる。電流モニタは、サンプリング回路に接続される。
上記切り換え式電源供給器において、分圧回路は、第１抵抗、第２抵抗及び第３抵抗を含み、該第１抵抗、第２抵抗及び第３抵抗は、出力端及び接地端の間に接続される。第１抵抗及び第２抵抗の共同端は、第１フィードバック値及び第２フィードバック値の和をフィードバック回路に出力する。第２抵抗及び第３抵抗の共同端は、ゲインモジュールに接続し、第１フィードバック値値を受信する。第１抵抗は、出力端に接続され、第２抵抗は、第１抵抗及び第３抵抗のいずれにも接続され、第３抵抗は、接地端に接続される。
上記切り換え式電源供給器において、ゲインモジュールは、可変抵抗であることができ、該可変抵抗は、その可変な抵抗値によってゲイン値を調整する。
上記切り換え式電源供給器は、更に、調整インタフェースを含み、該調整インタフェースは、ゲインモジュールに接続し、該調整インタフェースは、ゲイン値に対して調整を行うことができる。該調整インタフェースは、更に、フィードバック回路に接続し、該調整インタフェースによって合計のフィードバック値に対して調整を行う。
上記の目的及びその他の目的に基づき、本発明は、電源供給設備を更に提供する。電源供給設備は、少なくとも２つの上記切り換え式電源供給器を含み、且つ該２つの切り換え式電源供給器の出力端は、並列接続する。また、２つの切り換え式電源供給器は、それぞれ異なる種類の入力電源に接続することができる。
上記切り換え式電源供給器において、２つの切り換え式電源供給器の定格出力電力は、互いに異なる。また、２つの切り換え式電源供給器の増幅値は、相互に異なる。
上記のように、本発明の交換式電源制御器を使用し、以下の効果を達成することができる。
（１）同じ種類の入力電源であり、且つ同じ定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（２）異なる種類の入力電源であり、且つ同じ定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（３）同じ種類の入力電源であり、且つ異なる定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（４）異なる種類の入力電源であり、且つ異なる定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（５）上記の切り換え式電源供給器が並列状況において、各切り換え式電源供給器の負担割合を任意に調整することができる。
従来の並列使用する切り換え式電源供給器の説明図である。 本発明の第１実施例の切り換え式電源供給器のブロック図である。 本発明の第１実施例の切り換え式電源供給器の回路図である。 本発明の電源供給設備のうち１つの実施例を示す図である。 本発明の第２実施例の切り換え式電源供給器のブロック図である。 本発明の第２実施例の切り換え式電源供給器の回路図である。 本発明の電源供給設備のもう１つの実施例を示す図である。 本発明の第３実施例の切り換え式電源供給器の回路図である。 本発明の電源供給設備のもう１つの実施例を示す図である。
図２Ａ及び図２Ｂを同時に参照し、図２Ａが開示するのは、本発明の第１実施例の切り換え式電源供給器のブロック図であり、図２Ｂが開示する第１実施例の切り換え式電源供給器の回路図である。本実施例において、切り換え式電源供給器１は、入力端ＩＮ及び出力端ＯＵＴを有し、この切り換え式電源供給器１は、電力ステージ回路１１、電流センサ１２、電流モニタ１３、分圧回路１４、フィードバック回路１５及び交換式電源制御器１６を含む。そのうち、電力ステージ回路１１は、入力端１Ｎ及び出力端ＯＵＴの間に接続され、電流センサ１２は、電力ステージ回路１１の後端に接続し、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを検出する。本実施例において、電流センサ１２は、電流検出抵抗Ｒｓを含み、該電流検出抵抗Ｒｓは、電力ステージ回路１１及び出力端ＯＵＴの間に接続される。電流モニタ１３は、電流センサ１２に接続し、出力電流Ｉｏに基づいて対応する電圧検出値Ｖｓを発生することに用いられ、該電圧検出値Ｖｓをゲインモジュール１３２により拡大し、第１フィードバック値Ｖｋを発生する。分圧回路１４は、出力端ＯＵＴに接続され、出力端ＯＵＴ上の出力電圧Ｖｏに基づいて分圧を行い、第２フィードバック値Ｖｄを発生することに用いられる。本実施例において、分圧回路１４は、第１分圧回路１４１及び第２分圧回路１４２を含み、そのうち、第１分圧回路１４１は、第１抵抗Ｒ１を含み、第２分圧回路１４２は、第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３を含み、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３は、出力端ＯＵＴ及び接地端ＧＮＤの間に接続される。そのうち、第１フィードバック値Ｖｋ及び第２フィードバック値Ｖｄの和Ｖｆｂ（以下「合計フィードバック値Ｖｆｂと称する」）は、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の共同端から出力され、第２抵抗Ｒ２及びＲ３の共同端は、ゲインモジュール１３２に接続され、第１フィードバック値Ｖｋを受信する。
本実施例において、電力ステージ回路１１の出力端は、更に、フィルタ回路（図示せず）を含み、該フィルタ回路は、少なくとも１つのコンデンサを含み、調圧及びフィルタリングを行うことに用いられる。また、電力ステージ回路１１は、非絶縁型トポロジコンバータ又は絶縁型トポロジコンバータであることができる。非絶縁型トポロジコンバータが、例えば、ブーストコンバータであり、バックコンバータ又はＳＰＥＩＣコンバータであり、絶縁型トポロジコンバータが、例えば、フライバックコンバータ、フォーワードコンバータ、ハーフブリッジコンバータ又は共振コンバータ等である。
また、本実施例において、ゲインモジュール１３２は、電流モニタ１３及び接地端ＧＮＤの間に接続され、ゲイン値Ｋを提供することに用いられ、検出値にゲイン値Ｋを乗じて第１フィードバック値Ｖｋを発生させ、この第１フィードバック値Ｖｋは、第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３の共同端に出力される。ゲインモジュール１３２は、例えば、可変抵抗であり、この可変抵抗は、その可変な抵抗値によってゲイン値Ｋを調整する。
フィードバック回路１５は、該電流モニタ１３及び分圧回路１４に接続し、第１フィードバック値Ｖｋ及び第２フィードバック値Ｖｄの和Ｖｆｂに基づいてフィードバック信号Ｓ１を発生する。本実施例において、第１フィードバック値Ｖｋ及び第２フィードバック値Ｖｄの和Ｖｆｂは、フィードバック回路１５中の基準電圧Ｖｒｅｆと比較し合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆを超過する時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を発生し、このフィードバック信号Ｓ１は、交換式電源制御器１６に伝送される。交換式電源制御器１６は、フィードバック回路１５及び電力ステージ回路１１の間に接続され、フィードバック信号Ｓ１に基づいて電力ステージ回路１１の電源変換を制御する。交換式電源制御器１６がフィードバック信号Ｓ１を受信した後、電力ステージ回路１１の出力電流を下降調整する。本実施例において、交換式電源制御器１６は、電力ステージ回路１１のトポロジに基づいて対応する制御器、例えば、パルス幅変調回路又はパルス周波数変調回路等を選択する。
続いて、図３を同時に参照し、図３が示すのは、本発明の第１実施例の電源供給設備のうち１つの実施例である。そのうち、この電源供給設備は、切り換え式電源供給器１ａ及び切り換え式電源供給器１を含み、切り換え式電源供給器１ａの回路構造は、切り換え式電源供給器１の回路構造と同じであり、且つ切り換え式電源供給器１ａ及び切り換え式電源供給器１は、同じ定格出力電力及びゲイン値を有する。切り換え式電源供給器１ａ及び切り換え式電源供給器１の入力端は、いずれも同じ種類の入力電源（例えば、都市電源）に接続し、出力端は、何れも同じ１つの負荷１０に接続し、且つ切り換え式電源供給器１の基準電圧が比較的高い関係により、切り換え式電源供給器１の実際の出力電流Ｉｏは、切り換え式電源供給器１ａの出力電流Ｉｏよりも遥かに高くなる。この時、切り換え式電源供給器１において、電流センサ１２は、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを検出し、且つ電流モニタ１３及び分圧回路１４もそれぞれ対応して第１フィードバック値Ｖｋ及び第２フィードバック値Ｖｄを発生する。切り換え式電源供給器１の出力電流Ｉｏが比較的大きいことにより、それが発生する第１フィードバック値Ｖｋも比較的大きくなり、また、切り換え式電源供給器１の合計フィードバック値Ｖｆｂは、基準電圧Ｖｒｅｆを更に速く超過する。合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆを超過する時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を発生して交換式電源制御器１６に伝送し、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏに下降させる。出力電流Ｉｏの下降に伴って、第１フィードバック値Ｖｋも下降し、合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆより低い時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を交換式電源制御器１６に伝送させず、交換式電源制御器１６に電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを再度高く調整させる。
電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏが下降する時、負荷１０は固定したエネルギー供給を必要とし、切り換え式電源供給器１ａの電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏが上昇し、同時に連帯して切り換え式電源供給器１ａの電流モニタ１３が発生する第１フィードバック値Ｖｋを高め、合計フィードバック値Ｖｆｂも伴って高める。その後、切り換え式電源供給器１ａの合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆを超過する時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を交換式電源制御器１６に伝送し、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを下降させる。
上記から分かるように、切り換え式電源供給器１の出力電流Ｉｏが比較的高い時、切り換え式電源供給器１ａの出力電流Ｉｏを低減する。反対に、切り換え式電源供給器１の出力電流Ｉｏが低減する時、切り換え式電源供給器１ａの出力電流Ｉｏが高くなり、このように、何度も繰り返す。従って、２つの第１実施例が示す切り換え式電源供給器１，１ａが並列接続した後、たとえ二者の実際の基準電圧に差異があったとしても、図２Ａ、図２Ｂ及び図３が示す方式、即ち、電流センサ１２、電流モニタ１３及び分圧回路１４から構成される制御メカニズムによって、切り換え式電源供給器１及び切り換え式電源供給器１ａに負荷１０が必要な電力を共同で分担させることができる。即ち、従来に比較し、負荷１０が必要とする電力は、切り換え式電源供給器１及び切り換え式電源供給器１ａで共同分段することができ、且つ信号線及びカレントシェアバス（current share bus）を使用する必要がない。図３において、ただ２つの並列接続した切り換え式電源供給器のみを示すが、より多く（例えば、３つ、４つ）の切り換え式電源供給器が並列されたとしても、相似した効果を達成することができる。
図４Ａ及び図４Ｂを参照し、図４Ａが示すのは、本発明の第２実施例の切り換え式電源供給器のブロック図であり、図４Ｂが示すのは、第２実施例の切り換え式電源供給器の回路図である。本実施例において、第１実施例と同じ部材は、同じ部材符号で表す。切り換え式電源供給器１’は、入力端ＩＮ及び出力端ＯＵＴを有し、この切り換え式電源供給器１’は、電力ステージ回路１１’、電流センサ１２’、電流モニタ１３、分圧回路１４、フィードバック回路１５及び交換式電源制御器１６を含む。そのうち、電力ステージ回路１１’が入力端ＩＮ及び該出力端ＯＵＴの間に接続され、且つ電力ステージ回路１１’は、内部変圧器１１１’を有し、この内部変圧器１１１’は、電圧変圧器１２１’を更に直列接続する。内部変圧器１１１’は、電圧変圧器１２１’の二次側に接続され、二次側電流Ｉｓを検出する。更に詳細に述べれば、電圧変圧器１２１’は、電力ステージ回路１１’の一次側に接続され、一次側を流れる一次側電流Ｉｐを検出し、電圧変圧器１２１’の二次側に対応する検出電流（Ｉｓ）を発生することに用いられる。また、整流フィルタ回路１２２’は、電圧変圧器１２１’に接続され、検出電流（Ｉｓ）に対して整流及びフィルタリングを行い、検出電流（Ｉｓ）に対応する第１検出電圧を発生することに用いられる。サンプリング回路１２３’は、整流フィルタ回路１２２’に接続し、第１検出電圧に対してサンプリングを行い、第１検出電圧に対応する検出値Ｖｓ’を発生することに用いられる。
本実施例において、電力ステージ回路１１’及び電流センサ１２’は、１つに統合され、図４Ａ中の電力ステージ回路１１’及び電流センサ１２’は、破線で隔てられる。電流モニタ１３は、電流センサ１２’に接続され、二次側電流Ｉｓに基づいて対応する検出値Ｖｓ’を発生し、並びに検出値Ｖｓ’を拡大し、第１フィードバック値Ｖｋ’を発生することに用いられる。分圧回路１４は、出力端ＯＵＴに接続され、出力端ＯＵＴ上の出力電圧Ｖｏに基づいて分圧を行い、第２フィードバック値Ｖｄを発生することに用いられる。本実施例において、分圧回路１４は、第１分圧回路１４１及び第２分圧回路１４２を含み、そのうち、第１分圧回路１４１は、第１抵抗Ｒ１を含み、第２分圧回路１４２は、第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３を含み、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３は、出力端ＯＵＴ及び接地端ＧＮＤの間に直列接続される。
フィードバック回路１５は、該電流モニタ１３及び分圧回路１４に接続され、第１フィードバック値Ｖｋ’及び第２フィードバック値Ｖｄの和Ｖｆｂ（即ち、合計フィードバック値Ｖｆｂ）に基づいてフィードバック信号Ｓ１を発生することに用いられる。本実施例において、合計フィードバック値Ｖｆｂは、フィードバック回路１５中の基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆを超過する時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を発生し、このフィードバック信号Ｓ１は、交換式電源制御器１６に伝送される。交換式電源制御器１６は、フィードバック回路１５及び電力ステージ回路１１の間に接続され、フィードバック信号Ｓ１に基づいて電力ステージ回路１１の電源変換を制御することに用いられる。交換式電源制御器１６は、フィードバック信号Ｓ１を受けた後、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを低く調整する。
また、図２Ａ及び図２Ｂが使用する電流センサ１２は、電力ステージ回路１１の電流検出抵抗Ｒｓに直列接続され。大きな電流が該電流検出抵抗Ｒｓに流れる場合、大きな損耗があるので、切り換え式電源供給器は、図４ａ及び図４ｂの構造を使用することができる。即ち、高い定格出力電力又は大きな電流出力が必要な状況において、図３中の切り換え式電源供給器１ａ及び切り換え式電源供給器１は、図４Ａ及び図４Ｂの切り換え式電源供給器１’を採用することもでき、同様の効果を達成することができ、即ち、負荷１０が必要な電力は、各切り換え式電源供給により分担されることができる。
図３において、負荷１０は、切り換え式電源供給１ａ及び切り換え式電源供給器１により分担される。しかしながら、部品の誤さがフィードバック条件に差異を招くので、各切り換え式電源供給器の出力電流が不均一な状況になり、切り換え式電源供給器１ａ及び切り換え式電源供給器１に負荷１０が必要な電流を均等に分担させる場合は、ゲインモジュールを使用して各切り換え式電源供給器が同じフィードバック条件をもつまで調整すればよい。
ある状況において、使用する切り換え式電源供給器が同じ定格出力電力を有するとしても、使用者が各切り換え式電源供給器が実際上異なる出力電力を望むことがある。例えば、データセンター内において、暖かい空気が上昇し、冷たい空気が下降する物理現象を考慮し、使用率が同じ状況において、上方に位置する切り換え式電源供給器の温度が下方に位置する切り換え式電源供給器の温度より大きい。従って、使用者は、下方に位置する切り換え式電源供給器の使用率を高く調整し、上方に位置する切り換え式電源供給器の使用率を低く調整することを望み、従って、各切り換え式電源供給器の熱損耗を一致させる。この時、各切り換え式電源供給器のゲイン値Ｋに対して調整を行い、以下に例を挙げて説明する。
図５を同時に参照し、図５が示すのは、本発明の電源供給設備のもう１つの実施例である。そのうち、この電源供給設備は、切り換え式電源供給器２ａ及び切り換え式電源供給器２ａ及び切り換え式電源供給器２を含み、切り換え式電源供給器２ａ及び切り換え式電源供給器２は、同じ定格出力電力を有するが、異なるゲイン値を有する。本実施例において、切り換え式電源供給器２ａのゲイン値Ｋ２ａが切り換え式電源供給器２のゲイン値Ｋ２より大きく、従って、データセンターにおいて、切り換え式電源供給器２ａは、切り換え式電源供給器２の上方に位置する。本実施例において、切り換え式電源供給器２ａ及び切り換え式電源供給器２は、例えば、図４Ａ及び図４Ｂが示す切り換え式電源供給器を採用する。以下、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５を結合し、説明を行う。
切り換え式電源供給器２ａ及び切り換え式電源供給器２が起動された後、それぞれの電流モニタ１３は、皆第１フィードバック値Ｖｋ’を発生するが、切り換え式電源供給器２ａは、比較的大きなゲイン値Ｋを有し、従って、切り換え式電源供給器２ａの第１フィードバック値Ｖｋ’は比較的大きくなる。従って、切り換え式電源供給器２ａの合計フィードバック値Ｖｆｂも切り換え式電源供給器２の合計フィードバック値Ｖｆｂより大きくなる。このように、切り換え式電源供給器２ａのフィードバック回路１５は、比較的速くフィードバック信号Ｓ１を発生し、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを調整下降する。出力電流Ｉｏが調整下降された後、合計フィードバック値Ｖｆｂも伴って下降し、合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆ未満まで下降する時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を交換式電源制御器１６へ伝送することを停止し、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを再度上昇させ、これを繰り返す。
これに対して、切り換え式電源供給器２において、負荷１０は、固定のエネルギー供給を必要とするので、切り換え式電源供給器２ａの出力電流Ｉｏが下降する時、切り換え式電源供給器２の出力電流Ｉｏが高まり、これにより、切り換え式電源供給器２の第１フィードバック値Ｖｋ’及び合計フィードバック値Ｖｆｂも伴って高まり、切り換え式電源供給器２の合計フィードバック値Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆを超過する時、フィードバック回路１５は、フィードバック信号Ｓ１を発生して交換式電源制御器１６に伝送し、切り換え式電源供給器２の出力電流Ｉｏを下降させ、これを繰り返す。
上記から分かるように、切り換え式電源供給器２ａ及び切り換え式電源供給器２は、同じ定格出力電力を有するが、切り換え式電源供給器２ａは、比較的高いゲイン値Ｋを有し、故に全体の動作時間内において、切り換え式電源供給器２ａの実際の出力電力は、切り換え式電源供給器２の実際の出力電力より低くなり、２つの切り換え式電源供給器２，２ａの熱損耗を一致させる目的を達成する。
図６を参照し、図６が示すのは、本発明の第３実施例の切り換え式電源供給器の回路図である。図２Ｂに示される切り換え式電源供給器１に比較し、本実施例の切り換え式電源供給器３は、更に、調整インタフェース１７を含み、該調整インタフェース１７は、ゲインモジュール１３２、フィードバック回路１５、及び第２分圧回路１４２に接続し、それぞれゲインモジュール１３２のゲイン値Ｋ、フィードバック回路１５の基準電圧Ｖｒｅｆ、及び第２分圧回路１４２の第３抵抗Ｒ３の抵抗値に対して調整を行う。そのうち、調整インタフェース１７は、例えば、第３抵抗Ｒ３の抵抗値を調整することにより第２フィードバック値Ｖｄを変更する。ゲイン値Ｋを調整することにより、合計フィードバック値Ｖｆｂに対して調整を行うことができる。合計フィードバック値Ｖｆｂが高くなるか、基準電圧Ｖｒｅｆが低くなるほど、フィードバック回路１５は、早くフィードバック信号Ｓ１を発生し、交換式電源制御器１６に伝送し、電力ステージ回路１１の出力電流Ｉｏを下降させる。また、図４Ａが示す切り換え式電源供給器１’も調整インタフェース１７を設置することができる。また、調整インタフェース１７は、ゲインモジュール１３２、フィードバック回路１５、及び第２分圧回路１４２のうちの１つのみと接続することもでき、全てと接続する必要はない。即ち、ゲインモジュール１３２のゲイン値Ｋ、フィードバック回路１５の基準電圧Ｖｒｅｆ、及び第２分圧回路１４２の第３抵抗Ｒ３の抵抗値のうちの１つのパラメータを変化させるだけで、各交換式電源制御器の並列使用時の出力電力の割合を調整することができる。
図７を参照し、図７が示すのは、本発明の電源供給設備のもう１つの実施例である。そのうち、この電源供給設備は、切り換え式電源供給器３、切り換え式電源供給器３’、及び切り換え式電源供給器３’’を含む。また、切り換え式電源供給器３は、都市電源２０に接続し、切り換え式電源供給器３’は、太陽電池パネル３０に接続し、切り換え式電源供給器３’’は、風力発電機４０に接続する。また、切り換え式電源供給器３，３’，３’’の回路構造は、何れも図４Ａに示される切り換え式電源供給器１’と同じ又は相似したものであり、電流センサ１２’、電流モニタ１３及び分圧回路１４から構成される制御メカニズムを有し、従って、切り換え式電源供給器３，３’，３’’の相互の間は、並列使用することができる。従来に比較し、本実施例の電源供給設備は、バッテリを使用する必要がなく、故に出力効率が比較的高くなる。
上記のように、本発明の交換式電源制御器を使用し、以下の効果を達成することができる。
（１）同じ種類の入力電源であり、且つ同じ定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（２）異なる種類の入力電源であり、且つ同じ定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（３）同じ種類の入力電源であり、且つ異なる定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（４）異なる種類の入力電源であり、且つ異なる定格出力電力の切り換え式電源供給器が２つ以上を並列使用することができる。
（５）上記の切り換え式電源供給器が並列状況において、各切り換え式電源供給器の負担割合を任意に調整することができる。
１ 切り換え式電源供給器
１ａ 切り換え式電源供給器
１０ 負荷
１００ 切り換え式電源供給器
１００’ 切り換え式電源供給器
１１ 電力ステージ回路
１１’ 電力ステージ回路
１１１’ 内部変圧器
１２ 電流センサ
１２’ 電流センサ
１２１’ 電圧変圧器
１３ 電流モニタ
１３２ ゲインモジュール
１４ 分圧回路
１４１ 第１分圧回路
１４２ 第２分圧回路
１５ フィードバック回路
１６ 交換式電源制御器
１７ 調整インタフェース
２ 切り換え式電源供給器
２ａ 切り換え式電源供給器
２０ 都市電源
３ 切り換え式電源供給器
３’ 切り換え式電源供給器
３’’ 切り換え式電源供給器
３０ 太陽電池パネル
４０ 風力発電機

Claims (12)

  1. 入力端及び出力端を有する切り換え式電源供給器であって、
    前記入力端及び前記出力端の間に接続される電力ステージ回路と、
    前記電力ステージ回路に接続され、前記電力ステージ回路を流れる出力電流を検出することにより電流検出値を発生する電流センサと、
    前記電流センサに接続され、前記電流検出値に対応する電圧検出値を発生する電流モニタと、
    前記電流モニタに接続され、ゲイン値を提供することに用いられ、前記電圧検出値に前記ゲイン値を乗じて得られる第１フィードバック値を発生させるゲインモジュールと、
    前記出力端に接続され、前記出力端上の出力電圧に基づいて分圧を行い、第２フィードバック値を発生する分圧回路と、
    前記分圧回路に接続され、前記第１フィードバック値及び前記第２フィードバック値の和である合計フィードバック値に基づいてフィードバック信号を発生するフィードバック回路と、
    前記フィードバック回路及び前記電力ステージ回路の間に接続され、前記フィードバック信号に基づいて前記電力ステージ回路の電源変換を制御する交換式電源制御器と、
    を含み、
    前記分圧回路は、第１抵抗、第２抵抗及び第３抵抗を含み、
    前記第１抵抗、前記第２抵抗及び前記第３抵抗は、前記出力端及び接地端の間に直列接続され、
    前記第１抵抗及び前記第２抵抗の共同端は、前記第１フィードバック値及び前記第２フィードバック値の和を前記フィードバック回路に出力し、
    前記第２抵抗及び前記第３抵抗の共同端は、前記ゲインモジュールに接続され、前記第１フィードバック値を受け取り、
    前記第１抵抗は、前記出力端に接続され、
    前記第２抵抗は、前記第１抵抗及び前記第３抵抗のいずれにも接続され、
    前記第３抵抗は、接地端に接続される切り換え式電源供給器。
  2. 前記電流センサは、電流検出抵抗を含み、前記電流検出抵抗は、前記電力ステージ回路及び前記出力端の間に接続され、
    前記電流モニタは、前記電流検出抵抗の両端に接続され、前記出力電流が前記電流検出抵抗を流れることで発生する検出電圧を検出し、前記検出電圧に基づいて前記電圧検出値を発生する請求項１に記載の切り換え式電源供給器。
  3. 前記電流センサは、電圧変圧器に接続され、前記電圧変圧器から出力される二次側電流を検出し、
    前記電圧変圧器は、前記電力ステージ回路の内部変圧器と直列に接続され、
    前記電流モニタは、前記二次側電流に対応する電圧検出値を発生する請求項１に記載の切り換え式電源供給器。
  4. 前記電圧変圧器に接続され、前記検出電流に対して整流及びフィルタリングを行うことにより前記検出電流に対応する第１検出電圧を発生する整流フィルタ回路と、
    前記整流フィルタ回路に接続され、前記第１検出電圧に対してサンプリングを行うことにより前記電圧検出値を発生するサンプリング回路と、を更に含み、
    前記電圧変圧器は、前記電力ステージ回路及び前記整流フィルタ回路に接続され、前記電力ステージ回路から流れる一次側電流を検出して当該一次側電流に対応する二次側電流を発生させて前記整流フィルタ回路に流し、
    前記電流モニタは、前記サンプリング回路に接続される請求項３に記載の切り換え式電源供給器。
  5. 前記ゲインモジュールは、可変抵抗であり、前記可変抵抗は、その可変な抵抗値によって前記ゲイン値を調整する請求項１に記載の切り換え式電源供給器。
  6. 更に、調整インタフェースを含み、
    前記調整インタフェースは、前記ゲインモジュールに接続し、前記調整インタフェースを介して前記ゲイン値に対して調整を行うことができる請求項１又は５に記載の切り換え式電源供給器。
  7. 前記調整インタフェースは、更に、前記フィードバック回路に接続し、前記フィードバック回路の基準電圧を制御する請求項６に記載の切り換え式電源供給器。
  8. 前記調整インタフェースは、更に、前記分圧回路に接続し、前記調整インタフェースを介して合計フィードバック値に対して調整を行うことができる請求項６に記載の切り換え式電源供給器。
  9. 少なくとも２つの請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の切り換え式電源供給器を含み、且つ前記２つの切り換え式電源供給器の前記出力端が並列接続される電源供給設備。
  10. 前記２つの切り換え式電源供給器は、それぞれ異なる種類の入力電源に接続するか、又はそれぞれ同じ種類の入力電源に接続する請求項７に記載の電源供給設備。
  11. 前記２つの切り換え式電源供給器の定格出力電力は、互いに異なるか、又は互いに同じである請求項７に記載の電源供給設備。
  12. 前記２つの切り換え式電源供給器のゲイン値は、互いに異なるか、又は互いに同じである請求項７又は請求項１１に記載の電源供給設備。
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