JPH01283032A - 無停電直流電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り朶上辺」皿文号 本発明は無停電電源装置、特に電力損失が少なく、小形
化が可能な無停電直流電源装置に関するものである。

捉】四〇え４ 従来の無停電直流電源装置は、第７図に示すように、図
示しない交流電源に接続される端子１１と負荷３との間
に整流装置１及び電圧３Ａ’ｍ装置２を直列に接続し、
整流装置１とグランドとの間にＴｔ電池４を接続する。

上記電圧調整装置２は整流装置１と負荷３との間に直列
に接続されたドロッパ回路５及び負荷３と並列に接続さ
れた電圧継電器６から成り、ドロッパ回路５は電圧調整
用のダイオード７及び８と、ダイオード８と並列に接続
されたリレー接点９と、ダイオード７及び８と並列に接
続されたリレー接点１０とを有する。リレー接点９とリ
レー接点１０は負荷３に印加される電圧のレベルに対応
して電圧継電器６により開閉作動される。

すなわち、交流電源の電圧が正常な場合は、リレー接点
９，１０が開かれ、ダイオード７．８による電圧降下に
よって所定の電圧が負荷３に付与される。一方、交流電
源が停電の場合又は交流電流の電圧が低下した場合には
蓄電池４から負荷３に電力が供給され、？３電池４の電
圧に応じて、接点９．１０が順次閉じられ、負荷３に所
定の電圧が付与される。

衾皿ｊ邂迭ルようζを可泉許 ところで、従来の無停電直流電源装置においては、電圧
調整切替装置２のドロッパ回路５には常時負荷電流が流
れるため大きな電力損失が発生する。

また、整流装置１とドロッパ回路５のそれぞれに放熱板
が必要であるとともに、大きな容量の整流装置１が必要
となるため、無停電直流電源装置が大形化する欠点があ
った。

本発明は上記の欠点を解消し、電力損失が少なく、かつ
小型の無停電直流電源装置を提供することを目的とする
。

課１ｕ遁Ｊ−４だ〃ｙどＬ反 本発明による無停電直流電源装置は、交流電源に接続さ
れる端子と負荷との間に接続された整流装置と、蓄電池
と、該Ｔｊ組電池前記端子との間に接続された充電装置
と、前記蓄電池と前記負荷との間に接続され、かつ前記
交流電源の停電時又は電圧低下時のみに前記蓄電池から
安定化した電圧を前記負荷に付与する電圧調整切替装置
とから成る。

電圧調整切替装置には、蓄電池から負荷への電力供給時
において、負荷への過電流を制限する過電流保護回路の
動作によって負荷電圧が所定のレベルに低下したとき負
荷への電力供給を停止する通電制御回路が備えられてい
る。

μ肚−朋 交流電源から整流装置を介して一定レベルの電圧が負荷
に付与されるとともに、充電装置を介して蓄電池が充電
される。交流電源が停電又は交流電源の電圧が低下する
と、電圧調整切替装置により蓄電池に切替えられ、蓄電
池から安定化した電圧が負荷に供給される。

過電流時に保護回路が動作し、負荷電圧が所定の値に低
下すると、蓄電池から負荷への電力供給は停止させられ
る。

失−旌一佐 以下１本発明の実施例を第１図〜第６図について説明す
る。これらの図面では、第７図に示す箇所と同一の部分
には同一符号を付し説明を省略する。

本発明による無停電直流電源装置は、整流装置から負荷
への電力供給経路と蓄電池から負荷への電力供給経路と
を分離したものであり、具体的には交流電源に接続され
る端子１１と負荷３との間に整流装置１を接続し、この
整流装置１と並列に、ＴＩ電池４を充電するための充電
装置２０及び蓄電池４から直流電力を安定化された電圧
で負荷３に供給する電圧調整切替装置２１を直列接続し
たものである。

上記の構成において、端子１１に交流電圧が印加される
と、正常稼動状態では整流装置１を通じて負荷３に電流
■１が流れる。また、同時に？Ｂ電池４には充電装置２
０を介して充電電流Ｉ２が流れ、蓄電池４が充電される
。交流電源が停電又は交流電源の電圧が低下した時には
電圧？Ａ整切替装′１１２１が動作し、蓄電池４から安
定化した電圧が負荷３に付与され、負荷３に直流電流Ｔ
、が流れる。

本発明の無停電直流電源装置によれば、従来のように、
整流装置１と負荷３との間にドロッパ回路等の電圧調整
装置が存在しないので、整流装置１から負荷３への電力
供給時、電力損失が少ない。

また、整流装置１と電圧調整切替装置２１の放熱板を兼
用することが可能であり、放熱板を小形化することがで
きる。さらに、整流装置］は負荷３のみに流れる電流に
対する容量があれば充分であり、従来のように負荷３と
蓄電池４との両方に流れる電流に対する容量は必要がな
く、充電装置２０の大きさを考慮しても小形になる。

第２図は本発明の無停電直流電源装置に使用する電圧ｙ
Ａｆｆｉ切替装′ｌ１２１のより具体的な実施例を示す
回路図である。電圧調整切替装置２１は、負荷３に並列
に接続された平滑用コンデンサ２７と、電圧検出制御回
路２４と、電圧検出制御回路２４の出力に対応して駆動
される制御信号付与回路２５と、制御信号付与回路２５
の出力にもとづいて負荷３の電圧をｒＡ整する制御素子
としての電界効果トランジスタ２６とから構成される。

電圧検出制御回路２４はコンデンサ２７の両端に直列に
接続された抵抗２８及び定電圧ダイオード２９と、この
定電圧ダイオード２９と並列に接続された抵抗３０．３
１と、コンデンサ２７と並列に接続された抵抗３３．３
４と、誤差増幅器３６と、誤差増幅器３６の出力端子と
電界効果トランジスタ２６のドレインとの間に直列に接
続された抵抗３７及び発光ダイオード３８を有する。誤
差増幅器３６の非反転入力端子は抵抗３３と３４との間
に接続され、負荷３に印加される電圧を検出する。また
誤差増幅器３６の反転入力端子は抵抗３０と３１との間
に接続され、定電圧ダイオード２９の電圧を分圧した基
準電圧が印加される。

誤差増幅器３６の出力端子と反転入力端子との間には帰
還用の抵抗３９が接続される。

制御信号付与回路２５は蓄電池４に並列に接続された抵
抗４０．４１と、それぞれ抵抗４１に並列に接続された
受光トランジスタ４３及び平滑用コンデンサ４４を有す
る。電界効果トランジスタ２６は蓄電池４の負側端子に
接続さ九たソースと。

負荷３に接続されたドレインと、抵抗４０と４１との間
に接続されたゲートとを有する。発光ダイオード３８と
受光トランジスタ４３とはホ１〜カプラを構成する。以
下、その動作について詳述する。

いま、負荷３の許容電圧範囲を例えば４８Ｖ±１０％（
４３，２〜５２．８Ｖ）　とし、負荷３に印加される電
圧が４５Ｖ以下に低下したとき、交流電源が停電したも
のと設定する。負荷３に印加される電圧は誤差増幅器３
６の非反転入力端子に印加される電圧により検出される
。また、誤差増幅器３６の反転入力端子には基準電圧が
印加される。そこで、負荷３に印加される電圧が４５Ｖ
を越える通常の稼動時では、誤差増幅器３６は高レベル
の出力を発生し、発光ダイオード３８及び受光トランジ
スタ４３はオンとなっている。従って。

電界効果トランジスタ２６のゲートに与えられる電圧は
しきい値以下となり、電界効果トランジスタ２６はオフ
状態に維持される。一方負荷３に印加される電圧が４５
Ｖ以下に低下したときは、誤差増幅器３６の出力は低レ
ベルとなる。このため、発光ダイオード３８及び受光ト
ランジスタ４３はオフする。従って、電界効果トランジ
スタ２６のゲートに印加される電圧がしきい値以上とな
り。

電界効果トランジスタ２６がオンとなる。そこで、電界
効果トランジスタ２６のドレイン・ソース間を通じて蓄
電池４から負荷３に電力が供給される。

なお、このとき、誤差増幅器３６は負荷３に付与される
電圧に応じた出力を発生し、発光ダイオード３８を発光
させるので、受光トランジスタ４３のオン状態が変化し
電界効果トランジスタ２６のゲート電圧が可変する。そ
れによって電界効果トランジスタ２Ｇのインピーダンス
が変化し負荷３に印加される電圧が一定に保たれる。

第３図は本発明における電圧調整切替装置２の第二の実
施例を示す回路図であり、第２図と同一の箇所には同一
の符号を付し説明を省略する。第２図とは異なり、第３
図の第二の実施例では過電流保護回路５０が設けられて
いる。過電流保護回路５０は、′ｆＩ電池４の負側端子
と電界効果トランジスタ２６のソースとの間に接続され
た電流検出用の抵抗５１と、誤差増幅器５２と、蓄電池
４と並列に接続された抵抗５５及び定電圧ダイオード５
６の直列回路と、定電圧ダイオード５６に並列に接続さ
れた抵抗５７及び５８の分圧回路６０を有する。誤差増
幅器５２の非反転入力端子は抵抗５７と５８との間に接
続され、基準電圧が印加されている。誤差槽＠器５２の
反転入力端子は抵抗６１を介して電流検出用の抵抗５１
の一端に接続され、検出電圧が印加されている。また、
制御信号付与回路は、誤差増幅器５２の出力端子に接続
された抵抗５３と、抵抗５３の一端と電界効果トランジ
スタ２６のソース間に接続された定電圧ダイオード５４
と、定電圧ダイオード５４と並列に接続された受光１〜
ランジスタ４３及びコンデンサ４４を有する。

第３図の回路において、電界効果トランジスタ２６の定
電圧動作は、第２図と同様に制御される。

また、負荷３への過電流時は次のように動作する。

すなわち、電流検出用の抵抗５１に過電流が流れたとき
は、誤差増幅器５２の反転入力端子に与えられる電圧が
上昇し、従って誤差増幅器５２の出力は低下する。これ
によって、電界効果トランジスタ２６のゲート電圧は低
下し、電界効果トランジスタ２６はただちにオフにされ
る。このように、蓄電池４から負荷３に過電流が流れる
とき、過電流保護回路５０が動作し、過電流が負荷３に
流れるのを防止する。

第５図は第３図の回路に通電制御回路７０を設けた電圧
調整切替装置の第三の実施例を示す。第５図では第３図
に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付し、説明を
省略する。

通電制御回路７０は、負荷電圧を検出するための抵抗７
１．７２と、定電圧ダイオード２９と並列に接続された
抵抗７４．７５と、抵抗７１と７２との間に接続された
反転入力端子及び抵抗７４と７５との間に接続された非
反転入力端子を有する誤差増幅器７７と、抵抗２８と誤
差増幅器７７の出力端子との間に直列に接続された抵抗
７８及び発光ダイオード７９と、誤差増幅器７７の出方
端子と非反転入力端子との間に接続された帰還用抵抗８
０とから成る。また、通電制御回路７ｏの追加により、
制御信号付快回路２５には、抵抗５５と電界効果トラン
ジスタ２Ｇのソースとの間に直列に接続された抵抗８１
．８２と、抵抗８２に並列に接続されかつ発光ダイオー
ド７９とホトカプラを形成する受光トランジスタ８３と
、電界効果トランジスタ２６のゲートに接続されたコレ
クタ、電界効果トランジスタ２６のソースに接続された
エミッタ及び定電圧ダイオード８４を介して抵抗８１．
８２に接続されたベースを有するトランジスタ８５が付
加されている。

第５図において、電流検出用の抵抗５１に過′１セ流が
流れると、過電流保護回路５０が動作し、電界効果トラ
ンジスタ２６はオフにされる。その結果、第４図Ａに示
すように負荷電圧は低下し、３０ｖ付近で電界効果トラ
ンジスタ２６は破壊に至る。これは第４図Ｂで示す電界
効果トランジスタ２６の絶対最大損失を越えることによ
る。そこで、電界効果トランジスタ２６を保護するため
に通電制御回路７０を設け、電界効果トランジスタ２６
が破壊に至る直前の４．　ＯＶに負荷電圧が低下したと
き、？２７ｆｆｌ池４から負荷３への電力供給を停止さ
せている。

すなわち、過電流保護回路５ｏの動作によって負荷電圧
が４０Ｖに低下すると、誤差増幅器７７の出力が高レベ
ルとなり、発光ダイオード７９がオフに移行する。従っ
て、受光トランジスタ８３もオフに移行し、抵抗８２に
与えられる電圧が上昇する。これによって、定電圧ダイ
オード８４、トランジスタ８５がオンとなるから、電界
効果トランジスタ２６のゲート電圧が低下し、電界効果
トランジスタ２６はオフにされる。

本発明の上記実施例は更に変更が可能である。

第１図〜第３図及び第５図では、制御素子としての電界
効果トランジスタ２６に電流を遮断するスイッチ作用及
び電流の大きさを連続的に可変とすることによる電圧調
整作用を兼用させた例を示したが、第６図に示すように
、これらのスイッチ作用を電圧調整作用を個別に行う電
圧調整回路９゜と切替回路９１とを負荷３と？３電池４
との間に直列に接続してもよい。

また、制御素子としての電界効果トランジスタ２６の代
わりに、通常のバイポーラトランジスタを使用すること
も可能である。

灸匪夏羞釆 本発明では、整流装置１から負荷３への電力供給経路と
、蓄電池４から負荷３への電力供給経路とを分離し、？
３電池４から負荷３への経路に電圧調整切替装置２１を
設けたので、電力損失が軽減するとともに、整流装置１
と電圧調整装置２１の放熱板を兼用することができるの
で、装置が小形になる。また、過電流保護回路５０の動
作時における電界効果トランジスタの破壊を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による無停電直流電源装置を示すブロッ
ク図、第２図はこの無停電直流電源装置に使用する電圧
調整切替装置の具体例を示す回路図、第３図は第２図の
回路に過電流保護回路を設けた例を示す回路図、第４図
は負荷電流工。、負荷電圧ｖ０及び制御素子の絶対最大
損失との関係を示すグラフ、第５図は第３図の回路にお
いて通電制御回路を設けた例を示す回路図、第６図は本
発明の電圧調整切替装置の他の実施例を示すブロック図
、第７図は従来の無停電直流電源装置を示すブロック図
である。 １０．整流装置、　３０．負荷、　４０．蓄電池、　１
１０．端子、　２００．充電装置、　２１１．電圧調整
切換装置、　　２６．、電界効果トランジスタ（制御素
子）、　　７０１４通電制御回路、 特許出願人　サンケン電気株式会社 代　理　人　清水陽−７，Ｔ、−；、’Ｑ　’、　（Ｌ
よか１名）＼゛、入パ゛ 第１図 ’ｙ’／’　　　　　　　　　　　　　　／　／　／第
２図 第４図 １　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ａ負荷−じ５二〇　　［へ］ 第６図 二　　９０９１ 第　７　口 ｎ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源に接続される端子と負荷との間に接続さ
   れた整流装置と、蓄電池と、該蓄電池と前記端子との間
   に接続された充電装置と、前記蓄電池と前記負荷との間
   に接続され、かつ前記交流電源の停電時又は電圧低下時
   のみに前記蓄電池から安定化した電圧を前記負荷に付与
   する電圧調整切替装置とから成ることを特徴とする無停
   電直流電源装置。
2. （２）前記電圧調整切替装置には、前記蓄電池から前記
   負荷への電力供給時において、前記負荷への過電流を制
   限する過電流保護回路の動作によって負荷電圧が所定の
   レベルに低下したとき前記負荷への電力供給を停止する
   通電制御回路を備えた請求項（１）に記載の無停電直流
   電源装置。