JPH03243119A - オア回路 - Google Patents

オア回路

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JPH03243119A
JPH03243119A JP2038057A JP3805790A JPH03243119A JP H03243119 A JPH03243119 A JP H03243119A JP 2038057 A JP2038057 A JP 2038057A JP 3805790 A JP3805790 A JP 3805790A JP H03243119 A JPH03243119 A JP H03243119A
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mosfet
power
electrode
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Satoshi Otsu
智 大津
Hisao Ishii
久雄 石井
Noboru Suzuki
昇 鈴木
Yoshimi Konno
今野 義美
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は複数の直流電源から−っの負荷に電力を供給す
る電源装置において、故障発生時等にその故障の直流電
源の切り離しを可能にすることを目的としたオア回路に
関するものである。
[従来の技術] 従来より、一つの負荷に対し並列に接続された複数の直
流電源を並列運転して、その一つの負荷に電力を供給す
ることが行われている。通常、直流電源を並列運転する
場合には、低電源側からの逆流防止及び1台の直流電源
の短絡障害が電源システム停止となることを防ぐため、
各直流電源の出力に一方向特性を有するオア(OR)回
路が接続される。
第5図は、2台の直流電源から一つの負荷に電力を供給
する場合に用いたオア(OR)回路の構成を示す回路図
である。この従来例において、■は第1の直流電源、2
は第2の直流電源、3は負荷、11は直流電源lから負
荷3へ順方向に接続したダイオード、21は直流電源2
から負荷3へ順方向に接続したダイオードである。この
ような構成において、ダイオード11は直流電源1に低
電源側から電力が流入するのを防止し、ダイオード12
は直流電源2に低電源側から電力か流入するのを防止し
、それぞれ一方の直流電源の故障時には負荷への電力供
給のすべてを他の直流電源側にスイッチングするオア機
能を実現している。このように、従来は、直流電源を並
列運転する場合に用いる一方向特性を持つOR回路とし
て、通常、ダイオードが用いられていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の技術におけるオア回路では、
そのオア回路を構成するダイオードに、常に負荷電流の
一部又は全部が流れているため、ダイオードの順方向電
圧降下とダイオードを流れる電流の積で決まる損失が発
生し、電源ンステムの効率が低下する問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、ダイオードによるオア回路と同等の機能を持ち、か
つ低損失な並列運転電源システムの構成を可能にする簡
易なオア回路を提供することを目的とする。
1課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明のオア回路の一つの
構成は、 複数の直流電源のそれぞれに対応するp型パワーMOS
FETとコンパレータとを有し、上記各p型パワーMO
SFETのソース電極と上記各コンパレータの負入力端
子と上記対応する直流電源の正電圧端子とを接続し、上
記各p型パワーMOSFETのドレイン電極と上記各コ
ンパレータの正入力端子および正電源電極と一つの負荷
の正電圧電極とを接続し、上記各コンパレータの出力を
対応する上記p型パワーMOSFETのゲート電極に接
続し、上記各直流電源の負電圧端子と上記各コンパレー
タの負電源電極と上記負荷の負電圧端子とを接続して成
ることを特徴とする。
また、上記目的を達成するためのオア回路の他の構成は
、 複数の直流電源のそれぞれに対応するn型パワーMOS
FETとコンパレータとを有し、上記各n型パワーMO
5FETのドレイン電極と上記各コンパレータの負入力
端子と上記対応する直流電源の負電圧端子とを接続し、
上記各n型パワーMO3FETのソース電極と上記各コ
ンパレータの正入力端子および負電源電極と一つの負荷
の負電圧電子とを接続し、上記各コンパレータの出力を
対応する上記n型パワーM OS F E Tのゲート
電極に接続し、上記各直流電源の正電圧端子と上記各コ
ンパレータの正電源電極と上記負荷の正電圧端子とを接
続して成ることを特徴とする。
[作用コ 本発明は並列運転直流電源システムにおいて、直流電源
毎に設けたパワーMO9FETのオン/オフを、その直
流電源側と負荷側の電源とのコンパレータによる比較に
よって制御することにより、各直流電源への逆流を防止
して故障の直流電源を切り離すオア機能を実現するとと
もに、パワーMOSFETのオン抵抗が従来のオア回路
のダイオードより十分小さくできることを利用して、大
幅な低損失化を実現する。
「実施例〕 以下、本発明の実施例を図而に基づいて詳細に説明する
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図である。本
実施例は、2台の直流電源を並列運転して、一つの負荷
に電力を供給する直流電源システムに用いるOR(オア
)回路の例を示している。
1は第1の直流Nil!であり、2は第2の直流電源、
3は負荷であって、本実施例では、この2台の直流電源
1.2から一つの負荷3に電力を供給する。
この場合に用いるOR回路は、それぞれの直流電源1.
2に対応して設けたp型パワーMOSFETI2.13
と、各MO3FET12.13のオン/オフを制御する
コンパレータ14,24で構成される。
上記OR回路における第1の直流電源I側の接続は、M
OSFET I 2のソース電極とコンパレータ14の
負入力端子(−)と第1の直流電源lの正電圧端子(+
)が接続され、MOSFET+2のトレイン電極とコン
パレータI4の正電源電極とコンパレータ14の正入力
端子(+)と負荷3の正電圧端子(+)とが接続され、
コンパレータ14の出力がMOSFET12のゲート電
極に接続され、コンパレータ14の負電源電極と第1の
直流電源1の負電圧端子(−)と負荷3の負電圧端子(
−)とが接続されて成る。
同様に上記OR回路の第2の直流電源2側の接続は、M
OSFET22のソース電極とコンパレータ24の負入
力端子(−)と第2の直流電源2の正電圧端子(+)が
接続され、MOSFET22のドレイン電極とコンパレ
ータ24の正電源電極とコンパレータ24の圧入ノJ端
子(+)と負荷3の正電圧端子(+)とが接続され、コ
ンパレータ24の出力がMOSFET22のゲート電極
に接続され、コンパレータ24の負電源電極と第2の直
流電源2の負電圧端子(−)と負荷3の負電圧端子(−
)とが接続されて成る。
上記構成において、一般に、パワーMO3FETでは、
その構造上、ソース−トレイン電極間にダイオードが形
成される。これが、第1図において点線で示したMOS
FETのボディダイオード13.16であって、I3か
MOSFETI2のソース−トレイン電極間に順方向に
生成されるボディダイオードであり、23がMOSFE
T22のソース−ドレイン電極間に生成されるボディダ
イオードである。
以上のように構成した第1の実施例の動作および作用を
述へる。
第1の直流電源1側のオア回路部分と第2の直流電源2
側のオア回路部分とは、構成が同一であり、同様に動作
するので、以下、第1の直流電源I側について説明する
。まず、OR回路の出力(負荷3側)電圧に比べて、O
R回路の入力(直流電源1側)電圧が高いと、ボディダ
イオードI3が導通し、コンパレータ14の電源端子に
出力電圧が印加され動作を開始する。コンパレータ14
の負入力端子(−)がOR回路の入力側(直流電源l側
)に、コンパレータ14の正入力端子(+)がOR回路
の出力側(負荷3側)に接続されているため、OR回路
の入力電圧がOR回路の出力電圧より高い場合、コンパ
レータI4の出力はコンパレータI4の負電源端子の端
子電圧となり、MOSFET I 2のゲート電極電位
はソース電位より低くなり、MOSFET I 2はオ
ンする。ボディダイオード13の順方向降下電圧に比べ
、MOSFETI2のオン抵抗による電圧降下は低くで
きるので、電流はMOSFET12を流れ、OR回路に
おける損失を低減することができる。OR回路の入力電
圧がOR回路の出力電圧より低い場合、ボディダイオー
ドI3は非導通であり、コンパレータ14の出力はコン
パレータの正電源端子の端子となり、MOSFET 1
2のゲート電極電位はソース電位と同じになるため、M
OSFETI2はオフする。上記におけるMOSFET
 12はボディダイオード13が導通した後のスイッチ
用として用いられるので、各電極間容量に関してはほと
んど考慮する必要はなく、オン抵抗の低いp型パワーM
OSFETを選択すればよい。
第2図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。本
実施例は、第1の実施例を基本として、電力供給が障害
発生時等に切り替わる際のスイッチングスピードを高速
にする例である。第1の実施例では、n型パワーMOS
FET12 22のボディダイオード13,23を利用
して、上記のスイッチングを行う構成としたが、本実施
例では、第2図に示すように、第1図の構成のp型パワ
ーMO5F’ET12 22のそれぞれのソース−ドレ
イン電極間にスイッチング用のダイオード1112を順
方向に、即ち、ダイオード11.12のアノード電極を
MOSFET12.22のソース電極に、ダイオードI
I、+2のカソード電極をMOSFET11.22のト
レイン電極に接続する。
以上の構成の第2の実施例のOR回路において、MOS
F、ETl 2.22のボディダイオード(図示省略)
は、一般に、通常のダイオードよりスイッチングスピー
ドが遅く、高速動作が望めない。
そこで、本実施例では、高速スイッチングの可能なダイ
オードII、+2を外付けすることにより、スイッチン
グ動作の高速化を実現する。MOSFET11,12の
動作は第1の実施例で述べた通りであり、本実施例にお
いてもOR回路の低損失化が実現される。
第3図は本発明の第3の実施例を示す回路図である。本
実施例も、2台の直流電源を並列運転して、一つの負荷
に電力を供給する直流電源システムに用いるOR回路の
例であり、オア機能の実現と低損失化を図るスイッチ素
子としてn型パワーMOSFETを用いた場合の例であ
る。■は第1の直流電源、2は第2の直流電源、3は負
荷であり、この電源システム7こ用いるOR回路は、そ
れぞれの直流電源1.2に対応して設けたn型パワーM
OSFET15.25と、各MOSF’ET15.25
のオン/オフを制御するコンパレータ14.24で構成
される。
上記OR回路における第1の直流電源l側の接続は、M
OSFET 15のドレイン電極とコンパレータI4の
負入力端子(−)と第1の直流電源lの負電圧端子(−
)が接続され、MOSFET15のソース電極とコンパ
レータ15の負電源電極とコンパレータ15の正入力端
子(+)と負荷3の負電圧端子(−)が接続され、コン
パレータ14の出力がMOSFET 15のゲート電極
に接続され、コンパレータ14の正電源電極と第1の直
流電源1の正電圧端子(+)と負荷3の正電圧端子(+
)とが接続されて成る。
また、上記OR回路における第2の直流電源2側の接続
は、MOSFET25のドレイン電極とコンパレータ2
4の負入力端子(−)と第2の直流電源2の負電圧端子
(−)が接続され、MOSFET25のソース電極とコ
ンパレータ24の負電源電極とコンパレータ24の正入
力端子(+)と負荷3の負電圧端子(−)が接続され、
コンパレータ24の出力がMOSFET25のゲート電
極に接続され、コンパレータ24の正電源電極と第2の
直流電源2の正電圧端子(+)と負荷3の正電圧端子(
+)とが接続されて成る。
このような第3の実施例は、第1の実施例のスイッチン
グ素子をn型パワーMOSFETに置き換えて構成した
例であり、本実施例も構造上、各n型パワーMO6FE
T l 5,25のソース−トレイン電極間に順方向に
生成されるボディダイオード16.26を利用する。こ
のようなn型パワーMOSFET 15 (または25
)を、対応する直流電源I(または2)の負電圧端子(
−)と負荷3の負電圧端子(−)間に介設し、コンパレ
ータ14,24により、MOSFET 15 (または
25)をオン/オフして、第1の実施例と同様に動作さ
仕、小さいオン抵抗を利用して低損失なオア機能を実現
する。本実施例では、n型MOSFETのオン抵抗が一
般的にp型MO6FETのオン抵抗よりも低いことから
、より一層の低損失化を図ることができる。
第4図は、本発明の第4の実施例を示す回路図である。
本実施例は、第3の実施例のスイッチングスピードを高
速化する例であり、第2図の第2の実施例のスイッチン
グ素子をn型パワーMOSFETに置き換えて構成した
例である。本実施例では、第4図に示すように、第3図
の第3の実施例の構成のn型パワーMOSFET15.
25のそれぞれのソース−トレイン電極間に、スイッチ
ングダイオードII、12を順方向に、即ち、ダイオー
ド11.12のアノード電極をMOSFET+5.25
のソース電極に、ダイオード11゜12のカソード電極
をMOSPET15.25のドレイン電極に接続する。
このように構成することにより、第2の実施例と同様に
して、MOSPET15.25のボディダイオード(図
示省略)よりも高速にスイッチング可能な外付けのダイ
オードII、12によって、第3の実施例の作用効果に
加え、スイッチングスピードの高速化を図ることができ
る。
なお、本発明は3台以上の並列運転の直流電源を人力と
する場合にも、同様に適用することができる。このよう
に、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、種々の
実施態様を取り得るものである。
「発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明のオア回路によれ
ば、パワーMOSFETとコンパレータを接続する簡易
な回路で、かつパワーM OS F ETのオン状態を
使うことにより、その小さいオン抵抗を利用してオア回
路における電圧降下を低減できるので、電圧降下と電流
の積で決まる損失を低減できる利点がある。
また、請求項2および4の発明によれば、上記利点に加
えてスイッチングスピードを高速化することかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す回路図、第3図は本発明の
第3の実施例示す回路図、第4図は本発明の第4の実施
例を示す回路図、第5図は従来例を示す回路図である。 1・・第1の直流電源、2・・第2の直流電源、11.
21・・ダイオード、12.22  p型パワーMO6
FET、15.25−n型パワーMOSFETX 13
,16 23,26・パワーMOSFETのボディダイ
オード、14.24・・コンパレータ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の直流電源のそれぞれに対応するp型パワー
    MOSFETとコンパレータとを有し、上記各p型パワ
    ーMOSFETのソース電極と上記各コンパレータの負
    入力端子と上記対応する直流電源の正電圧端子とを接続
    し、 上記各p型パワーMOSFETのドレイン電極と上記各
    コンパレータの正入力端子および正電源電極と一つの負
    荷の正電圧電極とを接続し、上記各コンパレータの出力
    を対応する上記p型パワーMOSFETのゲート電極に
    接続し、上記各直流電源の負電圧端子と上記各コンパレ
    ータの負電源電極と上記負荷の負電圧端子とを接続して
    成ることを特徴とするオア回路。
  2. (2)請求項1に記載のオア回路において、各p型パワ
    ーMOSFETのソース電極とドレイン電極間にダイオ
    ードを順方向に接続したことを特徴とするオア回路。
  3. (3)複数の直流電源のそれぞれに対応するn型パワー
    MOSFETとコンパレータとを有し、上記各n型パワ
    ーMOSFETのドレイン電極と上記各コンパレータの
    負入力端子と上記対応する直流電源の負電圧端子とを接
    続し、 上記各n型パワーMOSFETのソース電極と上記各コ
    ンパレータの正入力端子および負電源電極と一つの負荷
    の負電圧電子とを接続し、 上記各コンパレータの出力を対応する上記n型パワーM
    OSFETのゲート電極に接続し、上記各直流電源の正
    電圧端子と上記各コンパレータの正電源電極と上記負荷
    の正電圧端子とを接続して成ることを特徴とするオア回
    路。
  4. (4)請求項3に記載のオア回路において、各n型パワ
    ーMOSFETのソース電極とドレイン電極間にダイオ
    ードを順方向に接続したことを特徴とするオア回路。
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