JPH0515051A - 電源装置及び電源接続方法 - Google Patents

電源装置及び電源接続方法

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JPH0515051A
JPH0515051A JP3249243A JP24924391A JPH0515051A JP H0515051 A JPH0515051 A JP H0515051A JP 3249243 A JP3249243 A JP 3249243A JP 24924391 A JP24924391 A JP 24924391A JP H0515051 A JPH0515051 A JP H0515051A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力の変換効率を低下させず、かつ発熱を増
加させない電源装置を得る。 【構成】 電源ユニットの直流出力ラインに逆流防止用
ダイオードを直列に挿入することなく、直流出力部分に
並列に挿入されるべきコンデンサと直列にスイッチを接
続し、電源ユニットへのＡＣ入力源がない状態では当該
スイッチがＯＦＦとなり、入力源が入ってから一定時間
後にＯＮとなるように制御されるとともに、当該コンデ
ンサは、直列にダイオードおよび電流制限抵抗器を介し
てＡＣ入力源から電圧を発生するようにしたプリチャー
ジ回路によって、上記一定時間より前に充電されるよう
にした活線挿抜電源装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電源装置及び電源接
続方法に関するものであり、たとえばフォールトトレラ
ントコンピュータなどの電源装置が故障した場合でもコ
ンピュータへの電源が途断えることなく供給されつづ
け、故障した電源装置をＡＣおよびＤＣ共活線のまま交
換可能な電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の活線挿抜電源装置の基本
部分の回路および構成を示したものであり、図において
１は活線挿抜電源装置を構成する電源ユニット、その電
源ユニット１の内部回路中のＤ１〜Ｄ４はダイオード、
Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、Ｌ１はインダクタ、Ｔ１は絶
縁のためのパルストランス、ＴＲ１はコンデンサＣ２の
両端に発生した直流電圧をパルス電圧とするためのスイ
ッチングトランジスタである。
【０００３】次に動作について説明する。電源ユニット
１は、図５の構成では３台として示されており、５ＶＤ
Ｃ出力の負荷は、この電源ユニット２台分の出力容量で
供給可能な範囲としておく。ここで、電源ユニット１の
いずれか１台が故障したと仮定すると、その故障した電
源ユニット内トランスの２次側２の部分にスイッチング
パルスが正しく発生しなくなり、３の部分の電圧が低下
する。そして、３の部分の電圧が低下することによっ
て、故障した電源ユニットからは５ＶＤＣ出力に電流は
供給されなくなるが、他の２台の電源ユニットからの出
力からの供給によって、５ＶＤＣ出力は途断えることな
く連続して負荷に供給され続ける。
【０００４】一方、故障した電源ユニットは、３の部分
の電圧低下を検出してオペレータに知らせ、良品の電源
ユニットに交換されることになる。まず、故障した電源
ユニットを抜くときは、４のラインには電流が流れてい
ないので、５ＶＤＣ出力に影響を与えることはない。次
に、良品の電源ユニットを代わりに挿入するときは、初
期状態において３の部分の電圧は０ＶでコンデンサＣ１
には電荷がチャージされていないが、ダイオードＤ１の
働きによって５ＶＤＣラインからこのコンデンサＣ１へ
電流が流れるのが防止されるため、やはり５ＶＤＣ出力
に影響を与えることはない。そして、この電源ユニット
が動作して３の部分の電圧が正常になれば、ダイオード
Ｄ１を経由して５ＶＤＣラインに電流が供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の活線挿抜電源装
置は以上のように構成されているので、電源の出力部分
に常にダイオードＤ１が直列に接続されることになるた
め、そのダイオードの順方向電圧降下をＶF とし、電力
損失をＰとし、電源ユニットの出力電流をＩF とする
と、 Ｐ＝ＶF ×ＩF となり、電源の変換効率の低下、発熱などの問題点があ
った。例えば、ＩF ＝１００Ａ、ＶF ＝１Ｖとすると、
Ｐ＝１００Ｗの電力損失となり、問題が大きかった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電力の変換効率を低下させず、
かつ発熱を増加させない電源装置及び電源接続方法を得
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る電源装
置は、電力損失の原因となる出力部分の直列ダイオード
を取り去るとともに、出力部分のコンデンサに直列にス
イッチを設けるとともに、プリチャージ回路を設け、こ
のプリチャージ回路によりこのコンデンサにプリチャー
ジが終了した後にこのスイッチが閉じるようにして、電
源ユニット挿入時の過度電流を無くし、ＤＣ供給ライン
が瞬時的に途断えることを防止したものである。
【０００８】第２の発明に係る電源接続方法は、電源を
負荷に接続し、入力源に接続した後、コンデンサを充電
するプリチャージ工程を設け、コンデンサの充電後にコ
ンデンサをラインに接続するようにしたものである。
【０００９】また第３の発明に係る電源装置は、電力損
失の原因となる出力部分の直列ダイオードを取り去るこ
とを可能とするために、出力部分のコンデンサに直列に
スイッチを設け、このコンデンサに出力端子からの電圧
を、抵抗を経由してプリチャージし、一定の時間経過後
にこのスイッチを閉じるようにしたものである。
【００１０】また、第４の発明に係る電源装置は、出力
部分のコンデンサに直列にスイッチを設け、このコンデ
ンサに出力端子からの電圧を抵抗を経由してプリチャー
ジするとともに、このスイッチを閉じる制御のためにこ
のコンデンサの両端の電圧をコンパレータを使って検出
するようにしたものである。
【００１１】
【作用】この出力部分の直列ダイオードが無い場合に
は、電源ユニット挿入時に出力部分のコンデンサに急激
な充電電流がＤＣ供給ラインから供給されるためＤＣ供
給ラインが瞬時的に途断えてしまい、負荷となるコンピ
ュータなどの電子回路が誤動作してしまう。そこで、第
２の発明は、電源ユニット挿入時の充電電流をスイッチ
によって流れないようにするとともに、このコンデンサ
に対しＡＣラインからプリチャージを行なってコンデン
サに電荷をあらかじめ与えておき、その後でこのスイッ
チを閉じるようにしたものである。そして、第１の発明
では、専用のプリチャージ回路がこのプリチャージを行
ない、第３、第４の発明では、コンデンサと出力端子と
の間にある抵抗を経由してプリチャージを行なうもので
ある。
【００１２】第３の発明におけるコンデンサと直列に設
けたスイッチおよび抵抗器は、電源ユニット挿入時に発
生するコンデンサへの急激な充電電流を押さえる働きが
ある。
【００１３】また、電源装置動作に対しては、このコン
デンサは不可欠なものであるため第１、第３の発明では
ディレイにより所定時間後、また第４の発明ではプリチ
ャージ電圧が所定の電圧となるのが検出された後スイッ
チが閉じられるようにしている。
【００１４】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、１０は、この発明によ
る電源装置の一例である活線挿抜電源装置を構成する電
源ユニット、そして、その電源ユニット１０の内部回路
中のＤ１〜Ｄ４はダイオード、Ｃ２はコンデンサ、Ｔ１
は絶縁のためのパルストランス、ＴＲ１はコンデンサＣ
２の両端に発生した直流電圧をパルス電圧とするための
スイッチングトランジスタである。以上の各部により入
力源１００ＶＡＣから電流の入力部を構成している。そ
して、Ｃ１はコンデンサ、Ｄ５はダイオード、１１は供
給後一定時間の遅延時間を作るためのディレイ、ＲＬは
ディレイ１１からの信号により接点がコントロールされ
るスイッチ、Ｒ１は電流を制限するための抵抗器、Ｔ２
はＡＣと絶縁され電圧を変換するためのトランスであ
る。なお、１２はダイオードＤ５およびトランスＴ２か
らなるプリチャージ回路を表わす。また、１３は直流５
ＶＤＣを出力する直流出力ラインである。
【００１５】電源ユニット１０は、図１では３台の例を
示しており、５ＶＤＣの負荷はこの電源ユニット２台分
の出力容量で供給可能な範囲としておく。ここで、電源
ユニット１０のいずれか１台が故障したと仮定するとそ
の故障した電源ユニットから出力１３に電流供給されな
くなるが、他の２台の電源からの出力の供給によって５
ＶＤＣ出力は途絶えることなく連続して負荷に供給され
続ける。すなわち複数の電源ユニット１０の各々の出力
１３どうし、各々のＡＣ入力１４どうしをお互いに接続
し、１台の電源ユニットが故障した場合でも全体として
出力がダウンしない電源装置を構成している。
【００１６】このように、活線挿抜電源装置全体の動作
は、従来例で示した通りであるので省略し、電源ユニッ
トが故障し、交換するときの動作について説明する。
【００１７】故障した電源ユニットを抜くときは、ダイ
オードＤ２によって５ＶＤＣライン（ＤＣ供給ライン）
間の電流はカットされ１３のラインには電流が流れない
ため、５ＶＤＣラインに影響を与えることはない。
【００１８】次に良品の電源ユニットを代わりに挿入す
るときは、初期状態においてコンデンサＣ１の両端の電
圧ＶC ＝０Ｖであるが、スイッチＲＬがＯＦＦであるの
で、５ＶＤＣラインから充電電流が流れ込むことなく、
５ＶＤＣラインに影響を与えることはない。
【００１９】この部分の動作について図２を用いて詳細
に述べる。電源ユニットがコンピュータ等の電子回路に
挿入され（負荷接続工程）、１００ＶＡＣ入力が電源ユ
ニットに供給されると（入力源接続工程）、プリチャー
ジ回路１２内トランスＴ２を介してＡＣ電圧がダイオー
ドＤ５に供給され直流電圧が１４の部分に発生する。さ
らに、この１４の部分の直流電圧は抵抗器Ｒ１により電
流が制限されてコンデンサＣ１を充電する（プリチャー
ジ工程）。一方、１００ＶＡＣが入力されてから一定時
間の遅延時間後にディレイ１１からスイッチＲＬをＯＦ
ＦからＯＮとする信号が出てスイッチＲＬはＯＮとな
り、結果として１３のラインにコンデンサＣ１が接続さ
れることになる（スイッチング工程）。そして、このス
イッチＲＬがＯＮとなるときには、コンデンサＣ１の充
電が完了するように設計しておけば、Ｃ１への充電電流
が１３のラインを経由して流れ込むことはない。
【００２０】また、スイッチングトランジスタＴＲ１の
スイッチング動作もディレイ１１を経由してスタートす
るようにしておけば、電源の動作上、出力部分にコンデ
ンサＣ１は常に接続されていることになり、安定した動
作が可能となる。
【００２１】以上のように、上記実施例では、複数台の
直流電源ユニットの直流出力を並列接続して、いずれか
の１台の直流電源ユニットが故障した場合でもその直流
出力が途断えることなく負荷に供給できると共に故障し
た電源ユニットを正常の電源ユニットに活線のまま交換
することが可能ならしめるため、電源ユニットの直流出
力ラインに電流制限用抵抗を直列に挿入することなく、
直流出力部分に並列に挿入されるべきコンデンサと直列
にスイッチを接続し、電源ユニットへのＡＣ入力源がな
い状態では当該スイッチがＯＦＦとなり、入力源が入っ
てから一定時間後にＯＮとなるように制御されるととも
に、当該コンデンサは、直列にダイオードおよび電流制
限抵抗器を介してＡＣ入力源から電圧を発生するように
したプリチャージ回路によって、上記一定時間より前に
充電されるようにした活線挿抜電源装置を説明した。
【００２２】実施例２．なお、上記実施例１ではプリチ
ャージ回路にトランスとダイオードだけの簡単な回路を
示したが、必要に応じてレギュレータを内蔵するものと
しても良い。
【００２３】実施例３．次に、第３の発明に係る電源装
置について説明する。実施例１で述べたようにプリチャ
ージ回路１２を備えると装置の占有体積が増加する欠点
がある。そこで、第３の発明に係る電源装置は装置の小
型化を図るために考えられたものである。図３におい
て、図１と同一符号のものは同一あるいは相当部分のも
のであり、ここでは説明を省略する。異なるところは、
Ｒ１とＲ２とＬＥＤの部分であり、Ｒ１はコンデンサＣ
１と直列に接続され、スイッチＲＬと並列に置かれた抵
抗、Ｒ２はトランスＴ１の２次側１５に配置された抵
抗、ＬＥＤは発光ダイオードであり、電源ユニットが故
障していないことを示す表示ランプの働きをする。
【００２４】この実施例では、故障した電源ユニット
は、２次例１５のパルス電圧の低下を発光ダイオードＬ
ＥＤが消灯することによってオペレータに知らせ、良品
の電源ユニットに交換されることになる。故障した電源
ユニットを抜くときはダイオードＤ２によって出力１３
からの電流が故障電源の内部に流れることはなく、５Ｖ
ＤＣラインへの影響はない。
【００２５】そして、良品の電源ユニットを代わりに挿
入するときは、初期状態においてコンデンサＣ１の両端
の電圧Ｖc ＝０Ｖであるが、スイッチＲＬがＯＦＦであ
るので、５ＶＤＣラインから充電電流はＲ１によって制
限されるためＲ１の値を適当な値とすることにより５Ｖ
ＤＣラインは影響を受けないようにすることができる。
【００２６】この部分の動作について再び図２を用いて
詳細に述べる。電源ユニットがそれを収納する電源装置
筐体内に挿入され５ＶＤＣラインが負荷回路に接続され
（負荷接続工程）、１００ＶＡＣ入力がその電源ユニッ
トに接続されると（入力源接続工程）、抵抗器Ｒ１を経
由して制限された充電電流がコンデンサＣ１に流れてＣ
１の両端の電圧が徐々に高くなる（プリチャージ工
程）。一方１００ＶＡＣが入力されてから一定時間の遅
延時間後にディレイ１１からスイッチＲＬをＯＦＦから
ＯＮとする信号が出てスイッチＲＬはＯＮとなり、結果
として１３のラインにコンデンサＣ１が接続されること
になる（スイッチング工程）。そして、このスイッチＲ
ＬがＯＮとなるときには、コンデンサＣ１の充電が完了
するように設計しておけば、Ｃ１への充電電流が急激に
流れて５ＶＤＣライン１３の電圧が過渡的に低下するこ
とがなくなり、悪影響を与えることはない。
【００２７】また、スイッチングトランジスタＴＲ１の
スイッチング動作もディレイ１１を経由してスタートす
るようにしておけば、電源ユニットの動作上において出
力部分にコンデンサＣ１が常に接続されていることにな
り、安定した動作が可能となる。
【００２８】実施例４．次に、第４の発明の電源装置に
ついて説明する。上記実施例３ではコンデンサＣ１と直
列に挿入するスイッチＲＬを制御するためにディレイ１
１を使用したが、コンデンサＣ１の両端の電圧を検出し
て一定の電圧以上となったときにこのスイッチＲＬを閉
じるような構成とすることもできる。
【００２９】たとえば、図４において、ＩＣ１はＶTHな
る基準電圧を越えると出力信号を出すコンパレータ、１
６はスイッチＲＬをＯＮとし、スイッチングトランジス
タＴＲ１を動作させるように構成されたドライブであ
る。
【００３０】この図４の実施例４の動作は、スイッチＲ
ＬのＯＮとなる制御動作を除いては図３の実施例３の場
合と同一であるのでスイッチＲＬの動作についてのみこ
こでは説明する。
【００３１】良品の電源ユニットを故障した電源の代わ
りに挿入するときは、初期状態においてコンデンサＣ１
の両端の電圧Ｖc ＝０v であり、スイッチＲＬがＯＦＦ
のままで５ＶＤＣラインから抵抗Ｒ１によって電流が制
限され、５ＶＤＣラインに影響を与えない。そして、抵
抗Ｒ１からコンデンサＣ１に充電電流が流れ、徐々にコ
ンデンサＣ１の両端の電圧が上昇し、基準電圧ＶTHを越
えるとコンパレータＩＣ１から出力が出る。この出力に
よって、ドライブ１６がスイッチＲＬをドライブしてＯ
Ｎとさせるとともにスイッチングのドライブを開始して
電源としての機能を開始させる。このとき、電源の動作
としては５ＶＤＣ出力ライン１３にはコンデンサＣ１が
接続されているので安定した動作が可能となる。
【００３２】以上のように、第３の実施例によれば電源
ユニットの治線挿抜を実現するために出力部の直列ダイ
オードを使わず、出力端子と並列に挿入されるコンデン
サと直列にスイッチを設け、さらにそのスイッチと並列
に抵抗を入れるようにしてＡＣ入力があった後所定の時
間遅れの後そのスイッチをＯＮとするようにした構成と
したので、小型で、しかも、発熱の少ない効率の高い電
源を実現することができる。
【００３３】また、第４の実施例で述べたように、この
スイッチをＯＮとするタイミングを出力端子と並列に挿
入されるコンデンサの両端の電圧を検出してコンデンサ
の充電が完了したことを見て行うようにしても、同様の
効果が得られる。
【００３４】実施例５．なお、上記実施例３，４では電
源ユニットの故障を抵抗Ｒ１および発光ダイオードＬＥ
Ｄにより検出しているが、ダイオードにより直流化しそ
の電圧をコンパレータ等により検出して表示器やリレー
接点出力などの手段により警報を出すようにしてもよ
い。
【００３５】実施例６．なお、上記実施例１〜４では３
台の電源ユニットについて説明したが、２台または４台
以上の場合でも良い。
【００３６】実施例７．また、上記実施例では、スイッ
チングレギュレータ部分の回路をシングルインバータ型
を代表として示したが、他の型の電源ユニットでも同様
の効果がある。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、第１〜第４の発明によれ
ば電源ユニット出力部分のコンデンサに直列にスイッチ
を設け、そのスイッチのＯＮするタイミングをＡＣ供給
から一定時間遅らせるように構成したので、電源の効率
が高まり、発熱を低下することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の一実施例による活線挿抜電源装置
の基本部分の回路を含む構成図。
【図２】第２の発明による図１の動作を説明するための
タイミング図。
【図３】第３の発明の一実施例による活線挿抜電源装置
の基本部分の回路を含む構成図。
【図４】第４の発明の一実施例による活線挿抜電源装置
の基本部分の回路を含む構成図。
【図５】従来の活線挿抜電源装置の基本部分の回路を含
む構成図。
【符号の説明】
１０ 電源ユニット １１ ディレイ １２ プリチャージ回路 １３ 直流出力ライン １６ ドライブ Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ Ｄ１〜Ｄ５ ダイオード Ｔ１、Ｔ２ パルストランス ＴＲ１ スイッチングトランジスタ ＲＬ スイッチ Ｒ１ 抵抗器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の要素を有する電源装置 （ａ）入力源から電流を入力する入力部、 （ｂ）直流を出力する直流出力ライン、 （ｃ）直流出力ラインに並列に接続されたコンデンサ、 （ｄ）コンデンサと直列に接続されたスイッチ、 （ｅ）入力部に入力源が接続されてから、コンデンサを
    充電するプリチャージ回路、 （ｆ）プリチャージ回路によりコンデンサが充電された
    後、スイッチを閉じるディレイ手段。
  2. 【請求項２】 以下の工程を有する電源接続方法 （ａ）電源を負荷回路に接続する負荷接続工程、 （ｂ）電源に入力源を接続する入力源接続工程、 （ｃ）電源内のコンデンサに充電するプリチャージ工
    程、 （ｄ）上記コンデンサが充電された後、コンデンサを直
    流出力ラインに並列に接続するスイッチング工程。
  3. 【請求項３】 以下の要素を有する電源装置 （ａ）入力源から電流を入力する入力部、 （ｂ）直流を出力する直流出力ライン、 （ｃ）直流出力ラインに並列に接続されたコンデンサ、 （ｄ）コンデンサと直列に接続されたスイッチ、 （ｅ）スイッチと並列に接続された抵抗、 （ｆ）入力部に入力源が接続されてから、一定時間の遅
    延時間後にスイッチを閉じるディレイ回路、
  4. 【請求項４】 以下の要素を有する電源装置 （ａ）入力源から電流を入力する入力部、 （ｂ）直流を出力する直流出力ライン、 （ｃ）直流出力ラインに並列に接続されたコンデンサ、 （ｄ）コンデンサと直列に接続されたスイッチ、 （ｅ）スイッチと並列に接続された抵抗、 （ｆ）コンデンサの両端の電圧を検出し、所定の基準電
    圧を越えたとき出力信号を出力するコンパレータ、 （ｇ）コンパレータの出力信号が出たときにスイッチを
    閉じるドライブ回路。
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