JPH0549164A

JPH0549164A - 電源装置

Info

Publication number: JPH0549164A
Application number: JP3201741A
Authority: JP
Inventors: 隆一 ▲柳▼澤; Ryuichi Yanagisawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-08-12
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は複数のコンバータモジュールで構成
される電源装置に関し、信頼性を向上するよう改良した
電源装置を提供することを目的とする。【構成】直接電圧を入力する端子（＋ＩＮ，−ＩＮ）
と直流電圧を出力する主出力端子（＋ＯＵＴ．−ＯＵ
Ｔ）を有する直流電圧を変換するコンバータモジュール
（１）を複数個並列接続して構成される電源装置におい
て、前記コンバータモジュール（１）に、電源装置内の
制御回路部（２）に電力を供給するための補助出力端子
（ＡＵＸ−ＯＵＴ）を設け、複数のコンバータモジュー
ルの前記補助出力端子よりの出力電圧をダイオード
（３）を介して突き合わせて合成し、前記制御回路部
（２）に電力を供給するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数のＤＣ−ＤＣコンバ
ータモジュールを並列接続して構成される電源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理装置をはじめ、多くの電
子機器に使用される電源装置においては小型化および薄
形化が強く要求される。また、機器の種類の増加に伴
い、電流容量等の要求が多様化している。これらの要求
に対応するため、機器毎に対応した電源装置を開発する
ことなく、負荷に直流電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバ
ータの電力変換機能をモジュール化して、出力容量の変
更や形状変更に対する柔軟性を持たせる方法が採用され
ている。

【０００３】このようなＤＣ−ＤＣコンバータモジュー
ルによる従来の電源装置を図８の従来例の構成図を参照
して説明する。図８において、１００はコンバータモジ
ュールで、入力端子に加えられた直流電圧を、負荷から
の要求にもとづく直流電圧に変換して出力端子に出力す
る。このコンバータモジュールの台数は、負荷が要求す
る出力要求によって変更され、図８ではコンバータモジ
ュール１００が３台並列接続された場合を示している。
また、信頼性を要求される機器に対しては、負荷の最大
出力容量に対応する台数に、少なくとも１台多くコンバ
ータモジュールを設け、その内の１台に障害が発生して
も、残りのコンバータモジュールで負荷に電力を供給す
るようにしている。

【０００４】１０１は制御回路部であり、電源装置を保
護するための制御や障害信号の送出などが行なわれる。
従来例では、一例として、制御回路１０１は電源装置よ
り出力される電流を監視し、コンバータユニットに損傷
を与える電流が流れたとき、コンバータモジュールの電
圧変換動作を停止させる信号を発生する過電流保護回路
２１、電源装置より出力される電圧が異常に高くなり、
電源装置に接続された機器に損傷を与える電圧になった
とき、コンバータモジュールの電圧変換動作を停止させ
る信号を発生する過電圧保護回路２２、およびコンバー
タモジュールに障害が発生し、出力電圧が低下したこと
を検出して故障信号を発生する故障検出回路２３で構成
されている。

【０００５】１０２は補助電源回路であり、制御回路部
１０１への電力を供給する。また、５はヒューズ、６は
コンバータモジュールでのスイッチイング動作によって
発生する雑音を除去するためのフィルタ、７は負荷電流
測定用の抵抗、８はコンデンサであり、雑音を除去す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、複数
のコンバータモジュールを並列接続した電源装置におい
ては、信頼性の高い電力を負荷に供給するために、負荷
の最大出力容量に対応する台数に、少なくとも一台多く
のコンバータモジュールを設置し、コンバータモジュー
ルに障害が発生しても残りのコンバータモジュールで負
荷に電力を供給するようにしていた。

【０００７】しかし、コンバータモジュールを制御する
制御回路部に対する電源は、補助電源回路のみより供給
され、この補助電源回路に障害が発生すると、全てのコ
ンバータモジュールの動作が停止してしまい、電源装置
の信頼性を低下させていた。また、コンバータモジュー
ルの１台に障害が発生しても、残りのコンバータモジュ
ールで電力が供給されて規定電圧が得られるため、故障
検出回路が故障を検出するには、更に他のコンバータモ
ジュールに障害が発生し、出力電圧が低下するまで故障
が検出されず、装置のダウンを未然に防止できなかっ
た。

【０００８】本発明は複数のコンバータモジュールが並
列に接続される電源装置の信頼性を向上するよう改良し
た電源装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解消するた
めに本発明が採用した手段を図１を参照して説明する。
図１は本発明の原理図である。図１において、５はヒュ
ーズ、６はフィルタ、７は抵抗および８はコンデンサで
あり、また、１はコンバータモジュール、２は制御部、
４は軽負荷時の出力電圧を安定化する軽負荷時安定化手
段である。

【００１０】直接電圧を入力する端子（＋ＩＮ，−Ｉ
Ｎ）と直流電圧を出力する主出力端子（＋ＯＵＴ，−Ｏ
ＵＴ）を有する直流電圧を変換するコンバータモジュー
ル（１）を複数個並列接続して構成される電源装置にお
いて、前記コンバータモジュール（１）に、電源装置内
の制御回路部（２）に電力を供給するための補助出力端
子（ＡＵＸ−ＯＵＴ）を設け、複数のコンバータモジュ
ールの前記補助出力端子よりの出力電圧をダイオード
（３）を介して突き合わせて合成し、前記制御回路部
（２）に電力を供給する。

【００１１】

【作用】各コンバータモジュールの補助出力端子よりダ
イオードを介して突き合せて合成して制御回路部に直流
電圧を供給する。したがって、コンバータモジュールの
１台が障害になっても他のコンバータモジュールより制
御回路部に電力が供給できる。

【００１２】また、補助出力端子よりダイオードを介し
て突き合せて合成されているため、障害になったコンバ
ータモジュールへの電流の逆流はダイオードで防止され
る。以上のように、コンバータモジュールに、制御回路
部に電力を供給するための補助出力端子を設け、複数の
コンバータモジュールの前記補助出力端子よりの出力電
圧をダイオードを介して突き合せて合成して制御回路部
に供給するようにしたのでコンバータモジュールの１台
が障害になっても安定な電力を制御回路に供給すること
がてき、電源装置の信頼性を向上することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図２〜図７を参照して説
明する。図２は本発明の第１の実施例の構成図、図３は
同実施例のコンバータモジュールの具体例、図４は同実
施例の駆動回路出力信号の具体例、図５は同実施例の軽
負荷時安定化回路の具体例、図６は同実施例の軽負荷時
安定化回路の他の具体例、図７は本発明の第２の実施例
の構成図である。

【００１４】図２において、コンバータモジュール１、
制御回路部２およびダイオード３については図１で説明
したとおりである。また、ヒューズ５、フィルタ６、抵
抗７、コンデンサ８、過電流保護回路２１、過電圧保護
回路２２および故障検出回路２３については図８で説明
したとおりである。

【００１５】４は軽負荷時安定化手段であり、軽負荷時
安定化回路４−１〜３で構成され、電源装置の軽負荷時
におけるコンバータモジュールの出力電圧の安定化を行
なう。まず、図３を参照して、コンバータモジュール１
の構成を説明する。

【００１６】図３において、１０は変圧器、１１および
１４はダイオード、１２はコイル、１３および１５は容
量、１６は入力直流電流をオンオフするための駆動回
路、１７は入力直流電流をオンオフさせるためのスイッ
チとして動作するトランジスタ、１８は差動増幅器、１
９は基準電圧を発生する電源で、ツェナーダイオードな
どで代用することもできる。また、２０ａ，ｂおよびｃ
は抵抗である。

【００１７】駆動回路１６よりのオンオフ信号によっ
て、トランジスタ１７が変圧器１０の１次巻線に流れる
電流をオンオフさせると、変圧器１０の２次巻線に電圧
が誘起される。２次巻線に誘起された電圧はダイオード
１１で整流され、コイル１２およびコンデンサ１３によ
って交流成分が濾波され主出力端子（＋ＯＵＴ，−ＯＵ
Ｔ）に直流電圧を出力する。また、補助出力端子（ＡＵ
Ｘ−ＯＵＴ）には、ダイオード１４で整流され、コンデ
ンサ１５で平滑された直流電圧を出力する。なお、実施
例ではダイオード１４をダイオード１１の出力と接続し
たが、ダイオード１１の入力、すなわち、変圧器１０の
２次巻線と直接接続してもかまわない。

【００１８】主出力端子間に接続された抵抗２０ａ，ｂ
およびｃは主出力端子間に加わる電圧を分圧し、分圧さ
れた電圧と基準電圧１９との差に比例した電圧が差動増
幅器１８より得られ、この差電圧を駆動回路１６に帰還
して、主出力電圧を一定になるようにしている。

【００１９】駆動回路１６では、図４（Ａ）に示すよう
に、パルスの発生する時間間隔Ｔは一定であり、帰還電
圧によってパルスの幅が変化する。すなわち、主出力電
圧が低くなると電圧を上昇するようにパルス幅が広くな
り、出力電圧が高くなるとパルス幅が狹くなる。また、
図４（Ｂ）で示すように、駆動回路１６より出力される
パルスのパルス幅Ｔは一定であり、パルス発生間隔を変
化させる方法も使用される。この場合、出力電圧が低下
するとパルス発生間隔が狹まり、出力電圧が上昇すると
パルス発生間隔が広がる。

【００２０】このようにして各コンバータモジュール１
より得られた出力電圧を補助出力端子より得、ダイオー
ド３を介して合成させ、制御部２の電源として供給す
る。したがって、コンバータモジュールが１個でも動作
しておれば、制御部２は正常に動作する。

【００２１】また、制御部２の故障検出回路２３、各コ
ンバータモジュールの補助出力端子電圧を監視し、出力
電圧が異常値を示したとき故障信号を送出するため、故
障を容易に発見できる。また、従来例で説明したよう
に、負荷の最大容量に対応するコンバータモジュール台
数の他に１台余分にコンバータモジュールを設置してお
けば、コンバータモジュールの１台に障害が発生して出
力電圧が低下しても他の残りのコンバータモジュールよ
り負荷に電力を供することができ、一方コンバータモジ
ュールの故障は前述した故障検出回路２３で検出できる
ため、適当な時間に電源装置を交換でき、負荷に与える
影響を少なくすることができる。

【００２２】つぎに軽負荷時安定化回路について説明す
る。図４で説明したように、駆動回路１６は負荷が変動
し、無負荷に近い状態になると出力電圧が変動する。す
なわち、図４（Ａ）で示すように駆動回路１６が動作し
ている場合、負荷が無負荷に近い状態になるとパルス幅
が極端に狹くなり、また、図４（Ｂ）で動作している場
合は、パルスの発生間隔が長く延びるために出力電圧が
変動する。軽負荷時安定化回路４はこのような軽負荷時
の出力電圧を安定化させるための回路である。

【００２３】軽負荷時安定化回路の具体例を図５
（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）に示す。図５（Ａ）では、
前記補助出力端子（ＡＵＸ−ＯＵＴ）よりの電圧を抵抗
Ｒ１およびＲ２で分圧し、分圧された電圧と基準電圧Ｖ
_R1４３との差に比例した電圧が差動増幅器４１より得ら
れる。いま、負荷の無負荷に近い状態になり、補助出力
端子（ＡＵＸ−ＯＵＴ）の電圧が低下すると、差動増幅
器４１の出力電圧は低下し、ダイオード４２を介して電
流が流れ込む。その結果、図３で説明したコンバータモ
ジュールの分圧抵抗２０ａに電圧降下が生じ、差動増幅
器１８に入力する帰還電圧を低下させる。帰還電圧が低
下すると、差動増幅器１８の出力電圧も低下し、駆動回
路１６で電圧を上昇するように動作して出力電圧を安定
化させる。

【００２４】図５（Ｂ）は他の具体例で、差動増幅器４
１をトランジスタＱ１およびＱ２で構成させ、基準電圧
４３をツェナーダイオードＤ２１で構成した場合を示し
ている。また図５（Ｃ）で示す具体例は、軽負荷時安定
回路４は図５（Ａ）で説明したと同様であるが、コンバ
ータモジュール１の回路を変更した場合を示している。
すなわち、差動増幅器１８への出力電圧帰還は抵抗２０
ｄおよび２０ｆによって分圧して行い、基準電圧の方を
抵抗２０ｆを介して基準電圧電源１９より得るようにし
ている。負荷が無負荷に近い状態になると差動増幅器４
１に入力される補助出力端子電圧が低下する。差動増幅
器４１では基準電圧４３との差に比例した電圧が出力さ
れ、コンバータモジュール１の前記抵抗２０ｆに電流が
流れる。その結果、抵抗２０ｆには基準電圧１９と同極
性の電圧降下を生じ、差動増幅器１８に対する基準電圧
を等価的に上昇させ、駆動回路１６で電圧が上昇するよ
う動作し、出力電圧を安定化させる。

【００２５】また、図６は他の軽負荷時安定回路の具体
例である。図６で示す具体例は、駆動回路１６が、図４
（Ｂ）で説明したように、パルス発生間隔を変化するよ
うに動作している場合に適用される。駆動回路１６がパ
ルスの発生間隔を変化させると、補助出力端子（ＡＵＸ
−ＯＵＴ）の直流電圧に重畳したリップル電圧の周波数
が変化する。このリップル電圧をコンデンサ４４で直流
電圧を除去して取り出し、周波数／電圧変換回路４５に
入力すると、周波数／電圧変換回路４５の出力にはリッ
プル電圧の周波数に比例した電圧が出力される。この出
力電圧を差動増幅器４１に加えれば、図５（Ａ）で説明
したと同様に動作し、出力電圧を安定化する。

【００２６】なお、軽負荷時安定回路４にはコンバータ
モジュール１の補助出力端子（ＡＵＸ−ＯＵＴ）よりの
出力を入力している。これは、主出力端子は他のコンバ
ータモジュールの主出力端子と並列に接続されるため、
各コンバータモジュールのリップル電圧を検出するのが
困難なためである。

【００２７】また、図７は第２の実施例の構成を示す。
第２の実施例では、軽負荷時安定化回路４を複数のコン
バータモジュールに対して１台設置し、軽負荷時の出力
電圧の安定化させるようにしている。この場合、軽負荷
時安定化回路４は、コンバータモジュールに障害が発生
したときの影響を無くすために、ダイオード９−１０，
−２０，−３０、を介して接続している。すなわち、コ
ンバータモジュールに障害が発生し、障害の発生したコ
ンバータモジュールの補助出力端子電圧が０になった場
合、ダイオード９によって軽負荷時安定化回路への入力
が阻止される。

【００２８】このように複数のコンバータモジュールに
対して軽負荷時安定化回路１台を設置すると、いずれか
のコンバータモジュールに出力電圧不安定状態が発生し
たとき、全てのコンバータモジュールに対して出力電圧
安定化を行なうよう動作が行なわれる。

【００２９】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、そ
の発明の主旨に従った各種変形が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の諸効果が得られる。コンバータモジュールに、制御
回路部に電力を供給するための補助出力端子を設け、複
数のコンバータモジュールの前記補助出力端子よりの出
力電圧をダイオードを介して突き合せて合成して制御回
路部に供給するようにしたのでコンバータモジュールの
１台が障害になっても安定な電力を制御回路に供給する
ことができ、電源装置の信頼性を向上することができ
る。

【００３１】軽負荷時安定化回路への入力を補助出力
端子出力より得るようにしたため、出力安定化を確実に
行うことができた。故障検出を補助出力端子出力電圧
で判定するようにしたため、故障検出を容易かつ確実に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図３】同実施例のコンバータモジュールの具体例であ
る。

【図４】駆動回路出力信号の具体例である。

【図５】同実施例の軽負荷時安定化回路の具体例であ
る。

【図６】同実施例の軽負荷時安定化回路の他の具体例で
ある。

【図７】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図８】従来例の構成図である。

【符号の説明】１コンバータモジュール２制御回路部３，９，１１，１４，４２ダイオード４軽負荷時安定化（回路）手段５ヒューズ６フィルタ７，２０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４抵抗８，１３，１５，４４コンデンサ１２コイル１６駆動回路１７，Ｑ１．Ｑ２トランジスタ１８，４１差動増幅器１９，４３基準電源２１過電流保護回路２２過電圧保護回路２３故障検出回路Ｄ２１ツェナーダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直接電圧を入力する端子（＋ＩＮ，−Ｉ
Ｎ）と直流電圧を出力する主出力端子（＋ＯＵＴ，−Ｏ
ＵＴ）を有する直流電圧を変換するコンバータモジュー
ル（１）を複数個並列接続して構成される電源装置にお
いて、前記コンバータモジュール（１）に、電源装置内の制御
回路部（２）に電力を供給するための補助出力端子（Ａ
ＵＸ−ＯＵＴ）を設け、複数のコンバータモジュールの
前記補助出力端子よりの出力電圧をダイオード（３）を
介して突き合わせて合成し、前記制御回路部（２）に電
力を供給するようにしたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】前記コンバータモジュールの補助出力端
子（ＡＵＸ−ＯＵＴ）より電力が供給され、電源装置の
軽負荷時における前記コンバータモジュールの出力電圧
を安定される軽負荷時安定化手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載の電源装置。
【請求項３】前記コンバータモジュールの補助出力端
子よりの電圧低下を検出し、当該コンバータモジュール
の障害を検出するようにした故障検出回路を備えたこと
を特徴とする請求項１および２記載の電源装置。