JPH06225453A - 電源システム - Google Patents
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- JPH06225453A JPH06225453A JP5295240A JP29524093A JPH06225453A JP H06225453 A JPH06225453 A JP H06225453A JP 5295240 A JP5295240 A JP 5295240A JP 29524093 A JP29524093 A JP 29524093A JP H06225453 A JPH06225453 A JP H06225453A
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
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- H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract
からなり、故意又は偶然の不作動が、負荷又は動作に悪
影響を及ぼす一時的な現象を発生せず、かつ各モジュー
ルが他のモジュールから独立している電源システムを提
供する。 【構成】 電圧V0 で(端子13,12間の)相まって
負荷に給電する電源モジュールは、阻止ダイオードD1
(又はD2 )を有し、フィードバックループ(コントロ
ーラ14及びVref1(またはVref2)を受けるコンパレ
ータ15を有する)は、出力電圧を制御する。2つの出
力電圧端子は、D1 の2つの電極上の電圧V1 及びV0
(又は電圧V2 及びV0 をもつD2 )を固定するのに用
いられ、D 1 (又はD2 )が導通状態のとき電圧kV0
(k≦1)、又はD1 (又はD2 )が阻止状態のとき電
圧kV1 =Vref1(又はkV2 =Vref2)のいずれかを
供給する出力電圧選択手段(31)の入力端子に接続されて
いる。
Description
源モジュールを有し、相まって負荷に直流電源電圧V0
を給電する電源システムであって、これら二つの電源モ
ジュールは冗長構成で接続されていると共に、阻止ダイ
オードD1 ,D2 を経て互いに結合されており、これら
阻止ダイオードD1 ,D2のカソードには電圧V0 が生
じ、各モジュールはその出力電圧のフィードバックルー
プを有し、そのフィードバックループは電圧コントロー
ラとコンパレータとを含み、そのコンパレータの正入力
端は基準電圧Vref1(またはVref2)を受け、さらに各
モジュールは上記フィードバックを行うために、その阻
止ダイオードD1 (またはD2 )のアノードおよびカソ
ードにそれぞれ接続された2つの出力電圧端子を有する
電源システムに関するものである。
ジュールによって一定の電圧が給電される。この電源モ
ジュールは、しばしば電圧源として動作する。実際に、
電源モジュールは、フィードバックループによって一定
に維持された直流電圧V0 を負荷に給電する。
とも一つの第2の電源モジュールを用いることにより、
すなわちこの場合、負荷に関して第1の電源モジュール
と並列にマウントされた電源モジュールを用いることに
より、電源モジュールの故障を無くすことが望まれる。
これら2つのモジュールの不平衡動作が負荷への供給電
圧を乱さないようにする必要があると共に、これらモジ
ュールの不平衡動作をさらに悪化させないようにする必
要がある。特に、モジュールの一つが偶然にまたは故意
に不作動になった場合には、負荷への給電に影響を与え
ることなく、他のモジュールによって負荷への給電を維
持すべきである。この問題は、各モジュールの出力端子
に阻止ダイオードとしてのダイオードを接続し、そのカ
ソードを電圧V0 を出力する負荷の電源入力端子に接続
することによって解決することができる。この方法は、
特に特開平1−23724号公報において知られてい
る。
方法では、負荷に直流電圧V0 を供給する点で別の問題
が生じる。実際に、2つの電源モジュールは、通常動作
においては、負荷に同時に給電するため、各電源モジュ
ールのフィードバックループを維持する必要がある。し
かし、各阻止ダイオードの後段においてモジュールの出
力端子を共通にすることにより、安定性が複雑に損なわ
れると共に、許容し得ないポンピング現象を生じる程度
に、2つのフィードバックループを互いに影響せしめる
という事実のために、フィードバックループを維持する
ことが困難となる。さらに、このような構成を用いる
と、モジュールの構成を適切に対称構造にすると共に、
モジュールを平衡制御し、各モジュールが独自の基準電
圧を有しているにもかかわらず、やがてモジュールの一
つが、他のモジュールよりも必然的に著しく多く給電す
るようになる。
ールが、電圧V0 の増加(他のモジュールの結果とし
て)を検知して、V0 がV1 =V0 となるまで低下する
ように、その電圧V1 を減少させると、阻止ダイオード
D1 は阻止され、電圧V1 は0に低下し、したがってフ
ィードバックは動作しない。次に、最大出力をもつモジ
ュールが故障すると、最小出力をもつモジュールは、再
び動作を開始するが、電圧V1 は値0から開始するた
め、負荷が給電されない一時的な動作期間が生じる。こ
の一時的な動作期間は、短時間であっても許容されな
い。上述した従来例においては、阻止ダイオードのアノ
ード間の電圧を比較するコンパレータの出力信号を、フ
ィードバックループに並列に導入することによって、上
記の問題を解決している。しかし、この場合には、2つ
の電源モジュールが互いに影響を及ぼし合うという欠点
がある。
複数の電源モジュールからなり、電源モジュールの(故
意または偶然の)不作動が、負荷の給電中に、この負荷
またはその動作に悪影響を及ぼす一時的な現象を発生せ
ず、かつ各電源モジュールが他の電源モジュールから独
立している電源システムを提供しようとするものであ
る。
上述した欠点を軽減または除去するため、この発明にお
いては、前記各電源モジュールの2つの出力電圧端子を
出力電圧選択手段の入力端子に接続して、前記阻止ダイ
オードが導通状態において直流電圧d1 (d2)を出力
するときのカソード電圧の予め決定した係数k倍の電圧
(kV0 )か、または阻止ダイオードが阻止状態にある
ときのアノード電圧の前記係数k倍の電圧(kV1 =V
ref1またはkV2 =Vref2)のいずれかを適切に供給す
る。
なくとも一つの電源モジュールが、出力電圧としての電
圧V0 に基づいてフィードバックを常に実行し、かつ各
電源モジュールは他の電源モジュールから独立するの
で、電圧源として良好に動作することになる。供給電圧
V0 の値は、基準電圧Vref が最も高い、例えばVref2
のモジュールによって与えられる。電圧V0 がVref2の
増加に続いて増加するので、前記モジュールのフィード
バックは、電圧V1 を減少させる。V0 ≧V1 になる
と、ダイオードD1 は阻止され、したがって電圧V
1 は、基準電圧Vref1に比例して(ダイオードD1 が阻
止されるのに先立って、供給電圧V0 (V0 =k
Vref1)と同じ比例制御係数kに従って)制御される。
っているモジュール(この場合第2のモジュール)が、
他のモジュール(第1のモジュール)の出力電圧を消滅
せしめないようにする。これらの状況において、唯一負
荷に給電している第2のモジュールが故障したとして
も、常に電圧V0 がその出力端子に得られるようにな
り、第1のモジュールは、第2のモジュールの故障によ
る一時的な動作をすることなく、第2のモジュールを直
ちに引き継ぎ、それにもかかわらず2つのモジュールは
互いに独立した状態を保っている。このことは、以下の
ように要約することができる。すなわち、供給電圧V0
を中断することなく、ある電源モジュールから他の電源
モジュールへの急速な切り換えが生じ、全動作期間中に
おいて、あるモジュールまたは他のモジュールからの電
流の供給や温度にかかわらず、電圧V 0 は安定に維持さ
れる。
好適実施例においては、前記各電源モジュールに対し
て、前記出力電圧選択手段は、選択演算増幅器を含み、
その反転入力端は、第1の抵抗ブリッジによって発生さ
れる前記阻止ダイオードのアノード電圧V1 の係数k倍
を受け、非反転入力端は、第2の抵抗ブリッジによって
発生される前記阻止ダイオードのカソード電圧V0 の同
じ係数k倍を受け、さらに前記選択演算増幅器の反転入
力端は順方向に接続した阻止ダイオードを経て前記選択
演算増幅器の出力端子に接続されている。
と、選択演算増幅器は、阻止ダイオードのカソードに生
じる電圧kV0 を阻止ダイオードのアノードに出力す
る。これに対し、ダイオードD1 が阻止されると、選択
演算増幅器は、基準電圧Vref1によって規定される固定
電圧kV1 を阻止ダイオードのアノードに出力する。
いては、基準電圧が最も高い電源モジュールがほとんど
全ての電力を負荷に供給しないようにするのが好まし
い。
おいては、冗長構成で接続された2つの電源モジュール
のダイオードD1 ,D2 を流れる電流を等しくするため
に、各モジュールに対して、基準電圧Vref1(またはV
ref2)を補正する手段を第1の選択演算増幅器で構成
し、その反転入力端を第1の抵抗群を経て、その出力端
および阻止ダイオードD1 (またはD2 )のアノードに
接続し、非反転入力端を第2の抵抗群を経て他のモジュ
ールの阻止ダイオードD2 (またはD1 )のアノードお
よび基準電圧Vref1(またはVref2)に接続して、前記
第1の選択演算増幅器が電圧Vref1+k’(V2 −
V1 )(またはVref2+k’(V1 −V2 ))、ここで
k’≦1、を出力し、かつ前記第1の演算増幅器の後段
の少なくとも第2の演算増幅器を経て、(V2 −V1 )
の差電圧の符号が負か正かに応じて、電圧Vref1(また
はVref2+k’(V1 −V2 ))または電圧Vref1+
k’(V2−V1 )(またはVref2)のいずれかを供給
し、後者の電圧が新たな基準電圧を構成するようにす
る。
電流を等しくする必要がある場合には、これらの電流
は、各電源モジュールに配置された同一値の小さな抵抗
の両端に発生する電圧として公知の方法で検知され、そ
の後これら電流を組み合わせている。この発明による構
成では、ダイオードD1 およびD2 のダイナミック抵
抗、すなわち、動作中にコンパレータの正入力端におい
て、双方の電源モジュールの基準電圧に作用することに
より互いに等しくすべき直流電圧d1 ,d2 を用いる。
このため、ダイオードD1 およびD2 は、可能な限り同
一にすると共に、同一温度で動作させる必要がある。こ
れにより、電流のずれを15%程度にすることができ
る。このずれは、抵抗を用いる場合よりも正確でないと
しても、ほとんどの場合においては十分である。
示す回路図である。図1において、負荷1は、正電圧端
子11,21および負電圧端子12,22間にそれぞれ
接続された2つの同一の電源モジュール10および20
によって給電される。これら2つの電源モジュールは、
阻止ダイオードD1 (D2 )を経て負荷1に並列に接続
され、阻止ダイオードD1 (D2 )のカソードから端子
13(23)に電圧V0 を供給する。また、各電源モジ
ュールは、例えばパルス幅変調型(PWM)の通常の電
圧コントローラ14(24)を有する。フィードバック
ループは、ダイオードD1 (D2 )のアノードにおける
コントローラの出力電圧V1 (V2 )を、基準値Vref1
(Vref2)に維持するようにかけられる。このため、コ
ンパレータ15(25)の正入力端子16(26)に基
準値Vref1(Vref2)を印加し、負入力端子17(2
7)に電圧V1 またはV2 (一般には、V1 またはV2
の所定の係数値)を印加して、このコンパレータの出力
端子に生じる差電圧を、コントローラ14(24)の制
御電圧としている。このように構成することにより、出
力電圧のフィードバックループが、互いに干渉しないよ
うにしている。
を適切に制御することができない。すなわち、電圧V0
は、所定の負荷に対して、ダイオードD1 ,D2 の温度
変化に追従して変化し、また、ある負荷から他の負荷に
代えた場合には、その負荷のインピーダンスに従って、
すなわちダイオードD1 ,D2 を流れる電流によって変
化する。
に係る冗長構成のシステムの一つの電源モジュールを示
すものである。図1と同様、第1のモジュールに対し
て、入力端子11,12、電圧コントローラ14、ダイ
オードD1 および電圧Vref1を正(+)入力端子16に
受けるコンパレータ15を設ける。この発明において
は、その出力電圧を固定するために、電源モジュール
は、電圧V1 のダイオードD 1 のアノードと、電圧V0
の供給端子13との2つの出力電圧端子を設ける。これ
ら2つの電圧は、この実施例では端子12(電圧V0 を
受けない負荷の端子にも接続されるグランド)に負電圧
を受け、コンパレータ15の負(−)入力端子に選択電
圧を印加する選択手段30に印加する。この選択電圧
は、ダイオードD 1 が導通状態で直流電圧d1 となると
きのダイオードD1 のカソード電圧か、またはダイオー
ドD1 が阻止されたときのダイオードD1 のアノード電
圧の所定の係数k(k<1)倍、すなわち電圧kV0 ま
たは電圧kV1 からなる。
を参照して詳細に説明する。図3は、図2と同様に、一
つまたはそれ以上の他の電源モジュールと並列に負荷1
(図示せず)に給電する第1の電源モジュールを示すも
のである。破線で示す選択手段30は、選択演算増幅器
31を有し、その反転入力端には第1の抵抗ブリッジ3
2,33(中点34)を経てダイオードD1 のアノード
電圧(V1 )の係数k倍の電圧を印加する。便宜上、k
を0.5、抵抗32,33の値をRとする。増幅器31
の非反転入力端には、第2の抵抗ブリッジ35,36
(中点37)を経てダイオードD1 のカソード電圧(V
0 )の同じ係数k倍の電圧を印加する。検出電圧の同じ
係数k(k=0.5)倍の電圧を印加するため、抵抗3
5,36も等しく、例えばRに等しくする。増幅器31
の反転入力端は、順方向に接続された阻止ダイオード3
8を経て増幅器31の出力端に接続すると共に、接続点
39を経て次段の演算増幅器41の非反転入力端に接続
し、この演算増幅器41の反転入力端を、接続点42に
おいてその出力端に直接フィードバックする。
0)においては、中点34の電圧は、中点37の電圧よ
りも僅かに高くなる傾向にある。これら2つの電圧は、
抵抗32およびダイオード38を流れる僅かな補足的な
電流によって、中点37の値V 0 /2に等しくなる。し
たがって、出力端39は、電圧V0 /2を選択する。こ
の電圧は、増幅器41を経て低インピーダンスを与える
ようにインピーダンス整合されて、コンパレータ15の
負入力端17に印加される。
少して)、2つの電圧V0 およびV 1 が等しくなると、
ダイオードD1 は阻止され、そのとき中点37の電圧
は、中点34の電圧よりもわずかに高くなる。この状態
では、出力端39の電圧でもある中点34の電圧は、ダ
イオード38で阻止されるために、中点37の電圧に追
従できなくなる。したがって、出力端39は、電圧V1
/2を選択し、この電圧が増幅器41を経てコンパレー
タ15の負入力端に印加される。したがって、電圧V1
は、ダイオードD1 のブロッキング時に予め得られてい
たV0 のブロッキング値に安定化される。その後、電圧
V0 が徐々にまたは急激に、上記のブロッキング値を再
び下回ると、ダイオードD1 は直ちに、再び導通状態に
なる。
ードD1 およびD2 に流れる電流もほぼ等しくしたい場
合には、図4に示す補足装置を図2および図3に示すシ
ステムに付加することもできる。この補足装置は、各電
源モジュールにおける基準電圧を補正する手段を構成す
るもので、図2および図3におけると同様に、参照符号
18で示す一点鎖線で囲まれた第1の電源モジュールに
ついて、以下に説明する。
5を有し、その反転入力端を、抵抗47を経て接続点4
6においてその出力端に接続すると共に、抵抗48を経
てダイオードD1 のアノード(電圧V1 を印加する)に
接続する。増幅器45の非反転入力端は、抵抗49を経
て第2の電源モジュールのダイオードD2 のアノードに
接続すると共に、抵抗52を経て端子51の基準電圧V
ref1に接続する。抵抗47,48,49,52の抵抗値
は、例えば抵抗47および52がR’に等しく、抵抗4
8および49が2R’に等しくなるように設定する。
りも低い、(V2 +2Vref1)/3の電圧になる。反転
入力端の電圧は、最大値をとると、非反転入力端の電圧
に等しくなり、増幅器45の出力端46の電圧V46は、
V46={(V2 −V1 )/2}+Vref1となる。この出
力端46は、第2の演算増幅器53の非反転入力端に接
続し、この第2の演算増幅器53の反転入力端を、抵抗
54(例えば、抵抗値R)を経て端子51(電圧
Vref1)に接続すると共に、接続点55および逆方向に
接続したダイオード56を経てその出力端に接続する。
初はVref1に等しい接続点55の電圧は、最小値をとる
と、出力端46の電圧、すなわち{(V2 −V1 )/
2}+Vref1に等しくなるような電流が、ダイオード5
6および抵抗54に流れる。
ると、反転入力端は増幅を制御し、ダイオード56が阻
止されて、接続点55の電圧はVref1に等しくなる(抵
抗54を経て何ら電流が流れない)。
用のホロワ増幅器57を経て、コンパレータ15の正入
力端16に基準電圧として印加される。さらに、コンパ
レータ15の負入力端17は、接続点42(図2および
図3参照)の電圧、すなわちこの場合はkV0 を受け、
これによりダイオードD1 およびD2 を流れる電流を等
しくして、各電源モジュールが常に負荷に給電し(故障
の場合を除いて)、各電源モジュールが他の電源モジュ
ールによってもはや妨害されることがなくなる。
(V2 −V1 )+Vref1になる。ここで、k’<1であ
る。このk’の値は、抵抗47,48,49,52の値
を適切に選択することによって決定できることは、当業
者において明らかである。
のみ説明したが、図4に示す阻止ダイオードD2 のみが
示してある第2の電源モジュールについても、同様な構
成を有しており、電圧V1 およびV2 の関数を反転して
用いることで、第1の電源モジュールと同様に対称的に
動作させることができる。
ることなく動作し得る。その場合、接続点42の電圧k
V0 を、一つの抵抗ブリッジ(図示せず)を経て供給す
るよう構成することもできるが、この場合には電圧V0
の調整制御は劣る。
を示す図である。
る。
を等しくするこの発明の他の実施例を説明するための図
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも2つの電源モジュールを有
し、相まって負荷に直流電源電圧V0 を給電する電源シ
ステムであって、 これら二つの電源モジュールは冗長構成で接続されてい
ると共に、阻止ダイオードD1 ,D2 を経て互いに結合
されており、これら阻止ダイオードD1 ,D2のカソー
ドには電圧V0 が生じ、各モジュールはその出力電圧の
フィードバックループを有し、そのフィードバックルー
プは電圧コントローラとコンパレータとを含み、そのコ
ンパレータの正入力端は基準電圧Vref1(または
Vref2)を受け、さらに各モジュールは上記フィードバ
ックを行うために、その阻止ダイオードD1 (またはD
2 )のアノードおよびカソードにそれぞれ接続された2
つの出力電圧端子を有する当該電源システムにおいて、 前記各電源モジュールの2つの出力電圧端子を出力電圧
選択手段の入力端子に接続して、前記阻止ダイオードが
導通状態においてDC電圧d1 (d2 )を出力するとき
のカソード電圧の予め決定した係数k倍の電圧(k
V0 )か、または阻止ダイオードが阻止状態にあるとき
のアノード電圧の前記係数k倍の電圧(kV 1 =Vref1
またはkV2 =Vref2)のいずれかを適切に供給するよ
う構成したことを特徴とする電源システム。 - 【請求項2】 請求項1記載の電源システムにおいて、
前記各電源モジュールに対して、前記出力電圧選択手段
は、選択演算増幅器を含み、その反転入力端は、第1の
抵抗ブリッジによって発生される前記阻止ダイオードの
アノード電圧V1 の係数k倍を受け、非反転入力端は、
第2の抵抗ブリッジによって発生される前記阻止ダイオ
ードのカソード電圧V0 の同じ係数k倍を受け、さらに
前記選択演算増幅器の反転入力端は順方向に接続した阻
止ダイオードを経て前記選択演算増幅器の出力端子に接
続されていることを特徴とする電源システム。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の電源システムに
おいて、前記出力電圧選択手段の後段にホロワ増幅器を
設け、この増幅器の出力端を前記コンパレータの負入力
端に接続して、このコンパレータの出力により前記出力
電圧V1 (またはV2 )を供給する前記電圧コントロー
ラを制御するよう構成したことを特徴とする電源システ
ム。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の電源モ
ジュールを2個有する電源システムにおいて、前記各阻
止ダイオードに流れる電流を等しくするために、前記基
準電圧Vref1(またはVref2)を補正する手段を具え、
この基準電圧が正のときに、差k’(V2 −V1 )(ま
たはk’(V1 −V2 ))(k’≦1)を加えることに
より、前記基準電圧をわずかに可変とするようにしたこ
とを特徴とする電源システム。 - 【請求項5】 請求項4記載の電源システムにおいて、
前記各電源モジュールに対して、前記基準電圧V
ref1(またはVref2)を補正する手段は、第1の選択演
算増幅器で構成し、その反転入力端を第1の抵抗群を経
て、その出力端および阻止ダイオードD1 (または
D2 )のアノードに接続し、非反転入力端を第2の抵抗
群を経て他の電源モジュールの阻止ダイオードD2 (ま
たはD1 )のアノードおよび基準電圧Vref1(またはV
ref2)に接続して、前記第1の選択演算増幅器が電圧V
ref1+k’(V2 −V1 )(またはVref2+k’(V1
−V2 ))、ここでk’≦1、を出力し、かつ前記第1
の演算増幅器の後段の少なくとも第2の演算増幅器を経
て、(V2 −V1 )の差電圧の符号が負か正かに応じ
て、電圧Vref1(またはVref2+k’(V1 −V2 ))
または電圧Vref1+k’(V2−V1 )(または
Vref2)のいずれかを供給し、後者の電圧が新たな基準
電圧を構成するようにしたことを特徴とする電源システ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
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FR9214189 | 1992-11-25 |
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JPH06225453A true JPH06225453A (ja) | 1994-08-12 |
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EP (1) | EP0599410B1 (ja) |
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