JPH0681502B2 - Parallel operation protection circuit - Google Patents
Parallel operation protection circuitInfo
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- JPH0681502B2 JPH0681502B2 JP63173928A JP17392888A JPH0681502B2 JP H0681502 B2 JPH0681502 B2 JP H0681502B2 JP 63173928 A JP63173928 A JP 63173928A JP 17392888 A JP17392888 A JP 17392888A JP H0681502 B2 JPH0681502 B2 JP H0681502B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のスイッチング電源部を並列接続して負
荷に安定化出力電圧を供給する電源装置に於いて、任意
のスイッチング電源部の異常を検出し、且つ正常のスイ
ッチング電源部のみで並列運転を継続し得るように制御
する並列運転保護回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a power supply device that supplies a stabilized output voltage to a load by connecting a plurality of switching power supply units in parallel. The present invention relates to a parallel operation protection circuit that detects the above and controls so that parallel operation can be continued only with a normal switching power supply unit.
大型コンピュータや半導体集積回路テスター等に於いて
は、直流の低電圧，大電流の電源装置、例えば、5V,300
0A等の電源装置を必要とすることになるが、コストや信
頼性等の点から、例えば、5V,500A等のスイッチング電
源部を６台並列接続して電源装置を構成している。この
場合、１台の故障により電源容量から直ちに不足するこ
とになるから、１台或いは数台を余分に並列接続して冗
長並列運転し、信頼性を向上している。このようにスイ
ッチング電源部を並列接続した電源装置に於いて、１台
のスイッチング電源部の障害により他の並列運転中のス
イッチング電源部の動作が悪影響を受けないようにする
ことが必要である。In a large computer, a semiconductor integrated circuit tester, etc., a DC low voltage, high current power supply device, for example, 5V, 300
A power supply device of 0 A or the like is required, but from the viewpoint of cost and reliability, for example, six switching power supply units of 5 V, 500 A or the like are connected in parallel to form a power supply device. In this case, the power supply capacity is immediately inadequate due to the failure of one unit, so that one or several units are connected in parallel in an redundant parallel operation to improve reliability. In such a power supply device in which the switching power supply units are connected in parallel, it is necessary to prevent the operation of the other switching power supply units during parallel operation from being adversely affected by the failure of one switching power supply unit.
前述のように、比較的小容量のスイッチング電源部を複
数台並列接続して、大容量の負荷に安定化出力電圧を供
給する電源装置に於いて、従来は、例えば、第３図に示
すように、負荷40が5Vで2000Aを必要とする時、5Vで500
Aの出力容量のスイッチング電源部41〜44を４台並列に
接続して、負荷40に安定化出力電圧を供給することにな
る。なお、45は交流電源を示し、各スイッチング電源41
〜44は、交流電圧を整流して直流電源とする場合を示
す。As described above, in a power supply device that supplies a stabilized output voltage to a large-capacity load by connecting a plurality of relatively small-capacity switching power supply units in parallel, conventionally, for example, as shown in FIG. And when load 40 requires 2000A at 5V, 500 at 5V
The four switching power supply units 41 to 44 having the output capacity of A are connected in parallel to supply the stabilized output voltage to the load 40. In addition, 45 indicates an AC power supply, and each switching power supply 41
Reference numerals 44 to 44 show the case where an AC voltage is rectified to be used as a DC power supply.
スイッチング電源部41〜44の出力電圧は、例えば、Ｖ１
＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４の関係に設定され、且つ各電圧の差
は、数10mV程度に選定されている。又スイッチング電源
部41〜44から供給する電流が500Aとなると、過電流保護
機能が動作する構成とした時、負荷40に2000Aの電流が
流れる場合は、各スイッチング電源部41〜44の出力電流
Ｉ１〜Ｉ４は、500Aとなるが、負荷40に500A以下の電流
が流れる場合は、出力電圧が最も高い（Ｖ１）のスイッ
チング電源部41からのみ電流Ｉ１が供給される。The output voltage of the switching power supply units 41 to 44 is, for example, V 1
The relation of> V 2 > V 3 > V 4 is set, and the difference between the voltages is selected to be about several tens of mV. Further, when the current supplied from the switching power supply units 41 to 44 becomes 500 A, and when the current of 2000 A flows in the load 40 when the overcurrent protection function operates, the output current I of each switching power supply unit 41 to 44 is 1 to I 4 are 500 A, but when a current of 500 A or less flows through the load 40, the current I 1 is supplied only from the switching power supply unit 41 having the highest output voltage (V 1 ).
従って、負荷の電流と電圧との関係は、第４図に示すも
のとなり、OCP1〜OCP4は、スイッチング電源部41〜44の
過電流保護動作値である。例えば、Ａ点を動作点とする
と、負荷40の電圧はＶ３とＶ４との間の値となり、スイ
ッチング電源部41,42は最大定格電流を供給し、スイッ
チング電源部43は、最大定格電流の数分の１の電流を供
給し、スイッチング電源部44は電流を供給しない状態と
なる。Therefore, the relationship between the load current and voltage is as shown in FIG. 4, and OCP1 to OCP4 are overcurrent protection operation values of the switching power supply units 41 to 44. For example, assuming that point A is the operating point, the voltage of the load 40 becomes a value between V 3 and V 4 , the switching power supply units 41 and 42 supply the maximum rated current, and the switching power supply unit 43 supplies the maximum rated current. Is supplied to the switching power supply unit 44, and the switching power supply unit 44 is in a state of not supplying current.
前述のように、並列接続された各スイッチング電源部41
〜44は、均等に負荷分担するものではなく、最大出力電
圧に設定されたスイッチング電源部41が常に電流が供給
し、又最大電流供給状態となることが多いので、このス
イッチング電源部41の寿命が最も短くなる。As described above, the switching power supply units 41 connected in parallel are connected.
~ 44 does not evenly share the load, and the switching power supply unit 41 set to the maximum output voltage always supplies the current and is in the maximum current supply state in many cases. Is the shortest.
そこで、各スイッチング電源部が予め定めた負担率で負
荷電流を供給できる電流バランス型のスイッチングレギ
ュレータを先に提案した。即ち、第５図に示すように、
負荷71に安定化出力電圧を供給するように並列接続した
スイッチング電源部50−1,50−２は、それぞれ同一の構
成を有し、51はトランス、52はスイッチング素子として
のトランジスタ、53は直流電源（例えば、図示を省略し
た整流回路により交流を整流した電源）、54はダイオー
ド、55はパルス幅制御回路（PWM）、56は誤差増幅器、5
7は抵抗R1,R2からなる抵抗加算器、58は抵抗R0と可変基
準電圧Ｅからなる電圧設定回路、59はカレントトラン
ス、60はダイオード、61は抵抗、62はコンデンサ、63は
不平衡分を求める抵抗、64は差動増幅器、65は抵抗R3と
コンデンサＣとからなる積分回路、66はリミッタ回路、
67,68は整流用ダイオード、69はチョークコイル、70は
平滑用コンデンサ、SLはスレーブ端子、MAはマスク端
子、CBは電流バランス端子、CMは共通端子（接地端子）
であり、フォワード型の場合を示す。Therefore, we first proposed a current balance type switching regulator in which each switching power supply unit can supply a load current at a predetermined load factor. That is, as shown in FIG.
The switching power supply units 50-1 and 50-2 connected in parallel so as to supply a stabilized output voltage to the load 71 have the same configuration, 51 is a transformer, 52 is a transistor as a switching element, and 53 is a direct current. A power supply (for example, a power supply that rectifies an alternating current by a rectifier circuit (not shown)), 54 is a diode, 55 is a pulse width control circuit (PWM), 56 is an error amplifier, 5
7 is a resistance adder consisting of resistors R1 and R2, 58 is a voltage setting circuit consisting of resistor R0 and variable reference voltage E, 59 is a current transformer, 60 is a diode, 61 is a resistor, 62 is a capacitor, and 63 is an unbalanced component. The desired resistance, 64 is a differential amplifier, 65 is an integrating circuit consisting of a resistor R3 and a capacitor C, 66 is a limiter circuit,
67 and 68 are rectifying diodes, 69 is a choke coil, 70 is a smoothing capacitor, SL is a slave terminal, MA is a mask terminal, CB is a current balance terminal, and CM is a common terminal (ground terminal).
And shows the case of the forward type.
スイッチング電源部50−１をマスタ・スイッチング電源
部とし、スイッチング電源部50−２をスレーブ・スイッ
チング電源部として並列運転する場合の構成を示し、マ
スタ・スイッチング電源部50−１のマスク端子MAと、ス
レーブ・スイッチング電源部50−２のスレーブ端子SLと
を接続し、又電流バランス端子CBを相互に、且つ共通端
子CMを相互に接続する。従って、スレーブ・スイッチン
グ電源部50−２は、マスタ・スイッチング電源部50−１
の電圧設定部58に於いて設定された電圧に従って出力電
圧の安定化制御が行われる。The switching power supply unit 50-1 is a master switching power supply unit, and the switching power supply unit 50-2 is a slave switching power supply unit, showing a configuration in parallel operation, and the mask terminal MA of the master switching power supply unit 50-1, The slave switching power supply section 50-2 is connected to the slave terminal SL, the current balancing terminals CB are connected to each other, and the common terminal CM is connected to each other. Therefore, the slave switching power supply unit 50-2 is the master switching power supply unit 50-1.
The output voltage stabilization control is performed according to the voltage set by the voltage setting unit 58.
誤差増幅器56は、安定化出力電圧と、抵抗加算器57を介
した電圧設定回路58の設定電圧とを比較し、パルス幅制
御回路55はその差に対応してトランジスタ52のオン時間
を制御し、直流電源53からの直流電流をトランス51の一
次巻線に供給し、二次巻線に誘起した電圧をダイオード
67,68、チョークコイル69、コンデンサ70からなる整流
平滑回路により整流し、又トランス51の補助巻線に接続
したダイオード54を介してトランス51のリセットを行
い、前述のように、電圧設定回路58の設定電圧に対応し
た出力電圧となるように制御が行われる。The error amplifier 56 compares the stabilized output voltage with the setting voltage of the voltage setting circuit 58 via the resistance adder 57, and the pulse width control circuit 55 controls the on-time of the transistor 52 according to the difference. , The DC current from the DC power supply 53 is supplied to the primary winding of the transformer 51, and the voltage induced in the secondary winding is fed to the diode.
Rectification is performed by a rectification smoothing circuit including 67, 68, choke coil 69, and capacitor 70, and the transformer 51 is reset via the diode 54 connected to the auxiliary winding of the transformer 51. The control is performed so that the output voltage corresponds to the set voltage of.
又負荷71に供給する電流は、トランス51の一次側のトラ
ンジスタ52に流れる電流に比例するから、カレントトラ
ンス59によりこの電流を検出し、ダイオード60,抵抗61,
コンデンサ62等により直流成分として抵抗62に加える。
この抵抗63は、スイッチング電源部50−1,50−２の電流
容量に対応して設定するもので、それぞれ最大定格電流
を供給した時に、同一の例えば1Vの端子電圧となるよう
に設定する。Further, the current supplied to the load 71 is proportional to the current flowing through the transistor 52 on the primary side of the transformer 51, so this current is detected by the current transformer 59, and the diode 60, the resistor 61,
A direct current component is added to the resistor 62 by the capacitor 62 and the like.
The resistor 63 is set corresponding to the current capacity of the switching power supply units 50-1 and 50-2, and is set to have the same terminal voltage of 1 V, for example, when the maximum rated current is supplied.
従って、マスタ・スイッチング電源部50−１とスレーブ
・スイッチング電源部50−２との電流負担分が平衡状態
であると、電流バランス端子CBが相互に接続されている
ので、抵抗63の端子電圧は０となる。この場合は、電圧
設定回路58による設定電圧のみが誤差増幅器56に加えら
れる。Therefore, when the current burdens of the master switching power supply section 50-1 and the slave switching power supply section 50-2 are in a balanced state, the current balancing terminals CB are connected to each other, so the terminal voltage of the resistor 63 is It becomes 0. In this case, only the voltage set by the voltage setting circuit 58 is applied to the error amplifier 56.
又電流負担分が不平衡状態となると、電流負担分が多い
方の差動増幅器64の出力電圧が＋極性となり、反対に電
流負担分が少ない方の差動増幅器64の出力電圧が−極性
となり、急激な負荷変動による影響を受けないように積
分回路65で積分し、起動時や障害時の影響を受けないよ
うにリミッタ回路66で最大許容値以下となるように制限
し、抵抗加算器57により電圧設定回路58からの設定電圧
に加算して、電流負担分が多い方の出力電圧を下げると
共に、電流負担分が少ない方の出力電圧が上がるように
制御する。それによって、電流負担分の平衡化を図るこ
とができる。When the current burden becomes unbalanced, the output voltage of the differential amplifier 64 with the larger current burden becomes the positive polarity, while the output voltage of the differential amplifier 64 with the lower current burden becomes the negative polarity. , Integrating circuit 65 is integrated so that it is not affected by sudden load fluctuations, and limiter circuit 66 limits it so that it is below the maximum allowable value so that it is not affected by start-up or failure, and resistance adder 57 Is added to the set voltage from the voltage setting circuit 58 to lower the output voltage of the one with a large current burden and to increase the output voltage of the one with a small current burden. As a result, the current burden can be balanced.
複数のスイッチング電源部41〜44,50−1,50−２を並列
に接続して負荷40,71に安定化出力電圧を供給する電源
装置に於いては、故障発生スイッチング電源部を早期に
検出して、交換することが必要となる。その場合、並列
運転中の複数のスイッチング電源部に於いて、或るスイ
ッチング電源部に於けるスイッチング動作が停止する故
障により出力電圧が零に低下しても、他のスイッチング
電源部の出力電圧が正常ならば、負荷40,71に印加する
出力電圧は零とならないので、、故障発生スイッチング
電源部を検出することは困難である。In a power supply device that supplies a stabilized output voltage to loads 40 and 71 by connecting a plurality of switching power supply units 41 to 44, 50-1, 50-2 in parallel, a failure occurrence switching power supply unit can be detected early. And then need to be replaced. In that case, in a plurality of switching power supply units that are operating in parallel, even if the output voltage drops to zero due to a failure that stops the switching operation in a certain switching power supply unit, the output voltage of the other switching power supply units If normal, the output voltage applied to the loads 40 and 71 does not become zero, so it is difficult to detect the faulty switching power supply unit.
そこで、スイッチング素子のオン，オフ動作が所定の周
期で行われていることを利用し、その動作が停止した時
に故障発生であると判定する方式が提案されている。Therefore, a method has been proposed in which it is determined that a failure occurs when the operation of the switching element is stopped by utilizing the fact that the on / off operation of the switching element is performed in a predetermined cycle.
しかし、或るスイッチング電源部の出力電圧が上昇する
と、他のスイッチング電源部では、その出力電圧を検出
して、例えば、第５図の誤差増幅器56に加えることにな
り、その検出電圧が設定電圧より充分に高い電圧の場合
は、トランジスタ52のオン期間を零とするように制御す
ることになる。即ち、パルス幅制御によるスイッチング
素子のオン，オフ動作が停止することになる。又第３図
に示す従来例に於いても、出力電圧が最高に設定された
スイッチング電源部に於いては、常時スイッチング素子
のオン，オフ動作が行われるが、出力電圧が低く設定さ
れたスイッチング電源部に於いては、負荷電流が小さい
時に、スイッチング素子のオン，オフ動作が停止するこ
とになる。このオン，オフ動作の停止を故障発生と判定
する前述の方式によると、この場合も故障発生と判定す
る欠点が生じる。However, when the output voltage of a certain switching power supply unit rises, the other switching power supply unit detects the output voltage and adds it to, for example, the error amplifier 56 in FIG. 5, and the detected voltage is the set voltage. When the voltage is sufficiently higher, the on period of the transistor 52 is controlled to be zero. That is, the on / off operation of the switching element by the pulse width control is stopped. Also in the conventional example shown in FIG. 3, in the switching power supply unit in which the output voltage is set to the highest level, the switching elements are always turned on and off, but the switching output voltage is set to a low level. In the power supply unit, when the load current is small, the ON / OFF operation of the switching element is stopped. According to the above-described method of determining the stop of the on / off operation as the occurrence of the failure, the disadvantage of determining the occurrence of the failure also occurs in this case.
本発明は、並列運転時の故障発生スイッチング電源部を
検出して、並列運転から切離すことを目的とするもので
ある。An object of the present invention is to detect a faulty switching power supply unit during parallel operation and disconnect it from parallel operation.
本発明の並列運転保護回路は、複数のスイッチング電源
部を並列に接続して負荷に安定化出力電圧をを供給する
並列運転時に於いて、故障発生スイッチング電源部を確
実に検出できるようにしたものであり、第１図を参照し
て説明する。The parallel operation protection circuit of the present invention is capable of reliably detecting a faulty switching power supply unit in parallel operation in which a plurality of switching power supply units are connected in parallel and a stabilized output voltage is supplied to a load. This will be described with reference to FIG.
トランス１の一次巻線に接続し、整流電源等の直流電源
DCからの電流をオン，オフ制御するトランジスタ等のス
イッチング素子２と、トランス１の二次巻線に接続した
整流平滑回路３と、この整流平滑回路３の出力電圧に比
例した電圧と第１の基準電圧Vr1とを比較する第１の比
較部４と、この第１の比較部４の出力信号によりスイッ
チング素子２のオン，オフを制御するパルス幅制御回路
等のスイッチング制御回路５とを備えたスイッチング電
源部６−１〜６−ｎを並列接続して、負荷に安定化出力
電圧を供給する電源装置に於いて、トランス１の二次巻
線の誘起電圧を検出する電圧検出部７と、この電圧検出
部７による検出電圧と、前記第１の基準電圧Vr1より低
い第２の基準電圧Vr2とを比較して、第２の基準電圧Vr2
より検出電圧が低い時に、第１の比較部４に加えられる
整流平滑回路３の出力電圧に比例した電圧を低減させる
第２の比較部８と、電圧検出部７による検出電圧と、第
２の基準電圧Vr2より低い第３の基準電圧Vr3とを比較
し、第３の基準電圧Vr3より検出電圧が低くなった時
に、スイッチ回路SWを制御して、第１の基準電圧や電流
検出部CTによる電流検出信号等の並列運転情報を遮断す
る第３の比較部９とを備えたものである。DC power source such as rectified power source connected to the primary winding of transformer 1.
A switching element 2 such as a transistor for controlling on / off of a current from DC, a rectifying / smoothing circuit 3 connected to a secondary winding of a transformer 1, a voltage proportional to an output voltage of the rectifying / smoothing circuit 3, and a first A first comparison section 4 for comparing with the reference voltage Vr1 and a switching control circuit 5 such as a pulse width control circuit for controlling ON / OFF of the switching element 2 by an output signal of the first comparison section 4 are provided. In a power supply device in which switching power supply units 6-1 to 6-n are connected in parallel to supply a stabilized output voltage to a load, a voltage detection unit 7 that detects an induced voltage in a secondary winding of the transformer 1, The voltage detected by the voltage detector 7 is compared with the second reference voltage Vr2, which is lower than the first reference voltage Vr1, to obtain the second reference voltage Vr2.
When the detected voltage is lower, the second comparator 8 that reduces the voltage proportional to the output voltage of the rectifying and smoothing circuit 3 applied to the first comparator 4, the voltage detected by the voltage detector 7, and the second comparator The third reference voltage Vr3 lower than the reference voltage Vr2 is compared, and when the detection voltage becomes lower than the third reference voltage Vr3, the switch circuit SW is controlled and the first reference voltage and the current detection unit CT are used. It is provided with a third comparison unit 9 that interrupts parallel operation information such as a current detection signal.
各スイッチング電源部６−１〜６−ｎは、負荷に印加す
る出力電圧に比例した電圧と、第１の基準電圧Vr1と比
較してスイッチング素子２のオン，オフを制御し、設定
した出力電圧となるように制御するものであり、又電流
検出部CTによる検出信号を用いた場合は、スイッチング
電源部６−１〜６−ｎの電流負担分の平衡化を図ること
ができる。Each switching power supply unit 6-1 to 6-n controls ON / OFF of the switching element 2 by comparing the voltage proportional to the output voltage applied to the load with the first reference voltage Vr1 and setting the output voltage. When the detection signal from the current detection unit CT is used, the current burden of the switching power supply units 6-1 to 6-n can be balanced.
又並列運転中の他のスイッチング電源部の出力電圧が上
昇し、スイッチング制御回路５によるスイッチング素子
２のオン，オフ動作が停止するような状態が発生した
時、電圧検出部７によりトランス１の二次巻線の誘起電
圧を検出し、第１の比較部４へ加える出力電圧に比例し
た電圧を第２の比較部８により低減させる。それによっ
て、出力電圧が設定電圧より低下している状態となり、
正常状態であれば、少なくともスイッチング素子２のオ
ン，オフ動作が停止されることはない。Further, when the output voltage of the other switching power supply unit during the parallel operation rises and a state occurs in which the switching control circuit 5 stops the on / off operation of the switching element 2, the voltage detection unit 7 causes the transformer 1 The induced voltage of the next winding is detected, and the voltage proportional to the output voltage applied to the first comparison unit 4 is reduced by the second comparison unit 8. As a result, the output voltage becomes lower than the set voltage,
In the normal state, at least the ON / OFF operation of the switching element 2 is not stopped.
又スイッチング素子２のオン，オフ動作が停止すると、
トランス１の二次巻線の誘起電圧は０となるから、電圧
検出部７の検出電圧も０となり、第３の比較部９により
故障発生を検出することになる。この第３の比較部９の
出力信号を故障検出信号としてランプ表示等を行わせる
ことにより、故障発生スイッチング電源部を直ちに識別
することが可能となる。又故障発生スイッチング電源部
に於いては、スイッチ回路SWを制御して、並列運転の為
の基準電圧Vr1や電流検出部CTによる電流検出信号等を
遮断して、並列運転状態の他の正常なスイッチング電源
部に悪影響を及ぼさないようにすることができる。When the on / off operation of the switching element 2 is stopped,
Since the induced voltage of the secondary winding of the transformer 1 becomes 0, the detection voltage of the voltage detection unit 7 also becomes 0, and the failure occurrence is detected by the third comparison unit 9. By displaying a lamp or the like using the output signal of the third comparing section 9 as a failure detection signal, the failure occurrence switching power supply section can be immediately identified. In the failure occurrence switching power supply section, the switch circuit SW is controlled to shut off the reference voltage Vr1 for parallel operation and the current detection signal from the current detection section CT to prevent other normal operation in parallel operation. It is possible to prevent the switching power supply unit from being adversely affected.
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第２図は本発明の実施例のブロック図であり、11はトラ
ンス、12はスイッチング素子としてのトランジスタ、13
は整流電源等の直流電源、14は電圧検出部、15はトラン
ジスタ12を制御するパルス幅制御回路（PWM）、16は第
１の比較器、17は抵抗加算器、18は電圧設定回路、19は
カレントトランス、20は第２の比較器、21は第３の比較
器、22は第４の比較器、23は第５の比較器、24は演算増
幅器、25はアンド回路、R1,R2,R4〜R12は抵抗、C1〜C5
はコンデンサ、L1はチョークコイル、D1〜D6はダイオー
ド、ZD1,ZD2はツェナーダイオード、RLはリレー、rl1,r
l2はリレーの接点、Vr1〜Vr5は基準電圧、SLはスレープ
端子、MAはマスタ端子、CBは電流バランス端子である。FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, 11 is a transformer, 12 is a transistor as a switching element, and 13 is a transistor.
Is a DC power source such as a rectifying power source, 14 is a voltage detection unit, 15 is a pulse width control circuit (PWM) for controlling the transistor 12, 16 is a first comparator, 17 is a resistance adder, 18 is a voltage setting circuit, 19 Is a current transformer, 20 is a second comparator, 21 is a third comparator, 22 is a fourth comparator, 23 is a fifth comparator, 24 is an operational amplifier, 25 is an AND circuit, R1, R2, R4 to R12 are resistors, C1 to C5
Is a capacitor, L1 is a choke coil, D1 to D6 are diodes, ZD1, ZD2 are zener diodes, RL is a relay, rl1, r
L2 is a relay contact, Vr1 to Vr5 are reference voltages, SL is a slave terminal, MA is a master terminal, and CB is a current balance terminal.
この実施例に於いて、第１図と対応させると、トランス
１の一次巻線に接続されたスイッチング素子２が、トラ
ンス11の一次巻線に接続されたトランジスタ12に対応
し、トランス１の二次巻線に接続された整流平滑回路３
が、トランス11の二次巻線に接続されたダイオードD1,D
2とチョークコイルL1とコンデンサC1とからなる整流平
滑回路に対応し、第１の比較部４が第１の比較器16に対
応し、スイッチング制御回路５がパルス幅制御回路15に
対応し、電圧検出部７がダイオードD5,抵抗R11,R12,コ
ンデンサC3からなる電圧検出部14に対応し、第2,第３の
比較部8,9が第2,第３の比較部20,21に対応する。In this embodiment, corresponding to FIG. 1, the switching element 2 connected to the primary winding of the transformer 1 corresponds to the transistor 12 connected to the primary winding of the transformer 11, and the switching element 2 of the transformer 1 is connected to the secondary winding of the transformer 1. Rectifying and smoothing circuit 3 connected to the secondary winding
Are connected to the secondary winding of the transformer 11 by the diodes D1 and D
2 corresponds to a rectifying / smoothing circuit composed of a choke coil L1 and a capacitor C1, the first comparing section 4 corresponds to the first comparator 16, the switching control circuit 5 corresponds to the pulse width control circuit 15, and the voltage The detection unit 7 corresponds to the voltage detection unit 14 including the diode D5, the resistors R11 and R12, and the capacitor C3, and the second and third comparison units 8 and 9 correspond to the second and third comparison units 20 and 21, respectively. .
又リレーRLは、正常時は、アンド回路25の出力信号の
“1"により動作状態を継続し、その接点rl1,rl2はメー
ク状態となり、第５図について説明したように、マスタ
・スイッチング電源部のマスタ端子MAと、スレーブ・ス
イッチング電源部のスレーブ端子SLとを接続し、電流バ
ランス端子CBを相互に接続する状態となり、並列運転情
報がスイッチング電源部間で伝送される。なお、接地端
子としての共通端子は図示を省略している。又整流平滑
回路の出力端子を、他のスイッチング電源部の出力端子
と並列に接続して負荷（図示せず）に接続するものであ
る。Further, the relay RL, under normal conditions, continues to operate by the output signal "1" of the AND circuit 25, and its contacts rl1 and rl2 are in the make state, and as described with reference to FIG. 5, the master switching power supply section. The master terminal MA and the slave terminal SL of the slave switching power supply unit are connected to each other, and the current balance terminals CB are connected to each other, and the parallel operation information is transmitted between the switching power supply units. The common terminal as the ground terminal is not shown. Also, the output terminal of the rectifying / smoothing circuit is connected in parallel with the output terminal of another switching power supply unit and connected to a load (not shown).
又基準電圧Vr1は、従来例と同様に、出力電圧を設定す
る為に調整可能の場合が一般的で、その設定電圧を抵抗
加算器17の抵抗R1を介して比較器16の正端子に加え、そ
の負端子に抵抗R10を介して出力電圧を加えて、誤差電
圧をパルス幅制御回路15に加え、誤差が零となるように
トランジスタ12のスイッチング周期に於けるオン期間を
制御する。この場合、出力電圧を抵抗分圧等により分圧
し、抵抗R10を介して第１の比較器16の負端子に加える
構成とすることも可能である。Further, the reference voltage Vr1 is generally adjustable in order to set the output voltage, like the conventional example, and the set voltage is applied to the positive terminal of the comparator 16 via the resistor R1 of the resistor adder 17. , An output voltage is applied to its negative terminal via a resistor R10, an error voltage is applied to the pulse width control circuit 15, and the ON period in the switching cycle of the transistor 12 is controlled so that the error becomes zero. In this case, the output voltage may be divided by resistance voltage division or the like and applied to the negative terminal of the first comparator 16 via the resistor R10.
又負荷電流は、トランス11の一次巻線に流れる電流に比
例するから、負荷へ供給する電流をカレントトランス19
により検出し、ダイオードD4,抵抗R5,コンデンサC2によ
り直流成分に変換し、負荷電流の不平衡分を検出する為
の抵抗R4に加える。この抵抗R4の端子電圧は、演算増幅
器24に抵抗R6,R7を介して加えられ、抵抗R8とコンデン
サC4及び抵抗R9とコンデンサC5とによる積分作用により
積分し、ツェナーダイオードZD1,ZD2によるリミッタ回
路によって正負の最大値を制限し、抵抗加算器17の抵抗
R2を介して比較器16の正端子に不平衡電流の検出信号を
加えて、第５図について説明したように、設定した定格
電流の比に対応した電流負担分となるように制御する。Since the load current is proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer 11, the current supplied to the load is the current transformer 19
The DC component is converted by the diode D4, the resistor R5, and the capacitor C2, and added to the resistor R4 for detecting the unbalanced portion of the load current. The terminal voltage of the resistor R4 is applied to the operational amplifier 24 via the resistors R6 and R7, integrated by the integrating action of the resistor R8 and the capacitor C4, and the resistor R9 and the capacitor C5, and the limiter circuit by the Zener diodes ZD1 and ZD2. Limits the maximum positive and negative values, and the resistance of the resistance adder 17
An unbalanced current detection signal is applied to the positive terminal of the comparator 16 via R2 to control the current burden corresponding to the set rated current ratio as described with reference to FIG.
又トランス11の二次巻線の誘起電圧を電圧検出部14によ
り検出し、第２の比較器20の正端子に加えて、基準電圧
Vr2と比較する。この基準電圧Vr2は、基準電圧Vr1に対
応して変更することも可能であり、設定した基準電圧Vr
1による正常時のトランス11の二次巻線の誘起電圧を電
圧検出部14で検出した値より低い値に設定するものであ
る。或いは、基準電圧Vr1の設定範囲の最低値に対応し
た値より低い値に設定する。従って、正常時は、比較器
20の出力信号はハイレベルとなり、ダイオードD6は逆バ
イアス状態となるから、第１の比較器16に対して第２の
比較器20は切離された状態となり、出力電圧が設定電圧
となるように、且つ負荷電流が負荷分担比となるように
制御される。In addition, the induced voltage of the secondary winding of the transformer 11 is detected by the voltage detection unit 14, and the reference voltage is added to the positive terminal of the second comparator 20.
Compare with Vr2. This reference voltage Vr2 can be changed according to the reference voltage Vr1.
The induced voltage of the secondary winding of the transformer 11 in the normal state by 1 is set to a value lower than the value detected by the voltage detection unit 14. Alternatively, it is set to a value lower than the value corresponding to the lowest value of the setting range of the reference voltage Vr1. Therefore, in normal condition, the comparator
Since the output signal of 20 becomes high level and the diode D6 is in the reverse bias state, the second comparator 20 is disconnected from the first comparator 16 so that the output voltage becomes the set voltage. And the load current is controlled to be the load sharing ratio.
又トランス11の二次巻線の誘起電圧を電圧検出部14によ
り検出した電圧Ｖ１は、異常検出用の基準電圧Vr3より
大きく、又出力電圧は過電圧検出用の基準電圧Vr4より
小さく、且つ不足電圧検出用の基準電圧Vr5より大きい
関係となり、比較器21〜23の出力信号は“1"となるか
ら、、アンド回路25の出力信号は“1"となり、リレーRL
が動作してその接点rl1,rl2はメーク状態となる。従っ
て、マスタ・スイッチング電源部に於いては、設定した
基準電圧Vr1が接点rl1を介してスレーブ・スイッチング
電源部のスレーブ端子SLに加えられ、又接点rl2と電流
バランス端子CBを介して抵抗R4が相互に接続される。即
ち、スイッチング電源部間の並列運転情報が接点rl1,rl
2を介して伝送される。Further, the voltage V 1 obtained by detecting the induced voltage of the secondary winding of the transformer 11 by the voltage detection unit 14 is larger than the reference voltage Vr3 for abnormality detection, and the output voltage is smaller than the reference voltage Vr4 for overvoltage detection and insufficient. Since the output voltage of the comparators 21 to 23 becomes "1" because the relation becomes larger than the reference voltage Vr5 for voltage detection, the output signal of the AND circuit 25 becomes "1" and the relay RL
Operates and its contacts rl1 and rl2 are in a make state. Therefore, in the master switching power supply unit, the set reference voltage Vr1 is applied to the slave terminal SL of the slave switching power supply unit via the contact rl1, and the resistance R4 is applied via the contact rl2 and the current balance terminal CB. Connected to each other. That is, the parallel operation information between the switching power supplies is the contact points rl1, rl.
Transmitted over 2.
他のスイッチング電源部の出力電圧が、設定電圧に比較
して上昇した時、第１の比較器16の負端子に抵抗R10を
介して加える出力電圧も高くなり、パルス幅制御回路15
はトランジスタ12のオン期間を零として、オン，オフ動
作を停止させ、出力電圧を低下させるように制御する。
それによって、トランス11の二次巻線の誘起電圧が低下
し、電圧検出部14の検出電圧Ｖ１も低下する。この検出
電圧Ｖ１が基準電圧Vr2以下になると、比較器20の出力
信号は“0"となり、ダイオードD6は順方向にバイアスさ
れるから、第１の比較器16の正端子の入力電圧は低くな
る。即ち、出力電圧が低下した場合と等価的な比較器16
への入力状態となる。従って、パルス幅制御回路15によ
るトランジスタ12のオン，オフ動作が継続され、完全に
トランジスタ12のオン，オフ動作が停止することを防止
できる。その場合に、検出電圧Ｖ１が基準電圧Vr3以上
を保持できるように設定することにより、比較器21の出
力信号は“1"を継続することになる。When the output voltage of the other switching power supply unit rises in comparison with the set voltage, the output voltage applied to the negative terminal of the first comparator 16 via the resistor R10 also rises, and the pulse width control circuit 15
Controls the ON period of the transistor 12 to be zero to stop the ON / OFF operation and lower the output voltage.
As a result, the induced voltage in the secondary winding of the transformer 11 decreases, and the detection voltage V 1 of the voltage detection unit 14 also decreases. When the detection voltage V 1 is equal to or less than the reference voltage Vr2, the output signal of the comparator 20 becomes "0", the diode D6 is because forward biased, the input voltage of the positive terminal of the first comparator 16 is low Become. That is, the comparator 16 equivalent to the case where the output voltage drops
Input state to. Therefore, it is possible to prevent the ON / OFF operation of the transistor 12 by the pulse width control circuit 15 from continuing and completely stopping the ON / OFF operation of the transistor 12. In that case, by setting the detection voltage V 1 so as to be able to hold the reference voltage Vr3 or higher, the output signal of the comparator 21 continues to be “1”.
又パルス幅制御回路15等の故障や、トランジスタ12の故
障等により、トランジスタ12のオン，オフ動作が停止す
ると、トランス11の二次巻線の誘起電圧が零となり、そ
の検出電圧Ｖ１も零となる。その場合は、比較器21の出
力信号は“0"となるから、アンド回路25の出力信号も
“0"となり、リレーRLは復旧する。従って、接点rl1,rl
2はブレーク状態となり、他のスイッチング電源部との
並列運転情報が遮断される。従って、マスタ・スイッチ
ング電源部の故障の場合は、、電圧設定回路18による設
定基準電圧Vr1が接点rl1を介してスレーブ・スイッチン
グ電源部へ加えられないので、スレーブ・スイッチング
電源部に於ける設定基準電圧Vr1により出力電圧の安定
化動作が継続して行われることになる。又接点rl2によ
り抵抗R4が他のスイッチング電源部の抵抗R4と切離され
るから、故障発生のスイッチング電源部の負担電流分
を、他の正常のスイッチング電源部で負担するように制
御することになる。When the ON / OFF operation of the transistor 12 is stopped due to a failure of the pulse width control circuit 15 or the like, or a failure of the transistor 12, the induced voltage in the secondary winding of the transformer 11 becomes zero, and the detection voltage V 1 thereof also becomes zero. Becomes In that case, the output signal of the comparator 21 becomes "0", the output signal of the AND circuit 25 also becomes "0", and the relay RL is restored. Therefore, contact points rl1, rl
2 becomes a break state, and parallel operation information with other switching power supplies is cut off. Therefore, in case of failure of the master switching power supply unit, the reference voltage Vr1 set by the voltage setting circuit 18 cannot be applied to the slave switching power supply unit via the contact point rl1. The voltage Vr1 continues to stabilize the output voltage. Further, the contact point rl2 separates the resistor R4 from the resistor R4 of the other switching power supply unit, so that the normal current of the switching power supply unit bears the current burden of the switching power supply unit in case of failure. .
又故障により出力電圧が異常に上昇した場合、比較器23
の出力信号が“0"となり、アンド回路25の出力信号が
“0"となってリレーRLが復旧し、接点rl1,rl2により他
のスイッチング電源部との並列運転情報を遮断すること
になる。又整流平滑回路の短絡等の故障により出力電圧
が異常に低下した場合は、比較器22の出力信号が“0"と
なり、アンド回路25の出力信号が“0"となってリレーRL
が復旧する。If the output voltage rises abnormally due to a failure, the comparator 23
Output signal of "0", the output signal of the AND circuit 25 becomes "0", the relay RL is restored, and the parallel operation information with other switching power supply units is cut off by the contacts rl1 and rl2. If the output voltage drops abnormally due to a failure such as a short circuit in the rectifying / smoothing circuit, the output signal of the comparator 22 becomes "0" and the output signal of the AND circuit 25 becomes "0".
Will be restored.
従って、リレーRLの復旧によりランプ等を点灯して故障
発生表示を行わせて、故障発生スイッチング電源部の識
別を簡単化することも可能であり、迅速な故障復旧を行
うことができる。Therefore, when the relay RL is restored, a lamp or the like is turned on to display a failure occurrence display, and it is possible to simplify the identification of the failure occurrence switching power supply unit, and quick failure recovery can be performed.
本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではな
く、種々付加変更することが可能であり、例えば、電流
バランス型以外の構成による負荷分担制御を行う構成
や、基準電圧のみを共用化する構成等に対しても適用す
ることができる。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but various additions and modifications can be made. For example, a configuration for performing load sharing control by a configuration other than the current balance type, or sharing only the reference voltage The present invention can also be applied to such a configuration.
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、トランス１の二次巻線
の誘起電圧を検出する電圧検出部７と、この電圧検出部
７の検出電圧と第２の基準電圧Vr2と比較する第２の比
較部８と、この第２の基準電圧Vr2より低い第３の基準
電圧Vr3と、電圧検出部７の検出電圧とを比較する第３
の比較部９とをスイッチング電源部６−１〜６−ｎに設
けて、電圧検出部７の検出電圧が第２の基準電圧Vr2よ
り低くなった時に、第１の比較部４に加えられる出力電
圧に比例した電圧を低減させることにより、スイッチン
グ素子２のオン，オフ動作を継続させて、故障発生と区
別できるようにすることができる。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the voltage detection unit 7 that detects the induced voltage in the secondary winding of the transformer 1, the detection voltage of the voltage detection unit 7, and the second reference voltage Vr2. A third comparing section 8 for comparing, a third reference voltage Vr3 lower than the second reference voltage Vr2, and a third comparing voltage for detecting the voltage of the voltage detecting section 7.
Is provided in the switching power supply units 6-1 to 6-n, and the output applied to the first comparison unit 4 when the detection voltage of the voltage detection unit 7 becomes lower than the second reference voltage Vr2. By reducing the voltage proportional to the voltage, it is possible to continue the on / off operation of the switching element 2 and distinguish it from the occurrence of a failure.
又電圧検出部７の検出電圧が第３の基準電圧Vr3より低
くなった時は、オン，オフ動作が停止するような故障で
あるから、並列運転情報をスイッチ回路SW等により遮断
して、他の並列運転中のスイッチング電源部に悪影響を
及ぼさないようにすることができる。Further, when the detection voltage of the voltage detection unit 7 becomes lower than the third reference voltage Vr3, there is a failure that the ON / OFF operation is stopped. Therefore, the parallel operation information is cut off by the switch circuit SW, etc. It is possible to prevent adverse effects on the switching power supply unit during parallel operation.
従って、並列運転中の故障発生スイッチング電源部を検
出すると共に、正常なスイッチング電源部に対して切離
すことができるから、故障の迅速な復旧が可能となり、
電源装置の信頼性を向上することができる利点がある。Therefore, it is possible to detect the faulty switching power supply unit during parallel operation and disconnect it from the normal switching power supply unit, which enables quick recovery of the failure,
There is an advantage that the reliability of the power supply device can be improved.
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は従来例の説明図、第４図は電流
電圧特性説明図、第５図は先に提案したスイッチングレ
ギュレータのブロック図である。 １はトランス、２はスイッチング素子、３は整流平滑回
路、４は第１の比較部、５はスイッチング制御回路、６
−１〜６−ｎはスイッチング電源部、７は電圧検出部、
８は第２の比較部、９は第３の比較部、SWはスイッチ回
路、CTは電流検出部、DCは直流電源、Vr1〜Vr3は基準電
圧である。FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an explanatory view of a conventional example, FIG. 4 is an explanatory view of current-voltage characteristics, and FIG. It is a block diagram of the proposed switching regulator. 1 is a transformer, 2 is a switching element, 3 is a rectifying / smoothing circuit, 4 is a first comparing section, 5 is a switching control circuit, 6
-1 to 6-n are switching power supply units, 7 is a voltage detection unit,
8 is a second comparison unit, 9 is a third comparison unit, SW is a switch circuit, CT is a current detection unit, DC is a DC power supply, and Vr1 to Vr3 are reference voltages.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊原 文明 神奈川県川崎市高津区坂戸237番地 富士 通電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−116969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−285071（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−14505（ＪＰ，Ｂ１) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Fumiaki Ihara Inventor, Fumiaki Ihara, 237 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki City, Kanagawa Fuji Denso Co., Ltd. (56) Reference JP 61-116969 (JP, A) JP 61- 285071 (JP, A) JP-B-46-14505 (JP, B1)
Claims (1)
ッチング素子（２）と、前記トランス（１）の二次巻線
に接続した整流平滑回路（３）と、該整流平滑回路
（３）の出力電圧に比例した電圧と第１の基準電圧と比
較する第１の比較部（４）と、該第１の比較部（４）の
出力信号により前記スイッチング素子（２）のオン，オ
フを制御するスイッチング制御回路（５）とを備えた複
数のスイッチング電源（６−１〜６−ｎ）を並列接続し
て、負荷に安定化出力電圧を供給する電源装置に於い
て、 前記トランス（１）の二次巻線の誘起電圧を検出する電
圧検出部（７）と、 該電圧検出部（７）による検出電圧と、前記第１の基準
電圧より低い第２の基準電圧とを比較し、該第２の基準
電圧より前記検出電圧が低い時に、前記第１の比較部
（４）に加えられる前記整流平滑回路（３）の出力電圧
に比例した電圧を低減させる第２の比較部（８）と、 前記電圧検出部（７）による検出電圧と、前記第２の基
準電圧より低い第３の基準電圧とを比較して、該第３の
基準電圧より前記検出電圧が低くなった時の電源異常検
出信号により、並列運転制御情報を遮断する第３の比較
部（９）とを備えたことを特徴とする並列運転保護回
路。1. A switching element (2) connected to a primary winding of a transformer (1), a rectifying / smoothing circuit (3) connected to a secondary winding of the transformer (1), and the rectifying / smoothing circuit (3). ), A first comparison unit (4) for comparing a voltage proportional to the output voltage of the above) with a first reference voltage, and an ON / OFF state of the switching element (2) by an output signal of the first comparison unit (4). A switching control circuit (5) for controlling a plurality of switching power supplies (6-1 to 6-n) connected in parallel to supply a stabilized output voltage to a load, wherein the transformer ( The voltage detection unit (7) for detecting the induced voltage of the secondary winding of 1), the detection voltage by the voltage detection unit (7), and the second reference voltage lower than the first reference voltage are compared. When the detected voltage is lower than the second reference voltage, the first comparison unit A second comparator (8) for reducing a voltage proportional to the output voltage of the rectifying / smoothing circuit (3) applied to (4); a detection voltage by the voltage detector (7); and a second reference voltage. A third comparing unit (9) that compares with a lower third reference voltage and cuts off the parallel operation control information by a power supply abnormality detection signal when the detection voltage becomes lower than the third reference voltage. A parallel operation protection circuit comprising:
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH0226267A JPH0226267A (en) | 1990-01-29 |
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