JPH10232719A

JPH10232719A - 電源装置及びその装置を用いた電源システム

Info

Publication number: JPH10232719A
Application number: JP3595297A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takahashi; 晋高橋; Tetsuhiko Ichihashi; 哲彦市橋; Kazuya Okamoto; 和也岡本; Koshin Kageyama; 弘進影山; Yoshiya Suzuki; 慶也鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd; PFU Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; PFU Ltd
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は電源装置及びその装置を用いた電源
システムに関し、本当に異常となった電源装置を確実に
特定することができる電源システムを提供することを目
的としている。【解決手段】電源電圧を発生する電源電圧発生部と、
前記電源電圧発生部からの自己電流を検出する自己電流
検出部と、前記電源電圧の低下を検出して低電圧検出信
号を出力する低電圧検出部と、前記自己電流検出部で検
出された自己電流が過電流のとき、前記低電圧検出部か
らの低電圧検出信号の出力を抑止する低電圧検出抑止部
と、前記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流
のとき、所定時間遅れて過電流検出信号を出力する過電
流検出部と、前記過電流検出部または前記低電圧検出部
からの検出信号を受けてアラーム信号を出力するアラー
ム送出部とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源装置及びその装
置を用いた電源システムに関し、更に詳しくは複数の電
源出力を並列非冗長接続して負荷に電力を供給できるよ
うに構成された電源システムのアラーム出力回路に関す
る。

【０００２】開発工数の削減やコストダウンの目的で、
同一電源装置を複数並列運転して電源システムを構成す
る場合がある。例えば、情報処理システム等では、下位
モデルから上位モデルまでのラインアップを同時に開発
する場合があるが、その際、電源装置をそれぞれのモデ
ル毎に個別に開発するのではなく、例えば一種類の電源
装置だけを開発し、下位モデルには１台、中位モデルに
は２台並列使用、上位モデルには３台並列使用して、負
荷電力を供給するように構成すると、開発工数が削減さ
れるとともに電源装置の量産効果によるコストダウンも
期待できる。

【０００３】このように出力容量が不足することを補う
目的で、並列非冗長運転される電源装置において、故障
機を適切に分離できるようにすることは効率的な保守作
業のために重要である。

【０００４】

【従来の技術】並列冗長運転される電源装置において、
故障機を特定し、定められた時間内に保守することは保
守性向上のために重要である。そのための方法として、
従来、各電源装置は自らの出力を電力ダイオードを経由
して出力するようにし、これらダイオードのオアをとっ
た電源システムを構築する技術が一般的である。

【０００５】図７は従来システムの概念図である。図に
おいて、１は電源装置で、図では電源装置１から電源装
置ＮまでのＮ台の電源装置を示している。Ｄは各電源装
置の出力に接続された電力ダイオードで、これら電力ダ
イオードＤはカソード側で共通接続されている。２はこ
れらダイオード共通接続点から電力を供給される負荷で
ある。

【０００６】このような構成の電源システムでは、その
内の１台が故障して低電圧になった時は、その故障機の
ダイオードＤが逆バイアスされるので、低電圧異常の検
出を故障機内で容易に行なうことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電源シ
ステムでは、並列運転される電源装置が非冗長構成の場
合、１台の電源装置の低電圧故障により他の正常電源装
置が出力容量不足となり、過電流保護回路が動作して出
力が垂下し、正常電源装置からも低電圧異常が検出され
る。

【０００８】この時、故障電源装置と正常電源装置の送
出するアラーム信号の時間差は、一般に１μＳ〜１００
μＳ程度と短い。一方、各電源装置の送出するアラーム
信号をマイクロプロセッサ等により監視する監視部は、
ポーリング処理によりアラーム信号を定期的に監視する
が、プログラム処理のためそのポーリング間隔はｍＳオ
ーダであり、本当に異常となった電源装置と異常電源装
置に引きずられてアラーム信号を送出している電源装置
を判別することができないという問題があった。

【０００９】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、本当に異常となった電源装置を確実に特
定することができる電源装置及びその装置を用いた電源
システムを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）図１は本発明の原理ブロック図である。図に示す
システムは、入力電圧を受けて異なる値の電圧に変換す
る並列運転用電源装置が複数接続されて構成された電源
システムを構成する電源装置の構成を示している。

【００１１】図において、１０は電源電圧を発生する電
源電圧発生部、ＶＩＮ＋とＶＩＮ−は電圧の入力端子、
Ｖ＋とＶ−は出力電圧端子である。１１は該電源電圧発
生部１０内に設けられた自己電流を検出する自己電流検
出部である。

【００１２】２０は自電源装置が低電圧となったことを
検出する低電圧検出部、２１は前記自己電流検出部１１
の出力を受けて低電圧検出部２０の動作を抑止する低電
圧検出抑止部である。

【００１３】２２は前記自己電流検出部１１の出力を受
けて過電流を検出した時、所定時間遅れて過電流アラー
ム信号を出力する過電流検出部、２３は該過電流検出部
２２と前記低電圧検出部２０の出力を受けてアラーム信
号を出力するアラーム送出部である。

【００１４】この発明の構成によれば、自電源装置が低
電圧異常となった時には、低電圧検出抑止部２１が機能
せず、低電圧検出部２０は低電圧を検出し、アラーム送
出部２３はアラーム信号を出力し、自電源装置が正常
で、他電源装置が低電圧異常となった時には、自電源装
置が過電流アラームとなる。この時には、自己電流検出
部１１が過電流を検出して低電圧検出抑止部２１が低電
圧検出部２０を抑止し、過電流検出部２２が所定時間遅
らせて過電流アラームを出力する。

【００１５】従って、アラームの種類に応じて出力タイ
ミングをずらして出力することができる。（２）また、電源電圧を発生する電源電圧発生部と、前
記電源電圧発生部からの自己電流を検出する自己電流検
出部と、前記電源電圧の低下を検出して低電圧検出信号
を出力する低電圧検出部と、前記自己電流検出部で検出
された自己電流が過電流のとき、前記低電圧検出部から
の低電圧検出信号の出力を抑止する低電圧検出抑止部
と、前記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流
のとき、所定時間遅れて過電流検出信号を出力する過電
流検出部と、前記過電流検出部または前記低電圧検出部
からの検出信号を受けてアラーム信号を出力するアラー
ム送出部とを備えた複数の電源装置と、前記各電源装置
から出力されるアラーム信号に基づき、故障した電源装
置を特定する監視部とを備えることを特徴としている。

【００１６】この発明の構成によれば、電源システムの
監視部は、低電圧アラームを先ず受け、次に過電流アラ
ームを受けると、アラーム送出の順序により、最初のア
ラームを出力した電源装置が低電圧異常であると特定す
ることができ、各電源装置毎にアラームの種類を特定す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。図２は本発明の作用説明
図である。説明を簡単にするため、図では、＃１の電源
装置と＃２の電源装置２台が並列運転中であるものとす
る。なお、３台異常の電源装置が接続されていても同様
である。

【００１８】各電源装置の最大定格出力を１００％と
し、電源装置＃１と電源装置＃２がそれぞれ定格の８０
％で動作中である。そして、各電源装置は電流バランス
機能（出力電流がそれぞれの電源装置で等しくなるよう
に動作する機能）を具備しているものとする。の状態
では、どちらの電源装置からもアラーム信号は出力され
ていない。

【００１９】電源装置＃１側に故障が発生し、低電圧
になったものとする。低電圧になると、出力電流は下が
り、ほぼ０になるので、自己電流検出部１１の出力を受
ける低電圧検出抑止部２１は働かない。従って、アラー
ム送出部２３からアラーム信号が出力される。

【００２０】一方、電源装置＃２側では、非冗長運転の
ために、電源装置＃１の分まで電流を供給しようとし、
負荷率が１６０％で動作しようとし、過電流状態に入
る。電源装置＃２側は、過電流状態となり、過電流保護回
路が働き、フの字特性又はコの字特性の電圧の低下を示
すようになる。このようにして電圧が低下するが、過電
流が流れているため、自己電流検出部１１は過大電流を
検出し、自己電流検出部１１の出力を受けた低電圧検出
抑止部２１が働き、低電圧検出部２０からは低電圧アラ
ームは出力されない。

【００２１】一方、過電流検出部２２は、自己電流検
出部１１の出力を受けると、検出した過電流アラームを
一定時間遅らせてアラーム信号を出力する。この遅延時
間は、電源システムの監視部のポーリング時間よりも十
分長い時間に設定される。この結果、過電流検出部２２
から一定時間遅れてアラーム信号が出力され、アラーム
送出部２３からアラーム信号（ＡＬＭ）が出力される。

【００２２】このような動作を行なう場合、電源システ
ムの監視部は、先ず低電圧異常が発生した電源装置＃１
からのアラーム信号を受け取り、次に十分な時間（例え
ば１秒）を経過してから、電源装置＃２からのアラーム
信号を受け取る。これにより、監視部は最初に電圧異常
となった電源装置は＃１であり、＃２はそれに引きずら
れて過電流アラームとなったことを認識することができ
る。即ち、本発明によれば、本当に異常となった電源装
置を確実に特定することができる。

【００２３】図３は本発明の一実施の形態例を示す回路
図で、電源装置１台分の構成を示している。図１と同一
のものは、同一の符号を付して示す。図において、Ｒ１
とＲ２は抵抗であり、電源出力電圧Ｖｏｕｔとグランド
ＧＮＤ間に直列接続され、分圧回路を構成している。Ｍ
１は負入力に抵抗Ｒ１とＲ２の接続点からの分圧電圧を
入力し、他方の正入力に低電圧検出用の基準電圧を入力
するコンパレータである。該コンパレータＭ１はオープ
ンコレクタ出力であり、電圧Ｖｃｃに接続された抵抗Ｒ
３がプルアップ抵抗となっている。Ｖｃｃは、回路動作
用の電源から発生される電圧である。

【００２４】１１は電源装置の負荷電流を検出する自己
電流検出部、１２は定格電流の１１０％にあたる基準電
圧を発生する１１０％電流検出用基準電圧発生部であ
る。Ｍ２はその正入力に１１０％電流検出用基準電圧発
生部１２の出力を、他方の負入力に自己電流検出部１１
の出力を受けるコンパレータである。

【００２５】Ｍ３はその正入力に自己電流検出部１１の
出力を、その負入力に１１０％電流検出用基準電圧発生
部１２の出力を受けるコンパレータである。これらコン
パレータＭ２，Ｍ３は、前記コンパレータＭ１と同じく
オープンコレクタであり、コンパレータＭ２には、プル
アップ抵抗としてＲ３が、コンパレータＭ３にはプルア
ップ抵抗としてＲ４が用いられる。コンパレータＭ１と
Ｍ２の出力は共通接続され、ワイアドオア回路を構成し
ている。プルアップ抵抗Ｒ４は、電圧Ｖｃｃに接続され
ている。

【００２６】Ｃ１はコンパレータＭ３の出力とグランド
ＧＮＤ間に接続されたコンデンサである。該コンデンサ
Ｃ１と抵抗Ｒ４とで積分回路（充電回路）を構成してい
る。この積分回路により遅らさせる時間は、電源システ
ム監視部のポーリング周期よりも十分大きい値、例えば
１秒に設定される。

【００２７】Ｇ１はコンパレータＭ１とＭ２の出力を受
けるインバータ、Ｇ２はコンパレータＭ３の出力を受け
るインバータ、Ｇ３はこれらインバータＧ１，Ｇ２の出
力を受けるオア回路である。そして、該オア回路Ｇ３の
出力がアラーム信号出力となる。このように構成された
回路の動作を説明すれば、以下の通りである。

【００２８】（１）正常動作時正常動作時には、全ての電源装置が各自平等に出力電流
を供給している。抵抗Ｒ１とＲ２の分圧回路から取り出
される出力電圧は、所定値以上あるので、コンパレータ
Ｍ１の出力は“０”レベルになる。この“０”レベル
は、インバータＧ１で反転されて“１”レベルとなり、
オア回路Ｇ３に入る。オア回路Ｇ３はその入力部で信号
を反転させるので、該オア回路Ｇ３の入力は“０”レベ
ルとなる。

【００２９】一方、この時、コンパレータＭ２は１１０
％電流検出用基準電圧発生部１２の出力と自己電流検出
部１１の出力を比較するが、自己電流検出部１１の出力
が１１０％電流検出用基準電圧発生部１２の出力よりも
小さいので、その出力は“１”レベルとなるが、コンパ
レータＭ１の出力が“０”レベルになっているのでこれ
に引きずられる。

【００３０】また、コンパレータＭ３は、同じく１１０
％電流検出用基準電圧発生部１２の出力と自己電流検出
部１１の出力を比較するが、入力位置がコンパレータＭ
２とは逆であり、この結果その出力は“０”レベルとな
る。この“０”レベルを受けるインバータＧ２の出力は
“１”レベルとなる。インバータＧ２の出力は、オア回
路Ｇ３の入力部で反転されて“０”レベルとなる。従っ
て、オア回路Ｇ３の入力は共に“０”レベルとなり、そ
の出力は“０”レベルとなり、アラーム信号を出力しな
い。

【００３１】（２）低電圧異常時自装置が低電圧異常になったものとする。この時、コン
パレータＭ２の出力は、１１０％電流検出用基準電圧の
方が自己電流よりも大きいので、オープン、即ち“１”
レベルである。即ち、コンパレータＭ１の出力を抑止す
ることはしない。

【００３２】この時、抵抗Ｒ１とＲ２よりなる分圧回路
からコンパレータＭ１には低電圧が入力され、基準電圧
よりも小さくなるので、コンパレータＭ１はオープン、
即ち“１”レベルになる。この“１”レベルを受けるイ
ンバータＧ１の出力は“０”レベルとなる。一方、コン
パレータＭ３の出力は“０”レベルとなり、インバータ
Ｇ２の出力は“１”レベルとなる。この結果、“０”レ
ベルと“１”レベルを入口で反転して受けるオア回路Ｇ
３の出力は“１”レベルとなり、低電圧アラームを出力
する。

【００３３】（３）他装置が低電圧異常時図４を用いて説明する。他装置が（ａ）に示すようにあ
る時点で低電圧異常となると、自電源装置は非冗長構成
のために、他電源装置の分まで負担して電流を供給する
ようになる。この結果、自己電流検出部１１の出力は大
となり、コンパレータＭ２の出力は“０”レベルとな
り、低電圧検出回路であるコンパレータＭ１の出力を抑
止する。この時、インバータＧ１の出力は、“１”レベ
ルとなり、オア回路Ｇ３の入口で反転され、“０”レベ
ルとなり、オアゲートを開く。

【００３４】一方、コンパレータＭ３は、その正入力に
自己電流検出部１１の出力を、負入力に１１０％電流検
出用基準電圧を入力しているので、その出力はオープ
ン、即ち“１”レベルとなる。コンパレータＭ３の出力
が（ｂ）に示すように“１”レベルとなると、抵抗Ｒ４
とコンデンサＣ１よりなる充電回路はコンデンサＣ１へ
の電荷の充電を開始する。

【００３５】ここで、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１の時定
数を大きくとっておくと、コンデンサＣ１への充電は
（ｃ）に示すようにゆっくりしたものとなり、インバー
タＧ２は、例えば１秒経過してから“０”レベルに反転
する。この“０”レベルはオア回路Ｇ３の入口で反転さ
れて“１”レベルとなり、オア回路Ｇ３からは、低電圧
異常アラームに１秒遅れて（ｄ）に示すような“１”レ
ベルの過電流アラームが発生する。

【００３６】この実施の形態例によれば、自電源装置が
低電圧異常となった時には、低電圧検出抑止部２１が機
能せず、低電圧検出部２０は低電圧を検出し、アラーム
送出部２３はアラーム信号を出力し、自電源装置が正常
で、他電源装置が低電圧異常となった時には、自電源装
置が過電流アラームとなる。この時には、自己電流検出
部１１が過電流を検出して低電圧検出抑止部２１が低電
圧検出部２０を抑止し、過電流検出部２２が所定時間遅
らせて過電流アラームを出力する。従って、アラームの
種類に応じて出力タイミングをずらして出力することが
できる。

【００３７】一方、電源システム全体を監視する監視部
では、先ず低電圧アラームが出て、その次に１秒遅れて
過電流アラームが出ると、最初のアラームが本来のアラ
ームであり、後から出るアラームは低電圧アラームに引
きずられたアラームであり、事故機は、最初のアラーム
を出力した電源装置であると、故障機を確実に特定する
ことができる。即ち、本当に故障となった電源装置を確
実に特定することができる。

【００３８】図５は本発明によるアラーム監視部の一実
施の形態例を示すブロック図である。図において、１は
電源装置、３０は各電源装置１からのアラーム信号ＡＬ
Ｍを受ける監視部である。監視部３０において、３１は
各電源装置１から出力されるアラーム信号を保持する入
力レジスタ、３２は該入力レジスタ３１に保持されてい
るアラーム信号を読み取り、故障機の特定等を行なうマ
イクロプロセッサである。

【００３９】このように構成されたシステムにおいて、
各電源装置１の出力するアラーム信号は、それぞれ個別
に監視部３０の入力レジスタ３１に取り込まれる。つま
り、各電源装置１のアラーム信号は、入力レジスタ３１
の各ビットに対応させられ、保持される。監視部３０
は、マイクロプロセッサ３２によりプログラム制御され
ており、監視プログラムが実行する定期的なポーリング
に処理により、入力レジスタ３１が監視される。

【００４０】図６は入力レジスタの構成例を示す図であ
る。図に示すように、各電源装置対応に、故障の種類が
判別できるように、ビット対応にアラームの種別を保持
するようになっている。図では、＃１の電源装置と＃２
の電源装置のアラームが記憶されている例を示すが、実
際は電源装置の数に応じて設けられている。電源故障の
種類としては、例えば低電圧、過電流、過電圧等があ
る。図に示す例では、＃１の電源装置の低電圧の箇所に
“１”が立っており、＃１の電源装置が低電圧故障であ
ることを示す。

【００４１】この実施の形態例によれば、各電源装置毎
にアラームの種類を特定することができる。上述の実施
の形態例では、電源装置２台の並列運転の場合を示した
が、本発明はこれに限るものではなく、任意の数の電源
装置の並列運転に使用することができる。また、各電源
装置の出力は、突き合わせダイオードを介してワイアド
オア接続する形式でも、各電源装置の出力を直接接続す
る形式の何れにも本発明を適用することができる。

【００４２】更に、本発明で用いる電源装置の電源電圧
発生部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ方式であっても、直列
制御方式のものであってもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、（１）電源電圧を発生する電源電圧発生部と、前記電源
電圧発生部からの自己電流を検出する自己電流検出部
と、前記電源電圧の低下を検出して低電圧検出信号を出
力する低電圧検出部と、前記自己電流検出部で検出され
た自己電流が過電流のとき、前記低電圧検出部からの低
電圧検出信号の出力を抑止する低電圧検出抑止部と、前
記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流のと
き、所定時間遅れて過電流検出信号を出力する過電流検
出部と、前記過電流検出部または前記低電圧検出部から
の検出信号を受けてアラーム信号を出力するアラーム送
出部とを備えることにより、自電源装置が低電圧異常と
なった時には、低電圧検出抑止回路が機能せず、低電圧
検出部は低電圧を検出し、アラーム送出部はアラーム信
号を出力し、自電源装置が正常で、他電源装置が低電圧
異常となった時には、自電源装置が過電流アラームとな
り、この時には、自己電流検出部が過電流を検出して低
電圧検出抑止部が低電圧検出部を抑止し、過電流検出部
が所定時間遅らせて過電流アラームを出力し、アラーム
の種類に応じて出力タイミングをずらして出力すること
ができる。

【００４４】（２）また、電源電圧を発生する電源電圧
発生部と、前記電源電圧発生部からの自己電流を検出す
る自己電流検出部と、前記電源電圧の低下を検出して低
電圧検出信号を出力する低電圧検出部と、前記自己電流
検出部で検出された自己電流が過電流のとき、前記低電
圧検出部からの低電圧検出信号の出力を抑止する低電圧
検出抑止部と、前記自己電流検出部で検出された自己電
流が過電流のとき、所定時間遅れて過電流検出信号を出
力する過電流検出部と、前記過電流検出部または前記低
電圧検出部からの検出信号を受けてアラーム信号を出力
するアラーム送出部とを備えた複数の電源装置と、前記
各電源装置から出力されるアラーム信号に基づき、故障
した電源装置を特定する監視部とを備えることにより、
電源システムの監視部は、低電圧アラームを先ず受け、
次に過電流アラームを受けると、アラーム送出の順序に
より、最初のアラームを出力した電源装置が低電圧異常
であると特定することができ、各電源装置毎にアラーム
の種類を特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の作用説明図である。

【図３】本発明の一実施の形態例を示す回路図である。

【図４】本発明の動作の一例を示すタイムチャートであ
る。

【図５】本発明によるアラーム監視部の一実施の形態例
を示すブロック図である。

【図６】レジスタの構成例を示す図である。

【図７】従来システムの概念図である。

【符号の説明】

１０電源電圧発生部１１自己電流検出部２０低電圧検出部２１低電圧検出抑止部２２過電流検出部２３アラーム送出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市橋哲彦神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者岡本和也神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者影山弘進神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者鈴木慶也石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の２株式会社ピーエフユー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源電圧を発生する電源電圧発生部と、前記電源電圧発生部からの自己電流を検出する自己電流
検出部と、前記電源電圧の低下を検出して低電圧検出信号を出力す
る低電圧検出部と、前記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流のと
き、前記低電圧検出部からの低電圧検出信号の出力を抑
止する低電圧検出抑止部と、前記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流のと
き、所定時間遅れて過電流検出信号を出力する過電流検
出部と、前記過電流検出部または前記低電圧検出部からの検出信
号を受けてアラーム信号を出力するアラーム送出部とを
備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】電源電圧を発生する電源電圧発生部と、前記電源電圧発生部からの自己電流を検出する自己電流
検出部と、前記電源電圧の低下を検出して低電圧検出信号を出力す
る低電圧検出部と、前記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流のと
き、前記低電圧検出部からの低電圧検出信号の出力を抑
止する低電圧検出抑止部と、前記自己電流検出部で検出された自己電流が過電流のと
き、所定時間遅れて過電流検出信号を出力する過電流検
出部と、前記過電流検出部または前記低電圧検出部からの検出信
号を受けてアラーム信号を出力するアラーム送出部とを
備えた複数の電源装置と、前記各電源装置から出力されるアラーム信号に基づき、
故障した電源装置を特定する監視部とを備えることを特
徴とする電源システム。