JPS61163414A - 冗長直流電源装置 - Google Patents

冗長直流電源装置

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JPS61163414A
JPS61163414A JP61000829A JP82986A JPS61163414A JP S61163414 A JPS61163414 A JP S61163414A JP 61000829 A JP61000829 A JP 61000829A JP 82986 A JP82986 A JP 82986A JP S61163414 A JPS61163414 A JP S61163414A
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JP
Japan
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voltage
power supply
redundant
power
load circuit
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JP61000829A
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Inventor
トーマス・ジヨセフ・ケニー
ジエイムズ・フランクリン・サザーランド
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/59—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
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    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は概して負荷に電力を供給するための冗長直流
電源装置に関し、そして前記負荷回路から発生する高い
周波数および量の過渡電圧から前記電源を保護するため
の装置に関するものである。
先行技術の説明 只１つの負荷に電力を供給するために冗長直流電源を電
気的に並列に接続することは知られている。電源゛の電
圧は概して同一ではないので、各電源と直列に競合ダイ
オードを配置することは知られている。このような装置
においてもつとも高い電圧の量を有する電源と関連した
ダイオードは順方向にバイアスされ、その電源を負荷に
接続する。低い電圧の量を有する電源と関連したダイオ
ードは、他の電源の高い電圧量によって逆方向にバイア
スされ、事実上低い電圧量の電源を回路の外に置く。こ
のような装置はまた、低い電圧量を有する電源が他の電
源によって短絡されることから避ける。もし電源のいず
れか１つが回路から物理的に取り除かれるか、もしくは
動作不能となった場合、このような冗長装置における他
の電源が負荷に電力を供給するであろう。
この種の冗長電源装置の場合、それがそれの中に要素を
有する負荷回路に電力を供給するよう使用される時、ま
たは負荷回路内に高い周波数および量の過渡電圧を発生
し得るその負荷回路に結合される時、問題が生じる。こ
のような過渡電圧は冗長電源と関連して直列接続された
ダイオードを断線する可能性があり、電源を負荷回路か
ら引き外すということになる。
発明の概要 この発明の目的は、冗長電源が接続されている負荷から
発生する高い過渡電圧に関連した上述の問題を避けるよ
うにした、上述の型の冗長直流電源装置を提供すること
である。
この発明の別の目的は、各々が負荷回路およびその負荷
回路に電力を供給するための専門の電源に動作的に関連
した処理回路を含む別々の差し込み型モジュールを有し
た回路装置を提供することであり、いずれか１つのモジ
ュールは他のモジュールとの関係で負荷回路の動作に影
響することなく負荷回路から取り外し得るようにしてい
る。
上のおよび他の目的はこの発明に従って達成され、それ
において冗長直流電源装置は負荷回路に電力を供給する
ために提供されており、電源装置は負荷回路から発生す
る高い周波数および量の過渡電圧の影響を受け、負荷回
路と電気的に並列に接続された第１および第２の電源枝
路を含んでおり、各電源枝路は直流の電圧源およびその
電圧源と電気的に直列に接続されたツェナーダイオード
を含んでいる。ツェナーダイオードは、電圧源の少くと
も１つが負荷回路に電力を供給するように選択されかつ
配列されている。さらに各ツェナーダイオードは逆の降
伏電圧を有し負荷回路から発生される過渡電圧をそのツ
ェナー降伏電圧にクランプし、そして過渡電圧と関連し
た電流サージに対する低インピーダンス路を提供する。
この発明による装置はそれ故１通常のダイオードが冗長
の並列接続された電源間で電力を競合するよう使用され
ている通常の態様において。
ツェナーダイオードを使用している。ツェナーダイオー
ドはしかしながら高い量および周波数の電圧サージに対
して各電源回路を保護するという付加的な目的を果し、
もしそうでなければ通常のダイオードを破壊するであろ
う。好ましくは、直列接続されたツェナーダイオードは
。
逆方向において高い電流を流す能力を有する型のもので
あり、それ放電圧サージに含まれているピークパルス電
力に対抗することができるような型のものである。この
ようなツェナーダイオードは高い過渡電圧から助かるこ
とができ、電流サージの影響を避けるため普通はそれ自
身の保護回路を有している電源にその関連の電流サージ
を通す。
この発明のさらなる観点において冗長電源装置は差し込
み型モジュールに接続して使用され。
各モジュールは負荷回路およびそれ自身の専用の電源に
動作的に関連した信舟処理回路を有している。この発明
のこの観点によれば１例えば保守のために、負荷への電
力をしゃ断することな（、もしくは残りのモジュール上
の処理回路に対する他の負荷回路の動作に影響を与える
ことなく、いずれか１つのモジュールが負荷回路から取
り外され得る。
図には、この発明による冗長電源装置が、測定されたパ
ラメ〒りに対する値に対応した電流を生ずる電流ループ
トランスミッタに関係した特定の応用の情況で示されて
いる。この応用においては、電流はそれぞれの基準抵抗
を付勢し。
以下に説明するそれぞれの差し込み型アナログ人カモジ
ュールに収容された回路によって処理される電圧を生成
するように使用される。この特定の応用の情況における
この発明の冗長電源装置の説明は、この発明の使用を他
のいかなる応用に制限しようとするものでもない。反対
にこの発明による冗長電源装置は、電源装置によって供
給されるにちがいない高い周波数と量の過渡電圧を呈し
得る回路に収容された負荷を、該冗長電源に駆動させる
ことが望まれる場合にはいつも使用され得る。
図を参照すると、差し込み型モジュール１および差し込
み型モジュール３は、それぞれの矢印で示された通常の
雄および雌素子を経て、ネジ端子５〜１２に接続される
。普通の配線基板であって良い差し込み型モジュール１
および５は、それぞれの電圧源１５および１５と、それ
ぞれのバッファ兼信号変換回路１７および１９とを有す
る。
ネジ端子５，６．９および１０は、差し込みモジュール
１および３の雌素子がそれらネジ端子と関連した雌素子
と係合した時、電圧源１５＆および１５が電気的に並列
に接続され、ネジ端子５および１２を横切って接続され
る電流ループトランスミッタ２１を駆動するように接続
されている。ネジ端子１２は第１の基準抵抗２３を経て
ネジ端子１１に接続されている。ネジ端子１１はリード
２５によってネジ端子８に接続されており、そのネジ端
子８は次に基準抵抗２７を経てネジ端子７に接続されて
いる。ネジ端子７は、接地されているネジ端子６にリー
ド２９によって接続されている。基準抵抗２６および２
７はこのように電気的に直列に接続されている。バッフ
ァ兼信号変換回路１７および１９は。
基準抵抗２７および２３のそれぞれの１つに接続され、
関連の基準抵抗にかかる電圧降下を受けて処理する。
この特定の応用においては、冗長電源装置は電流ループ
トランスミッタ２１に電力を供給する。この電流ループ
トランスミッタ２１は、例えば制御目的のために、監視
されている温度または圧力のようなプロセスパラメータ
の値に対応した量の電流恒量を発生するヮ電流ループト
ランスミッタはこの発明の部分を形成するものではない
が、それは例えばトランスデユーサを含んでいて良い。
そのトランスデユーサは温度または圧力に感知するもの
であり、そして温度または圧力の与えられた値に対応し
た電流量を生成する。電流量は基準抵抗２Ｓおよび２７
の各々にかかる電圧を生成する。各々の基準抵抗２５お
よび２７にかかる電圧は、それぞれネジ端子の対１１．
１２および７．８を経てバッファ兼信号変換回路１９お
よび１７のそれぞれの１つに入力として与えられる。バ
ッファ兼信号変換回路１７および１９はいかなるノイズ
をも隔離し、そして既知の方法でそれぞれの電圧量を変
換してアナログ信号を生成し、そのアナログ信号は、制
御されているプロセスに対して制御ループの部分を形成
するそれぞれのループプロセッサ（図示せず）に入力と
して供給される。
バッファ兼信号変換回路１７および１９も、またこのよ
うなデバイスを履行するために使用される特定の回路も
、いずれもこの発明の部分を形成１涜い一負荷回路の動
作間係を要求１．かつ負荷回路に取り外し可能に接続さ
れ得るどんな　　　　・信号処理回路も、この発明の原
理の範囲内でそれぞれにゆだねられた電源と結合してモ
ジュール状に装着され得る。
図に示されるように電圧源１３はツェナーダイオード５
１と直列に接続され、そして電圧源１５はツェナーダイ
オード３３と直列に接続されている。ツェナーダイオー
ド３１および３３は、それぞれの電圧源１５および１５
の正の極と電流ルーブト５７スミツタ２１との間に接続
されて示されているけれども、ある応用ではそれは電源
の共通脚においてツェナーダイオードを接続するように
することも可能である。
もし電圧源１３および１５が同じ量の電圧を供給するな
らば、ツェナーダイオード３１および３３は双方とも順
方向にバイアスされ、そして電流ループトランスミッタ
２１に供給される電力の５０チが電圧源の各々によって
供給されるであろう。しかしながら実際、電圧源１６お
よび１５はめったに同じ電圧を生成することはなく、そ
して実際はそれらの最大の電圧量が所定の量だけ異なる
ように電圧源１Ｓおよび１５を選ぶことが望ましい。
電圧源１３および１５の電圧量が異っている時、低い電
圧量を有する電圧源と関連したツェナーダイオードは逆
方向にバイアスされ、そしてどんな電流も通さないであ
ろう。この意味において、ツェナーダイオード３１およ
び３３）？、通常のダイオードが冗長直流電圧源の内の
電力を競合するように使用されてきたのと同じ方法で、
冗長電源からの電力を競合するように使用される。すな
わち高い電圧量を有する電圧源と関連したツェナーダイ
オードは順方向にバイアスされ、そして電流ループトラ
ンスミッタ２１に電流を供給し、他方、他の電圧源はそ
の関連したツェナーダイオードが逆方向にバイアスされ
るので回路から実際上切り離されるであろう。
その他の電圧源が接続されて負荷に電力を供給している
限りにおいて、低い電圧量を有する電圧源と関連したツ
ェナーダイオードが逆方向にバイアスされているという
ことを確実にするために、２つの電圧源の電圧量の間の
最大差から、高い電圧量を有する電圧源と関連した順方
向にバイアスされているツェナーダイオードにかかる電
圧降下の量を減じた量と少な（とも同じ位の大きさであ
るように、そのツェナーダイオードのツェナー降伏電圧
を選ぶことが必要である。例えばもし電圧源１３が６５
ボルトの電圧を有しかつ電圧源１５が最悪の場合におい
て短絡され、それ故ゼロボルトにあり、ツェナーダイオ
ード３１にかかる順方向の電圧降下が０．７ボルトであ
るならば、ツェナーダイオード３５のツェナー降伏電圧
は少くとも６４．３ボルト（６５ボルドー０．７ボルト
ー０．０ボルト）であるべきである。
ツェナーダイオードＳ１および６５が電圧源１Ｓおよび
１５間の電力を競合するように動作する。もし例えば差
し込みモジュール１が回路から取り除かれたならば、ツ
ェナーダイオード３３は順方向にバイアスされるように
なり、そして電圧源１５を介して電流ループトランスミ
ッタ２１に電力を供給し続けるであろう。ある理由で電
圧源１Ｓが不動作とされたが差し込みモジュール１は取
り除かれなかった場合には同じ結果が得られるであろう
。同様にもし差し込みモジュール３が回路から取り除か
れたならば、電流ループトランスミッタ２１は、差し込
みモジュール１に収容された電圧源１５によって付勢さ
れ続けるであろう。
電圧源１３および１５によって供給される電力を競合す
ることに加えて、この発明によるツェナーダイオード３
１および３３の使用は、また、電流ループトランスミッ
タを含む回路内で発生され得る高い過渡電圧に対しても
保護を提供する。このような過渡電圧は種々の方法で発
生され得、例えば電流ループトランスミッタの回路に誘
導的および／もしくは容量的に結合されている近くのモ
ータまたは発電機をスイッチオンおよびオフすることに
よって発生され得る。
＞　＾ｎｔＫ１　ｒｚ　ｌム＋７　　ｎｓ　＃　Ｊ＋−
７ノ１　１６１　ａ　ｋたは５己のいずれかの降伏電圧
を越える電圧サージは、それぞれのツェナーダイオード
がその電圧サージをその逆の降伏電圧に瞬間的にクラン
プするようにし、そして結果の電流サージに対して低い
インピーダンス路を提供する。その電流サージはそれぞ
れの電圧源に通され、そのそれぞれの電圧源はこのよう
な過渡の影響を避けるために良（知られているようなそ
れ自身の保護回路を有している。従って、高い量および
周波数の過渡電圧によって破壊されるかも知れない通常
の競合ダイオードとは異って、ツェナーダイオード５１
およびＳ５は要求される競合ダイオード機能を果すだけ
でなく、また電流ループトランスミッタの回路において
生成されることが見込まれ得る最大電圧サージから助か
るための能力をも有している。
好ましくは、この発明による冗長電圧源が電力プラント
のような高い電力環境において負荷に電力を供給するよ
う使用される時、ツェナーダイオード５１および３Ｓは
、それらが逆パイアス方向において１５００ワツトと同
程度のピークパルス電力を消失することができるように
選択される。ゼネラル拳セミコンダクタ・インダストリ
ーズ・インク（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、　Ｉｎｃ　、　）によっ
て製造されるトランス・シープ（Ｔｒａｎｓ　Ｚｏｒｂ
　）型ツェナーダイオード、もしくは他のそれに匹敵し
得るツェナーダイオードがこの目的のために適している
であろう。
この発明は、並列に接続された２つの以上の冗長電源を
もって履行され得るということも理解され得るべきであ
り、その場合只１つの条件は、関連の電源の電圧量と、
最も高い電圧量を有する電源の電圧量との間の最大差か
ら、最も高い電圧量を有する電源に直列接続されたツェ
ナーダイオードにかかる順方向の電圧降下を減じた量を
越える逆の降伏電圧を、関連の電圧源と直列に接続され
た各ツェナーダイオードが有しているということである
。
この発明の詳細な説明は糧々の変更、変化および応用に
対して許容され、そして同じことは特許請求の範囲と等
価な意味および範囲内で解釈されるよう意図されている
ということを理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
図は、この発明の一実施例による冗長電源装置を示す部
分的なブロック回路図である。図において、１および３
は差し込み型モジュール。 １３および１５は電圧源、１７および１９はバッファ兼
信号変換回路、２１は電流ループトランスミッタ、３１
および３６はツェナーダイオードである。。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 負荷回路に電力を供給し、前記負荷回路から発生する高
    い周波数および量の過渡電圧の影響を受ける冗長直流電
    源装置であって、 前記負荷回路と電気的に並列に接続される少くとも第１
    および第２の電源枝路を備え、 前記電源枝路の各々は直流の電源およびツェナーダイオ
    ードを含み、 前記ツェナーダイオードは、前記電源の少くとも１つが
    前記負荷回路に電力を供給するように選択されかつ配列
    され、前記ツェナーダイオードの各々は、逆の降伏電圧
    を有して前記負荷回路から生ずる過渡電圧を前記逆の降
    伏電圧にクランプすると共に、前記過渡電圧と関連した
    結果の電流サージに対する低インピーダンス路を提供す
    るようにしたことを特徴とする冗長直流電源装置。
JP61000829A 1985-01-08 1986-01-08 冗長直流電源装置 Pending JPS61163414A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/689,691 US4644440A (en) 1985-01-08 1985-01-08 Redundant power supply arrangement with surge protection
US689691 1985-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61163414A true JPS61163414A (ja) 1986-07-24

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ID=24769521

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Country Status (5)

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US (1) US4644440A (ja)
JP (1) JPS61163414A (ja)
KR (1) KR930008317B1 (ja)
FR (1) FR2575875B1 (ja)
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