JPS61254032A

JPS61254032A - Backup power source unit

Info

Publication number: JPS61254032A
Application number: JP60092892A
Authority: JP
Inventors: 山口　賢治
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1986-11-11

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、コンピュータのメモリバックアップ等に用い
られる、２次電池をエネルギー供給源としたバックアッ
プ電源装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a backup power supply device using a secondary battery as an energy supply source, which is used for computer memory backup and the like.

（従来の技術）２次電池を用いたバックアップ電源装置では、主電源が
投入された瞬間から、停電に対する充分有効なバックア
ップ時間を持つことが望まれる。(Prior Art) A backup power supply device using a secondary battery is desired to have a sufficiently effective backup time against a power outage from the moment the main power is turned on.

しかし実際には、主電源投入前の停電時間や、負荷の状
況により電池の放電状態は不定である。従って、バック
アップ電源装置には、主電源の立上り後は、速やかに、
完全充電状態まで２次電池を充電することが要求される
。そのためには１、急速充電として、電池固有の上限値
を持つ急速充電電流値で充電すればよいが、２次電池は
一般に過充電を行うとその特性が劣化し破損する。その
防止策として、従来は例えば充電中の電池電圧を監視し
、一定値以上になると充電を停止するような制御手段が
設けられていた。However, in reality, the discharge state of the battery is uncertain depending on the power outage time before the main power is turned on and the load condition. Therefore, the backup power supply must be installed immediately after the main power supply is turned on.
It is required to charge the secondary battery to a fully charged state. For this purpose, 1. As a quick charge, it is sufficient to charge the battery with a quick charge current value having an upper limit value specific to the battery, but overcharging of a secondary battery generally deteriorates its characteristics and causes damage. As a preventive measure, conventionally, for example, a control means has been provided that monitors the battery voltage during charging and stops charging when the voltage exceeds a certain value.

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような手法によると、電池電圧の温
度変動が大き′いことから、充分信頼性のある過充電対
策とはなり得ず、逆に安全側に設定すれば、完全充電に
達する前に充電が打切られる恐れがあるという問題点が
あった。(Problem to be solved by the invention) However, with this method, since temperature fluctuations in battery voltage are large, it cannot be a sufficiently reliable countermeasure against overcharging, and on the contrary, it is not safe. If this setting is set, there is a problem that charging may be terminated before reaching full charge.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、過充電を確実に防止し、且つ速やかに電池を
完全充電し得るバックアップ電源装冒を実現することに
ある。The present invention has been made in view of these problems, and its purpose is to realize a backup power source that can reliably prevent overcharging and quickly fully charge a battery.

（問題点を解決するための手段）前記した問題点を解決する本発明は、２次電池をエネル
ギー供給源としたバックアップ電源装置であって、主電
源の投入時に一定時間だけ通常バックアップ時の負荷よ
りも重い負荷を前記２次電池に接続するスイッチ素子と
、前記２次電池の出力電圧を基準電圧と比較する比較器
と、前記２次電池の充電電流値を急速充電電流値とトリ
クル充電電流値に切換える切換回路と、前記比較器の比
較結果を受けて前記２次電池の電池電圧が基準電′　圧
より高い場合は前記切換回路をトリクル充電側に接続し
、低い場合は急速充電側に接続し過充電とならない所定
時間経過後トリクル充電側に接続するように制御する制
御回路とを備えたことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above-mentioned problems, is a backup power supply device using a secondary battery as an energy supply source. a switch element that connects a load heavier than the secondary battery to the secondary battery, a comparator that compares the output voltage of the secondary battery with a reference voltage, and a charging current value of the secondary battery that is connected to a quick charging current value and a trickle charging current. Based on the comparison result between the switching circuit and the comparator, if the battery voltage of the secondary battery is higher than the reference voltage, the switching circuit is connected to the trickle charging side, and if it is lower, the switching circuit is connected to the quick charging side. The present invention is characterized by comprising a control circuit that controls the connection to the trickle charging side after a predetermined period of time has elapsed without causing overcharging.

（実施例）以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第１図は、本発明の一実施例を示す電気的接続因である
。図において、１はバックアップ用２次電池で、＋１２
ｖの電源端に抵抗Ｒｓ　、Ｒ２及びトランジスタＱ１．
Ｑ２を介して接続されている。FIG. 1 is an electrical connection diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a backup secondary battery, +12
A resistor Rs, R2 and a transistor Q1.
It is connected via Q2.

＋１２ｖ電源端は、主電源（図示せず）＋５ｖを入力し
、＋１２ｖ電源を作るＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ２に接
続されている。３は本バックアップ１１源装置の負荷（
図示せず）へ接続される電池出力端子である。２次電池
１の両端には、ダイオードＤＩ、抵抗負荷Ｒ１及びトラ
ンジスタＱｓからなる直列回路が接続されている。抵抗
負荷Ｒ３は、２次電池１によるバックアップ時の負荷よ
り重い負荷となっている。抵抗負荷Ｒｓとトランジスタ
Ｑ３の直列回路には、ダイオードＤ２を介−て抵抗Ｒｅ
と抵抗Ｒｗの直列回路が並列に接続され、又、ダイオー
ドＤ２と抵抗Ｒｅの共通接続点は、抵抗Ｒ−を介して＋
１２Ｖ電源端に接続されている。The +12v power supply terminal is connected to a DC/DC converter 2 that inputs +5v from a main power supply (not shown) and generates a +12v power supply. 3 is the load of this backup 11 source device (
(not shown) is a battery output terminal connected to the battery. A series circuit including a diode DI, a resistive load R1, and a transistor Qs is connected to both ends of the secondary battery 1. The resistive load R3 is heavier than the load during backup by the secondary battery 1. A resistor Re is connected to the series circuit of the resistive load Rs and the transistor Q3 via a diode D2.
and a resistor Rw are connected in parallel, and the common connection point of the diode D2 and the resistor Re is connected to + via the resistor R-.
Connected to the 12V power supply terminal.

４は比較器で、一方の入力端（−）に抵抗Ｒｅと抵抗Ｒ
鱒による分圧電圧Ｅａが印加され、他方の入力端（＋）
には基準電圧ＥＳが印加されている。4 is a comparator, and one input terminal (-) has a resistor Re and a resistor R.
The divided voltage Ea due to the trout is applied, and the other input terminal (+)
A reference voltage ES is applied to.

５はクロックを作る発振器、６は発振器５からのクロッ
クを入力し、これを分周して例えば２８秒周期のクロッ
ク１４ｇと、３２時間周期のクロック１６Ｔｈとを出力
する分局器として動作するカウンタ、７及び８はＤタイ
プフリップフロツブ（ＯＦ／Ｆ）である。ＩＮＴは図示
していない主電源装置の＋５ｖ出力の立上りと同時に出
力される初期化信号ＳＩＮの入力端子である。ＤＦ／Ｆ
７は、そのリセット端子Ｒ＠に初期化信号ＳＩＮが印加
され、又ＣＫ端子にはカウンタ６からのクロック１４３
が印加され、Ｑ出力端子は、抵抗Ｒ４を介してトランジ
スタＱ４のベースに接続されている。5 is an oscillator that generates a clock; 6 is a counter that operates as a divider that receives the clock from the oscillator 5, divides it, and outputs, for example, a clock 14g with a 28-second period and a clock 16Th with a 32-hour period; 7 and 8 are D type flip-flops (OF/F). INT is an input terminal for an initialization signal SIN that is output at the same time as the +5V output of a main power supply (not shown) rises. DF/F
7 has an initialization signal SIN applied to its reset terminal R@, and a clock 143 from the counter 6 to its CK terminal.
is applied, and the Q output terminal is connected to the base of transistor Q4 via resistor R4.

トランジスタＱ４の出力は、抵抗Ｒ＠を介してトランジ
スタＱ１のベースに印加されている。ＤＦ／Ｆ８は、そ
のリセット端子Ｒ証にオアゲート９を介して初期化信＠
Ｂｔｕ及びカウンタ６からのクロック１６ｈが印加され
、Ｄ端子には比較器４からの出力信号が、又、ＣＫ＃子
にはＯＦ／Ｆ　７のＱ出力信号がそれぞれ印加されてい
る。ＤＦ／Ｆ７のＱ出力信号は、インバータ１０を介し
てトランジスタＱ３のベースにも印加されている。The output of transistor Q4 is applied to the base of transistor Q1 via resistor R@. DF/F8 sends an initialization signal @ to its reset terminal R via OR gate 9.
Btu and the clock 16h from the counter 6 are applied, the output signal from the comparator 4 is applied to the D terminal, and the Q output signal of OF/F 7 is applied to the CK# child. The Q output signal of DF/F7 is also applied to the base of transistor Q3 via inverter 10.

このように構成された装置の動作を説明すれば以下の通
りである。第２図は、動作の一例を示すタイムチャート
である。The operation of the device configured as described above will be explained as follows. FIG. 2 is a time chart showing an example of the operation.

今、主電源が（イ）に示すように投入されると、主電源
装置の＋５Ｖ出力が（ロ）に示すように立上り、又、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ２の＋１２Ｖ出力も（ハ）に示すよ
う、に立上る。同時にＩＮＴ端子に（ニ）に示すような
初期化信号ＳＩＮが印加され、この信号によりてカウン
タ６及びＯＦ／Ｆ７．８がそれぞれ初期化される。この
時、初期化されたＤ　Ｆ／Ｆ　７のＱ出力によって、ト
ランジスタＱｓが（ト）に示すようにオンとなり、２次
電池１にダイオードＤＩを通して抵抗負荷Ｒ３が接続さ
れる。この抵抗負荷は、バックアップ時の負荷より重い
負荷である。同時に、抵抗Ｒ３には、＋１２Ｖ電源端か
ら抵抗Ｒｓ、ダイオードＤ２を介して電流が流れる。従
って、ダイオードＤｌｌＤ２のアノードは大略同電位と
なり、比較器４の一端（−）には、２次電池１の出力端
電位を抵抗Ｒｓ　ｒ　Ｒｔｏで分圧した分圧電圧Ｅａが
印加され、この分圧電圧Ｅａと基準電圧Ｅｓとが比較さ
れる。Now, when the main power is turned on as shown in (a), the +5V output of the main power supply will rise as shown in (b), and the D
The +12V output of the C/DC converter 2 also rises as shown in (c). At the same time, an initialization signal SIN as shown in (d) is applied to the INT terminal, and the counter 6 and OF/F 7.8 are each initialized by this signal. At this time, the Q output of the initialized D F/F 7 turns on the transistor Qs as shown in (G), and the resistive load R3 is connected to the secondary battery 1 through the diode DI. This resistive load is heavier than the load during backup. At the same time, a current flows through the resistor R3 from the +12V power supply terminal via the resistor Rs and the diode D2. Therefore, the anodes of the diode DllD2 have approximately the same potential, and a divided voltage Ea obtained by dividing the output terminal potential of the secondary battery 1 by the resistor Rs r Rto is applied to one end (-) of the comparator 4, and this Piezo voltage Ea and reference voltage Es are compared.

初期化信号ＳＩＮが印加されてから１４秒後、カウンタ
６からクロック１４ｓが（ホ）に示すように出力され、
ＤＦ／Ｆ７を“Ｈ″レベルセットする。Ｄ　Ｆ／Ｆ　７
のＱ出力は、ＤＦ／Ｆ８のＣＫｌ子に印加され、ＤＦ／
Ｆ８は、比較器４の出力状態をセットすると同時に、イ
ンバータ１０を介してトランジスタＱ３を（ト）に示す
ようにオフとし、抵抗負荷Ｒ３を切離す。又、ＤＦ／Ｆ
７のＱ出力は、トランジスタＱ４．トランジスタＱ１を
それぞれオンとし、これによって、＋１２■電源端から
２次電池１に抵抗Ｒｚを介してトリクル充電電流ｉ１を
供給する。ここで、比較器４の出力が゛Ｈ″レベル、即
ち、電池電圧が基準電圧より低い（Ｅａ　＜Ｅ３　）と
判定した場合は、ＤＦ／Ｆ８が゛Ｈ″レベルにセットさ
れ、トランジスタＱ５．トランジスタＱ２を（す）に示
すようにオンとし、これによって、トリクル充１！電流
１１に加え、抵抗Ｒ２を介して急速充電電流１２を２次
電池１に供給する。電池電圧が基準電圧より高い（Ｅａ
　＞Ｅｓ　）と判定した場合は、トランジスタＱ５．ト
ランジスタＱ２はオフで、急速充電電流１２は流れない
。14 seconds after the initialization signal SIN is applied, a clock 14s is output from the counter 6 as shown in (e),
Set DF/F7 to "H" level. D F/F 7
The Q output of DF/F8 is applied to the CKl terminal of DF/F8,
F8 sets the output state of the comparator 4, and at the same time turns off the transistor Q3 via the inverter 10 as shown in (g), disconnecting the resistive load R3. Also, DF/F
The Q output of transistor Q4. Each transistor Q1 is turned on, thereby supplying a trickle charging current i1 from the +12■ power supply terminal to the secondary battery 1 via the resistor Rz. Here, when it is determined that the output of the comparator 4 is at the "H" level, that is, the battery voltage is lower than the reference voltage (Ea < E3), the DF/F8 is set at the "H" level, and the transistors Q5. Transistor Q2 is turned on as shown in (a), thereby causing a trickle charge of 1! In addition to the current 11, a quick charging current 12 is supplied to the secondary battery 1 via a resistor R2. Battery voltage is higher than reference voltage (Ea
>Es), the transistor Q5. Transistor Q2 is off and fast charge current 12 does not flow.

初期化信号ＳＩＮが印加された後、１６時間経過すると
、カウンタ６からクロック１６ｈが（へ）に示すように
出力され、ＤＦ／Ｆ８をリセットする。従って、それ以
前急速充電状態であれば、この後、トランジスタＱ５．
トランジスタＱ２ばくり）に示すようにオフとなり、ト
リクル充電電流１１によるトリクル充電に切換ねる。以
後、このバックアップ電源装置の充電電流は、停電状態
が生じるまで、トリクル充電状態が継続する。When 16 hours have elapsed after the initialization signal SIN was applied, a clock 16h is outputted from the counter 6 as shown in (), and the DF/F 8 is reset. Therefore, if it was in the fast charging state before then, then the transistor Q5.
Transistor Q2 is turned off as shown in FIG. 1) and switches to trickle charging using trickle charging current 11. Thereafter, the charging current of this backup power supply continues to be in a trickle charging state until a power outage condition occurs.

以上のように、この装置によれば、通電初期の２次電池
のｆｉ電状態より、充？！電流が適宜切換わり、１００
％放電時にのみ定時間の急速充電を行うようにしたもの
で、過充電となることは絶対にない。又、放電状態の判
定を、重い負荷条件下で行うようにしたもので、実使用
条件下では、判定境界が１００％放電より、電池容量の
残存する方向にあり、２次電池が判定境界上の放電状態
であっても、まだバックアップすることが可能である。As described above, according to this device, the charging state of the secondary battery at the initial stage of energization is determined. ! The current is switched appropriately, and 100
It is designed to perform rapid charging for a fixed period of time only when the battery is % discharged, so overcharging will never occur. In addition, the discharge state is determined under heavy load conditions, and under actual use conditions, the determination boundary is in the direction of remaining battery capacity rather than 100% discharge, and the secondary battery is on the determination boundary. Even in the discharge state, it is still possible to back up.

このため、緩慢な充電であるトリクル充電が選択されて
も、通電直後の停電にも対応できる。Therefore, even if trickle charging, which is slow charging, is selected, it is possible to cope with a power outage immediately after energization.

（発明の効果）以上説明したように、２次電池をエネルギー供給源とす
る本発明のバックアップ電源装置によれば、次のような
種々の効果を挙げることができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the backup power supply device of the present invention that uses a secondary battery as an energy supply source, the following various effects can be achieved.

（ａ　）急速充電電流は１００％放電状態から規定の時
間だけ流れるため、過充電となることが絶対にない。(a) Since the rapid charging current flows for a specified period of time from a 100% discharged state, overcharging will never occur.

（ｂ）急速充電とトリクル充電の選択を、通常使用電流
より大きな電流で判定するため、判定の境界線上の２次
電池にもまだ余力があり、通電直後の停電にも応対でき
る。(b) Since the selection between quick charging and trickle charging is determined using a current larger than the normally used current, the secondary battery on the boundary line of the determination still has remaining power, and can respond to a power outage immediately after energization.

（ｃ）１００％放電と判定された場合は、最大の充１！
電流で速やかに充電することができる。(c) If it is determined to be 100% discharged, the maximum charge is 1!
It can be quickly charged with electric current.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例装置の電気的接続図、第２図
はその動作の一例を示すタイムチャートである。１・・・２次電池２・・・Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ３・・・電池出力端子　　　４・・・比較器５・・・発
振器　　　　　　６・・・カウンタ（分周器）７．８・
・・ＤフリップフロップＱ１〜Ｑｓ・・・トランジスタＤＩ　、Ｄｚ・・・ダイオードＲ３・・・抵抗負荷FIG. 1 is an electrical connection diagram of a device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing an example of its operation. 1... Secondary battery 2... D C/DC converter 3... Battery output terminal 4... Comparator 5... Oscillator 6... Counter (frequency divider) 7.8.
・・D flip-flop Q1~Qs...Transistor DI, Dz...Diode R3...Resistive load

Claims

[Claims]

A backup power supply device using a secondary battery as an energy supply source, comprising: a switch element that connects a load heavier than a normal backup load to the secondary battery for a certain period of time when the main power is turned on; a comparator that compares the output voltage with a reference voltage; a switching circuit that switches the charging current value of the secondary battery between a quick charging current value and a trickle charging current value; A control circuit that controls the switching circuit to be connected to the trickle charging side when the battery voltage is higher than the reference voltage, to be connected to the quick charging side when it is lower, and to be connected to the trickle charging side after a predetermined period of time without overcharging. Backup power supply with.