JPS62296728A - 電池予備を持つ非直結切換装置 - Google Patents

電池予備を持つ非直結切換装置

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JPS62296728A
JPS62296728A JP62093439A JP9343987A JPS62296728A JP S62296728 A JPS62296728 A JP S62296728A JP 62093439 A JP62093439 A JP 62093439A JP 9343987 A JP9343987 A JP 9343987A JP S62296728 A JPS62296728 A JP S62296728A
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JP
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power
switch
voltage
primary
load
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JP62093439A
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ウィン　ケウン　エン
ロバート　エドワード　シュローダー
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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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】 ３、発明の詳細な説明 発明の分野 この発明は切換型電源、特に、出力端子に信頼性ある無
停電電力を提供するためにＡＣ線路と電池の両方からエ
ネルギーを受は入れる非直結型切換装置に関する。
発明の背景 これらの無停電電源は一般的に直列又は並列のいずれか
の構造をとっている。直列構造形態では、整流器、電池
及びインバータはＡＣ１ｉ路とタンデムに接続され、整
流器に入力されるＡＣ電源か十分なときに電池は浮動と
なる。この装置は一般的には満足されるものであるか、
全体効率かタンデム接続要素の効率の積よりも高くなり
得ないのて効率的ではない。更に、このタンデム接続要
素の何れかが故障の場合、７ＴｉＴＡ全体か故障する可
能性かある。
一方、並列構造形態では、直列構造形態の不利な点の多
くを回避することかてきる。これは２つのエネルギー源
か互いに完全に独立しているからである。効率と信頼性
は改良されているか、１つの電源から他の電源へ負荷を
交換するための制御装置は、特に負荷の移動か過渡性な
く且つ負荷に対して透明てなければならない用途におい
ては更に複雑になる。制御装置は２つの電力処理通路間
に明確な位相関係と同期を維持しなければならない。こ
れらの並列構造装置は比較的高電力レベルで価格に見あ
う効果をもたらすようにできるが、その付加された制御
回路と複雑な変圧器の設計要件は比較的低電力レベルて
の使用の普及に備えて緩和される。本発明は並列構造の
装置のための簡略化した制御装置を提供するものである
。
発明の要約 電力変圧器に第１の電力スイッチにより結合された１次
ＡＣ電圧源を持つ非直結線切換装置は。
更に、電力変圧器の２次側にある補助巻線に第２の電力
スイッチにより結合された電池又は他のＤＣ電圧源のよ
うな２次電圧源を有している。第１と第２の電力切換装
置は共通の電圧調整制御装置により駆動される。１次巻
線、２次巻線及び補助ａ線のそれぞれの巻線数は、１次
及び２次電源のための出力電圧調整か、小さな共通の重
複範囲を含む実質的に異る入力電圧範囲にわたって有効
となるように選択される。通常は、この調整出力電圧は
単に１次ＡＣ＠源から得られる。この線路電圧源の大き
さか減少すると、調整制御装置は、１次及び２次電源か
出力電力に寄与する重複範囲に入る。１次電源か完全に
故障すると、出力電力は単に２次電圧源から供給される
。
詳細な説明 ＡＣ線路電圧により付勢されるように設計されていて、
この発明の原理を具体化する非直結切換装置は第１図に
示しである。それは、２つの独立な電源の一方又は両方
から出力端子ｌＯにある負荷に電力を供給するための設
備を有している。商用ＡＣＩＪｉ路を表わす電源ｌは整
流器フィルタ回路１１に接続されている。この回路１１
はダイオード２に接続され、このダイオードは、入力電
圧が低いときに巻ｙｊ２１からの電力の逆流を防止する
ように動作する。２次即ち予備電源１２は例示的に電池
として示してあり、そして、巻線２２にダイオード３を
介して接続されており、このダイオードは電池１２への
電力の逆流を防止する。ＡＣ電源１又は電源１２の何れ
かからの電力流は電力変圧器２０を介して端子１０のよ
うな１個以上の出力端子に到る。１次ＡＣ入力電源ｌか
らの電力流は電力スイッチ１３により１次巻１１ｉ２１
に結合され、一方、２次電源１２からの電力流は電力ス
イッチ１４により補助巻線２２に結合される。出力点ｌ
Ｏにおける電圧調整はパルス幅変調制御装置（ＰＷＭ）
３０により制御される。この出力電圧は出力端子１０に
おいて検出され、そして、第２図の波形１０１により示
されたパルス制御信号は１次−２次絶縁結合器３１を介
して論理回路３２に接続されている。結合器３１は光結
合器、パルス変成器、又は、接地絶縁を維持することか
てきる任意の他の伝送媒体とすることかてきる。このパ
ルス制御信号は論理回路３２により利用されてタイミン
ク信号をベース駆動部３３に供給して第２図に波形１０
３により示したように゛１πカスイッチ１３のデューテ
ィ・サイクルを制御する。電力スイッチ１３はバイポー
ラ電力トランジスタ又はＦＥＴ電力トランジスタよりな
ることがてきるが、必ずしもこれらの装置に限定される
ものではない。電力スイッチ１３の駆動を制御するため
に使用される電圧パルス波形部１０３は可変のパルス幅
を有している。このパルス幅はＰＷＭ制御部３０により
制御されて出力端子ｌＯにおける電圧出力を調整するよ
うにしている。
ＰＷＭ制御部３０の出力は又ベース駆動部３４に加えら
れて電力スイッチ１４のデューティ・サイクルを制御す
る。この電力スイッチ１４はバイポーラ又はＦＥＴ又は
これに類似のものの何れかとすることができ、そして、
予備電源１２を補助巻線２２に接続している。電力スイ
ッチ１４のデューティ・サイクルは第２図に波形１０２
により示しである。
波形１０２と１０３の異るデューティ・サイクルはＡＣ
ｔＣｌＦ３Ｃ電圧源１２か通常出力点に電力を供給する
一般的なデューティ・サイクルを例示的に示すために開
示しである。電力スイッチ１３と１４の両方は同時に共
通のデューティ・サイクルで駆動され、そして、ある範
囲の間、縁部８と９との間の波形１０１により示したよ
うに。
両型力スイッチは電力を出力点に接続する。後縁８の左
側では電力スイッチ１３のみか電力を出力点に接続し、
後援９の右側ては電力スイッチ１４のみが電力を出力点
に結合する。
２つの電力スイッチ１３と１４は同じデューティ・サイ
クルで動作されるが、ＡＣ１次入力電源１と２次電源１
２から得られる、合成電圧出力１０は第３図に示したよ
うな異る出力電圧範囲の異る電圧源から得られる。この
電圧源では、線３０１と３０２は整流器１１を介してＡ
Ｃ１次電圧源ｌから供給される整流されたＤＣ動作入力
電圧範囲の電圧レベルの境界を表わし、！！３０３と３
０４は２次電源１２によって供給される動作入力電圧範
囲の境界を表わす。図示のように、この電圧範囲は線３
０２と３０３の間の小さい重複部分以外は異っている。
線３０５は警報レベルを表わし、このレベルでは電圧か
このレベル以下に下がった場合に警報表示低ＡＣ線路電
圧を信号として送るものである。電力スイッチ１３と１
４は同じデューティ・サイクルて動作するのて、異る電
圧範囲は電源電圧レベルの制御及び１次巻線２１対２次
巻線２３との間、補助巻線２２対２次巻線２３との間の
変成比を異らせることによって達成される。従って、Ａ
Ｃ線路電圧から出力が供給される通常の動作状態では、
出力電圧は次の式によって決められる、 ここて、ｖｏは出力電圧であり、 ｖＰは整流されたＡＣ線路電圧、 あり、そして、 Ｄは電力スイッチ１３と１４か動作されるデューティ・
サイクルである。順変換袋はの例示的なこの実施例にお
いては、この値は通常２分の１より小さい。然しなから
、この発明は１例えば、フライバック変換装置のような
他の種類の変換装置で実施することもてきる。
ＡＣ線路が劣化又は故障したような緊急状態では、出力
電圧は次の式により定められる、ここで、ｖｏとＤは上
記のごとく定義され、Ｖａは予備電圧てあり、そして、 ある。
上記のことから明らかに、ある与えられたデューティ・
サイクルでは、出力電圧は、両１次及び２次電圧源か同
一の場合に電源から出力点への電力流路を結合する変圧
器の巻線比に依存する。１予備備電力流路に対する′電
圧範囲よりも大体高い入力電圧範囲にわたって制御する
ように選択される。ＡＣ線路電圧の降下によりまず制御
装置３０は両型力スイッチのデューティ・サイクルを増
加して被調整出力電圧を維持する。ＡＣ線路電圧が降下
し続けると、出力電圧は第３図において線路３０２と３
０３の間の重複領域内における予備電圧源からの電力に
より部分的に維持され、そして、臨界デユーティ・レシ
オＤに対応する線３０２により示される閾値レベル以下
にＡＣ線路電圧か降下すると、出力電圧は電圧レベル３
０４ないし３０３により決められる領域内の予備電圧源
により完全に維持される。容易に明らかに、通常のＡＣ
線路電圧と選択された電池電圧の相対的な変成比の制御
によって、１次及び予備電力の両方を制御するための共
通の調整制御方式を利用する無停電可能電源を構成する
ことかできる。
順変換装置として動作し、そして、この発明の原理に従
って予備電池電力を提供する非直結型切換装置は第４図
に図式的に示しである。ＡＣ線路電源から供給される１
次電力は入力端子４０１と４０２に結合されていて、整
流器／フィルタ回路４０４により整流されてフィルタさ
れる。変圧器４０６の１次巻線４０５に対する接続は電
力切換トランジスタ４０３により周期的に完成される。
リード線４１１と４１２への整流直流出力は２次巻線４
０７から得られてダイオード４０８により整流される。
ダイオード４０９は出力フィルタ・インダクタ４１０に
フライバック通路を提供する。出力電圧はフィルタ・コ
ンデンサ４１３でパルス幅変調制御装置４３０により検
出され、この制御装置４３０からの制御信号は結合器４
３１を介して論理回路４３２に送られ、この論理回路４
３２は駆動回路４３３のタイミングを制御して電力切換
トランジスタ４０３のデューティ・サイクルを制御し、
それにより、フィルタ・コンデンサ４４３に生ずる出力
電圧を制御する。
電池４５１は予備エネルギー源として利用され、そして
、電力変圧器４０６の補助巻線４１５に対してダーリン
トン接続の電力トランジスタ・スイッチ４５３（又は電
力ＦＥＴ）により接続されている。この電力トランジス
タ・スイッチ４５３の切換えはベース駆動トランジスタ
４５５の制御下にあり、そして、このベース駆動トラン
ジスタ４５５はＰＷＭ制御装置４３０の出力に応答する
。電力スイッチ４５３のデューティ・サイクルは電力・
スイッチ４０３のチューティ・サイクルと回期し、はぼ
このデューティ・サイクルと同一である。
電力スイッチ４０３と４５３は同時に切換えられるか、
電力は、２次巻線４０７に関して巻線４０５と４１５の
相対的な巻線比により確立される異る制ｇｇ範囲の内の
１つで出力点に供給される。
電池４５１により供給される予備エネルギーは電流制限
のものである。電流変成器４５６は電池４５１からトラ
ンジスタ・スイッチ４５３へ流れるピーク放電電流を検
出するために利用される。
この電流信号はダイオード４５７とフィルタ４５８によ
り整流されてＤＣ制御信号を得る。この制御信号はソー
ト線４６１と４６２を介してＰＷＭ制御装置４３０に結
合され、そして、制御装置４３０を介して利用されて過
負荷保護を行なう。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の原理を具体化する電源のブロック構
成図であり、 第２図は第１図の電源の理想化された切換波形を開示し
、 第３図は第１図の電源の動作電圧範囲のグラフを開示し
、そして、 第４図は第１図の電源の電力系統の構成図である。 （主要部分の符号の説明） ２０　　　　　　　　　　・φ・　電力変圧器２１　　
　　　　　　　　・Ｏ・　−次巻線２２　　　　　　　
　　　・・・　補助巻線４０１．４０２　　　　　　　
　・・拳入力端子４１１．４１２　　　　　　　・φφ
出力端子図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、Ｊ 手続補正書 昭和６２年　５月２５日 特許庁長官　黒　１）明　雄　　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第　９３４３９号 ２、発明の名称 電池予備を持つ非直結切換装置 ３、特許出願人 ４、代理人 ５、補正の対象 「図　　　　面」 ６、補正の内容　　　　　別紙の通り 一ノ、−−−−゛匈−−・＼ 図面の浄書内容に変更なし、び　Ｒ）へ５−１ご−一 （１）別紙のとおり、正式図面を１通提出します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、１次エネルギー源（１）から負荷へのエネルギーの
    流れを制御するための第１のスイッチ（１３）、 ２次のエネルギー源（１２）から前記負荷へのエネルギ
    ーの流れを制御するための第２のスイッチ（１４）を有
    する切換型電源において、 前記負荷に加えられるエネルギーを調整するとともに前
    記第１と第２のスイッチを同時に駆動するように動作す
    る制御手段（２０）、 前記第１と第２のスイッチにより制御されるエネルギー
    をそれぞれ第１と第２の変成比で前記負荷へ結合するた
    めの手段（２１、２２）を有し、前記負荷に供給される
    エネルギーが第１の調整レベルで前記１次エネルギー源
    から得られ、そして、第２の調整レベルで前記２次エネ
    ルギー源から得られることを特徴とする切換型電源。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の切換型電源であって
    、前記第１のスイッチ（１３）に接続された１次巻線（
    ２１）、前記第２のスイッチ（１４）に接続された補助
    巻線（２２）、及び前記負荷に接続された２次巻線（２
    ３）よりなる電力変圧器（２０）を更に有し、前記１次
    変圧比における１次巻線対２次巻線の巻線比は前記２次
    変圧比における補助巻線対２次巻線の巻線比とは異って
    いることを特徴とする切換型電源。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の切換型電源であって
    、前記制御手段は同一のデューティ・サイクルで前記第
    １と第２のスイッチを駆動するように動作することを特
    徴とする切換型電源。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の切換型電源であって
    、前記２次エネルギー源としての電池（第４図、４５１
    ）と、前記電池からの放電電流を検出するための検出変
    成器（４５６）よりなる監視回路を更に有することを特
    徴とする切換型電源。
JP62093439A 1986-04-17 1987-04-17 電池予備を持つ非直結切換装置 Pending JPS62296728A (ja)

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US853173 1986-04-17

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EP (1) EP0243061B1 (ja)
JP (1) JPS62296728A (ja)
CA (1) CA1314932C (ja)
DE (1) DE3786366T2 (ja)

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