JPS6379118A - 電源装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計算機等の′Ｑ！、源装置に係り、特に過渡
負荷変動の大なる直流出力数が多く、かつ過渡負荷変動
が時間的に重複しないような構成となる機器に好適な電
源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電力制御を予測により行なっている装置は、特開
昭５３−１４２６３４号公報に記載されるように、予め
設定したプログラムに対応して、各種負荷に時間に変化
するデータを読みとり、最適な給電制御を行なうことが
できないという問題がある。

また、マイクロコンピュータご利用しての予測制御には
、特開昭５２−８５１２８号公報に記載されるように電
力系統制御用で同期外れ防止をするものがあるが、これ
は直流電流の変動を低減することができないという問題
がある。

またディスク装置の起動時及びシーク時の電流変動は、
例えば定常時の約２倍になり通常構成の電源では、最大
電流の容量をもつものでなければならず、寸法９価格の
点で問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、電流変動の大きい負荷に対し、変動期
間が短い場合には、出力端子間に大容量のコンデンサを
接続し、コンデンサの充放電電流を利用して′電圧の変
動分を吸収し、変動時間が長い場合（数ｍ５ｌ−数１０
ｍ５　）には、コンデンサを出方端子に接続する方法で
は、１フアラツド（Ｆ）以上の容量３接続せねばならず
、スペース他で実用化することが床層であり０＋４力雷
浦突１才）＝／扁揶晋流子定常電流）の直流電流の容量
をもった直流電源を用意せざるを得なかった。例えば５
インチハードディスク７を４スピンドル実装したならば
）定常電流１０Ａ、過渡電流１０Ａとすると出方電流容
量は２０Ａとなる。よって電流ユニットの電流容量は、
２０Ａ以上のものを用意することが必要となる。

これは、平均電力との必要スペースご比較すると、約２
倍を必要とし、価格的にも、約１．５倍となる。

また前述のごとく、定常電流１０Ａ、過渡電流１０Ａの
負荷に対して電源の出力容置としは、２０Ａ以上のもの
を用意する必要があるが、この場合におりる過４流検出
の設定値は、最大出力容ｆｆ１（この例では２０Ａ）の
約１ｓｏ　ｘ　（例では３０Ａ）にて垂下する様設定す
る必要がある。

いま、負荷の部分で低インピーダンス短絡等の異常が発
生すると、当該出力は、過電流状態となり１大電流（こ
の例では３０Ａ）が連続的に流れつづけ、２次破壊等を
引き起す危険性が大となる。

これを防止するには、故障状態に対応した容量の線材部
品分使用しなければならず、価格的、スペース的に、非
常に高く、大きいものとならざるを得ない。これらは、
特に、過渡電流を含めた電流の最大値と定常値との差が
大きい程間源となる。

而して、本発明の目的は、電子計算機において、間欠的
に発生ずる過渡的な電流変動が制御信号の変化により発
生するが由に、これと予測し、変動が発生する出力に、
予備の定電流電源より短時間電流２供給する電源装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、間欠的に発生する過渡的な電流変動が、論
理回路よりの制御指令によるもの、つまりパス信号の変
化により発生するという事実によりパス信号の変化をプ
ロセッサにて読み取り、予め設定された値と比較演算し
、電流値、接続出力番号、接続時間を計算して、予備定
電流電源およびスイッチを制御することにより達成され
る。

〔作用〕

計算機の論理部から電流変動の発生が予測される出刃物
理番号、予測変化量の情報をプロセッサのデータとして
取り込み、過渡電流供給用具ニット出力を変化が予測さ
れる直流出方に半導体スイッチにて接続し、変化量（変
化電流値Ｘ変化継続時間）に見合ったエネルギーご過渡
電流供給用定電流ｉ！＃ユニットより直流出方に供給す
る◇これによって安全性の面では、一定時間のみしが電
流が増加しないので、直流出力の短絡等によっても異常
電流が流出しなくて発煙、発火等２次障害の危険がなく
、また、複数の変化が予想される直流出力に対して１台
の定電流電源ユニットのみで良い為、装置を、構成する
ユニットを大幅に減らすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面にて詳細に説明する。第
１図は計算機の制御装置の構成を示すブロック図である
。この制御装置の中の小ブロックとして、処理ユニット
（ＢＰＵ）２、記憶ユニツ）（ＭＥＭ）３、制御記憶ユ
ニット（ｃｓ）４、入出力制御ユニット（Ｃｉ（）　５
があり、またメカニカルユニットとして、ハードディス
ク（ＨＤ）９とこれを制御するハードディスクコントロ
ーラ（ＨＤ　Ｃ）　８　％　ｙ　ｏ　ｙビープ４　ｘり
（ＦＤ　）１０（！：これを制御するフロッピーディス
クコントローラ（ＦＤＣ）６−　力　）！ＪｙジＢａ気
ｆ　−フ（ＣＧＭＴ）１１とこれを制御する磁気テープ
コントローラ（ＭＴＣ）７がある。

次に電源部の構成について説明する。電圧源１（ＰＳｌ
）１６は、３出カのスイッチング形定電圧電源、電流源
２（ＰＳ２）１９は、制御形定電流電源である。前述の
制御パス５５に接続し、制御信号の値を読むマイクロコ
ンピュータ１２、このアドレス線には、記憶素子（ＭＥ
Ｍ）１３、出方線には、出力内容な記憶しておく、レジ
スタ（ＲＥＧ）１４、レジスタ（ＲＥＧ）ｉ４出カによ
り特定のスイッチご選択するデコーダ（ＤＥＣ）６３、
また′電流源２（Ｐ　Ｓ　２　）１９トｉ圧源１（Ｐ　
Ｓ　１　）１６ノ任意ノ出力端子を接続するスイッチ群
５４．５６．５８とレジスタ（ＲＥＧ）１４　（ＨｊＥ
（ｆ）ｆ４　シタｈテータｆ　（ＰＳ２　）１ｑ　＠制
御できるアナログ値に変換するＤ〜Ａコンバータ（Ｄ　
−Ａ　Ｃ０ＮＶ　）５１　カ主たる構成ブロックである
。

次に動作の説明２行う。スイッチング電源の群−細な動
作説明は、公知のスイッチングレギュレータ設計マニュ
アル等に譲ることとし、ここでは、本発明に関連する動
作の概略を説明する。

交流電源１５の電圧を整流器２０により整流しＦ波用コ
ンデンサ２１に加え、直流電圧とする。この直流電圧を
、変圧器２２の一次コイルを通してトランジスタ２３に
接続する。トランジスタ２３をオン、オフ制御し、変圧
器２２の２次巻線にパルス状電圧を発生させる。このパ
ルス状電圧をダイオード２４゜２５にて整流し、リアク
トル２６、コンデンサ２７よりなるろ波フィルタにて、
平滑し、出力電圧（＋ＳＶ）を得る◇出力電圧の変動に
対しては、基準電圧３０との差分をＡＭＰ２８にて増幅
し、Ｖ−ｆ変換回路２９にてパルスの幅を制御しこのパ
ルス号トランジスタ２３のベース端子に加えて、変圧器
２２に発生するパルス電圧の幅を制御して出力電圧が基
準電圧３０と同一になるように動作する。（通常トラン
ジスタ２３のオン時間をＴＯＮ　、オフ時間をＴＯｆｆ
とすれば、出力電圧は、Ｋ　、ＴＯＮ／　（ＴＯＮ　＋
　Ｔｏｆｆ　）となりＫを定数とＴれば、’ｆｏＮの増
減により制御できる０また変圧器２２には、別の巻線４
０．４１があり巻線４０には、ダイオード４２．４３お
よび、リアクトル４６゜コンデンサ４８にて平滑な直流
とし、安定化回路（通常３端子レギユレータとして市販
されている）１７２通して、出力電圧＋１２Ｖを得る。

また巻線４１には、ダイオード４４．４５およびリアク
トル４７、コンデンサ４９にて平滑な直流とし、安定化
回路１８を通して、出力電圧＋２４Ｖ　）ｇ得る。

次に、電流源２（ＰＳ２）１９は、制御形定電流電源で
あり動作の概略を以下に説明する。交流電源１５の電圧
を、整流器３１により整流しｐ波用コンデンサ３２に加
え直流電圧とする。この直流電圧を変圧器３３の一次コ
イルを通してトランジスタ６４に接続する。トランジス
タ５４をオン、オフ制御し、変圧器６３の２次巻線にパ
ルス状電圧を発生させる。

このパルス状電圧をダイオード３５．３６にて整流し、
リアクトル３９．コンデンサ５４よりなる戸波フィルタ
にて平滑し、出力を得る。この出力の負側と、直流電源
１（ＰＳｌ）１６の負側端子の間に抵抗３８を接続して
いる。ＡＭＰｓｑの一端を抵抗５８の変圧器３３側にＡ
ＭＰ３８の他端をＤ−Ａコンバータ（Ｄ−Ａ　　Ｃ０Ｎ
Ｖ）５１の出力端に接続している。ＡＭＰ５Ｂの出力は
、Ｖ−ｆ変換回路５０に印加し、ＡＭＰ出力に応じたパ
ルス幅に変換しこのパルスなトランジスタ５４のベース
端子に加えて、変圧器３３に発生するパルス電圧の幅を
制御して抵抗３８の両端電圧がＤ　−Ａ　　Ｃ０ＮＶ　
５１よりの出力と同一となるよう制御される。つまり抵
抗３８は固定な値なので抵抗３８を通過する電流一定と
する定電流動作を行い、電流値は、Ｄ−Ａ　　Ｃ０ＮＶ
ｓ１の値により自在に制御できる。

この電流源２（ＰＳ２）１９の汗）出力と電圧源１（Ｐ
Ｓｌ）１６の５出力の（ト）側にそれぞれＰＮＰ　）ラ
ンジスタ、（＋５Ｖ出力の間にはコンデンサ５４゜＋１
２ｖ出力の間にはトランジスタ５６．　＋２４Ｖ出力の
間にはトランジスタ５８をそれぞれ電圧源１（ＰＳｉ）
１６側はコレクタを、電流源２（ＰＳ２）１９側はエミ
ッタ牙接続する。）これらのトランジスタ５４、５６．
５８はデコーダ（ＤＥＣ）６３よりの制御信号１、−１
１−ｈ　、！−−−−Ｊ−１ｆｒ書＋７＋’ｅ　ｒ−ｊ
−ＣＡ　Ｊ＜　　＋２７　ｒｌＸ　ｒ−蘂−ｒヒうに全
てオフか、必ず１個のトランジスタのみ選択されてオン
動作を行うため、電圧源（ＰＳｌ　）１の各出力がＩｚ
気的に接続されることはない０デコーダ（ＤＥＣ）６３
の出力と前述のトランジスタの各ベース端子間には、信
号増幅のためゲート回路６０．６１．６２と抵抗５５．
５７．５９を接続する。

次に、実際の動作例を説明する。第５図の入出力命令動
作を示すフローチャートにおいていまハードディスク（
ＨＤ）９を５ＥＥＫ動作させるコマンドである５ＥＥＫ
コマンド（ＭＭＭＭ　１１００　）がデータパス５５に
現れると、第４図の７０−チャートに示される如くこの
パス信号のコマンドコードをマイクロコンピュータ１２
で読取り、フードに対応した記憶部（ＭＥＭ）１３のア
ドレスＢ番地及びＢ＋１番地をアクセスする。

記憶部の番地（Ｂ、Ｂ−Ｍ）には、変動が予想される電
圧出力６、電流変動値２、変動継続時間１という予測値
データが格納されておりこの値を記憶部よりレジスタ（
ＲＥＧ）１４に蓄える。レジスタ１４は、普通のフリッ
プフロップ８個（８ビツト）で構成される。この場合、
上位４ビツトを出力チャネル選択信号データ３に、下位
４ビツトを電流値データ２決定用とする。第２図に示す
ようにレジスタ１４にセット後、レジスタの出力４ビツ
トをデコーダＣＤＥＣ）６５のセット用とする（但し上
位１ビツトは使用せず）。−例として４−１０デコーダ
の入力信号＜ｂ４．　ｂｓ、　ｂ６　）としてパス５２
に加える。

第７図において００１の場合、バッファ６０のＵ１出力
がＬＯＷとなりトランジスタ５４がオン動作し電流源２
（ＰＳ２）１９と電圧零（ＰＳｌ）１６の出力＋ＳＶが
接続、０１０の場合、バッファ６１Ｕ２出力がＬＯＷと
なりトランジスタ５６がオン動作し、電流源２（ＰＳ２
）１９と電圧源１（ＰＳｌ）１６の出力＋２４Ｖか接続
、０１１の場合、バッファ６２　（Ｕ　Ｓ）出力がＬＯ
Ｗとなりトランジスタ５８がオン動作し、電源２（ＰＳ
２）１９と電源１（ＰＳｌ）１６の出力＋１２ｖが接続
するような信号インタフェースとしておく。

ハードディスクの５ＥＥＫ動作では、０１１の信号が出
力されトランジスタ５８のみがオン動作する。

下位４ピクトｂ’、　ｂ２．　ｂ’、　ｂ’は、Ｄ−Ａ
コンバータ（Ｄ　−Ａ　　Ｃ０ＮＶ）ｓｌの入力信号と
してパス５３に加える。電流源２（ＰＳ２）１９の最大
出力電流Ｂｂ・ｂ・ｂｌ、ｂｏの信号によりＮ／１６分
割する様Ｄ−Ａフンバータにて制御する（Ｎはｂｌ、　
ｂ２．　ｂｊ、　ｂｏで決定される数値）。このハード
ディスクの５ＥＥＫ動作では、３Ａの電流が増加するも
のとすれば、電源２（ＰＳ２）１９の出力電流設定は、
ｂ、ｂ、ｂ、ｂ　−１０００のフードで制御すれば、ｓ
／１６　Ｘ　ｌ０＝３Ａ−Ｉｏ　＝　Ｐ　Ｓ　２の最大
出力電流（−例として６Ａとした場合）となり増分の電
流値に設定できる。継続時間は、記憶部１３の＋１番地
に記憶されており、マイクロコンビエータ１２にて、時
間をカウントし、値が同一となれば、レジスタ１４をリ
セットする。レジスタ１４の出力ブリセットされるレジ
スタ１４と出力ｂ７〜ｂ。

は全て０となり、トランジスタ５８はオフ、Ｄ−Ａコン
バータ５１出力も０となり、電源２　（ＰＳ２　）１９
は切離される。

また予測値に多少の誤差があった場合には、安定化回路
１８の出力電流が定電圧動作により増減（予測値Ｉαよ
り、実電流Ｉｂが大きい場合には１．　＝Ｉｂ−Ｉαの
電流値が安定化回路より増加、予測値Ｉαより実電流Ｉ
ｂが小の場合には、■。−Ｉｂ−Ｉαの電流値が安定化
回路より減少）動作し制御装置で必要とする電流値に制
御される為、出力電圧の変動は発生せず安定した電圧に
維持される。このように安定化回路と組合せて使用する
ため、予測精度およびＤ−Ａコンバータの分解能も４　
ｂａｔ程度で良い。

次に予測による時間Ｔ１経過後レジスタ（ＲＥ　Ｇ）１
４は、マイクロコンピュータ１２よりの信号により、リ
セットされ、デコーダ（ＤＥＣ）６３．　　Ｄ−Ａコン
バータ５１への制御信号ｂ　−ｂ　はリセットされ全て
０となる。これによりトランジスタ５日はオフ状態、Ｄ
−Ａコンバータ５１の出力もＯとなり、定電流源２（Ｐ
Ｓ２）１９の出力電流もゼロとなり、電源２（ＰＳ２）
１９は電源１（ＰＳｌ）１６より完全に切離される。

このように、安定化回路にて微小な電流補正を行ない、
定電圧動作を行なうので、マイクロコン必要とせず安価
に構成できる。

本実施例によれば、定常電流を供給する電源と過渡電流
を供給する電源とは、それぞれ独立し、かつ過渡電流供
給電源は、１台で過渡負荷の発生する多チャネルに対応
可能である為、装置として、大幅な、省スペース、低価
格化が可能となる。−例として、定常電流＋５Ｖ−２Ｏ
Ａ、　＋１２Ｖ−１Ａ。

＋２４Ｖ−ＩＡ計１３６Ｗ出力に対し、過渡電流分＋５
Ｖ　−１ＯＡ、　＋１２Ｖ　−４Ａ、　＋２４Ｖ−５Ａ
、！：ｆル、！：変動分の出力合計は２１８Ｗとなる。

この場合、従来例にて構成すると、＋５Ｖ−（２０＋　
１０）Ａ−＋５Ｖ　−３０Ａ　ユニツ）　Ｘ　１式ト、
＋１２Ｖ　−（１＋　４）Ａ、　＋２４Ｖ　−（１＋５
）Ａ・＋１２Ｖ　−５Ａユニット×１式、＋２４Ｖ−６
Ａユニット×１式を必要とする。これに対し、定常ユニ
ット（＋５ｖ−２ＯＡ、　＋１２Ｖ　−ＩＡ、　＋２４
Ｖ　−１Ａ）計１３６Ｗユニット×１式（多出力構成の
電源で、該出力容量では、１つのユニット内に簡単に納
めることができる。）プラス過渡′社流を供給する電流
ユニット（＋２４Ｖ　−５Ａ）　１２０　Ｗユニット×
１式で良い。よって本実施例によれば、１ユニット分の
低減が図れる。

また、従来例の如き構成では第５図に示す如く、機器側
にて短絡等Ｐ引き起した場合、出力電流は、ユニットに
て制限される最大電流が連続して、流れつづけることに
なる。小形計算機システムは、近年、無人化運転の機会
が増加し、前述のような障害が発生し、保守を行う人が
到着するまで数時間を経過することは珍しくなくなって
きている。このような場合、大電流が数時間のｒ＃Ｊ１
流れ続けていることになり、異常発熱等非常に危険な状
態になる。しかし、本実施例によれば第６図に示す如く
、異常発生によるデータパスの信号変化はないので、定
電流電源は、動作せず、短絡時の電流値は、従来例に比
し約１４　となり安全である。また、仮に定電流電源ユ
ニットが動作中でも、マイクロコンピュータに、ブ田グ
ラム化された予測時間のみしか動作しないので、同様で
ある。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、過渡
電流を予測するので、定常電源の負担を軽くし、また、
異常時の保護を確実にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図における動作タイミングチャート、第５図
は計算機システムにおける入出力命令の動作を示すフロ
ーチャート、第４図は本発明の一実施例の動作を示すフ
ローチャート、第５図は電圧、電流特性を説明するため
の図、第６図は入出力動作モードと記憶情報との対応を
示す図・第７図はデコーダの入力信号と出力信号との対
応を示す図である。 １・・・制御装置、　　　　　２・・・処理ユニット、
３・・・記憶ユニット、　　　４・・・制御記憶ユニッ
ト、５・・・入出力制御ユニット、　６・・・フロッピ
ーディスクコント７・・・カートリッジ磁気テープ　　
　　ローラ、コントローラ、　　　　　　８・・・ハー
ドディスクコントローラ、９・・・ハートティスフ、１
０・・・フロッピーディスク、１１　・・・カートリッ
ジ磁気テープ、１２・・・マイクロコンピュータ、１５
・・・記憶部、１４・・・レジスタ、１５・・・交流電
源、　　　　１６・・・定電圧電源、１７・・・安定化
制御部、　　１８・・・安定化制御部、１９・・・定電
流電源。 乙　　　　）・ ８５　図 （ｂ） （１５Ａ） 手続補正書（方式） ％式％ 発明の名称　電源装置 補正をする者 １１町のｆ町係　特許出願人 ｒ、　　称　　　ｒｓＩ０１株式会は　　日　　立　　
製　　作　所代　　　理　　　人 補正命令の日付　　昭和６１年目月５日（発送日：昭和
６１年１１月２５日）補′Ｅ″対象　図面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、定電圧電源と定電流電源で構成される電源装置にお
   いて、負荷となる機器の接続されるパスの信号変化情報
   に基づいて変動電流を予測し、前記定電流電源から該変
   動電流を供給せしめることを特徴とする電源装置。