JPH0287943A - 無停電電源装置 - 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、通常時の電源系と非常時の電源系とをリレー
を用いて切換える無停電電源装置に関する。

従来の技術 従来、無停′ｌｔ電源装置として、常時は商用電源を用
いて負荷に給電するが、停電等の非常時にはリレー接点
の切換えによりバックアップ電源により紹１・Ｕさせる
ようにしたものがある。この方式のものは、リレー接点
の切換え時に接点間でアークを引き、溶着する等の問題
がある。

そこで、切換え時には電流を即時に遮断するために、半
導体スイッチング素子としてトランジスタを用いた電流
即時遮断回路を付加することが考えられる。しかしなが
ら、この種の小型の無停電７ｕ原装置の負荷は、例えば
、スイッチング電源を内蔵した機器であり、これらは一
般に、コンデンサインプット形となっているため、突入
電流（サージ電流）が存在し得ることは避けられない。

この突入電流は、定常電流の１０〜３０倍にも達してい
る。このような突入電流が発生すると、スイッチング素
子としてのトランジスタを損傷してしまうか、又は大容
量のトランジスタが要求されることになる。

発明が解決しようとする問題点 従って、例えば入力１００Ｖで３００ＶＡの負荷を定格
とする無停電電源装置では、定常電流３Ａに対して、こ
の突入電流を勘案すると、電流即時遮断用の遮断素子と
してのトランジスタの最大定格を１００Ａにする必要が
あり、コスト、形状的に不経済である。

問題点を解決するための手段 通常時において負荷に給電する商用電源系と、非常時に
おいて負荷に給電するバックアップ電源系との負荷に対
する接続切換えをリレー接点切換えにより行なう無停電
電源装置において、商用電源と前記リレー接点との間に
遮断素子をトランジスタとして半導体回路により形成さ
れた電流即時遮断回路を直列に接続し、前記トランジス
タに並列に接続したサイリスタを含み立上り時に駆動さ
れる過′市流保護回路を設ける。

作用 起動時には、サージ電流に強いサイリスタが駆動される
ことにより、トランジスタには流れず、このサイリスタ
側でバイパスする。よって、トランジスタは定常電流に
耐え得る程度の容量のものであっても、保護される。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

まず、ＡＣｌｏｏＶなる商用電源１が設けられ、全波整
流回路２を含めて商用電源系３とされ、常時において負
荷４に給電するように構成されている。一方、停電等の
非常時において前記負荷４に給電するためのバックアッ
プ電源系５が設けられいる。このバックアップ電源系５
はバッテリ６を電源とするバックアップ発生回路７によ
り給電するものである。こ二に、負荷４に対し前記商用
電源系３とこのバックアップ電源系５との接続を切換え
るため、商用電源１により充電される充電回路８を電源
とし停電等の検出信号発生回路９からの信号により駆動
されるリレー駆動回路１０が設けられ、このリレー駆動
回路１０により開閉されるリレー接点１１が設けられて
いる。また、リレー接点１１切換え時に同時にこのリレ
ー駆動回路ｌ○により開閉切換えされるリレー接点１２
がバッテリ６・バックアップ出力発生回路７間に設けら
れている。

このような基本構成において、通常は、リレー接点１１
が商用電源系３に切換えられており、負荷４には商用電
源１によって給電が行なわれる。

この時、リレー接点１２も開放状態にある。そして、停
電等の非常時には、検出信号発生回路９により停電等が
検出されてリレー駆動回路１０がリレー接点１１をバッ
クアップ電源系５側に切換え、バッテリ６に基づきバッ
クアップ出力発生回路７によって負荷４に対して給電す
る。

しかして、本実施例では前記商用電源系３に対して電流
即時遮断回路１３が設けられている。この電流即時遮断
回路１３は概略的には第１図に示すように商用電源１　
（全波整流回路２）と負荷４との間に直列に接続されて
遮断素子となるトランジスタＱ１　とこのトランジスタ
Ｑ１　を制御するトランジスタ制御回路１４とによる半
導体回路構成のものである。このトランジスタ制御回路
１４は基本的には、商用電源給電状態からバックアップ
電源給電状態に切換わる際に、商用電源系３を即時（瞬
時）に遮断させるよう、トランジスタＱ１をオフさせる
ものである。更に、本実施例の電流即時遮断回路１３は
過電流保護機能付きのものであり、前記トランジスタＱ
１　に並列接続したサイリスタ（ＳＣＲ）１５とこの５
ＣＲ１５を起動時にのみ駆動させるＳＣＲ制御回路１６
とによる過電流保護回路１７が付加されている。

このような構成によれば、トランジスタＱ、に並列にサ
ージ電流に強い５ＣＲ１５が設けられており、起動時に
この５ＣＲ１５が駆動されて、突入サージ電流があった
場合にはこの５ＣＲ１５によりバイパスするため、トラ
ンジスタＱ、は突入電流から保護される。即ち、トラン
ジスタＱ、は定常電流に耐え得る容量を持つものであれ
ばよく、小型・安価なもので済む。この場合、５ＣＲ１
５も小型のものとし得る。また、５ＣＲ１５とトランジ
スタＱ、との切換えは、無瞬断とすることができ、負荷
４の動作には全く影響を及ぼさない。

ところで、過電流保護回路１７付きの電流即時遮断回路
１３の具体的な回路構成例を第２図に示す。まず、商用
電源系３から電力をとり整流・平滑するトランスＴ、ダ
イオードＤ１、コンデンサＣ１が設けられている。この
コンデンサＣ１の両端には通常はオフ状態であるがバッ
クアップ時にオン駆動されるフォトトランジスタＱ２．
２段のトランジスタＱ、、　Ｑ、が、全波整流回路２の
出力端子間にコレクタ・エミッタが接続された前記トラ
ンジスタＱ、のベース側に接続されている。このトラン
ジスタＱ１　のベース側には前記トランジスタＱ４　と
直列にトランジスタＱ、が接続されている。

なお、第２図中、フォトトランジスタＱ、、Ｑ。

で示すものは、正確にはフォトカプラの出力段のみを示
したものであり、その１次側は停電検出信号に応じて制
御されるものである。ここに、これらのフォトトランジ
スタＱ、、Ｑ、のオン・オフ動作モードを示すと、正常
時にあってはフォトトランジスタＱ２、Ｑ、はともにオ
フ状態であるが、非常時（停電時、異常電圧時等）には
フォトトランジスタＱ２、Ｑ、はともにオン状態に切換
えられる。

これが、電流即時遮断回路１３の基本構成であり、通常
はトランジスタＱ６　がオンしているとともにフォトト
ランジスタＱ２のオフによりトランジスタＱ、、Ｑ、も
オフ状態にあり、トランジスタＱ１　はトランジスタＱ
、によりベースバイアスされてオン状態となる。即ち、
負荷４に対して商用電源系３を正常なる接続状態に維持
する。

また、停電等の非常時には前述したようにバックアップ
電源系５による給電に切換えられるが、このバックアッ
プ切換え時にはフォトトランジスタＱ、はオフ状態から
オン状態に切換えられる。

これにより、トランジスタＱ、、Ｑ、もオンする。

よって、トランジスタＱ６によるベースバイアスはトラ
ンジスタＱ４により短絡され、トランジスタＱ１　がオ
フし、商用電源系３を即時に遮断する。

一方、過電流保護回路１７としては、前記コンデンサＣ
１の両端に接続されてバックアップ時にオンされるフォ
トトランジスタＱ、と、このフォトトランジスタＱ１の
オフ時に導通するトランジスタＱ７　と、トランジスタ
Ｑ、のオンにより導通するｌ・ランジスタＱ、及びトラ
ンジスタＱ、のオン時にオンするトランジスタＱ３とが
設けられている。前記トランジスタＱ、はダイオードＤ
２を介して前記５ＣＲ１５のゲートに接続されている。

また、前記トランジスタＱ、の後段にはｌ・ランジスタ
Ｑ、の゛オフ時にオンするトランジスタＱ１゜が接続さ
れ、ツェナダイオードＺＤに接続されている。このツェ
ナダイオードＺＤにはツェナダイオードＺＤの導通によ
りオンするトランジスタＱ　Ｉ　１とそのオン・オフを
制御するトランジスタＱ１□と前記ダイオードＤ１　に
並列でトランジスタＱ　ｌ　ｌによりオン・オフ制御さ
れるトランジスタＱ　ｌ　３とが順次接続されている。

また、前記ツェナダイオードＺＤとトランジスタＱ　ｌ
　１との接続中点には前記トランジスタＱ１　によりオ
ンされるトランジスタＱ　＋　４が接続されている。

このような過電流保護回路１７構成において、通常の商
用電源給電時には、フォトトランジスタＱ、がオフ状態
にあるため、トランジスタＱ　？　ＩＱ、、Ｑ、がオン
状態にあるが、トランジスタＱ、２゜Ｑ　＋　３もオン
状態にあり、５ＣＲ１５は導通されない（この時、前述
したようにトランジスタＱ、がオン状態にある）。一方
、トランジスタＱ？１ＱＩＩＱ３、Ｑ８．はオンする。

ところで、電源投入時には、トランジスタＱ、。

Ｑ、がオンし、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２を介して５Ｃ
Ｒ１５にゲート信号を与える。しかるに、電源投入直後
において、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ２の時定数回路の働
きによりある一定時間、トランジスタＱ　＋＋＋　Ｑ＋
ｚをオフに保つため、これに同期してトランジスタＱ、
もオフである。従って、トランジスタＱ１にはベース電
流が与えられないため、このトランジスタＱ、はオフ状
態をもつ。即ち、投入直後のこの間、主回路の電流は５
ＣＲ１５を介して流れる。そして、時定数回路の働きに
よる一定時間後にコンデンサＣ２の電圧がツェナダイオ
ードＺＩ）に電流を流し得るレベルになると、トランジ
スタＱ、、、Ｑ、、、Ｑ、、がオンし、ＳＣＲ１５に以
後ケート電流が流れるのを遮断するとともにトランジス
タＱ６　をオンさせることによりトランジスタＱ１にベ
ース電流を与えてこのｌ・ランジスタＱ、をオンさせ、
主回路の電流をトランジスタＱ　にも合流させる。そし
て、５ＣＲ１５がオフになると、以後は、トランジスタ
Ｑ１　で主回路電流を流す。

一方、バックアップ給電から商用電源給電に切換えられ
る復帰起動時においては、トランジスタＱ１等がオン状
態に戻るが、その時、突入電流により大きな電流が流れ
ると、検出抵抗Ｒ２によってトランジスタＱ４がオンし
トランジスタＱ１、。

Ｑ　ｌ　ｆｆをオフに保つため、５ＣＲ１５が抵抗Ｒ。

ダイオードＤ２　を介してトリガされ、５ＣＲ１５をオ
ンさせる。よって、切換え時の突入電流は、このような
５ＣＲ１５の駆動によりバイパスされる。そして、突入
電流が減少して通常レベルになると、トランジスタＱ　
＋　４がオフし、トランジスタＱ　ｌ　１がオンするこ
とにより、トランジスタＱ　ｔ　ｓをオンし５ＣＲ１５
にゲートトリガが入らなくなり、５ＣＲ１５はオフする
。一方、トランジスタＱ１はこの間、常時ベースバイア
スされているため。

オン状態を保ち、負荷電流はトランジスタＱ１　　を介
して流れ、この切換えは見掛は上、無瞬時に行われる。

発明の効果 本発明は、上述したように商用電源とリレー接点との間
に遮断素子をトランジスタとして半導体回路により形成
された電流即時遮断回路を直列に接続し、トランジスタ
に並列に接続したサイリスタを含み立上り時に駆動され
る過電流保護回路を設けたので、起動時には、サージ電
流に強いサイリスタが駆動されることにより、トランジ
スタには突入電流が流れず、このサイリスタをバイパス
することになり、トランジスタは定常電流に耐え得る合
成のものであっても、保護できることになり、よって、
小型・安価な電流即時遮断回路で済むものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はブロッ
ク図、第２図は電流即時遮断回路の回路図である。 ■・・商用電源、３・・・商用電源系、４・・負荷、５
・・・バックアップ電源系、１３・・・電流即時遮断回
路、１５　・サイリスタ、１７・・・過電流保護回路、
Ｑ１トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通常時において負荷に給電する商用電源系と、非常時に
   おいて負荷に給電するバックアップ電源系との負荷に対
   する接続切換えをリレー接点切換えにより行なう無停電
   電源装置において、商用電源と前記リレー接点との間に
   遮断素子をトランジスタとして半導体回路により形成さ
   れた電流即時遮断回路を直列に接続し、前記トランジス
   タに並列に接続したサイリスタを含み立上り時に駆動さ
   れる過電流保護回路を設けたことを特徴とする無停電電
   源装置。