JPH03124231A - 多重化直流電源装置 - 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〕 本発明は多重化した直流電源装置に係り、特に、障害時
のバックアップを確実にできしかも障害の波及を少なく
するのに好適な多重化直流電源装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は、従来の多重化直流電源を用いた装置の構成図
である。この例では、１つの直流電源１の出力電圧を夫
々並列に設けた電圧安定化部２ａ。

２ｂ、２ｃで安定化し、電圧安定化部２ａ、２ｂの夫々
の出力をスイッチ回路３ａ、３ｂを通してから合流し、
合流後の出力線に２つの負荷回路４ａ、４ｂを並列に接
続している。そして、電圧安定化部２ｃの出力には別の
負荷回路４ｃを独立に接続している。この従来例では、
スイッチ回路３ａ、３ｂを夫々ダイオードスイッチ回路
としている。

−に連した構成により、例えば電圧安定化部２ａ。

２ｂのいずれかが故障した場合、故障した電圧安定化部
の出力電圧が低下する。すると、その電圧安定化部に接
続されたダイオードは、故障していない電圧安定化部の
出力電圧との間で逆バイアスとなり、この故障した電圧
安定化部は負荷回路から切り離された状態となる一方、
その負荷回路には故障していない電圧安定化部から継続
して給電され、負荷回路は正常動作を維持する。

また１例えば負荷回路４ａの回路部品が短絡不良等を起
こした場合、この障害による影響は負荷回路４ｂにも波
及することになる。そこで、この従来例では、優先度の
高い負荷回路４ｃは別に独立した電圧安定化部２Ｃに接
続することで、障害波及を防止している。

尚、従来技術に関連するものとして、実公昭６１−１１
７７８号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の多重化直流電源装置では、スイッチ回路
を構成するダイオードを電圧安定化部の出力に直列に挿
入している。このため、ＴＴＬ論理回路等の５ｖ程度の
低電圧を電源とする負荷回路に対して、このダイオード
の電圧降下分が許容できず、この負荷回路が正常に動作
しないことが多い。このため、従来の多重化直流電源で
は、負荷電流及び電圧降下の変動量を考慮して出力電圧
の調整をする作業が必要となり、調整作業が面倒である
。

また、負荷電流が高い場合には、電力損失も大きくなり
、そのためにダイオードを冷却するためのヒーＩ〜シン
クも大型になり、コス１〜がかさむという問題もある。

更に、上記電力損失は効率低下を意味し、その分だけ入
力電源１の出力電力容量の増加を招き、多重化直流電源
の小型化、低コスト化に不利であるという問題もある。

更にまた、障害波及を防止するために、独立の専用電源
ユニットを設けることは、電源ユニツ）へ数を増加させ
、経済的に不利である。

上述した従来の多重化直流電源装置で駆動される交換機
は、常時オンラインでサービスするときに障害発生に対
する信頼性が低いという問題があり、また、小型化の進
む交換機にあって電源装置の小型化も要望されている。

本発明の目的は、低電圧電源で駆動する負荷回路に対し
ても調整作業の負担が軽くて済み、しかも電力損失も少
なくて済み、障害波及防止用に専用の電源ユニットを設
ける必要の無い、小型・低コス１−の多重化直流電源装
置とこの電源装置を構成する電源ユニッ１〜並びにこの
電源装置を用いた信頼性の高い交換機を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

十記目的は、多重化直流電源を構成する少なくとも電圧
安定化部とスイッチ回路とで成る電源ユニッ１〜の内、
スイッチ回路を、電源ユニットと負荷回路とを接続する
電界効果トランジスタと、電源ユニッ１〜の出力電圧が
所定電圧値より低くなったとき前記電界効果トランジス
タをオフにするシャントレギュレータとで構成すること
で、達成される。

一 ８ 〔作用〕 電界効果トランジスタには、導通時に導通抵抗が小さい
ものがあるので、斯かる電界効果ｌ〜ランジスタを使用
することで、電圧降下を小さくすることができる。また
、電界効果トランジスタを複数並列に並べることでも、
負荷電流が大でも電圧降下を小さくすることができ、電
源ユニツ１〜の出力電圧の変動を許容範囲内に抑制する
ことができる。従って、低電圧電源で駆動される負荷回
路にも容易に適用することができる。更に、電力損失が
少ないので、低コスト・小型化を図ることも容易となる
。

また、シャントレギュレータにより、障害が発生したこ
とを電圧で検知し、障害発生時には直ちに電界効果トラ
ンジスタをオフにして、障害が他の回路に普及すること
を防止できる。更に、シャントレギュレータの動作電圧
をスイッチ回路に接続される負荷回路の優先度に応じて
設定することで、いずれかの電源あるいは負荷回路で障
害が発生しても、その優先度の高い負荷回路への給電を
保証することが可能となり、そのための専用電源を設け
る必要がない。

尚、電界効果トランジスタは、寄生的なダイオードがド
レイン・ソース間に並列に入る（外付はダイオードとし
てもよい。）が、このダイオードは、電源ユニットの出
力立ち上げ時（このとき、電界効果トランジスタは遮断
状態にある。）に負荷回路に緩やかに電流を供給し、電
界効果トランジスタが導通するとの突入電流による電圧
急変を抑制する様に作用する。

〔実施例〕

以ド、本発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照して
説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る多重化直流電源装置
を構成するスイッチ回路の回路図である。

このスイッチ回路５は、電界効果トランジスタ１１のド
レインが入力端子２１に接続され、ソース端子が出力端
子２２に接続される。ドレイン・ソース間に並列に接続
されている順方向ダイオード１２はこの電界効果トラン
ジスタ１１の寄生ダイオードである。電界効果トランジ
スタＪ１のゲート電圧は、シャントレギュレータ回路２
４により制御される。

シャントレギュレータ回路２４は、端子２１に現われる
電圧が所定電圧以下になると電界効果トランジスタ１】
をオフにして端子２］と端子２２との接続を遮断するも
のである。この所定電圧は、シャントレギュレータ回路
２４を構成する抵抗６，７の値により調整される。尚、
８はシャントレギュレータ素子、９．１０はトランジス
タである。

第２図は、第１図に示すスイッチ回路５の動作波形図で
ある。波形Ｖｏ、は入力端子２１とアース端子２３との
間に現われる入力端子波形であり、ＶＤＳは、電界効果
トランジスタ１１のドレイン・ソース間に現われる電圧
波形である。入力電圧がシャントレギュレータ回路２４
の検出レベル（前記の所定電圧）Ｖｓを越えると、シャ
ンＩ−レギュレータ素子８が動作してトランジスタ９．
１０を導通させ、電界効果トランジスタ１１のゲート電
位をソース電位より低電位にし、電界効果トランジスタ
ＩＩを導通状態にする。ここで、前述したように、抵抗
６，７はシャントレギュレータ素子８と比較する電圧値
が抵抗６と抵抗７の接続点に現われるように夫々の値を
決める。

電界効果トランジスタ月が導通状態の時の電圧降下Ｖｌ
）Ｓは、導通抵抗値Ｒａｎと負荷電流Ｉｏとの積になる
。従って、電界効果トランジスタ１１が低抵抗となるよ
うに構成することで、例えば、Ｒｏｎ＝１０ｍＱにする
コトテ、Ｉｏ＝］−ＯＡでも、ｖｎｓ＝０、ＩＶとなる
。この値は、従来のダイオードスイッチの電圧降下に対
して］１５〜１／１０の値となる。従って、電界効果Ｉ
−ランジスタ１１の電圧降下ＶＤＳは、第２図に示す様
に、入力電圧の立ち上がりと立ち下がり時のみが寄生ダ
イオード１２の電圧降下ＶＦとなり、電界効果トランジ
スタＴＩの導通時にはＶ　ＤＳ　＝　Ｒｏｎ・■０とな
り、電圧降下を小さくすることができる。

第３図は、電圧安定化部２ａと第１図に示すスイッチ回
路５ａとでなる電源ユニットと、これと同一構成の電圧
安定化部２ｂとスイッチ回路５ｂでなる電源ユニットと
を並列に設け、これらに１っの入力電源１と交換機を構
成する負荷回路４ａを接続している。分板りに、電源ユ
ニットのうち電圧安定化部２ａの内部に設けられた図示
しないスイッチングトランジスタが破壊され、その出力
電圧が無電圧になったとする。あるいは電圧安定化部２
ａの図示しないコンデンサが出力短絡等の障害で出力電
圧が無電圧になったとする。すると、スイッチ回路５ａ
とシャントレギュレータ回路がこれを検知してそのスイ
ッチ回路５ａの電界効果トランジスタ１１を遮断する。

しかし、負荷回路４ａには他方の電源ユニットから給電
されているので、この負荷回路４ａは正常動作を継続す
る。

尚、スイッチ回路を構成するとき、負荷電流の最大値を
考慮して電界効果トランジスタを選択すれば、電圧安定
化部からの出力電圧の補正を不用にするとことが可能と
なる。また、電界効果１ヘランジスタの電圧降下が小さ
いので、電力損失も小さく、冷却のためのピー１−シン
クが不用となる。

第４図は、本発明の一実施例に係る電源装置を交換機に
取り付けたところの構成図である。交換機は、常時オン
ラインにてサービスする必要があり、電源装置も安全の
ために多重化する必要がある。ここで交換機を構成する
各種の負荷回路の中で、特に重要度の高い負荷回路とし
て、プロセッサ搭載回路やクロック搭載回路があり、こ
れらは他の負荷回路が障害でダウンしたときでもこの障
害が波及すると交換機全体に影響を及ぼす。今、第４図
において、負荷回路１３が最も重要度つまり優先度が高
く、負荷回路１４．１５はそれよりも優先度が低いとす
る。本実施例では、第１図に示すスイッチ回路５ａ、５
ｂ、５ｃを負荷回路１３．１．４．１５対応に設け、並
列に設けたスイッチ回路５ａ、　５ｂ。

５ｃを１つの電圧安定化部２に接続し、この電圧安定化
部２で人力電源１の出力電圧の安定化を図っている。

各スイッチ回路５ａ、５ｂ、５ｃにおいて、負荷回路１
３の優先度が高いので、スイッチ回路５ａの検出レベル
を他のスイッチ回路５ｂ、５ｃの検出レベルより若干低
く設定しておく。分板りに、負荷回路】５のコンデンサ
１６に短絡障害が発生したとすると、対応するスイッチ
回路５ｃを通して過大電流が流れ、電圧安定化部２の出
力電圧は低下を開始する。この低下は、スイッチ回路５
ｃのシャントレギュレータ回路により直ちに検出されて
当該スイッチ回路５ｃの電界効果トランジスタが遮断さ
れ、障害発生負荷回路１５は電源装置から切り離される
。このとき、スイッチ回路５ｂの検出レベルがスイッチ
回路５ｃの検出レベルより高いと、スイッチ回路５ｂは
先に負荷回路１４を電源装置から切り離してしまう。負
荷回路１４は優先度の低い負荷回路であるので、斯かる
場合に電源から切り離されても、交換機全体には影響は
ない。しかし、優先度の高い負荷回路Ｊ３が同様に切り
離されてしまうと、交換機全体に影響が出てしまう。し
かし。

本実施例では、スイッチ回路５ｃの検出レベルを一番低
くしであるので、スイッチ回路５ｃが負荷回路１５を切
り離すまではスイッチ回路５ａは導通状態を保つ。そし
て、スイッチ回路５ｃが負荷回路１５を切り離すと、電
圧安定化部２の出力は」１昇しはじめ、元の正常レベル
に復旧する。この結果、絡障害直後のみ僅かに低下する
が、直ちに正常レベルに復１１」するので、障害が他に
波及することが少ない。特に、優先度に応じて検出レベ
ルを低くしである負荷回路１３に対しては影響はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電源ユニットの出力電圧補正の調整が
不用になり、電力損失も少なく、更に、障害波及防止用
の専用電源ユニットを設けることなく障害波及を防止で
きるので、小型で低コストの多重化直流電源装置を構成
することができる。

従って、この本発明に係る多重化直流電源装置で駆動さ
れる交換機はシステム全体がダウンすることが少なくな
り、特に、優先度に応じて検出レベルを設定する場合は
重要な負荷回路への障害波及を確実に防止できので、交
換機の信頼性が向上し、更に、電源が小型になるのこと
で、交換機自体の小型化も達成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に係る電源ユニットを構成す
るスイッチ回路の回路図、第２図は第１図に示すスイッ
チ回路の動作波形図、第３図及び第４図は夫々本発明の
一実施例に係る多重化直流電源を適用した装置の構成図
、第５図は従来の多重化直流電源を使用した装置の構成
図である。 １・・・入力電源、２．２ａ〜２ｃ電圧安定化部、４ａ
。 １．３．１．４．１．５・・・負荷回路、５，５ａ〜５
ｃ・・スイッチ回路、８・・・シャントレギュレータ素
子、１１・・・電界効果トランジスタ、２４・・・シャ
ントレギュレータ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多重化した電源装置の各電源ユニットの出力側に夫
   々スイッチ回路を設け該スイッチ回路を介して電源ユニ
   ットに接続される負荷回路に障害が発生したとき該負荷
   回路に接続するスイッチ回路をオフにして障害発生負荷
   回路を電源装置から切り離す多重化直流電源装置におい
   て、導通時の抵抗が低抵抗の電界効果トランジスタで各
   電源ユニットと対応する負荷回路とを接続すると共に該
   電界効果トランジスタのゲート電圧を対応する電源ユニ
   ットの出力電圧で制御するシャントレギュレータを設け
   ることで前記各スイッチ回路を構成したことを特徴とす
   る多重化直流電源装置。 ２、１つの直流電源の出力を並列に設けた複数の電源ユ
   ニットの各入力とし各電源ユニットに夫々スイッチ回路
   を介して負荷回路を接続する構成の電源装置であって、
   負荷回路の障害時に接続するスイッチ回路をオフにして
   該負荷回路を前記電源装置から切り離す多重化直流電源
   装置において、各スイッチ回路を、電源ユニットと負荷
   回路とを接続する電界効果トランジスタと、電源ユニッ
   トの出力電圧が所定電圧値より低くなったとき前記電界
   効果トランジスタをオフにするシャントレギュレータと
   で構成したことを特徴とする多重化直流電源装置。 ３、多重化した電源装置の各電源ユニットの出力側に夫
   々スイッチ回路が設けられ各スイッチ回路に共通の負荷
   回路が接続される電源装置であって、いずれかの電源ユ
   ニットに障害が発生したとき該障害発生電源ユニットに
   接続されるスイッチ回路をオフにして障害発生電源ユニ
   ットを負荷回路から切り離す多重化直流電源装置におい
   て、導通時の抵抗が低抵抗の電界効果トランジスタによ
   り各電源ユニットと負荷回路とを接続すると共に該電界
   効果トランジスタのゲート電圧を対応する電源ユニット
   の出力電圧で制御するシャントレギュレータを設けるこ
   とで前記各スイッチ回路を構成したことを特徴とする多
   重化直流電源装置。 ４、１つの直流電源の出力を並列に設けた複数の電源ユ
   ニットの各入力とし各電源ユニットに夫々スイッチ回路
   を介して共通の負荷回路を接続する構成の電源装置であ
   って、いずれかの電源ユニットの障害時に該電源ユニッ
   トに接続するスイッチ回路をオフにして該電源ユニット
   を前記負荷回路から切り離す多重化直流電源装置におい
   て、各スイッチ回路を、電源ユニットと負荷回路とを接
   続する電界効果トランジスタと、電源ユニットの出力電
   圧が所定電圧値より低くなったとき前記電界効果トラン
   ジスタをオフにするシャントレギュレータとで構成した
   ことを特徴とする多重化直流電源装置。 ５、１つの安定化電源の出力電圧を並列に設けたスイッ
   チ回路を介してスイッチ回路対応に設けた負荷回路に供
   給する電源ユニットにおいて、各スイッチ回路を、電源
   ユニットと負荷回路とを接続する電界効果トランジスタ
   と、電源ユニットの出力電圧が所定電圧値より低くなっ
   たとき前記電界効果トランジスタをオフにするシャント
   レギュレータとで構成したことを特徴とする多重化直流
   電源装置。 ６、請求項２又は請求項４又は請求項５において、シャ
   ントレギュレータに設定する前記所定電圧は、各スイッ
   チ回路に接続される負荷回路の優先度に応じて各スイッ
   チ回路毎に設定することを特徴とする多重化直流電源装
   置。 ７、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の多重化直
   流電源装置を構成する電源ユニットであって、入力され
   る電圧の安定化回路部と、請求項１乃至請求項６のいず
   れかに記載の電界効果トランジスタとシャントレギュレ
   ータとで構成したスイッチ回路とを備えて成ることを特
   徴とする電源ユニット。 ８、電源電圧を供給する負荷回路を複数備え回線交換サ
   ービスを常時オンラインにて行う交換機において、該交
   換機を構成する前記負荷回路の夫々に電源電圧を供給す
   る請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の多重化直流
   電源装置を設けたことを特徴とする交換機。