JPH069346U - 電源システムのバックアップ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小さな容量のコンデンサにより十分な保持時
間の確保できる電源システムのバックアップ回路を提供
すること。 【構成】 入力電源から送られる電力を直流化する第１
の電力変換器Ｔ１と、この第１の電力変換器の出力する
電流を蓄えるコンデンサＣ１と、このコンデンサの蓄え
る直流電流を入力して負荷側に電力を供給する第２の電
力変換器Ｔ２を有する電源システムにおいて、コンデン
サよりも高い電圧で蓄電する補助コンデンサＣ２と、コ
ンデンサと補助コンデンサとの間に挿入され、入力電源
の通電時は前記コンデンサから補助コンデンサへの給電
を行い、入力電源の停電時は補助コンデンサから前記コ
ンデンサへの給電を行うバックアップ電源部Ｄとを具備
することを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は複数の電力変換器を直流結合させた電源システムに係り、特にバック アップ回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の電源システムのバックアップ回路に関する回路図である。電力変 換器はＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣコンバータであって、典型的な電源装 置を例にとると、商用の交流電源Ｖinから電力変換器Ｔ１に交流電流が供給され 、直流化されて一端コンデンサＣ１に電圧Ｖ１で蓄えられる。次に、このコンデ ンサＣ１を電力変換器Ｔ２に接続して、直流の出力電圧Ｖoutを負荷側に供給し ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の回路によれば停電などの理由で負荷に対するバックアッ プを確保するには、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷を用いている。この場合、 コンデンサＣに蓄えられているエネルギはＣ1・Ｖ1²／２であるから、十分な保持 時間を確保するためにはコンデンサＣ１の容量を大きくしなければならず、コン デンサが大型化するという課題があった。

【０００４】 本考案はこのような課題を解決したもので、小さな容量のコンデンサにより十 分な保持時間の確保できる電源システムのバックアップ回路を提供することを目 的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成する本考案は、入力電源から送られる電力を直流化する 第１の電力変換器Ｔ１と、この第１の電力変換器の出力する電流を蓄えるコンデ ンサＣ１と、このコンデンサの蓄える直流電流を入力して負荷側に電力を供給す る第２の電力変換器Ｔ２を有する電源システムにおいて、次の構成としたもので ある。

【０００６】 即ち、前記コンデンサよりも高い電圧で蓄電する補助コンデンサＣ２と、前記 コンデンサと補助コンデンサとの間に挿入され、入力電源の通電時は前記コンデ ンサから補助コンデンサへの給電を行い、入力電源の停電時は補助コンデンサか ら前記コンデンサへの給電を行うバックアップ電源部Ｄとを具備することを特徴 としている。

【０００７】

【作用】

第１の電力変換器はコンデンサに給電し、第２の電力変換器はこのコンデンサ に蓄えられた電荷を所定電圧にして負荷側に供給する。補助コンデンサは停電時 のバックアップ用電荷を蓄えるもので、高い電圧で蓄えているから少ない容量で 大きな電荷を保持できる。バックアップ電源は双方向性の動作を行うもので、通 電時は補助コンデンサに電荷を蓄え、停電時は補助コンデンサからバックアップ 用電荷をコンデンサに送っている。

【０００８】

【実施例】

以下図面を用いて、本考案を説明する。図１は本考案の一実施例を示す構成ブ ロック図である。図において、第１の電力変換器Ｔ１は、入力電源Ｖinから送ら れる電力を直流化するもので、コンデンサと共同して直流化してもよく単独で行 ってもよい。コンデンサＣ１は、電力変換器Ｔ１の出力する電流を電圧Ｖ１で蓄 える。第２の電力変換器Ｔ２は、コンデンサＣ１の蓄える直流電流を入力して負 荷側に出力電圧Ｖoutの電力を供給する。補助コンデンサＣ２は、コンデンサＣ １よりも高い電圧Ｖ２で蓄電する。バックアップ電源部Ｄは、コンデンサＣ１と 補助コンデンサＣ２との間に挿入され、入力電源Ｖinの通電時はコンデンサＣ１ から補助コンデンサＣ２への給電を行い、入力電源Ｖinの停電時は補助コンデン サＣ２からコンデンサＣ１への給電を行う、双方向性のＤＣ−ＤＣコンバータで ある。

【０００９】 このように構成された装置において、コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２に 蓄えられた電力Ｐ_Bは次式で表される。 Ｐ_B＝（Ｃ1・Ｖ1²＋Ｃ2・Ｖ2²)／２ （１） ここで、電圧Ｖ2は電力変換器Ｔ１の出力電圧Ｖ１よりも高いから、コンデンサ Ｃ１の容量が少なくても補助コンデンサＣ２に蓄えられた電荷により十分な保持 時間が確保できる。

【００１０】 図２は図１の装置を具体化した回路図である。電力変換器Ｔ１は商用の交流電 源を入力源とするダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４であって、コンデンサＣ１と共 に整流平滑化作用をする。電力変換器Ｔ２はＤＣ−ＤＣコンバータ若しくはＤＣ −ＡＣコンバータである。バックアップ電源部Ｄは、一端がコンデンサＣ１の陽 極側に接続されたインダクタＬと、このインダクタＬの他端とコモンの間に設け られたダイオードＤ１とスイッチＳ１の第１並列回路、並びにこのインダクタＬ の他端と補助コンデンサＣ２の間に設けられたダイオードＤ２とスイッチＳ２の 第２並列回路並びにスイッチング制御部を有している。スイッチング制御部はス イッチＳ１，Ｓ２のオンオフを制御している。

【００１１】 このような回路において、インダクタＬ、スイッチＳ１、ダイオードＤ２並び に補助コンデンサＣ２は昇圧形コンバータを構成しており、コンデンサＣ１から 補助コンデンサＣ２に対する給電に用いる。他方、インダクタＬ、ダイオードＤ １、スイッチＳ２並びに補助コンデンサＣ２は降圧形コンバータを構成しており 、補助コンデンサＣ２からコンデンサＣ１に対する給電に用いる。

【００１２】 このように構成された装置の動作を次に説明する。図３はバックアップ電源部 Ｄの動作を説明する波形図で、（Ａ）はスイッチＳ１のオンオフ、（Ｂ）はダイ オードＤ１のオンオフ、（Ｃ）はスイッチＳ２のオンオフ、（Ｄ）はダイオード Ｄ２のオンオフ、（Ｅ）はインダクタＬに流れる負荷電流Ｉ_Lを表している。ス イッチＳ１とスイッチＳ２は、共にオフである期間を持ちながら逆位相でスイッ チングされる。このとき、スイッチＳ１とスイッチＳ２は共に零電圧の状態でタ ーンオンするように制御されている。

【００１３】 このような双方向性電源において、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１と補助コンデン サＣ２の電圧Ｖ２には、デューティ比をＤとすると、次の関係が成立している。 Ｖ２＝Ｖ１／(1−Ｄ） （２） 従って、デューティ比Ｄの大きいところで使用すると、電圧Ｖ２は電圧Ｖ１より も大きくなっている。零電圧でスイッチＳ１，Ｓ２をターンオンしているので、 ターンオン損失が少なくて済むと共にスイッチングサージが少なくて済む。好ま しくは、スイッチング制御部においてコンデンサＣ１の電圧Ｖ１と補助コンデン サＣ２の電圧Ｖ２を観測して、電圧Ｖ２が十分高い値になったときはスイッチン グ動作を停止て、電圧Ｖ１がしきい値電圧よりも低くなったときスイッチング動 作を再開するようにすれば、バックアップ電源部Ｄの動作による損失が少なくて すみ、電源システム全体の効率が向上する。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば補助コンデンサに高電圧で蓄電させるバ ックアップ電源部を設けたので、電力変換器に設けられるコンデンサの容量が小 さくても十分な保持時間が確保できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】図１の装置を具体化した回路図である。

【図３】バックアップ電源部Ｄの動作を説明する波形図
である。

【図４】従来装置の回路図である。

【符号の説明】

Ｃ１ コンデンサ Ｃ２ 補助コンデンサ Ｄ バックアップ電源部 Ｓ スイッチ Ｔ 電力変換器（コンバータ）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力電源から送られる電力を直流化する第
   １の電力変換器（Ｔ１）と、この第１の電力変換器の出
   力する電流を蓄えるコンデンサ（Ｃ１）と、このコンデ
   ンサの蓄える直流電流を入力して負荷側に電力を供給す
   る第２の電力変換器（Ｔ２）を有する電源システムにお
   いて、 前記コンデンサよりも高い電圧で蓄電する補助コンデン
   サ（Ｃ２）と、 前記コンデンサと補助コンデンサとの間に挿入され、入
   力電源の通電時は前記コンデンサから補助コンデンサへ
   の給電を行い、入力電源の停電時は補助コンデンサから
   前記コンデンサへの給電を行うバックアップ電源部
   （Ｄ）と、 を具備することを特徴とする電源システムのバックアッ
   プ回路。