JPS60200764A - 二電源直流直流変換装置 - 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】 （発明の属する技術分野〕 本発明は、四巻緑変圧器を用い當用、非當用の二つの電
源を有する直流直流変換装置に関する。

〔従来技術の説明〕

商用電源およびバンクアンプ用電池から電力供給を受け
る電源装置の応用例は多岐にわたる。ポータプルラジオ
およびテレビの交直両用電源、計測器およびデータ伝送
処理装置用ｉ源をはじめ建築付帯設備に電力供給する大
規模非常用電源装置などはこの応用例である。

この種の従来例装置として、フローティング充電方式二
次電池装置が多用されている。この装置では、二次電池
の端子電圧が充電時と放電時とで大幅に異なるため、こ
の電源装置とは別個に電圧調整装置を負荷側に設けなげ
ればならない欠点があった。また、商用電源回路とこの
装置に接続される負荷設備との絶縁を行う必要があると
きには、この装置とは別個の絶縁のための装置を設けな
ければならない欠点があった。

〔発明の目的〕 本発明は、前述の欠点を除去するもので、この装置に接
続される負荷に、商用電源回路とは絶縁分離された状態
で、電圧変動の少ない電力を供給できる二電源直流直流
変換装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、主電源が接続される第一の直流電源端子と、
二次電池が接続される第二の直流電源端子と、負荷端子
とを備え、第一の直流電源端子の電流を開閉する第一の
開閉素子と、この第一の開閉素子により断続される電流
が一次巻線に供給される昇圧トランスと、この昇圧トラ
ンスの二次巻線の電流を整流し上記負荷端子に供給する
整流回路と、上記第二の直流電源端子の電流を開閉する
第二の開閉素子と、この第二の開閉素子により断続され
る電流が供給される上記昇圧トランスの三次巻線と、上
記第一・の開閉素子を制御する第一の制御回路と、上記
第二の開閉素子を制御する第二の制御回路と、上記第一
の直流電源端子に電源電圧が供給されているときには、
上記第一の制御回路に動作させ、上記第一の直流電源端
子に電源電圧がなくなったときには上記第二の制御回路
を動作させる自動制御手段とを備えた直流直流変換装置
において、上記昇圧トランスに上記二次電池の充電電圧
以上の電圧を発生ずる四次巻線を設＆Ｊ、この四次巻線
が逆流防止ダイオードを介して上記第二の端子に接続さ
れたことを特徴とする。

また、第一および第二の制御回路は、その動作電源電流
が第二の端子から供給される接続であることが好ましい
。

〔実施例による説明〕

以下、本発明の実施例装置を図面に暴づいて説明する。

第１図はこの実施例装置の構成を示すブロック構成図で
ある。また、第２図はこの実施例装置の各部の波形を示
す波形図である。

まず、この実施例装置の構成を第１図に基づいて説明す
る。この実施例装置では、本発明にかかわる二電源直流
直流変換装置（以下、Ｄ　Ｃ−１）　Ｃ変換器という。

）１０と、整流平滑回路（以下、整流器という。）２０
と、直流電源回路３０と、負荷４０と、第一のスイッチ
４５とで構成される。ごこで、ＤＣ−ＤＣ変換器１０は
、四次巻線の昇圧トランス１００と、第一の開閉素子ｉ
ｌｌ　と、第二の開閉素子１１２と、第一の逆流防止ダ
イオード（以下、第一のダイオードという。）１２１と
、第二の逆流防止ダイオード（以下、第二のダイオード
という。）１２２と、整流回路としてのダイオード１２
３と、第一の制御回路１３１と、第二の制御回路１３２
と、第一の分圧器１４１と、第二の分圧器１４２と、否
定論理素子１５０と、第二のスイッチ１６０とで構成さ
れる。整流器２０は外部の交流商用電源に接続され主電
源となり、直流電源回路３０には二次電池が含まれる。

第一の開閉素子１１１および第二の開閉素子１１２とは
トランジスタである。

整流器２０の出力はＤＣ−ＤＣ変換器１０の第一の直流
電源端子に接続され、直流電源回路３０の出力はＤＣ−
ＤＣ変換器１０の第二の直流電源端子Ｑこ接続され、Ｄ
Ｃ−ＤＣ変換器１０の負荷端子は第一のスイッチ４５を
介して負荷４０の入力に接続される。

また、ＤＣ−ＤＣ変換器１０の第一の直流電源端子は昇
圧トランス１００の一次巻線１０１の一方の端子および
第一の分圧器１４１の入力に接続され、第一の分圧器１
４１の第一の出力は、第一の制御回路１３１のエネーブ
ル信号端子および否定論理素子１５０に接続され、否定
論理素子１５０の出力は第二の制御回路１３２のエネー
ブル信号端子に接続され、第一の分圧器１４１の第二の
出力は共通電位に接続される。また、ＤＣ−ＤＣ変換器
１０の第二の直流電源端子ば昇圧トランス１００の第三
の巻線１０３の一方の端子、第四の巻線１０４の一方の
端子および第二のスイッチ１６０に接続され、第二のス
イッチ１６０は第一の制御回路１３１の制御電源端子お
よび第二の制御回路１３２の制御電源端子に接続される
。

昇圧トランス１００の第一の巻線１０１の他方の端子は
第一のダイオード１２１のアノードに接続され、第一の
ダイオード１２１のカソードは第一の開閉素子１１１の
コレクタに接続され、第一の開閉素子１１１のベースは
第一の制御回路１３１の第一の制御信号端子に接続され
、第一の開閉素子１１１のエミッタは第一の制御回路１
３１の第二の制御信号端子および共通電位に接続される
。また、昇圧トランス１００の第四の巻線１０４の他方
の端子は第二のダイオード１２２のカソードに接続され
、第二のダイオ−Ｆ’１２２のアノードは共通電位に接
続される。さらに、昇圧トランス１００の第三の巻線１
０３の他方の端子は第二の開閉素子１１２のコレクタに
接続され、第二の開閉素子１１２のベースは第二の制御
回路１３２の第一の制御端子に接続され、第二の開閉素
子１１２のエミッタは第二の制御回路１３２の第二の制
御信号端子および共通重金に接続される。

昇圧トランス１００の第二の巻線１０２の一方の端子は
ダイオード１２３のアノードに接続され、ダイオード１
２３のカソードはＤＣ−ＤＣ変換器１０の負荷端子に接
続され、昇圧トランス１００の第二の巻線１０２の他方
の端子は共通電位に接続され、また、ダイオード１２３
のカソードは第二分圧器１４２の入力に接続され、第二
の分圧器１４２の第一の出力は、第一の制御回路１３１
のセンス信号端子および第二の制御回路１３２のセンス
信号端子に接続され、第二の分圧器１４２の第二の出力
は共通電位に接続される。

次に、この実施例装置の動作を第１図および第２図に基
づき説明する。ここで、第２図の（１）〜（４）の波形
図は主電源である整流器２０からの入力時の波形を、（
５）〜（７）は二次電池を含む直流電源回路３０からの
入力時の波形を示すもので、（１）は第一の開閉素子１
１１のベース電圧の波形を、（２）は第一の開閉素子１
１１のコレクタ電圧の波形を、（３）は第二のダイオー
ド１２２のカソード電圧の波形を、（４）は第三のダイ
オード１２３のアノード電圧の波形を、また、（５）は
第二の開閉素子１１２のベース電圧の波形を、（６）は
第二の開閉素子１１２のコレクタ電圧の波形を、（７）
は第三のダイオード１２３のアノード電圧の波形を示す
。

ここで、直流電源回路３０の出力電圧が規定値を維持し
ている場合には、第一の開閉素子１１１は導通している
状態にあって昇圧トランスは磁気エネルギーを蓄積し続
け、この第一の開閉素子１１１が非導通状態になり引き
継ぎフライハック期間になるまでの間は、第二の開閉素
子１１２のコレクタが負の値にならないように、昇圧ト
ランスの一次巻線１０１　と三次巻線１０３との巻線比
があらかしめ定められている。

このＤＣ−ＤＣ変換器１０の通常動作には、二種類の動
作様式がある。第一の通常動作様式は、整流器２０を介
して主電源の電圧が確立されている場合で、この場合に
は、負荷４０への電力供給と共に直流電源回路３０に含
まれる二次電池の充電が同時に行われる。第二の通常動
作様式では、主電源電圧が異常低下した場合で、この場
合には、負荷４０への電力供給が継続されて行われる。

この二種類の通常動作時には、第一のスイッチ４５およ
び第二のスイッチ１６０はいずれも閉路されている。ま
た、第一の通常動作様式および第二の通常動作様式の選
択は、整流器２０に電力を与える交流電圧の電圧値が規
定値以上にあるや否やにより決定される。

ずなわら、この電圧値が規定値以上にある場合には、分
圧器１４１を介して第一の制御回路１３１のエネーブル
端子に与えられる電圧信号により第一の制御回路１３１
は動作状態になり、さらに、この電圧信号が否定論理素
子１５０を介して第二の制御回路１３２のエネーブル端
子に与えられる電圧信号により第二の制御回路１３２は
不動作状態になり、第一の通常動作様式が実行できる回
路状態になる。

また、整流器２０に電力を与える交流電圧の電圧値が規
定値未満にある場合には、第一の制御回路１３１ば不動
作状態になり、一方、第二の制御回路１３２は動作状態
になり、第二の通常動作様式が実行できる回路状態にな
る。

まず、第一の通常動作様式では、第一の制御回路１３１
の制御信号により制御される第一の開閉素子１１１の導
通期間内に蓄積された昇圧トランス１００の第一の巻線
１０１の磁気エネルギーは、この第一の開閉素子１１１
が非導通状態になると、第二の巻線１０２を介して第三
のグイオート１２３、第四の巻線１０４を介して第二の
ダイオード１２２、または、第二の巻線１０２を介して
第三のダイオード１２３および第四の巻線１０４を介し
て第二のダイオード１２２に配分される。第二のダイオ
ード１２２を含む回路では、この配分された電力により
、直流電源回路３０に含まれる二次電池が充電され、一
方、第三のダイオード１２３を含む回路では、この配分
された電力は第一のスイッチ４５を介して負荷４０に給
電される。

この第一の通常動作様式の回路状態で、第一のスイッチ
４５が開路状態に操作されると、整流器２０から出力す
る電力はすべて、直流電源回路に含まれる二次電池の充
電に消費される。

また、Ｉ）　Ｃ−Ｄ　Ｃ変換器１０の負荷端子の電圧値
が検出され、これに対応する信号が、第一の制御回路１
３１および第二の制御回路１３２に与えられ、ここで充
電制御信号が生成され第一の通常動作様式の回路状態で
の二次電池の充電制御が実行される。

次に、第二の通常動作様式では、直流電源回路３０から
電力が供給される。この場合は、第二の制御回路１３２
の制御信号により制御される第三の開閉素子１１２の導
通期間内に蓄積された昇圧トランスの第三の巻線１０３
の磁気エネルギーは、この第二の開閉素子１１２が非導
通状態になると第二の巻線１０２を介して第三のダイオ
ード１２３に供給される。第三のダイオード１２３を含
む回路では、この供給された電力は第一のスイッチ４５
を介して負荷４０に給電される。この場合に、第一の巻
線１０１および第四の巻線１０４には電圧が誘起される
が、それぞれ第一のダイオードおよび第二のダイオード
の逆流防止動作によって電力の配分が行われない。

この実施例装置では、第一の制御回路１３１および第二
の制御回路１３２とから制御回路が構成されているが、
−個の制御回路にまとめても本発明を実施することがで
きる。

また、負荷４０に給電中の二次電池の充電制御を実行す
るための検出電圧を、第二の直流電源端子での電圧に対
応する電圧を用いても、本発明を実施することができる
。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、征来のフロート式直流
電源装置と同様に充電制御が自由に設定できるので、二
次電池の寿命が保たれ、かつ商用電源と二次電池との自
動切換えが時間的に連続して実行できる。さらに、負荷
に与える電圧の電圧変動率が極め不良好なので、負荷側
に電源回路と別個に電圧調整器を設ける必要がなく、し
たがって、負荷になる装置の設置条件が緩和される。か
つ、商用電源回路と負荷回路とを昇圧トランスにより絶
縁分離することができるので、商用電源回路の漏れ電流
が負荷回路に侵入する懸念がない。

したがって、安全性が要求される医療機器等に対する安
定化された無停電電源装置に利用して顕著な効果を生ず
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例装置の構成を示すブロック構成図
。 第２０は本発明実施例装置の要部の電圧波形を示す波形
図。 １０・・・ＤＣ−ＤＣ変換器、２０・・・整流器、３０
・・・直流電源回路、４０・・・負荷、４５．１６０・
・・スイッチ、１００・・・ｙ圧１〜ランス、１１１．
１１２・・・開閉素子、１２１．１２２．１２３・・・
ダイオード、１３１．１３２・・・制御回路、１４１．
１４２・・・分圧器、１５０・・・否定論理素子。 特許出願人 横河メディカルシステム株式会社 代理人　弁理士　井　出　直　孝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１主電源が接続される第一の直流電源端子と、二次
   電池が接続される第二の直流電源端子と、負荷端子とを
   備え、 第一の直流電源端子の電流を開閉する第一の開閉素子と
   、 この第一の開閉素子により断続される電流が一次巻線に
   供給される昇圧トランスと、 この昇圧トランスの二次巻線の電流を整流し上記負荷端
   子に供給する整流回路と、 上記第二の直流電源端子の電流を開閉する第二の開閉素
   子と、 この第二の開閉素子により断続される電流が供給される
   上記昇圧トランスの三次巻線と、上記第一の開閉素子を
   制御する第一の制御回路と、 上記第二の開閉素子を制御する第二の制御回路と、 上記第一の直流電源端子に十分な電源電圧が供給されて
   いるときには、上記第一の制御回路を動作させ、上記第
   一の直流電源端子の電源電圧が不十分ないしなくなった
   ときには上記第二の制御回路を動作させる自動制御手段
   と を備えた直流直流変換装置において、 上記昇圧トランスに上記二次電池の充電電圧以上の電圧
   を発生ずる四次巻線を設け、 この四次巻線が逆流防止ダイオードを介して」二記第二
   の端子に接続された ことを特徴とする二電源直流直流変換装置。 （２）第一および第二の制御回路は、 その動作電源電流が第二の端子から供給される接続であ
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の二電源直流直流変
   換装置。