JP2019004560A - Redundancy power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セキュリティー監視カメラ・記録装置等の連続稼働が期待されている装置の冗長化電源システムに関する。 The present invention relates to a redundant power supply system for a device that is expected to be continuously operated, such as a security monitoring camera and a recording device.
近年、セキュリティー監視カメラやハードディスクなど常時監視・記録録画など一瞬たりとも止まると不都合が生じるシステムが増加。さらにシステムの高度化大型化などで必要とされる電流容量が増えている。 In recent years, the number of systems that cause inconveniences such as security surveillance cameras and hard disks that can be stopped for a moment, such as continuous monitoring and recording, has increased. Furthermore, the required current capacity is increasing due to the advancement and size of the system.
従来の監視・記録装置の例では、1つのシステムに電源装置1台を設置し、電源装置が故障した際は電源装置を交換するまで監視や記録が止まるという不都合が生じるケースがあった。 In an example of a conventional monitoring / recording device, there is a case in which one power supply device is installed in one system, and when the power supply device fails, monitoring and recording stops until the power supply device is replaced.
その不都合の解消のためよく使われている従来の電源装置の冗長化技術としては蓄電池や複数電源を並列に接続する(この方式をOring接続と呼ぶ)による方法が用いられている。
以下、図13、図14により、従来のOring接続による方法について説明する。図13、図14において、100は冗長化された電源ブロックを示す。構成は複数の電源102の出力をそれぞれ対応するダイオード104のアノードに接続し、すべてのダイオードのカソード側は負荷電子装置120へ接続する。この時、電源102の入力は、それぞれ商用の交流電源もしくはCVCF(Constant Voltage Constant Frequency))110より電力の供給を受けている。複数の電源102の出力は、出力電圧に応じた割合で、負荷へダイオードを通して電力を供給する。一つの電源に電圧低下の故障が生じた際は、故障の電源につながるダイオードのアノード側はカソード側より電圧が低くなり逆電流が流れようとするのを、ダイオードが防止し、故障の電源を切り離す。この時、故障していない他の電源より、負荷へ電力が供給されておりシステムには支障を生じさせず、この間に新規の電源へと入れ替える。複数の電源より負荷へ電力供給を行うことで、個々の電源の負担を減らすことにより、個々の電源の寿命ひいてはシステムの寿命を延ばすことができるとしている。
As a redundancy technology for a conventional power supply device that is often used to eliminate the inconvenience, a method using a storage battery or a plurality of power supplies connected in parallel (this method is called “Oring connection”) is used.
Hereinafter, a conventional method using the Oring connection will be described with reference to FIGS. 13 and 14,
図14は、ダイオード104での電圧降下および電力消費を抑えるためダイオードの代わりにFET204を用いた例である。FETを使用する場合、FETに双方向導通の性質がある為、複数の電源102間での電圧差による低い出力電圧の電源への逆流防止のため、両端間の電圧差を検出して、FETゲートのオン・オフを制御する電圧差監視・FET制御回路206を具備した構成としている。FETによる場合は、電源故障時も電圧差が生じるため、電源の出力電圧の差のみならず、電源の電圧低下の際も、逆流防止のため電圧差監視により、FETをオフすることで、電源システムから故障電源の切り離しをおこない、新規の電源と取り換えを行う。この時、負荷には他の電源より電力供給が行われており、システムに支障をきたさない流れとしている。電源・システムの寿命に関してはダイオードの説明と同様である。
FIG. 14 shows an example in which the
上述した従来の図13、図14に示す電源の冗長化による方法において、どちらも複数の電源を並列に接続したうえで、電源の電力供給負担を同じくして、電源システムの冗長化と長寿命化を図るには、構成する電源すべてに同じ出力電圧の電源を揃えなければならないというデメリットがある。また、性能を揃えた電源の場合、同時期に導入された電源は、ほぼ同時期に故障する可能性が高く、同じシステムで故障が続く可能性や、同時故障というリスクが高まるというデメリットがある。 In the above-described conventional methods using power supply redundancy shown in FIGS. 13 and 14, both of the power supply systems are connected in parallel, and the power supply burden of the power supply is made the same, thereby making the power supply system redundant and having a long service life. In order to achieve this, there is a demerit that power supplies having the same output voltage must be prepared for all the power supplies to be configured. In addition, in the case of power supplies with uniform performance, power supplies introduced at the same time are likely to fail almost at the same time, and there is a demerit that the failure of the same system may continue and the risk of simultaneous failure increases. .
前述の電源として、出力電圧に差がある電源で構成した場合は、常に出力電圧が高い電源がより多くの負荷電力を負担し、出力電圧が低い電源は負荷電力の供給には寄与しない構造になる。従って、出力電圧が高い電源は多くの負荷電力の供給に寄与するため、他の電源より早く寿命が来ることになり、一方、出力電圧が低い電源は寄与が少なく、寿命は長くなる。従って、出力電圧が低い電源は、負荷電力の供給に寄与することなく経年変化で寿命が来ることになる。また、この構成の場合、負荷への供給電力負担は新旧の電源とは関係なくなるため、古い電源から故障するということにならず、故障間隔もランダムとなり、同時故障の可能性も高くなるというデメリットがある。 When the power supply is configured as a power supply with a difference in output voltage, a power supply with a high output voltage always bears more load power, and a power supply with a low output voltage does not contribute to supply of load power. Become. Therefore, since a power source with a high output voltage contributes to supply of a large amount of load power, the lifetime comes earlier than other power sources, while a power source with a low output voltage contributes little and has a long lifetime. Therefore, a power supply with a low output voltage has a life span due to aging without contributing to supply of load power. In addition, in this configuration, the burden of supplying power to the load is not related to the old and new power supplies, so it does not fail from the old power supply, the failure interval is random, and the possibility of simultaneous failure is increased. There is.
特に1A以上の大きな電流が扱う電源では、図13の従来方法のダイオード構成では、ダイオードでの電圧降下や、無駄な電力消費が多いというデメリットがある。 In particular, in a power supply that handles a large current of 1 A or more, the diode configuration of the conventional method of FIG. 13 has a demerit that there are many voltage drops at the diode and wasteful power consumption.
図14に示すようにダイオードの代わりに、Rds(ドレインーソース間抵抗)が小さい低RdsであるMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)で構成した方法の場合、電圧降下並びに消費電力はダイオードを使用した場合に比べ大幅に改善されるが、電源に異常が生じた際に、電圧差監視の精度で感知できる逆電流が流れるような電源2次側インピーダンスにする必要があり、その分常時、無駄な電力を消費させることになるというデメリットがある。 As shown in FIG. 14, in the case of a method constituted by a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) having a low Rds with a small Rds (drain-source resistance) instead of a diode, the voltage drop and the power consumption are This is a significant improvement compared to the case of using a diode, but it is necessary to set the power supply secondary side impedance so that a reverse current that can be sensed with the accuracy of voltage difference monitoring flows when an abnormality occurs in the power supply. There is a demerit that wasteful power is always consumed.
電源装置を冗長化する場合、それぞれ構成する電源装置は、複数の電源で構成しても、単独の電源で電流を供給するケースも考慮する必要があり、単独電源でも要求される性能を満たすものである必要性があるため、構成する電源に要求される性能という観点ではOring接続などによるパラレル供給にするメリットはない。 When making power supply units redundant, it is necessary to consider the case where each power supply unit consists of multiple power supplies or supplies current with a single power supply. Therefore, there is no merit of parallel supply by the Oring connection or the like from the viewpoint of performance required for the power source to be configured.
本発明は、このような従来技術が有していた問題を解決しようとするものであり、電源の冗長化に際し、消費電力の低減、効果的な電源の使用による電源システムの寿命の延伸、並びに出力電圧の安定を実現することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve such problems of the prior art, and in the power redundancy, the power consumption is reduced, the life of the power supply system is extended by the effective use of the power supply, and The purpose is to realize stabilization of the output voltage.
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも1個以上の予備電源を備え、予備電源の他に1個の電源を現用電源として電力を供給する電源システムであって、各電源の電圧を監視する電圧監視手段と現用電源の電圧が第一の閾値以下に低下したことを条件に該予備電源を新たな現用電源とする電源切り換え操作を行う電源切り換え手段と、負荷への出力が第二の閾値以下にならぬよう補償する補償回路を具備する電源システムが提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a power supply system including at least one spare power supply and supplying power using one power supply as an active power supply in addition to the standby power supply. Voltage monitoring means for monitoring the voltage, power supply switching means for performing a power supply switching operation using the standby power supply as a new working power supply on the condition that the voltage of the working power supply has dropped below the first threshold, and output to the load A power supply system is provided that includes a compensation circuit that compensates not to fall below a second threshold.
一つの好適な態様では、前記電圧監視手段は現用電源並びに予備電源の電圧を監視し、第一の閾値より電圧が低下したことを検出した電源に対し、異常表示、アラーム等の報知するシステムを具備する。 In one preferred aspect, the voltage monitoring unit monitors a voltage of the working power supply and the standby power supply, and provides a system for notifying an abnormality display, an alarm, etc. to the power supply that has detected that the voltage has dropped below the first threshold. It has.
一つの好適な態様では、前記電圧監視手段にて該現用電源の電圧が第一の閾値を下回ったことを検出した際に故障と判断し、該予備電源を新たな現用電源にする電源切り換え動作を行う。電源切り換え動作は半導体ロジックICを使用したロジック回路、又は、マイクロコントローラICを使用したプログラムにて行う。複数の予備電源の中から新たな現用電源への切り換えの順番は、予め半導体ロジックICを使用した場合はロジック回路にて、マイクロコントローラICを使用した場合はプログラムにて指定する。また、故障した現用電源の負荷との接続のオフ、一方、新たな現用電源にする予備電源の負荷への接続をオンにする例えば低オン抵抗のMOSFETで構成するゲート回路を具備する。
予備電源は、故障リスクと交換の手間との関係で一つ以上有すればよく、数に拘らない。
In one preferred embodiment, the voltage monitoring means determines that a failure has occurred when the voltage of the working power supply has fallen below a first threshold value, and switches the power supply to a new working power supply. I do. The power switching operation is performed by a logic circuit using a semiconductor logic IC or a program using a microcontroller IC. The order of switching from a plurality of standby power supplies to a new working power supply is designated in advance by a logic circuit when a semiconductor logic IC is used, and by a program when a microcontroller IC is used. In addition, a gate circuit composed of, for example, a low on-resistance MOSFET is provided for turning off the connection to the load of the standby power supply to be a new working power supply while turning off the connection to the load of the failed working power supply.
It is sufficient that there is at least one standby power supply in relation to the risk of failure and the trouble of replacement, regardless of the number.
一つの好適な態様では、該現用電源の故障による電源切り換え動作の際に、該現用電源のオフならびに予備電源の新たな現用電源へのオンのタイミングのずれが生じる。このずれの間の負荷電流による電圧低下に対する第一の対応として、負荷側にコンデンサ(容量)を有する構造とする。負荷側のコンデンサで対処できない負荷電流が流れる回路の場合、または十分なコンデンサを用意できない場合に、第2の対応として、負荷側として最低必要とする電圧を保証する、逆流防止が施された補償回路を具備する。 In one preferred embodiment, when the power supply switching operation is performed due to the failure of the working power supply, the working power supply is turned off and the standby power supply is shifted to a new working power supply. As a first response to the voltage drop due to the load current during this deviation, a structure having a capacitor (capacitance) on the load side is adopted. Compensation with backflow prevention that guarantees the minimum required voltage on the load side as a second measure when the circuit has a load current that cannot be handled by the capacitor on the load side or when a sufficient capacitor cannot be prepared Circuit.
一つの好適な態様では、半導体ロジックICを使用したロジック回路、マイクロコントローラICを使用した回路、MOSFETを制御するための回路、並びに最低電圧を保証する電圧補償回路はそれぞれ必要とする電源回路を有する。電源回路の入力は、逆流防止のための電圧低下が少ない例えば低Vfのショットキーバリアダイオードを配し、該現用電源並びに複数の予備電源すべての出力に接続される。また、上記電源回路は、予備電源を含めた個々の電源の状態をロジック回路又はマイクロコントローラ回路からの信号に基づく異常表示やアラーム等の報知システム、リセット等に流用される。 In one preferred embodiment, a logic circuit using a semiconductor logic IC, a circuit using a microcontroller IC, a circuit for controlling a MOSFET, and a voltage compensation circuit that guarantees a minimum voltage each have a power supply circuit required. . For example, a low Vf Schottky barrier diode with a small voltage drop for preventing backflow is arranged at the input of the power supply circuit, and is connected to the outputs of the working power supply and a plurality of standby power supplies. Further, the power supply circuit can be used for notifying an abnormality display based on a signal from a logic circuit or a microcontroller circuit, an alarm notification system, a reset, or the like, including a standby power supply.
本発明の第1の観点の冗長化電源システムは、複数の電源のうち少なくとも一つを現用電源として選択して電力を供給する冗長化電源システムであって、少なくとも前記現用電源の電圧を検出する電源電圧検出回路と、前記複数の電源のうち少なくとも一つを現用電源として選択し、前記電源電圧検出回路が検出した前記現用電源の電圧が第1のしきい値以下に低下した場合に、前記複数の電源のなかから切り換えて新たな前記現用電源として選択する電源選択回路と、前記電力を供給する供給点の電圧を第2のしきい値以上に補償する電圧補償回路とを有する。 A redundant power supply system according to a first aspect of the present invention is a redundant power supply system that supplies power by selecting at least one of a plurality of power supplies as a working power supply, and detects at least a voltage of the working power supply. When at least one of the plurality of power supplies is selected as a working power supply, and the voltage of the working power supply detected by the power supply voltage detecting circuit falls below a first threshold value, A power source selection circuit that switches among a plurality of power sources to select as a new working power source, and a voltage compensation circuit that compensates a voltage at a supply point for supplying the power to a second threshold value or more.
好適には、前記電圧補償回路は、前記電源からの電圧を基に、供給点の電圧を前記第2のしきい値以上に補償する。 Preferably, the voltage compensation circuit compensates the supply point voltage to be equal to or higher than the second threshold value based on the voltage from the power supply.
好適には、前記複数の電源のそれぞれから順方向のダイオードを介して供給された電圧を所定のDC電圧に変換する電圧変換回路をさらに有し、前記電圧補償回路は、前記電圧変換回路からの変換後の電圧を基に、前記供給点の電圧を前記第2のしきい値以上に補償する。 Preferably, the power converter further includes a voltage conversion circuit that converts a voltage supplied from each of the plurality of power supplies via a forward diode to a predetermined DC voltage, and the voltage compensation circuit is supplied from the voltage conversion circuit. Based on the converted voltage, the voltage at the supply point is compensated to be equal to or higher than the second threshold value.
好適には、前記電圧補償回路は、前記ダイオードのカソードと前記供給点との間に介在し、前記電圧変換回路からの変換後の電圧を基に制御されるゲート回路を有する。 Preferably, the voltage compensation circuit includes a gate circuit interposed between the cathode of the diode and the supply point and controlled based on the converted voltage from the voltage conversion circuit.
好適には、前記電圧補償回路は、前記供給点の電位に応じてインピーダンスを変化させて、前記電圧変換回路の前記変換後の電圧を基に、前記ゲート回路を制御するシャントレギュレータを有する。 Preferably, the voltage compensation circuit includes a shunt regulator that controls the gate circuit based on the converted voltage of the voltage conversion circuit by changing impedance according to the potential of the supply point.
好適には、前記電源電圧検出回路は、前記複数の電源の電圧を検出し、前記電源選択回路は、前記電源電圧検出回路が検出した電圧を基に、前記複数の電源のうち正常な電源を前記新たな現用電源として選択する。 Preferably, the power supply voltage detection circuit detects voltages of the plurality of power supplies, and the power supply selection circuit selects a normal power supply among the plurality of power supplies based on the voltage detected by the power supply voltage detection circuit. The new working power source is selected.
好適には、前記電源選択回路は、前記電源電圧検出回路の検出結果に基づき動作する半導体制御回路とバック・ツー・バックで接続されたMOSFETゲートで構成される。 Preferably, the power supply selection circuit includes a MOSFET gate connected back-to-back with a semiconductor control circuit that operates based on a detection result of the power supply voltage detection circuit.
好適には、前記電源選択回路は、一つの前記現用電源が前記供給点に電力を供給するようにMOSFETゲートをオン・オフする制御回路を有する。 Preferably, the power supply selection circuit includes a control circuit for turning on and off the MOSFET gate so that one working power supply supplies power to the supply point.
本発明の第2の観点の冗長化電源システムは、複数のスイッチングAC/DC方式の電源のうち少なくとも一つを現用電源として選択して電力を供給する冗長化電源システムであって、少なくとも前記現用電源内の発振状態を検出する電源状態検出回路と、前記複数の電源のうち少なくとも一つを現用電源として選択し、前記電源状態検出回路が検出した前記現用電源の発振状態が異常状態である場合に、前記複数の電源のなかから切り換えて新たな前記現用電源として選択する電源選択回路と、前記電力を供給する供給点の電圧を第2のしきい値以上に補償する電圧補償回路と、を有する。 A redundant power supply system according to a second aspect of the present invention is a redundant power supply system that supplies power by selecting at least one of a plurality of switching AC / DC power supplies as an active power supply, and at least the active power supply system. When a power supply state detection circuit for detecting an oscillation state in the power supply and at least one of the plurality of power supplies is selected as a working power supply, and the oscillation state of the working power supply detected by the power supply state detection circuit is an abnormal state A power source selection circuit that switches among the plurality of power sources to select as a new working power source, and a voltage compensation circuit that compensates a voltage at a supply point for supplying the power to a second threshold value or more. Have.
好適には、少なくとも前記現用電源の電圧を検出する電源電圧検出回路をさらに有し、前記電源選択回路は、前記電源電圧検出回路が検出した前記現用電源の電圧が第1のしきい値以下に低下した場合、あるいは前記電源状態検出回路が検出した前記現用電源の発振状態が異常状態である場合に、前記複数の電源のなかから切り換えて新たな前記現用電源として選択する。 Preferably, the power supply voltage detection circuit further detects at least the voltage of the working power supply, and the power supply selection circuit has a voltage of the working power supply detected by the power supply voltage detection circuit equal to or lower than a first threshold value. When the power supply voltage is lowered or when the oscillation state of the working power supply detected by the power supply state detection circuit is an abnormal state, the working power supply is switched from the plurality of power supplies and selected as the new working power supply.
本発明によれば、電源の冗長化に際し、消費電力の低減、効果的な電源の使用による電源システムの寿命の延伸、並びに出力電圧の安定を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce power consumption, extend the life of a power supply system by effectively using a power supply, and stabilize the output voltage when making a power supply redundant.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の冗長化電源システム1の全体構成図である。
図1に示すように、冗長化電源システム1は、例えば、電源モジュール10及び冗長回路ブロック20を有し、負荷電子装置30に電力を供給する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a redundant
As shown in FIG. 1, the redundant
冗長化電源システム1は、1個の現用電源に対し、複数個の予備電源でバックアップするように予め構成される。
The redundant
図1に示すように、電源モジュール10は、交流電源あるいはCVCFであるAC電源11と、複数の電源12−1〜12−n(nは2以上の整数)を有する。電源12−1〜12−nは、AC/DC電源である。
As shown in FIG. 1, the
冗長回路ブロック20は、電源モジュール10と、電力の供給先である負荷電子装置30が接続される供給点29との間に介在している。
図1に示すように、冗長回路ブロック20は、例えば、電圧検出器21−1〜21−n、ゲート回路22−1〜22−n、ダイオード24−1〜24−n、DC/DCコンバータ回路25、電圧補償回路26、コンデンサ28、電源電圧検出回路31及びゲート制御駆動回路32を有する。
The
As shown in FIG. 1, the
電圧検出器21−1〜21−nは、それぞれ電源12−1〜12−nの出力電圧を検出する。 The voltage detectors 21-1 to 21-n detect output voltages of the power supplies 12-1 to 12-n, respectively.
電源電圧検出回路31は、電圧検出器21−1〜21−nが検出した出力電圧をゲート制御駆動回路32に出力する。
The power supply
ゲート回路22−1〜22−nは、それぞれ電源12−1〜12−nの出力と供給点29(負荷)との間で導通、遮断を行うゲートの役割をするMOSFETブロックである。 The gate circuits 22-1 to 22-n are MOSFET blocks that serve as gates for conducting and blocking between the outputs of the power supplies 12-1 to 12-n and the supply points 29 (loads), respectively.
ゲート制御駆動回路32は、電源電圧検出回路31からの検出された出力電圧を基に、ゲート回路22−1〜22−nを制御駆動する。
ゲート制御駆動回路32は、電源12−1〜12−nのうち少なくとも一つを現用電源として選択し、電源電圧検出回路31が検出した上記現用電源の電圧が第1のしきい値Vth1以下に低下した場合に、他の電源12−1〜12−nに切り換えて新たな現用電源を選択する。
ゲート回路22−1〜22−n及びゲート制御駆動回路32によって本発明の電源選択回路の一例が構成される。
The gate
The gate
The gate circuits 22-1 to 22-n and the gate
ダイオード24−1〜24−nは、それぞれ電源12−1〜12−nからDC/DCコンバータ回路25並びに電圧補償回路へ電力を供給する逆流防止のショットキーダイオードであり、OR回路として機能する。
The diodes 24-1 to 24-n are backflow prevention Schottky diodes that supply power from the power sources 12-1 to 12-n to the DC /
DC/DCコンバータ回路25は、電圧検出器21−1〜21−nに使用するICやマイクロコントローラ等の電源、並びにゲート制御駆動回路32に電力を供給する。
The DC /
電圧補償回路26は、現用電源の故障による電源切り換え操作の際に、ゲート動作時間差による負荷電子装置側電圧が負荷電子装置の動作を保証するに必要な電圧としての第2のしきい値Vth2を下回らないように電力を供給する。具体的には、電圧補償回路26は、供給点29の電圧を第2のしきい値Vth2以上になるように電力を供給(補償)する。
The
負荷電子装置30は、供給点29に接続され、冗長化電源システム1による電力の供給先である。負荷電子装置30の側に大容量コンデンサ等の電力補給機能を付けている場合と電力を殆ど消費しない場合で、電圧が第2のしきい値Vth2を下回らないことが明確な場合は、電圧補償回路26を設けなくてもよい
The load
図1において、予め決めた電源12−1〜12−nの中の1台を現用電源とし、他の複数の電源12−1〜12−nを予備電源とする。予備電源として選択する順序は、例えば、予め決められており、電源切り換えの順番をシーケンスとしてゲート制御駆動回路32のロジック又はプログラムソフトに組み込まれている。
In FIG. 1, one of the predetermined power supplies 12-1 to 12-n is used as a working power supply, and a plurality of other power supplies 12-1 to 12-n are used as standby power supplies. The order of selection as the spare power supply is determined in advance, for example, and is incorporated in the logic of the gate
図2は、図1に示す電圧検出器21−1〜21−n、電源電圧検出回路31及びゲート制御駆動回路32の正常状態の動作を説明するための図である。
図2に示すように、ゲート回路22−1〜22−nの各々は、ON抵抗が少ない2つのNチャンネルMOSFETをバック・ツー・バックで接続し、その出力には、一定時間電荷を保持できるようにコンデンサCを配した構成を有している。当該MOSFET同士の接続点には電圧安定のための消費電力で無視できる抵抗Rを配する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the normal operation of the voltage detectors 21-1 to 21-n, the power supply
As shown in FIG. 2, each of the gate circuits 22-1 to 22-n connects two N-channel MOSFETs with low ON resistance in a back-to-back manner, and the output can hold a charge for a certain period of time. In this way, the capacitor C is arranged. A resistor R that can be ignored in terms of power consumption for voltage stabilization is disposed at a connection point between the MOSFETs.
図2に示す例では、電源12−1が現用電源として選択され、電源12−2〜12−nが予備電源となっている。
電圧検出器21−1〜21−n及び電源電圧検出回路31は、電源12−1〜12−nの電圧を検出(監視)し、現用電源の出力電圧が正常な場合は、ゲート制御駆動回路32が、現用電源(電源12−1)と負荷電子装置30と間に設けたゲート回路22−1に定格内でオン抵抗を最小にできる電圧(図2では“H”で示す)を印加し、ゲートをオンさせる。これにより、現用電源から負荷側のコンデンサCに蓄電した上で負荷電子装置30へ電力が供給される。この時、他のすべての予備電源は、ゲート制御駆動回路32のシーケンスにより、ゲート回路22−2〜22−nを完全にオフする電圧(図2では”L”で示す)にすることで、負荷電子装置30と完全に切り離され、交流電源は印加されているが無負荷状態として維持する。
In the example shown in FIG. 2, the power source 12-1 is selected as the working power source, and the power sources 12-2 to 12-n are standby power sources.
The voltage detectors 21-1 to 21-n and the power supply
図3は、図2の冗長化電源システム1において、現用電源に異常が生じ出力電圧が第1のしきい値Vth1を下回わり予備電源である電源12−2を現用電源として切り換えて選択する操作を行う際の状態を示す図である。
この場合には、現用電源である電源12−1の出力電圧の第1のしきい値Vth1以下への電圧低下(図3では“L”で示す)を電圧検出器21−1で検出し、ゲート制御駆動回路32のシーケンスにより、ゲート回路22−1をオフさせる電圧(図3では”L”で示す)にして現用電源である電源12−1と負荷電子装置30とを切り離す。
そして、同時に、ゲート制御駆動回路32に予め組み込まれた順番に基づいて予備電源である電源12−2と負荷電子装置30とを切り離していたゲート回路22−2のゲートへ、ゲート制御駆動回路32より十分にオンする電圧(図3では”H”で示す)を印加する。他の予備電源である電源12−3〜12−nに繋がるゲート回路22−3〜22−nには、オフする電圧(図3では“L”で示す)を印加し、負荷電子装置30とは切り離したままとする。
FIG. 3 shows the redundant
In this case, the voltage detector 21-1 detects a voltage drop (indicated by “L” in FIG. 3) of the output voltage of the power supply 12-1 as the working power supply to the first
At the same time, the gate
なお、この現用電源の切り換え動作において、予備電源の候補である電源12−2の出力電圧が第1のしきい値Vth1以下の場合は、ゲート制御駆動回路32のシーケンスにより、次の順番の電源12−3を繰り上げて電源切り換え操作を行う。以降、同様な操作を行ない、正常な出力電圧の電源を現用電源へと切り換えを行う。
電圧検出器21−1〜21−nにより全ての電源12−1〜12−nの電圧が検出され、正常な電源のみがゲート制御駆動回路32によって現用電源として選択される。
In this operation of switching the current power supply, if the output voltage of the power supply 12-2 that is a candidate for the standby power supply is equal to or lower than the first threshold value Vth1, the power supply of the next order is determined by the sequence of the gate
The voltage detectors 21-1 to 21-n detect the voltages of all the power supplies 12-1 to 12-n, and only the normal power supply is selected as the working power supply by the gate
以下、上述した現用電源に異常が生じ出力電圧が低下した際の直流出力電圧の時間的変化について説明する。
冗長回路ブロック20は、予備電源を繋いでいない場合は、現用電源の出力が低下する際、図4に示すように電源12−1〜12−nと負荷電子装置30と間に設けたコンデンサCの容量と負荷とで決まるカーブで電圧は第1のしきい値Vth1を下回って更に低下していき最終的に0Vになる。
この場合、電源の出力電圧Vout1と負荷電子装置30側の供給点29の電圧VLoutとの間には、図4に示すように正確にはゲート回路22−1〜22−nでの電圧降下ΔVが生じる。ただし、MOSFETのゲートに適切な電圧を印加すると電流110Aでも最大2.6mΩという製品もあり、図10の製品例に示すように、この製品に20Aの電流を負荷に流す例を考えると、電圧降下ΔVは52mVとなり、バックツウバックで2個接続しても、2個の電圧降下は104mV程度となる。
以降の図5〜図7ではΔVは出力電圧に比較して非常に少ないとして無視して説明する。
Hereinafter, a temporal change in the DC output voltage when the above-described working power supply is abnormal and the output voltage is lowered will be described.
If the
In this case, between the output voltage Vout1 of the power supply and the voltage VLout of the
In the following FIG. 5 to FIG. 7, ΔV is ignored because it is very small compared to the output voltage.
前述の図4に対し、現用電源と予備電源を備えた場合の説明を図5及び図6を参照して行う。負荷電子装置30に流す電流の多さにより出力電圧の時間的な変化には差が生じる。
With respect to FIG. 4 described above, a description will be given with reference to FIGS. 5 and 6 when an active power source and a standby power source are provided. There is a difference in the temporal change in the output voltage depending on the amount of current flowing through the load
図5は、負荷電子装置30に流す電流が少ない場合において、現用電源の出力電圧Vout1がコンデンサCのチャージ電荷等の影響で、第1のしきい値Vth1を下回っても第2のしきい値Vth2を下回らない時間内に現用電源のオフ作業、予備電源のオン作業が完了し、予備電源の出力電圧Vout2が負荷電子装置へ電力を供給する場合を示す。
この時、ゲート回路22−1〜22−nの電圧降下△(デルタ)Vは非常に少ない為、動作の説明をするにあたっては無視できるものとする。出力電圧が第1のしきい値Vth1を下回ると、図3で示すように電源の切り換え操作を行う。現用電源の出力電圧Vout1が第1のしきい値Vth1を下回わると予備電源を現用電源に切り換える操作を行い、予備電源である電源12−2の出力電圧Vout2が負荷電子装置30に供給される。この際のVout1が第1のしきい値Vth1を下回った時から、Vout2に切り替わるまでにかかる時間T1がゲート回路22−1,22−2のオン・オフの切り換え時間(タイミングのずれ)となる。
FIG. 5 shows that when the current flowing through the load
At this time, since the voltage drop Δ (delta) V of the gate circuits 22-1 to 22-n is very small, it can be ignored in explaining the operation. When the output voltage falls below the first threshold value Vth1, a power source switching operation is performed as shown in FIG. When the output voltage Vout1 of the working power supply falls below the first threshold value Vth1, an operation of switching the standby power supply to the working power supply is performed, and the output voltage Vout2 of the power supply 12-2 as the standby power supply is supplied to the load
図5において、負荷電子装置30に流す電流が多く電圧変化が大きい場合を図6に示す。現用電源である電源12−1に異常が生じ、出力電圧Vout1が第1のしきい値Vth1を下回ると、ゲート回路22−1のオフ操作を行ない現用電源である電源12−1は負荷電子装置30と切り離される。現用電源が負荷電子装置30と切り離されると、負荷電子装置30側の供給点29の電圧VLoutは、コンデンサCにチャージされている電荷を負荷電子装置30に放出し電圧は低下し、コンデンサCのチャージされた電荷が負荷電子装置30への流出電流に比し少ない場合は、最終的には0Vになる。ゲートのオン・オフ切り換え時間T1が経過すると予備電源である電源12−2が新たな現用電源となりVout2が出力される。この時の現用電源の出力電圧Vout1は、負荷が軽くなる為、異常電源のもつ時定数で最終的な電圧に向かって変化していく。
FIG. 6 shows a case where the current flowing through the load
なお、図1に示す電圧補償回路26を設けないと、図6に示すように、負荷電子装置30への入力電圧VLoutが、システムに対し保障しなければならない第2のしきい値Vth2を下回る可能性がある。
図7は、図1に示すように、冗長回路ブロック20が第2のしきい値Vth2の電圧を出力する電圧補償回路26を用いた際の出力電圧の時間的変化の図である。
図7に示すように、供給点29の電圧VLoutが第2のしきい値Vth2電圧以下になろうとすると、電圧補償回路26から電力が供給されVLoutが第2のしきい値Vth2電圧を下回らないようにする。
If the
FIG. 7 is a diagram of the temporal change in the output voltage when the
As shown in FIG. 7, when the voltage VLout at the
なお、図5、図6、図7に示すVout1、Vout2の電圧差△Voutには、負荷電子装置3、からの電気的要請を満足する範囲内であれば制約はない。従って、△Voutの符号も問題とならない。本実施形態の特徴として、負荷電子装置30を満足させる性能を持つ電源であれば、任意の電源を用いて冗長回路ブロック20を構成することが可能である。
The voltage difference ΔVout between Vout1 and Vout2 shown in FIGS. 5, 6, and 7 is not limited as long as it satisfies the electrical requirements from the load
図6の対策として、他の方法としてはコンデンサCの容量を負荷電子装置へ供給する電流とオン・オフ切り換え時間T1を賄えるように十分大きくする、又は、切り換え時間T1を短くする、あるいは両方で図5のような電圧変化にすることも可能である。電子負荷装置30やゲート制御駆動回路32への制約やコンデンサの実装面積、価格等を考慮すれば良く、電圧補償回路は必ずしも必要とはしない。
As a countermeasure of FIG. 6, as another method, the capacity of the capacitor C is made sufficiently large to cover the current supplied to the load electronic device and the on / off switching time T1, or the switching time T1 is shortened, or both. It is also possible to change the voltage as shown in FIG. The voltage compensation circuit is not necessarily required, considering restrictions on the
図8は、図1における電源電圧検出回路31及びゲート制御駆動回路32による制御シーケンスの第1の形態を示すフローチャートである。
この形態は交流電源へ接続された一台で負荷電子装置30に対して十分に満足している性能を持つ電源12−1〜12−nであることが前提であり、出力電圧が全く同一である必要はない。
FIG. 8 is a flowchart showing a first form of a control sequence by the power supply
This configuration is based on the premise that the power supply 12-1 to 12-n has a performance sufficiently satisfied with respect to the load
ステップST1:
各電源12−1〜12−nを起動する。
電源12−1〜12−nからの出力電圧はダイオード24−1〜24−nを介してDC/DCコンバータ回路25並びに電圧補償回路26に供給される。
そして、DC/DCコンバータ回路25において、所定の電圧に変換されて電源電圧検出回路31、ゲート制御駆動回路32及び電圧補償回路26に供給される。
Step ST1:
Each power supply 12-1 to 12-n is activated.
Output voltages from the power supplies 12-1 to 12-n are supplied to the DC /
In the DC /
ステップST2:
ゲート制御駆動回路32の制御シーケンスを起動する。
当該起動された制御シーケンスにより、例えば、ゲート回路22−1をオンにすると共に、ゲート回路22−2〜22−nをオフにする。
これにより、電源12−1が現用電源として選択され、その出力電圧が供給点29を介して負荷電子装置30に供給される。また、電源12−2〜12−nが予備電源となる。
Step ST2:
The control sequence of the gate
According to the activated control sequence, for example, the gate circuit 22-1 is turned on and the gate circuits 22-2 to 22-n are turned off.
As a result, the power source 12-1 is selected as the working power source, and the output voltage is supplied to the load
ステップST3:
電源電圧検出回路31は、電圧検出器21−1が検出した電圧を基に、現用電源である電源12−1の出力電圧が第1のしきい値Vth1以下であるか否かを判断する。
そして、電源電圧検出回路31は、第1のしきい値Vth1以下であると判断した場合に、ステップST6に進み、そうでない場合にステップST4に進む。
Step ST3:
Based on the voltage detected by the voltage detector 21-1, the power supply
Then, the power supply
ステップST4:
電源電圧検出回路31は、電圧検出器21−2〜21−nが検出した電圧を基に、予備電源である電源12−2〜12−nの出力電圧が第1のしきい値Vth1以下であるか否かを判断する。
そして、電源電圧検出回路31は、第1のしきい値Vth1以下であると判断した場合に、ステップST5に進み、そうでない場合にステップST3に戻る。
全ての予備電源の出力電圧が第1のしきい値Vth1より高い場合は、再び現用電源の出力の監視を行う。これを繰り返す。
Step ST4:
Based on the voltage detected by the voltage detectors 21-2 to 21-n, the power supply
Then, the power supply
When the output voltages of all the standby power supplies are higher than the first threshold value Vth1, the output of the working power supply is monitored again. Repeat this.
ステップST5:
例えば、電源電圧検出回路31あるいは所定の制御回路は、ステップST4で第1のしきい値Vth1以下であると判断した予備電源である電源12−2〜12−nが異常であることを示すアラームを出力する。出力電圧の異常表示・アラーム等は、出力電圧の復帰とともに解除することも、リセット等で強制的に解除するまで保持することも可能である。
Step ST5:
For example, the power supply
ステップST6:
例えば、電源電圧検出回路31あるいは所定の制御回路は、ステップST3で第1のしきい値Vth1以下であると判断した現用電源である電源12−1が異常であることを示すアラームを出力する。
Step ST6:
For example, the power supply
ステップST7:
ゲート制御駆動回路32は、ゲート回路22−1〜22−nのオン/オフを制御して現用電源の切り換え操作を行う。先ず、ゲート制御駆動回路32は、現用電源のゲート回路22−1のゲート(G)に対しオフにする電圧を出力する。次に、ゲート制御駆動回路32は、予備電源のうち制御シーケンスで予め決めた次の順番の予備電源となる電源12−2のゲート回路22−2のゲート(G)にオンにする電圧を出力する。他の予備電源のゲート回路22−3〜22−nはオフのままにしておく。
Step ST7:
The gate
ステップST8:
ゲート制御駆動回路32は、電源12−2を新たな現用電源にすると同時に、予備電源である電源12−3を次に選択する予備電源へと順繰りとし、異常な元の現用電源は最後の順位とするようにする。その後は、ステップST1に戻る。
Step ST8:
The gate
以下、図1に示す電圧補償回路26について詳細に説明する。
図9は、図1に示す電圧補償回路26を説明するための図である。
図9に示すように、電圧補償回路26は、例えば、ゲート回路302−1,302−2、抵抗R1,R2,R3、シャントレギュレータ304を有する。
Hereinafter, the
FIG. 9 is a diagram for explaining the
As shown in FIG. 9, the
DC/DCコンバータ回路25は、全ての電源12−1〜12−nの出力と逆流防止の順方向の電圧降下が少ないダイオード24−1〜24−nを介して電力を供給される。
The DC /
ダイオード24−1〜24−nとDC/DCコンバータ回路25との接合点となるノード351は、ゲート回路302−1のドレイン(D)に接続されている。
また、DC/DCコンバータ回路25の出力は、抵抗R3を介して、ゲート回路302−1,302−2のMOSFETのゲート(G)に接続されている。
すなわち、ノード351は、ゲート回路302−1,302−2を介して、供給点29(負荷電子装置30)に接続されている。
A
The output of the DC /
That is, the
DC/DCコンバータ回路25の出力電圧(変換後の電圧)は、ゲート回路302−1,302−2のMOSFETのゲート(G)に印加される電圧が最適になるように、抵抗R3とシャントレギュレータ304にて調整される。
シャントレギュレータ304は、供給点29の電圧を抵抗R1,R2による抵抗分割にて帰還させることで、供給点29の電圧が第2のしきい値Vth2より高い場合は、シャントレギュレータ304のインピーダンスが低くなり、ゲート回路302−1,302−2のMOSFETのゲート(G)の電圧を低くして当該MOSFETをオフにする。
The output voltage (converted voltage) of the DC /
The
一方、供給点29の電圧が第2のしきい値Vth2より低い場合は、シャントレギュレータ304のインピーダンスが高くなり、MOSFETのゲートへの電圧を高くしてMOSFETをオンにするように設定することで、供給点29の電圧を第2のしきい値Vth2を保つ電圧にするように、電源12−1〜12−nからの電力を制御して負荷電子装置30に供給する。
On the other hand, when the voltage at the
電圧補償回路26は、ダイオード24−1〜24−n及びゲート回路302−1,302−2を介して供給点29を第2のしきい値Vth2の電圧に設定するため、電圧降下が大きくて電流量が大きい場合は消費電力が大きくなる。従って、電圧補償回路26からの供給は、前述したゲート制御駆動回路32によるゲート回路22−1〜22−nの切り換えタイミングの差による供給点29の電圧低下を補償する等、短時間にとどめるのが運用上好ましいが、継続的な最低補償回路として使用することも可能である。
Since the
図2、図3及び図9に示すゲート回路22−1〜22−n及びゲート回路302−1,302−2では、一実施形態として2個のNチャンネルMOSFETのソース側を接続したバック・ツー・バックを示したが、ドレイン側を接続しても良い。また、その他の形態として、PチャンネルMOSFETのゲート電圧を制御することで、PチャンネルMOSFETで同様の効果を得ることができる。また、電流を分割してゲートの電圧降下を抑えるために、ゲート回路を複数個パラレルに接続し、同じゲート電圧で制御する方法も可能である。 In the gate circuits 22-1 to 22-n and the gate circuits 302-1 and 302-2 shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 9, as one embodiment, the back to two in which the source sides of two N-channel MOSFETs are connected. -Although back is shown, the drain side may be connected. As another form, the same effect can be obtained with the P-channel MOSFET by controlling the gate voltage of the P-channel MOSFET. Further, in order to divide the current and suppress the gate voltage drop, a method of connecting a plurality of gate circuits in parallel and controlling with the same gate voltage is also possible.
図10は、図2のゲート回路22−1〜22−nに用いる第一の形態としてのNチャンネルMOSFETを使用したケースと、従来のダイオードORでのケースを具体的な例として性能比較を行った表である。MOSFETにはサンケン電気株式会社製のSKI03021を図1のダイオード104−1〜104−nとしてはダイオードの電圧降下が小さいショットキーバリアダイオード新電元製S40HC1R5Tとした場合の例で作成した。40Aまでの範囲では通す電流に拘わらず電圧降下・消費電力ともに、MOSFETのバック・ツー・バック構成のほうが少なく、無駄な電力消費を大幅に減らせることがわかる。なお、カタログ上、新電元工業株式会社製のS40HC1R5Tは絶対最大定格40Aのため、40Aまでの比較とした。実際の部品の品番選定にあたっては、使用する電圧、流す電流などを考慮し性能で選定することが必要で、前述例は、ダイオードORによる方法より消費電力を減らすことができる効果を示す一例としている。 FIG. 10 shows a performance comparison between the case using the N-channel MOSFET as the first form used in the gate circuits 22-1 to 22-n in FIG. 2 and the case using the conventional diode OR as a specific example. It is a table. As the MOSFET, SKI03021 manufactured by Sanken Electric Co., Ltd. was prepared as an example in which the diodes 104-1 to 104-n in FIG. It can be seen that in the range up to 40 A, both the voltage drop and the power consumption are less in the MOSFET back-to-back configuration regardless of the current passed, and the wasteful power consumption can be greatly reduced. In the catalog, S40HC1R5T manufactured by Shindengen Electric Industry Co., Ltd. has an absolute maximum rating of 40A, so comparison was made up to 40A. When selecting the actual part number, it is necessary to select the performance by considering the voltage to be used, the current to flow, etc. The above example is an example showing the effect of reducing power consumption compared to the diode OR method. .
以上説明したように、冗長回路ブロック20によれば、現用電源および予備電源は、第1のしきい値Vth1および第2のしきい値Vth2の設定値により、負荷電子装置30から要求される性能を有する電源であればその性能の差に拘わらず自由な電源の選定を可能とする。
As described above, according to the
また、冗長回路ブロック20によれば、現用電源故障による電源12−1〜12−nの切り換え動作の際に、電圧補償回路26の機能により、最低電圧が保証されシームレスな安定した電圧供給が可能となり、負荷電子装置30のシステムとして安定動作が可能となる。すなわち、電圧補償回路26により、ゲート回路22−1〜22−nの切り換え操作時のタイミングのずれで生じる瞬間的な電圧低下によって生じる瞬断を第2のしきい値Vth2以下にならないようにすることができる。
Further, according to the
また、冗長回路ブロック20によれば、現用電源と併せて予備電源の出力電圧を常時監視する。そして、当該電圧監視に基づき異常表示、アラーム等の報知をすることで、切り換え後に常に正常な電圧を出力する予備電源が現用電源として選択される。そのため、予備電源に切り換え後に、予備電源が故障をしていたという事故を防ぐことができる。
Further, according to the
また、冗長回路ブロック20によれば、異常と判断された電源12−1〜12−nは、ゲート回路22−1〜22−nによって供給点29及び負荷電子装置30から切り離されるため、負荷電子装置30のシステムに影響を及ぼさず故障電源のみの交換を可能とする。
Further, according to the
また、冗長回路ブロック20によれば、電圧補償回路26は、電源12−1〜12−nからの電圧を基に駆動されるため、別途電源を設ける必要がなく、小規模化及び低価格化を図れる。
Further, according to the
また、冗長回路ブロック20によれば、電源切り換えにより予備電源から新たな現用電源にする電源は予備電源としては無負荷状態のままであるため寿命としては長持ちし、常に故障電源を新規電源に交換を行うことで、システム全体として長期安定的な電力供給システムを構築することができる。
Further, according to the
[第2実施形態]
図11、本発明の第2実施形態に係る冗長化電源システムの構成図である。
図11に示すように、第2実施形態の冗長化電源システムは、電源12−1〜12−n、電圧検出器21−1〜21−n、発振検出器14−1〜14−n、ゲート回路22−1〜22−n、異常検出回路129及びゲート制御駆動回路132を有する。
[Second Embodiment]
FIG. 11 is a configuration diagram of a redundant power supply system according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 11, the redundant power supply system of the second embodiment includes power supplies 12-1 to 12-n, voltage detectors 21-1 to 21-n, oscillation detectors 14-1 to 14-n, and gates. Circuits 22-1 to 22-n, an
図11に示すように、電源12−1〜12−nが、スイッチングAC/DC電源で構成される場合、電源12−1〜12−nの出力電圧を電圧検出器21−1〜21−nで検出すると共に、当該出力電圧の発振状態を発振検出器14−1〜14−nで検出する。 As shown in FIG. 11, when the power supplies 12-1 to 12-n are configured by switching AC / DC power supplies, the output voltages of the power supplies 12-1 to 12-n are converted into voltage detectors 21-1 to 21-n. And oscillation states of the output voltage are detected by the oscillation detectors 14-1 to 14-n.
異常検出回路129は、電圧検出器21−1〜21−nによる電圧検出結果と、発振検出器14−1〜14−nによる出力電圧の発振状態の検出結果とを基に、電源12−1〜12−nのなかで現用電源及び予備電源の異常検出を行う。
The
具体的には、異常検出回路129は、検出した発生状態と検出電圧との少なくとも一方に異常がある場合に、異常であるとして検出を行う。
Specifically, the
ゲート制御駆動回路132は、異常検出回路129の検出結果を基に、電源12−1〜12−nのなかの現用電源に異常が検出された場合に、予め決められた次の正常な予備電源に現用電源を切り換える。
Based on the detection result of the
ここで、電源12−1〜12−nに異常が発生して出力電圧が低下する前に、出力電圧の発振状態に異常が発生することが多くあり、この場合にはゲート制御駆動回路32において、発振検出器14−1〜14−nの検出結果を基に、電圧検出器21−1〜21−nの異常を早いタイミングで検出できる。
これにより、現用電源の出力電圧が第1のしきい値Vth1未満になる前に、現用電源を切り換えることができる。
Here, an abnormality often occurs in the oscillation state of the output voltage before an abnormality occurs in the power supplies 12-1 to 12-n and the output voltage decreases, and in this case, in the gate
Thereby, the working power supply can be switched before the output voltage of the working power supply becomes less than the first threshold value Vth1.
図14は、本発明の第2実施形態の冗長化電源システムのおける発振検出器14、電源電圧検出回路31、ゲート制御駆動回路32及び電源発振検出回路33による制御シーケンスの第1の形態を示すフローチャートである。
ステップST11:
スイッチングAC/DC電源である各電源12−1〜12−nを起動する。
FIG. 14 shows a first form of a control sequence by the oscillation detector 14, the power supply
Step ST11:
Each power supply 12-1 to 12-n which is a switching AC / DC power supply is activated.
ステップST12:
ゲート制御駆動回路32の制御シーケンスを起動する。
当該起動された制御シーケンスにより、例えば、ゲート回路22−1をオンにすると共に、ゲート回路22−2〜22−nをオフにする。
これにより、電源12−1を現用電源として選択し、その出力電圧が供給点29を介して負荷電子装置30に供給される。また、電源12−2〜12−nが予備電源となる。
Step ST12:
The control sequence of the gate
According to the activated control sequence, for example, the gate circuit 22-1 is turned on and the gate circuits 22-2 to 22-n are turned off.
As a result, the power source 12-1 is selected as the working power source, and the output voltage is supplied to the load
ステップST13:
異常検出回路129は、電圧検出器21−1が検出した電圧及び発振検出器14−1が検出した発振状態を基に、現用電源である電源12−1の出力電圧が第1のしきい値Vth1以下であるか否か、並びに当該出力電圧に発振状態が異常であるか否かを判断する。
そして、異常検出回路129が、第1のしきい値Vth1以下である、あるいは発振状態が異常であると判断した場合に、ステップST14に進み、そうでない場合にステップST15に進む。
Step ST13:
Based on the voltage detected by the voltage detector 21-1 and the oscillation state detected by the oscillation detector 14-1, the
Then, when the
ステップST14:
電源電圧検出回路31は、電圧検出器21−2〜21−nが検出した電圧を基に、予備電源である電源12−2〜12−nの出力電圧が第1のしきい値Vth1以下であるか否かを判断する。
また、電源発振検出回路33は、発振検出器14−2〜14−nが検出した発振状態により、電源12−2〜12−nが異常であるか否かを判断する。
そして、異常検出回路129は、電源電圧検出回路31が第1のしきい値Vth1以下であると判断したか、あるいは電源発振検出回路33が異常であると判断した場合には、ステップST15に進み、そうでない場合にステップST13に戻る。
全ての予備電源の出力電圧が第1のしきい値Vth1より高く、且つ発振状態が正常である場合は、再び現用電源の出力の監視を行う。これを繰り返す。
Step ST14:
Based on the voltage detected by the voltage detectors 21-2 to 21-n, the power supply
The power supply
If the
When the output voltages of all the standby power supplies are higher than the first threshold value Vth1 and the oscillation state is normal, the output of the working power supply is monitored again. Repeat this.
ステップST15:
例えば、ステップST14で第1のしきい値Vth1以下であると判断した、あるいは発振状態が異常であると判断した予備電源である電源12−2〜12−nが異常であることを示すアラームを出力する。出力電圧の異常表示・アラーム等は、出力電圧の復帰とともに解除することも、リセット等で強制的に解除するまで保持することも可能である。
Step ST15:
For example, an alarm indicating that the power supplies 12-2 to 12-n, which are standby power supplies that are determined to be equal to or less than the first threshold value Vth1 in step ST14 or that the oscillation state is abnormal, is abnormal. Output. The abnormality display / alarm of the output voltage can be canceled when the output voltage is restored, or can be held until it is forcibly canceled by reset or the like.
ステップST16:
ステップST13で第1のしきい値Vth1以下であると判断した、あるいは発振状態が異常であると判断した現用電源である電源12−1が異常であることを示すアラームを出力する。
Step ST16:
In step ST13, an alarm is output indicating that the power supply 12-1 that is the working power supply that is determined to be equal to or lower than the first threshold value Vth1 or that the oscillation state is abnormal is abnormal.
ステップST17:
ゲート制御駆動回路32は、ゲート回路22−1〜22−nのオン/オフを制御して現用電源の切り換え操作を行う。先ず、ゲート制御駆動回路32は、現用電源のゲート回路22−1に対しオフにする電圧を出力する。次に、ゲート制御駆動回路32は、予備電源のうち制御シーケンスで予め決めた次の順番の予備電源となる電源12−2のゲート回路22−2をオンにする電圧を出力する。他の予備電源のゲート回路22−3〜22−nはオフのままにしておく。
Step ST17:
The gate
ステップST18:
ゲート制御駆動回路32は、電源12−2を新たな現用電源にすると同時に、予備電源である電源12−3を次に選択する予備電源へと順繰りとし、異常な元の現用電源は最後の順位とするようにする。その後は、ステップST11に戻る。
Step ST18:
The gate
以上説明したように、第2実施形態の冗長化電源システムによれば、現用電源の電圧が低下する前に生じる電源12−1〜12−n内のスイッチングの発振状態の異常を検出することで、電圧が第1のしきい値Vth1に低下する前のタイミングで現用電源から予備電源に切り換えを行うことができる。これにより、負荷電子装置30に安定した電圧を供給できる。
As described above, according to the redundant power supply system of the second embodiment, by detecting an abnormality in the switching oscillation state in the power supplies 12-1 to 12-n that occurs before the voltage of the working power supply decreases. The power supply can be switched to the standby power supply at a timing before the voltage drops to the first threshold value Vth1. Thereby, a stable voltage can be supplied to the load
なお、上述した第2実施形態において、電源電圧検出回路31が第1のしきい値Vth1以下であると判断したか、あるいは電源発信検出器14−1〜14−nで検出した信号を異常検出回路129で異常であると判断した場合には、ステップST15に進み、そうでない場合にステップST13に戻る場合を例示したが、電源発信検出器14−1〜14−nで検出した信号を異常検出回路129が異常であると判断したことを条件にステップST15に進むようにしてもよい。
In the second embodiment described above, it is determined that the power supply
11…AC電源
12−1〜12−n…電源
20…冗長回路ブロック
21−1〜21−n…電圧検出器
22−1〜22−n…ゲート回路
24−1〜24−n…ダイオード
25…DC/DCコンバータ回路
26…電圧補償回路
28…コンデンサ
30…負荷電子装置
31…電源電圧検出回路
32…ゲート制御駆動回路
33…電源発振検出回路
129…異常検出回路
132…ゲート制御駆動回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
少なくとも前記現用電源の電圧を検出する電源電圧検出回路と、
前記複数の電源のうち少なくとも一つを現用電源として選択し、前記電源電圧検出回路が検出した前記現用電源の電圧が第1のしきい値以下に低下した場合に、前記複数の電源のなかから切り換えて新たな前記現用電源として選択する電源選択回路と、
前記電力を供給する供給点の電圧を第2のしきい値以上に補償する電圧補償回路と
を有する冗長化電源システム。 A redundant power supply system that supplies power by selecting at least one of a plurality of power supplies as a working power supply,
A power supply voltage detection circuit for detecting at least the voltage of the working power supply;
When at least one of the plurality of power supplies is selected as a working power supply and the voltage of the working power supply detected by the power supply voltage detection circuit falls below a first threshold value, the power supply is selected from the plurality of power supplies. A power supply selection circuit for switching and selecting as a new working power supply;
A redundant power supply system, comprising: a voltage compensation circuit that compensates a voltage at a supply point for supplying the power to a second threshold value or more.
請求項1に記載の冗長化電源システム。 The redundant power supply system according to claim 1, wherein the voltage compensation circuit compensates a supply point voltage to be equal to or higher than the second threshold value based on a voltage from the power supply.
をさらに有し、
前記電圧補償回路は、前記電圧変換回路からの変換後の電圧を基に、前記供給点の電圧を前記第2のしきい値以上に補償する
請求項2に記載の冗長化電源システム。 A voltage conversion circuit for converting a voltage supplied from each of the plurality of power supplies via a forward diode into a predetermined DC voltage;
The redundant power supply system according to claim 2, wherein the voltage compensation circuit compensates the voltage at the supply point to be equal to or higher than the second threshold value based on the converted voltage from the voltage conversion circuit.
前記ダイオードのカソードと前記供給点との間に介在し、前記電圧変換回路からの変換後の電圧を基に制御するゲート回路
を有する請求項3に記載の冗長化電源システム。 The voltage compensation circuit is:
4. The redundant power supply system according to claim 3, further comprising: a gate circuit that is interposed between a cathode of the diode and the supply point, and that controls the voltage based on the converted voltage from the voltage conversion circuit.
前記供給点の電位に応じてインピーダンスを変化させて、前記電圧変換回路の前記変換後の電圧を基に、前記ゲート回路を制御するシャントレギュレータを有する
請求項4に記載の冗長化電源システム。 The voltage compensation circuit is:
The redundant power supply system according to claim 4, further comprising a shunt regulator that changes impedance according to the potential of the supply point and controls the gate circuit based on the converted voltage of the voltage conversion circuit.
前記電源選択回路は、前記電源電圧検出回路が検出した電圧を基に、前記複数の電源のうち正常な電源を前記新たな現用電源として選択する
請求項1〜5のいずれかに記載の冗長化電源システム。 The power supply voltage detection circuit detects voltages of the plurality of power supplies;
The redundancy according to any one of claims 1 to 5, wherein the power supply selection circuit selects a normal power supply among the plurality of power supplies as the new working power supply based on the voltage detected by the power supply voltage detection circuit. Power system.
請求項1〜6のいずれかに記載の電源システム。 The power supply selection circuit is configured by a MOSFET control gate connected back-to-back with a semiconductor control circuit that operates based on the detection result of the power supply voltage detection circuit.
The power supply system according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 7, wherein the power supply selection circuit includes a control circuit that turns on and off a MOSFET gate so that one working power supply supplies power to the supply point.
少なくとも前記現用電源内の発振状態を検出する電源状態検出回路と、
前記複数の電源のうち少なくとも一つを現用電源として選択し、前記電源状態検出回路が検出した前記現用電源の発振状態が異常状態である場合に、前記複数の電源のなかから切り換えて新たな前記現用電源として選択する電源選択回路と、
前記電力を供給する供給点の電圧を第2のしきい値以上に補償する電圧補償回路と
を有する冗長化電源システム。 A redundant power supply system that supplies power by selecting at least one of a plurality of switching AC / DC power supplies as a working power supply,
A power supply state detection circuit for detecting at least an oscillation state in the working power supply;
When at least one of the plurality of power supplies is selected as a working power supply and the oscillation state of the working power supply detected by the power supply state detection circuit is abnormal, the new power supply is switched from the plurality of power supplies. A power supply selection circuit to select as a working power supply,
A redundant power supply system, comprising: a voltage compensation circuit that compensates a voltage at a supply point for supplying the power to a second threshold value or more.
をさらに有し、
前記電源選択回路は、前記電源電圧検出回路が検出した前記現用電源の電圧が第1のしきい値以下に低下した場合、あるいは前記電源状態検出回路が検出した前記現用電源の発振状態が異常状態である場合に、前記複数の電源のなかから切り換えて新たな前記現用電源として選択する
請求項9に記載の冗長化電源システム。
A power supply voltage detection circuit for detecting at least the voltage of the working power supply,
The power source selection circuit is configured such that when the voltage of the working power source detected by the power source voltage detecting circuit falls below a first threshold value, or the oscillation state of the working power source detected by the power source state detecting circuit is abnormal. 10. The redundant power supply system according to claim 9, wherein the redundant power supply system is selected from among the plurality of power supplies as a new working power supply.
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2017
- 2017-06-13 JP JP2017115934A patent/JP2019004560A/en active Pending
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