JP2011030324A - Electric power unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に係り、特に、電源が多重化された電力系統を有することによって、信頼性を向上させている機器やシステムに用いて好適な電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a power supply device suitable for use in a device or system whose reliability is improved by having a power system in which power supplies are multiplexed.
従来より、通信分野やデジタル処理装置のなどの分野において、交流電源から直流電源に変換する装置で、信頼性を向上させるために、電力系統を二重化した装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a field such as a communication field or a digital processing device, a device that converts an AC power source into a DC power source and that has a dual power system is known in order to improve reliability.
先ず、図4を用いて従来技術に係る電源ユニットを二重化した電源装置の構成について説明する。
図4は、従来技術に係る電源ユニットを二重化した電源装置の構成図である。
First, the configuration of a power supply apparatus in which a power supply unit according to the related art is duplicated will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram of a power supply device in which a power supply unit according to the prior art is duplicated.
電源装置101には、外部より電力(電源)が入力される。外部電源とは、例えば、商用電源である交流100Vや蓄電池からの直流48Vなどである。 Power (power) is input to the power supply apparatus 101 from the outside. The external power source is, for example, an AC 100V that is a commercial power source or a DC 48V from a storage battery.
電源ユニット−A100、電源ユニット−B200は、入力電圧を、機器内にて使用する電圧(例えば、直流5Vなど)に変換をおこなうものである。電源ユニットを多重化するため、電源ユニット−A100、電源ユニット−B200のそれぞれの出力には、ショットキーバリアダイオード120,220などを使用して、電圧変換器の出力端に逆方向の電流が流れることを防止している。
The power supply unit-A100 and the power supply unit-B200 convert the input voltage into a voltage (for example, DC 5V) used in the device. In order to multiplex power supply units, Schottky
各々の電源ユニットは、機器が稼動しているときは常時通電されており、例えば、電源ユニット−A100が故障などにより出力が停止しても、電源ユニット−B200が機器内で電源供給をおこなう。また、各電源ユニットの出力電圧(出力電圧−A/−B)は、予め同一の出力電圧となるように調整されており、いずれの電源ユニットも正常な場合には、機器内電源供給を案分した負荷分散(出力電力−A=出力電力−B)をおこなっている。 Each power supply unit is always energized when the device is in operation. For example, even when the power supply unit-A100 stops outputting due to a failure or the like, the power supply unit-B200 supplies power in the device. In addition, the output voltage (output voltage -A / -B) of each power supply unit is adjusted in advance so as to be the same output voltage. Divided load distribution (output power-A = output power-B) is performed.
また、特許文献1には、無線通信システムにおいて、基地局の電源供給が停止したときに、予備電源に切り替えて、その旨を管理センタに通知する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for switching to a standby power source and notifying the management center of this when a power supply to a base station is stopped in a wireless communication system.
上記図4に示した電源装置101では、電源系統を並列させて二重化することにより、信頼性の向上を図っている。 In the power supply apparatus 101 shown in FIG. 4 described above, reliability is improved by duplexing power supply systems in parallel.
しかしながら、この電源装置101による電力供給方法では、現用ユニットと待機ユニットという概念の二重化ではないため、負荷分散で電源にユニットの負荷を軽減させて信頼性向上を図る効果しか望めない。一般的に電圧変換器や電源ユニットの寿命や性能劣化の大きな要因は、電源ユニットにて使用している電解コンデンサなどの部品の熱による性能劣化である。 However, since the power supply method using the power supply apparatus 101 is not a duplication of the concept of the active unit and the standby unit, only the effect of improving the reliability by reducing the unit load on the power supply by load distribution can be expected. In general, a major factor in the life and performance deterioration of a voltage converter and a power supply unit is performance deterioration due to heat of components such as an electrolytic capacitor used in the power supply unit.
従来技術では各電源ユニットの負荷が等しいため、電源ユニットの発熱も電源ユニット−A100、電源ユニット−B200でほぼ等しくなり、電源ユニットの故障が同時期に発生する恐れがある。電源ユニットを多重化していても、同時に故障が発生してしまっては、本来の目的である機器・システムの信頼性の向上に寄与しない結果となる。 In the prior art, since the loads of the respective power supply units are equal, the heat generation of the power supply units is almost equal between the power supply unit-A100 and the power supply unit-B200, and there is a possibility that a failure of the power supply unit occurs at the same time. Even if the power supply units are multiplexed, if a failure occurs at the same time, it does not contribute to the improvement of the reliability of the original device / system.
また、特許文献1の無線通信システムでは、現用の電源が停止したときに、これを検知して、予備電源に切り替える。したがって、電源の瞬断の恐れがあり、高い信頼性が必要な機器やシステムには不向きである。 Further, in the wireless communication system of Patent Document 1, when the current power supply stops, this is detected and switched to the standby power supply. Therefore, there is a risk of power interruption, and it is not suitable for devices and systems that require high reliability.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、多重化した電源ユニットが同時に故障する確率を低下させることであり、また、これを簡易な方法で実装でき、しかも、電源の瞬断のない高い信頼性を有する電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to reduce the probability that multiplexed power supply units will fail at the same time, and this can be implemented in a simple manner. An object of the present invention is to provide a power supply device having high reliability without instantaneous power interruption.
本発明の電源装置では、外部電源入力が複数系統あり、それぞれが複数の電源ユニットに入力されて、機器への供給する電源ユニットの電圧は、可変にすることができるようになっている。 In the power supply device of the present invention, there are a plurality of external power supply inputs, each of which is input to a plurality of power supply units, and the voltage of the power supply unit supplied to the device can be made variable.
そして、複数の電源ユニットのそれぞれが、電圧変換器と、当該電圧変換器と電源回線との間に電力の供給方向を順方向にして挿入されたダイオードとを備えている。 Each of the plurality of power supply units includes a voltage converter and a diode inserted between the voltage converter and the power supply line with the power supply direction as a forward direction.
また、電源装置は、複数の電源ユニットの供給電圧を制御する制御部とを有しており、制御部は、複数の電源ユニットの中の一の電源ユニットを、現用系とし、他の待機系の電源ユニットよりも供給電圧が高くなるように制御するとともに、現用系の電源ユニットと待機系の電源ユニットを予め定められたタイミングで切り替えるようにする。 In addition, the power supply apparatus includes a control unit that controls supply voltages of the plurality of power supply units, and the control unit sets one power supply unit among the plurality of power supply units as an active system and another standby system. The power supply unit is controlled to be higher than the power supply unit, and the active power supply unit and the standby power supply unit are switched at a predetermined timing.
本発明によれば、多重化した電源ユニットが同時に故障する確率を低下させることができ、また、これを簡易な方法で実装でき、しかも、電源の瞬断のない高い信頼性を有する電源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the probability that multiplexed power supply units will fail at the same time, and to implement a power supply apparatus that can be mounted in a simple manner and has high reliability without instantaneous power interruption. Can be provided.
以下、本発明に係る各実施形態を、図1ないし図3を用いて説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
〔実施形態1〕
以下、本発明に係る第一の実施形態を、図1を用いて説明する。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る電源装置の構成図である。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply device according to the first embodiment of the present invention.
本発明の電源装置1は、機器の単一故障発生時にもシステム動作を可能とする通信機器・情報機器・産業機器の分野で、一般的に、故障率の高いとされる機器の電源装置を多重化することにより、機器やシステムの信頼性を向上させる技術に関するものである。そのため、外部電源入力系統は、図1に示されるように、二重化されており、従来技術で示した電源装置と同様に、電源ユニットもそれに対応して二重化されている。 The power supply apparatus 1 of the present invention is a power supply apparatus for equipment that is generally considered to have a high failure rate in the field of communication equipment, information equipment, and industrial equipment that enables system operation even when a single equipment failure occurs. The present invention relates to a technique for improving the reliability of devices and systems by multiplexing. Therefore, the external power supply input system is duplexed as shown in FIG. 1, and the power supply unit is duplexed correspondingly as in the power supply device shown in the prior art.
しかしながら、本実施形態では、従来技術と異なり電圧変換部−A11と電圧変換部−B21の出力電圧を異なるものとなるように設定する。例では、“出力電圧−A>出力電圧−B”とし、電源ユニット−A10が現用、電源ユニット−B20を待機の状態として常時、通電状態とする。 However, in this embodiment, unlike the conventional technique, the output voltages of the voltage conversion unit-A11 and the voltage conversion unit-B21 are set to be different. In the example, “output voltage-A> output voltage-B” is set, and the power supply unit-A10 is in the active state and the power supply unit-B20 is in the standby state, and is always energized.
電源ユニット−A10、電源ユニット−B20の出力端には、それぞれショットキーバリアダイオード12,22を使用しているため、電源装置からの出力電圧−AAとしたときに、“出力電圧−AA>出力電圧−B”となり、電源装置から機器内に供給される電流−AAは、電源ユニット−A10からの電流Aと一致し、電源ユニット−B20の出力電力−Bは、ほぼ0と等しいものとなる。
Since the Schottky
電源ユニット−B20は、負荷が無い状態で待機となるため、電源ユニット−A10と比較し発熱量も少なくなるため、故障の確率が低下されるとともに寿命も長くなる。 Since the power supply unit-B20 is in a standby state in the absence of a load, the amount of heat generation is less than that of the power supply unit-A10, so that the probability of failure is reduced and the life is also extended.
このようにして、多重化した電源ユニットの正常時の負荷に差を持たせることにより、二重化した電源ユニットの同時故障を防ぎ、機器およびシステムの信頼性の向上させることが可能となる。 Thus, by providing a difference in the normal load of the multiplexed power supply units, simultaneous failure of the duplicated power supply units can be prevented, and the reliability of the device and the system can be improved.
〔実施形態2〕
以下、本発明に係る第二の実施形態を、図2および図3を用いて説明する。
図2は、本発明の第二の実施形態に係る電源装置の構成図である。
図3は、本発明の第二の実施形態に係る電源装置による電源切り替えのタイミングを示すタイミングチャートである。
[Embodiment 2]
Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a configuration diagram of a power supply device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart showing the timing of power supply switching by the power supply device according to the second embodiment of the present invention.
先ず、図2を用いて、本発明の第二の実施形態に係る電源装置の構成について説明する。 First, the configuration of the power supply device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態では、第一の実施形態と同様、外部からの電源供給が二重化されて、それぞれ、電源ユニット−A10、電源ユニット−B20に入力される。また、本実施形態では、制御回路2を備えており、電圧制御−A、電圧制御−Bの制御信号を、それぞれ電圧変換器−A11、電圧変換器−B21に伝える。これにより、電圧変換器−A11、電圧変換器−B21は、それぞれに入力される信号の状態により出力電圧が変化することになる。 In the present embodiment, as in the first embodiment, the external power supply is duplicated and input to the power supply unit-A10 and the power supply unit-B20, respectively. In the present embodiment, the control circuit 2 is provided, and control signals for voltage control-A and voltage control-B are transmitted to the voltage converter-A11 and the voltage converter-B21, respectively. As a result, the output voltages of the voltage converter-A11 and the voltage converter-B21 change depending on the state of the signals input to them.
ここでは、例として、電圧変換器−A11、電圧変換器−B21は、電圧制御信号の状態が論理式で“1”のときに、現用となる電圧、例えば、6.0Vを出力し、論理式“0”のときに、5.0Vを出力するものとする。 Here, as an example, when the state of the voltage control signal is “1” in the logical expression, the voltage converter-A11 and the voltage converter-B21 output a working voltage, for example, 6.0V, When the expression is “0”, 5.0 V is output.
次に、図3を用いて電源切り替えのタイミングについて説明する。 Next, the timing of power supply switching will be described with reference to FIG.
制御回路は、時刻T1およびT1′で、電圧制御−A/−Bを変化させる。電圧変換器−B21は、ほぼT1で現用となる出力電圧となり、電圧変換器−A11は、ほぼT1′で待機となる電圧に変化する。 Control circuit, at the time T 1 and T 1 ', changes the voltage control -A / -B. Voltage converter -B21 becomes the output voltage become the working almost T 1, the voltage converter -A11 changes in voltage as a stand at approximately T 1 '.
各電圧変換器の出力電流は、電圧の変化に応じて変化する。時刻T1とT1′の間の時間は、機器内の電圧・電流を一定とするため、両電源ユニットが同時に現用となる。 The output current of each voltage converter changes according to the change in voltage. During the time between the times T 1 and T 1 ′, the voltage and current in the device are kept constant, so that both power supply units are simultaneously active.
また、制御回路は、時刻T2およびT2′で、電圧制御−A/−Bを変化させ、電圧変換器−A11は、ほぼT2で現用となる出力電圧となり、電圧変換器−B21は、ほぼT2′で待機となる電圧に変化する。 Further, the control circuit, at time T 2 and T 2 ', changing the voltage control -A / -B, voltage converter -A11 becomes the output voltage become the working almost T 2, the voltage converter -B21 is The voltage changes to a standby voltage at about T 2 ′.
このような制御をおこない、定期的に現用系と待機系を切り替えることにより、長期的に片方の電源ユニットにのみ負荷を集中することの回避ができるとともに、故障交換により新たに運用を開始する電源ユニットを現用状態とするか、待機状態とするかの管理を実施することができ、システムのさらなる信頼性の向上を図ることができる。例えば、一日の内で、電源ユニット−A10と、電源ユニット−B20の現用系と待機系の割り合いを、8:2や7:3にすることにより、同時に故障する確率を減らすことができるとともに、電源ユニット−A10のみに負荷が集中して、寿命が極端に短くなるのを防ぐことができる。 By performing such control and periodically switching between the active and standby systems, it is possible to avoid concentrating the load on only one power supply unit over the long term, and to start a new operation by replacing the fault Management of whether the unit is in the active state or the standby state can be performed, and the reliability of the system can be further improved. For example, by setting the ratio between the active system and the standby system of the power supply unit-A10 and the power supply unit-B20 to 8: 2 or 7: 3 within one day, the probability of simultaneous failure can be reduced. At the same time, it is possible to prevent the load from concentrating only on the power supply unit-A10 and extremely shortening the service life.
以上、説明してきたように、本実施形態によれば、複数の電源ユニットに現用系と待機系の状態を設け、さらに、その状態を制御することにより、多重化した電源構成を用いる機器やシステムの信頼性の向上を簡易かつ安価に図ることができる。しかも、常に二重化されているため、電源の切り替えによる瞬断も生じない。 As described above, according to the present embodiment, devices and systems that use a multiplexed power supply configuration by providing a plurality of power supply units with active and standby states and further controlling the states. The reliability can be improved easily and inexpensively. Moreover, since it is always duplicated, there is no instantaneous interruption caused by switching of the power supply.
〔その他〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
[Others]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した実施形態では電源ユニットを2つ備えた場合を例にあげて説明した。しかし、本発明において電源ユニットは3以上であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the case where two power supply units are provided has been described as an example. However, three or more power supply units may be used in the present invention.
また、上述した実施形態では、電源ユニット−A10、電源ユニット−B20のそれぞれの出力端にショットキーバリアダイオード12,22を備えた例をあげて説明した。しかし、本発明において電源ユニットの出力端に備えるダイオードはショットキーバリアダイオードに限定されるものではない。
In the above-described embodiment, an example in which the
さらに、上述した第二の実施形態では、制御回路2が定期的に現用系と待機系とを切り替える場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、制御回路2は、予め定められた所定のタイミングで現用系と待機系とを切り替えるように構成されていればよく、結果的に現用系の電源ユニットと待機系の電源ユニットとが同じタイミングで故障することを回避すべく、現用系の電源ユニットと待機系の電源ユニットとの使用時間に差を持たせるようにこれらを切り替えればよい。 Further, in the above-described second embodiment, the case where the control circuit 2 periodically switches between the active system and the standby system has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the control circuit 2 only needs to be configured to switch between the active system and the standby system at a predetermined timing, and as a result, the active system In order to avoid the failure of the power supply unit and the standby power supply unit at the same timing, the power supply unit and the standby power supply unit may be switched so as to have a difference in use time.
1…電源装置、2…制御回路、10…電源ユニット−A、20…電源ユニット−B、12…ショットキーバリアダイオード、22…ショットキーバリアダイオード。
101…電源装置、100…電源ユニット−A、200…電源ユニット−B、120…ショットキーバリアダイオード、220…ショットキーバリアダイオード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply device, 2 ... Control circuit, 10 ... Power supply unit-A, 20 ... Power supply unit-B, 12 ... Schottky barrier diode, 22 ... Schottky barrier diode.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Power supply device, 100 ... Power supply unit-A, 200 ... Power supply unit-B, 120 ... Schottky barrier diode, 220 ... Schottky barrier diode.
Claims (1)
前記複数の電源ユニットの供給電圧を制御する制御部とを有する電源装置において、
前記複数の電源ユニットのそれぞれが、電圧変換器と、当該電圧変換器と前記電源回線との間に電力の供給方向を順方向にして挿入されたダイオードとを備え、
前記制御部が、前記複数の電源ユニットの中の一の電源ユニットが他の電源ユニットよりも供給電圧が高くなるように制御するとともに、供給電圧が最も高い前記一の電源ユニットを前記複数の電源ユニットの中で予め定められたタイミングで切り替えることを特徴とする電源装置。 A plurality of power supply units connected to the device via a common power line, and the supply voltage to the device is variable;
In the power supply device having a control unit for controlling the supply voltage of the plurality of power supply units,
Each of the plurality of power supply units includes a voltage converter, and a diode inserted between the voltage converter and the power supply line with a power supply direction as a forward direction,
The control unit controls one power supply unit of the plurality of power supply units so that a supply voltage is higher than another power supply unit, and controls the one power supply unit having the highest supply voltage to the plurality of power supplies. A power supply device that switches at a predetermined timing in a unit.
Priority Applications (1)
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JP2009171999A JP2011030324A (en) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Electric power unit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101481315B1 (en) | 2013-09-04 | 2015-01-14 | 고려대학교 산학협력단 | Supply voltage multiplexer and method for multiplexing supply voltage |
US9843227B2 (en) | 2014-04-25 | 2017-12-12 | Renesas Electronics Corporation | Power supply device, and control method of power supply device |
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2009
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