(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプラグインユニットを実装するための複数のコネクタを備えたバックボードに装備され、該コネクタを介して該バックボードに実装されたプラグインユニットに対して電圧を供給する電源装置において、
電圧を出力する電源回路と、
補償電圧を出力する補償電圧出力回路と、
前記電源回路の出力電圧と前記補償電圧出力回路の出力電圧との合計電圧を前記バックボードに実装されたプラグインユニットに供給する電源供給線と、
前記複数のコネクタの各々に対応して設けられ、対応するコネクタを介してプラグインユニットが実装されたときに検出信号を送出する複数の実装検出回路とを備え、
前記補償電圧出力回路は、前記複数の実装検出回路から供給される検出信号により制御されて、前記バックボードに実装されたプラグインユニットの個数に応じた補償電圧を出力する、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記補償電圧出力回路は、
前記複数のコネクタの各々に対応して設けられ、互いに直列に接続された複数の定電圧素子と、
前記複数のコネクタの各々に対応して設けられ、対応する前記定電圧素子に並列に接続されており、対応する前記実装検出回路から供給される検出信号により制御されるスイッチング素子とを備え、
前記複数のコネクタのうちの特定のコネクタを介してプラグインユニットが実装されていないときには、当該コネクタに対応した実装検出回路が送出する検出信号により制御される当該コネクタに対応したスイッチング素子が導通状態とされており、そのため、当該コネクタに対応した定電圧が素子の両端子が短絡されており、
前記複数のコネクタのうちの特定のコネクタを介してプラグインユニットが実装されているときには、当該コネクタに対応した実装検出回路が送出する検出信号により制御される当該コネクタに対応したスイッチング素子が非導通状態とされており、そのため、当該コネクタに対応した定電圧が素子の両端子間に所定の電圧が発生している、
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のプラグインユニットを実装するための複数のコネクタを備えたバックボードに装備され、該コネクタを介して該バックボードに実装されたプラグインユニットに対して電圧を供給する電源装置に関し、特に、バックボードを経由して、それぞれのプラグインユニットに電圧を供給する時の電圧降下分を補償できるようにした電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６、図７、図８及び図９により従来におけるプラグインユニット方式の電源装置について説明する。
従来のプラグインユニット方式の電源装置５０は、電源変換部５２を有する電源ユニット５１と、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装されるバックボード５３とを備え、このバックボード５３には、これに実証されたプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに対して電源変換部５２から定電圧の直流電圧（例えば、５Ｖ）を供給するための電源供給線５３１，５３２が配線され、この電源供給線５３１，５３２に対しプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが図示省略のコネクタにより接続されるように構成されている。
【０００３】
電源ユニット５１の電圧変換部５２には、その一次側に接続された電源供給線５２１より供給される任意の電圧（例えば、−４８Ｖ）の電源が供給され，この電圧は電圧変換部５２により定電圧（５Ｖ）に変換されて、バックボード５３上に配線された電源供給線５３１，５３２に出力し，各プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに供給される。また、電源変換部５２のＧＮＤ基準は、電源ユニット５１内のＧＮＤとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のプラグインユニット式電源装置では、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎの実装ポイントから見た電圧変換部５２の出力端の電圧Ｖｃは、図９に示すように一定（５Ｖ）である。
しかしながら、電圧変換部５２からの電圧がバックボード５３上の配線を経由してプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに供給された場合、バックボード５３上の電圧ロスとプラグインユニット自体が消費する電流により、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎの実装ポイントにおける供給電圧ＶＰＵは、図８に示すようにＡ（Ｖ）に相当する分降下する。
このため、複数のプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎがバックボード５３に実装されると、電源供給線５３１，５３２に並列に接続されたプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎへの電圧は、図８に示すようにプラグインユニットの実装個数が１個増すごとにＡ（Ｖ）ずつ順次降下し、したがってその電圧降下は、プラグインユニットの実装数の増加に伴って増大する。
そのため、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに供給される電圧ＶＰＵが低下し、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが誤動作する課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的はプラグインユニットの実装による電圧降下を補償し、各プラグインユニットに正常な電圧の電源を供給することができる電源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明は、複数のプラグインユニットを実装するための複数のコネクタを備えたバックボードに装備され、該コネクタを介して該バックボードに実装されたプラグインユニットに対して電圧を供給する電源装置において、電圧を出力する電源回路と、補償電圧を出力する補償電圧出力回路と、前記電源回路の出力電圧と前記補償電圧出力回路の出力電圧との合計電圧を前記バックボードに実装されたプラグインユニットに供給する電源供給線と、前記複数のコネクタの各々に対応して設けられ、対応するコネクタを介してプラグインユニットが実装されたときに検出信号を送出する複数の実装検出回路とを備え、前記補償電圧出力回路は、前記複数の実装検出回路から供給される検出信号により制御されて、前記バックボードに実装されたプラグインユニットの個数に応じた補償電圧を出力することを特徴とする。
【０００６】
したがって、本発明の電源装置では、補償電圧出力回路の出力電圧が、電源回路の出力電圧の降下分を補償するから、各プラグインユニットに供給される直流電源を定電圧に補償することができ、各プラグインユニットを正常に動作させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の電源装置を装備した、プラグインユニット式のシェルフ付きバックボードへのプラグインユニットの実装状態を示す概略構成図である。
この図１において、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎを収容するシェルフ８の背面には、電気回路の配線がなされた（電源供給線,電圧制御線を含む）バックボード５が取り付けられている。バックボード５には、シェルフ８に挿着されるプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに設けられたコネクタ９が接続されるコネクタ１０がプラグインユニットごと設けられており、従って、バックボード５は、複数のプラグインユニットを実装するための複数のコネクタ１０を備えている。
【０００８】
プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎは、シェルフ８に挿着することで、そのコネクタ９がバックボード５のコネクタ１０に接続され、このコネクタ９、１０を通して電源、信号が供給され、信号を出力することができるように構成されている。
【０００９】
図２は、本発明に係る電源装置の実施の形態の基本構成を示すブロック図である。
この図２において電源装置１は、電源回路３と、電圧補償手段４と、電源供給線５Ａ、５Ｂとから構成する。
【００１０】
プラグインユニット方式では、シェルフに取り付けられたバックボード５に実装されたバックボード５のコネクタ１０と、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに設けたコネクタ９を接続させることにより大規模な回路が構成される。
【００１１】
バックボード５にはプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装され、各プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎには、バックボード５上に配線された電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）及びコネクタ９，１０を介して、電源装置１から定電圧（５Ｖ）の直流電源が供給される。
また、各プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが、バックボード５に実装されると、それをぞれＬレベル（ＧＮＤ）の制御信号を出力し、この制御信号は図示省略の電圧制御線を介して電圧補償手段４に供給される。
【００１２】
電源回路３は、その一次側に接続した電源供給線３１より供給された任意の電圧（例えば、−４８Ｖ）の電源を公称５Ｖの電圧に変換し、この定電圧はバックボード５上に配線された電源供給線５Ａ，５Ｂに出力される。
【００１３】
電圧補償手段４は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎがバックボード５に実装された時、電圧制御線を介して供給されるＬレベル（ＧＮＤ）の制御信号に基づいて電源回路３の出力電圧に加算する補償電圧（ＶＨ）を出力し、これによって、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが消費する電流の増大による、バックボード５上の配線の電圧降下分と電源回路３の出力電圧の電圧降下分とを補い、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎへ供給される直流電源の電圧を補償する。
【００１４】
図３は、本発明に係る電圧補償手段の実施の形態を示す要部のブロック図である。この図３において、電圧補償手段４は、補償電圧出力回路６と、実装検出手段７を備える。
補償電圧出力回路６は、実装検出手段７で検出された検出信号ＪＣｋに基づいて電源回路３の出力電圧（公称５Ｖ）に加算する補償電圧ＶＨを出力し、接地電位（ＧＮＤ）を基準として電源装置１からそれらを合計した直流電圧ＶＣを電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）に出力する。
【００１５】
実装検出手段７は、任意のプラグインユニットＰＵｋが電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線（ＧＮＤ）に実装された時に、プラグインユニットＰＵｋから供給される制御信号ＪＤｋ（Ｌレベル：ＧＮＤ電位）によりプラグインユニットＰＵｋが実装されたことを検出し、検出信号ＪＣｋを補償電圧出力回路６に供給する。
【００１６】
プラグインユニットＰＵｋが、電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）に実装されない場合には、プラグインユニットＰＵｋから制御信号ＪＤｋ（Ｌレベル：ＧＮＤ電位）が出力されず、実装検出手段７から検出信号ＪＣｋが供給されないため、補償電圧出力回路６は、出力を短絡（ショート）しており、電源回路３の出力電圧がそのまま電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）に出力される。
【００１７】
プラグインユニットＰＵｋが、バックボード５のコネクタを介して電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）に実装された場合には、プラグインユニットＰＵｋから制御信号ＪＤｋ（Ｌレベル：ＧＮＤ電位）が出力され、実装検出手段７から検出信号ＪＣｋが供給されるため、補償電圧出力回路６の出力電圧が、補償電圧ＶＨを電源回路３の出力電圧（公称５Ｖ）に加算され、その合計電圧が電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）に出力される。
【００１８】
図４は、本発明に係る補償電圧出力回路６の一実施の形態を示す要部のブロック図である。この図４において、補償電圧出力回路６は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎを実装する複数のコネクタ１０（図１）の各々に対応して設けられ、互いに直列に接続された複数の定電圧素子Ｚ１〜Ｚｎと、それら複数のコネクタ１０の各々に対応して設けられ、対応する定電圧素子Ｚ１〜Ｚｎに並列に接続された複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷｎとを備える。
定電圧素子Ｚ１〜Ｚｎは、それぞれ任意の補償電圧ＶＨ1〜ＶＨnを発生する。
なお、補償電圧ＶＨ1〜ＶＨnは、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装された時に、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが消費する電流の増加による、バックボード５上の配線の電圧降下分及び電源回路３の出力電圧の電圧降下分と同じ値に設定される。
【００１９】
例えば、任意のプラグインユニットＰＵｋが実装された時に発生する、プラグインユニット自体が消費する電流の増加分による電源回路３の出力電圧の電圧降下分をＶＫとすると、補償電圧ＶＨ＝ＶＫに設定することにより、電源供給線５Ａ（５Ｖ）と電源供給線５Ｂ（ＧＮＤ）からプラグインユニットＰＵｋに供給される電源の電圧は５Ｖに保たれる。
【００２０】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷｎは、ＦＥＴ等の電子スイッチ、リレー接点等のノーマルブレーク（オフ）構成のスイッチで構成され、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装されない時にはメーク（オン：実線表示）状態を形成し、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装された時にはブレーク（オフ：破線表示）状態を形成する。
【００２１】
したがって、補償電圧出力回路６は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが１つも実装されていない時には、補償電圧ＶＨ＝０となって接地電位（ＧＮＤ）を出力する。
一方、補償電圧出力回路６は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが全て実装されている時には、補償電圧ＶＨ1〜ＶＨnを合計した補償電圧ＶＨ（＝ＶＨ1＋…＋ＶＨk＋…＋ＶＨn）を出力し、したがって、バックボードに実装されたプラグインユニットの個数に応じた補償電圧を出力する。
【００２２】
【００２３】
このように、本発明に係る電源装置１は、実装されたプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが電流を消費することによる、バックボード５上の配線の電圧降下分と電源回路３の出力電圧の電圧降下分とを補償する電圧補償手段４を備えているので、それら電圧降下分を補償してそれぞれのプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに供給する直流電源を定電圧（５Ｖ）に補償することができ、各プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎを正常に動作させることができる。
【００２４】
また、本発明に係る電圧補償手段４は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装されたことを検出する実装検出手段７と、実装検出手段７で検出された検出信号に基づいて電源回路３の出力電圧に加算する補償電圧ＶＨを出力する補償電圧出力回路６とを備えているので、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎを実装することによる電源回路３の出力電圧の電圧降下と同じ補償電圧ＶＨを加算することができ、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎに供給する直流電源を定電圧（５Ｖ）に補償することができる。
【００２５】
さらに、本発明に係る補償電圧出力回路６は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎを実装する複数のコネクタの各々に対応して設けられ、互いに直列に接続された複数の定電圧素子Ｚ１〜Ｚｎと、それら複数のコネクタの各々に対応して設けられ、対応する定電圧素子Ｚ１〜Ｚｎに並列に接続された複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷｎとを備える構成にしたので、実装されるプラグインユニットの数に対応した電圧降下を正確に補償することができる。
【００２６】
図５はこの発明に係る電源装置の一実施例回路図である。
この図５において、電源装置１は、電源回路３、補償電圧出力回路６、それに実装検出手段７を備え、実装検出手段７は、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装される複数のコネクタ１０（図１）の各々に対応した複数の実装検出回路１３から成る。
なお、本実施例は、１個のプラグインユニットが電流を消費することによる、バックボード５上の配線の電圧降下分と電源回路３の出力電圧の電圧降下分との合計が１個のダイオードの順方向電圧ＶＦ（およそ、０．６Ｖ）に等しい場合に、補償電圧出力回路６のダイオードＤ１〜Ｄｎの順方向合計電圧（ｎ×ＶＦ）で補償するものである。
【００２７】
補償電圧出力回路６は、電源回路３の出力電圧（公称５Ｖ）のマイナス側に直列接続した複数のダイオードＤ１〜Ｄｎと、ダイオードＤ１〜Ｄｎに並列接続した複数のリレー接点Ｃ１〜Ｃｎとで構成する。複数のダイオードＤ１〜Ｄｎは、プラグインユニットが実装される複数のコネクタの各々に対応している。
実装検出回路１３は、直流電源５Ｖと接地（ＧＮＤ）間にそれぞれ抵抗器ＲとリレーのコイルＬ１〜Ｌｎを直列に接続し、抵抗器ＲとコイルＬ１〜Ｌｎの接続点に、対応するプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎからの電圧制御線を接続する。
【００２８】
実装検出回路１３と補償電圧出力回路６の動作をプラグインユニットＰＵｋの実装時について説明する。
まず、プラグインユニットＰＵｋが未実装時には、プラグインユニットが実装されていないコネクタの電圧制御線は浮いた状態にあるので、そのコネクタに対応した実装検出回路１３のコイルＬｋにコイル電流が流れてリレーＲＬｋが動作状態にある。
リレーＲＬｋはノーマルブレーク接点構成であるため、リレーＲＬｋが動作状態にあるとき、そのリレー接点Ｃｋはメーク状態にあり、それに対応したダイオードＤｋはリレー接点Ｃｋにより短絡（シャント）状態にある。
【００２９】
この状態からプラグインユニットＰＵｋが実装されると、電圧制御線にＬレベル（ＧＮＤ電位）が発生するので、そのプラグインユニットが実装されたコネクタに対応した実装検出回路１３のリレーＲＬｋのコイルＬｋの両端が短絡（シャント）されてリレーＲＬｋが不動作状態になる。リレーＲＬｋが不動作になることにより、プラグインユニットＰＵｋの実装を検出する。
リレーＲＬｋが不動作状態になると、そのリレー接点Ｃｋがブレーク状態となり、それに対応したダイオードＤｋの順方向電圧ＶＦが補償電圧として発生する。
この結果、電源回路３の出力電圧（公称５Ｖ）に補償電圧ＶＦが加算された電圧ＶCが出力され、プラグインユニットＰＵｋが実装されたことによる電圧降下（＝ＶＦ）を補償してプラグインユニットＰＵｋに５Ｖの電源ＶＰＵが供給される。
【００３０】
同様に、プラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装された時にも、ダイオードＤ１〜Ｄｎの補償電圧（ｎ×ＶＦ）が発生し、電圧降下（＝ｎ×ＶＦ）を補償してプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎのそれぞれに５Ｖの電源ＶＰＵが供給される。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
このように、本発明に係る定電圧素子は、ダイオードＤ１〜Ｄｎで構成するとともに、スイッチング素子は、リレー接点Ｃ１〜Ｃｎで構成するので、実装される複数のプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎによる電圧降下がダイオードの順方向電圧（およそ０．６Ｖ）と同じ場合には、簡単な構成で電圧降下を補償することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、補償電圧を５Ｖの−側に重畳する場合について説明したが、補償電圧を５Ｖの＋側に重畳するように構成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電源装置は、プラグインユニットが電流を消費することによる電圧降下分を補償する電圧補償手段を設けたので、その電圧降下分を補償してそれぞれのプラグインユニットに供給する直流電源を定電圧に保つことができ、各プラグインユニットを正常に動作させることができる。
【００３６】
また、本発明に係る電圧補償手段は、プラグインユニットが実装されたことを検出する実装検出手段と、実装検出手段で検出された検出信号に基づいて電源回路の出力電圧に補償電圧を重畳する補償電圧出力回路とを備えたので、プラグインユニット実装時のバックボード上の配線の電圧降下分と電源回路の出力電圧の電圧降下分との合計に等しい補償電圧を加算することができ、プラグインユニットに供給する直流電源を定電圧に補償することができる。
【００３７】
さらに、本発明に係る補償電圧出力回路は、実装されるプラグインユニットの数に対応して直列接続された定電圧素子と、各定電圧素子と並列接続されたスイッチング素子とを備えたので、実装されるプラグインユニットの数に対応した電圧降下を正確に補償することができる。
【００３８】
また、本発明に係る定電圧素子はダイオードで構成され、スイッチング素子はリレー接点で構成されるので、実装される複数のプラグインユニットによる電圧降下がダイオードの順方向電圧（およそ０．６Ｖ）と同じ場合には、簡単な構成で電圧降下を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源装置を装備した、プラグインユニット式のシェルフ付きバックボードへのプラグインユニットの実装状態を示す概略構成図。
【図２】本発明に係る電源装置の実施の形態を示す基本ブロック図。
【図３】本発明に係る電圧補償手段の実施の形態を示す要部のブロック図。
【図４】本発明に係る補償電圧出力回路の一実施の形態を示す要部のブロック図。
【図５】本発明に係る電源装置の一実施例を示す回路図。
【図６】従来の電源装置のブロック図。
【図７】従来の電源ユニットのブロック図。
【図８】従来の電源装置のプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装された時の電圧変換手段の出力電圧ＶＣ特性図。
【図９】従来の電源装置のプラグインユニットＰＵ１〜ＰＵｎが実装された時の電源ＶＰＵの特性図。
【符号の説明】
１……電源装置、３……電源回路、４……電圧補償手段、５……バックボード、６……補償電圧出力回路、７……実装検出手段、１３……実装検出回路、ＰＵ１〜ＰＵｎ……プラグインユニット、Ｚ１〜Ｚｎ……定電圧素子、ＳＷ１〜ＳＷｎ……スイッチング素子、Ｌ１〜Ｌｎ……リレーコイル、Ｃ１〜Ｃｎ……リレー接点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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