(57)【要約】  本発明を適用した１システムは、第１の電力が供給される第１の入力端子と、第１の電力より低い電圧の第２の電力が供給される第２の入力端子と、第１の入力端子に供給された第１の電力を外部に供給するための第１の出力端子と、第２の入力端子に供給された第２の電力を外部に供給するための第２の出力端子と、を備えることを前提とする。第１の入力端子から第２の出力端子への第２の電力の供給は第１のスイッチング手段により管理する。第２の入力端子から第２の出力端子への第２の電力の供給は第２のスイッチング手段により管理する。供給管理手段は、第１のスイッチング手段、及び第２のスイッチング手段を用いて、第１及び第２の電力の供給を管理する。
2013065136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電力が供給される第１の入力端子と、
前記第１の電力より低い電圧の第２の電力が供給される第２の入力端子と、
前記第１の入力端子に供給された第１の電力を外部に供給するための第１の出力端子と、
前記第２の入力端子に供給された第２の電力を外部に供給するための第２の出力端子と、
前記第１の入力端子から前記第２の出力端子への第２の電力の供給を管理するための第１のスイッチング手段と、
前記第２の入力端子から前記第２の出力端子への第２の電力の供給を管理するための第２のスイッチング手段と、
前記第１のスイッチング手段、及び前記第２のスイッチング手段を用いて前記第１の電力、及び前記第２の電力の供給を管理する供給管理手段と、
を具備することを特徴とする電源切替装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源切替装置であって、
前記第１の入力端子に供給された第１の電力を検出する電力検出手段、を更に具備し、
前記供給管理手段は、前記電力検出手段の検出結果が前記第１の電力の供給停止から該第１の電力の供給に変化した場合、前記第１の入力端子から前記第１のスイッチング手段を介して前記第２の出力端子に該第１の電力を出力させ、前記第２のスイッチング手段に前記第２の入力端子からの第２の電力を遮断させる。
【請求項３】
請求項２記載の電源切替装置であって、
前記第２の出力端子に印加されている電圧が低下した場合に、該第２の出力端子に電力を供給する電力供給手段、を更に具備し、
前記供給管理手段は、前記電力検出手段の検出結果が前記第１の電力の供給から該第１の電力の供給停止に変化した場合、前記第２の入力端子から前記第２のスイッチング手段を介して前記第２の出力端子に該第２の電力を出力させる。
【請求項４】
請求項１、または２記載の電源切替装置であって、
前記供給管理手段は、前記第１の電力の供給が停止されることが外部装置から通知された場合、前記第２の入力端子から前記第２のスイッチング手段を介して前記第２の出力端子に該第２の電力を出力させる。
【請求項５】
第１の電力を供給する第１の電力供給手段と、
前記第１の電力より低い電圧の第２の電力を供給する第２の電力供給手段と、
前記第１の電力供給手段が前記第１の電力を供給しない場合に、前記第２の電力供給手段が供給する第２の電力を外部に出力する第１の出力手段と、
前記第１の電力供給手段が前記第１の電力を供給する場合に、前記第２の電力の代わりに前記第１の電力を前記外部に出力する第２の出力手段と、
を具備することを特徴とする電源ユニット。
【請求項６】
少なくとも１台のコンピュータ、及び該コンピュータに電力を供給する電源ユニットを備えたコンピュータシステムにおいて、
前記電源ユニットからの第１の電力を前記コンピュータに供給する第１の供給手段と、
前記電源ユニットからの第２の電力を前記コンピュータに供給する第２の供給手段と、
前記電源ユニットから前記第１の電力が供給される場合に、前記第２の電力の代わりに該第１の電力を前記第２の供給手段に供給させる供給管理手段と、
を具備することを特徴とするコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源ユニットからの電力の供給を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、サーバ等に用いられるコンピュータには、ハードウェアの状態監視や構成情報表示、エラー情報表示等のための管理ユニットが搭載されるようになっている。この管理ユニットは、コンピュータのスタンバイ状態では、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、ファン、ＩＯ（Input/Output）装置といった各種ハードウェアのシステムチェックを行う。また、管理ユニットは、コンピュータをスタンバイ状態から稼動状態に移行させる際には、電源ユニット（ＰＳＵ：Power Supply Unit）における電源投入制御を行い、コンピュータを稼動状態からスタンバイ状態に移行させる際には、ＰＳＵにおける電源切断制御を行う。そのように、管理ユニットはコンピュータのスタンバイ状態、稼動状態の何れでも動作する。このことから、管理ユニットが搭載されたコンピュータのＰＳＵとしては、管理ユニットに常に電力を供給でき、コンピュータの各ハードウェアには必要に応じて電力を供給できる２系統の電力変換回路を有するＰＳＵが用いられるのが普通である。【０００３】
図１は、従来のＰＳＵによるコンピュータへの電力の供給を説明する図である。
図１のＰＳＵ１は、ＣＰＵ１１、メモリモジュール（図１中「ＤＩＭＭ」（Dual Inline Memory Module）と表記）１２、ＩＯ装置１３、ファン１４、ディスク（Ｄｉｓｋ）装置１５等の各種ハードウェア、及び管理ユニット１６を備えたコンピュータ１０に電力を供給できるものである。各種ハードウェア１１〜１５に必要に応じて電力を供給し、管理ユニット１６に常時、電力を供給できるように、ＰＳＵ１は、電圧の異なる２つの電力変換回路２、３を備えている。これら電力変換回路２、３は、コンセント４を介して外部から供給される交流電力を直流電力に変換する回路である。図１中の「Ｖ」「ＶＳＢ」は、それぞれ、電力変換回路２、３から供給される電力を表している。【０００４】
図１に表すコンピュータの構成は例であり、コンピュータの構成は図１に表すものに限定されない。また、図１では、各種ハードウェア１１〜１５、及び管理ユニット１６にはそれぞれ電力Ｖ、ＶＳＢが直接、供給されるように表しているが、多くの場合、ハードウェア単位にＤＣ−ＤＣコンバータ（以降「ＤＤＣ」）が用意されている。このため、各種ハードウェア１１〜１５には、対応するＤＤＣを介して電力が供給される。【０００５】
電力変換回路３は、交流電力が供給される状態では常に電力ＶＳＢを生成する常駐電源である。電力変換回路２は、管理ユニット１６により交流電力の供給が制御される非常駐電源である。電力変換回路２は、コンピュータ１０の稼働状態では電力Ｖをコンピュータ１０の各部に供給し、コンピュータ１０のスタンバイ状態では電力Ｖを供給しないように制御される。【０００６】
近年では、サーバとしてコンピュータを多数、設置したデータセンターが多く開設されている。コンピュータには多数のＣＰＵが搭載されるようになり、ＣＰＵの高速化も進んでいる。ＣＰＵの高速化に伴い、ファン等の冷却機器は必要不可欠となっているのが実情である。このようなことから、１台当たりのコンピュータの消費電力は増大傾向にある。それにより、コンピュータを多数、設置したデータセンターでは、消費電力は膨大なのが普通である。【０００７】
コンピュータに電力を供給するＰＳＵも電力を消費する。コンピュータの消費電力の増大により、ＰＳＵの消費電力も無視できないものになりつつある。このようなことから、コンピュータへの電力供給に広く用いられるＰＳＵの消費電力をより抑えることも考慮すべきと云える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２５８２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１側面は、少なくとも２系統の電力変換回路を備えた電源ユニットの消費電力をより抑える技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明を適用した１システムでは、第１の電力が供給される第１の入力端子と、第１の電力より低い電圧の第２の電力が供給される第２の入力端子と、第１の入力端子に供給された第１の電力を外部に供給するための第１の出力端子と、第２の入力端子に供給された第２の電力を外部に供給するための第２の出力端子と、第１の入力端子から第２の出力端子への第２の電力の供給を管理するための第１のスイッチング手段と、第２の入力端子から第２の出力端子への第２の電力の供給を管理するための第２のスイッチング手段と、第１のスイッチング手段、及び第２のスイッチング手段を用いて、第１の電力、及び第２の電力の供給を管理する供給管理手段と、を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を適用した１システムでは、少なくとも２系統の電力変換回路を備えた電源ユニットの消費電力をより抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のＰＳＵによるコンピュータへの電力の供給を説明する図である。
【図２】第１の実施形態による電源切替装置の回路構成、及びその電源切替装置の使用方法を説明する図である。
【図３】電力Ｖの供給開始に対応するためにシステムコントローラが実行する処理を表すフローチャートである。
【図４】電力Ｖの供給開始時におけるシステムコントローラの動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】第２の実施形態による電源切替装置の回路構成、及びその適用方法を説明する図である。
【図６】電力Ｖの供給停止に対応するためにシステムコントローラが実行する処理を表すフローチャートである（第２の実施形態）。
【図７】電力Ｖの供給停止時におけるシステムコントローラの動作を説明するタイミングチャートである（第２の実施形態）。
【図８】第３の実施形態による電源切替装置の回路構成、及びその適用方法を説明する図である。
【図９】電力Ｖの供給停止に対応するためにＦＰＧＡが実行する処理を表すフローチャートである（第３の実施形態）。
【図１０】電力Ｖの供給停止時におけるＦＰＧＡの動作を説明するタイミングチャートである（第３の実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態による電源切替装置の回路構成を説明する図である。図２において、図１と基本的に同じ構成要素には同一の符号を付している。それにより、ここでは、電源切替装置２０にのみ着目する形で説明する。
【００１４】
図２に表すように、本実施形態による電源切替装置２０は、ＰＳＵ１とコンピュータ１０の間に配置して用いられる。ＰＳＵ１の電力変換回路２から出力された電力Ｖは入力端子Ｉ１に供給され、電力変換回路３から出力された電力ＶＳＢは入力端子Ｉ２に供給される。
【００１５】
入力端子Ｉ２には、スイッチング素子２２が接続され、そのスイッチング素子２２の入力端子Ｉ２の反対側には、電圧監視回路２５が接続され、電圧監視回路２５の先にはダイオード２７のアノード側が接続されている。そのダイオード２７のカソード側は出力端子Ｏ２に接続されている。入力端子Ｉ２に供給された電力ＶＳＢの出力端子Ｏ２への出力は、スイッチング素子２２により管理することができる。電圧監視回路２５は、印加された電圧に応じた信号を出力するものであり、スイッチング素子２２を介した電力ＶＳＢの供給を監視するために用いられる。
【００１６】
入力端子Ｉ１には、スイッチング素子２１および電圧監視回路２３が接続されている。そのスイッチング素子２１の入力端子Ｉ１の反対側には、電圧監視回路２４が接続され、電圧監視回路２４の先にはダイオード２６のアノード側が接続されている。そのダイオード２６のカソード側は出力端子Ｏ２に接続されている。入力端子Ｉ１に供給された電力Ｖの出力端子Ｏ２への出力は、スイッチング素子２１により管理することができる。電圧監視回路２３、２４は、例えば電圧監視回路２５と同じものである。電圧監視回路２３は、入力端子Ｉ１を介した電力Ｖの供給を監視するために用いられる。電圧監視回路２４は、スイッチング素子２１を介した電力Ｖ（Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ）の供給を監視するために用いられる。図４中の「Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ」は、スイッチング素子２１を介して出力される電力を表している。また、「ＶＳＢ’」は、出力端子Ｏ２から外部に供給される電力を表している。
【００１７】
上記のような構成により、電源切替装置２０は、入力端子Ｉ２に供給された電力ＶＳＢの出力端子Ｏ２への出力の他に、入力端子Ｉ１に供給された電力Ｖの出力端子Ｏ２への出力を行えるようになっている。電源切替回路２０は、入力端子Ｉ１に電力Ｖが供給されていない状況では、入力端子Ｉ２に供給されている電力ＶＳＢを出力端子Ｏ２から出力させる。一方、入力端子Ｉ１に電力Ｖが供給されている状況では、電源切替回路２０は、入力端子Ｉ２に供給されている電力ＶＳＢを出力端子Ｏ２に出力させずに、入力端子Ｉ１に供給されている電力Ｖ（Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ）を出力端子Ｏ２から出力させる。そのようにして、電源切替装置２０は、電力Ｖが供給されているか否かに応じて、出力端子Ｏ２から供給させる電力を電力Ｖ及びＶＳＢのなかから選択し切り替える。
【００１８】
各電圧監視回路２３〜２５が出力する信号は、システムコントローラ（System Controller）２８に入力される。システムコントローラ２８は、これらの信号を参照し、出力端子Ｏ２から供給させる電力の選択・切り替えのための各スイッチング素子２１、２２の切り替え制御を行う。システムコントローラ２８の切り替え制御により、スイッチング素子２１、２２はオン／オフし、そのオン／オフによって、電力が導通／遮断される。図２中に表記の「Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ」「ＶＳＢ＿ＯＦＦ」は、それぞれ、システムコントローラ２８からスイッチング素子２１、２２に出力される駆動信号を表している。「Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ」はスイッチング素子２１にＶ＿ＴＯ＿ＶＳＢの出力を指示する信号であり、「ＶＳＢ＿ＯＦＦ」はスイッチング素子２２にＶＳＢ出力の停止を指示する信号である。
【００１９】
切り替え制御は、以下のようにして行われる。図３及び図４を参照し、スイッチング素子の切り替え制御について詳細に説明する。図３は、電力Ｖの供給に対応するためにシステムコントローラ２８が実行する処理を表すフローチャート、図４は、電力Ｖの供給開始時におけるシステムコントローラ２８の動作を説明するタイミングチャートである。図４では、システムコントローラ２８の動作を説明するために、各スイッチング素子２１、２２に供給される駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ、ＶＳＢ＿ＯＦＦ、各電圧監視回路２３、２４の監視結果、及び出力端子Ｏ２に出力される電力ＶＳＢ’の時間変化を表している。図４の例では、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮはＨ（Ｈｉｇｈ）レベル（以下単に「Ｈ」と称する）のときにアクティブとなってスイッチング素子２１をオン、つまり導通させ、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦはＨのときにアクティブとなってスイッチング素子２２をオフ、つまり遮断させると想定している。各電圧監視回路２３、２４による電力供給の監視結果は、電力Ｖ、Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢとして図４に表している。
【００２０】
電力Ｖが電源切替装置２０に供給されていない状況では、電圧監視回路２３からの電力供給監視結果を受けて、システムコントローラ２８は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをインアクティブ、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをインアクティブ、つまりＬ（Ｌｏｗ）レベル（以下単に「Ｌ」と称する）とする。これにより、スイッチング素子２２が導通し、入力端子Ｉ２に供給された電力ＶＳＢをＶＳＢ’として出力端子Ｏ２に出力させる。その状況では、システムコントローラ２８は、電圧監視回路２３から入力する信号を監視することにより、入力端子Ｉ１を介して電圧Ｖが電源切換装置２０に供給されるのを待つ（図３のＳ１）。電圧監視回路２３から入力した信号が電力Ｖの供給を表す値に変化した場合（図３のＳ１のＹＥＳ、図４のタイミングｔ１）、システムコントローラ２８は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをアクティブにする（図３のＳ２、図４のタイミングｔ２）。その後、システムコントローラ２８は、電圧監視回路２４の出力する信号が、電力Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢの導通を示す値となるのを待つ（図３のＳ３）。
【００２１】
駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮがアクティブになることによって、その信号レベルはＬからＨとなり（図４のタイミングｔ２）、スイッチング素子２１がオンして電力ＶをＶ＿ＴＯ＿ＶＳＢとして導通する。その結果、スイッチング素子２１を介してＶ＿ＴＯ＿ＶＳＢが電圧監視回路２４に供給され、電圧監視回路２４の出力する信号が、電力Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢの導通を示す値となる（図３のＳ３のＹＥＳ、図４のタイミングｔ３）。また、出力端子Ｏ２に供給される電力ＶＳＢ’の要求元は、電力ＶＳＢのみから、電力ＶＳＢと電力Ｖの両方となる。
【００２２】
システムコントローラ２８は、電圧監視回路２４が出力する信号がＶ＿ＴＯ＿ＶＳＢの供給を示す値になると、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをアクティブにする（図３のＳ４）。駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをアクティブにすると、その信号レベルはＬからＨとなり（図４のタイミングｔ４）、スイッチング素子２２はオフして電力ＶＳＢの出力を遮断する。この結果、出力端子Ｏ２に供給される電力ＶＳＢ’の供給元は、電力ＶＳＢと電力Ｖの両方から電力Ｖ（Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ）のみとなる。システムコントローラ２８による切り替え制御は、ここで終了する。
【００２３】
このようにして、システムコントローラ２８は、電圧監視回路２３、２４による監視結果を参照し、電力Ｖの供給開始に自律的に対応し、出力端子Ｏ２へ供給する電力の切り替え制御を行う。電源切替装置２０を設けることにより、コンピュータ１０、或いは他の装置に何らかの制御を行わせる必要性は回避される。
【００２４】
出力端子Ｏ２に出力される電力ＶＳＢ’が電力Ｖ（Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ）のみから供給される状況は、電力Ｖの供給が停止するまでの間、継続する。このため、電力ＶＳＢの供給によって消費される電力は、基本的に電力変換回路３が消費する電力分のみとなる。
【００２５】
システムコントローラ２８は、電圧監視回路２３からの信号により電力Ｖの供給停止を認識した場合、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ、ＶＳＢ＿ＯＦＦをそれぞれインアクティブにする。その結果、スイッチング素子２１はオフして電力Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢの出力を遮断し、スイッチング素子２２はオンして電力ＶＳＢを導通する。
【００２６】
電力の変換効率は、消費電流（負荷電流）に依存し、消費電流が小さくなるほど変換効率は低くなる傾向がある。管理ユニットの負荷は、電力Ｖが供給される各ハードウェア１１〜１５の全負荷と比較して、非常に小さいのが普通である。このため、電力変換回路３の変換効率は電力変換回路２の変換効率より低い。
【００２７】
管理ユニット１６は、ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ装置、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等不図示のハードウェアを備えたデータ処理装置である。それらハードウェアは高機能化、高性能化される傾向にあることもあって、管理ユニットの消費電力も増大する傾向にある。そのため、電力変換回路３の変換効率の低さは無視できなくなってきている。
【００２８】
電力Ｖが供給されている間、電力ＶＳＢの代わりに電力Ｖを管理ユニット１６に供給すると、電力ＶＳＢの供給による電力変換回路３の消費電力は最小限に抑えることができる。電力Ｖを供給する電力変換回路２の消費電力は、管理ユニット１６への電力の供給に用いても、大きくは増大しない。このようなことから、電力Ｖを電力ＶＳＢの代わりに供給することで、ＰＳＵ１の消費電力をより抑えることができる。
【００２９】
例えば電力変換回路２及び３がそれぞれ以下のような仕様のＰＳＵ１を考える。
・電力変換回路２
出力電圧：１２Ｖ
消費（供給）電流最大値：６２．５Ａ
変換効率η：９０％
・電力変換回路３
出力電圧：５Ｖ
消費（供給）電流最大値：４Ａ
変換効率η：５０％
【００３０】
また、電力Ｖ（１２Ｖ）を管理ユニット１６に供給することにより、電力Ｖ（１２Ｖ）を電力ＶＳＢ（５Ｖ）に変換するのに用いるＤＤＣの変換効率η＝９０％と想定する。
【００３１】
上記仕様のＰＳＵ１において、電力変換回路３から供給される電流が最大値と仮定すると、電力変換回路３による消費電力値は以下のようになる。
【００３２】
消費電力値  ＝  ４Ａ×５Ｖ×１．５（η＝５０％）  ＝  ３０Ｗ
電力Ｖを電力ＶＳＢの代わりに出力端子Ｏ２に供給する場合、電力Ｖ（１２Ｖ）を電力ＶＳＢ（５Ｖ）に変換するＤＤＣ分を含む電力変換回路２による消費電力値は以下のように求められる。
【００３３】
消費電力値  ＝  ４Ａ×５Ｖ×１．１（電力変換回路２：η＝９０％）×１．１（ＤＤＣ：η＝９０％）＝２４．２Ｗ
電力ＶＳＢを供給する電力変換回路３内部の消費電力値は以下のようになる。
【００３４】
消費電力値  ＝  ０．１Ａ×５Ｖ×１．５（η＝５０％）＝０．７５Ｗ
このようなことから、電力変換回路２からのみ電力を供給するようにした場合の総消費電力値は２４．９５（＝２４．２＋０．７５）Ｗとなる。従って、電力ＶＳＢをそのまま出力端子Ｏ２に供給する場合と比較して、１６．８％（＝１−（２４．９５Ｗ／３０Ｗ）・１００）消費電力を抑えられる。
【００３５】
なお、本実施形態では、電力変換回路２、３の２系統を備えたＰＳＵ１を対象にしているが、本実施形態を適用できるＰＳＵはそのようなＰＳＵに限定されるものではない。常駐電源として使用されるのを想定した１つ以上の電力変換回路、非常駐電源として使用されるのを想定した１つ以上の電力変換回路を備えたＰＳＵであれば、本実施形態は、その用途に係わらず、幅広く適用することができる。ＰＳＵ１に対しては、電力ＶＳＢの代わりに電力Ｖを供給するようにした後、電力変換回路３による電力ＶＳＢの供給を停止させるようにしても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、各スイッチング素子２１、２２を介して供給される電力（電圧）を電圧監視回路２４、２５により監視するようにしているが、これら電圧監視回路２４、２５による監視は行わないようにしても良い。つまり、システムコントローラ２８に、電圧監視回路２３による監視結果から、図４に表すようなシーケンスでの切り替え制御を行わせるようにしても良い。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態による電源切替装置の回路構成を説明する図である。図５において、図２と基本的に同じ構成要素には同一の符号を付している。それにより、ここでは、第１の実施形態から異なる部分にのみ着目する形で説明する。
【００３８】
図５に表すように、本実施形態による電源切替装置２０’は、ＰＳＵ１から電力が供給される負荷装置５０に内蔵される形で適用されている。負荷装置５０は、例えばサーバとして用いられるコンピュータである。
【００３９】
第１の実施形態では、電力Ｖの供給が停止する場合、システムコントローラ２８は、例えば電源監視回路２３から入力する信号により電力Ｖの供給停止を認識し、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ、ＶＳＢ＿ＯＦＦをそれぞれインアクティブにする。しかし、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをアクティブにしても、スイッチング素子２２を介して出力端子Ｏ２に電力ＶＳＢが供給されるまでに或る程度の時間が必要である。このため、管理ユニット１６に一時的に電力が供給されない状況が生じる可能性がある。第２の実施形態は、そのような電力Ｖの供給停止時にも管理ユニット１６への電力供給を確実に行えるようにしたものである。
【００４０】
第２の実施形態では、管理ユニット１６への電力の供給が停止しないようにするために、ダイオード２７と並列にキャパシタ２９が接続されている。このキャパシタ２９は、出力端子Ｏ２に電力が供給されている間、電荷を蓄積し、出力端子Ｏ２に電力が供給されなくなると、電荷を放出する。それにより、キャパシタ２９は、（電力Ｖが供給停止してから電力ＶＳＢが供給されるまでの）出力端子Ｏ２に電力が供給されない間、出力端子Ｏ２に電力を供給する。システムコントローラ２８は、電力Ｖの供給が停止する場合、以下のような切り替え制御を行う。その切り替え制御について、図６及び図７を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図６は、電力Ｖの供給停止に対応するためにシステムコントローラ２８が実行する処理を表すフローチャート、図７は、電力Ｖの供給停止時におけるシステムコントローラ２８の動作を説明するタイミングチャートである。図７では、システムコントローラ２８の動作を説明するために、各スイッチング素子２１、２２に供給される駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ、ＶＳＢ＿ＯＦＦ、電圧監視回路２３による電圧Ｖの監視結果、電圧監視回路２５による電圧ＶＳＢの監視結果、及び出力端子Ｏ２に供給される電力ＶＳＢ’の供給元の時間変化を表している。各電圧監視回路２３、２５の監視結果は、電力Ｖ、ＶＳＢとして図７に表している。スイッチング素子２１は、アクティブ（Ｈ）の駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮによってオンし、スイッチング素子２２は、アクティブの駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦによってオフする。
【００４２】
電力Ｖが電源切替回路に供給されている状況では、システムコントローラ２８は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ、ＶＳＢ＿ＯＦＦ共にアクティブとすることにより、入力端子Ｉ１に供給された電力Ｖをそのまま出力端子Ｏ２に出力させる。その状況では、システムコントローラ２８は、電圧監視回路２３から入力する信号を監視することにより、入力端子Ｉ１を介した電圧Ｖの供給状態を監視する（図６のＳ１１）。電圧監視回路２３から入力した信号が電力Ｖの供給停止を表す値に変化した場合（図６のＳ１１のＹＥＳ、図７のタイミングｔ１）、システムコントローラ２８は、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦ、Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮを順次インアクティブ（図６中「解除」と表記）にする（図６のＳ１２、Ｓ１３）。これ以降、出力端子Ｏ２から出力される電力ＶＳＢ’の供給元は、電力Ｖからキャパシタ２９に切り替わる。
【００４３】
駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮがインアクティブになることによって、その信号レベルはＨからＬとなり（図７のタイミングｔ２）、スイッチング素子２１はオフとなる。また、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦがインアクティブになることによって、その信号レベルはＨからＬとなり（図７のタイミングｔ２）、スイッチング素子２２はオンして電力ＶＳＢを導通する。この結果、電圧監視回路２５が電力ＶＳＢを検出し、電圧監視回路２５の出力する信号は、電力ＶＳＢの導通を示す値になる（図７のタイミングｔ３）。このため、出力端子Ｏ２から出力される電力ＶＳＢ’の供給元は、キャパシタ２９から電力ＶＳＢに切り替わる。
【００４４】
システムコントローラ２８は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをインアクティブにした後、電圧監視回路２５の出力する信号、つまりスイッチング素子２２を介して出力された電力ＶＳＢの供給を示す信号が、電力ＶＳＢの導通を示す値となるのを待つ（図６のＳ１４）。システムコントローラ２８による、電力Ｖの供給停止に対応するための切り替え制御は、電圧監視回路２５による監視によって電力ＶＳＢの供給を確認できた場合（図６のＳ１４のＹＥＳ）に終了する。
【００４５】
上記のようにして、第２の実施形態では、電力Ｖの供給停止時にも、管理ユニット１６への電力供給を確実に行うことができる。それにより、管理ユニット１６への電力供給が一時的に停止することによって生じる不具合を回避できる。電力Ｖの供給開始に対応する切り替え制御は第１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
システムコントローラ２８は、電圧監視回路２３、２４による監視結果を参照し、電力Ｖの供給開始、及び供給停止に自律的に対応し、切り替え制御を行う。このため、第１の実施形態と同様に、電源切替装置２０を設けた負荷装置５０、或いは他の装置に何らかの制御を行わせる必要性は無い。
【００４７】
＜第３の実施形態＞
図８は、第３の実施形態による電源切替装置の回路構成を説明する図である。
【００４８】
図８に表すように、本実施形態による電源切替装置８１０は、第２の実施形態と同様に、ＰＳＵ１から電力が供給される負荷装置１００に内蔵される形で適用されている。その負荷装置１００は、例えばサーバとして用いられるコンピュータである。その負荷装置１００は、マザーボード（ＭＢ）１０１と、サブボード（ＳＢ）１０２とを備えている。マザーボード１０１上には、ＣＰＵ１１、メモリモジュール（ＤＩＭＭ）１２、ＩＯ装置１３、ファン駆動回路１４ａ、ディスク装置１５が実装されたＭＢメインシステムブロック１０１ａが配置されている。サブボード１０２には、管理ユニット１１０が実装されている。本実施形態による電源切替装置８１０は、マザーボード１０１上に実装される形で内蔵されている。
【００４９】
電源切替装置８１０は、図８に表すように、入力端子Ｉ１に接続されたＤＤＣ群８１、及びＤＤＣ８２を備えている。ＤＤＣ群８１及びＤＤＣ８２は、ＭＢメインシステムブロック１０１ａの各ハードウェア１１〜１５に合わせて必要な電力を供給するための変換回路である。
【００５０】
図８では、ＤＤＣ群８１の各ＤＤＣから供給される電力は出力端子Ｏ１−１、ＤＤＣ８２から供給される電力は出力端子Ｏ１−２に出力されるように表している。実際には、ＤＤＣ群８１の各ＤＤＣから供給される電力はそれぞれ別の出力端子Ｏ１に出力される。なお、電源切替装置８１０は、ＤＤＣ群８１を含まない構成であっても良い。
【００５１】
ＤＤＣ８２からの電力は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）８７、及びＮチャネルのＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）  ＦＥＴ（Field Effect Transistor）８３（以降「ＮＭＯＳ」と表記）のドレインにも供給される。ＡＤＣ８７は、ＤＤＣ８２から供給される電力の電圧に応じた値の信号をＦＰＧＡ１２３に出力する。ＦＰＧＡ１２３は、電源切替装置８０全体を制御するための制御部である。
【００５２】
ＮＭＯＳ８３のソースはＡＤＣ８８及びダイオード９０のアノードに接続され、ダイオード９０のカソードは出力端子Ｏ２と接続されている。ＮＭＯＳ８３は、ＤＤＣ８２と出力端子Ｏ２間の導通／遮断を行うためのスイッチング素子として用いられる。ＡＤＣ８８は、ＮＭＯＳ８３を介してＤＤＣ８２から供給される電力の電圧に応じた値の信号をＦＰＧＡ１２３に出力する。
【００５３】
一方、入力端子Ｉ２には、ＮＭＯＳ８４のドレインが接続され、ＮＭＯＳ８４のソースはダイオード９１のアノード、及びＡＤＣ８９に接続されている。ダイオード９１のカソードは出力端子Ｏ２と接続されている。ＮＭＯＳ８４は、入力端子Ｉ２と出力端子Ｏ２間の導通／遮断を行うためのスイッチング素子として用いられる。ＡＤＣ８９は、ＮＭＯＳ８４を介して供給される電力ＶＳＢの電圧に応じた値の信号をＦＰＧＡ１２３に出力する。
【００５４】
ＦＰＧＡ１２３には、各ＮＭＯＳ８３、８４のオン／オフを行うために、ホットスワップコントローラ（以降「ＨＳＣ」と表記）８５、８６が接続されている。ＨＳＣ８５はＮＭＯＳ８３の、ＨＳＣ８６はＮＭＯＳ８４のゲートとそれぞれ接続されている。ＨＳＣ８５は、ＦＰＧＡ１２３から入力される駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮの信号レベルに応じて、ＮＭＯＳ８３のゲートに出力させる信号のレベルを変化させる。
【００５５】
ＨＳＣ８５からＮＭＯＳ８３のゲートに出力させる信号のレベルは、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮの信号レベルがＨのときにＨ、その信号レベルがＬのときにＬである。駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮは、信号レベルがＨのときにアクティブになり、ＮＭＯＳ８３をオンさせる。一方、ＨＳＣ８６からＮＭＯＳ８４のゲートに出力させる信号のレベルは、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦの信号レベルがＬのときにＬ、その信号レベルがＨのときにＨである。駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦは、信号レベルがＬのときにアクティブになり、ＮＭＯＳ８４をオンさせる。
【００５６】
ＦＰＧＡ１２３は、ＤＤＣ８２からの電力の供給が停止されていることをＡＤＣ８７から入力する信号が表している状況では、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをインアクティブ、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをアクティブにする。それにより、ＮＭＯＳ８４が導通して、入力端子Ｉ２を介して供給される電力ＶＳＢを出力端子Ｏ２に出力させる。その後、ＤＤＣ８２から電力が供給されていることをＡＤＣ８７から入力する信号が表している状況に変化すると、ＦＰＧＡ１２３は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをアクティブにし、次に駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをインアクティブにする。このようなことから、ＦＰＧＡ１２３は、第１の実施形態におけるシステムコントローラ２８と同様の切り替え制御を行う（図３、図４）。第１の実施形態とは異なり、アクティブの駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦは信号レベルがＬである。
【００５７】
電力変換回路２からの電力Ｖの供給停止時には、電力Ｖが供給されているとして、電力ＶＳＢの供給は遮断させている。このことから、ＦＰＧＡ１２３は、以下のような切り替え制御を行う。ＦＰＧＡ１２３による切り替え制御について、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。図９は、電力Ｖの供給停止に対応するためにＦＰＧＡ１２３が実行する処理を表すフローチャート、図１０は、電力Ｖの供給停止時におけるＦＰＧＡ１２３の動作を説明するタイミングチャートである。図１０では、ＦＰＧＡ１２３の動作を説明するために、各ＨＰＣ８５、８６に供給される駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮ、ＶＳＢ＿ＯＦＦ、ＡＤＣ８９の監視結果、及び出力端子Ｏ２に供給される電力ＶＳＢ’の供給元の時間変化を表している。ＡＤＣ８９の監視結果は、電力ＶＳＢとして図１０に表している。電力変換回路２から電力Ｖが供給されている状況では、ＦＰＧＡ１２３は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをアクティブ、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをインアクティブにしている。
【００５８】
サブボード１０２に実装された管理ユニット１１０は、通常の管理ユニットと同様に、ＰＳＵ１における電力変換回路２への電源切断、及び電源投入を制御する。第３の実施形態では、このことに着目し、電源変換回路２への電源切断がオペレータ等により指示された管理ユニット１１０より、ＦＰＧＡ１２３に電源切り替えを指示させるようにしている。管理ユニット１１０は、その電源切り替え指示を、ＤＤＣ８２から供給される電力の電圧が動作に必要な電圧より下がらないタイミングで行う。ＦＰＧＡ１２３は、このような前提で切り替え制御を行う。管理ユニット１１０からの電源切り替え指示は以降「停止コマンド」と呼ぶことにする。この停止コマンドは、オペレータの使用するコンソール等から出力させるようにしても良い。
【００５９】
電力変換回路２から電力Ｖが供給されている状況では、ＦＰＧＡ１２３は、管理ユニット１１０から停止コマンドが入力されるのを待つ（Ｓ２１）。停止コマンドが入力すると（Ｓ２１のＹＥＳ。図１０のタイミングｔ１）、ＦＰＧＡ１２３は、入力した停止コマンドを電力Ｖの供給停止の通知と見なし、駆動信号ＶＳＢ＿ＯＦＦをインアクティブからアクティブにする（Ｓ２２）。この結果、出力端子Ｏ２に供給される電力ＶＳＢ’の供給元は、電力Ｖ（ＤＤＣ８２により変換された電力）のみから、電力ＶＳＢと電力Ｖの両方となる（図１０のタイミングｔ２）。
【００６０】
その後、ＦＰＧＡ１２３は、ＡＤＣ８９から入力される信号を監視することにより、ＮＭＯＳ８４を介して電力ＶＳＢが供給されるのを待つ（Ｓ２３）。電力ＶＳＢの供給をＡＤＣ８９から入力する信号から確認すると（Ｓ２３のＹＥＳ。図１０のタイミングｔ３）、ＦＰＧＡ１２３は、駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをアクティブからインアクティブにする（Ｓ２４）。ＦＰＧＡ１２３による切り替え制御は、その後に終了する。駆動信号Ｖ＿ＴＯ＿ＶＳＢ＿ＯＮをインアクティブにすることにより、ＮＭＯＳ８３が非導通となることから）、出力端子Ｏ２に供給される電力ＶＳＢ’の供給元は、電力ＶＳＢと電力Ｖの両方から電力ＶＳＢのみとなる（図１０のタイミングｔ４）。
【００６１】
上記のようなＦＰＧＡ１２３の切り替え制御により、電力Ｖの供給が停止される場合であっても、管理ユニット１１０に電力ＶＳＢが供給されるので、管理ユニット１１０には常に電力が供給される。第２の実施形態とは異なり、キャパシタ２９のような電力供給手段を用意する必要はない。このため、第２の実施形態と比較して、第３の実施形態は、小型化、低コスト化の面で有効である。
【００６２】
なお、第３の実施形態では、電力Ｖの供給停止時の切り替え制御は管理ユニット１１０からの停止コマンドの入力を契機に実行するようにしているが、電力Ｖの供給開始時の切り替え制御も管理ユニット１１０からのコマンドの入力を契機に実行するようにしても良い。管理ユニットは、ＰＳＵの非常駐電源の電源投入、及び電源切断を制御する機能を備えている。このことから、ＰＳＵ自体に、非常駐電源からの電力を常駐電源の電力として供給できる仕組み、つまり電源切替装置を用意し、管理ユニットにその電源切替装置を制御させるようにしても良い。
【００６３】
管理ユニットによる制御を前提とした場合、ＰＳＵに搭載させる電源切替装置は、図５に表す構成を例にとれば、スイッチング素子２１、２２、各スイッチング素子２１、２１と出力端子Ｏ２を接続する接続線を少なくとも備えていれば良い。本実施形態のＰＳＵへの適用は、そのような構成の電源切替装置を図１に表すＰＳＵ１に搭載させることで実現できる。そのような構成の電源切替装置をＰＳＵ１に搭載させた場合、管理ユニットは、非常駐電源である電力変換回路２への電源投入、電源切断の制御に加えて、各スイッチング素子２１、２２のオン／オフを制御すれば良い。各スイッチング素子２１、２２のオン／オフ制御は、管理ユニット以外の装置に行わせても良い。
【図１】
2013065136.tif 000003
【図２】
2013065136.tif 000004
【図３】
2013065136.tif 000005
【図４】
2013065136.tif 000006
【図５】
2013065136.tif 000007
【図６】
2013065136.tif 000008
【図７】
2013065136.tif 000009
【図８】
2013065136.tif 000010
【図９】
2013065136.tif 000011
【図１０】
2013065136.tif 000012
【国際調査報告】
2013065136.tif 000013
2013065136.tif 000014