(57)【要約】【課題】電源ユニットを多重化した電源装置において、各々の系統が同時に故障する確率を軽減させ、電源の瞬断のない高い信頼性を有するようにする。【解決手段】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、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。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。【選択図】図２
2011030324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の電源回線を介して機器に接続され、前記機器への供給電圧が可変である複数の電源ユニットと、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−３５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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】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。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
〔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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
〔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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【符号の説明】
【００４０】
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。
【図１】
2011030324.tif 000003
【図２】
2011030324.tif 000004
【図３】
2011030324.tif 000005
【図４】
2011030324.tif 000006