(57)【要約】【課題】並列接続された複数の並列冗長運転用電源カードの負荷に異常が発生した際、過剰な出力電流の負荷への供給を排除し事故等への可能性を低減する。【解決手段】負荷回路３１の負荷が増加したとき出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出し、負荷回路３１への出力を停止する機能の他に、２個の並列冗長運転用電源カード１が並列接続され負荷回路３１へ接続された状態で、負荷が増加したとき、負荷が増加するに従って並列接続された２個の並列冗長運転用電源カード１のそれぞれが出力電流を増加させるが、２個の並列冗長運転用電源カード１のそれぞれは出力電流が、あらかじめ設定された出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したとき、それを並列接続相手側の並列冗長運転用電源カード１に通知し、通知を受けた並列接続相手側の並列冗長運転用電源カード１が負荷回路３１への出力を停止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ−ＤＣ変換機能を有して接続されている負荷回路にＤＣ電圧を供給し、前記負荷回路の異常で出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したときに前記負荷回路への前記ＤＣ電圧出力を停止する機能を有する並列冗長運転用電源カードであって、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、前記負荷回路への出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したときにその旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への自己の電流出力を停止するように構成されたことを特徴とする並列冗長運転用電源カード。
【請求項２】
入力された第１のＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣ変換機能により第２のＤＣ電圧に変換して、接続されている負荷回路に出力し、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記負荷回路への出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出したときは、前記負荷回路への前記第２のＤＣ電圧出力を停止する機能を有する並列冗長運転用電源カードであって、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、互いに自己の出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したときは、その旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への電流出力を停止するように構成されたことを特徴とする並列冗長運転用電源カード。
【請求項３】
入力された第１のＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣ変換機能により第２のＤＣ電圧に変換して、接続されている負荷回路に出力し、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記負荷回路への出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出したときは、前記負荷回路への前記第２のＤＣ電圧出力を停止する機能を有する並列冗長運転用電源カードであって、２個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記２個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、互いに自己の出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したとき、その旨を並列接続相手側の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への電流出力を停止するように構成されたことを特徴とする並列冗長運転用電源カード。
【請求項４】
電源入力端子に供給される第１のＤＣ電源の第１のＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣ変換機能により第２のＤＣ電圧に変換して第２のＤＣ電源として出力端子を介して接続された外部の負荷に供給し、増加する出力電流の電流値が、あらかじめ設定された電流値を超過したとき、負荷回路への供給出力を停止するための回路として、
（Ａ）前記入力端子を介して前記第１のＤＣ電源から入力される電流値を検出し、検出した電流値を電圧値に変換して電流検出信号として出力する電流検出回路
、（Ｂ）前記電流検出回路により検出された電流値に対応した電圧を、あらかじめ定められた第１の減衰率で減衰させる第１の減衰器、
（Ｃ）前記第１の減衰器から入力される、前記電流検出回路により検出された電流値に対応する電圧が、あらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力電圧をローベルにして出力する第１のカレントリミットラッチ、
（Ｄ）前記ＤＣ−ＤＣコンバータ機能回路のスイッチングトランジスタを駆動するドライバ、
（Ｅ）前記第１のカレントリミットラッチから入力される第１の制御信号に基づいて、前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御するパルス信号を前記ドライバに供給するか否かを制御するＡＮＤ回路、
を備えた並列冗長運転用電源カードにおいて、
（Ｆ）他の並列冗長運転用電源カードと並列接続されて稼働するとき、前記電流検出回路から出力された前記電流検出信号が、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カードに出力されるための中継端子である電流検出信号出力端子、
（Ｇ）前記電流検出回路から出力される前記電流検出信号を入力して前記電流検出信号出力端子に出力するバッファ回路としての機能を有するバッファ回路、
（Ｈ）他の並列冗長運転用電源カードと並列接続されて稼働するとき、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カード内の前記電流検出回路により検出された電流値に対応する電圧を並列接続された相手の並列冗長運転用電源カードから入力するための電流検出信号入力端子、
（Ｉ）前記電流検出信号入力端子を介して入力される、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カード内の前記電流検出回路が検出した電流値に対応する電圧を、あらかじめ定められた第２の減衰率で減衰させる第２の減衰器、
（Ｊ）前記電流検出信号入力端子及び第２の減衰器を介して入力され、前記第２の減衰器において第２の減衰率で減衰された、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カードの電流検出回路が検出した電流値に対応する電圧を入力し、この電圧があらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力電圧をローベルにして前記ＡＮＤ回路に出力する第２のカレントリミットラッチ、
を備え、
前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記負荷回路への出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出したときは、前記負荷回路への前記第２のＤＣ電圧出力を停止する機能を有し、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、互いに自己の出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したときは、その旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への電流出力を停止することを特徴とする並列冗長運転用電源カード。
【請求項５】
請求項１、請求項２又は請求項４記載の並列冗長運転用電源カードにおいて、前記出力電流の第２の上限値は前記出力電流の第１の上限値のＮ（少なくとも２の正の整数）分の１の値であることを特徴とする並列冗長運転用電源カード。
【請求項６】
請求項３記載の並列冗長運転用電源カードにおいて、前記出力電流の第２の上限値は前記出力電流の第１の上限値の２分の１の値であることを特徴とする並列冗長運転用電源カード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は並列冗長運転用電源カードに関し、特に並列冗長運転時に異常が発生した負荷カードに流れ込む電流を制限し、焼損事故等の重大な事故の発生する可能性を低減することができる並列冗長運転用電源カードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−２１３０６０号公報には、複数個のスイッチング電源をワイヤードオアにより並列に接続して負荷に供給することができるスイッチング電源装置に関する技術が記載されている。また、特開平９−３２７１２７号公報には、複数個の電源を冗長方式で並列運転し、電源装置における過負荷状態での並列運転を防止する技術が記載されている。
【０００３】
上記のように、スイッチング電源では、複数個の電源をワイヤードオアによる並列運転をしたり、複数個の電源を冗長方式で並列運転するなどして大電流を得ることが多い。
【０００４】
次に、ワイヤードオアにより複数個を並列接続することで負荷に対する電源供給に冗長性をもたせることができ、かつ、過剰な出力電流が流れないように構成された従来の並列冗長運転用電源カードの例を図４に示し、また、図６には、図４の並列冗長運転用電源カード相互の並列接続方法、及び図４の並列冗長運転用電源カードと負荷３１との接続方法を示す。
【０００５】
図４に示す従来の並列冗長運転用電源カード４１は、ＤＣ電源３０からの電源電圧を入力するための、入力側の電源端子である電源入力端子８ａと、入力側の接地（ＩＮ−ＧＮＤ）に接続される電源端子である電源入力端子８ｂと、入力されたＤＣ電源３０からの電源電圧がＤＣ−ＤＣ変換によってＤＣ電源３０の電圧と異る電圧に変換されて出力される出力側の電源端子である電源出力端子９ａと、出力側の接地（ＯＵＴ−ＧＮＤ）に接続される電源端子である電源出力端子９ｂと、電源入力端子８ａに接続され、電源入力端子８ａを介して入力される入力電流の値を検出し、検出した入力電流の値である入力電流値を電圧に変換して電流検出信号２９として出力する電流検出回路１４と、電源入力端子８ａに接続される入力側の回路と電源出力端子９ａに接続される出力側の回路とを絶縁するスイッチングトランス３と、チョークコイル６の出力側に接続され、フォトカプラ等を介して入力される出力電圧値をあらかじめ定められ基準出力電圧と比較し出力電圧と基準電圧との誤差電圧を増幅して誤差増幅出力信号として出力する誤差増幅器２１と、パルス幅変調に使用される鋸歯状波を発生する発信器を内蔵し、誤差増幅器２１から出力される誤差増幅出力信号に対してパルス幅変調を行い、出力するＰＷＭ回路１０と、電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧を、あらかじめ定められた第１の減衰率で減衰させる第１の減衰器１９と、第１の減衰器１９から入力される、電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧が、あらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力信号をそれまでのハイレベルからローレベルにして出力する第１のカレントリミットラッチ１３と、スイッチングトランス３の入力側巻線の、電流検出回路１４に接続される一端の反対側の一端に、ドレイン（Ｄ）２８が接続され、ソース（Ｓ）２７が電源入力端子８ｂに接続され、ＤＣ電源３０から電源入力端子８ａを介して入力されスイッチングトランス３の入力側に流れる電流をスイッチングするスイッチングトランジスタ２と、ＰＷＭ回路１０によりパルス幅変調された誤差増幅出力信号により制御されてスイッチングトランジスタ２を駆動するドライバ（ＤＶ）１１と、第１のカレントリミットラッチ１３から入力される第１の制御信号により、ＰＷＭ回路１０によりパルス幅変調された誤差増幅出力信号をドライバ１１に出力するか否かを制御するＡＮＤ回路（ＡＮＤ）１２ｂなどを備えて構成されている。
【０００６】
図４に示す従来の並列冗長運転用電源カード４１は、例えば論理回路素子等を搭載した複数の各種カードが実装された装置架に、複数の各種カードにＤＣ電源を供給するため実装される。このとき、通常、２個の並列冗長運転用電源カード４１ａ、４１ｂとして、ワイヤードオアにより２個が並列接続並列接続されて実装される。
【０００７】
上記のように、冗長運転のために相互に並列接続された状態では、片方の並列冗長運転用電源カードに故障が発生したときは、残った方の並列冗長運転用電源カードが単独で負荷カードである上記各種カードにＤＣ電源を供給することになるが、この場合、残った方の並列冗長運転用電源カードの出力電流が増加していき、残った方の並列冗長運転用電源カードだけで全ての負荷カードにＤＣ電源を供給することができるように運用される。このとき、負荷カードに供給される電流は必要な電流値まで増加されていくが、あらかじめ設定された、出力電流の上限の限界点を示す電流値を超過したとき、負荷カードへのＤＣ電源の供給は停止される。
【０００８】
すなわち、増加する電流値が上記上限の電流値を超過すると、過剰な出力電流が負荷に供給されることになり、焼損事故等の重大な事故につながる可能性があるので、並列冗長運転用電源カードを保護するため負荷回路への供給出力が停止されるが、上記の限界点の電流値は、減衰回路（減衰器１９）の減衰量を変更することで設定変更することができる。
【０００９】
また、従来の並列冗長運転用電源カードとして、上記の図４に示す並列冗長運転用電源カードの他に、図５に示す構成の並列冗長運転用電源カードもある。
【００１０】
図５に示す並列冗長運転用電源カード５１の構成と図４に示す並列冗長運転用電源カード４１の構成の異なる点は、電流検出回路５２の位置とその構成で、図４に示す並列冗長運転用電源カード４１の場合は、電流検出回路１４から電流検出信号２９が減衰器１９に出力されるが、図５に示す構成の並列冗長運転用電源カード５１の場合は、検出抵抗５３がスイッチングトランジスタ２のソース（Ｓ）２７とＩＮ−ＧＮＤ間に接続されて、検出抵抗５３とスイッチングトランジスタ２のソース（Ｓ）２７との接続点から電流検出信号５５が減衰器１９に出力されている。
【００１１】
なお、図５に示す並列冗長運転用電源カード５１の場合も、図４に示す並列冗長運転用電源カードと同様に、図６に示すように、並列冗長運転用電源カード５１ａ、５１ｂとして並列接続及び負荷３１との接続方法が行われる。
【００１２】
上記に説明したように、図４及び図５に示す並列冗長運転用電源カードは、装置架に実装され、図６に示すように、並列接続されて、論理回路素子等のような負荷回路を搭載した複数の各種カード５６ａ〜５６ｂに電源を供給することができるが、しかし、図４及び図５に示すような従来の並列冗長運転用電源カードは、下記に述べるような問題点を有している。
【００１３】
ここで、図６に示すように並列接続された並列冗長運転用電源カード４１ａ、４１ｂ（又は５１ａ、５１ｂ）の出力はそれぞれ、例えば、出力電圧が５ボルトで、最大出力電流値がＸアンペアになるように各並列冗長運転用電源カードの減衰器１９の減衰量が設定されるものとすると、２個の各並列冗長運転用電源カードが並列接続されるので、２個の各並列冗長運転用電源カードの合計出力電流は、１個の並列冗長運転用電源カードの出力電流値であるＸアンペアの２倍の出力電流値２Ｘアンペアを供給する供給能力を有することになる。
【００１４】
また、並列接続された並列冗長運転用電源カードの負荷（又は５１ａ、５１ｂ）回路となる複数の各種カード５６ａ〜５６ｂには、全体では０．５Ｘアンペアが流れるものとする。
【００１５】
上記の場合、並列接続された並列冗長運転用電源カード４１ａ、４１ｂ（又は５１ａ、５１ｂ）の合計で２Ｘアンペアの供給能力を有し、ここで動作中の複数の各種カード５６ａ〜５６ｂの中の１個に障害が発生してその障害カードの電源−ＧＮＤ間が低抵抗になった場合には、並列冗長運転用電源カード４１ａ、４１（又は５１ａ、５１ｂ）ｂの障害カードに流れ込む電流がそれぞれ徐々に増大して最終的には、障害カードに流れ込む並列冗長運転用電源カードの両方からの合計電流が最大で、１．５Ｘアンペア（２Ｘアンペア−０．５Ｘアンペア＝１．５Ｘアンペア）程の電流が流れることになる。例えば、Ｘを４０アンペアとすると、障害カードには６０アンペアもの電流が流れ、３００ワット（５ボルト×６０アンペア＝３００ワット）もの発熱となってしまう。
【００１６】
上記のように従来の並列冗長運転用電源カードによる並列冗長構成で負荷カードが障害等のため低抵抗になった場合には、両方の並列冗長運転用電源カードから徐々に増加した電流が集中的に障害カードに流れることになり、焼損事故等の重大な事故に発展する可能性を有している。
【００１７】
【特許文献１】
特開平７−２１３０６０号公報  （第２頁、図６）
【特許文献２】
特開平９−３２７１２７号公報  （第２頁、図１）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の並列冗長運転用電源カードは、並列接続による冗長構成で負荷カードに電源を供給しているときに、負荷カードの障害等のため負荷カードの内部抵抗が低抵抗になった場合には、障害カードには並列接続された両方の並列冗長運転用電源カードから徐々に増加し過剰な出力電流が負荷に供給されることになり、焼損事故等の重大な事故につながる可能性があるという欠点を有している。
【００１９】
本発明の目的は、並列接続され冗長構成の状態の複数の並列冗長運転用電源カードが出力電流を供給する共通の負荷に異常が発生したとき、過剰な出力電流が負荷に供給されることを防止することができ、焼損事故等の重大な事故につながる可能性を低減することができる並列冗長運転用電源カードを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の並列冗長運転用電源カードは、ＤＣ−ＤＣ変換機能を有して接続されている負荷回路にＤＣ電圧を供給し、前記負荷回路の異常で出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したときに前記負荷回路への前記ＤＣ電圧出力を停止する機能を有する並列冗長運転用電源カードであって、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、前記負荷回路への出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したときにその旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への自己の電流出力を停止するように構成されたことを特徴として構成される。
【００２１】
また、第２の発明の並列冗長運転用電源カードは、入力された第１のＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣ変換機能により第２のＤＣ電圧に変換して、接続されている負荷回路に出力し、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記負荷回路への出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出したときは、前記負荷回路への前記第２のＤＣ電圧出力を停止する機能を有する並列冗長運転用電源カードであって、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、互いに自己の出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したときは、その旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への電流出力を停止するように構成されたことを特徴として構成される。
【００２２】
また、第３の発明の並列冗長運転用電源カードは、入力された第１のＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣ変換機能により第２のＤＣ電圧に変換して、接続されている負荷回路に出力し、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記負荷回路への出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出したときは、前記負荷回路への前記第２のＤＣ電圧出力を停止する機能を有する並列冗長運転用電源カードであって、２個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記２個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、互いに自己の出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したとき、その旨を並列接続相手側の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への電流出力を停止するように構成されたことを特徴として構成される。
【００２３】
また、第４の発明の並列冗長運転用電源カードは、電源入力端子に供給される第１のＤＣ電源の第１のＤＣ電圧をＤＣ−ＤＣ変換機能により第２のＤＣ電圧に変換して第２のＤＣ電源として出力端子を介して接続された外部の負荷に供給し、増加する出力電流の電流値が、あらかじめ設定された電流値を超過したとき、負荷回路への供給出力を停止するための回路として、
（Ａ）前記入力端子を介して前記第１のＤＣ電源から入力される電流値を検出し、検出した電流値を電圧値に変換して電流検出信号として出力する電流検出回路、
（Ｂ）前記電流検出回路により検出された電流値に対応した電圧を、あらかじめ定められた第１の減衰率で減衰させる第１の減衰器、
（Ｃ）前記第１の減衰器から入力される、前記電流検出回路により検出された電流値に対応する電圧が、あらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力電圧をローベルにして出力する第１のカレントリミットラッチ、
（Ｄ）前記ＤＣ−ＤＣコンバータ機能回路のスイッチングトランジスタを駆動するドライバ、
（Ｅ）前記第１のカレントリミットラッチから入力される第１の制御信号に基づいて、前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御するパルス信号を前記ドライバに供給するか否かを制御するＡＮＤ回路、
を備えた並列冗長運転用電源カードにおいて、
（Ｆ）他の並列冗長運転用電源カードと並列接続されて稼働するとき、前記電流検出回路から出力された前記電流検出信号が、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カードに出力されるための中継端子である電流検出信号出力端子、
（Ｇ）前記電流検出回路から出力される前記電流検出信号を入力して前記電流検出信号出力端子に出力するバッファ回路としての機能を有するバッファ回路、
（Ｈ）他の並列冗長運転用電源カードと並列接続されて稼働するとき、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カード内の前記電流検出回路により検出された電流値に対応する電圧を並列接続された相手の並列冗長運転用電源カードから入力するための電流検出信号入力端子、
（Ｉ）前記電流検出信号入力端子を介して入力される、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カード内の前記電流検出回路が検出した電流値に対応する電圧を、あらかじめ定められた第２の減衰率で減衰させる第２の減衰器、
（Ｊ）前記電流検出信号入力端子及び第２の減衰器を介して入力され、前記第２の減衰器において第２の減衰率で減衰された、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カードの電流検出回路が検出した電流値に対応する電圧を入力し、この電圧があらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力電圧をローベルにして前記ＡＮＤ回路に出力する第２のカレントリミットラッチ、
を備え、
前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記負荷回路への出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したことを検出したときは、前記負荷回路への前記第２のＤＣ電圧出力を停止する機能を有し、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され前記負荷回路へ接続された状態では、前記負荷回路の変動のため前記負荷回路への出力電流が増加したときに、前記Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、互いに自己の出力電流が、あらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したことを検出したときは、その旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが前記負荷回路への電流出力を停止することを特徴として構成される。
【００２４】
また、第５の発明の並列冗長運転用電源カードは、第１の発明、第２の発明又は第４の発明の並列冗長運転用電源カードにおいて、前記出力電流の第２の上限値は前記出力電流の第１の上限値のＮ（少なくとも２の正の整数）分の１の値であることを特徴として構成される。
【００２５】
また、第６の発明の並列冗長運転用電源カードは、第３の発明の並列冗長運転用電源カードにおいて、前記出力電流の第２の上限値は前記出力電流の第１の上限値の２分の１の値であることを特徴として構成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
本発明の並列冗長運転用電源カードは、ＤＣ−ＤＣ変換機能を有して、接続されている負荷回路にＤＣ電圧を供給し、負荷回路の異常で出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の後述する第１の上限値を超過したとき、負荷回路へのＤＣ電圧出力を停止する機能を有する他に、Ｎ（少なくとも２の正の整数）個の並列冗長運転用電源カードが並列接続され負荷回路へ接続された状態では、Ｎ個の並列冗長運転用電源カードのそれぞれは、負荷回路への出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の後述する第２の上限値を超過したとき、その旨を並列接続された他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが負荷回路への自己の電流出力を停止する機能を有するように構成された並列冗長運転用電源カードである。
【００２８】
以下に詳細説明をするが、最初に、本発明の並列冗長運転用電源カードの単体について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の並列冗長運転用電源カードの実施の一形態を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示す本発明の並列冗長運転用電源カード１ノ基本的な構成部分であるＤＣ−ＤＣコンバータ機能部分は、図４に示す従来の並列冗長運転用電源カード４１の基本的な構成部分であるＤＣ−ＤＣコンバータ機能部分と同じであるが、下記に示すように、並列冗長運転用電源カードの並列冗長運転時における、出力電流が増大する際の出力電流の制御回路部分が相違している。
【００３１】
図１に示す本実施の形態の並列冗長運転用電源カード１は、ＤＣ電源３０からの電源電圧を入力するための電源入力端子８ａと、入力側の接地（ＩＮ−ＧＮＤ）に接続される電源入力端子８ｂと、入力されたＤＣ電源３０からの電源電圧がＤＣ−ＤＣ変換によって変換されて出力される電源出力端子９ａと、出力側の接地（ＯＵＴ−ＧＮＤ）に接続される電源出力端子９ｂと、電源入力端子８ａを介して入力される入力電流の値を検出し、入力電流値を電圧に変換して電流検出信号２９として出力する電流検出回路１４と、入力側の回路と出力側の回路とを絶縁するスイッチングトランス３と、チョークコイル６の出力側に接続され、フォトカプラ等を介して入力される出力電圧値をあらかじめ定められ基準出力電圧と比較し誤差電圧を増幅して誤差増幅出力信号として出力する誤差増幅器２１と、パルス幅変調に使用される鋸歯状波を発生する発信器を内蔵し、誤差増幅器２１から出力される誤差増幅出力信号に対してパルス幅変調を行い出力するＰＷＭ回路１０と、電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧を、あらかじめ定められた第１の減衰率で減衰させる第１の減衰器１９と、第１の減衰器１９から入力される、電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧が、あらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力信号をそれまでのハイレベル（以降、Ｈレベルと表記する）からローレベル（以降、Ｌレベルと表記する）にして出力する第１のカレントリミットラッチ１３と、スイッチングトランス３の入力側巻線の、電流検出回路１４に接続される一端の反対側の一端に、ドレイン（Ｄ）２８が接続され、ソース（Ｓ）２７が電源入力端子８ｂに接続され、ＤＣ電源３０から電源入力端子８ａを介して入力されスイッチングトランス３の入力側に流れる電流をスイッチングするスイッチングトランジスタ２と、ＰＷＭ回路１０によりパルス幅変調された誤差増幅出力信号により制御されてスイッチングトランジスタ２を駆動するドライバ（ＤＶ）１１と、第１のカレントリミットラッチ１３から入力される第１の制御信号及び第２のカレントリミットラッチ２６から入力される第２の制御信号により、ＰＷＭ回路１０によりパルス幅変調された誤差増幅出力信号をドライバ１１に出力するか否かを制御するＡＮＤ回路（ＡＮＤ）１２ａと、他の並列冗長運転用電源カード１と並列接続されて稼働するとき、電流検出回路１４から出力された電流検出信号２９が、並列接続の相手の並列冗長運転用電源カード１内の後述する電流検出信号入力端子２４に出力されるための中継端子である電流検出信号出力端子２３と、電流検出回路１４から出力される検出電流値信号を入力して電流検出信号出力端子２３に出力するバッファ回路としての機能を有するバッファ回路（ＢＦ）２２と、他の並列冗長運転用電源カード１と並列接続されて稼働するとき、並列接続の相手の並列冗長運転用電源カード１内の電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧を相手の並列冗長運転用電源カード１から入力するための電流検出信号入力端子２４と、電流検出信号入力端子２４を介して入力される、並列接続の相手の並列冗長運転用電源カード１内の電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧を、あらかじめ定められた第２の減衰率で減衰させる第２の減衰器２５と、電流検出信号入力端子２４及び第２の減衰器２５を介して入力され、第２の減衰器２５において第２の減衰率で減衰された、並列接続の相手の並列冗長運転用電源カード１内の電流検出回路１４により検出された入力電流値に対応する電圧を入力し、この電圧があらかじめ設定された閾値より大きいときは、ラッチ動作をして出力電圧をＬレベルにして出力する第２のカレントリミットラッチ２６と、スイッチングトランジスタ２がオンのときにスイッチングトランス３の出力側巻線の一端から電流が流れる整流ダイオード４と、スイッチングトランジスタ２がオフのときスイッチングトランス３の出力側巻線の、整流ダイオード４が接続される一端と異る他の一端から電流が流れる整流ダイオード５と、整流ダイオード４のカソードと整流ダイオード５のカソードとから流れ出る出力電流を平滑して出力するためのチョークコイル６と、チョークコイル６とともに出力電流を平滑するための平滑コンデンサ７と、他の並列冗長運転用電源カード１と並列接続されて稼働するとき、並列接続された相手の並列冗長運転用電源カード１からの逆流を防止する逆流防止ダイオード２０とを備えて構成される。
【００３２】
なお、電源入力端子８ａ、電源入力端子８ｂ、電源出力端子９ａ、電源出力端子９ｂ、電流検出回路１４、スイッチングトランス３、誤差増幅器２１、ＰＷＭ回路１０、第１の減衰器１９、第１のカレントリミットラッチ１３、スイッチングトランジスタ２、及びドライバ１１等は、図４に示す並列冗長運転用電源カード４１の場合と同じである。また、、ＡＮＤ回路１２ａも図４のＡＮＤ回路１２ｂと入力数が異なる他は同じである。
【００３３】
また、電流検出回路１４は、カレントトランス１５と電圧変換抵抗１７と整流ダイオード１６とコンデンサ１８とから構成される。
【００３４】
また、減衰器１９は、抵抗器１９１と抵抗器１９２とから構成される。
【００３５】
また、減衰器２５は、抵抗器２５１と抵抗器２５２とから構成される。
【００３６】
次に、図１を参照して図１に示す並列冗長運転用電源カード１の過電流の保護動作を説明する。
【００３７】
図１を参照すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの通常の動作状態では、第１のカレントリミットラッチ１３の状態はＯＦＦ状態で、そのときの第１のカレントリミットラッチ１３の出力信号はハイレベルの状態であり、出力信号がＨレベルの状態のときは、ＡＮＤ回路１２ａに入力されたＰＷＭ回路１０の出力信号がＡＮＤ回路１２ａを通過して、スイッチングトランジスタ２を駆動するドライバ１１に入力され、スイッチングトランジスタ２がドライバ１１に駆動されてＰＷＭ回路１０の出力信号の状態に従ってＯＮ、ＯＦＦの動作を行う。
【００３８】
スイッチングトランジスタ２がＯＮ状態になったときは、スイッチングトランス３の２次巻線側の整流ダイオード４のアノードからカソードの方向に電流が流れ、また、スイッチングトランジスタ２がＯＦＦ状態になったときは、整流ダイオード５、のアノードからカソードの方向に電流が流れ、スイッチングトランジスタ２のＯＮ、ＯＦＦの動作によってスイッチングトランス３の２次巻き線側に発生するＡＣ電圧が、整流ダイオード４、５によって整流されて、チョークコイル６とコンデンサ７によって平滑されて電源出力端子９ａを介して負荷３１に電力が供給される。
【００３９】
チョークコイル６とコンデンサ７との接続点での出力電圧が誤差増幅器２１に入力され、誤差増幅器２１内にあらかじめ設定された所定の基準電圧と比較されて、上記出力電圧と基準電圧との差分が取得され、この差分電圧でＰＷＭ回路１０のＰＷＭを制御し出力電圧の安定化が図られる。
【００４０】
一方、電流検出回路１４は、電源入力端子８ａからの入力電流の値を入力電流値として検出し、検出した入力電流値を電圧に変換して電流検出信号２９として出力する。なお、電流検出回路１４によって検出される入力電流の値は出力電流の値に比例するので、等価的に出力電流値を検出することになる。以後、入力電流値を出力電流値として説明する。
【００４１】
電流検出回路１４によって検出された出力電流値を示す電流検出信号２９は、バッファ回路２２を通して電流検出信号出力端子２３に出力されると共に、第１の減衰器１９に入力される。
【００４２】
なお、負荷３１に供給される出力電流がＸアンペアを超過したときに第１のカレントリミットラッチ１３がラッチ動作して、第１のカレントリミットラッチ１３の出力信号の状態がＬレベルとなり、並列冗長運転用電源カード１からの負荷への出力が停止されるように、第１の減衰器１９を構成する抵抗１９１、１９２の値が設定されているものとする。
【００４３】
また、図１に示す並列冗長運転用電源カード１の出力は、例えば出力電圧が５ボルトで、上述したように、出力電流としては最大でＸアンペアまでは増加可能なように並列冗長運転用電源カード１の第１の減衰器１９の減衰量の値Ｄが、上記第１の減衰器１９を構成する抵抗１９１、１９２の値の調整により設定されているものとする。
【００４４】
図１において、負荷３１に供給される出力電流がＸアンペアを超過したことは、負荷３１に供給される出力電流が電流検出回路１４によって検出された出力電流値を示す電流検出信号２９が第１の減衰器１９を介して第１のカレントリミットラッチ１３に入力されて、第１のカレントリミットラッチ１３によるラッチ動作によって検出される。このときの出力電流の値を出力電流の第１の上限値とする。
【００４５】
このとき、第１の減衰器１９に入力された、電流検出回路１４によって検出された出力電流値を示す電流検出信号２９は、第１の減衰器１９により、あらかじめ定められた減衰量Ｄの値で減衰されて第１のカレントリミットラッチ１３に入力される。出力電流の上記第１の上限値は、第１の減衰器１９によって電流検出信号２９に与えられる減衰量Ｄで変更できるので、出力電流の第１の上限値の設定変更は、第１の減衰器１９の減衰量Ｄの値を変更することで行われる。
【００４６】
出力電流がＸアンペア、すなわち、出力電流の第１の上限値を超過しないうちは、電流検出回路１４によって検出された出力電流値を示す電流検出信号が第１の減衰器１９を介して第１のカレントリミットラッチ１３に入力されても、第１のカレントリミットラッチ１３の出力信号はＨレベルのままである。
【００４７】
負荷３１が増加して負荷電流がＸアンペアを超過すると、すなわち、出力電流の第１の上限値を超過すると、第１のカレントリミットラッチ１３がラッチ動作して出力信号の状態がＬレベルとなり、スイッチングトランジスタ２の動作が停止して電源出力端子９ａへの出力電圧の供給は停止される。
【００４８】
なお、図１に示す並列冗長運転用電源カード１が、後述するように並列接続されるときに、並列接続された他の並列冗長運転用電源カードが検出し出力する電流検出信号２９が入力される電流検出信号入力端子２４には、第２の減衰器２５の入力が接続される。
【００４９】
次に、図２を参照して、図１に示す並列冗長運転用電源カード１を並列冗長運転用電源カード１ａ及び並列冗長運転用電源カード１ｂとして２個使用し並列冗長接続した場合の動作を説明する。
【００５０】
図２を参照すると、並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂのそれぞれの電源入力端子８ａ，８ｂ間にＤＣ４８ボルトのＤＣ電源３０が接続され、ＤＣ４８ボルトが入力されると、並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂのそれぞれの電源出力端子９ａ，９ｂ間にＤＣ５ボルト出力され、負荷となる複数の各種カード５６ａ〜５６ｂが複数個、並列に接続されている。
【００５１】
上述したように、並列冗長運転用電源カード１の単独使用の場合の、出力電流の第１の上限値は、負荷３１に異常が発生したとき、過剰な出力電流が並列冗長運転用電源カード１から負荷３１に供給されないように、出力電流の第１の上限値としての最大出力電流値がＸアンペアを超過しないように並列冗長運転用電源カード１の減衰器１９の減衰量Ｄが設定されている。
【００５２】
図２に示す並列冗長運転用電源カード１ａ及び並列冗長運転用電源カード１ｂの並列冗長接続の場合でも、上記第１の上限値の設定はそのままであるものとする。
【００５３】
図２では、冗長運転のため２個の並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂが並列接続されており、並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂの両方から負荷３１に給電されるが、負荷３１に障害が発生したときは、冗長運転のため並列接続された２個の並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂから、それぞれ出力電流の第１の上限値としての最大出力電流のＸアンペアが出力されるとすると、合計２Ｘアンペアが出力されてしまう恐れがあるため、負荷３１に障害が発生しても、２個の並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂから負荷３１に供給される出力電流の合計ががＸアンペアを超えないようにするために、２個の並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂのそれぞれの出力電流の値が０．５Ｘアンペアを超過しないようにする必要がある。
【００５４】
このように並列冗長運転用電源カード１を並列冗長接続したときに、それぞれの出力電流の上限値を単独使用の場合の第１の上限値よりも低い第２の上限値として設定できるようにする必要があり、第２の減衰器２５及び第２のカレントリミットラッチ２６を並列冗長運転用電源カード１には備えている。
【００５５】
第２の減衰器２５に設定される減衰量は、並列接続された並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂのそれぞれの出力電流が、並列冗長運転用電源カードを単独で使用した場合の１／２の０．５Ｘアンペアになったときに第２のカレントリミットラッチ２６がラッチ動作して、第２のカレントリミットラッチ２６の出力信号の状態がＬレベルとなるように、第２の減衰器２５を構成する抵抗２５１、２５２の値を調整することで設定される。
【００５６】
そして、並列接続される並列冗長運転用電源カード１ａ及び並列冗長運転用電源カード１ｂはそれぞれが、負荷となる複数の各種カード５６ａ〜５６ｂに供給している出力電流の値を電流検出回路１４によって検出して、電流検出信号２９を並列接続されている相手の並列冗長運転用電源カードに出力し、電流検出信号２９を受け取った相手の並列冗長運転用電源カードに、負荷となる複数の各種カード５６ａ〜５６ｂに供給している出力電流が０．５Ｘアンペアになったか否かを検出させ、出力電流が０．５Ｘアンペアになったことが検出されたときには、その相手の並列冗長運転用電源カードの出力が停止されるように構成されている。
【００５７】
それぞれの並列冗長運転用電源カードの第２の減衰器２５及び第２のカレントリミットラッチ２６は、並列接続の相手の並列冗長運転用電源カードから出力された電流検出信号２９を受け取り、複数の各種カード５６ａ〜５６ｂに供給している並列接続の相手の並列冗長運転用電源カードの出力電流が０．５Ｘアンペアになったか否かを検出するために設けられたものである。
【００５８】
上述したように、第１の減衰器１９は、並列冗長運転用電源カード１の単独動作のときの出力電流の上限値である第１の上限値を設定するための減衰器であるのに対して、第２の減衰器２５は、複数の並列冗長運転用電源カード１の並列冗長接続での動作のときの複数の並列冗長運転用電源カード１のそれぞれの出力電流の上限値である第２の上限値を設定するための減衰器である。
【００５９】
このように、第２の上限値は、負荷に異常が発生したときに負荷に過大な電流を流さないようにするために、並列冗長運転用電源カードが並列接続されて冗長運転状態で許される場合の、並列冗長運転用電源カード１ａ及び並列冗長運転用電源カード１ｂのそれぞれの負荷への出力電流の上限値を示す値である。
【００６０】
２個の並列冗長運転用電源カード１の並列冗長接続での動作のときは、第２の減衰器２５の減衰量は第１の減衰器１９の減衰量Ｄの１／２の減衰量が設定されて、出力電流の第２の上限値としての最大出力電流値が０．５Ｘアンペアが設定されることになる。
【００６１】
上述したように、図２に示す並列冗長接続の場合には、第１の減衰器１９の減衰量がＤと設定され、第２の減衰器２５の減衰量が０．５Ｄと設定された状態で、負荷である各種カード５６ａ〜５６ｂの中に異常が発生したカードがあり、異常が発生したカードの電源−ＧＮＤ間が低抵抗になった場合には並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂのそれぞれからの出力電流が増大するが、並列冗長運転用電源カード１ａ、１ｂのそれぞれの電流検出回路１４によって検出された出力電流値を示す電流検出信号２９がバッファ回路２２及び電流検出信号出力端子２３を介して接続相手の並列冗長運転用電源カードの電流検出信号入力端子２４に入力され、その相手の並列冗長運転用電源カードでは、電流検出信号入力端子２４に入力された上記電流検出信号が、第２の減衰器２５に入力され第２の減衰器２５により０．５Ｄの減衰を受けて減衰させられて、第２のカレントリミットラッチ２６に入力される。
【００６２】
そして並列接続相手の並列冗長運転用電源カードが検出した上記電流検出信号を入力された側の並列冗長運転用電源カードでは、上記電流検出信号が第２のカレントリミットラッチ２６に入力されるが、このとき、上記電流検出信号２９を出力した側の並列冗長運転用電源カードの出力電流が第２の上限値を超過していた場合は、上記電流検出信号２９を入力した側の並列冗長運転用電源カードでは、上記電流検出信号２９を入力した第２のカレントリミットラッチ２６がラッチ動作して、第２のカレントリミットラッチ２６の出力信号の状態がＬレベルとなり、スイッチングトランジスタ２の動作が停止して電源出力端子９ａへの出力が停止する。
【００６３】
また、並列接続相手の並列冗長運転用電源カードに対して、検出した電流検出信号２９を出力した側の並列冗長運転用電源カードも、上述した、電流検出信号を入力した側の並列冗長運転用電源カードと同様に、並列接続相手の並列冗長運転用電源カードから電流検出信号２９を入力されて第２の減衰器２５に入力し、第２のカレントリミットラッチ２６のラッチ動作を経てスイッチングトランジスタ２の動作が停止し、電源出力端子９ａへの出力が停止する。
【００６４】
次に、図３を参照して、図１に示す並列冗長運転用電源カード１を並列冗長運転用電源カード１ａ及び並列冗長運転用電源カード１ｂとして２個使用し、図３に示すように並列冗長接続した場合の動作を説明する。
【００６５】
図３の並列冗長接続の場合は、並列冗長運転用電源カード１ａへの並列冗長運転用電源カード１ｂからの電流検出値の入力が行われないようになっており、この点が図２の場合と異っている。
【００６６】
図３の並列冗長接続の場合は、並列冗長運転用電源カード１ａから並列冗長運転用電源カード１ｂへの電流検出値の出力はあるが、並列冗長運転用電源カード１ｂから並列冗長運転用電源カード１ａへの電流検出値の出力がないので、並列冗長運転用電源カード１ａからの負荷への出力電流が、第２の上限値の０．５Ｘアンペアを超過しても第１の上限値のＸアンペアを超過するまでは出力は停止しない。
【００６７】
一方、並列冗長運転用電源カード１ｂは、並列冗長運転用電源カード１ａからの電流検出値の出力を受けて、並列冗長運転用電源カード１ａの出力電流の値が第２の上限値の０．５Ｘアンペアを超過していると出力を停止する。
【００６８】
また、並列冗長運転用電源カード１ｂが並列冗長運転用電源カード１ａからの電流検出値の出力を受けて出力を停止した後は、並列冗長運転用電源カード１ａが単独で負荷への出力を継続するが、負荷への出力電流が、第１の上限値のＸアンペアを超過すると出力を停止する。
【００６９】
上記の説明では、並列冗長運転を行う並列冗長運転用電源カード１の数を２個として説明したが、２個の場合だけでなく一般的にＮ（少なくとも２の正の整数）個としてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の並列冗長運転用電源カードは、負荷回路の異常で出力電流が増加してあらかじめ設定された、出力電流の第１の上限値を超過したときに負荷回路へのＤＣ電圧出力を停止する機能を有する他に、複数個の並列冗長運転用電源カードが並列接続されて負荷回路へ接続された状態では、それぞれの並列冗長運転用電源カードは、負荷回路への出力電流が増加しあらかじめ設定された、出力電流の第２の上限値を超過したときにその旨を他の並列冗長運転用電源カードに通知し、通知を受けた側の並列冗長運転用電源カードが負荷回路への電流出力を停止するように構成されることにより、並列冗長接続された複数の並列冗長運転用電源カードが出力電流を供給する共通の負荷に異常が発生したとき、過剰な出力電流が負荷に供給されることを防止することができ、焼損事故等の重大な事故につながる可能性を低減することができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の並列冗長運転用電源カードの実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】図１の並列冗長運転用電源カードの並列接続及び負荷との第１の接続方法を示す説明図である。
【図３】図１の並列冗長運転用電源カードの並列接続及び負荷との第２の接続方法を示す説明図である。
【図４】従来の並列冗長運転用電源カード（その１）を示すブロック図である。
【図５】従来の並列冗長運転用電源カード（その２）を示すブロック図である。
【図６】図４及び図５の並列冗長運転用電源カードの並列接続及び負荷との接続方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１    並列冗長運転用電源カード
１ａ、１ｂ    並列冗長運転用電源カード
２    スイッチングトランジスタ
３    スイッチングトランス
４    整流ダイオード
５    整流ダイオード
６    チョークコイル
７    コンデンサ
８ａ，８ｂ    電源入力端子
９ａ，９ｂ    電源出力端子
１０    ＰＷＭ回路
１１    ドライバ（ＤＶ）
１２ａ、１２ｂ    ＡＮＤ回路（ＡＮＤ）
１３    第１のカレントリミットラッチ
１４    電流検出回路
１５    カレントトランス
１６    ダイオード
１７    電圧変換抵抗
１８    コンデンサ
１９    第１の減衰器
２０    逆流防止ダイオード
２１    誤差増幅器
２２    バッファ回路（ＢＦ）
２３    電流検出信号出力端子
２４    電流検出信号入力端子
２５    第２の減衰器
２６    第２のカレントリミットラッチ
２７    ソース（Ｓ）
２８    ドレイン（Ｄ）
２９    電流検出信号
３０    ＤＣ電源
３１    負荷
４１    並列冗長運転用電源カード
４１ａ、４１ｂ    並列冗長運転用電源カード
５１    並列冗長運転用電源カード
５２    電流検出回路
５３    検出抵抗
５５    電流検出信号
５６ａ〜５６ｂ    各種カード
【図１】
2004328885.tif 000003
【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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