(57)【要約】【課題】  バッテリの蓄電電力を効率よく供給すること。【解決手段】  電源装置１は、電源装置本体７１とバッテリユニット６１とで構成する。そして、電源装置本体７１は、入力端子５，６、整流回路７、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２，７３および本体コネクタ５１を有し、バッテリユニット６１は、ユニットコネクタ６２、バッテリ６３および昇圧回路７４を有する。【選択図】  図１
2005110378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧が入力される入力端子、上記交流電圧を直流電圧へ変換する整流回路、この直流電圧を他の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、および上記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に接続されて上記入力端子とは別に電力が供給される本体コネクタを有する電源装置本体と、
上記本体コネクタに着脱可能なユニットコネクタ、バッテリ、および上記バッテリの蓄電電圧を昇圧して上記ユニットコネクタへ出力する昇圧回路を有するバッテリユニットと、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
交流電圧が入力される入力端子、上記交流電圧を直流電圧へ変換する整流回路、入力巻線に中間タップを備える本体トランスを用いて上記直流電圧を他の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、および上記整流回路の出力端と上記中間タップとの間に設けられる本体コネクタを有する電源装置本体と、
上記本体コネクタに着脱可能なユニットコネクタ、バッテリ、および上記バッテリの蓄電電圧を昇圧して上記ユニットコネクタへ出力する昇圧回路を有するバッテリユニットと、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記ユニットコネクタは、２つの接点を有し、
前記昇圧回路は、
中間タップを有する入力巻線および中間タップを有する出力巻線で構成され、上記入力巻線の上記中間タップに前記バッテリの一端が接続されるユニットトランスと、
上記ユニットトランスの上記入力巻線の一端と前記バッテリの他端との間に設けられる第一スイッチング素子と、
上記ユニットトランスの上記入力巻線の他端と前記バッテリの他端との間に設けられる第二スイッチング素子と、
上記出力巻線の一端と上記２つの接点の中の一方の接点との間に接続される第一ダイオードと、
上記出力巻線の他端と上記一方の接点との間に接続される第二ダイオードと、
上記第一スイッチング素子および上記第二スイッチング素子を交互にオン状態とするスイッチングパルスを出力するパルス生成手段と、を有し、
上記出力巻線の上記中間タップは、上記２つの接点の中の他方の接点に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記パルス生成手段は、前記ユニットコネクタの前記２つの接点の電位差を検出し、この２つの接点の電位差が所定の電位差以下になったら前記スイッチングパルスを出力し、この２つの接点の電位差が所定の電位差よりも大きくなったら前記スイッチングパルスの出力を停止することを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
入力端子に印加される交流電圧を直流電圧へ変換し、上記入力端子とは別に直流電圧が印加される本体コネクタを有する電源装置本体に接続されるバッテリユニットであって、
上記本体コネクタに着脱可能なユニットコネクタと、
バッテリと、
上記バッテリの蓄電電圧を昇圧して上記ユニットコネクタへ出力する昇圧回路と、
を有することを特徴とするバッテリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源と負荷機器との間に接続される電源装置、およびその電源装置で使用されるバッテリユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、パーソナルコンピュータに電力を供給する無停電電源装置であって、無停電電源回路を内蔵しかつパーソナルコンピュータの筐体表面に密接可能な箱型容器と、パーソナルコンピュータのＡＣケーブル接続用コネクタに接続されるコネクタとを備える無停電電源装置が開示されている。そして、無停電電源装置のコネクタを、パーソナルコンピュータ本体のＡＣケーブル接続用コネクタとブラインド・ドッキングし、無停電電源装置のＡＣケーブル接続用コネクタに、ＡＣケーブルを接続して使用される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０８２７０号公報（特許請求の範囲、発明の実施の形態、図面）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている従来の無停電電源装置では、無停電電源装置のコネクタがパーソナルコンピュータ本体のＡＣケーブル接続用コネクタに接続される。したがって、ＡＣケーブルを介して供給される交流電力が停電などで異常な状態になっても、無停電電源装置のバッテリに蓄電されている電力を、パーソナルコンピュータ本体へ供給することができる。
【０００５】
しかしながら、パーソナルコンピュータ本体の電源装置には、商用の交流電圧が入力される必要があるので、この従来の無停電電源装置は、バッテリの蓄電電圧を商用交流電圧へ変換してから出力しなければならない。
【０００６】
つまり、従来の無停電電源装置では、バッテリの蓄電電力は、従来の無停電電源装置内で直流の蓄電電圧から交流電圧へ変換される。そして、その交流電圧は、更にパーソナルコンピュータ本体の電源装置において他の直流電圧へ変換されてから、パーソナルコンピュータ内部の回路へ供給されることになる。
【０００７】
その結果、この無停電電源装置における交流電圧へ変換するときの電力ロスと、パーソナルコンピュータ本体の電源装置における交流電圧を直流電圧へ再変換するときの電力ロスとが生じるため、バッテリの蓄電電力は効率よく利用されない。そして、それらの電力ロスを補うため、パーソナルコンピュータ内部の回路へ供給したい電力よりも大きな電力を蓄積することができる大型のバッテリを利用しなければならない可能性がある。また、ロスを補うために大型のバッテリを使用すると、無停電電源装置の大型化を招く可能性がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、バッテリの蓄電電力を効率よく供給することができる電源装置およびバッテリユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電源装置は、交流電圧が入力される入力端子、交流電圧を直流電圧へ変換する整流回路、この直流電圧を他の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、およびＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に接続されて入力端子とは別に電力が供給される本体コネクタを有する電源装置本体と、本体コネクタに着脱可能なユニットコネクタ、バッテリ、およびバッテリの蓄電電圧を昇圧してユニットコネクタへ出力する昇圧回路を有するバッテリユニットと、を有するものである。
【００１０】
この構成を採用すれば、バッテリユニットのユニットコネクタを本体コネクタに接続することで、バッテリの蓄電電力を昇圧回路で昇圧して入力コンデンサへ供給することができる。また、バッテリユニットは、交流電圧が入力される入力端子とは別の本体コネクタに接続されるので、バッテリの蓄電電力は、直流のままこの本体コネクタを介して電源装置本体へ効率よく供給される。
【００１１】
また、昇圧回路がバッテリとともにバッテリユニットに設けられているので、電源装置本体は、交流電圧を直流電圧へ変換する一般的な電源装置に本体コネクタを加えれば実現可能である。したがって、バッテリによる電力バックアップが可能でありながら、電源装置本体の汎用性を損なってしまうことなく、電源装置本体のみを通常の電源装置として利用することができる。
【００１２】
本発明に係る他の電源装置は、交流電圧が入力される入力端子、交流電圧を直流電圧へ変換する整流回路、入力巻線に中間タップを備える本体トランスを用いて直流電圧を他の直流電圧へ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、および整流回路の出力端と中間タップとの間に設けられる本体コネクタを有する電源装置本体と、本体コネクタに着脱可能なユニットコネクタ、バッテリ、およびバッテリの蓄電電圧を昇圧してユニットコネクタへ出力する昇圧回路を有するバッテリユニットと、を有するものである。
【００１３】
この構成を採用すれば、バッテリユニットのユニットコネクタを本体コネクタに接続することで、バッテリの蓄電電力を昇圧回路で昇圧して入力コンデンサへ供給することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、この入力コンデンサに供給されたバッテリの蓄電電力を他の直流電圧へ変換する。したがって、バッテリの蓄電電力は、直流のまま効率よく電源装置本体へ供給される。
【００１４】
また、昇圧回路がバッテリとともにバッテリユニットに設けられているので、電源装置本体は、交流電圧を直流電圧へ変換する一般的な電源装置に本体コネクタを加えれば実現可能である。したがって、バッテリによる電力バックアップが可能でありながら、電源装置本体の汎用性を損なってしまうことなく、電源装置本体のみを通常の電源装置として利用することができる。
【００１５】
さらに、昇圧回路と出力端子との間にはＤＣ／ＤＣコンバータが存在するので、昇圧回路の出力電圧に高い電圧精度は要求されない。さらに、昇圧回路の出力を、本体トランスの入力巻線の中間タップに印加した場合、入力巻線のすべてに昇圧回路の出力が印加される場合に比べて低い出力電圧でよい。その結果、バッテリとして比較的小さい容量で小型のものを使用することができ、しかも、昇圧回路を、出力電圧が低い回路素子の小さい構成にすることも可能である。その結果、バッテリユニットを小型化することができる。
【００１６】
本発明に係る電源装置または本発明に係る他の電源装置は、上述した発明の構成に加えて、ユニットコネクタが、２つの接点を有し、昇圧回路が、中間タップを有する入力巻線および中間タップを有する出力巻線で構成され、入力巻線の中間タップにバッテリの一端が接続されるユニットトランスと、ユニットトランスの入力巻線の一端とバッテリの他端との間に設けられる第一スイッチング素子と、ユニットトランスの入力巻線の他端とバッテリの他端との間に設けられる第二スイッチング素子と、出力巻線の一端と２つの接点の中の一方の接点との間に接続される第一ダイオードと、出力巻線の他端と一方の接点との間に接続される第二ダイオードと、第一スイッチング素子および第二スイッチング素子を交互にオン状態とするスイッチングパルスを出力するパルス生成手段と、を有し、出力巻線の中間タップが、２つの接点の中の他方の接点に接続されているものである。
【００１７】
本発明に係る電源装置または本発明に係る他の電源装置は、上述した各発明の構成に加えて、パルス生成手段が、ユニットコネクタの２つの接点の電位差を検出し、この２つの接点の電位差が所定の電位差以下になったらスイッチングパルスを出力し、この２つの接点の電位差が所定の電位差よりも大きくなったらスイッチングパルスの出力を停止するものである。
【００１８】
この構成を採用すれば、パルス生成手段による簡単な制御によって、バッテリユニットの出力電圧が所定の電位差となるように制御することができる。その結果、昇圧回路の動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの電源装置本体側の動作と連動させる必要が無く、独立したものとすることができる。
【００１９】
本発明に係るバッテリユニットは、入力端子に印加される交流電圧を直流電圧へ変換し、入力端子とは別に直流電圧が印加される本体コネクタを有する電源装置本体に接続されるバッテリユニットであって、本体コネクタに着脱可能なユニットコネクタと、バッテリと、バッテリの蓄電電圧を昇圧してユニットコネクタへ出力する昇圧回路と、を有するものである。
【００２０】
この構成を採用すれば、バッテリユニットのユニットコネクタを本体コネクタに接続することで、バッテリの蓄電電力を昇圧回路で昇圧して入力コンデンサへ供給することができる。また、バッテリユニットは、交流電圧が入力される入力端子とは別の本体コネクタに接続されるので、バッテリの蓄電電力は、直流のまま入力端子とは別に設けられた本体コネクタを介して電源装置本体へ効率よく供給される。
【００２１】
また、昇圧回路がバッテリとともにバッテリユニットに設けられているので、電源装置本体は、交流電圧を直流電圧へ変換する一般的な電源装置に本体コネクタを加えれば実現可能である。したがって、バッテリによる電力バックアップが可能でありながら、電源装置本体の汎用性を損なってしまうことなく、電源装置本体のみを通常の電源装置として利用することができる。
【００２２】
さらに、バッテリの蓄電電力を直流のまま効率よく供給することができるので、バッテリとして比較的小さい容量で小型のものを使用することができる。その結果、バッテリユニットを小型化することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、バッテリの蓄電電力を効率よく供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る電源装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１を示す回路図である。
【００２５】
この実施の形態に係る電源装置１は、パーソナルコンピュータの電源（たとえばＡＴＸ電源）として用いられるものであり、電源装置本体７１と、バッテリユニット６１と、で構成されている。
【００２６】
電源装置本体７１は、入力端子としての一対の入力端子５，６を有する。この一対の入力端子５，６は、パーソナルコンピュータの交流電源用の電源端子である。一対の入力端子５，６には、商用交流電源などの交流電源２が接続される。交流電源２は、交流電圧を出力する。
【００２７】
一対の入力端子５，６は、整流回路７に接続される。整流回路７は、ダイオードブリッジ８と、スイッチングレギュレータ回路９とを有する。ダイオードブリッジ８は、ブリッジ接続された４つのダイオードを有し、一対の入力端子５，６に入力される交流電圧を整流する。スイッチングレギュレータ回路９は、コイル１０と、トランジスタ１１と、ダイオード１２とを有する。コイル１０は、ダイオードブリッジ８とトランジスタ１１のコレクタとの間に接続される。トランジスタ１１のエミッタは、ダイオードブリッジ８に接続される。ダイオード１２のカソードは、トランジスタ１１のコレクタに接続される。
【００２８】
整流回路７は、入力コンデンサ１３に接続される。入力コンデンサ１３の一端は、ダイオード１２のアノードに接続される。入力コンデンサ１３の他端は、トランジスタ１１のエミッタに接続される。
【００２９】
入力コンデンサ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータとしての第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に接続される。第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、主に、本体トランスとしてのｎ次トランス１４（ｎは２以上の整数）と、スイッチング素子としての第一トランジスタ１５と、第一ダイオード１６と、スイッチング素子としての第二トランジスタ１７と、第二ダイオード１８とを有する。ｎ次トランス１４は、ｎ本の巻線が共通のコイルに巻きつけられたものである。以下、このｎ次トランス１４のｎ本の巻線を個別に記載する場合には、第ｘ巻線（ｘは１からｎまでの整数）と記載する。
【００３０】
第一トランジスタ１５のコレクタは、入力コンデンサ１３の一端に接続される。第一トランジスタ１５のエミッタは、第一巻線１４ａの一端に接続される。第一ダイオード１６のカソードは、入力コンデンサ１３の一端に接続される。第一ダイオード１６のアノードは、第一巻線１４ａの一端に接続される。
【００３１】
第二トランジスタ１７のコレクタは、第一巻線１４ａの他端に接続される。第二トランジスタ１７のエミッタは、入力コンデンサ１３の他端に接続される。第二ダイオード１８のカソードは、第一巻線１４ａの他端に接続される。第一ダイオード１６のアノードは、入力コンデンサ１３の他端に接続される。
【００３２】
ｎ次トランス１４の第二巻線１４ｂの一端は、第一正出力ダイオード２１ｂのアノードに接続される。第一正出力ダイオード２１ｂのカソードは第一出力コイル２２ｂの一端に接続される。第一出力コイル２２ｂの他端は、第一正出力端子２３ｂおよび第一出力コンデンサ２４ｂの一端とに接続される。第一出力コンデンサ２４ｂの他端は、第一負出力端子２５ｂおよび第二巻線１４ｂの他端に接続される。また、第二巻線１４ｂの他端には、第一負出力ダイオード２６ｂのアノードが接続される。第一負出力ダイオード２６ｂのカソードは、第一出力コイル２２ｂの一端に接続される。
【００３３】
ｎ次トランス１４に第３巻線〜第ｍ巻線１４ｍ（ｍはｎ以下の整数）が存在する場合には、上述した第二巻線１４ｂに接続される回路と同様な回路構成の回路が接続される。すなわち、第ｍ巻線１４ｍの一端は、第（ｍ−１）正出力ダイオード２１ｍのアノードに接続される。第（ｍ−１）正出力ダイオード２１ｍのカソードは第（ｍ−１）出力コイル２２ｍの一端に接続される。第（ｍ−１）出力コイル２２ｍの他端は、第（ｍ−１）正出力端子２３ｍおよび第（ｍ−１）出力コンデンサ２４ｍの一端とに接続される。第（ｍ−１）出力コンデンサ２４ｍの他端は、第（ｍ−１）負出力端子２５ｍおよび第ｍ巻線１４ｍの他端に接続される。また、第ｍ巻線１４ｍの他端には、第（ｍ−１）負出力ダイオード２６ｍのアノードに接続される。第（ｍ−１）負出力ダイオード２６ｍのカソードは、第（ｍ−１）出力コイル２２ｍの一端に接続される。
【００３４】
第一トランジスタ１５のベースおよび第二トランジスタ１７のベースには、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧制御回路１９が接続される。出力電圧制御回路１９は、起動信号が入力されると動作を開始し、スイッチングパルスを出力する。このスイッチングパルスは、第一トランジスタ１５のベースおよび第二トランジスタ１７のベースに入力される。
【００３５】
また、出力電圧制御回路１９は、第一正出力端子２３ｂの第一負出力端子２５ｂに対する電位差が所定の目標電圧となるように、スイッチングパルスのパルス幅やデューティなどを制御する。出力電圧制御回路１９は、たとえば周期が一定である条件下で制御する場合には、第一正出力端子２３ｂと第一負出力端子２５ｂとの間の電位差が所定の目標電圧よりも低いときには、スイッチングパルスのパルス幅を広げ、第一正出力端子２３ｂと第一負出力端子２５ｂとの間の電位差が所定の目標電圧よりも高いときには、スイッチングパルスのパルス幅を狭めるように制御する。
【００３６】
図１の一対の入力端子５，６側に戻って、入力コンデンサ１３には、ＤＣ／ＤＣコンバータとしての第二ＤＣ／ＤＣコンバータ７３が接続される。第二ＤＣ／ＤＣコンバータ７３は、本体トランスとしての二次トランス３１を有する。入力コンデンサ１３の一端には、二次トランス３１の入力巻線３１ａの一端が接続される。入力巻線３１ａの他端は、第三トランジスタ３２のコレクタに接続される。第三トランジスタ３２のエミッタは、入力コンデンサ１３の他端に接続される。第三トランジスタ３２のベースには、第一パルス生成回路３３が接続される。第一パルス生成回路３３は、内部に発振回路を有し、出力コンデンサ３６の電圧が所定の電圧となるようにパルス幅が制御されたスイッチングパルスを出力する。なお、第一パルス生成回路３３は、整流回路７にて整流された電力で動作している。
【００３７】
二次トランス３１の出力巻線３１ｂの一端は、正出力ダイオード３４のアノードに接続される。正出力ダイオード３４のカソードは、正出力端子３５および出力コンデンサ３６の一端とに接続される。出力コンデンサ３６の他端は、負出力端子３７および出力巻線３１ｂの他端に接続される。また、出力電圧制御回路１９は、出力コンデンサ３６と並列に接続され、この出力コンデンサ３６へ供給される電力で動作する。
【００３８】
正出力端子３５、第一〜第（ｎ−１）正出力端子２３ｎ、負出力端子３７および第一〜第（ｎ−１）負出力端子２５ｎは、ケーブル４を介してパーソナルコンピュータのメイン回路基板、所謂マザーボード３に接続される。マザーボード３は、約１〜５Ｖの電圧で動作する中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４１、起動スイッチ４２が接続される起動回路４３、その他の回路を有する。
【００３９】
起動スイッチ４２は、パーソナルコンピュータの図示外の筐体に設けられる。起動回路４３は、正出力端子３５および負出力端子３７から供給される電力で動作する。また、起動回路４３は、起動スイッチ４２の操作に応じて起動信号を出力する。この起動信号は、マザーボード３の信号端子、ケーブル４および電源装置本体７１の信号端子を介して出力電圧制御回路１９へ出力される。また、この起動信号は、中央処理装置４１へ出力される。
【００４０】
図１の一対の入力端子５，６側に戻って、入力コンデンサ１３の両端、すなわち整流回路７の出力端は、本体コネクタ５１の２つの接点５１ａ，５１ｂにそれぞれ接続される。この本体コネクタ５１には、上述したバッテリユニット６１が着脱可能とされる。
【００４１】
バッテリユニット６１は、本体コネクタ５１に着脱可能なユニットコネクタ６２と、バッテリ６３と、昇圧回路７４と、を有する。
【００４２】
ユニットコネクタ６２は、本体コネクタ５１の２つの接点５１ａ，５１ｂそれぞれに電気的に接続される２つの接点６２ａ，６２ｂを有する。
【００４３】
バッテリ６３は、負荷機器であるコンピュータをたとえば数分程度動作させることができる容量を有するものである。
【００４４】
昇圧回路７４は、ユニットトランス６４を有する。ユニットトランス６４は、中間タップ６４ａを有する入力巻線６４ｂと、中間タップ６４ｃを有する出力巻線６４ｄとを有する。
【００４５】
バッテリ６３のプラス端子は、入力巻線６４ｂの中間タップ６４ａに接続される。バッテリ６３のマイナス端子は、第二スイッチング素子としての第五トランジスタ６５のエミッタに接続される。第五トランジスタ６５のコレクタは、入力巻線６４ｂの一端に接続される。また、バッテリ６３のマイナス端子は、第一スイッチング素子としての第四トランジスタ６６のエミッタに接続される。第四トランジスタ６６のコレクタは、入力巻線６４ｂの他端に接続される。
【００４６】
第五トランジスタ６５のベースには、パルス生成手段の一部としての第二パルス生成回路６７が接続される。第四トランジスタ６６のベースには、パルス生成手段の一部としての反転回路６８が接続される。反転回路６８は、第二パルス生成回路６７に接続される。
【００４７】
第二パルス生成回路６７は、内部に発振回路を有し、ユニットコネクタ６２の２つの接点６１ａ，６１ｂの電位差が所定の電位差以下になったら、所定の一定周期ごとに所定のパルス幅を有するスイッチングパルスを出力する。また、第二パルス生成回路６７は、ユニットコネクタ６２の２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差が所定の電位差よりも大きくなったら、スイッチングパルスの出力を停止する。なお、第二パルス生成回路６７は、バッテリ６３の蓄電電力で動作している。
【００４８】
ユニットトランス６４の出力巻線６４ｄの一端は、第一ダイオードとしてのユニット正出力ダイオード６９のアノードに接続される。ユニット正出力ダイオード６９のカソードは、ユニットコネクタ６２の２つの接点の中の一方の接点６２ａに接続される。ユニットトランス６４の出力巻線６４ｄの中間タップ６４ｃは、ユニットコネクタ６２の２つの接点の中の他方の接点６２ｂに接続される。また、ユニットトランス６４の出力巻線６４ｄの他端は、第二ダイオードとしてのユニット負出力ダイオード７０のアノードに接続される。ユニット負出力ダイオード７０のカソードは、ユニットコネクタ６２の一方の接点６２ａに接続される。
【００４９】
次に、以上の回路構成を有する電源装置１の動作を説明する。
【００５０】
まず、電源本体７１にバッテリユニット７２を装着し、ユニットコネクタ６２を本体コネクタ５１に接続させる。そして、パーソナルコンピュータの電源端子、すなわち電源装置本体７１の一対の入力端子５，６に、交流電源２を接続する。これにより、交流電源２が出力する交流電圧は、一対の入力端子５，６に入力される。
【００５１】
整流回路７のダイオードブリッジ８は、一対の入力端子５，６に入力される交流電圧を整流する。トランジスタ１１がオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作することで、トランジスタ１１がオン状態のときに流れた電流でコイル１０に電圧が励起される。そして、ダイオードブリッジ８の出力電圧にこのコイル１０に励起された電圧を加算した電圧が、ダイオード１２を介して入力コンデンサ１３に出力される。これにより、入力コンデンサ１３は、ダイオードブリッジ８にて整流された電圧の最大値よりも大きな電圧まで充電される。
【００５２】
この入力コンデンサ１３の充電電圧は、二次トランス３１の入力巻線３１ａと第三トランジスタ３２とで構成される回路に印加される。第一パルス生成回路３３は、昇圧回路から出力される電圧で動作して、出力コンデンサ３６の電圧が所定の電圧となるようにパルス幅が制御されたスイッチングパルスを出力する。第三トランジスタ３２は、この第一パルス生成回路３３のスイッチングパルスにしたがって、オン状態とオフ状態との間でスイッチング動作する。これにより、二次トランス３１の入力巻線３１ａに電流値が変化する電流が流れ、二次トランス３１の出力巻線３１ｂに電圧が励起される。
【００５３】
出力巻線３１ｂの一端の電位がその他端の電位よりも高くなると、正出力ダイオード３４を介して、出力コンデンサ３６に電流が流れる。出力コンデンサ３６は、この電流で充電される。出力コンデンサ３６の充電電圧は、正出力端子３５および負出力端子３７を介して出力される。この電圧が、マザーボード３の起動回路４３へ出力される。
【００５４】
起動回路４３に出力コンデンサ３６の充電電圧が供給されている状態で起動スイッチ４２が操作されると、起動回路４３は、起動信号を出力する。起動信号は、出力電圧制御回路１９および中央処理装置４１へ出力される。出力電圧制御回路１９は、起動信号が入力されると動作を開始し、スイッチングパルスの出力を開始する。このスイッチングパルスは、第一トランジスタ１５のベースおよび第二トランジスタ１７のベースに入力される。第一トランジスタ１５および第二トランジスタ１７は、このスイッチングパルスによってオン状態とオフ状態との間で切り替わるスイッチング動作を行う。
【００５５】
第一トランジスタ１５および第二トランジスタ１７がオフ状態からオン状態に切り替わると、入力コンデンサ１３の充電電圧による電流が、第一トランジスタ１５、第一巻線１４ａおよび第二トランジスタ１７で構成される回路に流れる。第一巻線１４ａにこのような電流が流れると、第一巻線１４ａにはこの電流の変化に応じた電圧が励起され、この第一巻線１４ａと電磁気的に結合しているｎ次コイルの他の巻線（第二巻線１４ｂ〜第ｎ巻線１４ｎ）にも電圧が励起される。これらの第二巻線１４ｂ〜第ｎ巻線１４ｎに励起される電圧は、第一トランジスタ１５および第二トランジスタ１７のスイッチング制御の周期およびデューティにしたがった周期と波形とを有する。
【００５６】
これにより、たとえば第二巻線１４ｂを例として説明すれば、第二巻線１４ｂに励起される電圧は、第一正出力ダイオード２１ｂを介して、第一出力コイル２２ｂおよび第一出力コンデンサ２４ｂに印加される。第一出力コイル２２ｂおよび第一出力コンデンサ２４ｂは、ローパスフィルタとして機能し、この第二巻線１４ｂに励起される電圧の高周波成分を除去する。これにより、第一正出力端子２３ｂおよび第一負出力端子２５ｂからは、略一定の電圧値を有する電圧が出力される。
【００５７】
そして、出力電圧制御回路１９は、この第一正出力端子２３ｂの第一負出力端子２５ｂに対する電位差が所定の目標電圧となるように、スイッチングパルスのパルス幅やデューティなどを制御する。この第一正出力端子２３ｂの第一負出力端子２５ｂに対する電位差が所定の目標電圧よりも低い場合には、出力電圧制御回路１９は、たとえばスイッチングパルスのパルス幅を広げる。これにより、第一巻線１４ａに流れる電流が増加し、第一巻線１４ａから他の巻線へ供給される電力が増加する。この第一正出力端子２３ｂの第一負出力端子２５ｂに対する電位差が所定の目標電圧よりも高い場合には、出力電圧制御回路１９は、たとえばスイッチングパルスのパルス幅を狭める。これにより、第一巻線１４ａに流れる電流の実効値が減少し、第一巻線１４ａから他の巻線へ供給される電力が減少する。このような制御によって、第一正出力端子２３ｂの電圧は、所定の目標電圧に制御される。
【００５８】
この所定の目標電圧に制御される電圧は、第一正出力端子２３ｂおよび第一負出力端子２５ｂに接続されるマザーボード３の中央処理装置４１に供給される。中央処理装置４１は、この所定の目標電圧に制御される電圧で、安定した動作をする。
【００５９】
なお、第三巻線〜第ｎ巻線１４ｎに励起される電圧も、第二巻線１４ｂと同様にスイッチングパルスのパルス幅やデューティにしたがった波形を有する電圧になっているが、それぞれの巻線にもローパスフィルタとして機能する第（ｍ−１）出力コイル２２ｍおよび第（ｍ−１）出力コンデンサ２４ｍが接続される。そのため、第三〜第（ｎ−１）正出力端子２３ｎおよび第三〜第（ｎ−１）負出力端子２５ｎからは、略一定の電圧が出力されることになる。
【００６０】
また、第三巻線〜第ｎ巻線１４ｎの第二巻線１４ｂに対する巻数比は、予め所望の値となるように設定されている。したがって、出力電圧制御回路１９によって、第二巻線１４ｂを介して第一正出力端子２３ｂおよび第一負出力端子２５ｂから出力される電圧が所定の目標電圧に制御されることで、第三巻線〜第ｎ巻線１４ｎを介して第二〜第（ｎ−１）正出力端子２３ｎおよび第二〜第（ｎ−１）負出力端子２５ｎから出力される電圧も、それぞれの第二巻線１４ｂに対する巻数比に応じた所定の目標電圧に制御されることになる。その結果、第三〜第（ｎ−１）正出力端子２３ｎおよび第三〜第（ｎ−１）負出力端子２５ｎから出力される電圧は、第一正出力端子２３ｂおよび第一負出力端子２５ｂから出力される電圧と同様に安定したものとなり、これによりマザーボード３の他の回路は、安定した電力の下で安定した動作をすることができる。
【００６１】
ところで、このように出力電圧制御回路１９がスイッチングパルスの出力を開始した後に、交流電源２に異常が生じて一対の入力端子５，６に入力される電圧の振幅が小さくなると、整流回路７から出力される電圧も低下する一方で、入力コンデンサ１３の蓄電電力は、ｎ次トランス１４を介してマザーボード３の中央処理装置４１およびその他の回路へ供給されている状態になる。その結果、入力コンデンサ１３の電圧は低下する。
【００６２】
入力コンデンサ１３の電圧が低下すると、ユニットコネクタ６２の２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差も低下する。バッテリユニット６１の第二パルス生成回路６７は、ユニットコネクタ６２の２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差が所定の電位差以下になったことを検出すると、スイッチングパルスの出力を開始する。このスイッチングパルスは、反転回路６８と第五トランジスタ６５のベースに出力される。反転回路６８は、その第二パルス生成回路６７から出力されるスイッチングパルスを反転して第四トランジスタ６６のベースへ出力する。
【００６３】
これにより、第四トランジスタ６６と第五トランジスタ６５とは、互いに逆相にてオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御される。第四トランジスタ６６がオン状態である期間では、第五トランジスタ６５はオフ状態となり、第五トランジスタ６５がオン状態である期間では、第四トランジスタ６６はオフ状態となる。
【００６４】
第四トランジスタ６６がオン状態になると、ユニットトランス６４の入力巻線６４ｂに電流が流れ、この入力巻線６４ｂと電磁気的に結合しているユニットトランス６４の出力巻線６４ｄに電圧が励起される。このユニットトランス６４の出力巻線６４ｄに励起された電圧は、ユニット正出力ダイオード６９およびユニット負出力ダイオード７０の中のいずれか一方のダイオードを介して、ユニットコネクタ６２へ出力される。
【００６５】
また、第五トランジスタ６５がオン状態になると、ユニットトランス６４の入力巻線６４ｂに先ほどとは逆向きの電流が流れ、この入力巻線６４ｂと電磁気的に結合しているユニットトランス６４の出力巻線６４ｄに逆向きの電圧が励起される。このユニットトランス６４の出力巻線６４ｄに励起された逆向きの電圧は、ユニット正出力ダイオード６９およびユニット負出力ダイオード７０の中のいずれか他方のダイオードを介して、ユニットコネクタ６２へ出力される。
【００６６】
これらのユニットコネクタ６２へ出力される電圧は、本体コネクタ５１を介して入力コンデンサ１３、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ７２の入力側へ印加される。これにより、入力コンデンサ１３の電圧は、上昇し、所定の電圧に復帰する。そして、第二パルス生成回路６７は、ユニットコネクタ６２の２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差として検出する入力コンデンサ１３の充電電圧が所定の電位差よりも大きくなったら、スイッチングパルスの出力を停止する。
【００６７】
その後に再び、入力コンデンサ１３の蓄電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７２，７３を介してマザーボード３へ供給されることで入力コンデンサ１３の電圧が低下すると、第二パルス生成回路６７は、入力コンデンサ１３の充電電圧が所定の電位差よりも大きくなるまで、スイッチングパルスを出力する。これにより、入力コンデンサ１３の蓄電電力は、所定の電位差以上の電圧に維持されることになる。
【００６８】
また、出力電圧制御回路１９は、第一正出力端子２３ｂの第一負出力端子２５ｂに対する電位差が所定の目標電圧となるようにスイッチングパルスを制御する。これにより、第一〜第（ｎ−１）正出力端子２３ｎおよび第一〜第（ｎ−１）負出力端子２５ｎから出力される電圧は、それぞれ所定の略一定の電圧に制御される。
【００６９】
その結果、マザーボード３の中央処理装置４１およびその他の回路は、交流電源２が停電など異常状態になったとしても、バッテリ６３の蓄電電力に基づく電力で安定した動作を継続することができる。
【００７０】
そして、バッテリユニット６１を電源装置本体７１から離脱させた状態でも、電源装置本体７１により交流電源２からの電力を負荷機器であるコンピュータ３へ供給することができる。また、バッテリ６３が劣化した場合には、バッテリユニット６１またはバッテリ６３のみが交換される。
【００７１】
以上のように、本発明の実施の形態に係る電源装置１は、交流電源２が停電など異常状態になった場合には、バッテリユニット６１のバッテリ６３の蓄電電力に基づく電力を負荷機器としてのマザーボード３へ供給することができる。これにより、電源装置１に接続されたマザーボード３は、交流電源２が停電など異常状態になったとしても安定して動作を継続することができる。
【００７２】
この実施の形態に係る電源装置１では、バッテリユニット６１のユニットコネクタ６２を、一対の入力端子５，６とは別に設けられた本体コネクタ５１に接続することで、バッテリ６３の蓄電電力を昇圧回路７４で昇圧して電源装置本体７１へ供給することができる。また、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２および第二ＤＣ／ＤＣコンバータ７３は、この入力コンデンサ１３に供給されたバッテリ６３の蓄電電力を他の直流電圧へ変換する。したがって、バッテリ６３の蓄電電力は、直流のまま効率よく電源装置本体７１へ供給される。
【００７３】
また、昇圧回路７４がバッテリ６３とともにバッテリユニット６１に設けられているので、電源装置本体７１は、交流電圧を直流電圧へ変換する一般的な電源装置に本体コネクタ５１を追加することで実現可能である。したがって、バッテリ６３による電力バックアップが可能でありながら、電源装置本体７１の汎用性を損なってしまうことなく、電源装置本７１体のみを通常の電源装置として利用することができる。
【００７４】
また、昇圧回路７４と各種の出力端子３５，３７，２３ｂ〜２３ｎ，２５ｂ〜２５ｎ）との間には第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２あるいは第二ＤＣ／ＤＣコンバータ７３が存在するので、昇圧回路７４の出力電圧に高い電圧精度は要求されずに済む。しかも、昇圧回路７４は、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２および第二ＤＣ／ＤＣコンバータ７３の動作と同期させる必要がない。その結果、昇圧回路７４は部品点数が少ない単純な回路構成にすることができる。その結果、バッテリユニット６１を小型化することができる。
【００７５】
また、この実施の形態では、昇圧回路７４は、ユニットトランス６４と、第四トランジスタ６６と、第五トランジスタ６５と、ユニット正出力ダイオード６９と、ユニット負出力ダイオード７０と、第二パルス生成回路６７とのみで構成されている。したがって、昇圧回路７４は、バッテリ６３の蓄電電圧を昇圧するための最小限の部品で構成することができる。
【００７６】
また、この実施の形態では、第二パルス生成回路６７は、ユニットコネクタ６２の２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差を検出し、この２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差が所定の電位差以下になったら停電とみなしてスイッチングパルスを出力し、この２つの接点６２ａ，６２ｂの電位差が所定の電位差よりも大きくなったら復電と見なしてスイッチングパルスの出力を停止している。その結果、昇圧回路７４の動作は、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ７２および第二ＤＣ／ＤＣコンバータ７３などの電源装置本体７１側の動作と連動させる必要が無く、独立したものとすることができる。
【００７７】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【００７８】
たとえば、上記実施の形態では、本体コネクタ５１の２つの接点５１ａ，５１ｂは、入力コンデンサ１３の両端に接続される。この他にもたとえば、図２に示すように、ｎ次トランス１４の第一巻線１４ａに中間タップ８１を設け、本体コネクタ５１の２つの接点５１ａ，５１ｂの中の一方をこの中間タップ８１に接続するようにしてもよい。これにより、バッテリユニット６１から出力する電圧は、入力コンデンサ１３の所望の充電電圧よりも低い電圧まで昇圧すれば良くなる。その分、ユニットトランス６４を小さくして、バッテリユニット６１を小型化することができる。なお、図２は、本発明の実施の形態に係る電源装置１の第一の変形例を示す回路図である。
【００７９】
また、この第一の変形例および第二の変形例に係る電源装置１では、昇圧回路７４の出力は、入力コンデンサ１３の一端とｎ次トランス１４の第一巻線１４ａの中間タップ８１との間に接続されるので、入力コンデンサ１３の両端に接続された場合に比べて低い出力電圧でよい。その結果、昇圧回路７４は出力電圧が低い回路素子の小さい構成にすることができ、さらにバッテリユニット６１を小型化することができる。
【００８０】
また、上記実施の形態では、ｎ次トランス１４の第一巻線１４ａには、第一トランジスタ１５および第二トランジスタ１７が接続される。この他にもたとえば、図３に示すように、第二トランジスタ１７のみを接続するようにしても、あるいは、第一トランジスタ１５のみを接続するようにしてもよい。なお、図３は、本発明の実施の形態に係る電源装置１の第二の変形例を示す回路図である。
【００８１】
また、上記実施の形態では、パーソナルコンピュータのマザーボード３を負荷機器としている。この他にもたとえば、通信機器などの起動回路を有する他の電子機器、電気機器、その他の負荷機器を負荷機器としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置を示す回路図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る電源装置の第一の変形例を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る電源装置の第二の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  電源装置
５，６  一対の入力端子（入力端子）
７  整流回路
１３  入力コンデンサ
１４  ｎ次トランス（本体トランス）
１５  第一トランジスタ（スイッチング素子）
１７  第二トランジスタ（スイッチング素子）
３１  二次トランス（本体トランス）
５１  本体コネクタ
６１  バッテリユニット
６２  ユニットコネクタ
６２ａ，６２ｂ  ２つの接点
６３  バッテリ
６４  ユニットトランス
６４ｂ  入力巻線
６４ａ  中間タップ
６４ｄ  出力巻線
６４ｃ  中間タップ
６５  第五トランジスタ（第二スイッチング素子）
６６  第四トランジスタ（第一スイッチング素子）
６７  第二パルス生成回路（パルス生成手段の一部）
６８  反転回路（パルス生成手段の一部）
６９  ユニット正出力ダイオード（第一ダイオード）
７０  ユニット負出力ダイオード（第二ダイオード）
７１  電源装置本体
７２  第一ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
７３  第二ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
７４  昇圧回路
８１  中間タップ
【図１】
2005110378.tif 000003
【図２】
2005110378.tif 000004
【図３】
2005110378.tif 000005