(57)【要約】【課題】ＡＣアダプタを使用する負荷機器に従来の無停電電源装置を接続した場合に発生していた、交流−直流変換、直流−交流変換といった交流−直流間の変換が繰返した行うことによる変換時のエネルギー損失を抑制するバックアップ用直流電源を提供すること。【解決手段】交流電力を直流に変換するＡＣアダプタに接続され、ＡＣアダプタの直流出力によって動作する負荷機器に用いるバックアップ用直流電源装置であって、交流停電時に負荷機器に電力を供給する蓄電池と、交流受電時に交流電力を入力する交流入力部と、交流入力部からの交流を直流に変換して蓄電池を充電するための充電部を備え、ＡＣアダプタの直流出力を入力する直流入力部と、蓄電池からの出力と直流入力部を介した前記ＡＣアダプタの直流出力とを排他的に選択して負荷機器を接続した直流出力部に出力するための切替手段を備える。【選択図】図１ 
2005160210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流に変換するＡＣアダプタに接続され、前記ＡＣアダプタの直流出力によって動作する負荷機器に用いるバックアップ用直流電源装置であって、
交流電力停電時に前記負荷機器に電力を供給する蓄電池と、
交流電力受電時に前記交流電力を入力する交流入力部と、
前記交流入力部からの交流を直流に変換して前記蓄電池を充電するための充電部を備え、
前記ＡＣアダプタの直流出力を入力する直流入力部と、
前記蓄電池からの出力と前記直流入力部を介した前記ＡＣアダプタの直流出力とを排他的に選択して前記負荷機器を接続した直流出力部に出力するための切替手段を備えたことを特徴とするバックアップ用直流電源装置。
【請求項２】
前記切替手段は蓄電池出力を入力するための第１の入力部、前記直流入力部に接続された第２の入力部、および前記第１の入力部に入力された第１の直流入力もしくは前記第２の入力部に入力された第２の直流入力のいずれか一方を出力する切替出力部とからなるとともに、前記第１の入力部にダイオードのアノード、前記切替出力部に前記ダイオードのカソードが接続されるとともに、前記切替出力部と前記第２の入力部とが接続されてなり、
前記交流電力受電時における前記ＡＣアダプタの出力電圧をＶ1、前記第１の入力部の電圧をＶB、前記ダイオードの順方向電圧降下をＶFとしたときに、Ｖ1＞ＶB−ＶFとすることを特徴とする請求項１に記載のバックアップ用直流電源装置。
【請求項３】
前記蓄電池と前記切替手段との間に前記蓄電池からの直流を変圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータを介挿して設けたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載のバックアップ用直流電源装置。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは前記交流電力受電時にその動作を停止することを特徴とする請求項３に記載のバックアップ用直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器やコンピュータに用いるバックアップ用直流電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器に用いるバックアップ用電源は、通信分野をはじめとして、様々な分野で広く用いられている。例えば、商用交流電源をバックアップする無停電電源装置は、特許文献１に示されたように、交流電力受電時には、交流を直流に整流して蓄電池を充電する。また、同時にインバータにより直流を交流に変換して負荷に電力を供給し、交流電力が停電した場合には蓄電池からの直流出力を交流に変換して負荷に電力を供給する構成が一般的に用いられている。また、特許文献２には蓄電池もしくはＡＣ／ＤＣ変換器からの直流出力をＤＣ／ＤＣコンバータで電圧変換することによって直流電力を出力する無停電電源装置が示されている。
【０００３】
近年、光通信網やＡＤＳＬ回線といった通信回線の普及に伴い、個人の宅内にもこれらの通信回線に対応したＯＮＵやＡＤＳＬモデム、ルーターといった各種のネットワーク機器が設置されるようになってきている。これらのネットワーク機器は個人使用が主な目的であり、設備的にも小規模である。そして、その消費電力は数Ｗ〜数十Ｗ程度の小電力であるため、これらの機器への電力供給用に商用交流電力を直流に変換するＡＣアダプタを用いることが一般的である。
【０００４】
このようなＡＣアダプターを使用する負荷機器を無停電電源装置に接続する場合、図３に示したように、無停電電源装置３０１内でコンバータ３０２により交流から直流に変換される。この直流出力の一部で蓄電池３０８を充電するとともに、直流出力のその他の一部はインバータ３０３により直流から交流に変換されて出力端３０４に出力される。出力端３０４にはＡＣアダプタ３０５が接続され、ＡＣアダプタ３０５の直流出力が負荷機器３０６に供給される。ＡＣアダプタ３０５では出力端３０４から供給された交流電力を第２のコンバータ３０７で適切な電圧としたのち、ＡＣアダプタ３０５に接続された負荷機器３０６に供給される。
【０００５】
図３に示したような構成において、交流電力受電時に交流電力は無停電電源装置３０１内でコンバータ３０２により直流に変換されたのち、インバータ３０３で交流に変換され、出力端３０４に出力される。この出力端３０４からの交流電力はＡＣアダプタ３０５内で再度直流に変換された後に負荷機器３０６に供給される。
【０００６】
また、交流電力が停電した場合、蓄電池３０８からの直流出力をインバータ３０３で交流に変換し、さらにＡＣアダプタ３０５で直流に変換した後に負荷機器３０６に供給することとなる。
【特許文献１】特開平５−６４３７８号公報
【特許文献２】特開平６−７０４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したように、ＡＣアダプタを使用する負荷機器に従来の無停電電源装置を接続する場合、交流を直流に変換し、その直流を再度交流に変換し、さらにまた交流を直流に変換しているため、変換に伴うエネルギー損失が大きくなる。また、停電が発生し、無停電電源装置によって負荷機器をバックアップ運転する場合でも、蓄電池から出力された直流を交流に変換し、更にＡＣアダプタで交流を直流に変換するため、エネルギー損失が大きくなる。
【０００８】
本発明は、前記していたようなＡＣアダプタを使用する負荷機器に従来の無停電電源装置を接続する場合に発生していた、交流−直流間の変換を繰返して行うことによるエネルギー損失を抑制できるバックアップ用直流電源を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、交流電力を直流に変換するＡＣアダプタに接続され、前記ＡＣアダプタの直流出力によって動作する負荷機器に用いるバックアップ用直流電源装置であって、交流電力停電時に前記負荷機器に電力を供給する蓄電池と、交流電力受電時に前記交流電力を入力する交流入力部と、前記交流入力部からの交流を直流に変換して前記蓄電池を充電するための充電部を備え、前記ＡＣアダプタの直流出力を入力する直流入力部と、前記蓄電池からの出力と前記直流入力部を介した前記ＡＣアダプタの直流出力とを排他的に選択して前記負荷機器を接続した直流出力部に出力するための切替手段を備えたことを特徴とするバックアップ用直流電源装置を示すものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバックアップ用直流電源装置において、前記切替手段は蓄電池出力を入力するための第１の入力部、前記直流入力部に接続された第２の入力部、および前記第１の入力部に入力された第１の直流入力もしくは前記第２の入力部に入力された第２の直流入力のいずれか一方を出力する切替出力部とからなるとともに、前記第１の入力部にダイオードのアノード、前記切替出力部に前記ダイオードのカソードが接続されるとともに、前記切替出力部と前記第２の入力部とが接続されてなり、前記交流電力受電時における前記ＡＣアダプタの出力電圧をＶ1、前記第１の入力部の電圧をＶB、前記ダイオードの順方向電圧降下をＶFとしたときに、Ｖ1＞ＶB−ＶFとすることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２のいずれかに記載のバックアップ用直流電源装置において、前記蓄電池と前記切替手段との間に前記蓄電池からの直流を変圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータを介挿して設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
そして、本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載のバックアップ用直流電源装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記交流電力受電時にその動作を停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるバックアップ用直流電源装置は、上記の構成を有し、交流から直流への変換および直流から交流への変換時に発生するエネルギー損失を抑制できるという顕著な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるバックアップ用直流電源装置の構成を示す図である。本発明によるバックアップ用直流電源装置１０１は交流電力を直流に変換するＡＣアダプタ１０２の直流出力によって動作する負荷機器１０３に適用され、交流電力の停電時に負荷機器１０３に直流電力を供給する。
【００１６】
バックアップ用直流電源装置１０１は交流電力を受電するための交流入力部１０４を有している。交流入力部１０４には充電部１０５が接続され、交流電力は直流に変換されて蓄電池１０６を充電する。蓄電池１０６には必要に応じて蓄電池１０６の直流出力を負荷機器１０３を動作させるために適切な電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１０７が備えられている。なお、蓄電池１０６の出力電圧が負荷機器１０３の正常動作電圧範囲に有る場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を設けなくてもよい。
【００１７】
また、バックアップ用直流電源装置１０１はＡＣアダプタ１０２からの直流出力を受電する直流入力部１０８を有している。この直流入力部１０８とＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の出力（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を設けない場合は蓄電池１０６の出力）は切替手段１０９に接続されている。この切替手段１０９は直流入力部１０８からのＡＣアダプタ１０２の直流出力およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０７からの直流出力（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を設けない場合は蓄電池１０６の直流出力）のいずれか一方を排他的に選択して直流出力部１１０に出力する。そして、直流出力部１１０に接続された負荷機器１０３に直流電力が供給される。
【００１８】
図１に示した本発明の第１の実施の形態によるバックアップ用直流電源装置の動作を説明する。
【００１９】
１）交流電力受電時
交流電源からの交流電力がＡＣアダプタ１０２および交流入力部１０４に供給される。ＡＣアダプタ１０２からの直流出力が直流入力部１０８に供給され、切替手段１０９によって直流出力部１１０に出力される。そして、直流出力部１１０に接続された負荷機器１０３にＡＣアダプタ１０２からの直流電力が供給される。
【００２０】
このＡＣアダプタ１０２から負荷機器１０３への直流電力供給が行われている間、充電部１０５は交流入力部１０４からの交流を直流に変換し、蓄電池１０６を充電する。
【００２１】
２）交流電力停電時
停電が発生し、ＡＣアダプタ１０２が直流電力を供給できなくなった場合には、切替手段１０９が切替り、蓄電池１０６からの直流出力が切替手段１０９を介して直流出力部１１０に出力される。そして負荷機器１０３に蓄電池１０６からの直流出力が供給される。
【００２２】
なお、図１に示したように、蓄電池１０６と切替手段１０９との間にＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介挿した構成とする場合、停電発生時にＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を起動する構成とすれば良い。商用交流電力受電時にＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を動作させた場合、常にＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の消費電力が発生するため、消費電力削減の面では好ましくない。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７の動作立ち上がりのために若干の時間を要するため、直流出力部での出力をより安定する目的においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７は常時動作させる。
【００２３】
なお、この第１の実施形態において、切替手段１０９は、例えばＡＣアダプタ１０２の直流出力電圧に基いて停電検出を行い、その結果に基いて切替を行う構成を有していればよく、その回路構成を限定するものではない。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態によるバックアップ用直流電源装置２０１を示す図である。バックアップ用直流電源装置２０１は図１に示した第１の実施の形態によるバックアップ用直流電源装置１０１において切替手段１０９としてダイオード２０２を用いたものである。この切替手段１０９の蓄電池１０６からの出力を受電する第１の入力部２０３にダイオード２０２のアノードを接続し、直流出力部１１０に接続された切替出力部２０４にダイオード２０２のカソードを接続する。また、直流入力部１０８に接続された切替手段１０９の第２の入力部２０５と切替出力部２０４とが接続される。
【００２５】
本発明の第２の実施形態においては、交流電力受電時におけるＡＣアダプタ１０２の出力電圧をＶ1、ダイオード２０２の順方向降下電圧をＶF、第１の入力部におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧ＶBとしたときに、Ｖ1＞ＶB−ＶFとなるよう構成する。このような構成によれば、交流電力受電時はＡＣアダプタ１０２から負荷機器１０３に対して直流電力が供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７からの直流出力は負荷機器１０３に給されることはない。
【００２６】
そして、交流電力が停電した場合には、出力電圧が低下するＡＣアダプタ１０２からの電力供給にかえて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７からの電力供給に自動的に切替るものである。このような構成により、２系統の直流出力を簡便に切替えることができる。なお、蓄電池１０６の出力をＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介さずに切替手段１０９に接続する場合、蓄電池１０６の充電時の端子電圧をＶBとして扱えばよい。
【００２７】
以上、述べてきた本発明のバックアップ用直流電源装置をＡＣアダプタの直流出力によって動作する負荷機器に用いた場合、交流電力受電時においても停電時においても、交流から直流への変換、あるいは直流から交流への変換といった交流−直流間の変換は一回で済む。したがって、従来の図３に示したような無停電電源装置の交流出力にＡＣアダプタを接続していた場合に比較し、交流−直流間の変換回数が削減できるため、この変換時に発生するエネルギー損失分の電力消費を抑制できる。
【００２８】
また、既存のＡＣアダプタをそのまま継続して活用することによって、バックアップ用直流電源１０１（２０１）の交流入力部が受電した電力は蓄電池１０６を充電するためにのみ用いられ、負荷機器１０３に直接電力供給することはない。したがって、交流入力部で受電した交流電力を変換して直流電力を得る際、この直流電力は蓄電池１０６の充電分のみ確保すればよいので、交流−直流変換する部分（図１における充電部１０５）の出力をより低くできる。したがって、この部分を構成する各種電子部品も、より小規模、あるいはより簡素なものを用いることができるため、価格の面でも好ましい。
【００２９】
なお、本発明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を用いた場合には直流出力部１１０における出力電圧が安定する点で好ましいが、負荷機器１０３の許容入力電圧範囲が広い場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を用いず、蓄電池１０６の出力を直接、切替手段１０９に接続すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のバックアップ用直流電源装置はＡＣアダプタで動作する各種電子機器に用いるバックアップ用電源として用いていた従来の無停電電源装置と比較し、交流−直流間の変換時に発生していたエネルギー損失を抑制できることから、このようなＡＣアダプタで動作する電子機器のバックアップ用電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるバックアップ用直流電源装置を示す図
【図２】本発明の第２の実施形態によるバックアップ用直流電源装置を示す図
【図３】無停電電源装置にＡＣアダプタを介して機器を接続した状態を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１０１    （第１の実施形態による）バックアップ用直流電源装置
１０２    ＡＣアダプタ
１０３    負荷機器
１０４    交流入力部
１０５    充電部
１０６    蓄電池
１０７    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０８    直流入力部
１０９    切替手段
１１０    直流出力部
２０１    （第２の実施形態による）バックアップ用直流電源装置
２０２    ダイオード
２０３    第１の入力部
２０４    切替出力部
２０５    第２の入力部
３０１    無停電電源装置
３０２    コンバータ
３０３    インバータ
３０４    出力端
３０５    ＡＣアダプタ
３０６    負荷機器
３０７    第２のコンバータ
３０８    蓄電池
【図１】
2005160210.tif 000003
【図２】
2005160210.tif 000004
【図３】
2005160210.tif 000005