JP4345404B2 - バックアップ電源装置 - Google Patents

Description

本発明は電源装置の瞬時停電時に負荷に直流電源を供給してバックアップするバックアップ電源装置に係り、特に放電電流の検出を電力損失が少なく、安定して検出することができるバックアップ電源装置に関する。

商用電源（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ、１００Ｖの交流電源）から直流電源を発生し、負荷に供給する電源装置は、落雷や誘導雷などのサージ電圧の影響を受け、瞬時停電などの一時的な電圧低下を発生する場合がある。

一般に、瞬時停電の時間は、７０ｍｓ〜３００ｍｓがほとんどで、短い時間ではあるが、負荷となる装置（例えば、生産ライン装置）の一時的なダウンやメモリの異常が発生し、製品の不良、生産ラインの停止を招く場合がある。

このような電源装置の瞬時停電をバックアップして負荷となる装置の動作を保証するためにバックアップ電源装置が採用されている。

従来のバックアップ電源装置は、負荷に直流電源を供給する電源装置と並列に接続し、電源装置が正常時（瞬時停電を発生しない状態）に、電源装置から充電電流を取り込んで充電する充電回路と、充電回路によって昇圧された電気エネルギーを蓄積する電解コンデンサと、電解コンデンサに蓄積した電気エネルギーを放電エネルギーとして蓄積し、放電する放電回路とを備え、電源装置に瞬時停電が発生した場合、蓄積した放電エネルギーを放電して負荷に供給し、負荷への電源供給をバックアップするように構成されている。

図５に従来のバックアップ電源装置の一実施例ブロック構成図を示す。図５において、バックアップ電源装置５０は、充電回路５１、電解コンデンサＣ、放電回路５２、電圧検出部５３、スイッチ駆動部５４、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑを備え、電源装置５５（電源電圧ＶCC）から供給される電源電流ＩPから充電電流ＩCを充電回路５１で取り込んで昇圧し、昇圧した電気エネルギーを電解コンデンサＣに蓄積し、蓄積した電気エネルギーを放電回路５２で降圧して放電電圧ＶDを発生する。

一方、電源装置５５（電源電圧ＶCC）から供給される負荷電流ＩL（＝電源電流ＩP−充電電流ＩC）により、負荷５６が駆動される。

落雷や誘導雷などのサージ電圧の影響により、商用電源ラインの交流電源ＶACに瞬時停電が発生すると、電源装置５５も瞬時停電によって直流電源の供給が瞬断して電源電圧ＶCCが低下する。

電圧検出部５３は、電源電圧ＶCCの低下を監視し、電源電圧ＶCCが所定電圧ΔＶ低下を検出すると、停止信号ＳTを充電回路５１に供給して充電回路５１の動作を停止（充電電流ＩCの流入を阻止）するとともに、スイッチ駆動部５４から駆動信号ＳDをＭＯＳＦＥＴ−Ｑに提供してＭＯＳＦＥＴ−Ｑをオン駆動する。

ＭＯＳＦＥＴ−Ｑがオンすると、放電回路５２から放電電流であるバックアップ電流ＩBが流れる。放電回路５２から出力される放電電圧ＶDは、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑのオン抵抗の電圧降下でバックアップ電圧ＶBとなる。なお、バックアップ電圧ＶBは、電圧検出部５３の検出電圧（＝電源電圧ＶCC−所定電圧ΔＶ）以下に設定し、電源装置５５が瞬時停電中は電圧検出部５３を動作状態にしてバックアップ電流ＩBが供給されるようにする。

また、電源装置５５の瞬時停電中は、電圧検出部５３から停止信号ＳTを供給して充電回路５１の動作を停止するので、放電回路５２から供給されるバックアップ電流ＩBは全て負荷５６に供給されることになる（バックアップ電流ＩB＝負荷電流ＩL）。

一方、電源装置５５の瞬時停電が復旧して電源電圧ＶCCが発生すると、電圧検出部５３の動作が停止し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑがオフ状態となってバックアップ動作が停止するとともに、充電回路５１が動作して電源電流ＩPの中から充電電流ＩCを取り込んで、再度充電を開始する。

図７に図５の電源電圧からバックアップ電圧への切替え特性図を示す。図７において瞬時停電が発生すると、電源電圧ＶCCが低下して時間ｔ１で電圧検出部５３が電源電圧ＶCCの電圧降下から瞬時停電を検出するが、スイッチ駆動部５４が動作してＭＯＳＦＥＴ−Ｑがオンするまで時間（＝ｔ２−ｔ１）を要する。

また、時間ｔ２では電源電圧ＶCCが更に低下しており、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑがオンしてから、時間（＝ｔ３−ｔ２）でバックアップ電圧ＶBに達してバックアップを開始する。

このように、バックアップ電源装置５０は、瞬時低電時に電源電圧ＶCCの低下を検出して充電回路５１の動作を停止し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑをオンにしてバックアップ電圧ＶBで負荷５６にバックアップ電流ＩB（＝負荷電流ＩL）を供給してバックアップするので、充電した有限の電気エネルギーを有効に利用することができる。

図６に従来のバックアップ電源装置の別実施例ブロック構成図を示す。図６において、バックアップ電源装置５７は、図５に示す電圧検出部５３、スイッチ駆動部５４およびＭＯＳＦＥＴ−Ｑに代えて電圧比較部５８および抵抗器Ｒを備えた点が異なる。

バックアップ電源装置５７が充電されている状態で、電源装置５５に瞬時停電が発生し、電源電圧ＶCCが低下して放電電圧ＶDを下回ると、放電回路５２から抵抗器Ｒを介してバックアップ電流ＩBが流れる。

バックアップ電流ＩBが流れ、抵抗器Ｒ両端に放電電圧ＶDおよび電源電圧ＶCC（ＶCC＞ＶD）から放電電圧ＶDおよびバックアップ電圧ＶB（ＶD＞ＶB）に変化するが、この放電電圧ＶDとバックアップ電圧ＶBを電圧比較部５８で比較し、放電電圧ＶDがバックアップ電圧ＶBを超える場合（ＶD＞ＶB）に停止信号ＳTを充電回路５１に供給し、充電回路５１の動作を停止して充電電流ＩCの流入を停止させる。

この動作により、バックアップ電圧ＶBで負荷５６を駆動し、バックアップ電流ＩBを負荷５６に供給する。

放電回路５２と電源装置５５を抵抗器Ｒを介して接続することにより、電源電圧ＶCCが放電電圧ＶDよりも低下すると、自然にバックアップ電源装置５７からバックアップ電流ＩBが負荷５６に流れる、いわゆるフリーバランス方式が形成される。

図８に図６の電源電圧からバックアップ電圧への切替え特性図を示す。図８において、瞬時停電が発生すると、時間ｔ０で電源電圧ＶCCが低下して時間ｔａでバックアップ電圧ＶBに達し、自然にフリーバランスでバックアップ電流ＩBを流し、バックアップを開始する。

バックアップ電流ＩBが流れると、電圧比較部５８が抵抗器Ｒ両端の放電電圧ＶDとバックアップ電圧ＶBを比較して停止信号ＳTを放電回路５１に供給し、放電回路５１を停止して充電電流ＩCの流入を停止する。

このように、バックアップ電源装置５７は、瞬時低電時に電源電圧ＶCCの低下が起きると、抵抗器Ｒを介して自然にバックアップ電流ＩBが流れ、放電回路５１の動作を停止して充電電流ＩCの流入を停止し、バックアップ電圧ＶBで負荷５６にバックアップ電流ＩB（＝負荷電流ＩL）を供給してバックアップするので、充電した有限の電気エネルギーを有効に利用することができる。

また、従来の電源装置は、「特許文献１」に開示されているように、通常状態ではＤＣ／ＤＣコンバータの出力を直流電源出力とするとともに、充電手段で電池に充電しておき、交流電源の瞬断を検出すると、迅速に電池を直流電源出力に切替えるものが知られている。なお、バックアップ電源装置に関連する文献を検索したが、該当する文献が見当たらない状況にあるので、「特許文献１」を参考に記載する。
特開平１０−４２４８８号公報

図５に示す従来のバックアップ電源装置は、電源電圧ＶCCの低下の設定を、バックアップ電圧ＶBよりも低い値に設定すると、バックアップが開始されバックアップ電圧ＶBが発生すると瞬時停電が復旧したと判断してバックアップを停止し、バックアップ電圧ＶBが低下するとバックアップを開始することの繰り返しで、バックアップ電圧ＶBにチャタリングを発生する課題があり、高精度の電圧検出部が要求される。

また、図７に示すように、電圧検出部が電源電圧ＶCCの低下を検出してからＭＯＳＦＥＴ−Ｑをオンさせるために時間を要し、バックアップ時に直流電圧の落ち込みが発生する課題がある。

図６に示す従来のバックアップ電源装置は、抵抗器を介してフリーバランス方式でバックアップをする構成のため、バックアップ時に直流電圧の落ち込みの課題、電源電圧ＶCCの低下を検出する設定の課題は解消されるが、バックアップ電流ＩBが抵抗値Ｒを流れる構成のため、バックアップ電流ＩBが大きな場合には抵抗器の電圧降下が大きくなり、抵抗器による電力損失が大きくなるとともに、バックアップ電圧ＶBが低下する課題がある。

また、抵抗器の値を小さくして電圧降下を抑え、バックアップ電圧ＶBの低下を解消しようとすると、バックアップ電流ＩBが小さい場合には、放電電圧ＶDとバックアップ電圧ＶBの差が少なく、電圧比較部でバックアップ状態を判定できないため、充電回路を停止できなくなって充電電流ＩCを停止することができず、バックアップ電流ＩBが大きくなって負荷に必要なバック時間を確保できない課題がある。

この現象を説明すると、瞬時停電発生→フリーバランスでバックアップ電流ＩBが流れる→バックアップ状態が検出できない→充電回路が動作→充電電流ＩCを含めた大きなバックアップ電流ＩBが発生→バックアップ状態を検出→充電回路が停止→バックアップ電流ＩBが減少→バックアップ状態が検出できなく、充電回路が動作→充電電流ＩCを含めた大きなバックアップ電流ＩBが発生する現象を繰り返してバックアップ電源装置の電気エネルギーが急速に放電してバックアップ時間が確保できなくなる。

さらに、電源装置が正常時（瞬時停電が発生しない状態）には、電源電圧ＶCCが抵抗器を介して放電回路に現れており、放電回路が電源電圧ＶCCを監視して電解コンデンサに蓄積された電気エネルギーを放電電圧ＶDに降圧する発振をしている場合には、放電回路の出力が電源電圧ＶCCになっているので、放電回路が発振を停止しており、この時点で瞬時停電が発生すると、発振から放電電圧ＶDが発生するまでにタイムラグが生じ、バックアップが遅れる課題がある。

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は電源装置に瞬時停電が発生した場合、充電回路への放電電流（バックアップ電流）を防止して負荷に必要な放電電流だけを供給することができ、放電電流（バックアップ電流）を必要最小限にして負荷のバックアップ時間を最大限確保することができるバックアップ電源装置を提供することにある。

前記課題を解決するためこの発明に係るバックアップ電源装置は、商用電源から直流電源を発生し、負荷に直流電源を供給する電源装置と並列に接続し、電源装置から充電電流を充電する充電回路と、充電回路に充電された電気エネルギーに基づいて放電エネルギーを蓄積する放電回路と、を備え、電源装置に瞬時停電が発生した場合に、負荷に放電電流を供給してバックアップするバックアップ電源装置であって、電源装置から放電回路への逆流阻止をするとともに、フリーバランス方式で放電電流を流し、放電電流に基づいて放電状態を低電力損失で検出して充電回路に放電電流が充電されることを防止する放電検出手段を備え、かつ、放電検出手段が、放電回路の出力から順方向に接続したダイオードと、ダイオードのアノード電圧とカソード電圧とを比較するコンパレータと、コンパレータでアノード電圧がカソード電圧よりも大きいと判定した場合には、充電回路の動作を停止する充電停止手段と、を備えて構成しており、さらに、ダイオードが、電源装置から放電回路に流れる電流を阻止する電流阻止ダイオードとして動作することを特徴とする。

この発明に係るバックアップ電源装置は、電源装置から放電回路への逆流阻止をするとともに、フリーバランス方式で放電電流（バックアップ電流）を流し、放電電流に基づいて放電状態を低電力損失で検出して充電回路に放電電流が充電されることを防止する放電検出手段を備えたので、電源装置に瞬時停電が発生しても、負荷への電源供給を途切れることなく継続して供給するとともに、充電回路への放電電流を防止して負荷に必要な放電電流だけを供給することができる。

また、この発明に係るバックアップ電源装置は、放電検出手段が放電回路の出力から順方向に接続したダイオードと、ダイオードのアノード電圧とカソード電圧とを比較するコンパレータと、コンパレータでアノード電圧がカソード電圧よりも大きいと判定した場合には、充電回路の動作を停止する充電停止手段とを備えているので、電源装置に瞬時停電が発生してダイオードのカソード電圧がアノード電圧よりも低くなると、直ちに放電電流（バックアップ電流）を流して負荷のバックアップを開始し、充電回路の動作を停止するので、最小の放電電流でバックアップ時間を確保することができる。

さらに、この発明に係るバックアップ電源装置は、ダイオードが電源装置から放電回路に流れる電流を阻止する電流阻止ダイオードとして動作するので、単純な構成で逆流阻止及び放電電流の検出を兼用することができる。

また、本発明は、充電回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧回路で構成し、電源電圧を昇圧し、コンデンサに充電し、かつ、前記放電回路は降圧回路及び放電制御回路で構成し、電解コンデンサに蓄電したエネルギーを降圧したことを特徴とする。

この発明に係るバックアップ電源装置は、電源装置から放電回路への逆流阻止をするとともに、フリーバランス方式で放電電流を流し、放電電流に基づいて放電状態を低電力損失で検出して充電回路に放電電流が充電されることを防止する放電検出手段を備えたので、電源装置に瞬時停電が発生しても、負荷への電源供給を途切れることなく継続して供給するとともに、充電回路への放電電流を防止して負荷に必要な放電電流だけを供給することができ、放電電流を必要最小限にして負荷のバックアップ時間を最大限確保することができる。

また、この発明に係る放電検出手段は、放電回路の出力から順方向に接続したダイオードと、ダイオードのアノード電圧とカソード電圧とを比較するコンパレータと、コンパレータでアノード電圧がカソード電圧よりも大きいと判定した場合には、充電回路の動作を停止する充電停止手段とを備えたので、電源装置に瞬時停電が発生してダイオードのカソード電圧がアノード電圧よりも低くなると、直ちに放電電流を流して負荷のバックアップを開始し、充電回路の動作を停止するので、最小の放電電流でバックアップ時間を確保することができ、効率的なバックアップを実現することができる。

さらに、この発明に係るダイオードは、電源装置から放電回路に流れる電流を阻止する電流阻止ダイオードとして動作するので、単純な構成で逆流阻止および放電電流の検出を兼用することができ、バックアップ電源装置をフリーバランス方式で構成することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るバックアップ電源装置の実施の形態基本ブロック構成図である。図１において、バックアップ電源装置１は、充電回路２、電解コンデンサＣ、放電回路３および放電検出手段４を備える。

バックアップ電源装置１は、電源装置５と並列に接続し、電源装置５から電源電流ＩPの一部である充電電流ＩCの供給を受けて電気エネルギーを充電し、充電された電気エネルギーに基づいて放電エネルギーを蓄積する。

また、バックアップ電源装置１は、電源回路５に瞬時停電が発生した場合に、負荷６に放電電流（バックアップ電流ＩB）を供給してバックアップする。

充電回路２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の昇圧回路で構成し、電源装置５から供給される充電電流ＩCを取り込み、電源電圧ＶCCを昇圧して高周波のパルスを電解コンデンサＣに供給する。

また、充電回路２は、電源装置５から供給される充電電流ＩCを取り込むか、または取り込みを停止するスイッチング素子や制御回路を備え、放電検出手段４から供給される制御信号ＳCに基づいて充電電流ＩCの取り込み、または充電電流ＩCの取り込み停止の動作を実行する。

電解コンデンサＣは、充電回路２から供給される高周波のパルスを平滑して充電電圧ＶCの電気エネルギーを蓄積（充電）し、蓄積した電気エネルギーを放電回路３に供給する。なお、電解コンデンサＣに充電した電気エネルギーをバックアップ用の放電エネルギーとする。

放電回路３は、降圧回路、放電制御回路等で構成し、電解コンデンサＣに蓄積（充電）した充電電圧ＶCの電気エネルギーを降圧し、放電電圧ＶDの放電エネルギーを発生する。

また、放電回路３は、放電検出手段４の出力端に現れる電源電圧ＶCCを監視し、放電電圧ＶDが電源電圧ＶCCよりも低い値（ＶCC＞ＶD）になるように調整し、瞬時停電が発生しない場合にも、常に放電電圧ＶDを発生して待機状態にある。

放電検出手段４は、電源装置５から放電回路３への電流の逆流阻止をするとともに、瞬時停電時に、電源電圧ＶCCが低下すると、自然にフリーバランス方式でバックアップ電流ＩB（放電電流）を流し、バックアップ電流ＩB（放電電流）に基づいて放電状態を低電力損失で検出して充電回路２にバックアップ電流ＩB（放電電流）が充電されることを防止することにより、負荷６に必要とされる負荷電流ＩLに等しいバックアップ電流ＩB（＝ＩL）を供給し、負荷６の駆動をバックアップする。なお、バックアップ電圧ＶBは、放電電圧ＶDよりも放電検出手段４の電圧降下分だけ低い値となる。

このように、この発明に係るバックアップ電源装置１は、電源装置５から放電回路３への逆流阻止をするとともに、フリーバランス方式で放電電流（バックアップ電流ＩB）を流し、放電電流に基づいて放電状態を低電力損失で検出して充電回路２に放電電流（バックアップ電流ＩB）が充電されることを防止する放電検出手段４を備えたので、電源装置５に瞬時停電が発生しても、負荷６への電源供給を途切れることなく継続して供給するとともに、充電回路２への放電電流（バックアップ電流ＩB）を防止して負荷６に必要な放電電流ＩB（＝負荷電流ＩL）だけを供給することができ、放電電流（バックアップ電流ＩB）を必要最小限にして負荷６のバックアップ時間を最大限確保することができる。

図２はこの発明に係る放電検出手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。図２において、放電検出手段４は、ダイオードＤ、コンパレータ７およびバッファ８を備える。なお、バッファ８は、充電停止手段を構成する。

ダイオードＤは、シリコンダイオードで構成し、アノードを放電回路３の出力に接続し、カソードを充電回路２の正極性（＋側）に接続する。つまり、ダイオードＤは、放電回路３の出力から順方向に接続する。

電源装置５に瞬時停電が発生しない場合には、ダイオードＤのアノード側に放電電圧ＶDが印加され、カソード側に電源電圧ＶCCが印加される。電源電圧ＶCCが放電電圧ＶDよりも高い電圧（ＶCC＞ＶD）に設定されるので、ダイオードＤは電源装置５から放電回路３への電流を阻止する逆流阻止用ダイオードとして動作する。

電源装置５に瞬時停電が発生した場合には、電源電圧ＶCCが低下していき、放電電圧ＶDよりもダイオードＤの順方向電圧ＶF（≒０．６Ｖ）分だけ低下したバックアップ電圧ＶBになるにしたがって、フリーバランスにより、自然にバックアップ電流ＩBが流れる。

ダイオードＤの順方向電圧ＶF（≒０．６Ｖ）は、流れるバックアップ電流ＩBの値による変動が少ないため、バックアップ電圧ＶBはほぼ一定に保たれる（ＶB＝ＶD−ＶF）。

ダイオードＤの消費電力は、順方向電圧ＶF（≒０．６Ｖ）とバックアップ電流ＩBの積（＝ＶF×ＩB）なので、比較的少ない電力損失に抑えることができる。例えば、バックアップ電流ＩBを２Ａ（アンペア）流す場合、ダイオードＤの電力損失は、１．２Ｗ（ワット）となり、図６に示す抵抗器Ｒを１Ω（オーム）とした場合の電力損失４Ｗ（ワット）に比較しても小さくなる。

また、バックアップ電流ＩBが１０ｍＡ（ミリアンペア）程度の小さい場合、ダイオードＤ間の電位差は、ダイオードの種類にもよるが数百ｍＶとなり、電位差の検出が容易であるが、図６に示す抵抗器Ｒを１Ω（オーム）とした場合の抵抗器Ｒ間の電位差は、１０ｍＶ（ミリボルト）と小さくなり、電位差の検出が困難で、誤検出する虞があり、高精度の検出器が必要となる。

なお、ダイオードＤは、ショットキーバリアダイオードを採用して順方向電圧ＶFを約０．６Ｖよりも低く設定することもできる。

図３はこの発明に係る電源電圧（ＶCC）からバックアップ電圧（ＶB）への切替え特性図である。図３において、時間ｔ０で瞬時停電が発生すると、電源電圧ＶCCが低下して時間ｔｂでバックアップ電圧ＶB（＝放電電圧ＶD−順方向電圧ＶF）に到達して一定値を保ち、フリーバランスでバックアップ電流ＩBを流す。

コンパレータ７は、ダイオードＤのアノード側を一方の入力（例えば、＋側）に接続し、ダイオードＤのカソード側を他方の入力（例えば、−側）に接続することにより、アノード側の放電電圧ＶDと、カソード側の電源電圧ＶCCまたはバックアップ電圧ＶBとを比較し、比較結果に対応した比較信号ＨOをバッファ８（充電停止手段）に供給する。

電源装置５に瞬時停電がなく、正常な場合には、電源電圧ＶCCと放電電圧ＶDを比較することになり、電源電圧ＶCCが放電電圧ＶDよりも高く（ＶCC＞ＶD）設定されるので、コンパレータ７は、Ｌレベルの判定信号ＨOを出力する。

電源装置５に瞬時停電が発生した場合には、放電電圧ＶDとバックアップ電圧ＶBを比較することになり、放電電圧ＶDがバックアップ電圧ＶBよりも順方向電圧ＶF（≒０．６Ｖ）分だけ電圧が高くなり、コンパレータ７は、Ｈレベルの判定信号ＨOを出力する。

バッファ８（充電停止手段）は、コンパレータ７から供給される判定信号ＨOをそのままのレベル（ＨレベルまたはＬレベル）で、電流容量を増加した制御信号ＳCを充電回路２に提供することにより、充電回路２の動作を停止し、バックアップ時に充電回路２に流入するバックアップ電流ＩB（充電電流ＩCに相当）を停止させる。

図４はこの発明に係る充電回路停止の一実施の形態説明図である。図４において、充電回路２は、トランスＴと、トランスＴの一次巻線に直列にＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１および抵抗器Ｒ１を接続した一次側と、トランスＴの二次巻線の二次側でＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。

充電回路２に流れる充電電流ＩCの経路Ｌは、Ｐ１→一次巻線→ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１→抵抗器Ｒ１→Ｐ２で形成する。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のゲートＰに図示しない制御回路から高周波パルスの駆動信号で駆動することにより、高周波が発振して経路Ｌに充電電流ＩCが流れる。

図２に示す放電検出手段４の制御信号ＳCで充電回路２の充電電流ＩCを停止するには、経路Ｌを図示しないスイッチング素子でオフするか、図示しない制御回路からゲートＰをオフ駆動することで実現することができる。

なお、充電回路２を停止してバックアップ電流ＩB（充電電流ＩC）を流さない理由は、バックアップ時に蓄積された電気エネルギーを有効に活用するため、バックアップ電流ＩBは、負荷６に必要とされる負荷電流ＩLだけを流す（負荷電流ＩL＝バックアップ電流ＩB）ことにある。これにより、負荷６のバックアップ時間を最大限に確保することができる。

このように、この発明に係る放電検出手段４は、放電回路３の出力から順方向に接続したダイオードＤと、ダイオードＤのアノード電圧とカソード電圧とを比較するコンパレータ７と、コンパレータ７でアノード電圧がカソード電圧よりも大きいと判定した場合には、充電回路２の動作を停止する充電停止手段８とを備えたので、電源装置５に瞬時停電が発生してダイオードＤのカソード電圧（バックアップ電圧ＶB）がアノード電圧（放電電圧ＶD）よりも低くなると、直ちに放電電流（バックアップ電流ＩB）を流して負荷６のバックアップを開始し、充電回路２の動作を停止するので、最小の放電電流（バックアップ電流ＩB）でバックアップ時間を確保することができ、効率的なバックアップを実現することができる。

また、この発明に係るダイオードＤは、電源装置５から放電回路３に流れる電流を阻止する電流阻止ダイオードとして動作するので、単純な構成で逆流阻止および放電電流（バックアップ電流ＩB）の検出を兼用することができ、バックアップ電源装置１をフリーバランス方式で構成することができる。

本発明に係るバックアップ電源装置は、電源装置の瞬時停電時に、負荷に必要なバックアップ電流だけを供給し、バックアップ電流ＩBを必要最小限にして負荷のバックアップ時間を最大限確保することができ、一瞬の瞬断も許されず、バックアップ時間を長く要求される負荷の電源等に適用することができる。

この発明に係るバックアップ電源装置の実施の形態基本ブロック構成図 この発明に係る放電検出手段の一実施の形態要部ブロック構成図 この発明に係る電源電圧（ＶCC）からバックアップ電圧（ＶB）への切替え特性図 この発明に係る充電回路停止の一実施の形態説明図 従来のバックアップ電源装置の一実施例ブロック構成図 従来のバックアップ電源装置の別実施例ブロック構成図 図５の電源電圧からバックアップ電圧への切替え特性図 図６の電源電圧からバックアップ電圧への切替え特性図

符号の説明

１ バックアップ電源装置
２ 充電回路
３ 放電回路
４ 放電検出手段
５ 電源装置
６ 負荷
７ コンパレータ
８ バッファ（充電停止手段）
Ｃ 電解コンデンサ
Ｄ ダイオード
Ｑ１ ＭＯＳＦＥＴ
Ｔ トランス
Ｒ１ 抵抗器
ＶAC 交流電源
ＶCC 電源電圧
ＶC 充電電圧
ＶD 放電電圧
ＶB バックアップ電圧
ＶF 順方向電圧（≒０．６Ｖ）
ＩP 電源電流
ＩL 負荷電流
ＩC 充電電流
ＩB バックアップ電流（放電電流）
ＳC 制御信号
ＨO 判定信号

Claims (2)

1. 商用電源から直流電源を発生し、負荷に直流電源を供給する電源装置と並列に接続し、前記電源装置から充電電流を充電する充電回路と、前記充電回路に充電された電気エネルギーに基づいて放電エネルギーを蓄積する放電回路と、を備え、前記電源装置に瞬時停電が発生した場合に、前記負荷に放電電流を供給してバックアップするバックアップ電源装置であって、
   前記電源装置から前記放電回路への逆流阻止をするとともに、フリーバランス方式で放電電流を流し、放電電流に基づいて放電状態を低電力損失で検出して前記充電回路に放電電流が充電されることを防止する放電検出手段を備え、
   かつ、前記放電検出手段が、前記放電回路の出力から順方向に接続したダイオードと、前記ダイオードのアノード電圧とカソード電圧とを比較するコンパレータと、前記コンパレータでアノード電圧がカソード電圧よりも大きいと判定した場合には、前記充電回路の動作を停止する充電停止手段と、を備えて構成しており、
   さらに、前記ダイオードが、前記電源装置から前記放電回路に流れる電流を阻止する電流阻止ダイオードとして動作することを特徴とするバックアップ電源装置。
2. 前記充電回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧回路で構成し、電源電圧を昇圧し、コンデンサに充電し、かつ、前記放電回路は降圧回路及び放電制御回路で構成し、電解コンデンサに蓄電したエネルギーを降圧したことを特徴とする請求項１に記載のバックアップ電源装置。

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