JP2000102194A - 入力二重化高性能電源システム - Google Patents

入力二重化高性能電源システム

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JP2000102194A
JP2000102194A JP10290031A JP29003198A JP2000102194A JP 2000102194 A JP2000102194 A JP 2000102194A JP 10290031 A JP10290031 A JP 10290031A JP 29003198 A JP29003198 A JP 29003198A JP 2000102194 A JP2000102194 A JP 2000102194A
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Katsunori Hayashi
林  克典
Masahiko Sato
雅彦 佐藤
Masahiro Hamaogi
昌弘 濱荻
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Hitachi Ltd
Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd
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Hitachi Computer Peripherals Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置における電源システムの無停止運転・無
停止保守の機能を損なうことなく、装置の小型化を実現
できる入力二重化高性能電源システムの提供。 【解決手段】 A系電源はINBOX(A系)を介して安定化電
源に電力を供給し、A系電源がOFFのときB系電源がINB
OX(B系)を介して安定化電源に電力を供給する。各INBOX
ではI/F部の出力がリレー駆動回路を制御する。各INBOX
ではI/F部のANDゲートの肯定入力として補助電源OK信号
と給電OK信号とのアンドを取った信号が入力され、INBO
X(A系)のI/F部のANDゲートの否定入力として接地が入力
され、INBOX(B系)のI/F部のANDゲートの否定入力として
はINBOX(A系)の給電OK信号が入力される。これにより、
A系電源がONのときはリレー(A)がON、リレー(B)がOFF
となり、安定化電源にはA系電源が接続されるが、A系
電源がOFFのときはリレー(A)がOFF、リレー(B)がONとな
り、安定化電源にはB系電源が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は入力二重化電源シス
テムに係り、特に電子計算機システムの外部記憶装置等
の無停止運転・無停止保守が不可欠な装置に適用される
システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の装置の入力二重化電源シ
ステムの一例を示す構成ブロック図である。ここで、装
置へ供給される外部入力電源VIN1及び6であり、外
部入力電源を投入切断する主スイッチ2及び7(図にお
いて、CBはCircuit Breaker)、外部入力電源に接続
されて動作する安定化電源3、安定化電源より直流出力
電圧の供給を受けて動作する負荷(ハードディスクドラ
イブ等)4を示す。入力電源は、A系とB系の二系統か
ら供給されている状態にて、通常主スイッチの2及び7
のスイッチはオン状態にあり、A系及びB系の両系よ
り、安定化電源3に入力電源を供給している。図4の場
合、ハードディスク群を駆動する場合に3台の安定化電
源が必要であるとしており、ハッチを付された安定化電
源は予備の安定化電源を示している。
【0003】この状態において、A系の外部入力電源が
断してもB系の外部入力電源が入力されているため、半
数の安定化電源3は動作を継続し、負荷4に影響を与え
ることなく装置の無停止運転・無停止保守を実現でき
る。外部入力電源の片系断時においても装置を正常動作
を継続させるためには、安定化電源3は、真に必要な台
数の2倍の数の安定化電源3が必要となる。また、市場
においては、装置の無停止運転のために無停電電源装置
(以下、UPSと称す)を入力として、無停止運転と称
しているものがあるが、UPSの場合は、そのほとんど
が停電時バッテリー動作に切り替わり、有限な時間しか
電源を供給できない。また、システム全体とは別に設置
する必要があり、形状も大きく高価なものとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4の従来の装置の入
力二重化電源システムにおいて、最近の装置の動向であ
る電源の無停止運転・無停止保守、安定化電源の活線挿
抜(電源多用時、ある特定の電源を保守、又は破損を理
由に交換する場合、他の電源は停止させないで対象電源
を交換する)並びにダウンサイジング(高機能、小型
化)の要求に対応するためには以下の問題がある。外部
入力電源の片系断時においても、装置の正常動作を継続
させるためには、図4の安定化電源3は、真に必要な台
数の2倍の数の安定化電源が必要となり、安定化電源の
実装容積も2倍となり、装置の小型化が困難であり、ま
た安定化電源の使用効率も50%となる。最終的にコス
ト高となる。そこで本発明は、装置における電源システ
ムの無停止運転・無停止保守の機能を損なうことなく、
装置の小型化を実現できる入力二重化高性能電源システ
ムを得ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、装置に電力を供給する交流または直流外部
入力電源(以下、外部入力電源という)を二重化する入
力二重化高性能電源システムであつて、前記各外部入力
電源と前記装置をそれぞれ外部入力電源切替回路(以
下、INBOXという)により接続し、該各INBOX
は、前記外部入力電源と前記装置を接続するスイッチ手
段と、前記外部入力電源のオン/オフを検知して該スイ
ッチ手段をオン/オフする制御信号を出力する制御手段
と、自INBOXの該制御手段からの制御信号だけが入
力されている場合には、該制御信号にしたがって該スイ
ッチ手段をオン/オフし、自INBOXの該制御手段か
らの制御信号と他INBOXの該制御手段からの制御信
号とが入力されている場合には、他INBOXからの制
御信号がオンのとき前記スイッチ手段をオフにし、他I
NBOXからの制御信号がオフのとき前記スイッチ手段
を自INBOXからの制御信号にしたがってオン/オフ
するスイッチ制御手段を備えるようにしている。
【0006】また、一方の外部入力電源に接続されたI
NBOX(以下、第1のINBOXという)のスイッチ
制御手段は自INBOXの該制御手段からの制御信号だ
けが入力され、他方の外部入力電源に接続されたINB
OX(以下、第2のINBOXという)には、第1のI
NBOXの制御手段からの制御信号線が接続されて、第
2のINBOXのスイッチ制御手段は自INBOXの該
制御手段からの制御信号と第1のINBOXの制御手段
からの制御信号とが入力されいる場合、一方の外部入力
電源がオンのときは、該外部入力電源と装置が第1のI
NBOXにより接続され、他方の外部入力電源と装置が
第2のINBOXにより遮断され、一方の外部入力電源
がオフになったときは、該外部入力電源と装置が第1の
INBOXにより遮断され、他方の外部入力電源と装置
が第2のINBOXにより他方の外部入力電源がオンな
らば接続され、装置に接続される外部入力電源が一方の
外部入力電源から他方の外部入力電源に切り替わるよう
にしている。
【0007】また、前記第2のINBOXへの前記第1
のINBOXの制御手段からの制御信号線の接続、また
は前記第1のINBOXへの前記第2のINBOXの制
御手段からの制御信号線の接続をINBOX外部に設け
た接続手段により設定することにより同一仕様のINB
OXを使用可能とするようにしている。また、前記IN
BOXが前記スイッチ手段を複数有するようにしてい
る。また、前記スイッチ手段をリレーとリレー駆動回路
により構成し、前記外部入力電源の切り替え時における
前記装置への両外部入力電源の同時接続を該リレーのオ
ン/オフの動作時間差により防止するようにしている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について説明す
る。図5、図6は、本発明の概要を説明するための図で
ある。図5に示すように、本発明は、外部入力電源1及
び6のラインに挿入されている主スイッチ2及び7に加
えて、リレー8及び10、更に前述のリレーのオン/オ
フ制御を行う制御回路5からなるINBOXを各外部入
力電源系ごとに挿入し、またリレー8及び10のオン/
オフ制御を行う制御信号をINBOX相互間で接続する
ことで、外部入力電源は1及び6は、主導INBOX側
(A系、又はB系のどちらか)を経由してのみの入力と
なり、後段の安定化電源3に供給される。本構成によ
り、通常使用時は外部入力電源1及び6は、主導INB
OXを経由して安定化電源3に供給される。また、外部
入力電源1及び6の主導INBOX側が停電の場合は、
もう一つのINBOX側に瞬時に切り替わり、後段の安
定化電源3の出力には何ら影響を与えないことで、安定
化電源3の必要数を減らし、装置の小型化を実現でき
る。
【0009】図6において、外部入力電源1及び6が入
力されている状態にて、INBOX(A系)14内の制
御回路5は、リレー(A)8のオン信号を生成・出力
し、この信号を受けリレー(A)8はオンする。同時に
INBOX(B系)16には、信号インターフェースラ
インを通じて、リレー(B)10のオフ信号を伝達し、
INBOX(B系)16のリレー(B)10はオフす
る。従って、通常動作時はINBOX(A系)14のみ
から電源の供給を受ける。また、外部入力電源1の供給
が停止した場合(停電時)は、INBOX(A系)14
内の制御回路部5からの信号により、リレー(A)8は
オフする。反対にリレー(B)10はオンし、後段の安
定化電源3への電源の供給は、INBOX(B系)16
経由して行われることとなる。更に、外部入力電源1の
供給が開始された場合(復電時)は、INBOX(A
系)14内の制御回路部からの信号によりリレー(A)
8はオンする。反対にリレー(B)10はオフし、後段
の安定化電源3への電源の供給はINBOX(A系)1
4経由して行われることとなる。以上より、主導INB
OXとは、復電時に元の状態に戻れる様に制御されてい
る側のINBOXを意味する。外部入力電源6側の供給
が停止、又は開始しても、後段の安定化電源3の給電
は、INBOX(A系)14から行われ、何ら状態変化
は起こらない。従って、外部入力電源の1又は6が停電
した場合においても、後段の安定化電源の出力には、何
ら影響を与えることなく、無停止運転を行う様動作す
る。
【0010】次に、本発明の実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図1は、本発明の入力二重化高性
能電源システムの構成ブロック図であり、INBOX
(A系)14において、外部入力電源の スイッチ手段
としての オン/オフ用リレー(A)$とそのリレー駆
動回路$は、8と9の二つが直列に接続されており、リ
レーの故障に対する冗長性を確保している。INBOX
(B系)16側のリレー(B)10及び11についても
同様である。また、前述のリレー(A)8及び9をオン
/オフさせるためのリレー駆動回路、及び制御信号を伝
達しリレー駆動回路を制御するI/F部は、各々のリレ
ー単位に設けることで駆動回路系の冗長性をもたせ信頼
性の向上を図っている。なお、1つのI/F部により全
リレー駆動回路を制御するようにしてもよい。リレーと
リレー駆動回路は外部入力電源のスイッチ手段として動
作する。INBOX(B系)16のリレー駆動系の冗長
性も同様にである。この構成において、主導INBOX
はINBOX(A系)14である。これはINBOX
(A系)14、及びINBOX(B系)16の両方共同
一仕様のINBOXであるが、INBOX実装時に接続
されるバックボード上の接続の接続先と接続元を変える
ことで実現している。すなわち、INBOX(A系)1
4のPOWERON B(A)−N1/N2信号端子か
らINBOX(B系)のPOWERON A(B)−N
1/N2信号端子に接続することで、INBOX(B
系)16のリレー(B)10及び11をオン/オフさせ
る信号を伝達することができる。逆に、INBOX(B
系)を主導INBOXとするためには、INBOX(B
系)のPOWERON B(B)−N1/N2信号端子
からINBOX(A系)14のPOWERON A
(A)−N1/N2信号端子に接続すればよい。
【0011】次に、具体的な動作について説明する。I
NBOX(A系)14において、外部入力電源1が入力
されると、補助電源部にてINBOX(A系)14内で
使用する補助電源をつくる。さらに、補助電源が出力さ
れたことで補助電源OK信号を生成し、この信号により
A系の外部入力電源が入力されていることを認識する。
さらに、主スイッチ2がオンされると停電検出回路の動
作により給電OK信号を生成し、主スイッチ2がオンし
ていることを認識する。INBOX(A系)14は、主
導INBOXであるため、外部入力電源1が入力されて
おり、且つ主スイッチ2がオンされている場合は、補助
電源OK信号と給電OK信号の両方が真値となり、リレ
ー(A)8及び9はオンすることとなる。すなわち、補
助電源OK信号と給電OK信号を入力とするアンドゲー
トの出力信号は真値となり、この信号が両I/F部のゲ
ートの一方の入力となり、I/F部のゲートの否定入力
には、POWERON A(A)が開放状態であるた
め、DC GRG(接地電位)が偽値として入力され、両I/F
部のゲートの出力信号は真値となり、これによりリレー
(A)8及び9はオンすることとなる。一方、INBO
X(B系)16は、INBOX(A系)14の給電OK
信号を受けリレー(B)10及び11はオフすることと
なり、バックボード上に接続されている安定化電源は、
INBOX(A系)14から外部入力電源を受け動作す
る。すなわち、INBOX(B系)16の両I/F部の
ゲートの否定入力には給電OK信号が真値として入力さ
れるため、両I/F部のゲートの出力信号は偽値とな
り、これによりリレー(B)10及び11はオフするこ
ととなる。
【0012】図2にINBOX(A系)14とINBO
X(B系)16の信号生成及び信号の流れ、更にはリレ
ー(A)8及び9及びリレー(B)10及び11をオン
/オフさせる信号名を示す。リレー(A)8及び9はA
4、A6及びA7の信号により、またリレー(B)1
0、11はB4、B6及びB7の信号によりオン/オフ
を制御され、リレー(A)及びリレー(B)のオン/オ
フを制御は主導INBOXであるINBOX(A系)の
給電OK信号により決定される。
【0013】図7の(a)〜(c)の表に図2に示す各
信号の真理値を示す。(a)〜(c)はINBOX(A
系)及びINBOX(B系)の外部入力電源の変化に伴
う各信号の変化、並びにリレー(A)、リレー(B)の
オン/オフの状態を示す。なお、実施例においては、I
NBOX内の停電検出回路は、約20mSECを越える
停電が発生した場合に、給電OK信号をH(真値)から
L(偽値)にし、INBOX内の補助電源部は、100
mSECを越える停電が発生した場合に、補助電源OK
信号をHからLにするものとする。(a)は、外部入力
電源1及び6の両方が入力され、主スイッチ2及び7の
両方がオンしている場合を示し、INBOX(A系)が
約20mSEC以上の瞬時停電時、リレ−(A)は、オ
フし、リレー(B)はオンすることになる。その後IN
BOX(A系)が復電時、再度リレ−(A)はオンし、
リレー(B)はオフする。(b)は外部入力電源1のみ
が入力され主スイッチ2のみがオンしている場合を示
し、INBOX(B系)の外部入力電源の有無に関係な
く状態を保持することは明確であり、INBOX(A
系)のリレー(A)8、9はオンの状態を保持する。
(c)は外部入力電源6のみが入力され主スイッチ7の
みがオンしている場合を示し、INBOX(A系)の外
部入力電源が入力されるとINBOX(B系)のリレー
(B)はオフし、反対にINBOX(A系)のリレー
(A)はオンする。すなわち主導INBOXが優先とな
る。
【0014】以上のごとく、外部入力電源のいかなる状
態においてもINBOX(A系)及びINBOX(B
系)のリレーを安全に切り替えることを可能とする。ま
た、当該リレーの同時オンをなくするためには、リレー
固有のオン時間とオフ時間の時間差を利用することで防
止できる。一般的にはオン時間が長く、オフ時間が短
い。すなわち、例えば、リレーAがオフし、リレーBが
オンする時、リレーAは短い時間でオフするが、リレー
Bは長い時間をかけてオンするため、リレーAがオフす
るまでにリレーBがオンすることはなく、リレーAとリ
レーBが同時オンすることはない。リレーの同時オンが
発生した場合、外部入力電源1及び6は短絡することと
なり、障害を発生する。したがって、当該システムに影
響を与えない範囲で同時オフは存在してもよいが同時オ
ンはあってはならない。
【0015】図3にリレー切り替えのタイミングを示
す。AC OUT(A)及びAC OUT(B)はそれぞ
れ INBOX(A系)及びINBOX(B系)の出力
をリレーA、リレーBの状態で1、この状態により出力
が後段の安定化電源に供給される。したがって、AC
OUT(A)及びAC OUT(B)は両系とも供給が
断となる領域があってもよいが、重なり合ってはならな
い。両系とも供給が断となる領域は後段の安定化電源の
停電時の耐力の範囲内とし、安定化電源の出力において
は何ら影響を及ぼさないように動作する。以上の如く、
外部入力電源のいかなる状態においても、INBOX
(A系)及びINBOX(B系)のリレーを同時オンさ
せることなく安全に、また安定化電源の出力に何ら影響
を与えることなく装置の無停止運転及び無停止保守を実
現できる。
【0016】
【発明の効果】本発明は、本構成により、通常使用時、
外部入力電源は、主導INBOXを経由して安定化電源
に供給される。また外部入力電源の主導INBOX側が
停電の場合は、もう一つのINBOX側に瞬時に切り替
わり、後段の安定化電源の出力には何ら影響を与えない
ことで無停止運転・無停止保守が可能で、更に後段の安
定化電源の必要数を大幅に減らし、装置の小型化・コス
ト低減を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
【図2】INBOX内の信号生成及び制御信号の流れを
示す図である。
【図3】リレーの切り替えのタイミングを示すタイムチ
ャートである。
【図4】従来方式の構成ブロック図である。
【図5】本発明の概要を説明するための図である。
【図6】本発明の概要を説明するための他の図である。
【図7】外部入力電源の状態によるINBOX内の各信
号の真理値を示す図である。
【符号の説明】
1、6 外部入力電源 2、7 主スイッチ 3 安定化電源 4 負荷(ハードディスク等) 5 制御回路 8、9、10、11 リレー 14、16 INBOX
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 雅彦 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 濱荻 昌弘 神奈川県小田原市国府津2880番地 日立コ ンピュータ機器株式会社内 Fターム(参考) 5B011 DA01 FF02 GG01 HH02 5G015 FA08 GA06 HA15 KA03 KA05 5H410 BB04 CC03 CC05 DD02 EA38 EB40 FF03 FF22 LL04 LL11 LL18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置に電力を供給する交流または直流外
    部入力電源(以下、外部入力電源という)を二重化する
    入力二重化高性能電源システムであつて、 前記各外部入力電源と前記装置をそれぞれ外部入力電源
    切替回路(以下、INBOXという)により接続し、 該各INBOXは、前記外部入力電源と前記装置を接続
    するスイッチ手段と、 前記外部入力電源のオン/オフを検知して該スイッチ手
    段をオン/オフする制御信号を出力する制御手段と、 自INBOXの該制御手段からの制御信号だけが入力さ
    れている場合には、該制御信号にしたがって該スイッチ
    手段をオン/オフし、自INBOXの該制御手段からの
    制御信号と他INBOXの該制御手段からの制御信号と
    が入力されている場合には、他INBOXからの制御信
    号がオンのとき前記スイッチ手段をオフにし、他INB
    OXからの制御信号がオフのとき前記スイッチ手段を自
    INBOXからの制御信号にしたがってオン/オフする
    スイッチ制御手段を備えることを特徴とする入力二重化
    高性能電源システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の入力二重化高性能電源シ
    ステムにおいて、 一方の外部入力電源に接続されたINBOX(以下、第
    1のINBOXという)のスイッチ制御手段は自INB
    OXの該制御手段からの制御信号だけが入力され、他方
    の外部入力電源に接続されたINBOX(以下、第2の
    INBOXという)には、第1のINBOXの制御手段
    からの制御信号線が接続されて、第2のINBOXのス
    イッチ制御手段は自INBOXの該制御手段からの制御
    信号と第1のINBOXの制御手段からの制御信号とが
    入力されいる場合、 一方の外部入力電源がオンのときは、該外部入力電源と
    装置が第1のINBOXにより接続され、他方の外部入
    力電源と装置が第2のINBOXにより遮断され、 一方の外部入力電源がオフになったときは、該外部入力
    電源と装置が第1のINBOXにより遮断され、他方の
    外部入力電源と装置が第2のINBOXにより他方の外
    部入力電源がオンならば接続され、装置に接続される外
    部入力電源が一方の外部入力電源から他方の外部入力電
    源に切り替わることを特徴とする入力二重化高性能電源
    システム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の入力二重化高性能電源シ
    ステムにおいて、 前記第2のINBOXへの前記第1のINBOXの制御
    手段からの制御信号線の接続、または前記第1のINB
    OXへの前記第2のINBOXの制御手段からの制御信
    号線の接続をINBOX外部に設けた接続手段により設
    定することにより同一仕様のINBOXを使用可能とす
    ることを特徴とする入力二重化高性能電源システム。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかの請求
    項記載の入力二重化高性能電源システムにおいて、 前記INBOXが前記スイッチ手段を複数有することを
    特徴とする入力二重化高性能電源システム。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかの請求
    項記載の入力二重化高性能電源システムにおいて、 前記スイッチ手段をリレーとリレー駆動回路により構成
    し、前記外部入力電源の切り替え時における前記装置へ
    の両外部入力電源の同時接続を該リレーのオン/オフの
    動作時間差により防止することを特徴とする入力二重化
    高性能電源システム。
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