JPH04229032A - 負荷に電力を供給する電気システム - Google Patents
負荷に電力を供給する電気システムInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/577—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices for plural loads
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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- G06F1/305—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations in the event of power-supply fluctuations
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に電力システム、特
に予備電池及び接続／切離し装置を具備する電力システ
ムに関する。
に予備電池及び接続／切離し装置を具備する電力システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】大抵の電気装置は主電力線路に接続され
た電源から電力を供給される。この装置は、電力アウト
レットから電源コードが誰かに抜かれるために、又は保
守作業のための電力の中断もしくは停電により、ときど
き電力供給が中断され易い。連続的に電力を必要とする
電気装置及び機器には幾つかのタイプのある。
た電源から電力を供給される。この装置は、電力アウト
レットから電源コードが誰かに抜かれるために、又は保
守作業のための電力の中断もしくは停電により、ときど
き電力供給が中断され易い。連続的に電力を必要とする
電気装置及び機器には幾つかのタイプのある。
【０００３】電力を連続的に供給する１つの受入れ可能
な方法はその電源システムに電池を備えることである。 電池は主電力の動作中に充電され、電力供給が中断した
場合に、電池から電力が供給される。電池が予備電源と
して用いられるとき、使用者は電池が過放電（即ち、所
定の電圧レベル以下になるまで放電）しないことを保証
する必要がある。電池はもし過放電されればその寿命は
非常に短くなる。
な方法はその電源システムに電池を備えることである。 電池は主電力の動作中に充電され、電力供給が中断した
場合に、電池から電力が供給される。電池が予備電源と
して用いられるとき、使用者は電池が過放電（即ち、所
定の電圧レベル以下になるまで放電）しないことを保証
する必要がある。電池はもし過放電されればその寿命は
非常に短くなる。
【０００４】切換機構を介して電池を負荷に接続する従
来の技術はよく知られている。所定の電圧レベルまで電
池が放電された場合は、切換機構が動作して負荷を切離
し、電池の過放電を防止する。電池を切離す切換機構を
有する従来の技術の予備電源の実施例はＵＳＰ ４７０
４５４２、ＪＰ ５５−７６５８（Ａ）、出願番号５３
−１５０６９５及びドイツ特許ＤＴ ２７３２−７９４
の明細書に開示されている。その他の従来の技術の回
路及び手法は、負荷とトリガ・トランジスタの間に接続
された正のフィードバック抵抗器を用いて電池を接続／
切離しする。
来の技術はよく知られている。所定の電圧レベルまで電
池が放電された場合は、切換機構が動作して負荷を切離
し、電池の過放電を防止する。電池を切離す切換機構を
有する従来の技術の予備電源の実施例はＵＳＰ ４７０
４５４２、ＪＰ ５５−７６５８（Ａ）、出願番号５３
−１５０６９５及びドイツ特許ＤＴ ２７３２−７９４
の明細書に開示されている。その他の従来の技術の回
路及び手法は、負荷とトリガ・トランジスタの間に接続
された正のフィードバック抵抗器を用いて電池を接続／
切離しする。
【０００５】たとえ従来の技術の回路が意図した目的の
ために良好に作動するとしても、それらは瞬間的には切
換えられない。その結果、切換えられた後も、電池は負
荷回路を通じて放電し続ける。しきい値レベル以下に放
電し続けると電池は破損して寿命が短くなる。又、切換
回路を作動させる時点とそれが最終的に切換えられる時
点の間に生じる未定の期間は負荷に電気的ノイズを生じ
させる。電圧変動に非常に敏感に反応する一定のタイプ
の負荷（例えば、コンピュータ・システム）がある。ノ
イズのため、従来の技術の切換システムはノイズに敏感
な負荷にはうまく適応しない。
ために良好に作動するとしても、それらは瞬間的には切
換えられない。その結果、切換えられた後も、電池は負
荷回路を通じて放電し続ける。しきい値レベル以下に放
電し続けると電池は破損して寿命が短くなる。又、切換
回路を作動させる時点とそれが最終的に切換えられる時
点の間に生じる未定の期間は負荷に電気的ノイズを生じ
させる。電圧変動に非常に敏感に反応する一定のタイプ
の負荷（例えば、コンピュータ・システム）がある。ノ
イズのため、従来の技術の切換システムはノイズに敏感
な負荷にはうまく適応しない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来よ
りも効率的な補助電力システムを提供することである。
りも効率的な補助電力システムを提供することである。
【０００７】本発明のもう１つの目的はより効率的な電
池充電器システムを提供することである。
池充電器システムを提供することである。
【０００８】本発明の更にもう１つの目的は補助電力を
瞬時に負荷から切離す電圧感知スイッチを提供すること
である。
瞬時に負荷から切離す電圧感知スイッチを提供すること
である。
【０００９】本発明の更にもう１つの目的は従来よりも
ノイズの少ないスイッチを提供することである。
ノイズの少ないスイッチを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記及びその他の目的は
、電池を備え、その出力ノードが電池充電回路及び過放
電防止回路に結合される補助電力システムにより達成さ
れる。過放電防止回路は、事前設定されたオン／オフ切
換電圧レベルに達すると瞬時に切換えることをＦＥＴ装
置に強制する高利得ヒステリシス回路を含む。電池充電
回路はフィードバック・ループを有する直列パス・トラ
ンジスタを含み、該トランジスタを横切る一定電圧降下
を維持し、それによって、該直列パス・トランジスタで
の電力消費を最小にする。
、電池を備え、その出力ノードが電池充電回路及び過放
電防止回路に結合される補助電力システムにより達成さ
れる。過放電防止回路は、事前設定されたオン／オフ切
換電圧レベルに達すると瞬時に切換えることをＦＥＴ装
置に強制する高利得ヒステリシス回路を含む。電池充電
回路はフィードバック・ループを有する直列パス・トラ
ンジスタを含み、該トランジスタを横切る一定電圧降下
を維持し、それによって、該直列パス・トランジスタで
の電力消費を最小にする。
【００１１】より詳しくは、過放電防止回路は、ＦＥＴ
装置を含み、そのソース電極が電池に結合された電圧感
知スイッチである。オン切換電圧レベルをセットする回
路配列（ＣＲ１、Ｒ６）はソース電極とトランジスタ（
Ｑ４）のベースを相互接続し、該トランジスタのエミッ
タは接地電位に結合される。オフ切換電圧レベルをセッ
トする回路配列（ＣＲ２、Ｒ８）はＱ５のドレーン電極
とＱ４のベースを相互接続する。回路配列Ｒ４はＱ４が
オフのときＱ１（ｐチャネルＦＥＴ）を確実にオフにす
る。ＣＲ１のツェナー電圧はＣＲ２のツェナー電圧より
も高い値に選択され、電池電圧は適切な電位に達すると
ＣＲ１も導電を開始するように選択される。よってＱ４
がオンに、続いてＱ５がオンに切換えられる。Ｑ５がオ
ンになるとＣＲ２がオンになり、Ｑ４をオンにラッチす
る。放電によって電池電圧が降下すると、ＣＲ１はオフ
になるが、ＣＲ２は電池電圧が過放電レベルに達するま
でオンのままである。該レベルになるとＣＲ２はオフに
なり、よってＱ４はオフになり、Ｑ１もオフになる。 従ってＣＲ２はオフにラッチされる。
装置を含み、そのソース電極が電池に結合された電圧感
知スイッチである。オン切換電圧レベルをセットする回
路配列（ＣＲ１、Ｒ６）はソース電極とトランジスタ（
Ｑ４）のベースを相互接続し、該トランジスタのエミッ
タは接地電位に結合される。オフ切換電圧レベルをセッ
トする回路配列（ＣＲ２、Ｒ８）はＱ５のドレーン電極
とＱ４のベースを相互接続する。回路配列Ｒ４はＱ４が
オフのときＱ１（ｐチャネルＦＥＴ）を確実にオフにす
る。ＣＲ１のツェナー電圧はＣＲ２のツェナー電圧より
も高い値に選択され、電池電圧は適切な電位に達すると
ＣＲ１も導電を開始するように選択される。よってＱ４
がオンに、続いてＱ５がオンに切換えられる。Ｑ５がオ
ンになるとＣＲ２がオンになり、Ｑ４をオンにラッチす
る。放電によって電池電圧が降下すると、ＣＲ１はオフ
になるが、ＣＲ２は電池電圧が過放電レベルに達するま
でオンのままである。該レベルになるとＣＲ２はオフに
なり、よってＱ４はオフになり、Ｑ１もオフになる。 従ってＣＲ２はオフにラッチされる。
【００１２】同様に、電池充電器回路は交流主電源から
生成される整流された逓降直流電圧を受取る。電池充電
器回路の出力は直列パス・トランジスタ装置で結合され
、該装置のエミッタ電極は電池の正の電極に結合される
。動作中の装置を含むフィードバック・ループは電池の
正の電極と該トランジスタのコレクタ電極を相互接続す
る。従って、電池の正の電極の電圧が充電されるにつれ
て、エミッタ電極の電圧も高くなるので、コレクタ電極
の電圧もそれに従って変化する。トランジスタのコレク
タ電極の電圧はエミッタ電極の電圧変化で調整されるの
で、トランジスタの電力消費は減少する。
生成される整流された逓降直流電圧を受取る。電池充電
器回路の出力は直列パス・トランジスタ装置で結合され
、該装置のエミッタ電極は電池の正の電極に結合される
。動作中の装置を含むフィードバック・ループは電池の
正の電極と該トランジスタのコレクタ電極を相互接続す
る。従って、電池の正の電極の電圧が充電されるにつれ
て、エミッタ電極の電圧も高くなるので、コレクタ電極
の電圧もそれに従って変化する。トランジスタのコレク
タ電極の電圧はエミッタ電極の電圧変化で調整されるの
で、トランジスタの電力消費は減少する。
【００１３】
【実施例】図１は負荷１０に電力を供給する改良された
電力システムを示す。負荷１０は低電圧を必要とする負
荷、例えばコンピュータ・システム等であることが望ま
しい。ＩＢＭ ４６８３ 販売時点情報管理システムは
該電力システムに結合できる低電圧負荷の例である。Ｉ
ＢＭ ４６８３ 販売時点情報管理システムは幾つかの
タイプの営業施設で用いられるコンピュータ・システム
である。改良された電力システムは交流電源１４からの
交流電圧が中断される場合に予備電力を供給する電池１
２を含む。電池１２は密閉鉛蓄電池、例えばパナソニッ
ク ＰＮ ＬＣＬ１２Ｖ２４Ｐであることが望ましい。 もちろん、他のタイプの類似の電池も本発明の範囲又は
意図から逸脱せずに用いることができる。
電力システムを示す。負荷１０は低電圧を必要とする負
荷、例えばコンピュータ・システム等であることが望ま
しい。ＩＢＭ ４６８３ 販売時点情報管理システムは
該電力システムに結合できる低電圧負荷の例である。Ｉ
ＢＭ ４６８３ 販売時点情報管理システムは幾つかの
タイプの営業施設で用いられるコンピュータ・システム
である。改良された電力システムは交流電源１４からの
交流電圧が中断される場合に予備電力を供給する電池１
２を含む。電池１２は密閉鉛蓄電池、例えばパナソニッ
ク ＰＮ ＬＣＬ１２Ｖ２４Ｐであることが望ましい。 もちろん、他のタイプの類似の電池も本発明の範囲又は
意図から逸脱せずに用いることができる。
【００１４】電池１２の正の電極はノードＮ２に結合さ
れる。ノードＮ２は過放電防止回路手段１５を介して電
圧逓降変換器手段１６に結合される。前述のように、電
池１２は事前設定された電圧レベル以下に放電されれば
破損し易い。過放電防止回路手段１５の機能は、ノード
Ｎ２の電圧レベルが事前設定されたレベルに達したとき
、電池１２を負荷１０から切離すことである。電圧逓降
変換器手段１６は過放電防止回路手段１５から電圧を受
取り負荷１０の要求に適合するレベルの電圧を生成する
ＤＣ／ＤＣ変換器回路である。負荷１０がコンピュータ
・システムである場合、電圧逓降変換器手段１６からの
出力電圧は５ボルトの範囲内にある。
れる。ノードＮ２は過放電防止回路手段１５を介して電
圧逓降変換器手段１６に結合される。前述のように、電
池１２は事前設定された電圧レベル以下に放電されれば
破損し易い。過放電防止回路手段１５の機能は、ノード
Ｎ２の電圧レベルが事前設定されたレベルに達したとき
、電池１２を負荷１０から切離すことである。電圧逓降
変換器手段１６は過放電防止回路手段１５から電圧を受
取り負荷１０の要求に適合するレベルの電圧を生成する
ＤＣ／ＤＣ変換器回路である。負荷１０がコンピュータ
・システムである場合、電圧逓降変換器手段１６からの
出力電圧は５ボルトの範囲内にある。
【００１５】図１で、改良された電力システムは従来の
電源１８及び電池充電電圧発生手段２０を含む。電源１
８はコネクタ・プラグ・アセンブリ２２を介して交流電
源１４に接続される。従来の電源１８はその入力で交流
電圧を受取り、導線２４に直流電圧を発生する。本発明
の良好な実施例では、導線２４の直流電圧は２２〜３４
ボルトＤＣの範囲内にある。従来の電源１８は逓降変圧
器手段１８’及び全波整流器１８”を含む。所望の直流
電圧を生成するための従来の技術の逓降変圧器及び全波
整流器の使用はよく知られているので、電源１８のこれ
以上の説明は省略する。
電源１８及び電池充電電圧発生手段２０を含む。電源１
８はコネクタ・プラグ・アセンブリ２２を介して交流電
源１４に接続される。従来の電源１８はその入力で交流
電圧を受取り、導線２４に直流電圧を発生する。本発明
の良好な実施例では、導線２４の直流電圧は２２〜３４
ボルトＤＣの範囲内にある。従来の電源１８は逓降変圧
器手段１８’及び全波整流器１８”を含む。所望の直流
電圧を生成するための従来の技術の逓降変圧器及び全波
整流器の使用はよく知られているので、電源１８のこれ
以上の説明は省略する。
【００１６】図１で、電池充電電圧発生手段２０は電圧
逓降変換器回路手段２６、電池充電器回路手段２８及び
電池電圧フィードバック回路手段３０を含む。これらの
コンポーネントの各々の詳細について次に説明する。電
圧逓降変換器回路手段２６は導線２４の直流電圧を受取
り、より低い電圧を発生する。この電圧は導線３２に供
給される。本発明の良好な実施例では、導線３２の電圧
は１２〜１６．３ボルトＤＣの範囲内にある。同様に、
電池充電器回路手段２８は導線３２の電圧を受取り、よ
り低い電圧を発生する。この電圧は導線３４に出力され
る。導線３４の電圧は電池１２の電圧にほぼ等しい。本
発明の良好な実施例では、ノードＮ２の電圧は１１．４
〜１４．７ボルトＤＣの範囲内にある。ノードＮ２の電
圧は割合に広い範囲内で変化するから、電池電圧フィー
ドバック回路手段３０は電圧逓降変換器回路手段２６で
（後で説明する）基準電圧に関してノードＮ１の電圧を
調整する。電池電圧フィードバック回路手段３０による
電圧調整のの結果として、電池充電器回路手段２８にお
ける電力消費はかなり減少する。
逓降変換器回路手段２６、電池充電器回路手段２８及び
電池電圧フィードバック回路手段３０を含む。これらの
コンポーネントの各々の詳細について次に説明する。電
圧逓降変換器回路手段２６は導線２４の直流電圧を受取
り、より低い電圧を発生する。この電圧は導線３２に供
給される。本発明の良好な実施例では、導線３２の電圧
は１２〜１６．３ボルトＤＣの範囲内にある。同様に、
電池充電器回路手段２８は導線３２の電圧を受取り、よ
り低い電圧を発生する。この電圧は導線３４に出力され
る。導線３４の電圧は電池１２の電圧にほぼ等しい。本
発明の良好な実施例では、ノードＮ２の電圧は１１．４
〜１４．７ボルトＤＣの範囲内にある。ノードＮ２の電
圧は割合に広い範囲内で変化するから、電池電圧フィー
ドバック回路手段３０は電圧逓降変換器回路手段２６で
（後で説明する）基準電圧に関してノードＮ１の電圧を
調整する。電池電圧フィードバック回路手段３０による
電圧調整のの結果として、電池充電器回路手段２８にお
ける電力消費はかなり減少する。
【００１７】図２は電池充電器回路手段２８の概要回路
図を示す。直流電源電圧ＶＩは導線２４（図１）で発生
する直流電圧を表わす記号である。電圧逓降変換器回路
手段２６はＤＣ／ＤＣ変換器である。このタイプの電圧
変換器は従来の技術でよく知られている。本来、出力電
圧ＶＯは入力電圧ＶＩから生じる。ＶＯは本質的にＶＩ
よりも低い。出力電圧ＶＯはキャパシタＣに生じる。キ
ャパシタＣの正の極板はノードＮ１に結合されるので、
キャパシタＣにある電圧は必ずノードＮ１にも存在する
。ノードＮ１は直列接続された抵抗器Ｒ１及びＲ２を介
して接地電位に結合される。トランジスタＱ１はそのエ
ミッタがコイルＬを介してキャパシタＣの正の極板に結
合され、ダイオード３６を介してキャパシタＣの負の極
板に結合される。トランジスタＱ１のコレクタ電極は直
流電圧ＶＩに結合され、トランジスタＱ１のベース電極
はベース駆動回路３８、ＯＰ ＡＭＰ（演算増幅器）４
０及び４２を介してノードＮ３に結合される。
図を示す。直流電源電圧ＶＩは導線２４（図１）で発生
する直流電圧を表わす記号である。電圧逓降変換器回路
手段２６はＤＣ／ＤＣ変換器である。このタイプの電圧
変換器は従来の技術でよく知られている。本来、出力電
圧ＶＯは入力電圧ＶＩから生じる。ＶＯは本質的にＶＩ
よりも低い。出力電圧ＶＯはキャパシタＣに生じる。キ
ャパシタＣの正の極板はノードＮ１に結合されるので、
キャパシタＣにある電圧は必ずノードＮ１にも存在する
。ノードＮ１は直列接続された抵抗器Ｒ１及びＲ２を介
して接地電位に結合される。トランジスタＱ１はそのエ
ミッタがコイルＬを介してキャパシタＣの正の極板に結
合され、ダイオード３６を介してキャパシタＣの負の極
板に結合される。トランジスタＱ１のコレクタ電極は直
流電圧ＶＩに結合され、トランジスタＱ１のベース電極
はベース駆動回路３８、ＯＰ ＡＭＰ（演算増幅器）４
０及び４２を介してノードＮ３に結合される。
【００１８】図２において、電池充電器回路手段２８は
直列パス装置Ｑ３及びベース駆動回路手段４４を含む。 Ｑ３にＦＥＴ装置を使用することができても、本発明の
良好な実施例では、Ｑ３はバイポーラ・トランジスタで
ある。Ｑ３のエミッタ電極は導線３４を介してノードＮ
２に結合される。Ｑ３のコレクタ電極はノードＮ１に結
合され、Ｑ３のベース電極はベース駆動回路手段４４に
結合される。直列パス装置Ｑ３はＮ１で入力電圧を受取
り、制御された出力電流をノードＮ２に供給する。前述
のように、電圧逓降変換器回路手段２６はノードＮ１に
およそ１６．３ボルトの出力電圧ＶＯを供給するＤＣ／
ＤＣ変換器である。電池充電器回路手段２８はその入力
としてＮ１の電圧を使用し、ノード２に結合されている
電池を、電池１２の充電レベルに応じて、例えば１１．
４ボルトから１４．７ボルトまでの電圧に充電する。全
充電の場合、Ｑ３は、例えば１．５アンペアの一定電流
で該電池を充電する。電池電圧フィードバック回路の有
無により、Ｑ３で消費される電力は下記のようになる。
直列パス装置Ｑ３及びベース駆動回路手段４４を含む。 Ｑ３にＦＥＴ装置を使用することができても、本発明の
良好な実施例では、Ｑ３はバイポーラ・トランジスタで
ある。Ｑ３のエミッタ電極は導線３４を介してノードＮ
２に結合される。Ｑ３のコレクタ電極はノードＮ１に結
合され、Ｑ３のベース電極はベース駆動回路手段４４に
結合される。直列パス装置Ｑ３はＮ１で入力電圧を受取
り、制御された出力電流をノードＮ２に供給する。前述
のように、電圧逓降変換器回路手段２６はノードＮ１に
およそ１６．３ボルトの出力電圧ＶＯを供給するＤＣ／
ＤＣ変換器である。電池充電器回路手段２８はその入力
としてＮ１の電圧を使用し、ノード２に結合されている
電池を、電池１２の充電レベルに応じて、例えば１１．
４ボルトから１４．７ボルトまでの電圧に充電する。全
充電の場合、Ｑ３は、例えば１．５アンペアの一定電流
で該電池を充電する。電池電圧フィードバック回路の有
無により、Ｑ３で消費される電力は下記のようになる。
【００１９】
Ｑ３の消費電力＝（Ｑ３のコレクタとエミッタの間
の電圧）ｘ（Ｑ３の電流） 電池電圧フィードバック
回路手段３０がない場合： Ｑ３の消費電力＝（１６
．３−１１．４）ｖ ｘ １．５Ａ＝７．４ワット
電池電圧フィードバック回路手段３０がある場合：
Ｑ３の最大消費電力＝（１６．３−１４．７）ｖ ｘ
１．５Ａ＝２．４ワット Ｑ３の最小消費電力＝（１
２．０−１１．４）ｖ ｘ １．５Ａ＝０．９ワット
の電圧）ｘ（Ｑ３の電流） 電池電圧フィードバック
回路手段３０がない場合： Ｑ３の消費電力＝（１６
．３−１１．４）ｖ ｘ １．５Ａ＝７．４ワット
電池電圧フィードバック回路手段３０がある場合：
Ｑ３の最大消費電力＝（１６．３−１４．７）ｖ ｘ
１．５Ａ＝２．４ワット Ｑ３の最小消費電力＝（１
２．０−１１．４）ｖ ｘ １．５Ａ＝０．９ワット
【
００２０】上記等式から分かるように、電池電圧フィー
ドバック回路手段３０がない場合にＱ３で消費される電
力は７．４ワットである。Ｑ３でこのような大きな電力
が消費されることは好ましくない。よって、電池電圧フ
ィードバック回路手段３０がない場合は、（後で説明す
るように）最大電力７．４ワットを処理できる熱シンク
を備えるＱ３が選択されねばならない。更に、この電力
消費量は高価なトランジスタ装置及びシンクを必要とし
、且つ冷却のためにファン等の使用を要することがある
。電池電圧フィードバック回路手段３０により無駄な費
用及び設計の限界を避けることができる。それについて
次に説明する。
００２０】上記等式から分かるように、電池電圧フィー
ドバック回路手段３０がない場合にＱ３で消費される電
力は７．４ワットである。Ｑ３でこのような大きな電力
が消費されることは好ましくない。よって、電池電圧フ
ィードバック回路手段３０がない場合は、（後で説明す
るように）最大電力７．４ワットを処理できる熱シンク
を備えるＱ３が選択されねばならない。更に、この電力
消費量は高価なトランジスタ装置及びシンクを必要とし
、且つ冷却のためにファン等の使用を要することがある
。電池電圧フィードバック回路手段３０により無駄な費
用及び設計の限界を避けることができる。それについて
次に説明する。
【００２１】図２で、電池電圧フィードバック回路手段
３０はノードＮ２の電圧を検査し、それによってノード
Ｎ１の入力電圧を調整する。従って、Ｑ３で消費される
電力はかなり減少し、トランジスタ及び関連するコンポ
ーネントの過剰設計は回避される。電池電圧フィードバ
ック回路手段３０はトランジスタＱ２を含み、そのベー
ス電極は抵抗器Ｒ５を介して接地電位に結合される。同
様に、Ｑ２のベース電極は直列に結合されたダイオード
４６及び抵抗器Ｒ４を介してノードＮ２に結合される。 トランジスタＱ２のエミッタは抵抗器Ｒ３を介してノー
ドＮ１に結合される。トランジスタＱ２のコレクタはノ
ードＮ３に結合される。
３０はノードＮ２の電圧を検査し、それによってノード
Ｎ１の入力電圧を調整する。従って、Ｑ３で消費される
電力はかなり減少し、トランジスタ及び関連するコンポ
ーネントの過剰設計は回避される。電池電圧フィードバ
ック回路手段３０はトランジスタＱ２を含み、そのベー
ス電極は抵抗器Ｒ５を介して接地電位に結合される。同
様に、Ｑ２のベース電極は直列に結合されたダイオード
４６及び抵抗器Ｒ４を介してノードＮ２に結合される。 トランジスタＱ２のエミッタは抵抗器Ｒ３を介してノー
ドＮ１に結合される。トランジスタＱ２のコレクタはノ
ードＮ３に結合される。
【００２２】動作中、Ｒ２を横切る電圧を演算増幅器４
２の正の入力の基準電圧にほぼ等しくするように、Ｒ１
及びＲ２は分圧器を形成する。（正の電極にランプ電圧
を有する演算増幅器４０及びベース駆動回路３８を含む
）制御回路は、演算増幅器４２の２つの入力をほぼ等し
く維持するように、トランジスタＱ１のデューティ・サ
イクル、従ってＶＯを調整する。演算増幅器４２の正の
電極の基準電圧は一定であり、Ｒ１及びＲ２も一定であ
るから、ノードＮ１の出力電圧ＶＯもおよそ一定に保持
される。しかしながら、抵抗器Ｒ４及びＲ５はノードＮ
２の電圧とＱ２のベースの電圧の分圧器を形成し、ノー
ドＮ２の電圧が電池１２によって高くなるにつれて、Ｑ
２のベースの電圧も高くなる。その結果、Ｒ２を流れる
電流は一定であるので、Ｒ１を流れる電流は増加する必
要があるから、Ｒ３を流れる電流は減少する。これによ
ってノードＮ１の電圧は高くなる。このように、Ｎ２の
電圧が高くなると、ノードＮ１の電圧も高くなる。もし
放電中の電池１２によりノードＮ２の電圧が低下すれば
、Ｑ２のベースの電圧も低下する。これはＲ３を流れる
電流を増し、従ってＲ１を流れる電流は減少する必要が
ある。そのためにノードＮ１の電圧は低下する。
２の正の入力の基準電圧にほぼ等しくするように、Ｒ１
及びＲ２は分圧器を形成する。（正の電極にランプ電圧
を有する演算増幅器４０及びベース駆動回路３８を含む
）制御回路は、演算増幅器４２の２つの入力をほぼ等し
く維持するように、トランジスタＱ１のデューティ・サ
イクル、従ってＶＯを調整する。演算増幅器４２の正の
電極の基準電圧は一定であり、Ｒ１及びＲ２も一定であ
るから、ノードＮ１の出力電圧ＶＯもおよそ一定に保持
される。しかしながら、抵抗器Ｒ４及びＲ５はノードＮ
２の電圧とＱ２のベースの電圧の分圧器を形成し、ノー
ドＮ２の電圧が電池１２によって高くなるにつれて、Ｑ
２のベースの電圧も高くなる。その結果、Ｒ２を流れる
電流は一定であるので、Ｒ１を流れる電流は増加する必
要があるから、Ｒ３を流れる電流は減少する。これによ
ってノードＮ１の電圧は高くなる。このように、Ｎ２の
電圧が高くなると、ノードＮ１の電圧も高くなる。もし
放電中の電池１２によりノードＮ２の電圧が低下すれば
、Ｑ２のベースの電圧も低下する。これはＲ３を流れる
電流を増し、従ってＲ１を流れる電流は減少する必要が
ある。そのためにノードＮ１の電圧は低下する。
【００２３】図３は過放電防止回路手段１５（図１）の
概要回路図を示す。前述のように、この回路の機能は、
ノードＮ２の電圧が事前設定されたオン切換レベルに達
したときノードＮ２を電源と手段１６を介して負荷１０
とに接続し、該電圧が事前設定されたオフ切換レベルに
低下したときノードＮ２を切離すことである。該選択さ
れた電圧レベルでノードＮ２を負荷から切離すことによ
り、電池１２は過放電が防止される。そのために、過放
電防止回路はノードＮ２の電圧が２つの事前設定された
レベルのうちの１つに達したとき切換えられるように制
御されるＦＥＴ装置Ｑ５を含む。
概要回路図を示す。前述のように、この回路の機能は、
ノードＮ２の電圧が事前設定されたオン切換レベルに達
したときノードＮ２を電源と手段１６を介して負荷１０
とに接続し、該電圧が事前設定されたオフ切換レベルに
低下したときノードＮ２を切離すことである。該選択さ
れた電圧レベルでノードＮ２を負荷から切離すことによ
り、電池１２は過放電が防止される。そのために、過放
電防止回路はノードＮ２の電圧が２つの事前設定された
レベルのうちの１つに達したとき切換えられるように制
御されるＦＥＴ装置Ｑ５を含む。
【００２４】本発明の良好な実施例では、Ｑ５はＰチャ
ネルＦＥＴ装置である。該ＦＥＴ装置はＮ２の電圧レベ
ルがおよそ１２．２ボルトのときオン状態に切換えられ
、電池を負荷に接続する。これはオン切換電圧と呼ばれ
る。同様に、ＦＥＴ装置Ｑ５はノードＮ２の電圧が１１
．４ボルトに降下したときオフ状態に切換えられる。 これはオフ切換電圧と呼ばれる。オン切換電圧はツェナ
ー・ダイオードＣＲ１及びＲ６によってセットされる。 同様に、オフ切換電圧はツェナー・ダイオードＣＲ２及
びＲ８によってセットされる。ＦＥＴ装置Ｑ５のゲート
電極はＱ４のコレクタ電極に結合される。Ｑ４のエミッ
タ電極は接地電位に結合される。Ｒ７もＱ４のベース電
極から接地に結合される。Ｒ１０はＱ５のソース電極を
Ｑ５のゲート電極に結合する。
ネルＦＥＴ装置である。該ＦＥＴ装置はＮ２の電圧レベ
ルがおよそ１２．２ボルトのときオン状態に切換えられ
、電池を負荷に接続する。これはオン切換電圧と呼ばれ
る。同様に、ＦＥＴ装置Ｑ５はノードＮ２の電圧が１１
．４ボルトに降下したときオフ状態に切換えられる。 これはオフ切換電圧と呼ばれる。オン切換電圧はツェナ
ー・ダイオードＣＲ１及びＲ６によってセットされる。 同様に、オフ切換電圧はツェナー・ダイオードＣＲ２及
びＲ８によってセットされる。ＦＥＴ装置Ｑ５のゲート
電極はＱ４のコレクタ電極に結合される。Ｑ４のエミッ
タ電極は接地電位に結合される。Ｒ７もＱ４のベース電
極から接地に結合される。Ｒ１０はＱ５のソース電極を
Ｑ５のゲート電極に結合する。
【００２５】Ｑ５はオン切換えを開始するとオン状態へ
の切換えが強制されるように、バイポーラ・トランジス
タＱ４及びＲ１０はヒステリシスを供給する。同様に、
Ｑ５はオフ切換え開始を開始するとオフ状態への切換え
を強制される。ツェナー・ダイオードは抵抗器のように
１％ステップでは動作しないから、１つのツェナー値か
ら次のツェナー値に適切な電圧を加えるためにＲ６をＣ
Ｒ１と直列に用いる。同様に、Ｒ８は同じ目的のために
ＣＲ２と直列に用いる。従って、ＣＲ１及びＲ６はＱ５
がオンに切換えられる正確な電池電圧の制御に用いられ
る。同様に、ＣＲ２及びＲ８はＱ１がオフに切換えられ
る正確な電池電圧の決定に用いられる。Ｑ５及びそれぞ
れの電圧設定装置の適切な選択により、負荷はどれも電
池又は他のどの直流電源からオン／オフ切換えが可能で
ある。更に、回路のラッチ特性により切換えは瞬時に行
なわれる。更に、回路は低い電力、低価格のコンポーネ
ントを用いながら、大電流を切換える能力を持っている
。更に、全ての動作中の装置がオフになることはないか
ら、この回路は負荷が電池から切離されても該電池をロ
ードしない。
の切換えが強制されるように、バイポーラ・トランジス
タＱ４及びＲ１０はヒステリシスを供給する。同様に、
Ｑ５はオフ切換え開始を開始するとオフ状態への切換え
を強制される。ツェナー・ダイオードは抵抗器のように
１％ステップでは動作しないから、１つのツェナー値か
ら次のツェナー値に適切な電圧を加えるためにＲ６をＣ
Ｒ１と直列に用いる。同様に、Ｒ８は同じ目的のために
ＣＲ２と直列に用いる。従って、ＣＲ１及びＲ６はＱ５
がオンに切換えられる正確な電池電圧の制御に用いられ
る。同様に、ＣＲ２及びＲ８はＱ１がオフに切換えられ
る正確な電池電圧の決定に用いられる。Ｑ５及びそれぞ
れの電圧設定装置の適切な選択により、負荷はどれも電
池又は他のどの直流電源からオン／オフ切換えが可能で
ある。更に、回路のラッチ特性により切換えは瞬時に行
なわれる。更に、回路は低い電力、低価格のコンポーネ
ントを用いながら、大電流を切換える能力を持っている
。更に、全ての動作中の装置がオフになることはないか
ら、この回路は負荷が電池から切離されても該電池をロ
ードしない。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、効率的な補助電力シス
テム、効率的な電池充電器システム、補助電力を瞬時に
負荷から切離す電圧感知スイッチ、及び従来よりもノイ
ズの少ないスイッチが提供される。
テム、効率的な電池充電器システム、補助電力を瞬時に
負荷から切離す電圧感知スイッチ、及び従来よりもノイ
ズの少ないスイッチが提供される。
【図１】本発明に従って改良された電力システムの概要
図である。
図である。
【図２】本発明に従って改良された逓降及び電池充電回
路配列の概要回路図である。
路配列の概要回路図である。
【図３】過放電防止回路の概要回路図である。
１０ 負荷
１２ 電池
１４ 交流電源
１５ 過放電防止回路手段
１６ 電圧逓降変換器手段
１８ 電源
１８’逓降変圧器手段
１８”全波整流器
２０ 電池充電電圧発生手段
２２ コネクタ・プラグ・アセンブリ２４ 導線
２６ 電圧逓降変換器回路手段
２８ 電池充電器回路手段
３０ 電池電圧フィードバック回路手段３６ ダイ
オード ３８ ベース駆動回路 ４０ 演算増幅器 ４２ 運算増幅器 ４４ ベース駆動回路手段
オード ３８ ベース駆動回路 ４０ 演算増幅器 ４２ 運算増幅器 ４４ ベース駆動回路手段
Claims (12)
- 【請求項１】交流主電源から交流電圧信号を受取り、そ
こから整流された直流電圧信号を生成する第１の回路手
段、前記整流された直流電圧信号に応答し、それよりも
低い電圧レベルの直流電圧信号を生成する第２の回路手
段、前記直流電圧信号の前記電圧レベルを更に低くし、
前記第２の回路手段の出力ノード（Ｎ１）に結合された
入力電極及びノード（Ｎ２）に結合されたもう１つの電
極を有する直列パス装置を含む第３の回路手段、前記出
力ノード（Ｎ２）の前記直流電圧に関して前記ノード（
Ｎ１）の直流電圧を調整し、前記直列パス装置に非消費
電力を生じさせる第４の回路手段、前記ノード（Ｎ２）
と接地電位の間に相互接続された電池、及び前記ノード
（Ｎ２）に結合され、前記電池の過放電を防止する第５
の回路手段を具備する負荷に電力を供給する電気システ
ム。 - 【請求項２】前記第５の回路手段に結合され、前記第５
の回路手段からの直流電圧信号を受取り、前記信号を前
記負荷に適合する電圧レベルに下げる第６の回路手段を
更に含む請求項１の電気システム。 - 【請求項３】前記第１の回路手段を交流主電源に接続す
るために、更に伝導手段とレセプタクルに結合する接続
コネクタとを含む請求項２の電気システム。 - 【請求項４】前記第２の回路手段は逓降ＤＣ／ＤＣ変換
器を含む請求項１の電気システム。 - 【請求項５】前記第４の回路手段は切換装置、前記切換
装置の端子とノード（Ｎ１）を相互接続する抵抗器、前
記切換装置の制御端子と接地電位を相互接続する第２の
抵抗器、前記制御端子及び前記第２の抵抗器と直列に結
合する第３の抵抗器、及び前記第３の抵抗器とノード（
Ｎ２）を相互接続するダイオードを含む請求項１の電気
システム。 - 【請求項６】前記切換装置はバイポーラ・トランジスタ
を含む請求項５の電気システム。 - 【請求項７】前記第５の回路手段はソース電極、ドレー
ン電極及びゲート電極を有するＦＥＴ装置、オン切換基
準電圧レベルをセットし、前記ソース電極と前記電池を
相互接続する第１の回路配列、オフ切換基準電圧をセッ
トし、前記ドレーン電極と前記負荷を相互接続する第２
の回路配列、及び前記ゲート電極に結合され、前記第１
の回路配列又は前記第２の回路配列から生成された電気
信号に応答し、前記ＦＥＴ装置をオン又はオフに切換え
る制御回路配列を含む請求項１の電気システム。 - 【請求項８】コンピュータ・システム、通常の動作電力
を供給する通常の電源及び補助電力を供給する電池手段
を具備するコンピュータ装置において、前記電池手段を
前記コンピュータ・システムに接続し又前記コンピュー
タ・システムから切離す回路配列は前記電池手段を前記
コンピュータ・システムに結合する切換手段、オン切換
基準電圧をセットし、前記切換手段と前記電池手段を相
互接続する第１のしきい手段、オフ切換基準電圧をセッ
トし、前記切換手段と前記コンピュータ・システムを相
互接続する第２のしきい手段、及び前記切換手段に結合
され、前記第１及び第２のしきい手段をモニタすること
ができ、前記オン切換基準電圧レベルに達すると前記切
換手段を迅速にオンに切換え、前記オフ切換基準電圧レ
ベルに達すると前記切換手段を迅速にオフに切換える制
御手段を含む電池手段をコンピュータ・システムに接続
したり切離したりする回路配列。 - 【請求項９】前記切換手段はＦＥＴ装置を含む請求項８
の回路配列。 - 【請求項１０】前記第１のしきい手段は抵抗器と直列に
接続されたツェナー・ダイオードを含む請求項８の回路
配列。 - 【請求項１１】前記第２のしきい手段は抵抗器と直列に
接続されたツェナー・ダイオードを含む請求項８の回路
配列。 - 【請求項１２】前記制御手段はバイポーラ・トランジス
タを含む請求項８の回路配列。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US529030 | 1990-05-25 | ||
| US07/529,030 US5049805A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Voltage sensitive switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229032A true JPH04229032A (ja) | 1992-08-18 |
| JPH0734628B2 JPH0734628B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=24108216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6535291A Expired - Lifetime JPH0734628B2 (ja) | 1990-05-25 | 1991-03-07 | 負荷に電力を供給する電気システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5049805A (ja) |
| EP (1) | EP0458716B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0734628B2 (ja) |
| DE (1) | DE69111139T2 (ja) |
Cited By (1)
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