JPH0619313Y2 - Power supply for parallel connection and power supply using the same - Google Patents

Power supply for parallel connection and power supply using the same

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JPH0619313Y2
JPH0619313Y2 JP6640789U JP6640789U JPH0619313Y2 JP H0619313 Y2 JPH0619313 Y2 JP H0619313Y2 JP 6640789 U JP6640789 U JP 6640789U JP 6640789 U JP6640789 U JP 6640789U JP H0619313 Y2 JPH0619313 Y2 JP H0619313Y2
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power supply
output
switching
parallel connection
parallel
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正康 大崎
正司 山下
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富士電気化学株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、並列接続用の電源及びそれを用いた並列接続
電源装置に関するものである。更に詳しく述べると本考
案は、複数の電源の並列接続において、1台もしくは少
ない台数の電源によって負荷に必要な電流を供給しうる
ようにし、余分の電源については通常はその動作を停止
させておき、動作中の電源に異常が発生して出力が下が
った場合に、それに代えて停止中の電源の動作を開始さ
せるようにした並列接続電源装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a power supply for parallel connection and a parallel connection power supply device using the same. More specifically, according to the present invention, when a plurality of power supplies are connected in parallel, the current required for the load can be supplied by one power supply or a small number of power supplies, and the operation of the extra power supplies is normally stopped. The present invention relates to a parallel-connected power supply device that starts the operation of a power supply that is stopped instead of when the output of the power supply that is operating is abnormal due to an abnormality.

この電源装置は、電子交換機やコンピュータなど出力ダ
ウンが決して許されないような高信頼度が要求される分
野で極めて有用である。
This power supply device is extremely useful in fields such as electronic exchanges and computers that require high reliability such that output down is never allowed.

[従来の技術] 複数の電源の並列運転は従来公知である。その概略構成
を第3図に示す。ここでは4台のスイッチング電源PS
1〜PS4を並設し、出力ラインにそれぞれ逆流防止用
の出力ダイオードDを設け、それらを介して電流I
を合流して負荷10に供給する。
[Prior Art] The parallel operation of a plurality of power sources is conventionally known. The schematic structure is shown in FIG. Here, four switching power supplies PS
1 to PS4 are arranged in parallel, an output diode D for preventing backflow is provided in each output line, and the current I 1 to
I 4 is merged and supplied to the load 10.

このような並列運転は、負荷10が要求する電流I
対して各スイッチング電源PS1〜PS4の電流容量が
小さい場合に行われているが、それ以外に高信頼度を実
現するために行われる場合もある。
Such parallel operation is performed when the current capacity of each of the switching power supplies PS1 to PS4 is small with respect to the current I 0 required by the load 10, but is performed to achieve high reliability in addition to that. In some cases.

例えば各スイッチング電源PS1〜PS4がそれぞれ単
独で負荷10に必要な電流Iを供給可能なほどの容量
の大きなものであっても、それぞれのスイッチング電源
PS1〜PS4の出力電流I〜Iを小さく設定する
ことによって、各電源にかかる負担を軽減し電源装置全
体としての信頼度を高めようとする場合である。つまり
全てのスイッチング電源PS1〜PS4を動作させ、全
ての電源からほぼ均等に電流I〜Iを流して合流さ
せ、全体としてIの電流を負荷10に供給することに
なる。
For example, even if each of the switching power supplies PS1 to PS4 has such a large capacity that it can supply the current I 0 necessary for the load 10 independently, the output currents I 1 to I 4 of the switching power supplies PS1 to PS4 are This is a case in which the load on each power supply is reduced and the reliability of the power supply device as a whole is increased by setting the power supply device to a small value. That is operated all the switching power supply PS1 to PS4, is combined substantially equally supplying a current I 1 ~I 4 from all power will supply a current of I 0 to the load 10 as a whole.

[考案が解決しようとする課題] しかし各スイッチング電源の最大出力電流に対して動作
時の実際の電流I〜Iが小さくても、目的とする長
寿命化(この場合、基本的には電源1台分の寿命の4
倍)は期待できない。つまりスイッチング電源の寿命は
電流の使用率を下げても大きく伸びてはいかない。これ
は電源が動作すれば周囲温度は上昇し、例えその上昇の
度合が小さくても周囲温度が高くなったことによってM
TBF(平均故障間隔)は低下するからである。
[Problems to be Solved by the Invention] However, even if the actual currents I 1 to I 4 at the time of operation are small with respect to the maximum output current of each switching power supply, the intended long life (in this case, basically 4 for the life of one power supply
Can not be expected. In other words, the life of the switching power supply will not increase significantly even if the current usage rate is reduced. This is because the ambient temperature rises when the power supply operates, and even if the degree of rise is small, the ambient temperature rises
This is because the TBF (mean time between failures) decreases.

また全てのスイッチング電源が動作していると、それぞ
れ発振周波数が異なるため、出力にビート(干渉)波形
が現れ、出力リップルが異常に大きくなることもある。
Further, when all switching power supplies are operating, the oscillation frequencies are different, so that a beat (interference) waveform appears in the output, and the output ripple may become abnormally large.

本考案の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、長寿命化でき信頼性が高く、増設や交換等も容易に
行えるような並列接続用電源およびそれを用いた電源装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a power supply for parallel connection and a power supply device using the same, which solves the above-mentioned drawbacks of the prior art, has a long life, is highly reliable, and can be easily added or replaced. To do.

[課題を解決するための手段] 本考案では、スイッチング制御部は、その発振/停止を
外部から制御できる出力制御端子を有する。また電源の
出力ライン間にツェナーダイオードと抵抗とを組合せた
出力異常検出回路が設けられ、そのツェナーダイオード
のオン/オフに応じてオン/オフ制御され、別の電源の
スイッチング制御部の出力制御端子に発振/停止の制御
信号を供給するためのスイッチ素子を前記出力異常検出
回路に接続した構成になっている。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, the switching control unit has an output control terminal capable of externally controlling oscillation / stop. An output abnormality detection circuit that combines a Zener diode and a resistor is provided between the output lines of the power supply, and is turned on / off according to the on / off state of the Zener diode, and the output control terminal of the switching control unit of another power supply. A switch element for supplying an oscillation / stop control signal is connected to the output abnormality detection circuit.

またこのような電源をN台(N≧2)並設し、第1番目
の電源のスイッチ素子を第2番目以降の電源の出力制御
端子に、第2番目の電源のスイッチ素子を、第3番目以
降の電源の出力制御端子に順次接続することによって並
列接続電源装置を構成する。勿論、1台ずつのみならず
複数台ずつ同時に動作させることもできる。
In addition, N such power supplies (N ≧ 2) are arranged in parallel, the switch element of the first power supply is used as the output control terminal of the second and subsequent power supplies, and the switch element of the second power supply is used as the third power supply. A parallel-connected power supply device is configured by sequentially connecting the output control terminals of the second and subsequent power supplies. Of course, it is possible to operate not only one unit at a time but also a plurality of units simultaneously.

[作用] 本考案では、1台ずつ動作させる場合、先ず第1番目の
電源が動作し、それによって負荷に必要な電流を供給す
る。その時、第2番目以降の電源は停止状態を保つ。第
1番目の動作中の電源に異常が発生して出力が下がる
と、それが出力異常検出回路によって検知され、スイッ
チ素子が作動し、第1番目の電源に代わって停止中の第
2番目の電源が動作を開始する。このようにして順次電
源に異常が発生する毎に次の待機している電源に自動的
に瞬時に切り替わる。このため電源装置全体としては各
電源の寿命の設置台数倍の長寿命化が図られる。
[Operation] In the present invention, when operating one by one, the first power supply operates first, thereby supplying the required current to the load. At that time, the second and subsequent power supplies remain stopped. When an abnormality occurs in the first operating power supply and the output drops, it is detected by the output abnormality detection circuit, the switch element operates, and the second power supply is stopped instead of the first power supply. The power supply starts operating. In this way, every time an abnormality occurs in the power source, the power source is automatically switched to the next standby power source. As a result, the life of each power source can be extended to twice the number of installed power sources.

上記の説明は各スイッチング電源が1台ずつ動作する場
合であるが、負荷電流が大きい場合には、上記と同じ考
え方により複数台ずつ動作させることもできる。
In the above description, each switching power supply operates one by one, but when the load current is large, a plurality of switching power supplies can be operated by the same idea as described above.

[実施例] 第1図は本考案に係る並列接続用電源及びそれを用いた
電源装置の一例を示している。この例は並列接続用電源
を3台並設したものである。各スイッチング電源PS
1,PS2,PS3はそれぞれスイッチング制御部12
,12,12を備え、それによって主スイッチン
グトランジスタ(図示せず)のスイッチング動作を制御
し、出力を出力ライン14に設けた出力ダイオードDを
介して負荷(図示せず)に供給する構成である。
[Embodiment] FIG. 1 shows an example of a power supply for parallel connection according to the present invention and a power supply device using the same. In this example, three power supplies for parallel connection are installed side by side. Each switching power supply PS
1, PS2 and PS3 are switching control units 12 respectively
1 , 12 2 , 12 3 for controlling the switching operation of the main switching transistor (not shown) and supplying the output to the load (not shown) via the output diode D provided in the output line 14. It is a composition.

さて本考案において、各スイッチング制御部12
…,12は、その発振/停止を外部から制御できる出
力制御端子A,A,Aを有する。一方、各スイッ
チング電源PS1,…,PS3の出力ライン間には抵抗
とツェナーダイオードZDと抵抗Rとを直列に接
続した出力異常検出回路16,16,16を設
け、その抵抗Rの両端間にスイッチ素子であるトラン
ジスタQ,Q,Qのベース−エミッタを接続して
いる。このトランジスタQ,…,Qは前記出力異常
検出回路16,…,16のツェナーダイオードZD
のオン/オフに応じてオン/オフ制御されるものであ
り、それらが属しているのとは別の電源のスイッチング
制御部の出力制御端子に発振/停止の制御信号を供給す
るためのものである。
Now, in the present invention, each switching control unit 12 1 ,
, 12 3 has output control terminals A 1 , A 2 , and A 3 that can control the oscillation / stopping thereof from the outside. On the other hand, output abnormality detection circuits 16 1 , 16 2 , 16 3 in which a resistor R 1 , a Zener diode ZD, and a resistor R 2 are connected in series are provided between the output lines of the switching power supplies PS 1, ... The base-emitters of the transistors Q 1 , Q 2 , and Q 3 which are switching elements are connected between both ends of R 2 . The transistors Q 1 , ..., Q 3 are the Zener diodes ZD of the output abnormality detection circuits 16 1 , ..., 16 3.
ON / OFF is controlled according to ON / OFF of the power supply, and is for supplying an oscillation / stop control signal to the output control terminal of the switching control unit of the power supply different from the one to which they belong. is there.

ここではトランジスタQのコレクタをダイオードD
を介して第2番目のスイッチング電源PS2のスイッチ
ング制御部12の出力制御端子Aに接続すると共
に、ダイオードDを介して第3番目のスイッチング電
源PS3のスイッチング制御部12の出力制御端子A
に接続している。
Here, the collector of the transistor Q 1 is connected to the diode D 1
Is connected to the output control terminal A 2 of the switching control unit 12 2 of the second switching power supply PS2 via the output control terminal of the switching control unit 12 3 of the third switching power supply PS3 via the diode D 2. A
Connected to 3 .

また第2番目のスイッチング電源PS2のトランジスタ
のコレクタをダイオードでDを介して第3番目の
スイッチング電源PS3のスイッチング制御部12
出力制御端子Aに接続する。
Further, the collector of the transistor Q 2 of the second switching power supply PS2 is connected to the output control terminal A 3 of the switching control unit 12 3 of the third switching power supply PS3 via a diode D 3 .

ここで使用しているスイッチング制御部の概略構成を第
2図に示す。これはパルス幅制御用ICとして市販され
ているMB3759(商品名:富士通株式会社製)を使
用した場合の一例である。これはスイッチング・レギュ
レータ用として最も代表的なICであり、TL494タ
イプとして知られているものである。このICは、三角
波発振器と2個のコンパレータ、更に2個の誤差増幅
器、5Vの基準電圧源、駆動用トランジスタ等を内蔵し
ている。そして端子番号13が出力制御用の端子になっ
ている。その端子電圧を5Vにすると発振動作を行い、
0Vに落とすと発振動作が停止する。端子番号4はデッ
ト・タイム制御用であり、端子番号14は5Vの基準電
圧出力用である。端子番号13と4との間にPNPトラ
ンジスタQを設け、そのエミッタ−ベース間にバイアス
抵抗Rを設け、ベースに抵抗Rを設けて制御部の出
力制御端子Aとする。この出力制御端子Aが、第1図に
おける各出力制御端子A,…,Aに該当している。
A schematic configuration of the switching control unit used here is shown in FIG. This is an example of using MB3759 (trade name: manufactured by FUJITSU LIMITED) commercially available as a pulse width control IC. This is the most typical IC for switching regulators and is known as the TL494 type. This IC incorporates a triangular wave oscillator, two comparators, two error amplifiers, a 5V reference voltage source, and a driving transistor. The terminal number 13 is a terminal for output control. When the terminal voltage is set to 5V, oscillation operation is performed,
The oscillation operation stops when the voltage is lowered to 0V. Terminal number 4 is for dead time control and terminal number 14 is for 5V reference voltage output. A PNP transistor Q is provided between the terminal numbers 13 and 4, a bias resistor R 3 is provided between the emitter and the base of the PNP transistor Q, and a resistor R 4 is provided at the base to serve as an output control terminal A of the control unit. This output control terminal A corresponds to each output control terminal A 1 , ..., A 3 in FIG.

従ってこの実施例の場合にはトランジスタQがオンにな
ると端子番号13の電圧が0Vに落ち、制御部の発振動
作が停止する。なお制御部における抵抗Rとコンデン
サCはスロー・スタート用である。
Therefore, in the case of this embodiment, when the transistor Q is turned on, the voltage of the terminal number 13 drops to 0V, and the oscillation operation of the controller is stopped. The resistor R 5 and the capacitor C in the control unit are for slow start.

このように構成した並列接続電源装置の動作は次の通り
である。スイッチング電源PS1が動作している場合
は、スイッチング電源PS2,PS3は動作せずバック
アップ専用となって待機状態になっている。スイッチン
グ電源PS1が正常に動作して出力がツェナーダイオー
ドZDのツェナー電圧を越えていれば、ツェナーダイオ
ードZDがオン状態を保ち電流が流れ、抵抗Rの両端
の電圧によってトランジスタQがオン状態を保つ。従
って他のスイッチング電源PS2,PS3のスイッチン
グ制御部12,12の出力制御端子A,Aはロ
ー・レベルを維持する。この電圧がロー・レベルであれ
ば、第2図に示すようにトランジスタQがオンであり、
制御用ICの端子番号13がロー・レベルに落ちてい
る。つまりスイッチング電源PS2,PS3は停止状態
を保つ。
The operation of the parallel-connected power supply device configured in this way is as follows. When the switching power supply PS1 is operating, the switching power supplies PS2 and PS3 do not operate and are dedicated for backup and are in a standby state. If the output switching power supply PS1 operates normally has exceeded the Zener voltage of the Zener diode ZD, the Zener diode ZD is a current maintaining the on-state flow, the transistor Q 1 is turned on by the voltage across resistor R 2 keep. Therefore, the output control terminals A 2 and A 3 of the switching control units 12 2 and 12 3 of the other switching power supplies PS2 and PS3 maintain the low level. If this voltage is low level, the transistor Q is on as shown in FIG.
The terminal number 13 of the control IC has dropped to low level. That is, the switching power supplies PS2 and PS3 maintain the stopped state.

ここで第1番目のスイッチング電源PS1に異常が生じ
出力電圧が低下したとすると、そのツェナーダイオード
ZDはオフ状態に切り替わる。すると抵抗Rで電圧降
下はなく端子電圧は0Vに落ち、トランジスタQはオ
フ状態になる。そのため第2番目のスイッチング電源P
S2のスイッチング制御部12の出力制御端子A
ハイ・レベルになり、第2番目のスイッチング電源PS
2が動作を開始する。第3番目のスイッチング電源PS
3も一瞬動作を開始することもあるが、第2番目のスイ
ッチング電源が正常な出力を出した時にトランジスタQ
がオンになるため第3番目のスイッチング電源PS3
の動作は停止する。このようにして第1番目のスイッチ
ング電源PS1から第2番目のスイッチング電源PS2
に自動的に切り替わる。また第2番目のスイッチング電
源PS2に異常が生じた場合には、同様にして第3番目
のスイッチング電源PS3に切り替わる。4台以上並設
する場合でも同じように接続することにより次々と自動
的に切り替わっていく。
If an abnormality occurs in the first switching power supply PS1 and the output voltage drops, the Zener diode ZD switches to the off state. Then, there is no voltage drop in the resistor R 2 , the terminal voltage drops to 0 V, and the transistor Q 1 is turned off. Therefore, the second switching power supply P
Output control terminal A 2 of the switching control part 12 2 of S2, becomes high-level, the second switching power supply PS
2 starts operation. Third switching power supply PS
3 may start operating for a moment, but when the second switching power supply outputs a normal output, the transistor Q
2 is turned on, so the third switching power supply PS3
Operation stops. In this way, from the first switching power supply PS1 to the second switching power supply PS2
Automatically switches to. When an abnormality occurs in the second switching power supply PS2, the third switching power supply PS3 is similarly switched. Even when four or more units are installed side by side, they are automatically switched one after another by connecting in the same way.

上記の実施例は基本的には1台のスイッチング電源で十
分な負荷電流を供給できる場合を想定しているが、複数
台のスイッチング電源を同時に動作させる必要がある場
合でも同様の構成で対応できる。つまり電流不足が生じ
て出力電圧が低下した場合もバックアップの電源が動作
するからである。勿論、最初から複数台のスイッチング
電源を並列に動かすことを想定して、第1図に示すよう
な装置を複数組配置し、並列に運転するように構成する
こともできる。
The above-mentioned embodiment basically assumes a case where one switching power supply can supply a sufficient load current, but the same configuration can be applied even when it is necessary to operate a plurality of switching power supplies at the same time. . In other words, the backup power supply operates even when the output voltage drops due to current shortage. Of course, assuming that a plurality of switching power supplies are operated in parallel from the beginning, a plurality of sets of devices as shown in FIG. 1 may be arranged and configured to operate in parallel.

なお上記の実施例はスイッチング制御部をロー・レベル
にした時にその発振動作が停止するような場合である
が、逆にハイ・レベルにした時に発振動作が停止するよ
うな回路の場合でも、出力異常検出回路とそれにより動
作するスイッチ素子との構成を若干変更するだけで同じ
ように対応できる。
Although the above embodiment is a case where the oscillation operation is stopped when the switching control section is set to the low level, conversely, even in the case where the oscillation operation is stopped when the switching control section is set to the high level, the output The same operation can be achieved by slightly changing the configurations of the abnormality detection circuit and the switch element operated by the abnormality detection circuit.

[考案の効果] 本考案は上記のように複数の電源の並列接続において、
全ての電源を同時に動作させるのではなく、1台もしく
は少ない台数の電源にて負荷に必要な電流を供給しうる
ように各スイッチング電源を選定し、1台もしくは少な
い台数のスイッチング電源を動作させ、それ以外のスイ
ッチング電源は動作を停止させて待機中にしておき、動
作中の電源に異常が生じて出力が下がった場合に、それ
に代えて停止中の電源が動作を開始すように構成したか
ら、バックアップ用として待機しているスイッチング電
源は既に動作している電源に異常が生じるまでは動作し
ないため電源装置全体としての寿命が長くなり、高信頼
度の要求に応えることがができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention is applicable to parallel connection of a plurality of power sources.
Instead of operating all power supplies at the same time, select each switching power supply so that one or a small number of power supplies can supply the necessary current to the load, and operate one or a small number of switching power supplies. The other switching power supplies are configured so that they stop operating and stand by, and if an error occurs in the operating power supply and the output drops, the stopped power supply starts operation instead. Since the switching power supply that is on standby for backup does not operate until an abnormality occurs in the power supply that is already operating, the life of the power supply device as a whole is extended and it is possible to meet the demand for high reliability.

また1台で負荷に要求される電流を満たすように設計す
ることによって従来技術のような複数の電源が同時に動
作するのを避けることができ、出力リップルが異常に大
きくなるのを防止することができる。
Further, by designing one unit so as to satisfy the current required for the load, it is possible to prevent a plurality of power sources from operating at the same time as in the prior art, and it is possible to prevent the output ripple from becoming abnormally large. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案に係る並列接続用電源とそれを用いた並
列接続電源装置の一実施例を示す説明図、第2図はスイ
ッチング制御部の一例を示す説明図、第3図は従来技術
の一例を示す説明図である。 PS1,PS2,PS3,PS4……スイッチング電
源、10……負荷、12,12,12……スイッ
チング制御部、14……出力ライン、16,16
16……出力異常検出回路、A,A,A,A
…出力制御端子。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a parallel connection power source and a parallel connection power supply device using the same according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a switching controller, and FIG. It is explanatory drawing which shows an example. PS1, PS2, PS3, PS4 ... Switching power supply, 10 ... Load, 12 1 , 12 2 , 12 3 ... Switching control unit, 14 ... Output line, 16 1 , 16 2 ,
16 3 ... Output abnormality detection circuit, A, A 1 , A 2 , A 3 ...
… Output control terminal.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】スイッチング制御部を備え、それによって
スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御
し、出力を出力ラインに設けた出力ダイオードを介して
負荷に供給する並列接続用電源において、前記スイッチ
ング制御部は、その発振/停止を制御する出力制御端子
を有し、一方、電源の出力ライン間にツェナーダイオー
ドと抵抗とを組み合わせた出力異常検出回路を設け、そ
のツェナーダイオードのオン/オフに応じてオン/オフ
制御され、別の電源のスイッチング制御部の出力制御端
子に発振/停止の制御信号を供給するためのスイッチ素
子を前記出力異常検出回路に接続したことを特徴とする
並列接続用電源。
1. A power supply for parallel connection, comprising a switching control unit, which controls the switching operation of a switching transistor, and supplies an output to a load through an output diode provided on an output line, wherein the switching control unit comprises: It has an output control terminal to control its oscillation / stop, and on the other hand, it provides an output abnormality detection circuit that combines a Zener diode and a resistor between the output lines of the power supply, and turns it on / off according to the on / off state of the Zener diode. A power supply for parallel connection, characterized in that a switch element for supplying an oscillation / stop control signal to an output control terminal of a switching control section of another power supply is connected to the output abnormality detection circuit.
【請求項2】請求項1記載の並列接続用電源をN台(N
≧2)並設し、第K番目(K<N)の電源のスイッチ素
子を、第K+1番目以降の電源の出力制御端子に接続し
た並列接続電源装置。
2. N power sources for parallel connection according to claim 1,
≧ 2) A parallel-connected power supply device in which the switching elements of the Kth (K <N) power supplies are connected in parallel to the output control terminals of the (K + 1) th and subsequent power supplies.
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