(57)【要約】      （修正有）【課題】負荷の急変時の出力電圧の変動を許容範囲内に抑制する。【解決手段】電源装置１は、入力電圧Ｖｉを直流電圧Ｖｏに変換する力率改善回路６と、検出信号Ｓｖ１を出力する入力電圧検出部４と、力率改善回路６のインダクタ電流ＩＬを検出して電流検出信号Ｓｉを出力する電流検出部５と、出力電圧検出信号Ｓｖ２を出力する出力電圧検出部７と、各検出信号Ｓｖ１、Ｓｉ、Ｓｖ２および直流電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｔｇとの間の誤差電圧Ｖｅｖに基づき力率改善回路６のスイッチング素子にパルス幅制御を行い、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに安定化させる電圧安定化動作および電流ＩＬを入力電圧Ｖｉの波形に追従させる力率改善動作を実行する制御部８と、を備える。制御部８は、電圧安定化動作での制御ゲインを、直流電圧Ｖｏが閾値電圧ＶＨ１以上のとき、および直流電圧Ｖｏが閾値電圧ＶＬ１以下のときに、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに切り換える。【選択図】図１
2020150571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタ、ダイオード、スイッチング素子およびコンデンサを含み、交流電圧を整流した入力電圧を直流電圧に変換して出力する力率改善回路と、
前記入力電圧を検出して入力電圧検出信号を出力する入力電圧検出部と、
前記インダクタに流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出部と、
前記直流電圧を検出して出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出部と、
前記入力電圧検出信号、前記電流検出信号、および前記出力電圧検出信号に基づいて検出される前記直流電圧と当該直流電圧についての予め規定された目標電圧との間の誤差電圧に基づいて前記スイッチング素子に対するパルス幅制御を実行することにより、前記直流電圧を前記目標電圧に安定化させる電圧安定化動作、および前記インダクタに流れる電流を前記入力電圧の波形に追従させる力率改善動作を実行する制御部とを備えている電源装置であって、
前記制御部は、前記パルス幅制御における前記電圧安定化動作での制御ゲインを、検出される前記直流電圧が予め規定された高圧側第１閾値電圧以上となったとき、および当該直流電圧が予め規定された低圧側第１閾値電圧以下となったときの少なくとも一方のときに、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、検出される前記直流電圧が前記高圧側第１閾値電圧を超える予め規定された高圧側第２閾値電圧以上となったときに、前記制御ゲインを前記第２ゲインからより高い第３ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
インダクタ、ダイオード、スイッチング素子およびコンデンサを含み、交流電圧を整流した入力電圧を直流電圧に変換して出力する力率改善回路と、
前記入力電圧を検出して入力電圧検出信号を出力する入力電圧検出部と、
前記インダクタに流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出部と、
前記直流電圧を検出して出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出部と、
前記入力電圧検出信号、前記電流検出信号、および前記出力電圧検出信号に基づいて検出される前記直流電圧と当該直流電圧についての予め規定された目標電圧との間の誤差電圧に基づいて前記スイッチング素子に対するパルス幅制御を実行することにより、前記直流電圧を前記目標電圧に安定化させる電圧安定化動作、および前記インダクタに流れる電流を前記入力電圧の波形に追従させる力率改善動作を実行する制御部とを備えている電源装置であって、
前記制御部は、前記パルス幅制御における前記電圧安定化動作での制御ゲインを、前記誤差電圧の絶対値が予め規定された第１閾値以上となったときに、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記誤差電圧の絶対値が前記第１閾値を超える予め規定された第２閾値以上となったときに、前記制御ゲインを前記第２ゲインからより高い第３ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される前記交流電圧を整流して前記力率改善回路に前記入力電圧として出力する一次側整流部、前記一対の電源ラインに介装されたヒューズまたはブレーカ、および前記力率改善回路の後段に接続されると共に前記直流電圧に基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧を生成して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている請求項１から４のいずれかに記載の電源装置、並びに当該電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器を備えている医療システム。
【請求項６】
入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子とを介して入力される交流電圧を整流して前記力率改善回路に前記入力電圧として出力する一次側整流部、および前記力率改善回路の後段に接続されると共に前記直流電圧に基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧を生成して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている請求項１から４のいずれかに記載の電源装置と、
前記入力ラインに介装されたヒューズまたはブレーカと、
前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている医療システム。
【請求項７】
入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される交流電圧を整流して前記力率改善回路に前記入力電圧として出力する一次側整流部、前記一対の電源ラインのうちの一方の電源ラインに介装された第１ヒューズまたは第１ブレーカ、および前記力率改善回路の後段に接続されると共に前記直流電圧に基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧を生成して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている請求項１から４のいずれかに記載の電源装置と、
前記一対の電源ラインのうちの他方の電源ラインに前記入力端子を介して接続される前記入力ラインに介装された第２ヒューズまたは第２ブレーカと、
前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている医療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率改善機能を備えた電源装置、およびこの電源装置を備えた医療システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電源装置として、下記の特許文献１に開示された電源装置（力率改善回路（ＰＦＣ（Power Factor Correction ）回路）を備えたＡＣ／ＤＣコンバータ）が知られている。この電源装置は、力率改善回路として動作する回路であって、昇圧回路と、制御回路とを含んで構成されている。
【０００３】
昇圧回路は、スイッチング素子と、インダクタと、ダイオードと、コンデンサとを含んでいる。この昇圧回路は、入力端子に整流された入力電圧が供給され、入力電圧よりも高い値に昇圧された直流電圧を出力する。直流電圧は出力端子から負荷（代表例は、ＤＣ／ＤＣコンバータ）に供給される。
【０００４】
制御回路は、出力電圧検出信号、インダクタ電流検出信号および入力電圧検出信号が入力され、スイッチング素子にパルス幅制御動作を与えて、直流電圧を安定化し、かつ、インダクタに流れる電流を、入力電圧の波形に追従させる。具体的には、制御回路は、制御部と、電圧誤差増幅器とを含んでいる。この場合、制御部は、スイッチング素子にパルス幅制御動作を与える。電圧誤差増幅器は、基準電圧源から供給された基準電圧と、直流電圧との誤差を、予め定められた利得（ゲイン）で増幅して、出力電圧検出信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５８３６１号公報（第４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記の電源装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）には、以下のような改善すべき点が存在している。すなわち、この電源装置では、直流電圧を安定化させるための負帰還ループ（電圧ループ）に配置された電圧誤差増幅器は、基準電圧と直流電圧との誤差を、予め定められた利得（ゲイン）で増幅して出力電圧検出信号を生成する構成が採用されている。このため、この電源装置には、負荷の急変に伴って直流電圧が急変したときに、この直流電圧の変動を許容範囲内に抑制できない場合が生じる虞があり、これを改善すべきとの課題が存在している。
【０００７】
本発明は、かかる課題を改善するためになされたものであり、負荷の急変時においても、出力電圧の変動を許容範囲内に抑制し得る電源装置（力率改善機能を備えた電源装置）、およびこの電源装置を備えた医療システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明に係る電源装置は、インダクタ、ダイオード、スイッチング素子およびコンデンサを含み、交流電圧を整流した入力電圧を直流電圧に変換して出力する力率改善回路と、前記入力電圧を検出して入力電圧検出信号を出力する入力電圧検出部と、前記インダクタに流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出部と、前記直流電圧を検出して出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出部と、前記入力電圧検出信号、前記電流検出信号、および前記出力電圧検出信号に基づいて検出される前記直流電圧と当該直流電圧についての予め規定された目標電圧との間の誤差電圧に基づいて前記スイッチング素子に対するパルス幅制御を実行することにより、前記直流電圧を前記目標電圧に安定化させる電圧安定化動作、および前記インダクタに流れる電流を前記入力電圧の波形に追従させる力率改善動作を実行する制御部とを備えている電源装置であって、前記制御部は、前記パルス幅制御における前記電圧安定化動作での制御ゲインを、検出される前記直流電圧が予め規定された高圧側第１閾値電圧以上となったとき、および当該直流電圧が予め規定された低圧側第１閾値電圧以下となったときの少なくとも一方のときに、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【０００９】
したがって、この電源装置によれば、制御部が、直流電圧と目標電圧との間の誤差電圧に生じる変化を、第２ゲインにより、第１ゲインのときよりも大きく電圧ループの操作量に反映させることができるため、負荷の変動に起因して直流電圧が大きく変動したとしても、直流電圧を目標電圧に、短時間で、かつ確実に安定化させることができる。
【００１０】
本発明に係る電源装置は、前記制御部は、検出される前記直流電圧が前記高圧側第１閾値電圧を超える予め規定された高圧側第２閾値電圧以上となったときに、前記制御ゲインを前記第２ゲインからより高い第３ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【００１１】
したがって、この電源装置によれば、制御部が、直流電圧と目標電圧との間の誤差電圧に生じる変化を、第３ゲインにより、第２ゲインのときよりも大きく電圧ループの操作量に反映させることができるため、負荷の変動に起因して直流電圧が一層大きく変動したとしても、直流電圧を目標電圧に、短時間で、かつ確実に安定化させることができる。
【００１２】
本発明に係る電源装置は、インダクタ、ダイオード、スイッチング素子およびコンデンサを含み、交流電圧を整流した入力電圧を直流電圧に変換して出力する力率改善回路と、前記入力電圧を検出して入力電圧検出信号を出力する入力電圧検出部と、前記インダクタに流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出部と、前記直流電圧を検出して出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出部と、前記入力電圧検出信号、前記電流検出信号、および前記出力電圧検出信号に基づいて検出される前記直流電圧と当該直流電圧についての予め規定された目標電圧との間の誤差電圧に基づいて前記スイッチング素子に対するパルス幅制御を実行することにより、前記直流電圧を前記目標電圧に安定化させる電圧安定化動作、および前記インダクタに流れる電流を前記入力電圧の波形に追従させる力率改善動作を実行する制御部とを備えている電源装置であって、前記制御部は、前記パルス幅制御における前記電圧安定化動作での制御ゲインを、前記誤差電圧の絶対値が予め規定された第１閾値以上となったときに、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【００１３】
したがって、この電源装置によれば、直流電圧を高圧側第１閾値電圧および低圧側第１閾値電圧と比較して、第２ゲインに切り換える上記の電源装置と同等の効果を奏することができる。
【００１４】
本発明に係る電源装置は、前記制御部は、前記誤差電圧の絶対値が前記第１閾値を超える予め規定された第２閾値以上となったときに、前記制御ゲインを前記第２ゲインからより高い第３ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【００１５】
したがって、この電源装置によれば、直流電圧を高圧側第２閾値電圧と比較して、第３ゲインに切り換える上記の電源装置と同等の効果を奏することができる。
【００１６】
本発明に係る医療システムは、入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される前記交流電圧を整流して前記力率改善回路に前記入力電圧として出力する一次側整流部、前記一対の電源ラインに介装されたヒューズまたはブレーカ、および前記力率改善回路の後段に接続されると共に前記直流電圧に基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧を生成して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている上記のいずれかの電源装置、並びに当該電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器を備えている。
【００１７】
したがって、この医療システムによれば、上記の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが強化絶縁されたトランスを備えている構成において、さらに一対の電源ラインにヒューズまたはブレーカを備えることで、電源装置単体で医療用規格を取得可能な構成を有しているため、電源装置の外部（具体的には、電源装置に接続される入力ライン）に絶縁トランスおよびヒューズ（またはブレーカ）を介装することなく、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムによれば、上記の電源装置を備えたことにより、上記した電源装置単体での効果を奏することができる。
【００１８】
本発明に係る医療システムは、入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子とを介して入力される交流電圧を整流して前記力率改善回路に前記入力電圧として出力する一次側整流部、および前記力率改善回路の後段に接続されると共に前記直流電圧に基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧を生成して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている上記のいずれかの電源装置と、前記入力ラインに介装されたヒューズまたはブレーカと、前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている。
【００１９】
したがって、この医療システムによれば、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが強化絶縁されたトランスを備えている構成において、電源装置の外部（具体的には、電源装置に接続される入力ライン）にヒューズ（またはブレーカ）を介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムによれば、上記の電源装置を備えたことにより、上記した電源装置単体での効果を奏することができる。
【００２０】
本発明に係る医療システムは、入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される交流電圧を整流して前記力率改善回路に前記入力電圧として出力する一次側整流部、前記一対の電源ラインのうちの一方の電源ラインに介装された第１ヒューズまたは第１ブレーカ、および前記力率改善回路の後段に接続されると共に前記直流電圧に基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧を生成して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている上記のいずれかの電源装置と、前記一対の電源ラインのうちの他方の電源ラインに前記入力端子を介して接続される前記入力ラインに介装された第２ヒューズまたは第２ブレーカと、前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている。
【００２１】
したがって、この医療システムによれば、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが強化絶縁されたトランスを備えている構成において、さらに一方の電源ラインに介装された第１ヒューズまたは第１ブレーカを内部に備えているため、電源装置の外部に（具体的には、電源装置に接続される入力ラインのうちの他方の電源ラインに接続される入力ラインに第２ヒューズまたは第２ブレーカを介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムによれば、上記の電源装置を備えたことにより、上記した電源装置単体での効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、予め規定された高圧側第１閾値電圧以上となったり、低圧側第１閾値電圧以下となったりするなどの変動が直流電圧に生じたときに、電圧安定化動作での制御ゲインを高くすることができるため、直流電圧を目標電圧の許容範囲内に、短時間で、かつ確実に安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電源装置１の構成を示す構成図である。
【図２】電圧補償部１２の構成を示す構成図である。
【図３】電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ１の構成図である。
【図４】電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ２の構成図である。
【図５】電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ３の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、電源装置および医療システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
まず、電源装置の一例としての電源装置１の構成について図１を参照して説明する。この電源装置１は、一例として、一対の入力端子２ａ，２ｂ、一次側整流部３、入力電圧検出部４、電流検出部５、力率改善回路６、出力電圧検出部７、制御部８、および一対の出力端子９ａ，９ｂを備えて、入力端子２ａ，２ｂ間に入力される交流電圧Ｖａｃを予め規定された電圧値の直流電圧Ｖｏに変換して出力する。この電源装置１は、通常、出力端子９ａ，９ｂにＤＣ／ＤＣコンバータが接続されて、このＤＣ／ＤＣコンバータに直流電圧Ｖｏを供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電圧Ｖｏに基づいて、コンバータに接続される負荷（電子機器など）に供給するための直流出力電圧を生成する。
【００２６】
一対の入力端子２ａ，２ｂは、不図示の入力ラインに接続されて、この入力ラインから交流電圧Ｖａｃが入力される。一次側整流部３は、入力端子２ａ，２ｂに一対の電源ライン７３，７４を介して接続されて、入力端子２ａ，２ｂに入力される正弦波信号である交流電圧Ｖａｃを全波整流して入力電圧（脈流電圧）Ｖｉとして力率改善回路６に出力する。なお、一次側整流部３が電源装置１の外部に配置されて、入力端子２ａ，２ｂに入力電圧（脈流電圧）Ｖｉが直接入力される構成とすることもできる。
【００２７】
入力電圧検出部４は、一次側整流部３と力率改善回路６との間に配設されて、入力電圧Ｖｉを検出して、入力電圧検出信号Ｓｖ１を出力する。入力電圧検出信号Ｓｖ１は、一例としてその電圧値が入力電圧Ｖｉの電圧値に比例して変化する電圧信号である。
【００２８】
電流検出部５は、一次側整流部３と力率改善回路６との間に配設されて、力率改善回路６に流入する電流ＩＬ（具体的には、力率改善回路６を構成する後述のインダクタに流れる電流ＩＬ）を検出して、電流検出信号Ｓｉを出力する。電流検出信号Ｓｉは、一例としてその電圧値が力率改善回路６に流入する電流の電流値に比例して変化する電圧信号である。
【００２９】
力率改善回路（ＰＦＣ）６は、インダクタ、ダイオード、スイッチング素子およびコンデンサ（いずれも図示せず）を含んで、昇圧型力率改善回路、降圧型力率改善回路および昇降圧型力率改善回路のうちのいずれかに構成されて、入力電圧Ｖｉを直流電圧Ｖｏに変換して出力端子９ａ，９ｂへ出力する。
【００３０】
出力電圧検出部７は、力率改善回路６と出力端子９ａ，９ｂとの間に配設されて、直流電圧Ｖｏを検出して、出力電圧検出信号Ｓｖ２を出力する。出力電圧検出信号Ｓｖ２は、その電圧値が直流電圧Ｖｏの電圧値に比例して変化する電圧信号（Ｓｖ２＝Ｖｏ×ｋ１。ｋ１は比例定数）である。
【００３１】
制御部８は、入力電圧検出信号Ｓｖ１、電流検出信号Ｓｉ、および出力電圧検出信号Ｓｖ２に基づいて検出される直流電圧Ｖｏとこの直流電圧Ｖｏについての予め規定された目標電圧Ｖｔｇとの間の誤差電圧に基づいて力率改善回路６のスイッチング素子に対するパルス幅制御（パルス幅変調制御）を実行する。制御部８は、このパルス幅制御を実行することにより、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに安定化させる電圧安定化動作と、力率改善回路６を構成するインダクタに流れる電流ＩＬの波形を入力電圧Ｖｉの波形に追従させる力率改善動作とを併せて実行する。
【００３２】
一例として、制御部８は、図１に示すように、電圧誤差検出部１１、電圧補償部１２、乗算部１３、電流誤差検出部１４、電流補償部１５、ＰＷＭ制御部１６、およびゲイン切換部１７を備えている。また、本例では一例として、制御部８は、図示はしないが、ＣＰＵ（またはＤＳＰやＭＣＵ）と、入力電圧検出信号Ｓｖ１、電流検出信号Ｓｉおよび出力電圧検出信号Ｓｖ２を一定周期でサンプリング（離散化）してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを備えて、ＣＰＵが電圧誤差検出部１１、電圧補償部１２、乗算部１３、電流誤差検出部１４、電流補償部１５、ＰＷＭ制御部１６およびゲイン切換部１７の各機能をソフトウェアで実現する構成を採用している。
【００３３】
この構成の制御部８は、電圧安定化動作においては、出力電圧検出信号Ｓｖ２と基準電圧信号Ｖｒｅｆとを入力信号とする負帰還ループ（出力電圧検出部７から、電圧誤差検出部１１および電圧補償部１２に至る経路で構成されるループ。電圧ループともいう）を形成して、後述する電流ループに対する電流リファレンス信号Ｓｉｒを決定するための操作量ｕ（ｎ）を生成する。また、この操作量ｕ（ｎ）はこのようにして電流ループに反映されることから、制御部８は、この電圧ループの処理および後述する電流ループの処理を実行することにより、結果として、この操作量ｕ（ｎ）に基づいて、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに安定化させる（出力電圧検出信号Ｓｖ２を基準電圧信号Ｖｒｅｆに一致させる）電圧安定化動作を実行する。
【００３４】
また、制御部８は、力率改善動作においては、電流検出信号Ｓｉと入力電圧検出信号Ｓｖ１（具体的には、この入力電圧検出信号Ｓｖ１と操作量ｕ（ｎ）とに基づいて算出される電流リファレンス信号Ｓｉｒ）とを入力信号とする負帰還ループ（入力電圧検出部４および電流検出部５から、乗算部１３、電流誤差検出部１４、電流補償部１５およびＰＷＭ制御部１６に至る経路で構成されるループ。電流ループともいう）を形成して、力率改善回路６を構成するインダクタに流れる電流ＩＬ（力率改善回路６に流入する電流ＩＬ）を電流リファレンス信号Ｓｉｒに追従させる。
【００３５】
上記の電流ループは、上記の電圧ループに対して高速に実行される必要がある。このため、例えば、入力電圧検出信号Ｓｖ１、電流検出信号Ｓｉおよび出力電圧検出信号Ｓｖ２に対するサンプリングがこの高速な電流ループに対応した同一の短い周期（例えば、サンプリング周波数１０ｋＨｚについての１周期：１００μｓ）で行われているときには、制御部８は、このサンプリングの１周期毎に、新たな入力電圧検出信号Ｓｖ１と操作量ｕ（ｎ）とに基づいて電流リファレンス信号Ｓｉｒを演算し、かつこの新たな電流リファレンス信号Ｓｉｒと新たな電流検出信号Ｓｉとに基づいて上記の電流ループの処理を実行する。一方、制御部８は、この電流ループと比べて電圧ループは十分に低速であることから、例えばサンプリングの数百周期毎（例えば、５０ｍｓ。電圧ループでの１サンプリング周期）に、新たな出力電圧検出信号Ｓｖ２と基準電圧信号Ｖｒｅｆとに基づいて上記の電圧ループの処理を実行して、操作量ｕ（ｎ）を演算する。
【００３６】
以下、制御部８の各構成要素について説明する。
【００３７】
電圧誤差検出部１１は、目標電圧Ｖｔｇを示す基準電圧信号Ｖｒｅｆ（Ｖｒｅｆ＝Ｖｔｇ×ｋ１。定電圧信号）と出力電圧検出信号Ｓｖ２とを入力すると共に、基準電圧信号Ｖｒｅｆと出力電圧検出信号Ｓｖ２との差分（Ｖｒｅｆ−Ｓｖ２）を検出して、電圧誤差電圧Ｖｅｖとして出力する。したがって、この電圧誤差電圧Ｖｅｖは、直流電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｔｇとの間の誤差電圧（Ｖｔｇ−Ｖｏ）を示す電圧信号でもある。
【００３８】
電圧補償部１２は、電圧誤差電圧Ｖｅｖを入力して補正する（一例として、ＰＩＤ制御のための演算を行う）ことにより、電流リファレンス信号Ｓｉｒを決定するための操作量ｕ（ｎ）（電圧安定化動作のための操作量ともなる）を出力する。本例では一例として、電圧補償部１２は、図２のブロック線図で表される演算アルゴリズムにより、比例要素Ｐ（ｎ）、積分要素Ｉ（ｎ）および微分要素Ｄ（ｎ）をそれぞれ電圧誤差電圧Ｖｅｖに基づいて演算すると共に、これらの総和（Ｐ（ｎ）＋Ｉ（ｎ）＋Ｄ（ｎ））を演算することで、操作量ｕ（ｎ）を演算する。
【００３９】
この演算アルゴリズムでは、１／ｚは、入力したデータを１サンプル分（電圧ループでのサンプリングの１周期分（本例では上記したように、電流ループでのサンプリングの数百周期分））だけ遅らせて出力する機能ブロックである。したがって、電圧補償部１２は、微分要素Ｄ（ｎ）については、現在の電圧誤差電圧Ｖｅｖ（ｎ）から前回の電圧誤差電圧Ｖｅｖ（ｎ−１）を減算し、減算で得られた値（Ｖｅｖ（ｎ）−Ｖｅｖ（ｎ−１））に微分ゲインＫＤを乗算することで演算する。また、積分要素Ｉ（ｎ）については、現在の電圧誤差電圧Ｖｅｖ（ｎ）に前回までの積分値Ｉ１（ｎ−１）を加算し、加算で得られた新たな積分値Ｉ１（ｎ）に積分ゲインＫＩを乗算することで演算する。また、比例要素Ｐ（ｎ）については、現在の電圧誤差電圧Ｖｅｖ（ｎ）に比例ゲインＫＰを乗算して演算する。
【００４０】
このようにして演算される微分要素Ｄ（ｎ）、積分要素Ｉ（ｎ）および比例要素Ｐ（ｎ）のうちの比例要素Ｐ（ｎ）は、制御部８が実行するパルス幅制御において、制御系の基本となる感度を調整する要素であり、積分要素Ｉ（ｎ）は、応答の誤差を修正するように働く要素であり、微分要素Ｄ（ｎ）は、入力の変化に追従するように働く要素である。
【００４１】
なお、電圧補償部１２は、上記したＰＩＤ制御のための演算を行って操作量ｕ（ｎ）を求める構成に限定されるものではなく、図示はしないが、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）および微分制御（Ｄ制御）のうちのいずれか１つでの制御、またはいずれか２つを組み合わせた制御のための演算を行って操作量ｕ（ｎ）を求める構成を採用することもできる。
【００４２】
乗算部１３は、操作量ｕ（ｎ）と入力電圧検出信号Ｓｖ１とを入力して乗算することにより、入力電圧Ｖｉと同じ形状の波形（正弦波が全波整流されてなる脈流波形）であって、その振幅が操作量ｕ（ｎ）に比例する電圧信号である電流リファレンス信号Ｓｉｒを生成して出力する。
【００４３】
電流誤差検出部１４は、電流リファレンス信号Ｓｉｒと電流検出信号Ｓｉとを入力すると共に、電流リファレンス信号Ｓｉｒと電流検出信号Ｓｉとの差分（Ｓｉｒ−Ｓｉ）を検出して、電流誤差電圧Ｖｅｉとして出力する。
【００４４】
電流補償部１５は、電流誤差電圧Ｖｅｉを入力すると共に、上記した力率改善動作を適切に実行する（結果として電圧安定化動作についても適切に実行する）ために、電流誤差電圧Ｖｅｉに対する補償（補正）を実行して、上記したパルス幅制御におけるスイッチング素子に対するデューティを決定する元になる電圧信号としての制御信号Ｓｓを演算して出力する。この場合、電流補償部１５は、上記した電圧補償部１２と同様にして、ＰＩＤ制御により制御信号Ｓｓを演算してもよいし、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）および微分制御（Ｄ制御）のうちのいずれか１つでの制御、またはいずれか２つを組み合わせた制御により、制御信号Ｓｓを演算してもよい。また、電流補償部１５では、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）および微分制御（Ｄ制御）で用いられる比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインはいずれも予め規定された固定ゲインとなっている。
【００４５】
ＰＷＭ制御部１６は、一例として、制御信号Ｓｓと、内部で生成している三角波信号とを比較することにより、力率改善回路６のスイッチング素子を駆動するための駆動信号Ｓｄを、そのパルス幅を制御（パルス幅変調制御）しつつ出力する。
【００４６】
以上の構成は、本例の電源装置１と同種の電源装置において一般的な構成であるが、本例の電源装置１は、さらに以下の構成を備えている。
【００４７】
具体的には、本例の電圧補償部１２は、微分ゲインＫＤ、積分ゲインＫＩおよび比例ゲインＫＰのそれぞれについて、複数種類のゲインを有している。本例では一例として、微分ゲインＫＤについて、微分ゲインＫＤ１，ＫＤ２，ＫＤ３（ＫＤ１＜ＫＤ２＜ＫＤ３）の３種類を有している。また、積分ゲインＫＩについても、微分ゲインＫＤ１，ＫＤ２，ＫＤ３にそれぞれ対応する積分ゲインＫＩ１，ＫＩ２，ＫＩ３，（ＫＩ１＜ＫＩ２＜ＫＩ３）の３種類を有しており、比例ゲインＫＰについても、微分ゲインＫＤ１，ＫＤ２，ＫＤ３にそれぞれ対応する比例ゲインＫＰ１，ＫＰ２，ＫＰ３，（ＫＰ１＜ＫＰ２＜ＫＰ３）の３種類を有している。また、電圧補償部１２は、微分ゲインＫＤ、積分ゲインＫＩおよび比例ゲインＫＰについて、それぞれが最も低くなる組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）、それぞれがより高くなる組み合わせ（ＫＤ２，ＫＩ２，ＫＰ２）、およびそれぞれが最も高くなる組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）のうちのゲイン切換部１７から指示された組み合わせに切り換えて（指示された組み合わせを使用して）、微分要素Ｄ（ｎ）、積分要素Ｉ（ｎ）および比例要素Ｐ（ｎ）を演算する。
【００４８】
また、電圧補償部１２において使用するゲインの組み合わせを切り換えるゲイン切換部１７を備えている。このゲイン切換部１７は、このように電圧補償部１２において使用するゲインの組み合わせを切り換えることで、パルス幅制御における電圧安定化動作での制御ゲイン（上記の電圧ループのループゲイン）を切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【００４９】
具体的には、ゲイン切換部１７は、上記した電圧ループでの１サンプリング周期（５０ｍｓ）毎に、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に基づいて算出される直流電圧Ｖｏの電圧値が予め規定された高圧側第１閾値電圧ＶＨ１（＞目標電圧Ｖｔｇに対して予め規定された許容範囲の上限値ＶＨｔｇ。以下、単に閾値電圧ＶＨ１ともいう）以上となったか否か、また直流電圧Ｖｏの電圧値がこの高圧側第１閾値電圧ＶＨ１を超える予め規定された高圧側第２閾値電圧ＶＨ２（＞ＶＨ１。以下、単に閾値電圧ＶＨ２ともいう）以上となったか否か、また逆に直流電圧Ｖｏの電圧値が予め規定された低圧側第１閾値電圧ＶＬ１（＜目標電圧Ｖｔｇに対して予め規定された許容範囲の下限値ＶＬｔｇ。以下、単に閾値電圧ＶＬ１ともいう）以下となったか否かを検出しつつ、この検出結果に基づいて、電圧補償部１２に対するゲインの切り換えを実行する。
【００５０】
なお、ゲイン切換部１７が、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に対応して予め規定された上記の閾値電圧ＶＨ１に相当する閾値電圧（ＶＨ１×ｋ１＞基準電圧信号Ｖｒｅｆ。出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に対する高圧側第１閾値電圧）、上記の閾値電圧ＶＨ２に相当する閾値電圧（ＶＨ２×ｋ１。出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に対する高圧側第２閾値電圧）、および上記の閾値電圧ＶＬ１に相当する閾値電圧（ＶＬ１×ｋ１＜基準電圧信号Ｖｒｅｆ。出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に対する低圧側第１閾値電圧）を備えて、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値とこれら閾値電圧とを直接比較する構成を採用することもできる。この構成は、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に基づいて算出される直流電圧Ｖｏの電圧値と上記の各閾値電圧ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＬ１とを比較する構成と実質的に等価であることから、本例では、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に基づいて算出される直流電圧Ｖｏの電圧値と上記の各閾値電圧ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＬ１とを比較する構成には、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値と、この電圧値に対応して予め規定された上記の閾値電圧ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＬ１に相当する各閾値電圧とを比較する構成が実質的に含まれるものとする。
【００５１】
また、ゲイン切換部１７が実行する直流電圧Ｖｏの電圧値と上記した各閾値電圧ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＬ１との比較周期は、上記した電圧ループでの１サンプリング周期よりも短い周期とすることもできる。
【００５２】
ゲイン切換部１７は、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ１未満であり、かつ閾値電圧ＶＬ１を超えていることを検出しているとき（すなわち直流電圧Ｖｏの電圧値が目標電圧Ｖｔｇの許容範囲内のときや、この許容範囲外であっても、この許容範囲から大きく外れていないとき）には、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も低い組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）に切り換えさせる。直流電圧Ｖｏの電圧値がこのような状態にあるときには、電圧ループの制御ゲインがこの組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）によって規定される低い値（第１ゲイン）であっても、制御部８は、直流電圧Ｖｏを許容範囲内に維持したり、この許容範囲から外れた直流電圧Ｖｏを許容範囲内に戻すことが可能となっている。
【００５３】
一方、ゲイン切換部１７は、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ１以上となったこと、および直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＬ１以下となったことのいずれかを検出したときに、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も低い組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）からより高い組み合わせ（ＫＤ２，ＫＩ２，ＫＰ２）に切り換えさせる。これにより、電圧ループの制御ゲインが第１ゲインからこの組み合わせ（ＫＤ２，ＫＩ２，ＫＰ２）によって規定されるより高い値（第２ゲイン）になることから、制御部８は、目標電圧Ｖｔｇの許容範囲から大きく外れた直流電圧Ｖｏを許容範囲内に短時間で戻すことが可能となっている。
【００５４】
さらに、ゲイン切換部１７は、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ２以上となったことを検出したときに、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も高い組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）に切り換えさせる。これにより、電圧ループの制御ゲインが第１ゲインまたは第２ゲインからこの組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）によって規定される最も高い値（第３ゲイン）になることから、制御部８は、目標電圧Ｖｔｇの許容範囲から一層大きく外れた直流電圧Ｖｏを許容範囲内に短時間で戻すことが可能となっている。なお、低圧側第２閾値電圧ＶＬ２（＜閾値電圧ＶＬ１。以下、単に閾値電圧ＶＬ２ともいう）についても予め規定しておき、ゲイン切換部１７が、直流電圧Ｖｏの電圧値がこの低圧側第２閾値電圧ＶＬ２を下回ったことを検出したときに、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も高い組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）に切り換えさせる構成（電圧ループの制御ゲインを第３ゲインに切り換える構成）とすることもできる。
【００５５】
次に、電源装置１の動作について説明する。なお、出力端子９ａ，９ｂには、ＤＣ／ＤＣコンバータが接続され、さらにこのＤＣ／ＤＣコンバータには、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧を受けて動作する負荷としての電子機器が接続されているものとする。
【００５６】
最初に、電源装置１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータおよび電子機器が定常状態で動作しており、このため、電源装置１がＤＣ／ＤＣコンバータに供給する電力の変動も大きくないことから、直流電圧Ｖｏの電圧値は、閾値電圧ＶＨ１未満で、かつ閾値電圧ＶＬ１を超えている状態にあるものとする。
【００５７】
この状態では、電源装置１では、ゲイン切換部１７は、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ１未満で、かつ閾値電圧ＶＬ１を超えていること（ＶＨ１＞Ｖｏ＞ＶＬ１）を検出して、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も低い組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）に切り換えさせるゲイン切換動作を実行している。これにより、電源装置１では、制御部８（具体的には、電圧誤差検出部１１および電圧補償部１２）が、第１ゲインとなる制御ゲインで上記した電圧ループでの処理を実行して、電圧誤差電圧Ｖｅｖ（＝Ｖｒｅｆ−Ｓｖ２）とこの第１ゲインとに基づいて操作量ｕ（ｎ）を生成して出力する。
【００５８】
また、制御部８（具体的には乗算部１３）は、この操作量ｕ（ｎ）と入力電圧検出信号Ｓｖ１とから電流リファレンス信号Ｓｉｒを生成して出力する。これにより、電源装置１では、制御部８（具体的には、電流誤差検出部１４、電流補償部１５およびＰＷＭ制御部１６）が、予め規定された固定の制御ゲインで上記した電流ループでの処理（電流検出信号Ｓｉと電流リファレンス信号Ｓｉｒとを入力として、駆動信号Ｓｄのパルス幅を制御する処理）を実行して、力率改善回路６を構成するインダクタに流れる電流ＩＬの波形を入力電圧Ｖｉの波形に追従させる（力率改善動作を実行する）。
【００５９】
また、上記したように電流リファレンス信号Ｓｉｒには、電圧ループにおいて算出された操作量ｕ（ｎ）が反映されていることから、制御部８は、この電流ループの処理を実行することにより、結果として、この操作量ｕ（ｎ）に基づいて駆動信号Ｓｄのパルス幅を制御する処理についても実行ことになるため、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに安定化させる（電圧安定化動作を実行する）。この例のように、直流電圧Ｖｏの電圧値が、閾値電圧ＶＨ１未満で、かつ閾値電圧ＶＬ１を超えている状態（つまり、直流電圧Ｖｏの電圧値の変動が小さい状態）のときには、制御部８は、本例のように電圧ループが低速であっても、電圧補償部１２において最も低い組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）のゲインを使用して算出される操作量ｕ（ｎ）に基づいて（つまり、制御ループのゲインを通常の第１ゲインとしたままで）、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇ（具体的には、目標電圧Ｖｔｇに対して規定された許容範囲内）に確実に安定化させる。
【００６０】
次いで、電源装置１にＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された電子機器での消費電力が大きく変動（特に、急激に大きく変動（急変））し、つまり、消費電力が定常状態での増減よりも大きく増減（特に、急激に大きく増減）し、このため、電源装置１がＤＣ／ＤＣコンバータに供給する電力も大きく変動（特に、急激に大きく変動）して、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ１以上に上昇した状態、または閾値電圧ＶＬ１以下に低下した状態になったものとする。
【００６１】
この状態では、電源装置１では、ゲイン切換部１７は、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ１以上になったこと、または閾値電圧ＶＬ１以下になったことを検出して、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も低い組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）からより高い組み合わせ（ＫＤ２，ＫＩ２，ＫＰ２）に切り換えさせるゲイン切換動作を実行する。これにより、電源装置１では、制御部８（具体的には、電圧誤差検出部１１および電圧補償部１２）が、第２ゲインとなる制御ゲインで上記した電圧ループでの処理を実行して、電圧誤差電圧Ｖｅｖ（＝Ｖｒｅｆ−Ｓｖ２）とこの第２ゲインとに基づいて操作量ｕ（ｎ）を生成して出力する。
【００６２】
また、制御部８（具体的には乗算部１３）は、この操作量ｕ（ｎ）と入力電圧検出信号Ｓｖ１とから電流リファレンス信号Ｓｉｒを生成して出力する。これにより、電源装置１では、制御部８（具体的には、電流誤差検出部１４、電流補償部１５およびＰＷＭ制御部１６）が、予め規定された固定の制御ゲインで上記した電流ループでの処理（電流検出信号Ｓｉと電流リファレンス信号Ｓｉｒとを入力として、駆動信号Ｓｄのパルス幅を制御する処理）を実行して、力率改善回路６を構成するインダクタに流れる電流ＩＬの波形を入力電圧Ｖｉの波形に追従させる（力率改善動作を実行する）。
【００６３】
また、上記したように、制御部８は、この電流ループの処理を実行することにより、結果として、この操作量ｕ（ｎ）に基づいて、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに安定化させる（電圧安定化動作を実行する）。この例のように、直流電圧Ｖｏの電圧値が、閾値電圧ＶＨ１以上のときや、閾値電圧ＶＬ１以下のとき（つまり、直流電圧Ｖｏの電圧値の変動が大きいとき）には、制御部８は、本例のように電圧ループが低速であっても、電圧補償部１２においてより高い組み合わせ（ＫＤ２，ＫＩ２，ＫＰ２）のゲインを使用して算出される操作量ｕ（ｎ）に基づいて（つまり、電圧誤差電圧Ｖｅｖに生じる変化が第２ゲインによって、第１ゲインのときよりも大きく反映される操作量ｕ（ｎ）に基づいて）、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇ（具体的には、目標電圧Ｖｔｇに対して規定された許容範囲内）に短時間で、かつ確実に安定化させる。
【００６４】
続いて、電源装置１にＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された電子機器での消費電力が一層大きく変動し（消費電力が定常状態での増減よりも一層大きく増減し）、このため、電源装置１がＤＣ／ＤＣコンバータに供給する電力も一層大きく変動して、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ２以上に上昇した状態になったものとする。
【００６５】
この状態では、電源装置１では、ゲイン切換部１７は、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ２以上になったことを検出して、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も高い組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）に切り換えさせるゲイン切換動作を実行する。これにより、電源装置１では、制御部８（具体的には、電圧誤差検出部１１および電圧補償部１２）が、第３ゲインとなる制御ゲインで上記した電圧ループでの処理を実行して、電圧誤差電圧Ｖｅｖ（＝Ｖｒｅｆ−Ｓｖ２）とこの第３ゲインとに基づいて操作量ｕ（ｎ）を生成して出力する。
【００６６】
また、制御部８（具体的には乗算部１３）は、この操作量ｕ（ｎ）と入力電圧検出信号Ｓｖ１とから電流リファレンス信号Ｓｉｒを生成して出力する。これにより、電源装置１では、制御部８（具体的には、電流誤差検出部１４、電流補償部１５およびＰＷＭ制御部１６）が、予め規定された固定の制御ゲインで上記した電流ループでの処理（電流検出信号Ｓｉと電流リファレンス信号Ｓｉｒとを入力として、駆動信号Ｓｄのパルス幅を制御する処理）を実行して、力率改善回路６を構成するインダクタに流れる電流ＩＬの波形を入力電圧Ｖｉの波形に追従させる（力率改善動作を実行する）。
【００６７】
また、上記したように、制御部８は、この電流ループの処理を実行することにより、結果として、この操作量ｕ（ｎ）に基づいて、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに安定化させる（電圧安定化動作を実行する）。この例のように、直流電圧Ｖｏの電圧値が、閾値電圧ＶＨ２以上のときには、制御部８は、本例のように電圧ループが低速であっても、電圧補償部１２において最も高い組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）のゲインを使用して算出される操作量ｕ（ｎ）に基づいて（つまり、電圧誤差電圧Ｖｅｖに生じる変化が第３ゲインによって、第２ゲインのときよりも大きく反映される操作量ｕ（ｎ）に基づいて）、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇ（具体的には、目標電圧Ｖｔｇに対して規定された許容範囲内）に短時間で、かつ確実に安定化させる。
【００６８】
また、ゲイン切換部１７は、制御部８での電圧ループにおける制御ゲインを第２ゲインまたは第３ゲインに切り換えている状態において、直流電圧Ｖｏの電圧値が閾値電圧ＶＨ１未満で、かつ閾値電圧ＶＬ１を超えていること（ＶＨ１＞Ｖｏ＞ＶＬ１）を検出したときには、電圧補償部１２に対して、使用するゲインの組み合わせを最も低い組み合わせ（ＫＤ１，ＫＩ１，ＫＰ１）に切り換えさせるゲイン切換動作を実行する。これにより、制御部８は、電圧ループの制御ゲインを第１ゲインとした処理に移行する。
【００６９】
このように、この電源装置１では、制御部８は、パルス幅制御における電圧安定化動作での制御ゲイン（電圧ループでの制御ゲイン）を、接続される負荷の変動（急変など）に起因して、検出される直流電圧Ｖｏが高圧側第１閾値電圧ＶＨ１以上となったとき、および直流電圧Ｖｏが低圧側第１閾値電圧ＶＬ１以下となったときに、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【００７０】
したがって、この電源装置１によれば、制御部８は、直流電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｔｇとの間の誤差電圧を示す電圧誤差電圧Ｖｅｖに生じる変化を、第２ゲインにより、第１ゲインのときよりも大きく電圧ループの操作量ｕ（ｎ）に反映させることができるため、負荷の変動に起因して直流電圧Ｖｏが大きく変動したとしても、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに、短時間で、かつ確実に安定化させることができる。したがって、この電源装置１によれば、例えば直流電圧Ｖｏが急激に高い電圧となったときに、直流電圧Ｖｏを急速に低下させることができる結果、回路部品が耐圧破壊される事態を有効に回避することができる。
【００７１】
また、この電源装置１では、制御部８は、検出される直流電圧Ｖｏが高圧側第１閾値電圧ＶＨ１を超える高圧側第２閾値電圧ＶＨ２以上となったときに、電圧ループの制御ゲインを第２ゲインからより高い第３ゲインに切り換えるゲイン切換動作を実行する。
【００７２】
したがって、この電源装置１によれば、制御部８は、直流電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｔｇとの間の誤差電圧を示す電圧誤差電圧Ｖｅｖに生じる変化を、第３ゲインにより、第２ゲインのときよりも大きく電圧ループの操作量ｕ（ｎ）に反映させることができるため、負荷の変動に起因して直流電圧Ｖｏが一層大きく変動したとしても、直流電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇに、短時間で、かつ確実に安定化させることができる。
【００７３】
なお、上記の電源装置１では、ゲイン切換部１７が、出力電圧検出信号Ｓｖ２の電圧値に基づいて算出される直流電圧Ｖｏの電圧値と予め規定された各閾値電圧ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＬ１とを比較して、この比較結果に基づいて電圧補償部１２に対するゲイン切換動作を実行する構成を採用しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、ゲイン切換部１７が、図１において破線で示すように、電圧誤差電圧Ｖｅｖを入力すると共に、入力した電圧誤差電圧Ｖｅｖの状態に基づいて、電圧補償部１２に対するゲイン切換動作を実行する構成を採用することもできる。以下、この構成を採用したゲイン切換部１７（以下では、区別のため、ゲイン切換部１７Ａともいう）について説明する。なお、電源装置１の他の構成要素については、上記した構成と同一のため、説明を省略する。
【００７４】
このゲイン切換部１７Ａは、入力した電圧誤差電圧Ｖｅｖの絶対値を算出し、この電圧誤差電圧Ｖｅｖの絶対値が予め規定された第１閾値（この絶対値に対応する第１閾値）以上となったときに、電圧補償部１２に対して使用するゲインの組み合わせを組み合わせ（ＫＤ２，ＫＩ２，ＫＰ２）に切り換えさせるゲイン切換動作を実行して、当初の第１ゲインからより高い第２ゲインに電圧ループのゲインを切り換える。また、ゲイン切換部１７Ａは、電圧誤差電圧Ｖｅｖの絶対値が予め規定された第２閾値（この絶対値に対応する第２閾値。第１閾値を超える値の閾値）以上となったときに、電圧補償部１２に対して使用するゲインの組み合わせを組み合わせ（ＫＤ３，ＫＩ３，ＫＰ３）に切り換えさせるゲイン切換動作を実行して、一層高い第３ゲインに電圧ループのゲインを切り換える。
【００７５】
このゲイン切換部１７Ａでは、上記の第１閾値は、直流電圧Ｖｏの電圧値が上記の閾値電圧ＶＨ１以上となったときや上記の閾値電圧ＶＬ１以下となったときに、電圧誤差電圧Ｖｅｖの絶対値がこの第１閾値以上となり、上記の第２閾値は、直流電圧Ｖｏの電圧値が上記の閾値電圧ＶＨ２以上となったときや上記の閾値電圧ＶＬ２以下となったときに、電圧誤差電圧Ｖｅｖの絶対値がこの第２閾値以上となるように、予め規定されているものとする。これにより、このゲイン切換部１７Ａを備えた制御部８は、上記したゲイン切換部１７を備えた制御部８と同じ動作を実行する。したがって、このゲイン切換部１７Ａを備えた制御部８を有する電源装置１についても、上記したゲイン切換部１７を備えた制御部８を有する電源装置１と同等の効果を奏することができる。
【００７６】
なお、上記の電源装置１では、電圧補償部１２が複数種類のゲインの一例として３種類のゲインを有して、ゲイン切換部１７，１７Ａが電圧補償部１２に対して３種類のゲインのうちのいずれかにゲインを切り替えさせるゲイン切換動作を実行することで、電圧ループの制御ゲインを第１ゲイン、第２ゲインおよび第３ゲインの三段階に切り換え得る構成を採用しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、電圧補償部１２が２種類のゲインを有して、ゲイン切換部１７，１７Ａが電圧補償部１２に対して２種類のゲインのうちのいずれかにゲインを切り替えさせるゲイン切換動作を実行することで、電圧ループの制御ゲインを第１ゲインおよび第２ゲインの二段階に切り換え得る構成を採用することもできるし、電圧補償部１２が４種類以上のゲインを有して、電圧ループの制御ゲインを四段階以上に切り換え得るようにすることもできる。
【００７７】
この電源装置１は、出力端子９ａ，９ｂに接続される（つまり、力率改善回路６の後段に接続される）と共に、直流電圧Ｖｏに基づいて予め規定された電圧値の直流出力電圧Ｖｏｕｔを生成して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２１（絶縁トランス２２を有する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ２１。以下、単にコンバータ２１ともいう）を備えた構成として、この直流出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて動作する医療機器をコンバータ２１に接続することで、医療システムに用いることができる。
【００７８】
以下において、この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ１について、図３を参照して説明する。なお、電源装置１のトランス２２は、医療用規格に合致した絶縁性能を有している（強化絶縁されている）ものとする。また、コンバータ２１の入力端子２３ａ，２３ｂは出力端子９ａ，９ｂに接続され、コンバータ２１の出力端子２４ａ，２４ｂには、医療機器７１が接続されているものとする。また、電源装置１の筐体Ｈには、接地のためのＦＧラインが接続されているものとする。また、電源装置１の上記した構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７９】
この場合、電源装置１は、入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）間から供給される交流電圧Ｖａｃを一対の入力端子２ａ，２ｂを介して入力して動作する。このため、電源装置１は、その内部に、一対の入力端子２ａ，２ｂと一次側整流部３とを接続する一対の電源ライン７３，７４を備えている。また、電源装置１は、その内部に、一対の電源ライン７３，７４に介装されたヒューズ７６（またはブレーカ）を備えている。
【００８０】
この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ１によれば、電源装置１が、上記のように強化絶縁されたトランス２２とヒューズ７６とを備えて単体で医療用規格を取得可能な構成を有しているため、電源装置１の外部（具体的には、電源装置１に接続される入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン））に絶縁トランスおよびヒューズ（またはブレーカ）を介装することなく、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムＭＥＳ１によれば、電源装置１を備えたことにより、上記した電源装置１単体での効果を奏することができる。
【００８１】
また、上記の医療システムＭＥＳ１では、電源装置１が内部にヒューズ７６（またはブレーカ）を備える構成であったが、内部にヒューズ７６（またはブレーカ）を備えていない電源装置１で医療システムを構成することもできる。以下、この構成を採用した医療システムＭＥＳ２について図４を参照して説明する。なお、上記した医療システムＭＥＳ１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明については省略し、医療システムＭＥＳ１と相違する構成について主として説明する。
【００８２】
この医療システムＭＥＳ２では、ヒューズ７６（またはブレーカ）は、図４に示すように、入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）に介装されている。この構成により、入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）間から供給される交流電圧Ｖａｃは、ヒューズ７６（またはブレーカ）を介して電源装置１の入力端子２ａ，２ｂに入力される。
【００８３】
この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ２によれば、電源装置１が、上記のように強化絶縁されたトランス２２を備えているため、電源装置１の外部（具体的には、電源装置１に接続される入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン））にヒューズ７６（またはブレーカ）を介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムＭＥＳ２によれば、電源装置１を備えたことにより、上記した電源装置１単体での効果を奏することができる。
【００８４】
また、上記の医療システムＭＥＳ１，ＭＥＳ２では、電源装置１の内部および外部のいずれか一方にのみヒューズ７６（またはブレーカ）を介装する構成であったが、電源装置１の内部および外部の双方にヒューズ７６（またはブレーカ）を介装する構成を採用することもできる。以下、この構成を採用した医療システムＭＥＳ３について図５を参照して説明する。なお、上記した医療システムＭＥＳ１，ＭＥＳ２と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明については省略し、医療システムＭＥＳ１，ＭＥＳ２と相違する構成について主として説明する。
【００８５】
この医療システムＭＥＳ３では、電源装置１は、一対の電源ライン７３，７４のうちの一方の電源ライン（本例では一例として、電源ライン７４）に介装された第１ヒューズとしてのヒューズ７６１（または第１ブレーカとしてのブレーカ）を内部に備えている。また、電源装置１の外部には、一対の電源ライン７３，７４のうちの他方の電源ライン（本例では一例として、電源ライン７３）に入力端子（本例では、入力端子２ａ）を介して接続される入力ライン（本例では、Ｌ相ライン）に介装された状態で、第２ヒューズとしてのヒューズ７６２（または第２ブレーカとしてのブレーカ）が配設されている。なお、図示はしないが、第１ヒューズとしてのヒューズ７６１（または第１ブレーカとしてのブレーカ）を電源ライン７３に介装し、これに対応して、第２ヒューズとしてのヒューズ７６２（または第２ブレーカとしてのブレーカ）をＮ相ラインに介装する構成を採用することもできる。
【００８６】
この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ３によれば、電源装置１が、上記のように強化絶縁されたトランス２２と一方の電源ライン（電源ライン７４または電源ライン７３）に介装されたヒューズ７６１（ブレーカ）とを内部に備えているため、電源装置１の外部（具体的には、電源装置１に接続される入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）のうちの他方の電源ラインに接続される入力ライン（Ｌ相ラインまたはＮ相ライン））に他のヒューズ７６２（またはブレーカ）を介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムＭＥＳ３によれば、電源装置１を備えたことにより、上記した電源装置１単体での効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  電源装置
４  入力電圧検出部
５  電流検出部
６  力率改善回路
８  制御部
ＩＬ  電流
Ｓｉ  電流検出信号
Ｓｖ１  入力電圧検出信号
Ｓｖ２  出力電圧検出信号
ＶＨ１  高圧側第１閾値電圧
ＶＬ１  低圧側第１閾値電圧
Ｖｉ  入力電圧
Ｖｏ  直流電圧
【図１】
2020150571.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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