(57)【要約】      （修正有）【課題】出力電圧制御の閉ループの周波数特性を正確に且つ容易に測定することができる直流電源装置を提供する。【解決手段】直流電源装置２６は、単一周波数の交流電圧信号である注入信号ΔVt又は異なる周波数の交流電圧信号の合成信号である注入信号ΔVtを出力電圧制御の閉ループの特定位置に注入する信号注入手段２８を備える。信号注入手段２８は、注入信号ΔVtの情報を取得する注入信号情報取得手段（演算処理部２８ｂ）と、注入信号ΔVtに起因して発生した交流電圧信号であって、注入信号ΔVtが注入された特定位置の前段に発生する帰還信号の情報を取得する帰還信号情報取得手段（Ａ／Ｄ変換器２８ａ）と、を備える。信号注入手段２８は、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs及び駆動信号Skの伝達を妨げないように、注入信号ΔVtの注入する動作を実行し、停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を直流の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記出力電圧を検出し、前記出力電圧に対応した出力電圧信号を出力する出力電圧検出手段と、
前記出力電圧の目標値に対応した基準電圧と前記出力電圧信号とが入力され、前記基準電圧と前記出力電圧信号との差を増幅し、前記出力電圧信号を前記基準電圧に近づける方向に変化する制御信号を出力する制御手段と、
前記電力変換回路を駆動する信号であって、前記制御信号に対応した駆動信号を生成し、前記電力変換回路に向けて出力する駆動手段とを備え、
前記出力電圧、前記出力電圧信号、前記制御信号及び前記駆動信号が順に伝達される出力電圧制御の閉ループが形成された直流電源装置において、
単一周波数の交流電圧信号である注入信号又は異なる周波数の交流電圧信号の合成信号である注入信号を前記閉ループの特定位置に注入する信号注入手段と、
前記注入信号の情報を取得する注入信号情報取得手段と、
前記注入信号に起因して発生した交流電圧信号であって、前記注入信号が注入された前記特定位置の前段に発生する帰還信号の情報を取得する帰還信号情報取得手段とを備え、
前記特定位置は、前記出力電圧検出手段、前記制御手段又は前記駆動手段の中に設けられ、前記信号注入手段は、前記出力電圧、前記出力電圧信号、前記制御信号及び前記駆動信号の伝達を妨げないように、前記注入信号を注入する動作を実行し、停止することを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記信号注入手段は、外部からの指令により、前記注入信号を注入する動作を実行し、停止する請求項１記載の直流電源装置
【請求項３】
前記注入信号の情報及び前記帰還信号の情報に基づいて、前記閉ループのゲイン及び位相の周波数特性を算出する周波数特性算出手段を備える請求項１又は２記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記信号注入手段は、前記特定位置の前段の信号に前記注入信号を合成して、又は加算する演算処理を行って、前記特定位置の後段に出力する請求項１乃至３のいずれか記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記信号注入手段は、前記基準電圧に前記注入信号を合成することによって、又は加算する演算処理を行うことによって前記閉ループに注入信号を注入し、
前記帰還信号情報取得手段は、前記出力電圧信号を前記帰還信号とみなして動作する請求項１乃至４のいずれか記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記注入信号が注入された時、前記閉ループがオーバーフローしたことを検出するとアラーム信号を出力するオーバーフロー検出手段を備える請求項１乃至５記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を直流の出力電圧に変換する装置であって、出力電圧制御の閉ループを備えた直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、サーボ回路の閉ループの一部に測定用信号の注入抵抗を予め挿入しておくとともに、測定時に注入抵抗の両端にフローティング状態の測定用信号源をアダプタ式に接続し、注入抵抗の両端の電圧比からサーボ回路により形成される閉ループの周波数特性（ゲイン及び位相の周波数特性）を測定するサーボ回路の特性測定回路があった。
【０００３】
特許文献１の技術は、出力電圧制御の閉ループを備えた直流電源装置の評価を行う際にも広く使用されている。図９は、従来の直流電源装置１０の構成と、閉ループの周波数特性の測定方法の一例を示したものであり、この測定方法には、特許文献１の技術が応用されている。
【０００４】
まず、従来の直流電源装置１０の構成を簡単に説明する。直流電源装置１０は、電力変換回路１２、出力電圧検出回路１４、制御回路１６及び駆動回路１８を備えている。
【０００５】
電力変換回路１２は、入力電圧Viを直流の出力電圧Voに変換し、出力端子OUT(+)とOUT(-)の間に接続された負荷２２に向けて出力する回路である。電力変換回路１２は、入力電圧Viを主スイッチング素子１２ａで断続し、その断続電圧をトランスで変圧した後、整流平滑して出力電圧Voを生成するスイッチングレギュレータの構成になっている。
【０００６】
出力電圧検出回路１４は、出力電圧Voを検出し、出力電圧Voに対応した出力電圧信号Vo1を出力する回路である。出力電圧検出回路１４は、互いに直列接続された３つの抵抗１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより構成され、直列回路の両端が出力端子OUT(+)とOUT(-)の間に接続され、最下段の抵抗１４ａの両端に出力電圧信号Vo1を発生させる。抵抗１４ｃは、特許文献１の特性測定回路の中の注入抵抗に相当する素子であり、直流電源装置１０では、予め出力電圧検出回路１４の一部として内蔵されている。
【０００７】
制御回路１６は、出力電圧Voの目標値に対応した基準電圧Vrefと出力電圧信号Vo1とが入力され、基準電圧Vrefと出力電圧信号Vo1との差を増幅し、出力電圧信号Vo1を基準電圧Vrefに近づける方向に変化する制御信号Vsを出力する回路である。制御回路１６は、反転増幅回路１６ａとフォトカプラ１６ｂ等で構成されている。
【０００８】
駆動回路１８は、電力変換回路１２を駆動する信号であって、制御信号Vsに対応した駆動信号Skを生成し、電力変換回路１２に向けて出力する回路である。駆動回路１８は、三角波電圧を発生するオシレータ１８ａと比較器１８ｂとで構成され、制御信号Vsをパルス幅変調して駆動信号Skを生成し、主スイッチング素子１２ａに向けて出力する。
【０００９】
なお、直流電源装置１０では、出力電圧Vo，出力電圧信号Vo1及び制御信号Vsは、電圧値がプラス・マイナスに振幅せずに連続するアナログの電圧信号である。また、駆動信号Skは、主スイッチング素子１２ａをオンオフさせるパルス電圧である。そして、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Skが順に伝達され、出力電圧制御の閉ループが形成される。
【００１０】
閉ループの周波数特性を測定する時は、通常、市販されている周波数特性測定装置２４を用意する。周波数特性測定装置２４は、注入信号ΔVtを発生させる信号源２４ａと、信号源２４ａをフローティング状態にするための絶縁手段２４ｂと、絶縁手段２４ｂの２つの出力端とグランドとの間の電圧e1，e2を検出して分析を行う分析手段２４ｃとを備えている。注入信号ΔVtは、電圧値がプラス・マイナスに振幅して連続するアナログの交流電圧信号である
周波数特性測定装置２４を直流電源装置１０に接続する時は、ケーブルで引き出された絶縁手段２４ｂの出力端を抵抗１４ｃ（注入抵抗）の両端に配線し、同じくケーブルで引き出されたグランドをOUT(-)端子に配線する。そして、信号源２４ａが生成した注入信号ΔVtを抵抗１４ｃの両端に印加することによって閉ループに注入信号ΔVtを注入し、分析手段２４ｃが、抵抗１４ａの後段とグランドとの間に発生する電圧信号e2（注入信号ΔVtを含む電圧信号）と、抵抗１４ａの前段とグランドとの間に発生する電圧信号e1（注入信号ΔVtに起因して発生した帰還信号を含む電圧信号）とを取得して、閉ループの周波数特性を算出する。これにより、直流電源装置１０の閉ループの高速応答性や安定性を把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６２−１８２６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図９に示す従来の方法で閉ループの周波数特性を測定する場合、直流電源装置１０と周波数特性測定装置２４を長いケーブルで配線しなければならないので、ケーブルからノイズが侵入し、閉ループの周波数特性を正確に測定することができない場合がある。
【００１３】
閉ループの周波数特性の測定は、直流電源装置１０の通常動作中（入力電圧Viが入力されて通常の電力変換動作を行っている時）に行われるので、直流電源装置１０から放射されたノイズがケーブルに侵入しやすい状況になる。しかも、制御系がオーバーフローして正弦波定常状態を逸脱するのを防止するため、注入信号ΔVtの大きさは非常に小さくしなければならないという事情があるので、侵入したノイズが合成されて注入信号ΔVtの波形が大きく乱れ、閉ループの周波数特性が正確に測定できなくなる。
【００１４】
直流電源装置は、そのユーザが、出力端子OUT(+)とOUT(-)の間に平滑用又はノイズ除去用のコンデンサを接続して使用することが多く、コンデンサが接続されることによって、閉ループの周波数特性が変化する。そのため、コンデンサを接続したユーザ自身が上記の測定方法を実施し、周波数特性の確認（高速応答性や安定性の確認）を行う場合がある。しかし、直流電源装置１０にあまり詳しくないユーザは、ノイズの問題を上手く解決できないので、周波数特性を正確に測定することは難しい。
【００１５】
また、直流安定化電源１０の生産工場における出荷検査工程で上記の測定方法を実施するケースが考えられる。閉ループの周波数特性は、搭載された個々の電子部品の特性のバラツキによって変動するので、念のため、周波数特性が適正であることを確認するためのである。しかしながら、上記の測定方法は、ノイズの問題が発生しないように周波数特性測定装置２４の配線に細心の注意が必要なので、出荷検査の作業効率が大幅に低下してしまう。
【００１６】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、出力電圧制御の閉ループの周波数特性を正確に且つ容易に測定することができる直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、入力電圧を直流の出力電圧に変換する電力変換回路と、前記出力電圧を検出し、前記出力電圧に対応した出力電圧信号を出力する出力電圧検出手段と、前記出力電圧の目標値に対応した基準電圧と前記出力電圧信号とが入力され、前記基準電圧と前記出力電圧信号との差を増幅し、前記出力電圧信号を前記基準電圧に近づける方向に変化する制御信号を出力する制御手段と、前記電力変換回路を駆動する信号であって、前記制御信号に対応した駆動信号を生成し、前記電力変換回路に向けて出力する駆動手段とを備え、前記出力電圧、前記出力電圧信号、前記制御信号及び前記駆動信号が順に伝達される出力電圧制御の閉ループが形成された直流電源装置であって、
単一周波数の交流電圧信号である注入信号又は異なる周波数の交流電圧信号の合成信号である注入信号を前記閉ループの特定位置に注入する信号注入手段と、前記注入信号の情報を取得する注入信号情報取得手段と、前記注入信号に起因して発生した交流電圧信号であって、前記注入信号が注入された前記特定位置の前段に発生する帰還信号の情報を取得する帰還信号情報取得手段とを備え、
前記特定位置は、前記出力電圧検出手段、前記制御手段又は前記駆動手段の中に設けられ、前記信号注入手段は、前記出力電圧、前記出力電圧信号、前記制御信号及び前記駆動信号の伝達を妨げないように、前記注入信号を注入する動作を実行し、停止する直流電源装置である。
【００１８】
前記信号注入手段は、外部からの指令により、前記注入信号を注入する動作を実行し、停止する。また、前記注入信号の情報及び前記帰還信号の情報に基づいて、前記閉ループのゲイン及び位相の周波数特性を算出する周波数特性算出手段を備える構成にしてもよい。
【００１９】
前記信号注入手段は、前記特定位置の前段の信号に前記注入信号を合成して、又は加算する演算処理を行って、前記特定位置の後段に出力する構成にすることができる。あるいは、前記信号注入手段は、前記基準電圧に前記注入信号を合成することによって、又は加算する演算処理を行うことによって前記閉ループに注入信号を注入し、前記帰還信号情報取得手段は、前記出力電圧信号を前記帰還信号とみなして動作する構成にすることができる。
【００２０】
また、前記注入信号が注入された時、前記閉ループがオーバーフローしたことを検出するとアラーム信号を出力するオーバーフロー検出手段を備える構成にすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の直流電源装置は、出力電圧制御の閉ループの周波数特性を測定するための信号注入手段を内蔵している。したがって、従来の測定方法は、注入信号を注入するための長いケーブルからノイズが侵入するので正確な測定が難しいところ、本発明の直流電源装置ではこのような問題が発生しないので、当該装置に詳しくない人でも周波数特性を正確に測定することができる。また、周波数特性の測定を行う時、装置内部の回路網の一部を切断したり切り替えたりする作業が不要なので、測定を簡単に行うことができる。
【００２２】
また、装置内部に、注入信号の情報及び帰還信号の情報に基づいて周波数特性を算出する周波数特性算出手段を設けることによって、周波数特性測定装置のような高価な外部機器を用意しなくても、容易に周波数特性を算出し、制御系の高速応答性や安定性を把握することができる。あるいは、パソコン等の外部機器内に上記の周波数特性算出手段を設け、直流電源装置から外部機器に向けて注入信号の情報及び帰還信号の情報を出力する構成にすることによって、直流電源装置内のデジタルプロセッサが行う処理の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の直流電源装置の第一の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の直流電源装置の一変形例を示す回路図である。
【図３】図１の直流電源装置の他の変形例を示す回路図である。
【図４】本発明の直流電源装置の第二の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明の直流電源装置の第三の実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明の直流電源装置の第四の実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明の直流電源装置の第五の実施形態を示す回路図である。
【図８】本発明の直流電源装置の第六の実施形態を示す回路図である。
【図９】従来の直流電源装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の直流電源装置の第一の実施形態について、図１に基づいて説明する。ここで、従来の直流電源装置１０と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
この実施形態の直流電源装置２６は、従来のスイッチング電源装置１０と同様に、電力変換回路１２、出力電圧検出回路１４、制御回路１６及び駆動回路１８とを備え、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Skが順に伝達され、出力電圧制御の閉ループが形成される。直流電源装置２６の特徴的な部分は、信号注入手段２８及び周波数特性算出手段３０を備えている点である。
【００２６】
信号注入手段２８は、単一周波数の交流電圧信号又は異なる周波数の交流電圧信号の合成信号である注入信号ΔVtを、閉ループの特定位置に注入するブロックである。閉ループの特定位置は、ここでは出力電圧検出回路１４の入力端の位置である。
【００２７】
信号注入手段２８は、アナログ信号である出力電圧Voをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２８ａと、そのデジタル信号に注入信号ΔVtを加算する演算処理部２８ｂと、加算後のデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換器２８ｃとで構成されている。したがって、信号注入手段２８の後段には、アナログの電圧信号（Vo＋ΔVt）が送られる。注入信号ΔVtは出力電圧Voよりも十分小さい信号である。
【００２８】
周波数特性算出手段３０は、注入信号ΔVtの情報と帰還信号の情報に基づいて、閉ループの周波数特性を算出するブロックである。帰還信号は、注入信号ΔVtに起因して発生した交流電圧信号であって、注入信号ΔVtが注入された特定位置の前段に発生する信号のことである。ここでは、帰還信号は電力変換回路１２の出力に発生する。
【００２９】
周波数特性算出手段３０は、注入信号ΔVtの情報を演算処理部２８ｂから取得し、帰還信号の情報をＡ／Ｄ変換器２８ａから取得する。つまり、演算処理部２８ｂが、注入信号情報取得手段として使用され、Ａ／Ｄ変換器２８ａが帰還信号情報取得手段として使用される。そして周波数特性算出手段３０は、注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報に基づいて、閉ループの周波数特性を算出する。算出する内容は、例えば特許文献１の図７に記載されているようなボード線図、あるいは制御系の安定性を示すゲインマージンと位相マージン等である。
【００３０】
直流電源装置２６の使用方法を説明する。閉ループの周波数特性を測定する時は、直流電源装置２６に入力電源２０を投入して通常動作させ、この状態で、パソコン等の外部機器３２から信号注入手段２８に「測定を開始する」という内容の指令を送信する。信号注入手段２８がこの指令を受信すると、演算処理部２８ｂが注入信号ΔVtを注入する処理を行い、周波数特性算出手段３０が注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報を取得して、閉ループの周波数特性を算出する処理を行う。そして、この算出結果が外部機器３２に送信されると、測定者が測定結果を把握することができる。
【００３１】
その後、測定を終了して通常動作に戻す時は、外部機器３２から信号注入手段２８に「測定を終了する」という内容の指令を送信する。信号注入手段２８がこの指令を受信すると、演算処理部２８ｂは、注入信号ΔVtを注入する動作を停止する。注入する動作を停止するとは、例えば、Ａ／Ｄ変換器２８ａから受けたデジタル信号をそのままＤ／Ａ変換器２８ｃに送るということである。あるいは、大きさがゼロの注入信号ΔVtを加算する処理を実行してからＤ／Ａ変換器２８ｃに送るようにしてもよい。この信号注入手段２８の動作により、注入信号ΔVtを注入する動作を停止した状態でも、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Vsの伝達が行われ、直流電源装置２６は支障なく通常動作を行うことができる。
【００３２】
以上説明したように、直流電源装置２６は、出力電圧制御の閉ループの周波数特性を測定するための信号注入手段２８を内蔵している。したがって、従来の測定方法は、注入信号を注入するための長いケーブルからノイズが侵入するので正確な測定が難しいところ、直流電源装置２６ではこのような問題が発生しないので、当該装置に詳しくない人でも周波数特性を正確に測定することができる。また、周波数特性の測定を行う時、装置内部の回路網の一部を切断したり切り替えたりする作業が不要なので、測定を簡単に行うことができる。
【００３３】
また、装置内部に周波数特性算出手段３０を備えているので、図９に示す周波数特性測定装置２４のような高価な外部機器を用意しなくても、容易に周波数特性を算出し、制御系の高速応答性や安定性を把握することができる。
【００３４】
なお、直流電源装置２６には、外部機器３２を演算処理部２８ｂ及び周波数特性算出手段３０に接続するための外部接続端子３４を備えている。これは、ユーザが周波数特性の測定をする時の利便性を考慮したものであるが、例えば、周波数特性の測定が、直流安定化電源２６の生産工場における出荷検査工程でのみ行われる場合、外部機器３２は様々な方法で接続可能なので、ユーザ用の外部接続端子３４は省略することができる。
【００３５】
次に、直流電源装置２６の変形例を説明する。上述の図１に示す直流電源装置２６は、注入信号ΔVtを出力電圧検出回路１４の入力端の位置に注入する構成になっているが、注入信号ΔVtは、閉ループの他の位置に注入することも可能である。
【００３６】
図２に示す変形例は、注入信号ΔVtを駆動回路１８の入力端の位置に注入する構成になっている。この場合、信号注入手段２８は、Ａ／Ｄ変換器２８ａが制御信号Vsをデジタル信号に変換し、演算処理部２８ｂがこのデジタル信号に注入信号ΔVtを加算する処理を行い、Ｄ／Ａ変換器２８ｃが加算後のデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。したがって、信号注入手段２８の後段には、アナログの電圧信号（Vs＋ΔVt）が送られる。注入信号ΔVtは制御信号Vsよりも十分小さい信号である。また、注入信号ΔVtに起因して発生する帰還信号は、ここでは制御回路１６の出力に発生する。この変形例においても、上記と同様の動作が行われ、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、図３に示す変形例は、注入信号ΔVtを制御回路１６の中の途中位置に注入する構成になっている。この場合、途中位置は反転増幅回路１６ａとフォトカプラ１６ｂとの接続点であり、信号注入手段２８は、Ａ／Ｄ変換器２８ａが反転増幅回路１６ａの出力信号Vj（アナログの電圧信号）をデジタル信号に変換し、演算処理部２８ｂがこのデジタル信号に注入信号ΔVtを加算する処理を行い、Ｄ／Ａ変換器２８ｃが加算後のデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。したがって、信号注入手段２８の後段には、アナログの電圧信号（Vj＋ΔVt）が送られる。注入信号ΔVtは出力信号Vjよりも十分小さい信号である。また、注入信号ΔVtに起因して発生する帰還信号は、ここでは反転増幅回路１６ａの出力に発生する。この変形例においても、上記と同様の動作が行われ、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の直流電源装置の第二の実施形態について、図４に基づいて説明する。ここで、上記の直流電源装置１０，２６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
この実施形態の直流電源装置３６は、従来の直流電源装置１０と同様に、電力変換回路１２、出力電圧検出回路１４、制御回路１６及び駆動回路１８とを備え、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Skが順に伝達されることによって出力電圧制御の閉ループが形成されている。直流電源装置３６の特徴的な部分は、基準電圧生成手段３８、信号注入手段４０、帰還信号情報取得手段４２及び周波数特性算出手段３０を備えている点である。
【００４０】
基準電圧生成手段３８は、制御回路１６で使用される基準電圧Vrefを生成するブロックである。基準電圧生成手段３８には、出力電圧Voの目標値に対応した基準電圧Vrefがデジタル情報の形態で規定されている。
【００４１】
信号注入手段４０は、単一周波数の交流電圧信号又は異なる周波数の交流電圧信号の合成信号である注入信号ΔVtを、閉ループの特定位置に注入するブロックである。特定位置は、ここでは制御回路１６の中の反転増幅回路１６ａの入力端の位置である。
【００４２】
信号注入手段４０は、基準電圧生成手段３８の内部に設けられ、基準電圧Vrefに注入信号ΔVtを加算する演算処理部４０ａと、加算後のデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換器４０ｂとで構成されている。そして、基準電圧生成手段３８は、Ｄ／Ａ変換器４０ｂが出力するアナログの電圧信号（Vref＋ΔVt）を制御回路１６に向けて出力する。注入信号ΔVtは基準電圧Vrefよりも十分小さい信号である。
【００４３】
帰還信号情報取得手段４２は、注入信号ΔVtに起因して発生した交流電圧信号である帰還信号の情報を取得するブロックである。帰還信号は、注入信号ΔVtが注入された特定位置の前段に発生する信号であり、ここでは出力電圧検出回路１４の出力に発生する。
【００４４】
周波数特性算出手段３０は、注入信号ΔVtの情報を演算処理部４０ａから取得し、帰還信号の情報を帰還信号情報取得手段４２から取得する。そして、上記と同様に、注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報に基づいて、閉ループの周波数特性を算出する。
【００４５】
直流電源装置３６の使用方法は、上記の直流電源装置２６とほぼ同じである。閉ループの周波数特性を測定する時は、直流電源装置３６に入力電源２０を投入して通常動作させ、この状態で、外部機器３２から信号注入手段４０に「測定を開始する」という内容の指令を送信する。信号注入手段４０がこの指令を受信すると、演算処理部４０ａが注入信号ΔVtを注入する処理を行い、周波数特性算出手段３０が注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報を取得して、閉ループの周波数特性を算出する処理を行う。そして、この算出結果が外部機器３２に送信されると、測定者が測定結果を把握することができる。
【００４６】
その後、測定を終了して通常動作に戻す時は、外部機器３２から信号注入手段４０に「測定を終了する」という内容の指令を送信する。信号注入手段４０がこの指令を受信すると、演算処理部４０ａは、注入信号ΔVtを注入する動作を停止する。注入する動作を停止するとは、例えば、基準電圧Vrefの情報をそのままＤ／Ａ変換器２８ｃに送るということである。あるいは、大きさがゼロの注入信号ΔVtを加算する処理を実行してからＤ／Ａ変換器２８ｃに送るようにしてもよい。この信号注入手段４０の動作により、注入信号ΔVtを注入する動作を停止した状態でも、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Vsの伝達が行われ、直流電源装置３６は支障なく通常動作を行うことができる。
【００４７】
以上説明したように、この実施形態の直流電源装置３６においても、上記の直流電源装置２６と同様の優れた効果を得ることができる。
【００４８】
次に、本発明の直流電源装置の第三の実施形態について、図５に基づいて説明する。ここで、上記の直流電源装置１０，２６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
この実施形態の直流電源装置４４は、従来の直流電源装置１０と同様に、電力変換回路１２、出力電圧検出回路１４、制御回路１６及び駆動回路１８とを備え、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Skが順に伝達され、出力電圧制御の閉ループが形成される。また、第一の実施形態の直流電源装置２６と同様に、出力電圧検出回路１４の入力端の位置に注入信号ΔVtを注入する信号注入手段２８を備えている。直流電源装置４４の特徴は、周波数特性算出手段３０を内蔵していない点である。
【００５０】
直流電源装置４４を使用する時は、指令部４６ａ及び周波数特性算出手段４６ｂを備えた外部機器４６（パソコン等）を用意する。周波数特性算出手段４６ｂは、上記の周波数特性手段３０と同様の機能を有したブロックである。
【００５１】
閉ループの周波数特性を測定する時は、直流電源装置４４に入力電源２０を投入して通常動作させ、この状態で、外部機器４６の指令部４６ａから信号注入手段２８に「測定を開始する」という内容の指令を送信する。信号注入手段２８がこの指令を受信すると、演算処理部２８ｂが注入信号ΔVtを注入する処理を行い、演算処理部２８ｂ及びＡ／Ｄ変換器２８ａが注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報を外部機器４６に向けて出力する。そして、外部機器４６の周波数特性算出手段４６ｂが、注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報に基づいて閉ループの周波数特性を算出すると、測定者が測定結果を把握することができる。
【００５２】
その後、測定を終了して通常動作に戻す時は、外部機器４６の指令部４６ａから信号注入手段２８に「測定を終了する」という内容の指令を送信する。信号注入手段２８がこの指令を受信すると、演算処理部４０ａは、注入信号ΔVtを注入する動作を停止し、直流電源装置４４は通常動作を行う。
【００５３】
図１に示す直流電源装置２６の場合、装置内部に搭載されたデジタルプロセッサの中に信号注入手段２８と周波数特性算出手段３０の両方を設ける構成なので、一定以上の高速動作が可能なデジタルプロセッサを使用するする必要がある。
【００５４】
これに対して、この実施形態の直流電源装置４４の場合、デジタルプロセッサの中に周波数特性算出手段を設けないので、デジタルプロセッサの処理負担が軽減され、比較的安価な低速のデジタルプロセッサを使用することができる。一方で、測定者はパソコン等の外部機器４６に周波数特性算出手段４６ｂを設けなければならないが、注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報から閉ループの周波数特性を算出するアルゴリズムはそれほど複雑ではないので、測定者にとって大きな負担にはならない。
【００５５】
以上説明したように、この実施形態の直流電源装置４４においても、上記の直流電源装置２６、３６と同様の優れた効果を得ることができる。
【００５６】
次に、本発明の直流電源装置の第四の実施形態について、図６に基づいて説明する。ここで、上記の直流電源装置１０，２６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
この実施形態の直流電源装置４８は、従来の直流電源装置１０と同様に、電力変換回路１２、出力電圧検出回路１４、制御回路１６及び駆動回路１８とを備え、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Skが順に伝達され、出力電圧制御の閉ループが形成される。直流電源装置４８は、第一の実施形態の直流電源装置２６と全体の構成は類似しているが、特徴的なのは、上記の信号注入手段２８に代えて新規な信号注入手段５０が設けられている点と、これに合わせて注入信号情報取得手段５２、帰還信号情報取得手段５４及び周波数特性算出手段５６が設けられている点である。
【００５８】
信号注入手段５０は、単一周波数の交流電圧信号又は異なる周波数の交流電圧信号の合成信号である注入信号ΔVtを、閉ループの特定位置に注入するブロックである。特定位置は、ここでは出力電圧検出回路１４の入力端の位置である。
【００５９】
信号注入手段５０は、出力端子OUT(+)のラインと出力電圧検出回路１４の入力端との間に挿入された注入用抵抗５０ａと、注入用抵抗５０ａの両端にアナログの交流電圧信号である注入信号ΔVtを印加する信号源５０ｂとで構成されている。信号源５０ｂは、例えば複数の回路素子で構成された正弦波発振回路等である。したがって、信号注入手段５０の後段には、アナログの電圧信号（Vo＋ΔVt）が送られる。注入信号ΔVtは出力電圧Voよりも十分小さい信号である。また、注入抵抗５０ａの抵抗値は、出力電圧検出回路１４の抵抗１４ａ，１４ｂの抵抗値より十分小さい値である。
【００６０】
注入信号情報取得手段５２は、注入信号ΔVtの情報を取得するブロックで、ここでは出力電圧検出回路１４の入力端をモニタする。
【００６１】
帰還信号情報取得手段５４は、帰還信号の情報を取得するブロックである。帰還信号は、注入信号ΔVtに起因して発生した交流電圧信号であって、注入信号ΔVtが注入された特定位置の前段に発生する信号であり、ここでは電力変換回路１２の出力端をモニタする。
【００６２】
周波数特性算出手段５６は、上記の周波数特性手段３０と同様の機能を備えたブロックであり、注入信号ΔVtの情報を注入信号情報取得手段５２から取得し、帰還信号の情報を帰還信号情報取得手段５４から取得する。そして、上記と同様に、注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報に基づいて、閉ループの周波数特性を算出する。
【００６３】
直流電源装置４８の使用方法は、上記の直流電源装置２６とほぼ同じである。閉ループの周波数特性を測定する時は、直流電源装置４８に入力電源２０を投入して通常動作させ、この状態で、外部機器３２から信号注入手段５０に「測定を開始する」という内容の指令を送信する。信号注入手段５０がこの指令を受信すると、信号源５０ｂが閉ループに注入信号ΔVtを注入する動作を行い、周波数特性算出手段５６が注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報を取得して、閉ループの周波数特性を算出する。そして、この算出結果が外部機器３２に送信されると、測定者が測定結果を把握することができる。
【００６４】
その後、測定を終了して通常動作に戻す時は、外部機器３２から信号注入手段５０に「測定を終了する」という内容の指令を送信する。信号注入手段５０がこの指令を受信すると、信号源５０は、注入信号ΔVtを注入する動作を停止する。注入する動作を停止するとは、注入信号ΔVtを生成する動作を停止するということであり、電力変換回路１２の出力端と出力電圧検出回路１４の入力端は、注入抵抗５０ａを介して接続された状態が維持される。したがって、注入信号ΔVtを注入する動作を停止した状態でも、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Vsの伝達が行われ、直流電源装置４８は支障なく通常動作を行うことができる。
【００６５】
以上説明したように、この実施形態の直流電源装置４８においても、上記の直流電源装置２６と同様の優れた効果を得ることができる。
【００６６】
次に、本発明の直流電源装置の第五の実施形態について、図７に基づいて説明する。ここで、上記の直流電源装置１０，２６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
上記の直流電源装置１０，２６は、電力変換回路１２が絶縁型のスイッチングレギュレータであり、制御回路１６及び駆動回路１８がこれに合わせた構成になっている。一方、この実施形態の直流電源装置５８は、電力変換回路６０が非絶縁型のシリーズレギュレータであり、制御回路６２及び駆動回路６４がこれに合わせた構成になっている。
【００６８】
電力変換回路６０は、両端に電圧降下を発生させる可変インピーダンス素子として動作する主トランジスタ６０ａを有し、入力電圧Viから主トランジスタ６０ａの電圧降下分を差し引いた電圧を出力電圧Voとして出力する。制御回路６２は、上記の制御回路１６から信号絶縁用のフォトカプラ等を削除したものであり、機能はほぼ同じである。駆動回路６４は、電力変換回路６０を駆動する信号であって、制御回路６２が出力した制御信号Vsに対応した駆動信号Skを生成し、主トランジスタ６０ａに向けて出力する。つまり、駆動回路６４は、主トランジスタ６０ａのベース電流を可変調節する回路である。
【００６９】
その他の構成、すなわち出力電圧検出回路１４、信号注入手段２８及び周波数特性算出手段３０の構成は、上記の直流電源装置２６と同様である。この実施形態の直流電源装置５８においても、上記の直流電源装置２６と同様の優れた効果を得ることができる。
【００７０】
次に、本発明の直流電源装置の第六の実施形態について、図８に基づいて説明する。ここで、上記の直流電源装置１０，２６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
この実施形態の直流電源装置６６は、上記の電力変換回路１２と、新規な出力電圧検出手段６８、制御手段７０及び駆動手段７２とを備え、出力電圧Vo、出力電圧信号Vo1、制御信号Vs、及び駆動信号Skが順に伝達され、出力電圧制御の閉ループが形成される。また、制御手段７０の入力端の位置に注入信号ΔVtを注入する新規な信号注入手段７４と、上記と同様の周波数特性算出手段３０とを備えている。直流電源装置６６の特徴は、電力変換回路１２以外の各ブロックが別々に設けられているのではなく、デジタルプロセッサの内部に機能ブロックとして一体に設けられている点である。
【００７２】
出力電圧検出手段６８は、アナログの電圧信号である出力電圧Voを検出し、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６８ａにより構成されている。
【００７３】
制御手段７０は、誤差増幅部７０ａと制御信号生成部７０ｂとを有し、図１の制御回路１６と同様の動作を演算処理によって行い、デジタル形式の制御信号Vsを出力する。
【００７４】
駆動手段７２は、パルス幅変調部７２ａとＤ／Ａ変換器７２ｂとを有し、図１の駆動回路１８と同様の動作を演算処理によって行い、アナログのパルス電圧である駆動信号Skを出力する。
【００７５】
信号注入手段７４は、デジタル信号である出力電圧信号Vo1に注入信号ΔVtを加算する演算処理部７４ａにより構成されている。したがって、信号注入手段２８の後段には、デジタル形式の信号（Vo＋ΔVt）が送られる。注入信号ΔVtは出力電圧Voよりも十分小さい信号である。
【００７６】
周波数特性算出手段３０は、注入信号ΔVtの情報を演算処理部７４ａから取得し、帰還信号の情報をＡ／Ｄ変換器６８ａから取得する。つまり、演算処理部７４ａが注入信号情報取得手段として使用され、Ａ／Ｄ変換器６８ａが帰還信号情報取得手段として使用される。そして周波数特性算出手段３０は、注入信号ΔVtの情報及び帰還信号の情報に基づいて、閉ループの周波数特性を算出する。
【００７７】
直流電源装置６６の使用方法及び動作は上記の直流電源装置２６と同様であり、直流電源装置６６においても同様の優れた効果を得ることができる。
【００７８】
なお、本発明の直流電源装置は、上記実施形態に限定されるものではない。電力変換回路の構成（回路方式等）は特に限定されず、制御手段及び駆動手段の構成についても、電力変換回路の構成に合わせて適宜変更することができる。
【００７９】
出力電圧検出手段は、出力電圧を出力端子OUT(+)のラインで直接検出する構成に限定されず、他の位置に発生する電圧（出力電圧に対応した電圧）を出力電圧とみなして出力電圧信号を生成する構成にしてもよい。
【００８０】
信号注入手段が注入信号を注入する位置は、上記の実施形態及び変形例に記載した位置に限定されず、出力電圧検出手段、制御手段及び駆動手段の中の、出力制御用の信号が伝達されている適宜の位置に注入することができる。そして、出力制御用の信号がアナログ信号の形態で伝達されている位置に注入する場合は、上記の信号注入手段２８（図１）又は信号注入手段５０（図６）を使用することができ、出力制御用の信号がデジタル信号の形態で伝達されている位置に注入する場合は、上記の信号注入手段７４（図８）を使用することができる。
【００８１】
注入信号情報取得手段が取得し出力する「注入信号の情報」は、注入信号単体の電圧波形の情報でもよいし、注入信号と他の電圧とが合成された電圧波形の情報でもよい。また、情報の形態は、例えば、注入信号の周波数、位相及び大きさを示す情報でもよいし、注入信号の瞬時値を時系列にしたデータ群でもよい。これは、帰還信号情報取得手段が取得したり出力したりする「帰還信号の情報」についても同様である。
【００８２】
その他、上記の直流電源装置２６，３６，４４，４８，５８，６６には設けていないが、各装置には、注入信号ΔVtが注入された時、閉ループがオーバーフローしたことを検出するとアラーム信号を出力するオーバーフロー検出手段を設けることが好ましい。オーバーフローとは、注入信号ΔVtが大きすぎて正弦波定常状態を逸脱することであり、オーバーフローしている状態で測定された周波数特性は、正しい周波数特性とは言えない。したがって、オーバーフロー検出手段を設けることによって、誤った測定を防止することができる。
【００８３】
オーバーフローの検出方法は特に限定されない。例えば直流電源装置２６の回路構成であれば、制御回路１６の反転増幅回路１６ａの出力がゼロボルト又は電源電圧Vc2に達したかどうか、制御信号Vsがゼロボルト又は電源電圧Vc1に達したかどうか、制御信号Vsがオシレータ１８ａの三角波電圧のピーク値又はボトム値に達したかどうか、駆動信号Sk（パルス電圧）のハイレベルとローレベルの時比率が０％又は１００％に達したかどうか、ということを監視することによってオーバーフローを検出することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０，２６，３６，４４，４８，５８，６６  直流電源装置
１２，６０  電力変換回路
１４  出力電圧検出回路（出力電圧検出手段）
１６，６２  制御回路（制御手段）
１８，６４  駆動回路（駆動手段）
２８，４０，５０，７４  信号注入手段
２８ａ  Ａ／Ｄ変換器（帰還信号情報取得手段）
２８ｂ，４０ａ，７４ａ  演算処理部（注入信号情報取得手段）
２８ｃ，４０ｂ  Ｄ／Ａ変換器
３０，５６  周波数特性算出手段
３２，４６  外部機器
４２，５４  帰還信号情報取得手段
５２  注入信号情報取得手段
６８  出力電圧検出手段
６８ａ  Ａ／Ｄ変換器（帰還信号情報取得手段）
７０  制御手段
７２  駆動手段
Sk  制御信号
Vi  入力電圧
Vo  出力電圧
Vo1  出力電圧信号
Vs  制御信号
ΔVt  注入信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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