(57)【要約】【課題】スイッチング素子、制御回路などのスイッチング処理部分、制御処理部分の専有面積を小さくでき、ＦＡ機器の小型、軽量化、低コスト化を促進する。【解決手段】１つの制御回路９、１つのスイッチング素子３によって、矩形電圧を生成して、第１トランス４、第２トランス５に供給し、第１出力電圧〜第３出力電圧、第４出力電圧〜第６出力電圧を生成させる。【選択図】図１
2010239833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源電圧を必要とする機器内に設けられ、入力電圧を変圧して、複数の出力電圧を生成する電源装置において、
前記入力電圧をスイッチングして矩形電圧を出力するスイッチング素子と、
このスイッチング素子から出力される矩形電圧を変圧して、グループ化された各出力電圧を生成する複数のトランスと、
各トランスから出力される各フィードバック信号を解析して前記スイッチング素子を制御し、前記矩形電圧の電圧値、パルス幅、またはデューティ比の少なくともいずれかの値を制御する制御回路と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記各トランスから出力される前記各フィードバック信号の出力経路に設けられ、電圧値の高い方を選択する複数のダイオードと、各ダイオードによって選択されたフィードバック信号の電流路となるブリーダ抵抗と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣ機械、ロボットなどのＦＡ機器などで使用される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ工作機械やロボットなどのように、複数の電源電圧を必要とするＦＡ機器では、従来、図４に示すような電源装置を使用して、必要な電源電圧を生成している。
【０００３】
図４に示す従来の電源装置１０１は、第１入力電圧をパルス幅（ＰＷＭ）変調して第１出力電圧、第２出力電圧および第３出力電圧を生成する第１電源ユニット１０２と、第２入力電圧をパルス幅変調して、第４出力電圧、第５出力電圧および第６出力電圧を生成する第２電源ユニット１０３とを備え、生成した第１出力電圧〜第６出力電圧をＦＡ機器内の各部に供給している。
【０００４】
第１電源ユニット１０２は、平滑コンデンサ１０４と、スイッチング素子１０５と、第１トランス１０６と、ダイオード１０７と、制御回路１０８とを備えている。
【０００５】
平滑コンデンサ１０４は、第１入力電圧を安定化させる。スイッチング素子１０５は、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタなどによって構成され、平滑コンデンサ１０４で安定化された第１入力電圧をオン／オフして矩形電圧を生成する。第１トランス１０６は、スイッチング素子１０５から出力される矩形電圧を変圧して第１出力電圧、第２出力電圧および第３出力電圧を生成するとともに矩形電圧の電圧値や波形などを示すフィードバック信号を生成する。ダイオード１０７は、トランス１０６から出力されるフィードバック信号のプラス成分を抽出する。制御回路１０８は、ダイオード１０７を介して入力されたフィードバック信号の電圧値、パルス幅などを解析するとともに、解析結果に応じたＰＷＭ信号を生成して、スイッチング素子１０５から出力される矩形電圧（第１ゲート信号）のパルス幅などを調整し、第１出力電圧〜第３出力電圧の電圧値（平均化したときの電圧値）を指定された電圧値にする。第１入力電圧、第１ゲート信号、スイッチング素子１０５の出力、および第１トランスの各出力電圧のそれぞれの波形が図５に示されている。
【０００６】
このように、第１電源ユニット１０２は第１入力電圧をスイッチングして矩形電圧を生成するとともに、矩形電圧を変圧して、予め設定された電圧値の第１出力電圧〜第３出力電圧を生成するものである。
【０００７】
また、第２電源ユニット１０３も第１電源ユニット１０２と同様の構成であり平滑コンデンサ１０９と、スイッチング素子１１０と、第２トランス１１１と、ダイオード１１２と、制御回路１１３とを備えている。
【０００８】
平滑コンデンサ１０９は、第２入力電圧を安定化させる。スイッチング素子１１０は、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタなどによって構成され平滑コンデンサ１０９で安定化された第２入力電圧をオン／オフして、矩形電圧を生成する。第２トランス１１１は、スイッチング素子１１０から出力される矩形電圧を変圧して、第４出力電圧、第５出力電圧、第６出力電圧を生成するとともに、矩形電圧の電圧値、波形などを示すフィードバック信号を生成する。ダイオード１１２は、第２トランス１１１から出力されるフィードバック信号のプラス成分を抽出する。制御回路１１３は、ダイオード１１２で抽出されたフィードバック信号の電圧値、パルス幅などを解析するとともに、解析結果に応じたＰＷＭ信号を生成して、スイッチング素子１１０から出力される矩形電圧のパルス幅などを調整し、第４出力電圧〜第６出力電圧の電圧値（平均化したときの電圧値）を指定された電圧値にする。第２入力電圧、第２ゲート信号、スイッチング素子１１０の出力、および第２トランスの各出力電圧のそれぞれの波形が図５に示されている。
【０００９】
このように、第２電源ユニット１０３は、第２入力電圧をスイッチングして矩形電圧を生成するとともに、矩形電圧を変圧して、予め設定された電圧値の第４出力電圧〜第６出力電圧を生成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２７９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、このような従来の電源装置１０１では、出力電圧の数が増えると、それに応じて電源ユニットの数を多くしなければならない。このため、出力電圧の数が増えると、それに応じて、電源ユニット部分の実装面積が増大して、ＮＣ機械やロボットなどのＦＡ機器全体が大きく、重くなってしまうとともに、製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑み、実装面積、製造コストを低く抑えながら、複数の出力電圧を生成することができると共に、各トランスの特性がばらついた場合にも、各出力電圧の電圧値を規定値以内に収めることができるとともに、各出力電圧を安定化させることができる電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために本発明は、複数の電源電圧を必要とする機器内に設けられ、入力電圧を変圧して、複数の出力電圧を生成する電源装置において、前記入力電圧をスイッチングして矩形電圧を出力するスイッチング素子と、このスイッチング素子から出力される矩形電圧を変圧して、グループ化された各出力電圧を生成する複数のトランスと、各トランスから出力される各フィードバック信号を解析して前記スイッチング素子を制御し、前記矩形電圧の電圧値、パルス幅、またはデューティ比の少なくともいずれかの値を制御する制御回路とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、上記構成において、前記各トランスから出力される前記各フィードバック信号の出力経路に設けられ、電圧値の高い方を選択する複数のダイオードと、各ダイオードによって選択されたフィードバック信号の電流路となるブリーダ抵抗とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば実装面積、製造コストを低く抑えながら、複数の出力電圧を生成することができる。
【００１６】
また、各トランスの特性がばらついた場合にも、各出力電圧の電圧値を規定値以内に収めることができるとともに、各出力電圧を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による電源装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１に示す電源装置の各部の信号波形を示す説明図である。
【図３】本発明による電源装置の動作原理を示す説明図である。
【図４】従来から知られている電源装置の一例を示す回路図である。
【図５】図４に示す電源装置の各部の信号波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明による電源装置の一実施形態を示す回路図である。
【００１９】
この図に示す電源装置１は、入力電圧を安定化させる平滑コンデンサ２と、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタなどによって構成され平滑コンデンサ２で安定化された入力電圧をオン／オフして矩形電圧を生成するスイッチング素子３と、スイッチング素子３から出力される矩形電圧を変圧してグループ化された第１出力電圧、第２出力電圧および第３出力電圧を生成するとともに、矩形電圧の電圧値、波形などを示す第１フィードバック信号Ｖ１を生成する第１トランス４と、スイッチング素子３から出力される矩形電圧を変圧してグループ化された第４出力電圧、第５出力電圧および第６出力電圧を生成するとともに、矩形電圧の電圧値、波形などを示す第２フィードバック信号Ｖ２を生成する第２トランス５と、第１トランス４から出力される第１フィードバック信号Ｖ１、第２トランス５から出力される第２フィードバック信号Ｖ２のうち、電圧値が高い方を選択し出力電圧Ｖ３として、そのプラス成分を抽出する第１ダイオード６および第２ダイオード７と、第１ダイオード６、第２ダイオード７で選択されたフィードバック信号の電流路となるブリーダ抵抗８と、ブリーダ抵抗８の両端間に印加されたフィードバック信号の電圧値、パルス幅などを解析するとともに、解析結果に応じたＰＷＭ信号を生成してスイッチング素子３から出力される矩形電圧のパルス幅などを調整し、第１出力電圧〜第６出力電圧の電圧値（平均化したときの電圧値）を指定された電圧値にする制御回路９とを備えている。また、制御回路９は、比較器９１と、ＰＷＭ制御部９２とを備えている。
【００２０】
図２には、入力電圧、ゲート信号、スイッチング素子３の出力、第１トランス４，及び第２トランス５の各波形が示されている。
【００２１】
上記構成において、スイッチング素子３は、入力電圧Ｖinをスイッチングして矩形電圧を生成する。また、第１トランス４、第２トランス５は、スイッチング素子３からの矩形電圧を各々変圧し、予め設定された電圧値である第１出力電圧〜第３出力電圧、第４出力電圧〜第６出力電圧を生成する。
【００２２】
第１ダイオード６は、第２トランス５から出力される第２フィードバック信号Ｖ２が第１トランス４に流れ込むのを阻止し、また、第２ダイオード７は、第１トランス４から出力される第１フィードバック信号Ｖ１が第２トランス５に流れ込むのを阻止する。そして、ブリーダ抵抗８は、第１ダイオード６、第２ダイオード７で選択されたフィードバック信号の電流路を確保して、第１フィードバック信号Ｖ１、第２フィードバック信号Ｖ２のうち、電圧値が高い方を選択し出力電圧Ｖ３として、そのプラス成分を抽出して制御回路９に供給する。
【００２３】
制御回路９の比較器９１は、ブリーダ抵抗８の両端間に印加されたフィードバック信号Ｖ１，Ｖ２のどちらか電圧値の高い方を出力電圧Ｖ３として入力して基準電圧Ｖrefと比較し、その出力信号がＰＷＭ制御部９２に供給される。ＰＷＭ制御部９２は、その電圧値、パルス幅などに応じたＰＷＭ信号（ゲート信号）を生成してスイッチング素子３に供給する。これによりスイッチング素子３から出力される矩形電圧のパルス幅などが調整され、第１出力電圧〜第６出力電圧の電圧値（平均化したときの電圧値）が指定された電圧値に調整される。
【００２４】
この場合、第１トランス４の出力総和Ｐ１が第２トランス５の出力総和Ｐ２よりも多いと、図２の波形にも示すように、第２トランス５の出力電圧である第２フィードバック信号Ｖ２より第１トランス４の出力電圧である第１フィードバック信号Ｖ１の方が、微妙に電圧が高くなり、第１電流Ｉ１が第２電流Ｉ２よりも多くなる。これによって、第１トランス４の出力が多くなり、出力が低下する。その結果、第１トランス４のフィードバック信号Ｖ１と第２トランス５のフィードバック信号Ｖ２とが均衡する。
【００２５】
このように、この実施形態では、１つの制御回路９、１つのスイッチング素子３によって、矩形電圧を生成して、第１トランス４、および第２トランス５にそれぞれ供給し、第１出力電圧〜第３出力電圧、第４出力電圧〜第６出力電圧を生成するようにしているので、スイッチング素子３、制御回路９などのスイッチング処理部分、制御処理部分の専有面積を小さくでき、ＦＡ機器の小型、軽量化、低コスト化を促進させることができる。
【００２６】
その際、第１トランス４、第２トランス５を電気的に分離することができるとともに、第１トランス４、第２トランス５の特性がばらついた場合にも、第１出力電圧〜第３出力電圧、第４出力電圧〜第６出力電圧を安定化させることができる。
【００２７】
なお、矩形電圧は、その電圧値、パルス幅、またはデューティ比のいずれかの値を制御すれば良い。
【符号の説明】
【００２８】
１：電源装置
２：平滑コンデンサ
３：スイッチング素子
４：第１トランス
５：第２トランス
６：第１ダイオード
７：第２ダイオード
８：ブリーダ抵抗
９：制御回路
９１：比較器
９２：ＰＷＭ制御部
Ｖ１：第１トランスの出力電圧（第１フィードバック信号）
Ｖ２：第２トランスの出力電圧（第２フィードバック信号）
【図１】
2010239833.tif 000003
【図２】
2010239833.tif 000004
【図３】
2010239833.tif 000005
【図４】
2010239833.tif 000006
【図５】
2010239833.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月5日(2009.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この図に示す電源装置１は、入力電圧を安定化させる平滑コンデンサ２と、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタなどによって構成され平滑コンデンサ２で安定化された入力電圧をオン／オフして矩形電圧を生成するスイッチング素子３と、スイッチング素子３から出力される矩形電圧を変圧してグループ化された第１出力電圧１−１、第２出力電圧１−２および第３出力電圧１−３を生成するとともに、矩形電圧の電圧値、波形などを示す第１フィードバック信号Ｖ１を生成する第１トランス４と、スイッチング素子３から出力される矩形電圧を変圧してグループ化された第４出力電圧２−１、第５出力電圧２−２および第６出力電圧２−３を生成するとともに、矩形電圧の電圧値、波形などを示す第２フィードバック信号Ｖ２を生成する第２トランス５と、第１トランス４から出力される第１フィードバック信号Ｖ１、第２トランス５から出力される第２フィードバック信号Ｖ２のうち、電圧値が高い方を選択し出力電圧Ｖ３として、そのプラス成分を抽出する第１ダイオード６および第２ダイオード７と、第１ダイオード６、第２ダイオード７で選択されたフィードバック信号の電流路となるブリーダ抵抗８と、ブリーダ抵抗８の両端間に印加されたフィードバック信号の電圧値、パルス幅などを解析するとともに、解析結果に応じたＰＷＭ信号を生成してスイッチング素子３から出力される矩形電圧のパルス幅などを調整し、第１出力電圧１−１〜第６出力電圧２−３の電圧値（平均化したときの電圧値）を指定された電圧値にする制御回路９とを備えている。また、制御回路９は、比較器９１と、ＰＷＭ制御部９２とを備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記構成において、スイッチング素子３は、入力電圧Ｖinをスイッチングして矩形電圧を生成する。また、第１トランス４、第２トランス５は、スイッチング素子３からの矩形電圧を各々変圧し、予め設定された電圧値である第１出力電圧１−１〜第６出力電圧２−３を生成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
このように、この実施形態では、１つの制御回路９、１つのスイッチング素子３によって、矩形電圧を生成して、第１トランス４、および第２トランス５にそれぞれ供給し、第１出力電圧１−１〜第６出力電圧２−３を生成するようにしているので、スイッチング素子３、制御回路９などのスイッチング処理部分、制御処理部分の専有面積を小さくでき、ＦＡ機器の小型、軽量化、低コスト化を促進させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
その際、第１トランス４、第２トランス５を電気的に分離することができるとともに、第１トランス４、第２トランス５の特性がばらついた場合にも、第１出力電圧１−１〜第６出力電圧２−３を安定化させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2010239833.tif 000008