(57)【要約】【課題】より簡易な構成により複数の電源モジュールを安定的に動作させることが可能な電源装置を提供する。【解決手段】本発明は、直流電源から電力が入力される直列接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、入力側が第１のコンデンサ及び第２のコンデンサのそれぞれの両端に接続され、出力側が並列に接続される２つの電源モジュールであって、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサのそれぞれに印加される電圧を変換して出力する２つの電源モジュールを有する電源部と、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサに印加される電圧が等しくなるように調整するための電圧調整回路と、を備える電源装置である。【選択図】図１
2019050665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置であって、
直流電源から電力が入力される直列接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、
入力側が前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサのそれぞれの両端に接続され、出力側が並列に接続される２つの電源モジュールであって、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサのそれぞれに印加される電圧を変換して出力する２つの電源モジュールを有する電源部と、
前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに印加される電圧が等しくなるように調整するための電圧調整回路と、を備え、
前記電圧調整回路は、
前記第１のコンデンサの両端に直列に接続された第１の抵抗器及び第２の抵抗器と、
前記第１のコンデンサの一端に接続された第３の抵抗器と、
前記第２のコンデンサの一端に接続された第４の抵抗器と、
前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの接続点に一端が接続された調整用スイッチング素子であって、前記第３の抵抗器及び前記第４の抵抗器に更に接続され、該一端に電圧が印加されると、前記第３の抵抗器及び前記第４の抵抗器の間に電流が流れるように構成された調整用スイッチング素子と、
前記第１の抵抗器及び前記第２の抵抗器の接続点、並びに前記第３の抵抗器及び前記調整用スイッチング素子の接続点に接続された電流検出器と、を備え、
前記電流検出器は、検出された電流に基づいて前記電源モジュールに信号を伝送するように構成され、
前記電源モジュールのそれぞれは、前記電流検出器からの信号に基づいて出力電圧を制御する、電源装置。
【請求項２】
前記第１の抵抗器の抵抗値と前記第３の抵抗器は等しく、前記第１の抵抗器の抵抗値及び前記第２の抵抗器の抵抗値の和は前記第４の抵抗器の抵抗値と等しい、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電源モジュールのそれぞれは、
１次コイル及び２次コイルを有するトランスと、
前記１次コイルに接続された駆動用スイッチング素子と、
前記駆動用スイッチング素子をオンオフ制御するスイッチング制御回路と、を備え、
前記スイッチング制御回路のそれぞれは、
前記電流検出器からの信号に基づいて前記駆動用スイッチング素子を制御することにより、それぞれの前記電源モジュールの出力電圧を制御する、請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電流検出器は、
前記第１の抵抗器及び前記第２の抵抗器の接続点である第１の接続点、並びに前記第３の抵抗器及び前記スイッチング素子の接続点である第２の接続点に接続された、該第２の接続点から該第１の接続点へ電流が流れたときに発光する発光素子と、前記第２のコンデンサの両端に接続された電源モジュールが備えるスイッチング制御回路に接続された、該発光素子に対応する受光素子とを備える第１のフォトカプラと、
前記第１の接続点及び前記第２の接続点に接続された、前記第１の接続点から前記第２の接続点へ電流が流れたときに発光する発光素子と、前記第１のコンデンサの両端に接続された電源モジュールが備えるスイッチング制御回路に接続された、該発光素子に対応する受光素子とを備える第２のフォトカプラと、から構成され、
前記スイッチング制御回路のそれぞれは、
前記受光素子からの信号に基づいて前記駆動用スイッチング素子を制御することにより、それぞれの前記電源モジュールの出力電圧を制御する、請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記スイッチング制御回路のそれぞれは、
前記駆動用スイッチング素子をＰＷＭ制御するものであり、前記スイッチング制御回路が接続される前記受光素子に所定以上の電流が流れると前記駆動用スイッチング素子のオフ時間を長くするように制御する、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１のコンデンサは、前記第１のコンデンサの前記一端が前記直流電源の高圧側に接続されるとともに前記第１のコンデンサの他端が前記第２のコンデンサに接続され、
前記第２のコンデンサは、前記第２のコンデンサの前記一端が前記直流電源の低圧側に接続されるとともに前記第２のコンデンサの他端が前記第１のコンデンサに接続され、
前記電圧調整回路が備える前記調整用スイッチング素子は、
前記調整用スイッチング素子の前記一端に電圧が印加されると、前記第３の抵抗器から前記第４の抵抗器へ電流が流れるように構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記調整用スイッチング素子は、ＮＰＮ型のトランジスタであって、
前記トランジスタのベースは、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの接続点に接続され、
前記トランジスタのコレクタは、前記第３の抵抗器の下流側に接続され、
前記トランジスタのエミッタは、前記第４の抵抗器の上流側に接続される、請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
電源装置の電圧調整回路であって、該電源装置は、
直流電源から電力が入力される直列接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、
入力側が前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサのそれぞれの両端に接続され、出力側が並列に接続される２つの電源モジュールであって、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサのそれぞれに印加される電圧を変換して出力する２つの電源モジュールを有する電源部と、
前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに印加される電圧が等しくなるように調整するための電圧調整回路と、を備え、
前記電圧調整回路は、
前記第１のコンデンサの両端に直列に接続された第１の抵抗器及び第２の抵抗器と、
前記第１のコンデンサの一端に接続された第３の抵抗器と、
前記第２のコンデンサの一端に接続された第４の抵抗器と、
前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの接続点に一端が接続された調整用スイッチング素子であって、前記第３の抵抗器及び前記第４の抵抗器に更に接続され、該一端に電圧が印加されると、前記第３の抵抗器及び前記第４の抵抗器の間に電流が流れるように構成された調整用スイッチング素子と、
前記第１の抵抗器及び前記第２の抵抗器の接続点、並びに前記第３の抵抗器及び前記調整用スイッチング素子の接続点に接続された電流検出器と、を備え、
前記電源モジュールのそれぞれが出力電圧を制御するために、前記電流検出器により検出された電流を前記電源部に伝送するように構成される、電圧調整回路。
【請求項９】
前記第１のコンデンサは、前記第１のコンデンサの前記一端が前記直流電源の高圧側に接続されるとともに前記第１のコンデンサの他端が前記第２のコンデンサに接続され、
前記第２のコンデンサは、前記第２のコンデンサの前記一端が前記直流電源の低圧側に接続されるとともに前記第２のコンデンサの他端が前記第１のコンデンサに接続され、
前記電圧調整回路が備える前記調整用スイッチング素子は、
前記調整用スイッチング素子の前記一端に電圧が印加されると、前記第３の抵抗器から前記第４の抵抗器へ電流が流れるように構成される、請求項８に記載の電圧調整回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び電圧調整回路に関し、特に複数の電源モジュールを動作させる電源装置及び電圧調整回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電における太陽電池の出力は１５００Ｖを超える場合がある。しかしながら、例えば入力電圧１５００Ｖで出力電圧２４Ｖの電源モジュールを作成しようとする場合、１５００Ｖの電圧をトランジスタ等の１つのスイッチング素子でスイッチングさせることは、スイッチング素子の耐圧オーバーとなり容易ではない。そのため、分圧するなどして、少なくとも１０００Ｖ以下まで入力電圧を下げる必要がある。
【０００３】
例えば特許文献１には、複数の電源モジュールの入力側が直列に接続され、出力側が並列に接続された電源装置が開示されている。図５は、先行技術の電源装置を示す概略構成図である。この電源装置は、電圧調整部１１０及び電源部１５０を備える。電圧調整部１１０においては、入力端子１０９ａと入力端子１０９ｂとの間には、抵抗値が等しい２つの分圧抵抗１１１、１１２が直列に接続されるとともに、２つの平滑用のコンデンサ１１３、１１４が直列に接続されている。分圧抵抗１１１、１１２は、電源電圧Ｖｉｎを分圧して基準電圧Ｖｒを生成するものである。基準電圧Ｖｒは、電源電圧Ｖｉｎを１／ｎ（但し、ｎは任意の数、例えば、１／２）に分圧した中間電圧である。コンデンサ１１３の両電極とコンデンサ１１４の両電極とには、電源部１５０が接続されている。
【０００４】
電源部１５０は、２つの電源モジュール１６０，１８０を有し、２つのコンデンサ１１３、１１４を介して、２つの入力電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２を各電源モジュールに入力する。各電源モジュールは、この入力電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２に対して電圧の変換を行い、この変換後の２つの出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２を出力し、この出力したＤＣの出力電圧Ｖｏｕｔを、正極側の出力端子１５１ａ及び負極側の出力端子１５１ｂから出力する。電圧調整部１１０は、基準電圧Ｖｒと、コンデンサ１１４に印加される入力電圧Ｖｐ２とに基づいて、２つの入力電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２のバランスを保つように、電源部１５０で変換された出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２を自動調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１５−１６２７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記のような電源装置は、電圧検出回路や比較回路などを具備する制御回路を備えるため構成が複雑となり、使用する部品数も多くなってしまうなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、より簡易な構成により複数の電源モジュールを安定的に動作させることが可能な電源装置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】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様としての電源装置は、直流電源から電力が入力される直列接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、入力側が上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサのそれぞれの両端に接続され、出力側が並列に接続される２つの電源モジュールであって、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサのそれぞれに印加される電圧を変換して出力する２つの電源モジュールを有する電源部と、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサに印加される電圧が等しくなるように調整するための電圧調整回路と、を備え、上記電圧調整回路は、上記第１のコンデンサの両端に直列に接続された第１の抵抗器及び第２の抵抗器と、上記第１のコンデンサの一端に接続された第３の抵抗器と、上記第２のコンデンサの一端に接続された第４の抵抗器と、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサの接続点に一端が接続された調整用スイッチング素子であって、上記第３の抵抗器及び上記第４の抵抗器に更に接続され、該一端に電圧が印加されると、上記第３の抵抗器及び上記第４の抵抗器の間に電流が流れるように構成された調整用スイッチング素子と、上記第１の抵抗器及び上記第２の抵抗器の接続点、並びに上記第３の抵抗器及び上記調整用スイッチング素子の接続点に接続された電流検出器と、を備え、上記電流検出器は、検出された電流に基づいて上記電源モジュールに信号を伝送するように構成され、上記電源モジュールのそれぞれは、上記電流検出器からの信号に基づいて出力電圧を制御する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において好ましくは、上記第１の抵抗器の抵抗値と上記第３の抵抗器は等しく、上記第１の抵抗器の抵抗値及び上記第２の抵抗器の抵抗値の和は上記第４の抵抗器の抵抗値と等しい。
【００１０】
また、本発明において好ましくは、上記電源モジュールのそれぞれは、１次コイル及び２次コイルを有するトランスと、上記１次コイルに接続された駆動用スイッチング素子と、上記駆動用スイッチング素子をオンオフ制御するスイッチング制御回路と、を備え、上記スイッチング制御回路のそれぞれは、上記電流検出器からの信号に基づいて上記駆動用スイッチング素子を制御することにより、それぞれの上記電源モジュールの出力電圧を制御する。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、上記電流検出器は、上記第１の抵抗器及び上記第２の抵抗器の接続点である第１の接続点、並びに上記第３の抵抗器及び上記スイッチング素子の接続点である第２の接続点に接続された、該第２の接続点から該第１の接続点へ電流が流れたときに発光する発光素子と、上記第２のコンデンサの両端に接続された電源モジュールが備えるスイッチング制御回路に接続された、該発光素子に対応する受光素子とを備える第１のフォトカプラと、上記第１の接続点及び上記第２の接続点に接続された、上記第１の接続点から上記第２の接続点へ電流が流れたときに発光する発光素子と、上記第１のコンデンサの両端に接続された電源モジュールが備えるスイッチング制御回路に接続された、該発光素子に対応する受光素子とを備える第２のフォトカプラと、から構成され、上記スイッチング制御回路のそれぞれは、上記受光素子からの信号に基づいて上記駆動用スイッチング素子を制御することにより、それぞれの上記電源モジュールの出力電圧を制御する。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、上記スイッチング制御回路のそれぞれは、上記駆動用スイッチング素子をＰＷＭ制御するものであり、上記スイッチング制御回路が接続される上記受光素子に所定以上の電流が流れると上記駆動用スイッチング素子のオフ時間を長くするように制御する。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、上記第１のコンデンサは、上記第１のコンデンサの上記一端が上記直流電源の高圧側に接続されるとともに上記第１のコンデンサの他端が上記第２のコンデンサに接続され、上記第２のコンデンサは、上記第２のコンデンサの上記一端が上記直流電源の低圧側に接続されるとともに上記第２のコンデンサの他端が上記第１のコンデンサに接続され、上記電圧調整回路が備える上記調整用スイッチング素子は、上記調整用スイッチング素子の上記一端に電圧が印加されると、上記第３の抵抗器から上記第４の抵抗器へ電流が流れるように構成される。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、上記調整用スイッチング素子は、ＮＰＮ型のトランジスタであって、上記トランジスタのベースは、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサの接続点に接続され、上記トランジスタのコレクタは、上記第３の抵抗器の下流側に接続され、上記トランジスタのエミッタは、上記第４の抵抗器の上流側に接続される。
【００１５】
また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様としての電圧調整回路は、電源装置の電圧調整回路であって、該電源装置は、直流電源から電力が入力される直列接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、入力側が上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサのそれぞれの両端に接続され、出力側が並列に接続される２つの電源モジュールであって、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサのそれぞれに印加される電圧を変換して出力する２つの電源モジュールを有する電源部と、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサに印加される電圧が等しくなるように調整するための電圧調整回路と、を備え、上記電圧調整回路は、上記第１のコンデンサの両端に直列に接続された第１の抵抗器及び第２の抵抗器と、上記第１のコンデンサの一端に接続された第３の抵抗器と、上記第２のコンデンサの一端に接続された第４の抵抗器と、上記第１のコンデンサ及び上記第２のコンデンサの接続点に一端が接続された調整用スイッチング素子であって、上記第３の抵抗器及び上記第４の抵抗器に更に接続され、該一端に電圧が印加されると、上記第３の抵抗器上記第４の抵抗器の間に電流が流れるように構成された調整用スイッチング素子と、上記第１の抵抗器及び上記第２の抵抗器の接続点、並びに上記第３の抵抗器及び上記調整用スイッチング素子の接続点に接続された電流検出器と、を備え、上記電源モジュールのそれぞれが出力電圧を制御するために、上記電流検出器により検出された電流を上記電源部に伝送するように構成される、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、上記第１のコンデンサは、上記第１のコンデンサの上記一端が上記直流電源の高圧側に接続されるとともに上記第１のコンデンサの他端が上記第２のコンデンサに接続され、上記第２のコンデンサは、上記第２のコンデンサの上記一端が上記直流電源の低圧側に接続されるとともに上記第２のコンデンサの他端が上記第１のコンデンサに接続され、上記電圧調整回路が備える上記調整用スイッチング素子は、上記調整用スイッチング素子の上記一端に電圧が印加されると、上記第３の抵抗器から上記第４の抵抗器へ電流が流れるように構成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より簡易な構成により複数の電源モジュールを安定的に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態による電源装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電圧調整回路を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電源部を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による電圧調整回路を示す概略構成図である。
【図５】先行技術の電源装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。各図において同一の符号は、特に言及が無い限り同一又は相当部分を示すものとし、説明の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。また、説明の便宜上、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成についての重複説明を省略する場合がある。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態による電源装置１を示す概略構成図である。電源装置１は、直流電源４により入力電圧Ｖｉｎの直流電力が入力され、出力電圧Ｖｏｕｔの直流電力を出力するものであり、正極側の入力端子５ａと、負極側の入力端子５ｂと、正極側の出力端子６ａと、負極側の出力端子６ｂと、を有する。電源装置１は、電圧調整部２と、電源部３と、を備える。なお本実施形態では、電源装置１は、入力側においては入力端子５ｂ側が接地され、出力側においては出力端子６ｂ側が接地されるものとするが、これに限定されるものではない。
【００２１】
電圧調整部２は、静電容量が等しい２つのコンデンサ１０ａ、１０ｂと、電圧調整回路２０と、を備える。２つのコンデンサ１０ａ、１０ｂは、入力端子５ａと入力端子５ｂとの間に直列に接続される。説明の便宜上、コンデンサ１０ａは、一端が直流電源４の高圧側に接続されるとともに他端がコンデンサ１０ｂに接続され、コンデンサ１０ｂは、一端が直流電源４の低圧側に接続されるとともに他端がコンデンサ１０ａに接続されるものとする。また、コンデンサ１０ａの両電極間における電圧をＶ１、コンデンサ１０ｂの両電極間における電圧をＶ２とする。
【００２２】
電圧調整回路２０は、入力端子５ａと、入力端子５ｂと、２つのコンデンサの接続点とが接続され、Ｖ１とＶ２の電圧に差異が生じた場合に電流を検出することが可能な電流検出器２６を備える。電圧調整回路２０は、２つのコンデンサ１０ａ、１０ｂのそれぞれに印加される電圧が等しくなるように調整するために、電流検出器２６により検出された電流の大きさ及び方向に基づいて、電源部３に信号を伝送するように構成される。
【００２３】
電源部３は、２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂを備える。電源モジュール３０ａは、入力側がコンデンサ１０ａの両端に接続され、出力側が出力端子６ａ、６ｂに接続される。同様に、電源モジュール３０ｂは、入力側がコンデンサ１０ｂの両端に接続され、出力側が出力端子６ａ、６ｂに接続される。このように、電源モジュール３０ａ、３０ｂのそれぞれは、入力側はコンデンサのそれぞれの両端に接続されるが、出力側は出力端子６ａ、６ｂに対してそれぞれ並列に接続される。出力端子６ａ、６ｂには、電気機器等の負荷が接続される。
【００２４】
電源モジュール３０ａは、コンデンサ１０ａを介して入力される直流電力の入力電圧Ｖ１を変換して、直流電圧Ｖｏ１の直流電力を出力する。同様に、電源モジュール３０ｂは、コンデンサ１０ｂを介して入力される直流電力の入力電圧Ｖ２を変換して、直流電圧Ｖｏ２の直流電力を出力する。電源モジュールの３０ａ、３０ｂのそれぞれは、電圧調整回路２０が備える電流検出器２６からの信号に基づいて出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２をそれぞれ制御する。電源部３は、出力された直流電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２の直流電力を合成することにより、出力端子６ａ、６ｂ間に出力電圧Ｖｏｕｔの直流電力を出力する。
【００２５】
図２は、本発明の第１の実施形態による電圧調整回路２０を示す概略構成図である。電圧調整回路２０は、第１の抵抗器２１と、第２の抵抗器２２と、第３の抵抗器２３と、第４の抵抗器２４と、調整用スイッチング素子２５と、電流検出器２６と、を備える。
【００２６】
第１の抵抗器２１及び第２の抵抗器２２は、コンデンサ１０ａの両端に直列に接続される。第１の抵抗器２１は、コンデンサ１０ａの高圧側端子（高圧側の電極）に接続され、第２の抵抗器２２は、コンデンサ１０ａの低圧側端子（低圧側の電極）、すなわちコンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂの接続点に接続される。第３の抵抗器２３は、一端がコンデンサ１０ａの高圧側端子に接続され、他端が調整用スイッチング素子２５を介して第４の抵抗器２４と接続される。第４の抵抗器２４は、一端がコンデンサ１０ｂの低圧側端子に接続される。第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１は、第３の抵抗器２３の抵抗値Ｒ３と等しく、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗器２２の抵抗値Ｒ２の和は、第４の抵抗器２４の抵抗値Ｒ４と等しい。
【００２７】
調整用スイッチング素子２５は、一端がコンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂとの接続点に接続され、該一端に所定以上の電圧が印加されると、第３の抵抗器２３から第４の抵抗器２４へ電流が流れるように構成される。
【００２８】
本実施形態では、調整用スイッチング素子２５は、ＮＰＮ型のトランジスタ２５により構成される。トランジスタ２５のベースは、コンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂとの接続点に接続される。トランジスタ２５のコレクタは、第３の抵抗器２３の他端、すなわち第３の抵抗器２３の下流側に接続される。トランジスタ２５のエミッタは、第４の抵抗器２４の他端、すなわち第４の抵抗器２４の上流側に接続される。
【００２９】
電流検出器２６は、一端が第１の抵抗器２１及び第２の抵抗器２２の接続点である第１の接続点Ａに接続され、他端が第３の抵抗器２３及びトランジスタ２５のコレクタの接続点である第２の接続点Ｂに接続される。第１の接続点Ａと第２の接続点Ｂに電位差が生じた場合、電流検出器２６に電流が流れる。このとき、電流検出器２６は、検出された電流の大きさ及び方向に基づいて、電源モジュール３０ａ、３０ｂのいずれかに信号を伝送するように構成される。
【００３０】
本実施形態では、電流検出器２６は、２つのフォトカプラ２６により構成される。フォトカプラ２６は、第１のフォトカプラ２６ａ及び第２のフォトカプラ２６ｂを備える。各フォトカプラ２６は、発光素子及び受光素子を備え、入力された電気信号を発光素子により光に変換し、その光で受光素子を導通することにより信号を伝達する。したがって、発光素子と受光素子は、電気的に絶縁される。好ましくは、発光素子は発光ダイオードであり、受光素子はフォトトランジスタである。本実施形態では、各フォトカプラ２６ａ、２６ｂが発光ダイオード及びフォトトランジスタを備えるものとする。
【００３１】
第１のフォトカプラ２６ａの第１の発光ダイオードＤ１は、アノードが第２の接続点Ｂに接続され、カソードが第１の接続点Ａに接続され、第１のフォトカプラ２６ａの第１のフォトトランジスタＰＴ１は、電源モジュール３０ｂに含まれる。第１の発光ダイオードＤ１は、第２の接続点Ｂから第１の接続点Ａへ流れる電流に応じた光量で発光し、第１のフォトトランジスタＰＴ１は、第１の発光ダイオードＤ１からの光に応じた電流を流す。したがって、第１のフォトトランジスタＰＴ１で発生する電流は、第１の発光ダイオードＤ１に流れる電流に対応するものであり、第２の接続点Ｂが第１の接続点Ａより大きい場合の２つの接続点の電圧差を表すものである。第１の発光ダイオードＤ１に流れる電流と、第１のフォトトランジスタＰＴ１が発生する電流との関係は、フォトカプラ２６ａの特性により決定される。
【００３２】
第２のフォトカプラ２６ｂの第２の発光ダイオードＤ２は、アノードが第１の接続点Ａに接続され、カソードが第２の接続点Ｂに接続され、第２のフォトカプラ２６ｂの第２のフォトトランジスタＰＴ２は、電源モジュール３０ａに含まれる。第２の発光ダイオードＤ２は、第１の接続点Ａから第２の接続点Ｂへ流れる電流に応じた光量で発光し、第２のフォトトランジスタＰＴ２は、第２の発光ダイオードＤ２からの光に応じた電流を流す。したがって、第２のフォトトランジスタＰＴ２で発生する電流は、第２の発光ダイオードＤ２に流れる電流に対応するものであり、第１の接続点Ａが第２の接続点Ｂより大きい場合の２つの接続点の電圧差を表すものである。第２の発光ダイオードＤ２に流れる電流と、第２のフォトトランジスタＰＴ２が発生する電流との関係は、フォトカプラ２６ｂの特性により決定される。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施形態による電源部３を示す概略構成図である。電源部３は、電源モジュール３０ａ及び電源モジュール３０ｂを備える。
【００３４】
電源モジュール３０ａは、トランス３１ａと、駆動用スイッチング素子３２ａと、駆動用スイッチング素子３２ａのスイッチングを制御するスイッチング制御回路３３ａと、を備える。電源モジュール３０ａは、コンデンサ１０ａの両端にそれぞれ接続される正極側（高圧側）の入力端子３４ａ及び負極側（低圧側）の入力端子３５ａと、出力端子６ａ、６ｂにそれぞれ接続される正極側の出力端子３６ａ及び負極側の出力端子３７ａとを備える。入力電圧Ｖ１の直流電力は、入力端子間３４ａ、３５ａ間に入力され、出力電圧Ｖｏ１の直流電力は、出力端子３６ａ、３７ａ間に出力される。入力端子３５ａは、コンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂの接続点に接続される。
【００３５】
トランス３１ａは、入力側の１次コイル及び出力側の２次コイルを有する。トランス３１ａの１次コイル及び駆動用スイッチング素子３２ａは、入力端子３４ａ及び入力端子３５ａの間に直列に接続される。トランス３１ａの２次コイルには、整流回路を構成するダイオード３８ａと、平滑回路を構成するコンデンサ３９ａが接続される。コンデンサ３９ａの両端は、それぞれ出力端子３６ａ及び出力端子３７ａに接続される。
【００３６】
駆動用スイッチング素子３２ａは、一端がスイッチング制御回路３３ａに接続され、該一端に所定以上の電圧が印加されると、トランス３１ａの１次コイルから入力端子３５ａ側へ電流が流れるように構成される。
【００３７】
スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａをオンオフ制御して、トランス３１ａの１次コイルに流れる電流を断続的に変化させることにより、トランス３１ａの２次コイルに電流を発生させる。出力電圧Ｖｏ１を安定させるために、スイッチング制御回路３３ａは、例えば所望の出力電圧と実際の出力電圧Ｖｏ１を比較するフィードバックループ（図示せず）に接続され、公知のフィードバック制御により駆動用スイッチング素子３２ａのスイッチングを制御する。
【００３８】
本実施形態では、駆動用スイッチング素子３２ａは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ３２ａにより構成される。ＭＯＳＦＥＴ３２ａのゲートは、スイッチング制御回路３３ａに接続される。ＭＯＳＦＥＴ３２ａのドレインは、トランス３１ａの１次コイルに接続される。ＭＯＳＦＥＴ３２ａのソースは、入力端子３５ａに接続される。
【００３９】
トランス３１ａの２次コイルに発生した電流は、整流回路として機能するダイオード３８ａで整流され、平滑回路として機能するコンデンサ３９ａで平滑化される。電源モジュール３０ａは、出力端子３６ａ、３７ａ間に、コンデンサ３９ａの両端の電圧に対応する直流電圧Ｖｏ１の直流電力を出力する。
【００４０】
好適な１つの例では、スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａをＰＷＭ制御して、出力電圧Ｖｏ１を調整する。スイッチング制御回路３３ａは、ＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を決定するために、上記の公知のフィードバック制御を行うとともに、該制御に追加して以下の制御を行う。スイッチング制御回路３３ａは、第２のフォトトランジスタＰＴ２のコレクタに接続され、第２のフォトトランジスタＰＴ２に電流が流れると、電源モジュール３０ａの出力電圧Ｖｏ１をより低く又は高くするように駆動用スイッチング素子３２ａを制御する。好適な１つの例では、第２のフォトトランジスタＰＴ２に所定以上の電流が流れるとき、スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａのオフ時間を長く（デューティ比を小さく）するように制御し、結果として出力電圧Ｖｏ１は低下する。
【００４１】
電源モジュール３０ｂは、トランス３１ｂと、駆動用スイッチング素子３２ｂと、駆動用スイッチング素子３２ｂのスイッチングを制御するスイッチング制御回路３３ｂと、を備える。電源モジュール３０ｂは、コンデンサ１０ｂの両端にそれぞれ接続される正極側（高圧側）の入力端子３４ｂ及び負極側（低圧側）の入力端子３５ｂと、出力端子６ａ、６ｂにそれぞれ接続される正極側の出力端子３６ｂ及び負極側の出力端子３７ｂとを備える。入力電圧Ｖ２の直流電力は、入力端子間３４ｂ、３５ｂ間に入力され、出力電圧Ｖｏ２の直流電力は、出力端子３６ｂ、３７ｂ間に出力される。入力端子３４ｂは、コンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂの接続点に接続される。
【００４２】
トランス３１ｂは、入力側の１次コイル及び出力側の２次コイルを有する。トランス３１ｂの１次コイル及び駆動用スイッチング素子３２ｂは、入力端子３４ｂ及び入力端子３５ｂの間に直列に接続される。トランス３１ｂの２次コイルには、整流回路を構成するダイオード３８ｂと、平滑回路を構成するコンデンサ３９ｂが接続される。コンデンサ３９ｂの両端は、それぞれ出力端子３６ｂ及び出力端子３７ｂに接続される。
【００４３】
駆動用スイッチング素子３２ｂは、一端がスイッチング制御回路３３ｂに接続され、該一端に所定以上の電圧が印加されると、トランス３１ｂの１次コイルから入力端子３５ｂ側へ電流が流れるように構成される。
【００４４】
スイッチング制御回路３３ｂは、駆動用スイッチング素子３２ｂをオンオフ制御して、トランス３１ｂの１次コイルに流れる電流を断続的に変化させることにより、トランス３１ｂの２次コイルに電流を発生させる。出力電圧Ｖｏ２を安定させるために、スイッチング制御回路３３ｂは、例えば所望の出力電圧と実際の出力電圧Ｖｏ２を比較するフィードバックループ（図示せず）に接続され、公知のフィードバック制御により駆動用スイッチング素子３２ｂのスイッチングを制御する。
【００４５】
本実施形態では、駆動用スイッチング素子３２ｂは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ３２ｂにより構成される。ＭＯＳＦＥＴ３２ｂのゲートは、スイッチング制御回路３３ｂに接続される。ＭＯＳＦＥＴ３２ｂのドレインは、トランス３１ｂの１次コイルに接続される。ＭＯＳＦＥＴ３２ｂのソースは、入力端子３５ｂに接続される。
【００４６】
トランス３１ｂの２次コイルに発生した電流は、整流回路として機能するダイオード３８ｂで整流され、平滑回路として機能するコンデンサ３９ｂで平滑化される。電源モジュール３０ｂは、出力端子３６ｂ、３７ｂ間に、コンデンサ３９ｂの両端の電圧に対応する直流電圧Ｖｏ２の直流電力を出力する。
【００４７】
好適な１つの例では、スイッチング制御回路３３ｂは、駆動用スイッチング素子３２ｂをＰＷＭ制御して、出力電圧Ｖｏ２を調整する。スイッチング制御回路３３ｂは、ＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を決定するために、上記の公知のフィードバック制御を行うとともに、該制御に追加して以下の制御を行う。スイッチング制御回路３３ｂは、第１のフォトトランジスタＰＴ１のコレクタに接続され、第１のフォトトランジスタＰＴ１に電流が流れると、電源モジュール３０ｂの出力電圧Ｖｏ２をより低く又は高くするように駆動用スイッチング素子３２ｂを制御する。好適な１つの例では、第１のフォトトランジスタＰＴ１に所定以上の電流が流れるとき、スイッチング制御回路３３ｂは、駆動用スイッチング素子３２ｂのオフ時間を長く（デューティ比を小さく）するように制御し、結果として出力電圧Ｖｏ２は低下する。
【００４８】
電源部３は、上記のように出力される直流電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２の直流電力を合成することにより、出力端子６ａ、６ｂ間に出力電圧Ｖｏｕｔの直流電力を出力する。
【００４９】
なお、電源部モジュール１０ａ、１０ｂの変圧の構成は上記に限定されないが、本実施形態で示すような絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータであることが好ましい。また、ダイオード３８ａ、３８ｂで表された整流回路、コンデンサ３９ａ、３９ｂで表された平滑回路は１つの例示であって、公知の整流回路、平滑回路を適用することができる。
【００５０】
次に本実施形態の電源装置１の動作について説明する。
【００５１】
その前に、従来の電源装置の問題点を説明する。２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂの入力側を直流電源４に対して直列に接続して電源装置１を動作させようとするとき、入力電圧Ｖ１とＶ２が等しくなるように動作させることが好ましい。しかしながら、２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂ間の出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２のばらつきや効率のばらつきにより、２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２に差が生じ、入力電圧Ｖ１、Ｖ２間に差が生じる。２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂは、いったん入力電圧Ｖ１、Ｖ２間に差が生じると、特に制御を行わない限り、その差が広がるような動作をしてしまい、１つの電源モジュール３０ａ又は３０ｂに直流電源４の入力電圧Ｖｉｎが印加されてしまうという問題がある。この問題は、スイッチング制御回路３３ａ、３３ｂによる上記の公知のフィードバック制御のみでは解決するのは難しい。本実施形態の電源装置１は、以下のように動作することにより、上記問題を解決する。
【００５２】
まず電圧調整回路２０を考慮しない場合の電源部３の動作について説明する。入力端子５ａ、５ｂ間に直流電源４の電圧Ｖｉｎが印加されると、コンデンサ１０ａ、１０ｂに電流が流れ、コンデンサ１０ａ、１０ｂは充電される。電源モジュール３０ａの入力端子３４ａ、３５ａ間には、コンデンサ１０ａの両端の電圧に対応する入力電圧Ｖ１が印加され、電源モジュール３０ｂの入力端子３４ｂ、３５ｂ間には、コンデンサ１０ｂの両端の電圧に対応する入力電圧Ｖ２が印加される。
【００５３】
駆動用スイッチング素子３２ａが導通するとき、電源モジュール３０ａは、入力端子３４ａ、３５ａ間に入力電圧Ｖ１が印加されると、入力端子３４ａ→トランス３１ａの１次コイル→駆動用スイッチング素子３２ａ→入力端子３５ａの経路で電流Ｉｉｎ１が流れる。電源モジュール３０ａを動作させると、スイッチング制御回路３３ａが駆動用スイッチング素子３２ａをＰＷＭ制御することにより、駆動用スイッチング素子３２ａはオンオフ動作し、電流Ｉｉｎ１がスイッチングされる。駆動用スイッチング素子３２ａがオンの場合、トランス３１ａの１次コイルに電流が流れ、トランス３１ａのコア（図示せず）は磁化されてエネルギーが蓄積される。駆動用スイッチング素子３２ａがオフの場合、トランス３１ａのコアに蓄積されたエネルギーが開放されて、トランス３１ａの２次コイルからダイオード３８ａの方向へ電流Ｉｏｕｔ１が流れる。
【００５４】
このように、スイッチング制御回路３３ａは、スイッチング素子３２ａをオンオフ制御して、トランス３１ａの１次コイルに流れる電流Ｉｉｎ１を断続的に変化させることにより、トランス３１ａの２次コイルに電流Ｉｏｕｔ１を発生させる。電流Ｉｏｕｔ１は、ダイオード３８ａにより整流され、コンデンサ３９ａにより平滑化されて直流電流となり、出力端子３６ａ、３７ａから出力される。出力端子３６ａ、３７ａ間の出力電圧Ｖｏ１は、コンデンサ３９ａの両端の電圧に対応する直流電圧である。
【００５５】
同様にして、スイッチング制御回路３３ｂは、スイッチング素子３２ｂをオンオフ制御して、トランス３１ｂの１次コイルに流れる電流Ｉｉｎ２を断続的に変化させることにより、トランス３１ｂの２次コイルに電流Ｉｏｕｔ２を発生させる。電流Ｉｏｕｔ２は、ダイオード３８ｂにより整流され、コンデンサ３９ｂにより平滑化されて直流電流となり、出力端子３６ｂ、３７ｂから出力される。出力端子３６ｂ、３７ｂ間の出力電圧Ｖｏ２は、コンデンサ３９ｂの両端の電圧に対応する直流電圧である。
【００５６】
次に、電圧調整回路２０及び電源部３の動作について説明する前に、電圧調整回路２０を流れる電流と、入力電圧Ｖ１とＶ２との関係について説明する。
【００５７】
入力端子３４ａ、３５ａ間に入力電圧Ｖ１が印加され、入力端子３４ｂ、３５ｂ間に入力電圧Ｖ２が印加される場合、第１の抵抗器２１に流れる電流をＩ１、第３の抵抗器を流れる電流をＩ２とする。電流Ｉ１は、入力電圧Ｖ１と、抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の和と、により決定される。電流Ｉ２は、入力電圧Ｖ２と、抵抗値Ｒ４と、により決定される。抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の和は、抵抗値Ｒ４と等しいため、電流Ｉ１、Ｉ２の値は、入力電圧Ｖ１、Ｖ２の値により決定することができる。なお本実施形態においては、トランジスタ２５のベース−エミッタ間の電圧は、入力電圧Ｖ２に対して無視できるほど小さく、トランジスタ２５のベース電流は、コレクタ電流やエミッタ電流に対して無視できるほど小さい場合を主に想定している。
【００５８】
また第１の抵抗器２１での電圧降下は電流Ｉ１と抵抗値Ｒ１との積により決定することができ、第３の抵抗器２３での電圧降下は電流Ｉ２と抵抗値Ｒ３との積により決定することができる。そのため、電流Ｉ１とＩ２の電流差、又は入力電圧Ｖ１とＶ２の電位差は、第１の接続点Ａと第２の接続点Ｂの電位差に比例することとなる。
【００５９】
続いて、電圧調整回路２０及び電源部３の動作について説明する。最初に、入力電圧Ｖ１とＶ２が同じである場合について説明する。
【００６０】
第１の抵抗器２１での電圧降下と第３の抵抗器２３での電圧降下は同じであるため、第１の接続点Ａの電位と第２の接続点Ｂの電位は同じである。そのため、第１の発光ダイオードＤ１、第２の発光ダイオードＤ２のいずれにも電流が流れず、発光しないことから、第１のフォトトランジスタＰＴ１、第２のフォトトランジスタＰＴ２のいずれにも電流が流れない。その結果、２つのスイッチング制御回路３３ａ、３３ｂは、現状のＰＷＭ制御を継続する。すなわち、この場合、２つのスイッチング制御回路３３ａ、３３ｂは、上記の公知のフィードバック制御のみを行ってＰＷＭ信号のパルス幅を決定し、ＰＷＭ制御を継続する。
【００６１】
次に、入力電圧Ｖ１が入力電圧Ｖ２よりも大きい場合について説明する。
【００６２】
電流Ｉ１と電流Ｉ２の比は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２の比と等しくなることから、電流Ｉ１は電流Ｉ２よりも大きくなるため、第１の抵抗器２１での電圧降下は第３の抵抗器２３での電圧降下よりも大きくなる。そのため、第２の接続点Ｂの電位は第１の接続点Ａの電位よりも高くなる。これにより、第１の発光ダイオードＤ１に電流が流れ、第１のフォトトランジスタＰＴ１に電流が発生する。
【００６３】
第１のフォトトランジスタＰＴ１に所定以上の電流が流れると、スイッチング制御回路３３ｂは、駆動用スイッチング素子３２ｂのオフ時間を長くするように制御することで、出力電圧Ｖｏ２を低下させるように調整する。このような構成とすることにより、入力電圧が高い方の電源モジュール３０ａの出力電圧Ｖｏ１が高くなり、電源モジュール３０ａからの負荷への電力供給の割合が高くなることから、入力電圧Ｖ１が低下する。これにより、電源装置１は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２が等しくなるように調整する。
【００６４】
入力電圧Ｖ２が入力電圧Ｖ１よりも大きくなった場合も、上記と同様である。第２のフォトトランジスタＰＴ２に所定以上の電流が流れると、スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａのオフ時間を長くするように制御することで、出力電圧Ｖｏ１を低下させるように調整する。このような構成とすることにより、入力電圧が高い方の電源モジュール３０ｂの出力電圧Ｖｏ２が高くなり、電源モジュール３０ｂからの負荷への電力供給の割合が高くなることから、入力電圧Ｖ２が低下する。これにより、電源装置１は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２が等しくなるように調整する。
【００６５】
このような動作を行うことにより、２つの電源モジュールの入力電圧Ｖ１とＶ２のバランスを崩さないようにする。これにより、電源装置１は、２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂを安定的に動作させることが可能となる。
【００６６】
次に本発明の第１の実施形態による電源装置１の作用効果について説明する。第１の抵抗器２１及び第２の抵抗器２２は、入力電圧Ｖ１が印加され、第４の抵抗器２４は、実質的に入力電圧Ｖ２が印加され、第３の抵抗器２３を流れる電流Ｉ２は、第４の抵抗器２４を流れる電流と実質的に同じである。また第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１は、第３の抵抗器２３の抵抗値Ｒ３と等しく、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗器２２の抵抗値Ｒ２の和は、第４の抵抗器２４の抵抗値Ｒ４と等しい。そして、第１の抵抗器２１での電圧降下は電流Ｉ１と抵抗値Ｒ１との積により決定することができ、第３の抵抗器２３での電圧降下は電流Ｉ２と抵抗値Ｒ３との積により決定することができる。
【００６７】
このように構成されることにより、本実施形態では、入力電圧Ｖ１とＶ２の差は、第１の接続点Ａと第２の接続点Ｂの電位差により表すことができる。したがって、第１の接続点Ａと第２の接続点Ｂを接続する２つのフォトカプラ２６ａ、２６ｂの発光ダイオードＤ１、Ｄ２を流れる電流により、入力電圧Ｖ１とＶ２の差に対応する電流を検出することが可能となる。また発光ダイオードＤ１、Ｄ２に対応するフォトトランジスタＰＴ１、ＰＴ２を電源部３が備えるため、電圧調整回路２０は、検出した入力電圧Ｖ１とＶ２の差に対応する電流（信号）を電源部３に、電気的に絶縁しつつ、伝送することが可能となる。これにより、電源部３は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２が等しくなるように、電源モジュール３０ａ、３０ｂの出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２を制御することが可能となる。
【００６８】
また本実施形態では、電圧調整回路２０は、従来必要であった比較回路等を含む制御回路が不要であるため、制御回路用の電源も不要であり、また比較的簡易な回路構成となるため、回路の信頼性も向上する。このように構成されることにより、より簡易な構成により、２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂを安定的に動作させることが可能となる。またこれにより、必要な部品も少なくなるため、より安価に電源装置１を作成することが可能となる。
【００６９】
また本実施形態では、入力電圧Ｖ１とＶ２の差を電流で検出する。このように構成されることにより、電圧での比較ではなく、電流での比較となるため、電圧調整回路２０のノイズ等による誤動作を少なくすることが可能となる。
【００７０】
また本実施形態による電源装置１は、最大出力が約１５００Ｖに達する可能性がある太陽電池の出力を受けて、現状のスイッチング素子が耐圧可能な１０００Ｖ以下に降圧することができる。そのため、１２Ｖや２４Ｖ等の電源モジュールを作成する際に利用することができる。
【００７１】
上記の作用効果は、特に言及が無い限り、他の実施形態や他の実施例においても同様である。
【００７２】
次に本発明の第２の実施形態による電源装置１について説明する。第２の実施形態による電源装置１は、電圧調整回路２０以外においては、主として第１の実施形態による電源装置１と同じであるため、主に相違点を説明する。
【００７３】
図４は、本発明の第２の実施形態による電圧調整回路２０を示す概略構成図である。電圧調整回路２０は、第１の抵抗器２１と、第２の抵抗器２２と、第３の抵抗器２３と、第４の抵抗器２４と、調整用スイッチング素子２５と、電流検出器２６と、を備える。
【００７４】
第１の抵抗器２１及び第２の抵抗器２２は、コンデンサ１０ｂの両端に直列に接続される。第１の抵抗器２１は、コンデンサ１０ｂの低圧側端子（低圧側の電極）に接続され、第２の抵抗器２２は、コンデンサ１０ｂの高圧側端子（高圧側の電極）、すなわちコンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂの接続点に接続される。第３の抵抗器２３は、一端がコンデンサ１０ｂの低圧側端子に接続され、他端が調整用スイッチング素子２５を介して第４の抵抗器２４と接続される。第４の抵抗器２４は、一端がコンデンサ１０ａの高圧側端子に接続される。第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１は、第３の抵抗器２３の抵抗値Ｒ３と等しく、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗器２２の抵抗値Ｒ２の和は、第４の抵抗器２４の抵抗値Ｒ４と等しい。
【００７５】
調整用スイッチング素子２５は、一端がコンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂとの接続点に接続され、該一端に所定以上の電圧が印加されると、第４の抵抗器２４から第３の抵抗器２３へ電流が流れるように構成される。
【００７６】
本実施形態では、調整用スイッチング素子２５は、ＰＮＰ型のトランジスタ２５により構成される。トランジスタ２５のベースは、コンデンサ１０ａとコンデンサ１０ｂとの接続点に接続される。トランジスタ２５のコレクタは、第３の抵抗器２３の他端、すなわち第３の抵抗器２３の上流側に接続される。トランジスタ２５のエミッタは、第４の抵抗器２４の他端、すなわち第４の抵抗器２４の下流側に接続される。
【００７７】
電流検出器２６は、一端が第１の抵抗器２１及び第２の抵抗器２２の接続点である第１の接続点Ａに接続され、他端が第３の抵抗器２３及びトランジスタ２５のコレクタの接続点である第２の接続点Ｂに接続される。第１の接続点Ａと第２の接続点Ｂに電位差が生じた場合、電流検出器２６に電流が流れる。このとき、電流検出器２６は、検出された電流の大きさ及び方向に基づいて、電源モジュール３０ａ、３０ｂのいずれかに信号を伝送するように構成される。
【００７８】
本実施形態では、電流検出器２６は、２つのフォトカプラ２６により構成される。第１の実施形態と同様に、フォトカプラ２６は、第１のフォトカプラ２６ａ及び第２のフォトカプラ２６ｂを備え、各フォトカプラ２６ａ、２６ｂは、発光ダイオード及びフォトトランジスタを備えるものとする。
【００７９】
第１のフォトカプラ２６ａの第１の発光ダイオードＤ１は、アノードが第２の接続点Ｂに接続され、カソードが第１の接続点Ａに接続され、第１のフォトカプラ２６ａの第１のフォトトランジスタＰＴ１は、電源モジュール３０ｂに含まれる。第１の発光ダイオードＤ１は、第２の接続点Ｂから第１の接続点Ａへ流れる電流に応じた光量で発光し、第１のフォトトランジスタＰＴ１は、第１の発光ダイオードＤ１からの光に応じた電流を流す。したがって、第１のフォトトランジスタＰＴ１で発生する電流は、第１の発光ダイオードＤ１に流れる電流に対応するものであり、第２の接続点Ｂが第１の接続点Ａより大きい場合の２つの接続点の電圧差を表すものである。第１の発光ダイオードＤ１に流れる電流と、第１のフォトトランジスタＰＴ１が発生する電流との関係は、フォトカプラ２６ａの特性により決定される。
【００８０】
第２のフォトカプラ２６ｂの第２の発光ダイオードＤ２は、アノードが第１の接続点Ａに接続され、カソードが第２の接続点Ｂに接続され、第２のフォトカプラ２６ｂの第２のフォトトランジスタＰＴ２は、電源モジュール３０ａに含まれる。第２の発光ダイオードＤ２は、第１の接続点Ａから第２の接続点Ｂへ流れる電流に応じた光量で発光し、第２のフォトトランジスタＰＴ２は、第２の発光ダイオードＤ２からの光に応じた電流を流す。したがって、第２のフォトトランジスタＰＴ２で発生する電流は、第２の発光ダイオードＤ２に流れる電流に対応するものであり、第１の接続点Ａが第２の接続点Ｂより大きい場合の２つの接続点の電圧差を表すものである。第２の発光ダイオードＤ２に流れる電流と、第２のフォトトランジスタＰＴ２が発生する電流との関係は、フォトカプラ２６ｂの特性により決定される。
【００８１】
次に本実施形態の電源装置１の動作について説明する。まず、電圧調整回路２０を流れる電流と、入力電圧Ｖ１とＶ２との関係について説明する。
【００８２】
入力端子３４ａ、３５ａ間に入力電圧Ｖ１が印加され、入力端子３４ｂ、３５ｂ間に入力電圧Ｖ２が印加される場合、第１の抵抗器２１に流れる電流をＩ１、第３の抵抗器を流れる電流をＩ２とする。電流Ｉ１は、入力電圧Ｖ２と、抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の和と、により決定される。電流Ｉ２は、入力電圧Ｖ１と、抵抗値Ｒ４と、により決定される。抵抗値Ｒ１及び抵抗値Ｒ２の和は、抵抗値Ｒ４と等しいため、電流Ｉ１、Ｉ２の値は、入力電圧Ｖ２、Ｖ１の値により決定することができる。なお本実施形態においては、トランジスタ２５のベース−エミッタ間の電圧は、入力電圧Ｖ２に対して無視できるほど小さく、トランジスタ２５のベース電流は、コレクタ電流やエミッタ電流に対して無視できるほど小さい場合を主に想定している。
【００８３】
また接続点Ａの電圧は、電流Ｉ１と抵抗値Ｒ１との積により決定することができ、接続点Ｂの電圧は、電流Ｉ２と抵抗値Ｒ３との積により決定することができる。そのため、電流Ｉ１とＩ２の電流差、又は入力電圧Ｖ１とＶ２の電位差は、第１の接続点Ａと第２の接続点Ｂの電位差に比例することとなる。
【００８４】
続いて、電圧調整回路２０及び電源部３の動作について説明する。最初に、入力電圧Ｖ１とＶ２が同じである場合について説明する。
【００８５】
第１の抵抗器２１での電圧降下と第３の抵抗器２３での電圧降下は同じであるため、第１の接続点Ａの電位と第２の接続点Ｂの電位は同じである。そのため、第１の発光ダイオードＤ１、第２の発光ダイオードＤ２のいずれにも電流が流れず、発光しないことから、第１のフォトトランジスタＰＴ１、第２のフォトトランジスタＰＴ２のいずれにも電流が流れない。その結果、２つのスイッチング制御回路３３ａ、３３ｂは、現状のＰＷＭ制御を継続する。すなわち、この場合、２つのスイッチング制御回路３３ａ、３３ｂは、上記の公知のフィードバック制御のみを行ってＰＷＭ信号のパルス幅を決定し、ＰＷＭ制御を継続する。
【００８６】
次に、入力電圧Ｖ１が入力電圧Ｖ２よりも大きい場合について説明する。
【００８７】
電流Ｉ２と電流Ｉ１の比は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２の比と等しくなることから、電流Ｉ２は電流Ｉ１よりも大きくなるため、第３の抵抗器２２での電圧降下は第１の抵抗器２１での電圧降下よりも大きくなる。そのため、第２の接続点Ｂの電位は第１の接続点Ａの電位よりも高くなる。これにより、第１の発光ダイオードＤ１に電流が流れ、第１のフォトトランジスタＰＴ１に電流が発生する。
【００８８】
第１のフォトトランジスタＰＴ１に所定以上の電流が流れると、スイッチング制御回路３３ｂは、駆動用スイッチング素子３２ｂのオフ時間を長くするように制御することで、出力電圧Ｖｏ２を低下させるように調整する。このような構成とすることにより、入力電圧が高い方の電源モジュール３０ａの出力電圧Ｖｏ１が高くなり、電源モジュール３０ａからの負荷への電力供給の割合が高くなることから、入力電圧Ｖ１が低下する。これにより、電源装置１は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２が等しくなるように調整する。
【００８９】
入力電圧Ｖ２が入力電圧Ｖ１よりも大きくなった場合も、上記と同様である。第２のフォトトランジスタＰＴ２に所定以上の電流が流れると、スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａのオフ時間を長くするように制御することで、出力電圧Ｖｏ１を低下させるように調整する。このような構成とすることにより、入力電圧が高い方の電源モジュール３０ｂの出力電圧Ｖｏ２が高くなり、電源モジュール３０ｂからの負荷への電力供給の割合が高くなることから、入力電圧Ｖ２が低下する。これにより、電源装置１は、入力電圧Ｖ１と入力電圧Ｖ２が等しくなるように調整する。
【００９０】
このような動作を行うことにより、２つの電源モジュールの入力電圧Ｖ１とＶ２のバランスを崩さないようにする。これにより、電源装置１は、２つの電源モジュール３０ａ、３０ｂを安定的に動作させることが可能となる。
【００９１】
以下に本発明の実施形態の変形例について説明する。以下で述べる変形例は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて本発明の任意の実施形態に適用することができる。
【００９２】
１つの例では、直流電源４は、入力端子５ａ側が接地される。この場合、出力端子６ａ側が接地される。
【００９３】
１つの例では、調整用スイッチング素子２５は、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のデバイスにより構成される。１つの例では、駆動用スイッチング素子３２ａ、３２ｂは、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のデバイスにより構成される。
【００９４】
１つの例では、第２のフォトトランジスタＰＴ２に第１の電流値以上の電流が流れるとき、スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａのデューティ比を小さくするように制御する。そして、第２のフォトトランジスタＰＴ２に第１の電流値よりも大きい第２の電流値以上の電流が流れるとき、スイッチング制御回路３３ａは、駆動用スイッチング素子３２ａのデューティ比を更に小さくするように制御する。このように、スイッチング制御回路３３ａは、第２のフォトトランジスタＰＴ２に流れる電流に応じて段階的に出力電圧Ｖｏ１を調整することもできる。段階的な調整は、上記のような２段階の構成に限定されず、任意の複数段階の構成としてもよい。なお、スイッチング制御回路３３ｂも、同様の構成とすることができる。
【００９５】
１つの例では、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１は、第３の抵抗器２３の抵抗値Ｒ３のＸ倍であり、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗器２２の抵抗値Ｒ２の和は、第４の抵抗器２４の抵抗値Ｒ４のＹ倍である。このような構成としても、入力電圧Ｖ１とＶ２と、電流Ｉ１とＩ２との関係を決定可能であり、またフォトカプラ２６ａ、２６ｂを用いて電流が検出可能である限り、上記の実施形態と同様の動作を実現することができる。ただし、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１は、第３の抵抗器２３の抵抗値Ｒ３と等しく、第１の抵抗器２１の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗器２２の抵抗値Ｒ２の和は、第４の抵抗器２４の抵抗値Ｒ４と等しい構成とするのが好ましい。
【００９６】
１つの例では、コンデンサ１０ａの静電容量は、コンデンサ１０ｂの静電容量のＺ倍である。このような構成としても、入力電圧Ｖ１とＶ２と、電流Ｉ１とＩ２との関係を決定可能であり、またフォトカプラ２６ａ、２６ｂを用いて電流が検出可能である限り、上記の実施形態と同様の動作を実現することができる。ただし、２つのコンデンサ１０ａ、１０ｂの静電容量は等しい構成とするのが好ましい。
【００９７】
１つの例では、電源装置１は、Ｎ個（Ｎは３以上の整数）のコンデンサ１０と、Ｎ個の電源モジュール３０とを備える。Ｎ個のコンデンサ１０は、入力端子５ａと入力端子５ｂとの間に、直列に接続される。電源モジュール３０のそれぞれは、入力側がコンデンサ１０のそれぞれの両端に接続され、出力側が出力端子６ａ、６ｂに接続される。電圧調整回路２０は、Ｎ個のコンデンサ１０のうちの隣接する２つのコンデンサ１０のそれぞれに印加される電圧が等しくなるように調整するために、該２つのコンデンサ１０の入力電圧の差に対応する電流（信号）を、該２つのコンデンサ１０に対応する２つの電源モジュール３０に伝送するように構成される。この場合、電源装置１は、複数の電圧調整回路２０を備えることができる。
【００９８】
以上に説明してきた各実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各実施例は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて本発明の任意の実施形態に適用することができる。すなわち本発明は、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  電源装置
２  電圧調整部
３  電源部
４  直流電源
５ａ、５ｂ  入力端子
６ａ、６ｂ  出力端子
１０ａ、１０ｂ  コンデンサ
２０  電圧調整回路
２１  第１の抵抗器
２２  第２の抵抗器
２３  第３の抵抗器
２４  第４の抵抗器
２５  調整用スイッチング素子
２６  電流検出器
２６ａ、２６ｂ  フォトカプラ
３０ａ、３０ｂ  電源モジュール
３１ａ、３１ｂ  トランス
３２ａ、３２ｂ  駆動用スイッチング素子
３３ａ、３３ｂ  スイッチング制御回路
３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ  入力端子
３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ  出力端子
３８ａ、３８ｂ  ダイオード
３９ａ、３９ｂ  コンデンサ
【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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