(57)【要約】【課題】外部要因による入力電圧の変動に対して、出力電圧制御の高速応答性と、出力電圧の安定性を実現することができる電源装置及びその制御方法並びにこれを備える光源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、デジタル電源制御部１０と、デジタル電源パワー部２０と、ＰＷＭ調整部３０と、を備えている。デジタル電源制御部１０は、負荷４０への出力電流に応じたＰＷＭ信号を生成して、デジタル電源パワー部２０に出力する。デジタル電源パワー部２０は、デジタル電源制御部１０から出力されるＰＷＭ信号、及び、ＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号に基づいて、入力電圧Ｖinを所定の電圧値を有する出力電圧Ｖoutに変換して、負荷４０に供給する。ＰＷＭ調整部３０は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutに基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を調整するためのＤｕｔｙ調整信号を生成し、デジタル電源パワー部２０に出力する。【選択図】図１
2015061431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を、ＰＷＭ信号に応じて出力信号に変換して負荷に出力する出力信号制御部と、
前記負荷への前記出力信号に応じてフィードバックされる帰還信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記入力信号の変動時における、前記入力電圧の前記出力信号に対する変動量の大きさ、及び、前記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて、前記ＰＷＭ信号のオンタイムを規定するデューティ及び前記ＰＷＭ信号の周波数の少なくとも一方に対応するパラメータを調整するための調整信号を生成するＰＷＭ調整部と、
前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記パラメータを調整して、前記出力信号制御部における前記入力信号の前記出力信号への変換動作を制御する動作制御部と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記パラメータは前記デューティに対応しており、
前記動作制御部は、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記デューティを調整して、前記出力信号制御部における前記変換動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記パラメータは前記周波数に対応しており、
前記動作制御部は、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記周波数を調整して、前記出力信号制御部における前記変換動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記パラメータは前記デューティ及び前記周波数に対応しており、
前記動作制御部は、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記デューティ及び前記周波数を調整して、前記出力信号制御部における前記変換動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ調整部は、前記入力信号の変動が発生した直後から調整期間の間、前記調整信号の生成を継続し、前記調整期間の終了後は調整信号の生成を停止し、
前記動作制御部は、前記調整期間の間において、前記ＰＷＭ信号の前記調整信号に基づく前記パラメータの調整を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電源装置。
【請求項６】
前記ＰＷＭ調整部は、前記入力信号の変動時に生じる前記変動量の大きさに応じて前記調整期間を算出することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記調整期間は予め設定された固定期間に設定されることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項８】
前記ＰＷＭ調整部は、前記動作制御部により前記パラメータが調整された前記ＰＷＭ信号と、前記帰還信号に基づいて推定されるＰＷＭ信号との比較に基づいて前記調整期間を算出することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の電源装置を備え、
前記負荷として一次元又は二次元配列された複数の発光素子を有し、
前記出力信号制御部と前記ＰＷＭ調整部と前記動作制御部とが前記複数の発光素子の各々に対応して設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
入力信号を、ＰＷＭ信号に応じて出力信号に変換して負荷に出力し、
前記負荷への出力信号に応じてフィードバックされる帰還信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成し、
前記入力信号が変動したときに、前記入力信号の変動が発生した直後から調整期間の間において、該入力信号の変動時における、前記出力信号に対する前記入力信号の変動量の大きさ、及び、前記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて、前記ＰＷＭ信号のオンタイムを規定するデューティ及び前記ＰＷＭ信号の周波数の少なくとも一方に対応するパラメータを調整するための調整信号の生成を継続し、
前記調整期間の間において、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記パラメータを調整して、前記入力信号の前記出力信号への変換動作を制御し、
前記調整期間の終了後において、前記調整信号の生成を停止する、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１１】
前記入力信号の変動時に生じる前記変動量の大きさに応じて前記調整期間を算出することを特徴とする請求項１０に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１２】
前記調整期間を予め設定された固定期間に設定することを特徴とする請求項１０に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１３】
前記動作制御部により前記パラメータが調整された前記ＰＷＭ信号と、前記帰還信号に基づいて推定されるＰＷＭ信号との比較に基づいて前記調整期間を算出することを特徴とする請求項１０に記載の電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及びその制御方法並びに光源装置に関し、特に、映像装置や印刷装置、複写機等の光源の駆動に適用可能な電源装置及びその制御方法並びにこれを備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高性能なＤＳＰ（Digital Signal Processor；デジタル信号処理を行うための演算処理装置）の価格が大幅に下がったこともあり、比較的安価な製品に組み込まれる電源装置においてもデジタル制御方式の採用が検討されるようになってきている。
【０００３】
電源制御のデジタル化により得られるメリットは、複数かつ複雑な電源構成の制御を比較的容易に実現できる点があげられる。また、映像装置等の光源駆動の技術分野においては、一般に、調光のために高速で出力電流のオンとオフを繰り返す制御が必要になるが、デジタル制御方式では、複数の帰還制御特性を内蔵することができるので、アナログ制御方式に比べて高速な応答特性が得られる、というメリットを有している。
【０００４】
また、上記のような繰り返し動作における状態遷移の制御は、デジタル制御方式においては学習による帰還伝達関数の補正も行うことができるので、アナログ制御方式の電源に比べて、より良好な制御結果を得ることができる、というメリットも有している。
【０００５】
このようなデジタル制御方式の電源装置については、例えば特許文献１に、入力電圧検出回路と、出力回路と、デジタル制御回路及びデジタルＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）回路を含むデジタル制御部と、を備えたデジタル制御スイッチング電源装置が開示されている。そして、この特許文献１においては、出力回路から負荷への出力電圧に加え、入力電圧を検出した結果をデジタル制御部に入力して、出力回路の動作を制御することが記載されている。なお、特許文献１と略同等の回路構成を有する電源装置については、後述する本発明の作用効果の検証において比較例として説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１０２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１には、入力電圧を正確に把握して、その状況を制御に反映させることにより、最適な出力電圧制御を実現して、入力電圧の変動による出力電圧の安定性の問題を解消すことが記載されている。しかしながら、現実のデジタル制御方式の電源装置においては、未だＤＳＰの処理能力が十分ではないため、特に、複数のチャネル（の出力電圧）を一括制御させるような場合、全チャネルを同時に逐次帰還制御することができない問題があった。
【０００８】
そのため、間欠制御を行う必要があるが、その場合、外部要因（外乱）による入力電圧の変動に対して、出力電圧のデジタル制御の反応が遅れてしまうというデメリット（応答性の問題）を有していた。加えて、デジタル制御方式の電源装置において複数の出力電圧を一括制御する場合には、入力電圧の変動により出力電圧間に相互干渉が生じて不安定になるクロスレギュレーションが生じやすいというデメリット（安定性の問題）も有していた。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みて、外部要因による入力電圧の変動に対して、出力電圧制御の高速応答性と、出力電圧の安定性を実現することができる電源装置及びその制御方法並びにこれを備えた光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】
【００１０】
本発明に係る電源装置は、
入力信号を、ＰＷＭ信号に応じて出力信号に変換して負荷に出力する出力信号制御部と、
前記負荷への前記出力信号に応じてフィードバックされる帰還信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記入力信号の変動時における、前記入力電圧の前記出力信号に対する変動量の大きさ、及び、前記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて、前記ＰＷＭ信号のオンタイムを規定するデューティ及び前記ＰＷＭ信号の周波数の少なくとも一方に対応するパラメータを調整するための調整信号を生成するＰＷＭ調整部と、
前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記パラメータを調整して、前記出力信号制御部における前記入力信号の前記出力信号への変換動作を制御する動作制御部と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る光源装置は、
上記の電源装置を備え、
前記負荷として一次元又は二次元配列された複数の発光素子を有し、
前記出力信号制御部と前記ＰＷＭ調整部と前記動作制御部とが前記複数の発光素子の各々に対応して設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電源装置の制御方法は、
入力信号を、ＰＷＭ信号に応じて出力信号に変換して負荷に出力し、
前記負荷への出力信号に応じてフィードバックされる帰還信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成し、
前記入力信号が変動したときに、前記入力信号の変動が発生した直後から調整期間の間において、該入力信号の変動時における、前記出力信号に対する前記入力信号の変動量の大きさ、及び、前記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて、前記ＰＷＭ信号のオンタイムを規定するデューティ及び前記ＰＷＭ信号の周波数の少なくとも一方に対応するパラメータを調整するための調整信号の生成を継続し、
前記調整期間の間において、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記パラメータを調整して、前記入力信号の前記出力信号への変換動作を制御し、
前記調整期間の終了後において、前記調整信号の生成を停止する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電源装置及びその制御方法並びに光源装置によれば、外部要因による入力電圧の変動に対して、出力電圧制御の高速応答性と、出力電圧の安定性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電源装置の第１の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る電源装置における制御方法を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に適用される制御方法の概念を示す図である。
【図４】第１の実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャート（その１）である。
【図５】第１の実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャート（その２）である。
【図６】本発明に係る電源装置の第２の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る電源装置の信号制御方法を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に適用される制御方法の概念を示す図である。
【図９】第２の実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャート（その１）である。
【図１０】第２の実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャート（その２）である。
【図１１】本発明に係る電源装置の第３の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１２】第３の実施形態に係る電源装置の信号制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャートである。
【図１４】本発明に係る電源装置の第４の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１５】第４の実施形態に係る電源装置の信号制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】第４の実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の比較対象となる電源装置の一例を示す概略ブロック図である。
【図１８】比較例に適用される信号制御方法におけるタイミングチャート（その１）である。
【図１９】比較例に適用される信号制御方法におけるタイミングチャート（その１）である。
【図２０】本発明に係る電源装置をライン光源の電源装置として適用した場合の一構成例を示す概略構成図である。
【図２１】本発明に係る電源装置を備える光源装置の第１の例（プロジェクタ）を示す概略構成図である。
【図２２】本発明に係る電源装置を備える光源装置の第２の例（プリンタ）を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る電源装置及びその制御方法並びに光源装置について、実施形態を示して詳しく説明する。ここでは、実施形態として、ＬＥＤ（Light Emitting
Diode；発光ダイオード）を負荷とした駆動回路に適用した場合について説明するが、本発明は回路方式や負荷の種類を限定するものではなく、例えばＬＤ（Laser Diode；レーザーダイオード）等を負荷とするものであってもよい。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
（電源装置）
図１は、本発明に係る電源装置の第１の実施形態を示す概略ブロック図である。
【００１７】
本発明に係る電源装置の第１の実施形態においては、外乱による入力電圧の変化に応じて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ（デューティ；ＰＷＭ制御におけるＯＮタイム）を調整する回路構成及び制御方法を有している。
具体的には、第１の実施形態に係る電源装置は、例えば図１に示すように、大別して、デジタル電源制御部（ＰＷＭ信号生成部）１０と、デジタル電源パワー部（出力電圧制御部）２０と、ＰＷＭ調整部３０と、を備えている。
【００１８】
デジタル電源制御部１０は、ＡＤＣ（アナログ−デジタルコンバータ）１１と、演算回路を有するデジタル制御部１２と、発振回路１３と、を備え、負荷４０への出力電流に応じたＰＷＭ信号を生成して、デジタル電源パワー部２０に出力する。ここで、ＡＤＣ１１は、ＬＥＤ等の負荷４０に供給される出力電流に応じたデジタル制御帰還信号を生成する。また、デジタル制御部（演算回路）１２は、デジタル制御帰還信号に基づいて、デジタル電源パワー部２０における動作を制御するためのＰＷＭ信号を生成して、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する。発振回路１３は、デジタル制御部１２における動作を規定する所定の周波数の動作クロック（基準クロック）を供給する。
【００１９】
デジタル電源パワー部２０は、Ｄｕｔｙ調整回路（動作制御部）２１と、スイッチング素子（ＳＷ）２２及びダイオード（Ｄ）２３を有する出力回路と、インダクタ（Ｌ）２４及びコンデンサ（Ｃ）２５を有する平滑回路と、電流検出用抵抗（Ｒｓ）２６及び電流検出アンプ（ＡＭＰ）２７を有する出力電流検出回路と、を備えている。そして、デジタル電源パワー部２０は、デジタル電源制御部１０から出力されるＰＷＭ信号、及び、後述するＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号に基づいて、入力電圧Ｖin（入力信号）をＰＷＭ方式により所定の電圧値を有する出力電圧Ｖout（出力信号）に変換して、負荷４０に供給する。
【００２０】
ここで、Ｄｕｔｙ調整回路２１は、排他的論理和回路（ＸＯＲゲート）を有し、上記のＰＷＭ信号とＤｕｔｙ調整信号を入力とする論理出力を、ＳＷ制御信号としてスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力する。スイッチング素子（ＳＷ）２２は、Ｄｕｔｙ調整回路２１から出力されるＳＷ制御信号に基づいて導通状態（オン−オフ）が制御され、ダイオード（Ｄ）２３は、スイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態に基づいて動作する。また、平滑回路（インダクタ（Ｌ）２４、コンデンサ（Ｃ）２５）は、出力回路（スイッチング素子（ＳＷ）２２、ダイオード（Ｄ）２３）により生成された電圧成分を平滑化して、出力電圧Ｖoutとして出力する。出力電流検出回路は、出力電流検出ＡＭＰ２７により、電流検出用抵抗（Ｒｓ）２６の両端電圧の差分に基づいて出力電流を検出し、デジタル電源制御部１０のＡＤＣ１１に出力電流の電流値に応じた検出信号を出力する。
【００２１】
ＰＷＭ調整部３０は、比較回路３１と、ＤＣ成分カット回路３２と、電圧パルス幅変換回路３３と、電圧回数変換回路３４と、ゲート及び位相シフト回路（図中では「ゲート＆位相シフト」と記す）３５と、を備えている。そして、ＰＷＭ調整部３０は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutに基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を調整するためのＤｕｔｙ調整信号を生成し、デジタル電源パワー部２０に出力する。ここで、比較回路３１は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutを比較して、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの差分に応じたレベルの比較出力を生成する。ＤＣ成分カット回路３２は、上記比較出力について、直流成分をカットすることにより、入力電圧Ｖinの変動が発生したときの、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさ成分、及び、その変動量が正の値であるのか負の値であるのか（すなわち、入力電圧Ｖinが出力電圧Ｖoutに対して増えたのか、減ったのか）を抽出する。電圧パルス幅変換回路３３は、上記変動量の大きさに基づいて決定したパルス幅の信号を出力する。また、電圧回数変換回路３４は、上記変動量の大きさに基づいて決定したパルス出力回数に応じた長さ信号を出力する。ゲート及び位相シフト回路３５は、電圧回数変換回路３４で決定された回数だけ、電圧パルス幅変換回路３３で決定したパルス幅のパルス信号を、上記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて位相をシフトさせて、発振回路１３から供給される基準クロックに同期したＤｕｔｙ調整信号として出力する。
【００２２】
（制御方法）
次に、上述したような回路構成を有する電源装置において、ＰＷＭ調整部３０により実行される制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法）について説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る電源装置における制御方法を示すフローチャートである。また、図３は、本実施形態に適用される制御方法の概念を示す図である。ここで、図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法に関わる構成を示す概念図であり、図３（ｃ）、（ｄ）は、本実施形態により実現されるＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法の概念を示すタイミングチャートである。また、図４、図５は、本実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャートである。ここで、図４は、本実施形態に係る電源装置において、入力電圧が上昇変動した場合のタイミングチャートであり、図５は、入力電圧が下降変動した場合のタイミングチャートである。
【００２４】
本実施形態に係る電源装置における制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法）は、図２のフローチャートに示すように、まず、ＰＷＭ調整部３０の比較回路３１により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutが比較され、その差分に比例したレベルの比較出力が生成される（ステップＳ１０１）。次いで、比較回路３１からの比較出力に基づいて、ＤＣ成分カット回路３２により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの差分が変化したか否かが判定される（ステップＳ１０２）。上記差分が変化したと判定された場合には、ＤＣ成分カット回路３２により、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさ成分と、その変動量が正の値であるか、負の値であるかを抽出する（ステップＳ１０３）。一方、上記差分が変化したと判定されていないときは、ステップＳ１０１及びＳ１０２の処理を繰り返し実行する。すなわち、この状態においては、ＰＷＭ調整部３０からＤｕｔｙ調整信号は出力されず、デジタル電源パワー部２０のスイッチング素子（ＳＷ）２２にはデジタル電源制御部１０（デジタル制御部１２）において生成されたＰＷＭ信号がそのままＳＷ制御信号として供給される。
【００２５】
次いで、電圧回数変換回路３４により、抽出された上記変動量の大きさに応じた調整期間を算出する（ステップＳ１０４）。具体的には、電圧回数変換回路３４は、抽出された変動量の大きさに基づいて、パルス出力回数を決定し、その回数に応じた調整期間を規定する長さ信号（調整期間信号）を出力する。また、ステップＳ１０４に前後して、あるいは、ステップＳ１０４と同時並行的に、電圧パルス幅変換回路３３により、抽出された上記変動量の大きさに応じたＤｕｔｙ調整幅を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、抽出された変動量の大きさに基づいて、パルス幅を決定し、その幅に応じたＤｕｔｙ調整幅を規定する幅信号（Ｄｕｔｙ調整信号）を出力する。次いで、ゲート及び位相シフト回路３５により、Ｄｕｔｙ調整幅が算出されたＤｕｔｙ調整信号を、抽出された上記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて位相をシフトさせて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する（ステップＳ１０６）。
【００２６】
このとき、Ｄｕｔｙ調整信号が電圧回数変換回路３４により算出された調整期間の間に亘って出力されたか否かが常時監視される（ステップＳ１０７）。そして、Ｄｕｔｙ調整信号が調整期間の間に亘って出力されたと判定された場合には、Ｄｕｔｙ調整信号をデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する調整期間が終了したと判定して、ステップＳ１０１に戻って、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７の一連の処理を繰り返し実行する。一方、Ｄｕｔｙ調整信号が調整期間の間に亘って出力されたと判定されなかった場合には、ステップＳ１０６に戻って、Ｄｕｔｙ調整信号をデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する動作を繰り返し実行する。
【００２７】
なお、上述したＰＷＭ調整部３０において実行される制御方法は、例えばステップＳ１０１における入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの比較を行う処理に先立って入力電圧Ｖinの遮断の有無や、制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法）自体の終了指示の有無等を検出して、入力電圧Ｖinが遮断された場合や、処理終了が指示された場合には、一連の処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０７）を停止する。
【００２８】
これにより、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４で決定したパルス出力回数に応じた調整期間の間だけ、電圧パルス幅変換回路３３で決定したパルス幅のＤｕｔｙ調整信号が、ＤＣ成分カット回路３２により抽出された変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて位相がシフトされて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力される。そして、Ｄｕｔｙ調整回路２１の排他的論理和回路には、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２から出力されるＰＷＭ信号と、ＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号と、が入力されて、その論理出力であるＳＷ制御信号によりスイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態が制御されて、後述するように出力電圧制御が実行される（図４及び図５参照）。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４により、外乱による入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに応じて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを調整する調整期間を算定（決定）する手法を示した。本発明は、この手法に限定されるものではなく、予め設定された固定期間を調整期間として適用するものであってもよい。これによれば、調整期間を決定するための処理を省略することができ、電源装置における処理負担を軽減することができる。この固定期間は、デジタル制御部１２の制御遅延によって生じるデジタル制御の反応不可時間に相当する時間に設定される。
【００３０】
また、本実施形態においては、電圧パルス幅変換回路３３により、外乱による入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに応じて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙの調整幅を算定（決定）する手法を示した。本発明は、この手法に限定されるものではなく、予め設定された固定値をＤｕｔｙ調整幅として適用するものであってもよい。これによれば、Ｄｕｔｙ調整幅を決定するための処理を省略することができ、電源装置における処理負担を軽減することができる。
【００３１】
また、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４により算出された調整期間内に、Ｄｕｔｙ調整回路２１からスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力される複数のＳＷ制御信号のパルス幅を、同じＤｕｔｙになるように調整する手法を示した。本発明は、これに限定されるものではなく、調整期間内に出力される複数のＳＷ制御信号のパルス幅を、ＳＷ制御信号（パルス信号）ごとに変化させるように調整するものであってもよい。
なお、上述した本実施形態に係る制御方法における、ＰＷＭ信号の調整期間や、Ｄｕｔｙ調整幅の設定手法は、後述する他の実施形態においても同様に適用されるものである。
【００３２】
上述した出力電圧制御に適用されるＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法は、次のような概念に基づいて説明することができる。
本実施形態においては、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２から出力されるＰＷＭ信号Ｓａと、ＰＷＭ調整部３０から出力され、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙの調整幅を規定するＤｕｔｙ調整信号Ｓｂと、に基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を調整して、ＳＷ制御信号（調整後のＰＷＭ信号）Ｓｃとしてスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力するＤｕｔｙ調整回路２１を有している。ここで、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、Ｄｕｔｙ調整回路２１の一例として、排他的論理和回路（ＸＯＲゲート）を適用した構成を示した。なお、Ｄｕｔｙ調整回路２１は、この構成に限定されるものではなく、同等のＤｕｔｙ調整機能を実現することができるものであれば、他の構成を適用するものであってもよい。例えば、出力電圧制御において入力電圧Ｖinが上昇変動する場合には論理積回路（ＡＮＤゲート）を適用することができ、下降変動する場合には論理和回路（ＯＲゲート）を適用することができる。
【００３３】
また、ＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号Ｓｂは、ＰＷＭ信号ＳａのＤｕｔｙ調整幅を規定するとともに、入力電圧Ｖinの変動の増減に応じて極性符号が付与される。これにより、極性符号が正の場合にはＳＷ制御信号（調整後のＰＷＭ信号）ＳｃのＤｕｔｙを調整幅分だけ増加（延長）させ、極性符号が負の場合にはＳＷ制御信号ＳｃのＤｕｔｙを調整幅分だけ減少（制限）させることができる。このように、Ｄｕｔｙ調整信号Ｓｂに極性を持たせることにより、入力電圧Ｖinの上昇、下降の両方の変動に対応させることができる。
【００３４】
すなわち、図３（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号の特定の立ち上がりタイミングを基準とした場合に、基準に対する位相の進みを正と規定して、ＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号Ｓｂの極性符号を正に設定することにより、Ｄｕｔｙ調整回路（排他的論理和回路）２１における論理出力（調整結果）であるＳＷ制御信号ＳｃのＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を増加させることができる。一方、図３（ｄ）に示すように、上記基準に対して位相の遅れを負と規定して、Ｄｕｔｙ調整信号Ｓｂの極性符号を負に設定することにより、Ｄｕｔｙ調整回路（排他的論理和回路）２１における論理出力（調整結果）であるＳＷ制御信号ＳｃのＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を減少させることができる。
【００３５】
具体的には、上述したＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法の概念に基づいて、次のような出力電圧制御が実行される。
まず、図４のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（上昇変動）した場合、ＰＷＭ調整部３０の電圧回数変換回路３４により決定された回数に応じた調整期間だけ、電圧パルス幅変換回路３３によりＰＷＭ信号のＤｕｔｙを下げるように設定されたＤｕｔｙ調整信号が出力される。これにより、図３（ｄ）に示したように、スイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号のパルス幅が減少されて、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のＤｕｔｙが小さく（ＯＮタイムが短く）なるので、伝達エネルギーが適正化されて出力電圧Ｖoutが安定化する。そして、調整期間終了後においては、Ｄｕｔｙ調整信号の出力が停止される。このときにはデジタル制御が正常に機能することになるので、上記と同様に、ＳＷ制御信号のＤｕｔｙが継続的に調整されて、安定した出力電圧Ｖoutが出力される。
【００３６】
一方、図５のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（下降変動）した場合、電圧回数変換回路３４により決定された回数に応じた調整期間だけ、電圧パルス幅変換回路３３によりＰＷＭ信号のＤｕｔｙを上げるように設定されたＤｕｔｙ調整信号が出力される。これにより、図３（ｃ）に示したように、ＳＷ制御信号のパルス幅が延長されて、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のＤｕｔｙが大きく（ＯＮタイムが長く）なるので、伝達エネルギーが適正化されて出力電圧Ｖoutが安定化する。そして、調整期間終了後においては、Ｄｕｔｙ調整信号の出力が停止される。このときにはデジタル制御が正常に機能することになるので、上記と同様に、ＳＷ制御信号のＤｕｔｙが継続的に調整されて、安定した出力電圧Ｖoutが出力される。
なお、図４、図５に示したタイミングチャートにおいては、後述する本発明の比較例における出力電圧Ｖout（Ｄｕｔｙが調整されない場合）を太点線で示した。
【００３７】
また、上述した実施形態において、Ｄｕｔｙ調整回路２１にＤｕｔｙ調整信号が出力される調整期間中に、新たな入力電圧Ｖinの変化が生じた場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示したデジタル制御部１２、Ｄｕｔｙ調整回路２１及びＰＷＭ調整部３０を有するＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整部により、次のような制御が実行される。すなわち、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整幅を規定するＤｕｔｙ調整信号に極性を付与することにより、仮に、同一極性となる入力電圧Ｖinの変化が新たに起こった場合には、その変化の程度に応じてＤｕｔｙの調整幅を加算する制御を行う。一方、仮に、極性が異なる入力電圧Ｖinの変化が新たに起こった場合には、その変化の程度に応じてＤｕｔｙの調整幅を減算する制御を行う。そして、その結果を新たなＤｕｔｙの調整幅としてＳＷ制御信号に反映させることにより、調整期間中に新たな入力電圧変化が起こった場合であっても、安定した出力電圧Ｖoutが出力される出力電圧制御を実現することができる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る電源装置の第２の実施形態について説明する。
上述した第１の実施形態においては、外乱による入力電圧の変化に応じて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを調整する回路（Ｄｕｔｙ調整部）を備えた構成を示した。第２の実施形態においては、外乱による入力電圧の変化に応じて、ＰＷＭ信号の周波数を調整する回路（周波数調整部）を備えた構成を有している。
【００３９】
（電源装置）
図６は、本発明に係る電源装置の第２の実施形態を示す概略ブロック図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【００４０】
第２の実施形態に係る電源装置は、例えば図６に示すように、上述した第１の実施形態と同様に、大別して、デジタル電源制御部１０と、デジタル電源パワー部２０と、ＰＷＭ調整部３０と、を備えている。
【００４１】
デジタル電源制御部１０は、第１の実施形態と同様のＡＤＣ１１と、デジタル制御部１２に加え、発振回路１３に替えて、可変発振回路（動作制御部）１４を備え、負荷４０への出力電流、及び、後述するＰＷＭ調整部３０から出力される周波数調整信号に基づいて、ＰＷＭ信号の周波数を調整して、デジタル電源パワー部２０に出力する。すなわち、可変発振回路１４は、デジタル制御部１２における動作を規定する動作クロック（基準クロック）の周波数を、後述するＰＷＭ調整部３０から出力される周波数調整信号に基づいて、所定の調整期間の間だけ調整して供給する。
【００４２】
デジタル電源パワー部２０は、第１の実施形態における構成に対して、Ｄｕｔｙ調整回路２１を省略した構成を有し、デジタル電源制御部１０から出力されるＰＷＭ信号（ＳＷ制御信号）に基づいて、スイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態（オン−オフ）が直接制御される。
【００４３】
ＰＷＭ調整部３０は、第１の実施形態と同様の比較回路３１と、ＤＣ成分カット回路３２と、電圧回数変換回路３４に加え、レベル変換回路３６を備え、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutに基づいて、ＰＷＭ信号の周波数を調整するための周波数調整信号を生成し、デジタル電源制御部１０に出力する。ここで、レベル変換回路３６は、ＤＣ成分カット回路３２により抽出された、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに比例する周波数調整信号を生成する。この周波数調整信号は、電圧回数変換回路３４から出力される、パルス出力回数に応じた長さ信号により規定される調整期間の間だけ、上記変動量が正の値であるか負の値であるかに合わせて、規定の標準電圧値を中心にして、信号レベルを上げた状態、又は、下げた状態に設定して出力される。このように、上記の調整期間の間、周波数調整信号の制御電圧値を、標準電圧値に対して高く（上げた状態）、又は、低く（下げた状態）なるように変化させることにより、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４により生成される動作クロック（基準クロック）の周波数の値が、周波数調整信号の制御電圧値に比例して制御される。
【００４４】
（制御方法）
次に、上述したような回路構成を有する電源装置において、ＰＷＭ調整部３０により実行される制御方法（ＰＷＭ信号の周波数調整方法）について説明する。
【００４５】
図７は、本実施形態に係る電源装置の信号制御方法を示すフローチャートである。また、図８は、本実施形態に適用される制御方法の概念を示す図である。ここで、図８（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るＰＷＭ信号の周波数調整方法に関わる構成を示す概念図であり、図８（ｃ）は、本実施形態により実現されるＰＷＭ信号の周波数調整方法の概念を示すタイミングチャートである。また、図９、図１０は、本実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャートである。ここで、図９は、本実施形態に係る電源装置において、入力電圧が上昇変動した場合のタイミングチャートであり、図１０は、入力電圧が下降変動した場合のタイミングチャートである。なお、上述した第１の実施形態と同等の制御方法については、その説明を簡略化する。
【００４６】
本実施形態に係る電源装置における制御方法（ＰＷＭ信号の周波数調整方法）は、図７のフローチャートに示すように、まず、ＰＷＭ調整部３０の比較回路３１により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutが比較される（ステップＳ２０１）。次いで、比較回路３１からの比較出力に基づいて、ＤＣ成分カット回路３２により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの差分が変化したか否かが判定される（ステップＳ２０２）。上記差分が変化したと判定された場合には、ＤＣ成分カット回路３２により、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさ成分と、その変動量が正の値であるか負の値であるかを抽出する（ステップＳ３０３）。一方、上記差分が変化したと判定されていないときには、ステップＳ２０１及びＳ２０２の処理を繰り返し実行する。すなわち、この状態においては、ＰＷＭ調整部３０からデジタル電源制御部１０に、標準電圧値に設定された周波数調整信号が出力され、可変発振回路１４により生成される、本来の（周波数調整されていない）周波数の動作クロックに基づいて生成されたＰＷＭ信号が、デジタル電源パワー部２０のスイッチング素子（ＳＷ）２２にそのままＳＷ制御信号として供給される。
【００４７】
次いで、電圧回数変換回路３４により、抽出された上記変動量の大きさに応じた調整期間を算出する（ステップＳ２０４）。また、ステップＳ２０４に前後して、あるいは、ステップＳ２０４と同時並行的に、レベル変換回路３６により、抽出された上記変動量の大きさに比例した周波数を規定する周波数調整量を算出する（ステップＳ２０５）。そして、レベル変換回路３６により、上記周波数調整量を規定する周波数調整信号に、抽出された上記変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性を付与して、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する（ステップＳ２０６）。
【００４８】
このとき、周波数調整信号が電圧回数変換回路３４により算出された調整期間の間に亘って出力されたか否かが常時監視される（ステップＳ２０７）。そして、周波数調整信号が調整期間の間に亘って出力されたと判定された場合には、周波数調整信号をデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する調整期間が終了したと判定して、ステップＳ２０１に戻って、上述したステップＳ２０１〜Ｓ２０７の一連の処理を繰り返し実行する。一方、周波数調整信号が調整期間の間に亘って出力されたと判定されなかった場合には、ステップＳ２０６に戻って、周波数調整信号をデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する動作を繰り返し実行する。
【００４９】
なお、上述したＰＷＭ調整部３０において実行される制御方法は、例えばステップＳ２０１における入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの比較処理に先立って入力電圧Ｖinの遮断の有無や、制御方法（ＰＷＭ信号の周波数調整方法）自体の終了指示の有無等を検出して、入力電圧Ｖinが遮断された場合や、処理終了が指示された場合には、一連の処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２０７）を停止する。
【００５０】
これにより、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４で決定したパルス出力回数に応じた調整期間の間だけ、レベル変換回路３６で周波数調整量が規定された周波数調整信号が、ＤＣ成分カット回路３２により抽出された変動量が正の値であるか負の値であるかに合わせて、所定の信号レベルに設定されて、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力される。そして、可変発振回路１４において上記周波数調整信号に基づいて周波数が調整された動作クロック（基準クロック）が、デジタル制御部１２の演算回路に供給されて、デジタル制御部１２において当該周波数に応じた周期を有するＰＷＭ信号が生成される。スイッチング素子（ＳＷ）２２は、このＰＷＭ信号（ＳＷ制御信号）に基づいて導通状態が制御されて、後述するように出力電圧制御が実行される（図９及び図１０参照）。
【００５１】
ここで、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４により、外乱による入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに応じて、ＰＷＭ信号の周波数を調整する調整期間を算定（決定）する手法を示した。本発明は、この手法に限定されるものではなく、予め設定された固定期間を調整期間として適用するものであってもよい。これによれば、調整期間を決定するための処理を省略することができ、電源装置における処理負担を軽減することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、レベル変換回路３６により、外乱による入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに応じて、ＰＷＭ信号の周波数の調整量を算定（決定）する手法を示した。本発明は、この手法に限定されるものではなく、予め設定された固定値を周波数調整量として適用するものであってもよい。これによれば、周波数調整量を決定するための処理を省略することができ、電源装置における処理負担を軽減することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４により算出された調整期間内に、デジタル制御部１２からスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力される複数のＳＷ制御信号を、同じ周波数（周期）になるように調整する手法を示した。本発明は、これに限定されるものではなく、調整期間内に出力される複数のＳＷ制御信号の周波数（周期）を、ＳＷ制御信号（パルス信号）ごとに変化させるように調整するものであってもよい。
なお、上述した本実施形態に係る制御方法における、ＰＷＭ信号の調整期間や、周波数調整量の設定手法は、後述する他の実施形態においても同様に適用されるものである。
【００５４】
上述した出力電圧制御に適用されるＰＷＭ信号の周波数調整方法は、次のような概念に基づいて説明することができる。
本実施形態においては、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ＰＷＭ調整部３０から出力され、ＰＷＭ信号の周波数の調整量を規定する周波数調整信号Ｓｅに基づいて、発振周波数を増加又は低下させた動作クロック（基準クロック）Ｓｄを生成し、デジタル制御部１２に出力する可変発振回路１４を有している。ここで、本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、可変発振回路１４の一例として、制御電圧値で発振周波数が変化する水晶発振器が適用される。なお、可変発振回路１４は、この構成に限定されるものではなく、同等の周波数調整機能を実現することができるものであれば、他の構成を適用するものであってもよい。これにより、デジタル制御部１２において、ＰＷＭ信号を作り出す動作クロックＳｄの周波数が変化することにより、スイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号（調整後のＰＷＭ信号）Ｓｆの周波数も同様に変化することになる。
【００５５】
また、ＰＷＭ調整部３０から出力される周波数調整信号Ｓｅは、ＰＷＭ信号の周波数調整量を規定するとともに、入力電圧Ｖinの変動の増減に応じて極性符号が付与される。これにより、極性符号が正に設定（標準電圧より高く設定）されている場合には、可変発振回路１４により生成される動作クロックＳｄの周波数が高くなるように調整されて、ＳＷ制御信号（調整後のＰＷＭ信号）Ｓｆの周波数を、調整量に応じて増加させることができる。一方、極性符号が負に設定（標準電圧より低く設定）されている場合には、動作クロックＳｄの周波数が低くなるように調整されて、ＳＷ制御信号Ｓｆの周波数を、調整量に応じて低下させることができる。このように、周波数調整信号Ｓｅに極性を持たせることにより、入力電圧Ｖinの上昇、下降の両方の変動に対応させることができる。
【００５６】
すなわち、図８（ｃ）のタイミングチャートの中央部に示すように、周波数調整信号Ｓｅを標準電圧より高く設定することにより、可変発振回路１４により生成される動作クロックＳｄが速くなるため、ＳＷ制御信号Ｓｆの周期が短くなって、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のＯＮ時のパルス幅とＯＦＦ時のパルス幅とを共に短くすることができる。一方、図８（ｃ）のタイミングチャートの右側部に示すように、周波数調整信号Ｓｅを標準電圧より低く設定することにより、可変発振回路１４により生成される動作クロックＳｄが遅くなるため、ＳＷ制御信号Ｓｆの周期が長くなって、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のＯＮ時のパルス幅とＯＦＦ時のパルス幅とを共に長くすることができる。
【００５７】
具体的には、上述したＰＷＭ信号の周波数調整方法の概念に基づいて、次のような出力電圧制御が実行される。
まず、図９のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（上昇変動）した場合、ＰＷＭ調整部３０の電圧回数変換回路３４により決定された回数に応じた調整期間だけ、レベル変換回路３６によりＰＷＭ信号の周波数が高くなるように設定された周波数調整信号が出力される。これにより、図８（ｃ）の中央部に示したように、スイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号の周期が減少して、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のオン時間とオフ時間とが共に短くなる。これにより伝達エネルギーが適正化されて、出力電圧Ｖoutが安定化する。そして、調整期間終了後においては、周波数調整信号の出力が停止される。このときにはデジタル制御が正常に機能することになるので、ＳＷ制御信号の周期が継続的に調整されて、安定した出力電圧Ｖoutが出力される。
【００５８】
一方、図１０のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（下降変動）した場合、電圧回数変換回路３４により決定された回数に応じた調整期間だけ、レベル変換回路３６によりＰＷＭ信号の周波数が低くなるように設定された周波数調整信号が出力される。これにより、図８（ｃ）の右側部に示したように、ＳＷ制御信号の周期が増加して、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のオン時間とオフ時間とが共に長くなる。これにより伝達エネルギーが適正化されて、出力電圧Ｖoutが安定化する。そして、調整期間終了後においては、周波数調整信号の出力が停止される。このときにはデジタル制御が正常に機能することになるので、ＳＷ制御信号の周期が継続的に調整されて、安定した出力電圧Ｖoutが出力される。
なお、図９、図１０に示したタイミングチャートにおいては、後述する本発明の比較例における出力電圧Ｖout（周波数が調整されない場合）を太点線で示した。
【００５９】
また、上述した実施形態において、可変発振回路１４に周波数調整信号が出力される調整期間中に、新たな入力電圧Ｖinの変化が生じた場合には、図８（ａ）、（ｂ）に示したデジタル制御部１２、可変発振回路１４及びＰＷＭ調整部３０を有するＰＷＭ信号の周波数調整部により、次のような制御が実行される。すなわち、ＰＷＭ信号の周波数調整量を規定する周波数調整信号に極性を付与することにより、仮に、同一極性となる入力電圧Ｖinの変化が新たに起こった場合には、その変化の程度に応じて周波数の調整量を加算する制御を行う。一方、仮に、極性が異なる入力電圧Ｖinの変化が新たに起こった場合には、その変化の程度に応じて周波数の調整量を減算する制御を行う。そして、その結果を新たな周波数の調整量としてＳＷ制御信号に反映させることにより、調整期間中に新たな入力電圧Ｖinの変化が起こった場合であっても、安定した出力電圧Ｖoutが出力される出力電圧制御を実現することができる。
【００６０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る電源装置の第３の実施形態について説明する。
上述した第１又は第２の実施形態においては、外乱による入力電圧の変化に応じて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ又は周波数（周期）の何れか一方のみを調整する手段（Ｄｕｔｙ調整回路、周波数調整回路）を備えた構成を示した。第３の実施形態においては、外乱による入力電圧の変化に応じて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ及び周波数の双方を調整する回路を備えた構成を有している。
【００６１】
（電源装置）
図１１は、本発明に係る電源装置の第３の実施形態を示す概略ブロック図である。ここで、上述した第１又は第２の実施形態と同等の構成については同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【００６２】
第３の実施形態に係る電源装置は、例えば図１１に示すように、上述した第１又は第２の実施形態と同様に、大別して、デジタル電源制御部１０と、デジタル電源パワー部２０と、ＰＷＭ調整部３０と、を備えている。
【００６３】
デジタル電源制御部１０は、第２の実施形態と同様に、ＡＤＣ１１と、デジタル制御部１２と、可変発振回路１４と、を備え、負荷４０への出力電流、及び、後述するＰＷＭ調整部３０から出力される周波数調整信号に基づいて、ＰＷＭ信号の周波数を調整して、デジタル電源パワー部２０に出力する。
【００６４】
デジタル電源パワー部２０は、第１の実施形態と同様の構成において、デジタル電源制御部１０から出力される、周波数が調整されたＰＷＭ信号、及び、後述するＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号に基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを調整して、Ｄｕｔｙ調整回路２１からスイッチング素子（ＳＷ）２２にＳＷ制御信号として出力する。これにより、デジタル電源パワー部２０は、入力電圧Ｖinを所定の電圧値を有する出力電圧Ｖoutに変換して、負荷４０に供給する。
【００６５】
ＰＷＭ調整部３０は、第１の実施形態と同様の比較回路３１と、ＤＣ成分カット回路３２と、電圧パルス幅変換回路３３と、電圧回数変換回路３４と、ゲート及び位相シフト回路３５に加え、第２の実施形態と同様のレベル変換回路３６を備えている。そして、ＰＷＭ調整部３０は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutに基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を調整するための、可変発振回路１４から供給される基準クロックに同期したＤｕｔｙ調整信号を生成して、デジタル電源パワー部２０に出力するとともに、ＰＷＭ信号の周波数（周期）を調整するための周波数調整信号を生成して、デジタル電源制御部１０に出力する。
【００６６】
（制御方法）
次に、上述したような回路構成を有する電源装置において、ＰＷＭ調整部３０により実行される制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法及び周波数調整方法）について説明する。
【００６７】
図１２は、本実施形態に係る電源装置の信号制御方法を示すフローチャートである。また、図１３は、本実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャートである。ここで、図１３は、本実施形態に係る電源装置において、入力電圧が上昇変動した場合のタイミングチャートである。なお、上述した第１又は第２の実施形態と同等の制御方法については、その説明を簡略化する。
【００６８】
本実施形態に係る電源装置における制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ及び周波数の調整方法）は、図１２のフローチャートに示すように、まず、ＰＷＭ調整部３０の比較回路３１により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutが比較される（ステップＳ３０１）。次いで、比較回路３１からの比較出力に基づいて、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの差分が変化したか否かが判定される（ステップＳ３０２）。上記差分が変化したと判定された場合には、ＤＣ成分カット回路３２により、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさ成分と、その変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性を抽出する（ステップＳ３０３）。一方、上記差分が変化したと判定されていないときには、ステップＳ３０１及びＳ３０２の処理を繰り返し実行する。すなわち、この状態においては、ＰＷＭ調整部３０からデジタル電源制御部１０に、標準電圧値に設定された周波数調整信号が出力され、可変発振回路１４により生成される、本来の（周波数調整されていない）周波数の動作クロックに基づいてＰＷＭ信号が生成されて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力される。また、この状態においては、ＰＷＭ調整部３０からＤｕｔｙ調整信号は出力されないため、Ｄｕｔｙ調整回路２１からデジタル電源パワー部２０のスイッチング素子（ＳＷ）２２に、デジタル電源制御部１０（デジタル制御部１２）において生成されたＰＷＭ信号がそのままＳＷ制御信号として供給される。
【００６９】
次いで、電圧回数変換回路３４により、抽出された上記変動量の大きさに応じた調整期間を算出する（ステップＳ３０４）。また、ステップＳ３０４に前後して、あるいは、ステップＳ３０４と同時並行的に、レベル変換回路３６により、抽出された上記変動量の大きさに比例した周波数を規定する周波数調整量を算出する（ステップＳ３０５）。そして、レベル変換回路３６により、上記周波数調整量を規定する周波数調整信号に、抽出された上記変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性を付与して、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する（ステップＳ３０６）。
【００７０】
また、ステップＳ３０４に前後して、あるいは、ステップＳ３０４と同時並行的に、電圧パルス幅変換回路３３により、抽出された上記変動量の大きさに応じたＤｕｔｙ調整幅を算出する（ステップＳ３０７）。そして、ゲート及び位相シフト回路３５により、上記Ｄｕｔｙ調整幅を規定するＤｕｔｙ調整信号を、抽出された上記変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性に応じて位相をシフトさせて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する（ステップＳ３０８）。
【００７１】
そして、ステップＳ３０６、Ｓ３０８において、周波数調整信号及びＤｕｔｙ調整信号が出力された状態で、周波数調整信号及びＤｕｔｙ調整信号が電圧回数変換回路３４により算出された調整期間の間に亘って出力されたか否かが常時監視される（ステップＳ３０９）。そして、周波数調整信号及びＤｕｔｙ調整信号が調整期間に亘って出力されたと判定された場合には、周波数調整信号をデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力するとともに、Ｄｕｔｙ調整信号をデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する調整期間が終了したと判定して、ステップＳ３０１に戻って、上述したステップＳ３０１〜Ｓ３０９の一連の処理を繰り返し実行する。一方、周波数調整信号及びＤｕｔｙ調整信号が調整期間に亘って出力されたと判定されなかった場合には、ステップＳ３０６及びＳ３０８に戻って、周波数調整信号をデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する動作、及び、Ｄｕｔｙ調整信号をデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する動作を繰り返し実行する。
【００７２】
なお、上述したＰＷＭ調整部３０において実行される制御方法は、例えばステップＳ３０１における入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの比較処理に先立って入力電圧Ｖinの遮断の有無や、制御方法（ＰＷＭ信号の周波数及びＤｕｔｙの調整方法）自体の終了指示の有無等を検出して、入力電圧Ｖinが遮断された場合や、処理終了が指示された場合には、一連の処理（ステップＳ３０１〜Ｓ３０９）を停止する。
【００７３】
これにより、本実施形態においては、電圧回数変換回路３４で決定したパルス出力回数に応じた調整期間の間だけ、レベル変換回路３６で周波数調整量が規定された周波数調整信号が、ＤＣ成分カット回路３２により抽出された変動量が正の値であるか負の値であるかに合わせて、所定の信号レベルに設定されて、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力される。また、電圧パルス幅変換回路３３で決定したパルス幅のＤｕｔｙ調整信号が、ＤＣ成分カット回路３２により抽出された変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて位相がシフトされて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力される。そして、可変発振回路１４において上記周波数調整信号に基づいて周波数が調整された動作クロック（基準クロック）が、デジタル制御部１２の演算回路に供給されて、デジタル制御部１２において当該周波数に応じた周期を有するＰＷＭ信号が生成される。Ｄｕｔｙ調整回路２１の排他的論理和回路には、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２から出力される、周期が調整されたＰＷＭ信号と、ＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号と、が入力されて、その論理出力であるＳＷ制御信号によりスイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態が制御されて、後述するように出力電圧制御が実行される（図１３参照）。
【００７４】
ここで、本実施形態においても、ＰＷＭ調整部３０により、外乱による入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに応じて、ＰＷＭ信号の周波数及びＤｕｔｙを調整する調整期間を算定（決定）する手法を示した。本発明は、この手法に限定されるものではなく、予め設定された固定期間を調整期間として適用するものであってもよい。これによれば、調整期間を決定するための処理を省略することができ、電源装置における処理負担を軽減することができる。
【００７５】
すなわち、本実施形態に係る出力電圧制御は、具体的には、図１３のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（上昇変動）した場合、ＰＷＭ調整部３０の電圧回数変換回路３４により決定された回数に応じた調整期間だけ、レベル変換回路３６によりＰＷＭ信号の周波数が高くなるように設定された周波数調整信号が出力される。また、当該調整期間に、電圧回数変換回路３４により決定された回数だけ、電圧パルス幅変換回路３３によりＰＷＭ信号のＤｕｔｙを下げるように設定されたＤｕｔｙ調整信号が出力される。これにより、スイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号のパルス幅が減少されて、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のＤｕｔｙが小さく（ＯＮタイムが短く）なるので、伝達エネルギーが適正化されて出力電圧Ｖoutが安定化する。そして、調整期間終了後においては、Ｄｕｔｙ調整信号の出力と周波数調整信号の出力とが停止され、デジタル制御が正常に機能することになるので、ＳＷ制御信号のＤｕｔｙ及び周期が継続的に調整されて、安定した出力電圧Ｖoutが出力される。
【００７６】
なお、図１３においては、出力電圧Ｖoutの変化について示さなかったが、上述した第１及び第２の実施形態に示したタイミングチャート（図４、図５、図９、図１０参照）と同様に、スイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態を制御するＳＷ制御信号の周期及びパルス幅に基づいて、出力電圧Ｖoutが制御される。
【００７７】
また、図１３においては、入力電圧Ｖinが上昇変動する場合の出力電圧制御について説明した。これは、一般に入力電圧Ｖinの変化については、上昇変動により出力電圧Ｖoutが増大して、負荷４０の損傷等を招く可能性が高いため、下降変動よりも上昇変動を防止又は抑制する対策の方が重要であることに対応するものである。なお、入力電圧Ｖinが下降変動する場合についても、上述した第１及び第２の実施形態に示した制御方法に基づいて、同様の出力電圧制御が実行される。
【００７８】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る電源装置の第４の実施形態について説明する。
上述した第１乃至第３の実施形態においては、外乱による入力電圧の変化の大きさに応じて、又は、予め設定された固定期間を、ＰＷＭ信号の調整期間として決定する手法を示した。第４の実施形態においては、ＰＷＭ調整部により調整された実際のＰＷＭ信号の状態に応じて、ＰＷＭ調整部の機能を無効にしてＰＷＭ信号の調整期間を終了し、デジタル制御による出力電圧制御に移行する手法を有している。
【００７９】
（電源装置）
図１４は、本発明に係る電源装置の第４の実施形態を示す概略ブロック図である。ここで、上述した第１乃至第３の実施形態と同等の構成については同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【００８０】
第４の実施形態に係る電源装置は、例えば図１４に示すように、上述した第３の実施形態と同様に、大別して、デジタル電源制御部１０と、デジタル電源パワー部２０と、ＰＷＭ調整部３０と、を備えている。
【００８１】
デジタル電源制御部１０は、第２又は第３の実施形態と同様に、ＡＤＣ１１と、デジタル制御部１２と、可変発振回路１４と、を備え、負荷４０への出力電流、及び、後述するＰＷＭ調整部３０から出力される周波数調整信号に基づいて、ＰＷＭ信号の周波数を調整して、デジタル電源パワー部２０に出力する。また、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２は、デジタル電源パワー部２０のスイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態を制御するＳＷ制御信号の状態に基づいて、ＰＷＭ調整部３０の機能を有効又は無効に設定するＰＷＭ調整機能無効信号を出力する。具体的には、デジタル制御部１２は、デジタル電源パワー部２０から負荷４０に供給される出力電流に応じて生成されるデジタル制御帰還信号に基づく、出力電圧制御に関わる演算結果（演算により推定されるＰＷＭ信号）と、ＰＷＭ調整回路２１により調整されてスイッチング素子（ＳＷ）２２に供給されるＳＷ制御信号（実際のＰＷＭ信号）の状態とを監視する。そして、デジタル制御部１２は、両者が近似する状態になった場合には、ＰＷＭ調整部３０によるＰＷＭ信号の周波数及びＤｕｔｙの調整機能を無効状態に設定するためのＰＷＭ調整機能無効信号を出力する。
【００８２】
デジタル電源パワー部２０は、第１又は第３の実施形態において、Ｄｕｔｙ調整回路２１からスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号の状態を検出（図中、「ＰＷＭ出力検出」と表記）するための信号路を備えた構成を有している。そして、デジタル電源パワー部２０は、デジタル電源制御部１０から出力される、周波数が調整されたＰＷＭ信号、及び、後述するＰＷＭ調整部３０から出力されるＤｕｔｙ調整信号に基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを調整して、Ｄｕｔｙ調整回路２１からスイッチング素子（ＳＷ）２２にＳＷ制御信号として出力する。これにより、デジタル電源パワー部２０は、入力電圧Ｖinを所定の電圧値を有する出力電圧Ｖoutに変換して、負荷４０に供給する。
【００８３】
ＰＷＭ調整部３０は、第３の実施形態と同様の構成において、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutに基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ（ＯＮタイム）を調整するための、可変発振回路１４から供給される基準クロックに同期したＤｕｔｙ調整信号を生成して、デジタル電源パワー部２０に出力するとともに、ＰＷＭ信号の周波数（周期）を調整するための周波数調整信号を生成して、デジタル電源制御部１０に出力する。また、ＰＷＭ調整部３０は、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２から出力されるＰＷＭ調整機能無効信号に基づいて、上記のＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整信号及び周波数調整信号を生成する機能を無効状態に設定する。ここで、レベル変換回路３６は、ＤＣ成分カット回路３２により抽出された、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさに比例する周波数調整信号を生成する。この周波数調整信号は、デジタル制御部１２から出力されるＰＷＭ調整機能無効信号に基づいて規定される調整期間の終了タイミングまでの期間、上記変動量が正の値であるか負の値であるかに合わせて、標準電圧値に対して信号レベルを高く（上げ状態）、又は、低く（下げ状態）設定されて出力される。これにより、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４により生成される動作クロック（基準クロック）の周波数の値が、周波数調整信号の制御電圧値に比例して制御される。
【００８４】
（制御方法）
次に、上述したような回路構成を有する電源装置において実行される制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整方法及び周波数調整方法）について説明する。
【００８５】
図１５は、本実施形態に係る電源装置の信号制御方法を示すフローチャートである。また、図１６は、本実施形態に適用される制御方法の具体例を示すタイミングチャートである。ここで、図１６は、本実施形態に係る電源装置において、入力電圧が上昇変動した場合のタイミングチャートである。なお、上述した第３の実施形態と同等の制御方法については、その説明を簡略化する。
【００８６】
本実施形態に係る電源装置における制御方法（ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ及び周波数の調整方法）は、図１５のフローチャートに示すように、まず、ＰＷＭ調整部３０の比較回路３１により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutが比較される（ステップＳ４０１）。次いで、比較回路３１からの比較出力に基づいて、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの差分が変化したか否かが判定される（ステップＳ４０２）。上記差分が変化したと判定された場合には、ＤＣ成分カット回路３２により、入力電圧Ｖinの出力電圧Ｖoutに対する変動量の大きさ成分と、その変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性を抽出する（ステップＳ４０３）。一方、上記差分が変化したと判定されていないときは、ステップＳ４０１及びＳ４０２の処理を繰り返し実行する。すなわち、この状態においては、上述した第３の実施形態と同様に、ＰＷＭ調整部３０から出力される、標準電圧値に設定された周波数調整信号に基づいて、可変発振回路１４により本来の（周波数調整されていない）周波数の動作クロックが生成され、この動作クロックに基づいてデジタル制御部１２によりＰＷＭ信号が生成されて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力される。また、この状態においては、ＰＷＭ調整部３０からＤｕｔｙ調整信号は出力されないため、Ｄｕｔｙ調整回路２１からスイッチング素子（ＳＷ）２２に、デジタル制御部１２において生成されたＰＷＭ信号がそのままＳＷ制御信号として供給される。
【００８７】
次いで、レベル変換回路３６により、抽出された上記変動量の大きさに比例した周波数を規定する周波数調整量を算出する（ステップＳ４０４）。そして、レベル変換回路３６により、上記周波数調整量を規定する周波数調整信号に、抽出された上記変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性を付与して、デジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する（ステップＳ４０５）。
【００８８】
また、ステップＳ４０４に前後して、あるいは、ステップＳ３０４と同時並行的に、電圧パルス幅変換回路３３により、抽出された上記変動量の変化の大きさに応じたＤｕｔｙ調整幅を算出する（ステップＳ４０６）。そして、ゲート及び位相シフト回路３５により、Ｄｕｔｙ調整幅を規定するＤｕｔｙ調整信号を、抽出された上記変動量が正の値であるか負の値であるかを示す極性に応じて位相をシフトさせて、デジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する（ステップＳ４０７）。
【００８９】
そして、ステップＳ４０５、Ｓ４０７において、周波数調整信号及びＤｕｔｙ調整信号が出力された状態で、ＰＷＭ調整部３０におけるＰＷＭ信号の周波数及びＤｕｔｙの調整機能を無効状態に設定するＰＷＭ調整機能無効信号が、デジタル電源制御部１０から出力されたか否かが常時監視される（ステップＳ４０８）。上記ＰＷＭ調整機能無効信号がＰＷＭ調整部３０に出力された場合には、周波数調整信号をデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力するとともに、Ｄｕｔｙ調整信号をデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する調整期間を終了（調整動作を中止）させて、ステップＳ４０１に戻って、上述したステップＳ４０１〜Ｓ４０８の一連の処理を繰り返し実行する。一方、上記ＰＷＭ調整機能無効信号がＰＷＭ調整部３０に出力されていない場合には、ステップＳ４０５及びＳ４０７に戻って、周波数調整信号をデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力する動作、及び、Ｄｕｔｙ調整信号をデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力する動作を繰り返し実行する。
【００９０】
ここで、ＰＷＭ調整機能無効信号は、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２において生成される。デジタル制御部１２は、デジタル電源パワー部２０から負荷４０に供給される出力電流に応じて生成されるデジタル制御帰還信号に基づく、出力電圧制御に関わる演算結果と、Ｄｕｔｙ調整回路２１からスイッチング素子（ＳＷ）２２に実際に出力される現在のＳＷ制御信号（ＰＷＭ信号）の状態とを監視する。そして、デジタル制御部１２は、両者が特定の近似関係にあると判定した場合に、ＰＷＭ調整部３０におけるＰＷＭ信号の調整機能を無効状態に設定する（調整動作を中止させる）ためのＰＷＭ調整機能無効信号を出力する。
【００９１】
なお、上述したＰＷＭ調整部３０において実行される制御方法は、例えばステップＳ４０１における入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutとの比較処理に先立って入力電圧Ｖinの遮断の有無や、制御方法（ＰＷＭ信号の周波数及びＤｕｔｙの調整方法）自体の終了指示の有無等を検出して、入力電圧Ｖinが遮断された場合や、処理終了が指示された場合には、一連の処理（ステップＳ４０１〜Ｓ４０８）を停止する。
【００９２】
これにより、本実施形態においては、デジタル電源制御部１０のデジタル制御部１２によりデジタル制御帰還信号に基づく演算結果と、スイッチング素子（ＳＷ）２２に実際に出力されるＳＷ制御信号の状態と、が特定の近似関係に至ったと判定されるまでの期間が、ＰＷＭ信号の調整期間に設定される。すなわち、本実施形態においては、ＰＷＭ信号の調整期間は、デジタル電源制御部１０とデジタル電源パワー部２０とを有するデジタル制御ループ部により、リアルタイムに出力電圧制御の状態を判定して決定される。そして、上述した第３の実施形態と同様に、この調整期間に、極性が付与された周波数調整信号がデジタル電源制御部１０の可変発振回路１４に出力されるとともに、極性に応じて位相がシフトされたＤｕｔｙ調整信号がデジタル電源パワー部２０のＤｕｔｙ調整回路２１に出力される。そして、Ｄｕｔｙ調整回路２１における、周波数調整信号に基づいて周期が調整されたＰＷＭ信号と、Ｄｕｔｙ調整信号との論理出力が、ＳＷ制御信号としてスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されて、後述するように出力電圧制御が実行される（図１６参照）。
【００９３】
すなわち、本実施形態に係る出力電圧制御は、具体的には、図１６のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（上昇変動）した場合、デジタル制御部１２から出力されるＰＷＭ調整機能無効信号に基づいて規定される調整期間の終了タイミングまでの期間において、レベル変換回路３６によりＰＷＭ信号の周波数が高くなるように設定された周波数調整信号が出力されるとともに、電圧パルス幅変換回路３３によりＰＷＭ信号のＤｕｔｙを下げるように設定されたＤｕｔｙ調整信号が出力される。この調整期間は制御遅延によって生じるデジタル制御の反応不可時間領域と同等の時間か、又は、それより長い時間となる。これにより、スイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号のパルス幅が制限されて、その結果、スイッチング素子（ＳＷ）２２のＤｕｔｙが小さく（ＯＮタイムが短く）なるので、伝達エネルギーが適正化されて出力電圧Ｖoutが安定化する。このような出力電圧制御の状態はリアルタイムに判定されて、デジタル制御が正常に機能するようになった時点でＰＷＭ調整機能無効信号が出力されて、ＰＷＭ調整部３０におけるＰＷＭ信号の調整機能が停止されるとともに、周波数調整信号の出力が停止されて周波数調整機能が停止される（すなわち、調整期間が終了する）。そして、上記調整期間終了後においては、デジタル制御が正常に機能することになるので、ＳＷ制御信号のＤｕｔｙ及び周期が継続的に調整されて、安定した出力電圧Ｖoutが出力される。
【００９４】
なお、図１６においても、出力電圧Ｖoutの変化について示さなかったが、上述した第１及び第２の実施形態に示したタイミングチャート（図４、図５、図９、図１０参照）と同様に、スイッチング素子（ＳＷ）２２の導通状態を制御するＳＷ制御信号の周期及びパルス幅に基づいて、出力電圧Ｖoutが制御される。
【００９５】
また、本実施形態においては、ＰＷＭ信号の調整方法として、ＰＷＭ信号の周波数及びＤｕｔｙの両方を調整する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１又は第２の実施形態に示したように、周波数及びＤｕｔｙのうち、いずれか一方のみを調整する手法に適用するものであってもよい。
【００９６】
また、本実施形態においては、ＬＥＤを負荷として用いて、入力電圧をＰＷＭ信号に応じて出力電圧に変換し、負荷に出力電圧を印加したときに負荷に流れる電流の電流値と入力電圧と出力電圧との差分とに基づいてＰＷＭ信号を調整する構成について説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、入力電流をＰＷＭ信号に応じて出力電流に変換し、負荷に出力電流を印加したときに負荷に印加される電圧の電圧値と入力電流と出力電流との差分とに基づいてＰＷＭ信号を調整する構成であってもよい。
【００９７】
＜作用効果の検証＞
次に、上述した各実施形態に係る電源装置の作用効果について、具体的に説明する。ここでは、上述した特許文献１に記載された電源装置と同等の回路構成を比較対象として示し、本発明の作用効果の優位性について検証する。
【００９８】
図１７は、本発明の比較対象となる電源装置の一例を示す概略ブロック図である。ここでは、比較対象となる電源装置（以下、「比較例」と記す）として、負荷（ＬＥＤやＬＤ等）に一定の制御電流を流すための、デジタル制御定電流降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を示す。また、図１８、図１９は、比較例に適用される信号制御方法におけるタイミングチャートである。ここで、図１８は、入力電圧が上昇変動した場合の信号制御方法のタイミングチャートであり、図１９は、入力電圧が下降変動した場合の信号制御方法のタイミングチャートである。
【００９９】
本実施形態の比較例となる電源装置は、例えば図１７に示すように、デジタル電源制御部１０とデジタル電源パワー部２０とを有するデジタル制御ループ部のみを備えた回路構成を有している。ここで、デジタル電源パワー部２０は、上述した実施形態と同様に、入力電圧Ｖinを所定の電圧値を有する出力電圧Ｖoutに変換して、負荷４０に供給する。また、デジタル電源制御部１０は、上述した実施形態と同様に、デジタル電源パワー部２０から負荷４０に供給される出力電流に応じて生成されるデジタル制御帰還信号に基づいて、デジタル電源パワー部２０における動作を制御するためのＰＷＭ信号を生成して、デジタル電源パワー部２０のスイッチング素子（ＳＷ）２２に出力する。すなわち、比較例においては、上述した実施形態に示したような、入出力電圧を比較して、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙや周波数を調整する調整信号を生成し、デジタル電源制御部１０やデジタル電源パワー部２０に出力するＰＷＭ調整部３０を有するアナログ制御ループ部や、上記調整信号に基づいて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを調整するＤｕｔｙ調整回路２１、ＰＷＭ信号の周波数を調整する可変発振回路１４を備えていない。
【０１００】
このような比較例においては、図１８のタイミングチャートに示すように、入力電圧Ｖinが急変（上昇変動）した場合、制御遅延によって生じるデジタル制御の反応不可時間領域において、上述した実施形態に示したような、デジタル制御部１２（演算回路）から出力されるＰＷＭ信号（又は、スイッチング素子（ＳＷ）２２に出力されるＳＷ制御信号）のＤｕｔｙを下げる制御は行なわれない。そのため、デジタル電源パワー部２０から負荷４０に供給される出力電圧Ｖoutは、上記反応不可時間領域中に上昇する。そして、反応不可時間領域終了後においては、デジタル制御が機能することになるため、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを下げて、出力電圧Ｖoutを下げる方向に制御が働くが、直ぐには出力電圧Ｖoutには反映されず、本来の電圧値に復帰しない状態（安定しない状態）が継続することになる。
【０１０１】
一方、図１９のタイミングチャートに示すように、入力電圧が急変（下降変動）した場合にも、制御遅延によって生じるデジタル制御の反応不可時間領域において、上述した実施形態に示したような、ＰＷＭ信号（又は、ＳＷ制御信号）のＤｕｔｙを上げる制御は行なわれない。そのため、出力電圧Ｖoutは上記反応不可時間領域中に降下する。そして、反応不可時間領域終了後においては、デジタル制御が機能することになるため、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを上げて、出力電圧Ｖoutを上げる方向に制御が働くが、直ぐには出力電圧Ｖoutには反映されず、本来の電圧値に復帰しない状態（安定しない状態）が継続することになる。
【０１０２】
このように、比較例においては、外部要因（外乱）による入力電圧Ｖinの変動に対して、出力電圧Ｖoutのデジタル制御の反応が遅いため、出力電圧Ｖoutの電圧変動が大きい不安定になる状態が継続するという問題を有している。
【０１０３】
これに対して、上述した各実施形態に示した電源装置においては、周知のデジタル制御ループ部に加え、入出力電圧の比較手段やＰＷＭ信号の調整信号の生成手段を有するアナログ制御ループ部（ＰＷＭ調整部３０）と、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ調整部（Ｄｕｔｙ調整回路２１）及び周波数調整部（可変発振回路１４）のうちの少なくともいずれか一方と、を備えた回路構成を有している。そして、本発明においては、各実施形態のタイミングチャートに示したように、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutを監視して、その変動結果に基づいて変化の大きさに比例した調整信号が即座に生成されて、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙや周波数が調整される。
【０１０４】
すなわち、本発明においては、入出力電圧に突然の変動が発生した場合に、制御遅延によって生じるデジタル制御の反応不可時間領域では、一時的にアナログ制御ループによる出力電圧制御の補正動作を行い、デジタル制御が追いついて電圧変動後の帰還制御が定常状態になった時点（制御遅延が解消した時点）で、アナログ制御ループによる補正動作を停止する制御が実行される。
【０１０５】
これにより、本発明に係る電源装置によれば、外乱による制御の不備（制御遅延による反応不可状態）を補うことができ、入出力電圧の変化の状況に応じて最適な帰還ループ特性で即座に制御することができる。したがって、本発明によれば、出力電圧制御の高速応答性と、出力電圧の速やかな安定性を有する電源装置を実現することができる。
【０１０６】
＜光源装置＞
次に、上述した各実施形態に係る電源装置を備える光源装置の例について説明する。
上述した各実施形態に係る電源装置は、以下に示すように、プロジェクタやプリンタ等、種々の電子機器の光源装置として良好に適用することができる。
【０１０７】
図２０は、本発明に係る電源装置を備える光源装置の一構成例を示す概略構成図である。図２１は、本発明に係る電源装置を備える光源装置の第１の例（プロジェクタ）を示す概略構成図であり、図２２は、本発明に係る電源装置を備える光源装置の第２の例（プリンタ）を示す概略構成図である。ここで、上述した各実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付して示し、その説明を簡略化する。
【０１０８】
本発明に係る電源装置を備える光源装置１００は、図２０に示すように、一次元配列又は二次元配列された複数の光源４１と、各光源４１の各々に対して個別に設けられたデジタル電源パワー部２０及びＰＷＭ調整部３０と、複数の光源４１に対して共通に設けられた単一のデジタル電源制御部１０と、を有している。ここで、デジタル電源制御部１０と、デジタル電源パワー部２０と、ＰＷＭ調整部３０は、上述した各実施形態と同等の構成及び機能を有している。また、負荷となる光源４１は、ＬＥＤやＬＤ等の発光素子が適用される。
【０１０９】
このような構成を有する光源装置１００において、ＰＷＭ調整部３０により、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutを監視して、その変動結果に基づいて変化の大きさに比例した調整信号が生成されてデジタル電源パワー部２０に出力される。そして、この調整信号に基づいてデジタル電源制御部１０から出力されるＰＷＭ信号のＤｕｔｙや周波数が調整されて、デジタル電源パワー部２０における出力電圧制御が継続的かつ安定的に実行される。これにより、入力電圧Ｖinが変動した場合であっても、複数の光源４１が所定の発光輝度（又は発光量）で安定的に発光駆動される。
【０１１０】
図２１に示すプロジェクタ２１０は、大別して、複数のＬＤが二次元配列された励起光光源２１１と、集光光学系２１２と、第１の発光色のＬＥＤを有する第１の光源２１３と、時分割光発生装置２１４と、第２の発光色のＬＥＤを有する第２光源２１５と、光源側光学系２１６と、表示素子２１７と、投影光学系２１８と、を備えている。ここで、励起光光源２１１、第１光源２１３、第２光源２１５は、図２０に示した構成を有する光源装置１００が適用される。これによれば、入力電圧に変動が生じた場合であっても、制御遅延による反応不可状態を補って、励起光光源２１１、第１光源２１３、第２光源２１５に配列された各光源（ＬＤやＬＥＤ）を、所定の発光輝度（又は発光量）で安定的に発光駆動させることができる。
【０１１１】
また、図２２に示すプリンタ２２０は、大別して、感光体ドラム２２１と、帯電ローラ２２２と、露光ヘッド２２３と、現像器２２４と、搬送ベルト２２５と、転写ローラ２２６と、定着ローラ２２７と、クリーニング部材２２８と、イレーサ光源２２９と、を備えている。ここで、露光ヘッド２２３は、複数のＬＥＤが一次元配列され、図２０に示した構成を有する光源装置１００が適用される。そして、露光ヘッド２２３の各ＬＥＤから放射された光が、感光体ドラム２２１に照射されることにより、感光体ドラム２２１の外周表面に、印字情報や画像データに応じた静電潜像が形成される。これによれば、入力電圧に変動が生じた場合であっても、制御遅延による反応不可状態を補って、露光ヘッド２２３に配列された各光源（ＬＥＤ）を、所定の発光輝度（又は発光量）で安定的に発光駆動させることができる。
【０１１２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【０１１３】
（付記）
［１］
入力信号を、ＰＷＭ信号に応じて出力信号に変換して負荷に出力する出力信号制御部と、
前記負荷への前記出力信号に応じてフィードバックされる帰還信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記入力信号の変動時における、前記入力電圧の前記出力信号に対する変動量の大きさ、及び、前記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて、前記ＰＷＭ信号のオンタイムを規定するデューティ及び前記ＰＷＭ信号の周波数の少なくとも一方に対応するパラメータを調整するための調整信号を生成するＰＷＭ調整部と、
前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記パラメータを調整して、前記出力信号制御部における前記入力信号の前記出力信号への変換動作を制御する動作制御部と、
を有することを特徴とする電源装置。
【０１１４】
［２］
前記パラメータは前記デューティに対応しており、
前記動作制御部は、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記デューティを調整して、前記出力信号制御部における前記変換動作を制御することを特徴とする［１］に記載の電源装置。
【０１１５】
［３］
前記パラメータは前記周波数に対応しており、
前記動作制御部は、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記周波数を調整して、前記出力信号制御部における前記変換動作を制御することを特徴とする［１］に記載の電源装置。
【０１１６】
［４］
前記パラメータは前記デューティ及び前記周波数に対応しており、
前記動作制御部は、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記デューティ及び前記周波数を調整して、前記出力信号制御部における前記変換動作を制御することを特徴とする［１］に記載の電源装置。
【０１１７】
［５］
前記ＰＷＭ調整部は、前記入力信号の変動が発生した直後から調整期間の間、前記調整信号の生成を継続し、前記調整期間の終了後は調整信号の生成を停止し、
前記動作制御部は、前記調整期間の間において、前記ＰＷＭ信号の前記調整信号に基づく前記パラメータの調整を実行することを特徴とする［１］乃至［４］のいずれかに記載の電源装置。
【０１１８】
［６］
前記ＰＷＭ調整部は、前記入力信号の変動時に生じる前記変動量の大きさに応じて前記調整期間を算出することを特徴とする［５］に記載の電源装置。
【０１１９】
［７］
前記調整期間は予め設定された固定期間に設定されることを特徴とする［５］に記載の電源装置。
【０１２０】
［８］
前記ＰＷＭ調整部は、前記動作制御部により前記パラメータが調整された前記ＰＷＭ信号と、前記帰還信号に基づいて推定されるＰＷＭ信号との比較に基づいて前記調整期間を算出することを特徴とする［５］に記載の電源装置。
【０１２１】
［９］
［１］乃至［８］のいずれかに記載の電源装置を備え、
前記負荷として一次元又は二次元配列された複数の発光素子を有し、
前記出力信号制御部と前記ＰＷＭ調整部と前記動作制御部とが前記複数の発光素子の各々に対応して設けられていることを特徴とする光源装置。
【０１２２】
［１０］
入力信号を、ＰＷＭ信号に応じて出力信号に変換して負荷に出力し、
前記負荷への出力信号に応じてフィードバックされる帰還信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を生成し、
前記入力信号が変動したときに、前記入力信号の変動が発生した直後から調整期間の間において、該入力信号の変動時における、前記出力信号に対する前記入力信号の変動量の大きさ、及び、前記変動量が正の値であるか負の値であるかに応じて、前記ＰＷＭ信号のオンタイムを規定するデューティ及び前記ＰＷＭ信号の周波数の少なくとも一方に対応するパラメータを調整するための調整信号の生成を継続し、
前記調整期間の間において、前記調整信号に基づいて前記ＰＷＭ信号の前記パラメータを調整して、前記入力信号の前記出力信号への変換動作を制御し、
前記調整期間の終了後において、前記調整信号の生成を停止する、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
【０１２３】
［１１］
前記入力信号の変動時に生じる前記変動量の大きさに応じて前記調整期間を算出することを特徴とする［１０］に記載の電源装置の制御方法。
【０１２４】
［１２］
前記調整期間を予め設定された固定期間に設定することを特徴とする［１０］に記載の電源装置の制御方法。
【０１２５】
［１３］
前記動作制御部により前記パラメータが調整された前記ＰＷＭ信号と、前記帰還信号に基づいて推定されるＰＷＭ信号との比較に基づいて前記調整期間を算出することを特徴とする［１０］に記載の電源装置の制御方法。
【符号の説明】
【０１２６】
１０    デジタル電源制御部
１１    ＡＤＣ
１２    デジタル制御部
１３    発振回路
１４    可変発振回路
２０    デジタル電源パワー部
２１    Ｄｕｔｙ調整回路
２２    スイッチング素子
２７    電流検出アンプ
３０    ＰＷＭ調整部
３１    比較回路
３２    ＤＣ成分カット回路
３３    電圧パルス幅変換回路
３４    電圧回数変換回路
３５    ゲート及び位相シフト回路
３６    レベル変換回路
４０    負荷
【図１】
2015061431.tif 000003
【図２】
2015061431.tif 000004
【図３】
2015061431.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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