(57)【要約】【課題】複数の電源電圧の立上り時の傾きを一致して出力する。【解決手段】複数の電源出力手段２ａ〜２ｃは、複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を負荷１に出力する。傾き算出手段３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り直後の電圧に基づいて、その後における立上りの傾きを算出する。傾き抽出手段４は、傾き算出手段３によって算出された傾きのうち、最も小さい傾きを抽出する。電源制御手段５は、複数の電源出力手段２ａ〜２ｃの出力する複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が、傾き抽出手段４によって抽出された傾きで立上るように複数の電源出力手段２ａ〜２ｃを制御する。【選択図】図１
2008148374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に複数の電源電圧を供給する電源装置において、
前記複数の電源電圧を出力する複数の電源出力手段と、
立上り直後の前記複数の電源電圧に基づいて、その後における前記複数の電源電圧の立上りの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段によって算出された前記傾きのうち、最も小さい前記傾きを抽出する傾き抽出手段と、
前記複数の電源出力手段の出力する前記複数の電源電圧が、前記傾き抽出手段によって抽出された前記傾きで立上るように前記複数の電源出力手段を制御する電源制御手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記傾き算出手段と、前記傾き抽出手段と、前記電源制御手段は、１つの半導体装置で構成されることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記複数の電源出力手段は、前記半導体装置に前記複数の電源電圧をデジタル信号で出力するデジタル信号出力手段を有することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記複数の電源電圧の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段の異常検出に基づいて、前記複数の電源出力手段の前記複数の電源電圧の出力を停止する電源電圧停止手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記傾き算出手段は、テストモード時に前記傾きを算出し、
前記傾き抽出手段は、前記テストモード時に最も小さい前記傾きを抽出して記憶装置に記憶し、通常モード時には前記記憶装置に記憶した最も小さい前記傾きを取得することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関し、特に負荷に複数の電源電圧を供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの半導体装置には、複数の異なる電源電圧を必要とするものがある。
図１６は、複数の電源電圧を必要とする負荷の回路例を示した図である。図には、負荷１０１、ＯＢＰ（On Board Power supply）１１１〜１１３、およびコンデンサ群１２１〜１２３が示してある。
【０００３】
負荷１０１は、例えば、ＦＰＧＡなどの１チップの半導体装置である。ＯＢＰ１１１〜１１３のそれぞれは、例えば、１チップの半導体装置から構成され、異なる電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を負荷１０１に供給する。コンデンサ群１２１〜１２３は、複数のコンデンサから構成され、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が供給される負荷１０１の電源端子に接続されている。コンデンサ群１２１〜１２３のコンデンサの数は、例えば、負荷１０１の負荷特性等（流れる電流Ｉ１〜Ｉ３の大きさや変動等）によって決められる。
【０００４】
ところで、現在の半導体装置には、各電源電圧の起動時間を規定しているものがある。例えば、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が２００μＳｅｃごとに順に起動する（所望の電圧となる）ように規定しているものがある。
【０００５】
図１７は、電源電圧の起動時間を説明する図である。図には、図１６で示したＯＢＰ１１１〜１１３の出力する電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りを示している。
図に示すように、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り時の傾きは、それぞれ異なっている。電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きは、ＯＢＰ１１１〜１１３の出力特性や外付けされるコンデンサ群１２１〜１２３の容量、負荷１０１の負荷特性などによって決まる。
【０００６】
ここで、負荷１０１によって規定されている電源電圧の起動時間が、電源電圧Ｖｉｎ１、電源電圧Ｖｉｎ２、電源電圧Ｖｉｎ３の順であるとする。しかし、図に示すように、傾きの違いのために、後に起動した電源電圧Ｖｉｎ３が、先に起動した電源電圧Ｖｉｎ１より先に所望の電圧に到達する場合がある。
【０００７】
そこで、ＯＢＰ１２１〜１２３には、電源電圧の傾きを合わせるために、トレース機能を備えたものがある。
トレース機能は、参照電圧をモニタし、起動時から、設定された所望の電圧となるまで、参照電圧と同一の電圧を出力して、起動時の、時間に対する電圧の傾きを同一にする機能である。
【０００８】
図１８は、ＯＢＰがトレース機能を備えた場合の回路例を示した図である。図１８において、図１６と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
ＯＢＰ１３１，１３２は、トレース機能を備えている。ＯＢＰ１３１，１３２は、ＯＢＰ１３３の電源電圧Ｖｉｎ３をトレースし、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２を出力する。従って、ＯＢＰ１３１〜１３３の、時間に対する出力電圧の傾きが一致するには、ＯＢＰ１３３の傾きが最も緩やかであること（条件１）およびＯＢＰ１３３の電源電圧Ｖｉｎ３が最も高いこと（条件２）が条件となる。
【０００９】
これは、ＯＢＰ１３１〜１３３は、傾きを緩やかにすることはできるが、傾きを急峻にすることができないからである。つまり、トレースされる電源電圧Ｖｉｎ３の傾きが電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２の傾きより大きい場合、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２の傾きを急峻にして、電源電圧Ｖｉｎ３の傾きに合わせることができないからである。
【００１０】
また、ＯＢＰ１３１〜１３３は、自己が出力する電圧より低い電圧に対してはトレース可能だが、高い電圧に対してはトレースできないからである。つまり、トレースされる電源電圧Ｖｉｎ３が電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２より小さいと、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２がクランプするからである。
【００１１】
図１９は、トレース機能を説明する図である。図には、図１８で示したＯＢＰ１３１〜１３３が出力する電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りを示している。図に示すように電源電圧Ｖｉｎ３の傾きが最も急峻であるとする。
【００１２】
この場合、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２は、電源電圧Ｖｉｎ３の傾きより小さいため、電源電圧Ｖｉｎ３の傾きをトレースすることができない（電源電圧Ｖｉｎ３の傾きに追随することができない）。従って、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きは、図に示すように一致することができない。また、仮に、電源電圧Ｖｉｎ３の電圧が、電源電圧Ｖｉｎ２の電圧より低いとした場合、電源電圧Ｖｉｎ２の電圧はクランプし、所望の電圧を出力することができない。
【００１３】
このように、トレース機能を備えたＯＢＰ１３１〜１３３において、電源電圧の立上り時の傾きを一致させるには、上記の条件１，２（最も大きい電源電圧の傾きが最も小さいこと）を満たす必要がある。図１９の例では、電圧の最も大きい電源電圧Ｖｉｎ３の傾きが最も小さくなければならない。
【００１４】
なお、従来、オーバシュートおよびアンダシュートを抑えつつ、スイッチング電源の出力電圧を目標値に迅速に到達するように制御する電源が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９７９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、電源装置の電源電圧をトレースする条件によっては、電源電圧の立上り時の傾きを一致して出力することができないという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、電源電圧をトレースする条件に関係なく、複数の電源電圧の立上り時の傾きを一致して出力することができる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】
【００１６】
本発明の一実施態様では上記問題を解決するために、図１に示すような負荷１に複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を供給する電源装置において、複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を出力する複数の電源出力手段２ａ〜２ｃと、立上り直後の複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３に基づいて、その後における複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを算出する傾き算出手段３と、傾き算出手段３によって算出された傾きのうち、最も小さい傾きを抽出する傾き抽出手段４と、複数の電源出力手段２ａ〜２ｃの出力する複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が、傾き抽出手段４によって抽出された傾きで立上るように複数の電源出力手段２ａ〜２ｃを制御する電源制御手段５と、を有することを特徴とする電源装置が提供される。
【００１７】
このような電源装置によれば、立上り直後の複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３に基づいて、その後における複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを算出する。そして、算出した傾きから最も小さい傾きを抽出し、抽出した傾きで電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が立上るように、複数の電源出力手段２ａ〜２ｃを制御する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電源装置では、立上り直後の複数の電源電圧に基づいて、その後における複数の電源電圧の立上りの傾きを算出する。そして、算出した傾きから最も小さい傾きを抽出し、抽出した傾きでそれぞれの電源電圧が立上るように、複数の電源出力手段を制御するようにした。これによって、電源電圧の条件に関係なく、複数の電源電圧の立上りの傾きを一致して出力することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、電源装置の概要を示した図である。図に示すように電源装置は、複数の電源出力手段２ａ〜２ｃ、傾き算出手段３、傾き抽出手段４、および電源制御手段５を有している。また、図には負荷１が示してある。
【００２０】
複数の電源出力手段２ａ〜２ｃは、負荷１に複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を出力する。
傾き算出手段３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り直後の電圧に基づいて、その後における立上りの傾き（電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が安定するまでの傾き、すなわち、負荷１が規定（要求）する電圧となるまでの傾き）を算出する。
【００２１】
傾き抽出手段４は、傾き算出手段３によって算出された傾きのうち、最も小さい傾きを抽出する。例えば、傾き算出手段３が算出した電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを、それぞれＡ，Ｂ，Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）とする。この場合、Ｃが最も小さい傾きなので、傾き抽出手段４は、電源電圧Ｖｉｎ３の傾きＣを抽出する。
【００２２】
電源制御手段５は、複数の電源出力手段２ａ〜２ｃの出力する複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が、傾き抽出手段４によって抽出された傾きで立上るように複数の電源出力手段２ａ〜２ｃを制御する。上記例の場合、電源電圧Ｖｉｎ３の傾きＣで、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２が立上るように電源出力手段２ａ，２ｂを制御する。
【００２３】
このように、立上り直後の複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３に基づいて、その後における複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを算出する。そして、算出した傾きから最も小さい傾きを抽出し、抽出した傾きで電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が立上るように、複数の電源出力手段２ａ〜２ｃを制御するようにした。
【００２４】
これによって、電源電圧の条件に関係なく、複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを一致して出力することが可能になる。すなわち、電源出力手段２ａ〜２ｃが前述した条件１，２（最も設定電圧の大きいＯＢＰの傾きが最も緩やかであるという条件）を満たす必要はなく、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを一致させることができる。例えば、上記例の場合、電源電圧Ｖｉｎ３の傾きＣに電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２の傾きを一致させるが、電源電圧Ｖｉｎ３の電圧が最も大きくなければならないという必要はない。
【００２５】
次に、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る電源装置を適用した回路図である。電源装置は、共通制御部１０と複数のＯＢＰ３１〜３３とから構成され、負荷２１に電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を供給する。
【００２６】
ＯＢＰ３１〜３３のそれぞれは、例えば、１チップの半導体装置によって構成されている。ＯＢＰ３１〜３３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を負荷２１に供給する。ＯＢＰ３１〜３３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り時の傾きが共通制御部１０によって制御される。
【００２７】
負荷２１は、例えば、ＦＰＧＡなどの半導体装置であり、多電源で動作する。ここでは、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２，Ｖｉｎ３で動作し、所要の電圧はＶｉｎ１＜Ｖｉｎ２＜Ｖｉｎ３であるとする。また、負荷２１は、電源電圧の起動時間が規定されており、電源電圧Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２，Ｖｉｎ３の順に立上るように、すなわち、この順に所要の電圧となるように規定されているとする。負荷２１の電源端子には、複数のコンデンサからなるコンデンサ群４１〜４３が接続されている。
【００２８】
共通制御部１０は、出力モニタ部１１、記憶部１２、ＯＢＰ制御部１３、および外部通信部１４を有している。共通制御部１０は、例えば、１つの半導体装置から構成される。
出力モニタ部１１には、ＯＢＰ３１〜３３が負荷２１に出力する電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が入力される。出力モニタ部１１は、例えば、ＯＢＰ３１〜３３の電源投入直後など、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り直後の電圧に基づいて、その後の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを算出する。すなわち、出力モニタ部１１は、立上り直後の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３に基づいて、電源電圧Ｖｉｎ〜Ｖｉｎ３の所望の電圧（負荷２１が規定する電源電圧、以下、設定電圧）となるまでの傾きを予測する。
【００２９】
出力モニタ部１１は、算出した傾きの中で、最も小さい傾きを抽出する。出力モニタ部１１は、抽出した最も小さい傾きをＯＢＰ制御部１３に出力する。
また、出力モニタ部１１は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３と設定電圧との差分を検出する。出力モニタ部１１は、差分結果をＯＢＰ制御部１３に出力する。これにより、ＯＢＰ３１〜３３の出力する電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３は、常に設定電圧となるように制御することが可能となる。
【００３０】
また、出力モニタ部１１は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３と設定電圧との差分結果が所定値以上の場合、アラームを出力する。
また、出力モニタ部１１は、ＯＢＰ３１〜３３の一連の動作を記憶部１２に記憶する。例えば、出力モニタ部１１は、ＯＢＰ３１〜３３の出力する電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を記憶部１２に記憶する。また、算出した傾きや抽出した最も小さい傾き、また、最も小さい傾きの電源電圧を出力したＯＢＰ３１〜３３の情報を記憶部１２に記憶する。また、アラームが出力されたＯＢＰ３１〜３３の情報を記憶部１２に記憶する。記憶部１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリなどの記憶装置によって構成される。
【００３１】
ＯＢＰ制御部１３は、ＯＢＰ３１〜３３の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の出力制御を行う。以下でも説明するが、ＯＢＰ制御部１３は、例えば、ＯＢＰ３１〜３３に出力するパルス幅に基づいてＯＢＰ３１〜３３の電圧制御を行う。
【００３２】
ＯＢＰ制御部１３は、ＯＢＰ３１〜３３の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り時、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きが出力モニタ部１１によって抽出された傾きで立上るようにＯＢＰ３１〜３３を制御する。すなわち、ＯＢＰ制御部１３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３のうちの最も小さい傾きで電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が立上るように、ＯＢＰ３１〜３３を制御する。
【００３３】
また、ＯＢＰ制御部１３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が設定電圧に達した場合、出力モニタ部１１から出力される差分結果が０となるようにＯＢＰ３１〜３３を制御する。すなわち、共通制御部１０は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が設定電圧となるようにフィードバック制御を行う。
【００３４】
外部通信部１４は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や図２の回路全体を制御するＣＰＵと通信を行う。外部通信部１４は、ＰＣやＣＰＵから設定される設定情報を記憶部１２に記憶する。ＯＢＰ制御部１３は、記憶部１２に記憶された設定情報に基づいて動作する。設定情報には、例えば、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の起動時間や設定電圧などがある。
【００３５】
例えば、ＯＢＰ制御部１３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の起動時間が指示された場合、その起動時間通りに電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が出力されるようにＯＢＰ３１〜３３を制御する。なお、負荷２１は、一般に低い電圧から順に起動されるように規定されていることが多い。
【００３６】
また、外部通信部１４は、記憶部１２に記憶されているＯＢＰ３１〜３３の動作情報やアラーム情報などをＰＣやＣＰＵに出力する。
図３は、電源電圧の立上がりを示した図である。出力モニタ部１１は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３のうち、最も傾斜の小さい傾きを抽出する。そして、ＯＢＰ制御部１３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が最も小さい傾きとなるようにＯＢＰ３１〜３３を制御する。従って、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３は、電源投入後、図に示すように最も小さい傾きに一致するようにして出力される。
【００３７】
このように、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を、最も小さい傾きに一致させることにより、設定電圧の大きさに関係なく、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを一致させることができる。すなわち、上記で説明した条件１，２（最も設定電圧の大きいＯＢＰの傾きが最も緩やかである）を満たす必要なく、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを一致させることができる。
【００３８】
なお、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを一致させているので、ＯＢＰ３１〜３３を同時に起動すると、最も低い電源電圧Ｖｉｎ１から順に電源電圧Ｖｉｎ２，Ｖｉｎ３と設定電圧となる。すなわち、負荷２１が低い電圧から順に起動されるように規定されている場合、ＯＢＰ３１〜３３は、同時に立上げればよい。また、抽出した最も小さい傾きより小さい傾きであれば、傾きを一致したまま、傾きを可変することができる。
【００３９】
図４は、起動時間が設定された場合の電源電圧を示した図である。ＰＣやＣＰＵから起動時間が設定された場合、ＯＢＰ制御部１３は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が最も小さい傾きとなるようにＯＢＰ３１〜３３を制御するとともに、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が設定された順に出力されるようにＯＢＰ３１〜３３を制御する。もし高い電圧から順にＯＢＰ３１〜３３を起動されるように規定されている場合、この起動時間設定により高い電圧から順番に立ち上げることができる。
【００４０】
このように、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を設定された起動時間で起動するとともに、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を同一の傾きを持つようにして出力することができる。
ただし、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を設定された起動時間で起動する場合、一度、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを算出していることが条件となる。予め電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを算出していないと、どの電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きが最も小さく、その傾きに合わせればよいか分からないからである。従って、起動時間を設定せずに電源装置を立上げて電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを算出し、予め記憶部１２に記憶しておくか、第２の実施の形態でも説明するようにテストモードによって、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを算出しておく必要がある。
【００４１】
次に、図１６に示したＯＢＰ１１１〜１１３について説明する。ＯＢＰ１１１〜１１３には、絶縁ＯＢＰと絶縁ＯＢＰバスコンバータと非絶縁ＯＢＰとがある。
図５は、絶縁ＯＢＰの回路図である。図に示すように、絶縁ＯＢＰは、コンデンサＣ１〜Ｃ４、コイルＬ１，Ｌ２、トランスＴ１、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、オペアンプＺ１、および制御回路５１から構成されている。絶縁ＯＢＰでは、入力と出力がトランスＴ１によって分離されている。
【００４２】
非絶縁ＯＢＰでは、制御回路５１が出力側の電圧に基づいて、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に出力するパルス電圧の幅を制御する。これにより、出力される電圧の大きさを制御することができる。
【００４３】
図６は、絶縁ＯＢＰバスコンバータの回路図である。図に示すように、絶縁ＯＢＰバスコンバータは、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４、コイルＬ１１，Ｌ１２、トランスＴ１１、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２、および制御回路５２から構成されている。絶縁ＯＢＰバスコンバータでは、入力と出力がトランスＴ１１によって分離されている。
【００４４】
絶縁ＯＢＰバスコンバータでは、制御回路５２が入力側の電圧と出力側の電圧との比が所定の値（１／ｎ）となるように、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２に出力するパルス電圧の幅を制御する。これにより、入力電圧に対し、所定の比の出力電圧が出力される。
【００４５】
図７は、非絶縁ＯＢＰの回路図である。図に示すように、非絶縁ＯＢＰは、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、コイルＬ２１、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２、オペアンプＺ２、および制御回路５３から構成されている。非絶縁ＯＢＰでは、絶縁ＯＢＰ、絶縁ＯＢＰバスコンバータのようにトランスによって入力と出力は分離されていない。
【００４６】
非絶縁ＯＢＰでは、制御回路５３が出力側の電圧に基づいて、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２に出力するパルス電圧の幅を制御する。これにより、出力される電圧の大きさを制御することができる。
【００４７】
次に、図２に示したＯＢＰ３１〜３３について説明する。
図８は、図２のＯＢＰに適用される絶縁ＯＢＰの回路図である。図において図５と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
図２のＯＢＰ３１〜３３に適用される絶縁ＯＢＰでは、図５の絶縁ＯＢＰに対してオペアンプＺ１および制御回路５１が除かれ、変換部６１を有している。変換部６１は、絶縁ＯＢＰの出力側の電圧をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換し、図２で示した共通制御部１０に出力する。また、変換部６１は、共通制御部１０から出力されるデジタル信号をＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換し、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２へ出力する。
【００４９】
すなわち、図５で説明した絶縁ＯＢＰのオペアンプＺ１および制御回路５１の機能は、共通制御部１０が有することになる。共通制御部１０は、絶縁ＯＢＰが所望の電圧を出力するように、出力側の電圧に基づいて、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に出力するパルス電圧の幅を制御する。
【００５０】
図９は、図２のＯＢＰに適用される絶縁ＯＢＰバスコンバータの回路図である。図において図６と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２のＯＢＰ３１〜３３に適用される絶縁ＯＢＰバスコンバータでは、図６の絶縁ＯＢＰバスコンバータに対して制御回路５２が除かれ、変換部６２を有している。変換部６２は、共通制御部１０から出力されるデジタル信号をＤ／Ａ変換し、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２へ出力する。
【００５１】
すなわち、図６で説明した絶縁ＯＢＰバスコンバータの制御回路５２の機能は、共通制御部１０が有することになる。共通制御部１０は、絶縁ＯＢＰバスコンバータの入力側の電圧と出力側の電圧の比が所定の値となるように、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２に出力するパルス電圧の幅を制御する。
【００５２】
図１０は、図２のＯＢＰに適用される非絶縁ＯＢＰの回路図である。図において図７と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２のＯＢＰ３１〜３３に適用される非絶縁ＯＢＰでは、図７の非絶縁ＯＢＰに対してオペアンプＺ２および制御回路５３が除かれ、変換部６３を有している。変換部６３は、非絶縁ＯＢＰの出力側の電圧をＡ／Ｄ変換し、図２で示した共通制御部１０に出力する。また、変換部６３は、共通制御部１０から出力されるデジタル信号をＤ／Ａ変換し、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２へ出力する。
【００５３】
すなわち、図７で説明した非絶縁ＯＢＰのオペアンプＺ２および制御回路５３の機能は、共通制御部１０が有することになる。共通制御部１０は、非絶縁ＯＢＰから所望の電圧が出力されるように、出力側の電圧に基づいて、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２に出力するパルス電圧の幅を制御する。
【００５４】
なお、共通制御部１０は、ＯＢＰ３１〜３３の全てが同一の絶縁ＯＢＰ等ではなく、それぞれが絶縁ＯＢＰ、絶縁ＯＢＰバスコンバータ、非絶縁ＯＢＰであっても電圧制御することができる。すなわち、共通制御部１０の出力モニタ部１１とＯＢＰ制御部１３は、絶縁ＯＢＰ、絶縁ＯＢＰバスコンバータ、および非絶縁ＯＢＰを制御するための機能（図５〜図７で示したオペアンプＺ１，Ｚ２および制御回路５１〜５３の機能）を備え、異なる機能のＯＢＰ３１〜３３を制御することもできる。
【００５５】
図１１は、共通制御部の有する絶縁ＯＢＰ、絶縁ＯＢＰバスコンバータ、および非絶縁ＯＢＰの制御機能を示した図である。図には、ＯＢＰ３１〜３３も示してある。図のＯＢＰ３１は絶縁ＯＢＰ、ＯＢＰ３２は絶縁ＯＢＰバスコンバータ、ＯＢＰ３３は非絶縁ＯＢＰとする。また、ＯＢＰ３１〜３３には、図８〜図１０で説明したＯＢＰの変換部６１〜６３が示してある。
【００５６】
共通制御部１０は、絶縁ＯＢＰ制御部７１、絶縁ＯＢＰバスコンバータ制御部７２、および非絶縁制御部７３を有している。これらの制御部は、図５〜図７で説明した制御回路５１〜５３、オペアンプＺ１，Ｚ２の機能を有し、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などによってデジタル信号で処理する。
【００５７】
このように、ＯＢＰ３１〜３３の電圧制御する部分を共通制御部１０に集約してデジタル制御することにより、ＯＢＰ３１〜３３の低面積化、低コスト化を図ることができる。
また、ＯＢＰ３１〜３３と共通制御部１０のインターフェースをデジタル化することにより、ノイズの影響を抑制し、さらに、配線の引き回しが容易になる。
【００５８】
次に、出力モニタ部１１の傾斜の算出について説明する。
図１２は、電源電圧のサンプリングを説明する図である。出力モニタ部１１は、所定のサンプリング周期で電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り直後におけるデータをサンプリングする。
【００５９】
図には、電源電圧Ｖｉｎ３の立上り直後の波形を示しており、出力モニタ部１１は、例えば、電源電圧Ｖｉｎ３の立上り直後の２箇所のサンプリングポイントＡ，Ｂで、４点のデータ１〜４とデータ５〜８とをサンプリングしている。
【００６０】
なお、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３は、ＯＢＰ３１〜３３によってデジタル変換されて出力され、出力モニタ部１１は、デジタル値のデータ１〜８を取得することになる。
図１３は、傾き算出を説明する図である。図には、図１２で説明した電源電圧Ｖｉｎ３のデータ１〜８を示している。出力モニタ部１１は、電源電圧Ｖｉｎ３の２箇所のサンプリングポイントＡ，Ｂのそれぞれにおけるデータ１〜４とデータ５〜８とから電源電圧Ｖｉｎ３の傾きを算出する。
【００６１】
例えば、データ１〜４の中央を通る直線を算出し、その直線の傾きを電源電圧Ｖｉｎ３の第１の傾きとする。また、データ５〜８の中央を通る直線を算出し、その直線の傾きを電源電圧Ｖｉｎ３の第２の傾きとする。出力モニタ部１１は、第１の傾きと第２の傾きの平均を電源電圧Ｖｉｎ３の立上り時の傾きとして算出する。
【００６２】
このように、複数のサンプリングポイントＡ，Ｂおよび複数のサンプリングポイントＡ，Ｂの複数のデータから傾きを算出することにより、より正確な傾きを算出することが可能になる。
【００６３】
なお、サンプリングポイントは、上記では２箇所としたが、最低１箇所あればよい。また、３箇所以上であってもよい。
また、直線の傾きを４つのデータから求めたが、最低２つのデータから傾きが求まるので、２つのデータのみサンプリングするようにしてもよい。または、３つ以上のデータから傾きを求めるようにしてもよい。
【００６４】
また、サンプリングポイントは、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを早期に合わせるためにも、電源投入直後（電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り直後およびその近傍時間を含む）であることが望ましい。
【００６５】
次に、図２の電源装置の動作を説明する。
図１４は、電源装置の動作を説明する図である。図には、共通制御部１０が有する端子８１ａ〜８３ａ，８１ｂ〜８３ｂ，８４，８５が示してある。端子８１ａは、ＯＢＰ３１と接続され、電源電圧Ｖｉｎ１が入力される。端子８２ａは、ＯＢＰ３２と接続され、電源電圧Ｖｉｎ２が入力される。端子８３ａは、ＯＢＰ３３と接続され、電源電圧Ｖｉｎ３が入力される。
【００６６】
端子８１ｂは、ＯＢＰ３１と接続され、ＯＢＰ３１を制御する信号が出力される。端子８２ｂは、ＯＢＰ３２と接続され、ＯＢＰ３２を制御する信号が出力される。端子８３ｂは、ＯＢＰ３３と接続され、ＯＢＰ３３を制御する信号が出力される。
【００６７】
端子８４は、ＰＣまたはＣＰＵと接続される。端子８５は、アラームを出力する端子である。
また、図のモニタブロック８６は、ＯＢＰ３１の処理を行うブロックを示している。モニタブロック８７は、ＯＢＰ３２の処理を行うブロックを示している。モニタブロック８８は、ＯＢＰ３３の処理を行うブロックを示している。
【００６８】
処理Ｐ１に示すように電源が投入されると、共通制御部１０は、処理Ｐ２に示すように記憶部１２から情報収集を行う。例えば、設定電圧、起動時間、起動傾斜（電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上り時の傾き）の情報を記憶部１２から収集する。記憶部１２の情報は、ＰＣやＣＰＵによって書き込まれる。なお、起動傾斜については、共通制御部１０は最も小さい傾きに合わせるモードと合わせないモードとを有し、最も小さい傾きに合わせないモードの場合に、起動傾斜が設定される。
【００６９】
共通制御部１０は、情報収集を行うと、処理Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ，Ｐ９ａ〜Ｐ９ｃに示すように、収集した情報に基づいてＯＢＰ３１〜３３の出力制御の初期設定を行う。例えば、設定電圧、起動時間、起動傾斜の初期設定を行う。
【００７０】
共通制御部１０は、処理Ｐ４ａ〜Ｐ４ｃに示すように、電源投入後、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾斜予測を行う。
共通制御部１０は、処理Ｐ８に示すように、各モニタブロック８６〜８８の処理Ｐ４ａ〜Ｐ４ｃで算出された電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを比較し、最も小さい傾きを抽出する。
【００７１】
共通制御部１０は、処理Ｐ９ａ〜Ｐ９ｃに示すように、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きが処理Ｐ８で抽出された傾きとなるようにＯＢＰ３１〜３３の出力制御を行う。
共通制御部１０は、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が設定電圧に達すると、処理Ｐ５ａ〜Ｐ５ｃに示すように、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３と設定電圧との差分を算出する。共通制御部１０は、処理Ｐ９ａ〜Ｐ９ｃにおいて、処理Ｐ５ａ〜Ｐ５ｃで算出される差分結果が０となるように、ＯＢＰ３１〜３３の出力制御を行う。
【００７２】
共通制御部１０は、差分結果を監視し、差分結果が所定値以上になった場合、処理Ｐ７ａ〜Ｐ７ｃに示すように異常検出をし、端子８５にアラームを出力する。
なお、端子８５をＯＢＰ３１〜３３と接続し、共通制御部１０がＯＢＰ３１〜３３の１以上の異常を検出した場合、ＯＢＰ３１〜３３の全ての動作を停止させることもできる。このように、ＯＢＰ３１〜３３の異常を検出した場合にＯＢＰ３１〜３３の動作を停止して電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の出力を停止することにより、負荷２１の破壊を防止できる。
【００７３】
共通制御部１０は、処理Ｐ６ａ〜Ｐ６ｃに示すように、ＯＢＰ３１〜３３から出力される電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３、差分結果、異常検出などのＯＢＰ３１〜３３の一連の動作を記憶部１２に記憶する。
【００７４】
このように、電源装置は、立上り直後の複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３に基づいて、その後における複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを算出する。そして、算出した傾きから最も小さい傾きを抽出し、抽出した傾きで電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３が立上るように、ＯＢＰ３１〜３３を制御するようにした。これによって、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の条件に関係なく、複数の電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の立上りの傾きを一致して出力することが可能になる。
【００７５】
また、上記では、電源電圧の立上りについて説明したが、立下りにおいても電源電圧の傾きを一致させることができる。具体的には、電源電圧の立下り時直後（例えば、ＯＢＰ３１〜３３に入力される入力電圧を停止した直後）の傾きを算出し、最も小さい傾きを抽出する。そして、抽出した傾きで電源電圧が立下がるようにＯＢＰ３１〜３３を制御する。
【００７６】
また、ＯＢＰ３１〜３３の一連の動作を記憶部１２に記憶することにより、ＯＢＰ３１〜３３の故障解析等を容易に行うことができる。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第２の実施の形態では、電源装置はテストモードを有する。電源装置は、テストモードで算出した最も小さい傾きをメモリなどの記憶装置に記憶し、再度電源投入がされた場合には、メモリに記憶していた最も小さい傾きに一致するようにＯＢＰの電源電圧を制御する。このように、テストモード時に算出した傾きを用いることにより、再度電源投入がされた場合には、再度傾きの計算をする必要がなく、消費電力を抑制することができる。
【００７７】
第２の実施の形態に係る電源装置の共通制御部は、図２で示した共通制御部１０と同様の構成を有する。ただし、ＰＣやＣＰＵからテストモードの設定がされると、出力モニタ部１１は、算出した電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の最も小さい傾きを記憶部１２に記憶するところが異なる。また、電源が再投入されたときは、テストモード時に記憶部１２に記憶された、最も小さい傾きに電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を合わせるように制御するところが異なる。
【００７８】
図１５は、第２の実施の形態に係る電源装置の動作を説明する図である。図において図１４と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１５では、図１４に対し、さらに、処理Ｐ２１，Ｐ２２を有している。
【００７９】
テストモードは、ＰＣまたはＣＰＵによって記憶部１２に設定される。例えば、記憶部１２にテストモードであることを示すフラグが書き込まれる。
記憶部１２にテストモードが書き込まれているとする。この状態で、処理Ｐ１に示すように、電源が投入されたとする。
【００８０】
共通制御部１０は、電源が投入されると、処理Ｐ２に示すように記憶部１２から情報収集を行う。このとき、共通制御部１０は、図１４で説明したのと同様に情報収集を行うとともに、テストモードのフラグを記憶部１２から取得する。
【００８１】
共通制御部１０は、処理Ｐ２１に示すように、記憶部１２にテストモードのフラグが書き込まれているか判断する。上記で記憶部１２には、テストモードのフラグが書き込まれていると仮定しているので、共通制御部１０は、処理Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃにて初期設定を行う。初期設定の動作は、図１４と同様である。
【００８２】
共通制御部１０は、処理Ｐ４ａ〜Ｐ４ｃに示すように、電源投入後、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾斜予測を行う。
共通制御部１０は、処理Ｐ８に示すように、各モニタブロック８６〜８８の処理Ｐ４ａ〜Ｐ４ｃで算出された電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを比較し、最も小さい傾きを抽出する。なお、傾きの算出および最も小さい傾きの抽出は、図１４と同様である。ただし、図１５では、共通制御部１０は、処理Ｐ８において抽出した最も小さい傾きを記憶部１２に記憶する。
【００８３】
処理Ｐ５ａ〜Ｐ５ｃの差分検出、処理Ｐ６ａ〜Ｐ６ｃの状態書き込み、処理Ｐ７ａ〜Ｐ７ｃの異常検出の処理は、図１４と同様である。
このように、テストモードにて電源を投入した場合、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の最も小さい傾きが記憶部１２に記憶される。
【００８４】
次に、非テストモード（記憶部１２にテストモードのフラグが書き込まれていない状態）で電源が投入される場合について説明する。
この場合、共通制御部１０は、処理Ｐ２１で記憶部１２にテストモードフラグが書き込まれていないことを判断する。よって、共通制御部１０は、処理Ｐ２２に示すように、記憶部１２から以前テストモードで書き込まれた傾きを取得する。
【００８５】
共通制御部１０は、処理Ｐ４ａ〜４ｃでは、傾きの算出を行わない。また、処理Ｐ８では、最も小さい傾きの抽出を行わない。ただし、共通制御部１０は、処理Ｐ２２において取得した傾きによって、処理Ｐ９ａ〜Ｐ９ｃに示すように、ＯＢＰ３１〜３３の立上り時の出力制御を行う。
【００８６】
処理Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃの初期設定、処理Ｐ５ａ〜Ｐ５ｃの差分検出、処理Ｐ６ａ〜Ｐ６ｃの状態書き込み、処理Ｐ７ａ〜Ｐ７ｃの異常検出の処理は、図１４と同様である。
このように、テストモード時に電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３の傾きを算出して最も小さい傾きを抽出し、記憶部１２に記憶する。そして、通常モード時（傾きの算出および抽出を行わずに、電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を負荷に供給するモード）には、記憶部１２に記憶した傾きで電源電圧Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ３を立上げる。これにより、消費電力を低減することができる。
【００８７】
（付記１）  負荷に複数の電源電圧を供給する電源装置において、
前記複数の電源電圧を出力する複数の電源出力手段と、
立上り直後の前記複数の電源電圧に基づいて、その後における前記複数の電源電圧の立上りの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段によって算出された前記傾きのうち、最も小さい前記傾きを抽出する傾き抽出手段と、
前記複数の電源出力手段の出力する前記複数の電源電圧が、前記傾き抽出手段によって抽出された前記傾きで立上るように前記複数の電源出力手段を制御する電源制御手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
【００８８】
（付記２）  前記傾き算出手段と、前記傾き抽出手段と、前記電源制御手段は、１つの半導体装置で構成されることを特徴とする付記１記載の電源装置。
（付記３）  前記複数の電源出力手段は、前記半導体装置に前記複数の電源電圧をデジタル信号で出力するデジタル信号出力手段を有することを特徴とする付記２記載の電源装置。
【００８９】
（付記４）  前記半導体装置は、前記デジタル信号に基づいて、前記複数の電源出力手段の前記複数の電源電圧の電圧制御を行う電圧制御手段を有することを特徴とする付記３記載の電源装置。
【００９０】
（付記５）  立下り直後の前記複数の電源電圧に基づいて、その後における前記複数の電源電圧の立下りの傾きを算出する立下り傾き算出手段と、
前記立下り傾き算出手段によって算出された前記傾きのうち、最も小さい前記傾きを抽出する立下り傾き抽出手段と、
を有することを特徴とする付記１記載の電源装置。
【００９１】
（付記６）  前記傾き抽出手段が抽出した最も小さい前記傾きを記憶する傾き記憶手段を有することを特徴とする付記１記載の電源装置。
（付記７）  前記複数の電源電圧を記憶する電圧記憶手段を有することを特徴とする付記１記載の電源装置。
【００９２】
（付記８）  前記複数の電源電圧の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段の異常検出に基づいて、前記複数の電源出力手段の前記複数の電源電圧の出力を停止する電源電圧停止手段と、
を有することを特徴とする付記１記載の電源装置。
【００９３】
（付記９）  前記傾き算出手段は、テストモード時に前記傾きを算出し、
前記傾き抽出手段は、前記テストモード時に最も小さい前記傾きを抽出して記憶装置に記憶し、通常モード時には前記記憶装置に記憶した最も小さい前記傾きを取得することを特徴とする付記１記載の電源装置。
【００９４】
（付記１０）  前記傾き算出手段は、前記複数の電源電圧のそれぞれにおいて、少なくとも１以上のサンプリングポイントにおいて、２以上の電圧値のサンプリングを行って前記傾きを算出することを特徴とする付記１記載の電源装置。
【００９５】
（付記１１）  外部からの指示に応じて、前記複数の電源電圧の起動時間および前記傾きを制御する出力制御手段を有することを特徴とする付記１記載の電源装置。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】電源装置の概要を示した図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電源装置を適用した回路図である。
【図３】電源電圧の立上りを示した図である。
【図４】起動時間が設定された場合の電源電圧を示した図である。
【図５】絶縁ＯＢＰの回路図である。
【図６】絶縁ＯＢＰバスコンバータの回路図である。
【図７】非絶縁ＯＢＰの回路図である。
【図８】図２のＯＢＰに適用される絶縁ＯＢＰの回路図である。
【図９】図２のＯＢＰに適用される絶縁ＯＢＰバスコンバータの回路図である。
【図１０】図２のＯＢＰに適用される非絶縁ＯＢＰの回路図である。
【図１１】共通制御部の有する絶縁ＯＢＰ、絶縁ＯＢＰバスコンバータ、および非絶縁ＯＢＰの制御機能を示した図である。
【図１２】電源電圧のサンプリングを説明する図である。
【図１３】傾き算出を説明する図である。
【図１４】電源装置の動作を説明する図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る電源装置の動作を説明する図である。
【図１６】複数の電源電圧を必要とする負荷の回路例を示した図である。
【図１７】電源電圧の起動時間を説明する図である。
【図１８】ＯＢＰがトレース機能を備えた場合の回路例を示した図である。
【図１９】トレース機能を説明する図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  負荷
２ａ〜２ｃ  電源出力手段
３  傾き算出手段
４  傾き抽出手段
５  電源制御手段
【図１】
2008148374.tif 000003
【図２】
2008148374.tif 000004
【図３】
2008148374.tif 000005
【図４】
2008148374.tif 000006
【図５】
2008148374.tif 000007
【図６】
2008148374.tif 000008
【図７】
2008148374.tif 000009
【図８】
2008148374.tif 000010
【図９】
2008148374.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008148374.tif 000013
【図１２】
2008148374.tif 000014
【図１３】
2008148374.tif 000015
【図１４】
2008148374.tif 000016
【図１５】
2008148374.tif 000017
【図１６】
2008148374.tif 000018
【図１７】
2008148374.tif 000019
【図１８】
2008148374.tif 000020
【図１９】
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