(57)【要約】【課題】複数のスイッチング電源回路部２を精度良く順次起動させることを可能にする。【解決手段】複数のスイッチング電源回路部２を備えたスイッチング電源装置１において、各スイッチング電源回路部２には、それぞれ、当該回路部２の電力変換動作を制御するスイッチ素子Ｑと、スイッチング制御用のパルス信号をスイッチ素子Ｑに供給するスイッチング制御部５とを設けると共に、起動時からのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を計測するパルス計測部１５と、計測された出力パルス数が設定の数値に達したときに起動信号を設定の次の起動順番のスイッチング電源回路部２のスイッチング制御部５に向けて出力する起動信号出力部１６とを設ける。スイッチング制御部５は起動信号を受けると、スイッチ制御用パルス信号の出力を開始する構成を有する。【選択図】        図１
2004229428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ素子のスイッチング動作に応じた電力変換動作を行うスイッチング電源回路部が複数設けられており、それらスイッチング電源回路部は、予め定められた順番でもって順次起動する構成を備えたスイッチング電源装置において、各スイッチング電源回路部には、それぞれ、前記スイッチ素子と、当該スイッチ素子のスイッチング制御を行うためのスイッチ制御用パルス信号を作り出してスイッチ素子に出力するスイッチング制御部とが設けられると共に、当該スイッチ制御部が起動する度に起動時からの前記スイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を計測するパルス計測部と、計測された出力パルス数が設定の数値に達したときに予め定められた次の起動順番のスイッチング電源回路部のスイッチング制御部に向けて起動信号を出力する起動信号出力部とが設けられており、前記スイッチング制御部は、起動信号を受けて起動してスイッチ制御用パルス信号の出力を開始する構成を有しており、スイッチング電源回路部は、起動後のスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数に基づいて、次の起動順番のスイッチング電源回路部に向けて起動信号を出力して、次の起動順番のスイッチング電源回路部を起動させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
起動順番が最後に設定されているスイッチング電源回路部は、パルス計測部と、起動信号出力部とが省略されて簡略化された回路構成となっていることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
スイッチング制御部は、ソフトスタート用コンデンサと、起動信号を受けたときにソフトスタート用コンデンサの充電を開始するコンデンサ充電開始部と、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が設定の充電終了電圧に達するまでの充電期間中にはソフトスタート用コンデンサの充電過渡電圧の大きさに応じてパルス幅を広くするスイッチ制御用パルス信号を作り出すパルス信号作成部とを有し、スイッチング制御部は、起動信号を受けた以降に、スイッチ制御用パルス信号のパルス幅を徐々に広げてソフトスタートさせることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
パルス信号作成部は、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が充電終了電圧よりも低い設定の信号出力タイミング電圧値に達した以降に、そのソフトスタート用コンデンサの充電電圧に応じたパルス幅を持つスイッチ制御用パルス信号の出力を開始する構成と成しており、起動信号を受けてからソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力タイミング電圧値に達するまでの期間中にはソフトスタート用コンデンサの充電速度を速めるべく小さい時定数を持つ時定数回路でもって電荷をソフトスタート用コンデンサに供給し、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力タイミング電圧値に達してスイッチ制御用パルス信号の出力が開始された以降にはソフトスタート用コンデンサの充電速度を緩めるための大きい時定数を持つ時定数回路でもって電荷をソフトスタート用コンデンサに供給する時定数切り換え部が設けられていることを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
時定数切り換え部は、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力タイミング電圧値に達してスイッチ制御用パルス信号の出力が開始されたときに、そのスイッチ制御用パルス信号の開始出力パルスによってスイッチオンしてソフトスタート用コンデンサの充電の時定数を切り換えさせるサイリスタを有しており、ソフトスタート用コンデンサの充電が完了してソフトスタートが終了した以降に、スイッチ制御用パルス信号の出力パルスによるサイリスタの寄生容量を放電させてリセットするリセット回路が設けられていることを特徴とする請求項４記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
パルス計測部は、スイッチ制御用パルス信号のパルスによって充電されるコンデンサを有し、当該コンデンサの充電電圧をスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数として出力する構成を有しており、起動信号出力部から起動信号が出力された以降にそのパルス計測部のコンデンサの電荷を放電させてリセットするリセット回路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスイッチング電源回路部を有するスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図４にはスイッチング電源装置の一構成例が簡略化されて示されている。このスイッチング電源装置１は、複数のスイッチング電源回路部２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を有し、それらスイッチング電源回路部２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ、電力変換動作を行う回路であり、互いに同様な回路構成を備えている。スイッチング電源回路部２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の回路構成の一例を示すと、例えば、スイッチング電源回路部２はトランス３を有し、このトランス３の一次コイルＮ１側にはスイッチ素子Ｑが設けられ、二次コイルＮ２側には整流平滑部４が設けられている。スイッチ素子Ｑには当該スイッチ素子Ｑのスイッチング制御を行うスイッチング制御部５が接続されている。
【０００３】
このようなスイッチング電源回路部２におけるトランス３の一次コイルＮ１側には外部の入力電源６が接続され、二次コイルＮ２側には負荷７が接続される。例えば、スイッチング電源回路部２において、スイッチング制御部５の制御によるスイッチ素子Ｑのスイッチング動作によって、トランス３の一次コイルＮ１には入力電源６から例えば直流の入力電力が供給されて、トランス３の二次コイルＮ２からは交流の電力が出力される。この交流電力は整流平滑部４によって直流に変換されて負荷７に向けて出力される。なお、各スイッチング電源回路部２は、それぞれ、別々の負荷７に接続される場合もあるし、共通の負荷７に接続される場合もある。
【０００４】
上記のようなスイッチング電源回路部２を複数有するスイッチング電源装置１において、装置を起動させるときに、全てのスイッチング電源回路部２が同時に負荷７への出力を開始するのではなく、複数のスイッチング電源回路部２が予め定められた順番でもって順次負荷７への出力を開始する構成を有するものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
そのような構成を備えたスイッチング電源装置１において、例えば、出力開始順番が１番目に設定されているスイッチング電源回路部２Ａの出力側には出力検出部８（８Ａ）が設けられている。この出力検出部８Ａは、例えば、スイッチング電源回路部２Ａから出力される電圧Ｖｏｕｔが予め定めた設定の電圧値以上であるときに検出信号を出力する回路構成を有する。例えば、スイッチング電源装置１に電源が投入されてスイッチング電源回路部２Ａが起動し、これにより、スイッチング電源回路部２Ａから負荷７に出力電圧Ｖｏｕｔが供給され始め、その出力電圧Ｖｏｕｔが出力検出部８Ａによって検知されると、出力検出部８Ａから検出信号が出力される。
【０００６】
出力開始順番が２番目に設定されているスイッチング電源回路部２Ｂの出力側には、スイッチ回路１０（１０Ｂ）が設けられている。このスイッチ回路１０（１０Ｂ）は、スイッチング電源回路部２Ａの出力検出部８Ａから出力された検出信号を受けてスイッチオンして、スイッチング電源回路部２Ｂから負荷７への出力を開始させる。また、スイッチング電源回路部２Ｂの出力側には、スイッチ回路１０（１０Ｂ）よりも負荷７寄りの出力電圧経路上に、前記出力検出部８（８Ａ）と同様の出力検出部８（８Ｂ）が設けられている。スイッチ回路１０（１０Ｂ）のスイッチオンによるスイッチング電源回路部２Ｂから負荷７への出力開始を出力検出部８（８Ｂ）が検知すると、出力検出部８（８Ｂ）から検出信号が出力される。
【０００７】
次の出力開始順番に設定されているスイッチング電源回路部２Ｃの出力側にはスイッチ回路１０（１０Ｃ）が設けられている。このスイッチ回路１０（１０Ｃ）は、スイッチング電源回路部２Ｂの出力検出部８Ｂから出力された検出信号を受けてスイッチオンして、スイッチング電源回路部２Ｃから負荷７への出力を開始させる。
【０００８】
このように、この例では、スイッチング電源回路部２から負荷７への出力電圧Ｖｏｕｔを利用して、スイッチング電源回路部２の出力側に設けた出力検出部８とスイッチ回路１０により、設定の順番でもって各スイッチング電源回路部２から順次負荷７への出力を開始させることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１１２５４２号公報
【特許文献２】
特開平１０−３９９３６号公報
【特許文献３】
特開平９−１５４２７５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、スイッチング電源装置１に対して、低電圧・大電流の出力が要求されることが多くなってきており、この要求に基づいたスイッチング電源装置１では、スイッチング電源回路部２から負荷７への出力経路上には大きな電流が通電する。このため、その出力経路上に設けるスイッチ回路１０は、電流定格の大きい素子を用いて構成する必要がある。その素子によってスイッチ回路１０に因る電圧降下や電力損失増加が大きくなるという問題が生じる。
【００１１】
また、スイッチング電源回路部２から負荷７への出力が開始されてから出力検出部８がその出力を検知して検出信号を出力するまでの時間が、例えば出力検出部８を構成する素子の特性ばらつき等により、装置によって変動する。また、同様な理由によって、出力検出部８が検出信号を出力してからその検出信号を受けてスイッチ回路１０がスイッチオンするまでのターンオン遅延時間がスイッチ回路１０の素子のばらつきによって変動する。このため、スイッチング電源回路部２から負荷７への出力開始を、設定の時間間隔で高精度に順次開始させることが難しいという問題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、出力効率の低下を防止しつつ、複数のスイッチング電源回路部を精度良く順次起動させていくことができるスイッチング電源装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、スイッチ素子のスイッチング動作に応じた電力変換動作を行うスイッチング電源回路部が複数設けられており、それらスイッチング電源回路部は、予め定められた順番でもって順次起動する構成を備えたスイッチング電源装置において、各スイッチング電源回路部には、それぞれ、前記スイッチ素子と、当該スイッチ素子のスイッチング制御を行うためのスイッチ制御用パルス信号を作り出してスイッチ素子に出力するスイッチング制御部とが設けられると共に、当該スイッチ制御部が起動する度に起動時からの前記スイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を計測するパルス計測部と、計測された出力パルス数が設定の数値に達したときに予め定められた次の起動順番のスイッチング電源回路部のスイッチング制御部に向けて起動信号を出力する起動信号出力部とが設けられており、前記スイッチング制御部は、起動信号を受けて起動してスイッチ制御用パルス信号の出力を開始する構成を有しており、スイッチング電源回路部は、起動後のスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数に基づいて、次の起動順番のスイッチング電源回路部に向けて起動信号を出力して、次の起動順番のスイッチング電源回路部を起動させることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態例の説明において、図４に示すスイッチング電源装置と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００１５】
この実施形態例のスイッチング電源装置１は、図４に示す構成と同様に、複数のスイッチング電源回路部２（２１，２２，・・・２ｎ−１，２ｎ（ただし、ｎは２以上の正の整数））を有している。それら複数のスイッチング電源回路部２は、予め定められた順番でもって順次起動する構成を有している。
【００１６】
この実施形態例におけるスイッチング電源回路部２の一つが抜き出され図１に簡略化されて示されている。この実施形態例では、スイッチング電源装置１の起動期間中に、複数のスイッチング電源回路部２を順次設定の順番で起動させていく構成に特徴がある。つまり、各スイッチング電源回路部２には、それぞれ、図４に示した構成に加えて、パルス計測部１５と、起動信号出力部１６とが設けられている。なお、この実施形態例では、スイッチング電源回路部２から負荷７への出力電圧Ｖｏｕｔの導通経路上には、図４に示した出力検出部８やスイッチ回路１０は設けられていない。
【００１７】
この実施形態例では、スイッチング制御部５は、図２（ｂ）に示すような、設定の周波数でもってパルスが出力されるスイッチ制御用パルス信号を作り出し、当該スイッチ制御用パルス信号をスイッチ素子Ｑに向けて出力する。スイッチ素子Ｑは、そのスイッチ制御用パルス信号を受け、パルスが加えられている期間はスイッチオン状態となり、それ以外はスイッチオフ状態となる。
【００１８】
パルス計測部１５は、スイッチング制御部５が起動してスイッチ制御用パルス信号の出力を開始する度にその起動時からのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を計測する回路構成を有する。起動信号出力部１６は、その計測された出力パルス数が設定の数値に達したときに起動信号を出力する。その起動信号は、予め定められた次の起動順番のスイッチング電源回路部２のスイッチング制御部５に向けて出力される。スイッチング制御部５は、その起動信号を受け取ったときに起動してスイッチ制御用パルス信号の出力を開始する構成を有する。
【００１９】
このようなパルス計測部１５と起動信号出力部１６とスイッチング制御部５によって、複数のスイッチング電源回路部２は、予め定められた順番でもって順次起動することができる。この実施形態例では、複数のスイッチング電源回路部２を順次起動させるために、スイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を利用している。そのスイッチ制御用パルス信号のパルスは設定の周波数でもって出力されることから、複数のスイッチング電源回路部２を精度良く設定の時間間隔でもって順次起動させることが可能となる。その上、スイッチ制御用パルス信号のパルスの出力周波数は例えばＭＨｚオーダーであるというように高い周波数であることから、起動信号の出力を決定する出力パルス数を小さい数値に設定することによって、複数のスイッチング電源回路部２間の起動時間差を非常に短時間にすることが可能である。
【００２０】
ところで、スイッチング制御部５にソフトスタート機能を持たせることがある。ソフトスタートとは、図２（ｂ）に示されるように、スイッチ制御用パルス信号の出力を開始したときのパルス幅を狭くし、徐々にその出力パルスの幅を広げていくという起動手法である。このソフトスタートを採用する理由は、起動時から、通常運転中と同様のパルス幅を持つスイッチ制御用パルス信号をスイッチング制御部５からスイッチ素子Ｑに向けて出力してしまうと、例えばスイッチング制御部５の内部が短絡したような状態となってスイッチング制御部５が損傷してしまう虞があるから、ソフトスタートしてスイッチング制御部５の破損を回避するためである。
【００２１】
この実施形態例では、スイッチング制御部５は、そのソフトスタート機能を備えている。すなわち、この実施形態例におけるスイッチング制御部５は、図１に示されるように、エラーアンプ２０とコンパレータ２１と三角波発生回路２２と基準電源２３が設けられると共に、充電回路２４とソフトスタート用コンデンサ２５とコンデンサ充電開始部２６と時定数切り換え部２７が設けられている。このスイッチング制御部５の構成例を以下に説明する。
【００２２】
例えば、起動順番が一つ前のスイッチング電源回路部２からスイッチング制御部５に起動信号が加えられると、その起動信号はコンデンサ充電開始部２６に加えられる。コンデンサ充電開始部２６は、その起動信号を受け取ると、電源接続部３０に接続される電源から充電回路２４を介してソフトスタート用コンデンサ２５への電荷の供給を開始させる。その電荷の供給によってソフトスタート用コンデンサ２５には電荷が蓄積されて充電されていく。なお、電源接続部３０に接続される電源としては、例えば、入力電源６や、基準電源２３や、他の外部の電源などの様々な電源が考えられ、ここでは、スイッチング電源回路部２全体の回路構成や、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電に必要な電力量などが考慮された適切な電源が選択されて電源接続部３０に接続される。
【００２３】
コンパレータ２１はパルス信号作成部として機能するものであり、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧が予め定められた設定の充電終了電圧に達するまでの充電期間中には、当該コンパレータ２１は、三角波発生回路２２から出力される図２（ａ）に示すような三角波Ｓと、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電途中の充電過渡電圧Ｖｃとを利用して、スイッチ制御用パルス信号を作成してスイッチ素子Ｑに向けて出力する。すなわち、コンパレータ２１は、三角波発生回路２２から出力された三角波Ｓと、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃとを比較する。そして、コンパレータ２１は、三角波Ｓの電圧がソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃ以下である期間中にはパルスを出力し、三角波Ｓの電圧がソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃよりも高い期間中にはパルスの出力を中止する（図２（ａ）、（ｂ）参照）。
このようにして、コンパレータ２１は、スイッチ制御用パルス信号を作成してスイッチ素子Ｑに向けて出力する。
【００２４】
ソフトスタート用コンデンサ２５の充電が緩やかとなるように、充電回路２４による充電の時定数を設定しておけば、そのソフトスタート用コンデンサ２５の緩やかな充電によってスイッチ制御用パルス信号のパルス幅を徐々に広げていくことができて、ソフトスタートを行わせることができる。
【００２５】
ソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧が設定の充電終了電圧に達した以降には、コンパレータ２１は、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧に代えて、エラーアンプ２０の出力を利用し、このエラーアンプ２０の出力と、三角波発生回路２２の出力三角波Ｓとの比較によって、上記同様に、スイッチ制御用パルス信号を出力する。つまり、コンパレータ２１は、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧が設定の充電終了電圧に達すると、ソフトスタート用の動作から、通常運転動作に移行する。
【００２６】
この実施形態例では、スイッチング電源回路部２から負荷７への出力電圧Ｖｏｕｔを検出する出力電圧検出部２８が設けられている。エラーアンプ２０は、その出力電圧検出部２８から出力された出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧と、基準電源２３の基準電圧とを比較し、それら出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧と基準電圧との差分に応じた電圧レベルを持つ信号を出力する。この構成によってエラーアンプ２０から出力される信号は、出力電圧Ｖｏｕｔの変動に応じて電圧レベルが変化する信号となる。コンパレータ２１は、通常運転中には、そのようなエラーアンプ２０の出力信号を利用して、スイッチ制御用パルス信号を作り出すことから、スイッチ制御用パルス信号は、出力電圧Ｖｏｕｔの変動に応じてパルス幅が可変するパルス信号となる。このスイッチ制御用パルス信号によって、スイッチ素子Ｑは出力電圧Ｖｏｕｔの変動に応じたスイッチング制御が成されることになる。このような通常運転中のスイッチ素子Ｑのスイッチング制御によって、出力電圧Ｖｏｕｔの安定化を図ることが可能となる。
【００２７】
なお、出力電圧検出部２８の回路構成には様々な回路構成がある。例えば、整流平滑部４から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを直接的に検出する回路構成や、トランス３に補助コイルを設け当該補助コイルの出力電圧を整流平滑して成る電圧を出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧として間接的に検出する回路構成などがある。この実施形態例では、出力電圧検出部２８の回路構成は限定されるものではなく、適宜な回路構成が設けられている。
【００２８】
ところで、この実施形態例では、スイッチング電源回路部２の起動時には、ソフトスタート用コンデンサ２５の電圧はほぼ零となっている。また、三角波発生回路２２から出力する三角波Ｓは、零ボルトよりも高い電圧範囲内で変動するものである。このため、起動信号がスイッチング制御部５に加えられ当該スイッチング制御部５が起動してソフトスタート用コンデンサ２５の充電が開始されても、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃが三角波発生回路２２の出力三角波Ｓの電圧レベルに達するまでは、コンパレータ２１からスイッチ制御用パルス信号の出力が開始されない。このため、スイッチング制御部５の起動時からソフトスタート用コンデンサ２５の充電がソフトスタート用の緩やかな充電速度で行われると、スイッチング制御部５の起動時から、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃが三角波発生回路２２の出力三角波Ｓの電圧レベル（つまり、信号出力タイミング電圧値）に達するまでに多くの時間がかかって、起動信号を受けてから、スイッチ制御用パルス信号の出力が開始されるまでに多くの時間を要してしまう。
【００２９】
このように、起動信号を受けてからスイッチ制御用パルス信号が出力されるまでに多くの時間がかかると、必然的に、そのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を利用した、次の起動順のスイッチング電源回路部２への起動信号の出力が遅くなる。これに起因して、各スイッチング電源回路部２間の起動時間差が長くなり、複数のスイッチング電源回路部２を短い時間間隔で順次起動させることが難しい。
【００３０】
この実施形態例では、起動信号を受けてから、スイッチ制御用パルス信号が出力し始めるまでの期間を短縮するために、次に示すような手段が講じられている。すなわち、充電回路２４には、複数の充電経路が並列的に設けられており、各充電経路にはそれぞれソフトスタート用コンデンサ２５の充電の時定数を異にするために互いに異なる抵抗値を持つ抵抗体が介設されている。時定数切り換え部２７は、起動信号を受けてからスイッチ制御用パルス信号の出力が開始されるまでの期間中（つまり、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃが三角波発生回路２２の出力三角波Ｓの電圧レベル（つまり、信号出力タイミング電圧値）に達するまでの期間中）には、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電速度を速めるべく充電回路２４の抵抗値が小さい充電経路でもってソフトスタート用コンデンサ２５の充電を行わせる。つまり、その充電経路の抵抗体とソフトスタート用コンデンサ２５とから成る時定数回路の小さい時定数でもってソフトスタート用コンデンサ２５の充電が成される。
【００３１】
また、時定数切り換え部２７は、スイッチ制御用パルス信号のパルス出力が開始された以降（つまり、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃが三角波発生回路２２の出力三角波Ｓの電圧レベル（つまり、信号出力タイミング電圧値）に達した以降）には、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電速度を緩めるために充電回路２４の充電経路を抵抗値の大きい充電経路に切り換えてソフトスタート用コンデンサ２５に電荷を供給させる。つまり、その充電経路の大きい抵抗値の抵抗体とソフトスタート用コンデンサ２５とから成る時定数回路の大きい時定数でもってソフトスタート用コンデンサ２５の充電が成されていく。
【００３２】
このような構成により、起動信号を受けてからスイッチ制御用パルス信号の出力が開始されるまでの期間（図２のＴｓｔ参照）においては、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電速度は速く、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電過渡電圧Ｖｃは急峻に増加する。これにより、上記期間Ｔｓｔの短縮化を図ることができる。
【００３３】
また、スイッチ制御用パルス信号の出力が開始された以降においては、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電速度は緩くなり、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧Ｖｃは緩やかに増加し、これにより、スイッチ制御用パルス信号のパルス幅は徐々に広がってソフトスタートが成される。
【００３４】
上記のように、起動信号を受けてからスイッチ制御用パルス信号の出力が開始されるまでの期間Ｔｓｔを短縮することによって、起動順が一つ前のスイッチング電源回路部２からの起動信号を受けてから、次の起動順のスイッチング電源回路部２への起動信号を出力するまでの時間を短くすることができる。よって、ソフトスタート機能を備えている場合においても、各スイッチング電源回路部２間の起動時間差を短時間にすることができる。
【００３５】
この実施形態例におけるスイッチング電源回路部２は上記のように構成されている。図３にはそのスイッチング電源回路部２の具体的な回路構成例が示されている。すなわち、この図３に示す例では、パルス計測部１５は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを有して構成されている。このパルス計測部１５では、スイッチング制御部５からスイッチ素子Ｑに向けて出力されるスイッチ制御用パルス信号の出力パルスによって、コンデンサＣ２が充電され、これらコンデンサＣ２の充電電圧が起動時からの出力パルス数として起動信号出力部１６に出力される（図２（ｃ）参照）。
【００３６】
図３に示す例では、起動信号出力部１６は比較回路によって構成されている。この起動信号出力部１６では、エラーアンプ２０に接続される基準電源２３の基準電圧を利用しており、起動信号出力部１６は、パルス計測部１５からの出力電圧と、基準電源２３の基準電圧とを比較する。そして、起動信号出力部１６は、パルス計測部１５の出力電圧が基準電圧以上になったことを検知したときに、図２（ｄ）に示すように起動信号を出力する。ここで、起動時からのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数がＸ個であるときのパルス計測部１５のコンデンサＣ２の充電電圧をＶＣ２（Ｘ）とし、スイッチ制御用パルス信号のパルスの電圧レベルをＶｐとし、コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれの静電容量をＣ１，Ｃ２とする。この場合、起動時のコンデンサＣ２の充電電圧が零ボルトであるとすると、コンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２（Ｘ）は下記の数式（１）に表すことができる。
【００３７】
ＶＣ２（Ｘ）＝Ｖｐ−Ｖｐ×（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））Ｘ・・・・・（１）
【００３８】
例えば、起動時からのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数が例えばＮ個になったときに、起動信号が出力されるようにするためには、基準電源２３の基準電圧をＶｓｐとすると、ＶＣ２（Ｎ−１）＜Ｖｓｐ≦ＶＣ２（Ｎ）の数式が成立すればよい。すなわち、下記の数式（２）が成立するように、スイッチ制御用パルス信号のパルスの電圧レベルＶｐや、コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれの静電容量Ｃ１，Ｃ２を設定すればよい。
【００３９】
Ｖｐ−Ｖｐ×（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））Ｎ−１＜Ｖｓｐ≦Ｖｐ−Ｖｐ×（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））Ｎ・・・・・（２）
【００４０】
起動信号出力部１６から出力された起動信号は、設定の次の起動順番のスイッチング電源回路部２のスイッチング制御部５に加えられる。
【００４１】
図３の例では、スイッチング制御部５のコンデンサ充電開始部２６は、抵抗体Ｒ１，Ｒ２と、トランジスタ素子Ｔｒとを有している。また、充電回路２４は、抵抗体Ｒ３，Ｒ４により構成されている。さらに、時定数切り換え部２７は、サイリスタＤｓｃと、抵抗体Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７と、ＦＥＴ素子Ｆとを有して構成されている。
【００４２】
コンデンサ充電開始部２６では、起動順番が一つ前に設定されているスイッチング電源回路部２から起動信号を受け取ると、その起動信号がトランジスタ素子Ｔｒのベースに加えられて当該トランジスタ素子Ｔｒがスイッチオンする。このトランジスタ素子Ｔｒのスイッチオンによって、時定数切り換え部２７のＦＥＴ素子Ｆがスイッチオンする。
【００４３】
この例では、ソフトスタート用コンデンサ２５は、基準電源２３の電荷を利用して充電が行われる構成であり、その基準電源２３からソフトスタート用コンデンサ２５に至るまでの導通経路上に、充電回路２４の抵抗体Ｒ３，Ｒ４の並列回路が介設されている。ここでは、抵抗体Ｒ３は抵抗体Ｒ４よりも抵抗値が小さいものとなっており、その抵抗値が小さい抵抗体Ｒ３に直列的にＦＥＴ素子Ｆが接続されている。
【００４４】
ＦＥＴ素子Ｆがスイッチオンすると、基準電源２３に基づいた電荷（電流）はその多くが抵抗値の大きい抵抗体Ｒ４よりも、抵抗値の小さい抵抗体Ｒ３を通ってソフトスタート用コンデンサ２５に通電する。これにより、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電の時定数は、ソフトスタート用コンデンサ２５の容量と、抵抗体Ｒ３の抵抗値によって、決定されることになる。このため、抵抗体Ｒ３の抵抗値を、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電速度を早めるべく定めた小さい値とすることによって、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧を非常に短時間で三角波発生回路２２の三角波の電圧領域に上昇させることができる。
【００４５】
このソフトスタート用コンデンサ２５の充電によってソフトスタート用コンデンサ２５の充電電圧が三角波発生回路２２の三角波の電圧領域に達すると、コンパレータ２１からスイッチ制御用パルス信号のパルスの出力が開始される。その出力パルスはスイッチ素子Ｑに加えられるだけでなく、時定数切り換え部２７のサイリスタＤｓｃにも加えられる。サイリスタＤｓｃは、その出力パルスによってスイッチオンし、これにより、ＦＥＴ素子Ｆがオフする。このＦＥＴ素子Ｆのオフによって、基準電源２３からの電荷の抵抗体Ｒ３への通電が停止し、基準電源２３からの電荷は抵抗体Ｒ４を介してソフトスタート用コンデンサ２５に供給される。これにより、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電の時定数は、ソフトスタート用コンデンサ２５の容量と、抵抗体Ｒ４の抵抗値によって、決定されることになる。つまり、時定数切り換え部２７によって、充電回路２４を介したソフトスタート用コンデンサ２５の充電の時定数が切り換えられる。
【００４６】
抵抗体Ｒ４の抵抗値は、ソフトスタート用コンデンサ２５の充電速度が図２（ａ）のソフトスタート期間のように緩やかになるための大きな値に設定される。
これにより、コンパレータ２１から出力されるスイッチ制御用パルス信号のパルス幅は徐々に広がっていってソフトスタートさせる。このため、スイッチング電源回路部２から出力される電圧Ｖｏｕｔは、図２（ｅ）に示されるように、徐々に増加して立ち上がっていく。
【００４７】
一方、スイッチ制御用パルス信号のパルスの出力数に応じて、パルス計測部１５のコンデンサＣ１の充電電圧が段階的に増加していき、そのコンデンサＣ１の充電電圧が基準電源２３の基準電圧に達すると、起動信号出力部１６から起動信号が出力する。この起動信号が、設定の次のスイッチング電源回路部２のスイッチング制御部５に加えられて、コンデンサ充電開始部２６によって図２（ｆ）に示されるようにソフトスタート用コンデンサ２５の充電を開始し、然る後に、図２（ｇ）、（ｈ）に示されるようにソフトスタートでもってスイッチ制御用パルス信号の出力が開始される。
【００４８】
ところで、図３に示す回路構成では、スイッチ制御用パルス信号の出力パルス数の計測にはコンデンサＣ２の充電電圧を利用している。コンデンサＣ２を充電したままにしておくと、次に起動したときに、その次の起動時からのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を正確に計測できない。このため、この図示の例では、コンデンサＣ２の電荷を放電させるための放電経路３１が設けられると共に、その放電経路上にはダイオードＤ３とリセット回路３２が設けられている。
この例では、リセット回路３２はスイッチ回路により構成されており、例えば、外部の入力電源６からの電力供給が停止したときに、ダイオードＤ３がオンすると共に、リセット回路３２のスイッチ回路がオンする。これにより、放電経路３１が導通状態となって、パルス計測部１５のコンデンサＣ２の電荷が放電される。
【００４９】
また、時定数切り換え部２７のサイリスタＤｓｃにおいて、スイッチ制御用パルス信号のパルスによってサイリスタＤｓｃがオンした後には、そのサイリスタＤｓｃは寄生容量によってスイッチオン状態を継続する。この状態が継続したままでは、次の起動時に、ソフトスタート用コンデンサ２５を小さい時定数でもって充電できなくなってしまう。このため、図３の例では、そのサイリスタＤｓｃに関しても、パルス計測部１５のコンデンサＣ１と同様の放電手段によって、サイリスタＤｓｃの寄生容量を放電させる。
【００５０】
図３に示す回路構成は上記のように構成されているが、もちろん、図３に示す回路構成は一例にすぎず、パルス計測部１５や起動信号出力部１６や充電回路２４や時定数切り換え部２７等の回路構成は、他の回路構成を採用してもよいものである。
【００５１】
なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、スイッチング電源装置１に設けられている全てのスイッチング電源回路部２に、パルス計測部１５と起動信号出力部１６が設けられていたが、起動順番が最後に設定されているスイッチング電源回路部２は、起動信号を出力する必要がないので、その最後の起動順番のスイッチング電源回路部２には、パルス計測部１５と起動信号出力部１６を設けなくてもよい。パルス計測部１５と起動信号出力部１６の省略によって、その最後の起動順番のスイッチング電源回路部２は、回路構成の簡略化を図ることができる。
【００５２】
また、この実施形態例では、スイッチング電源装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータタイプであったが、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータタイプであってもよい。さらに、リセット回路３２は必要に応じて設けられるものであり、パルス計測部１５や時定数切り換え部２７等の回路構成によってはリセット回路３２は省略してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、パルス計測部と、起動信号出力部とを設け、パルス計測部によって計測された起動時からのスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数が設定の数値に達したときに、起動信号出力部によって、起動信号が設定の次の起動順番のスイッチング電源回路部に出力される構成とした。つまり、この発明のスイッチング電源装置では、複数のスイッチング電源回路部を、スイッチ制御用パルス信号の出力パルス数を利用して、順次、設定の順番で起動させる構成となっている。スイッチ制御用パルス信号のパルスの出力は高精度なものであることから、複数のスイッチング電源回路部をほぼ設計通りの時間差でもって順次起動させることができる。
【００５４】
また、スイッチ制御用パルス信号のパルスは高い周波数で出力されるものであることから、起動信号の出力を決定する出力パルス数の数値を小さく設定すれば、各スイッチング電源回路部の起動の時間差を非常に短くすることが容易である。
【００５５】
さらに、各スイッチング電源回路部を順次起動させるために、各スイッチング電源回路部から出力電力を負荷に供給するための経路上に、電圧降下や電力損失を招くような回路部を設けなくてよいので、電圧降下や電力損失増加が抑制されて、効率良く出力電力を負荷に供給することができる。
【００５６】
起動順番が最後に設定されているスイッチング電源回路部が、パルス計測部と、起動信号出力部とを省略した回路構成となっているものにあっては、パルス計測部と起動信号出力部が省略されている分、起動順番が最後のスイッチング電源回路部は、部品点数を削減できて回路構成を簡略化することができる。
【００５７】
スイッチング制御部がソフトスタート機能を備えているものにあっても、上記同様の効果を得ることができるが、例えば、そのソフトスタート機能を行うためにソフトスタート用コンデンサが設けられ、そのソフトスタート用コンデンサの充電電圧が設定の信号出力タイミング電圧値に達した以降でなければ、スイッチ制御用パルス信号が出力されない構成を備えている場合には、そのソフトスタート用コンデンサの充電電圧が設定の信号出力タイミング電圧値に達するまでの期間に起因して、各スイッチング電源回路部間の起動時間差が長くなってしまうことが懸念される。これに対して、この発明では、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が設定の信号出力タイミング電圧値に達するまでの間は、時定数切り換え部によって、スイッチ制御用パルス信号の出力が開始された以降よりもソフトスタート用コンデンサの充電速度を速める構成を備えることにより、起動信号を受けてソフトスタート用コンデンサの充電を開始してから、スイッチ制御用パルス信号の出力を開始するまでの期間を短くすることができる。これにより、ソフトスタート機能を備えている場合であっても、各スイッチング電源回路部間の起動時間差を短くすることができる。
【００５８】
ソフトスタート用コンデンサの充電の時定数の切り換え部がサイリスタを有しているものや、パルス計測部がコンデンサの充電電圧をスイッチ制御用パルス信号の出力パルス数として出力する構成を有するものにあっては、時定数切り換え部のサイリスタの寄生容量や、パルス計測部のコンデンサが電荷を保持したままの状態が継続されてしまうと、次回の起動時に時定数切り換え部が正常に動作しなかったり、パルス計測部が起動時からのスイッチ制御用パルス信号の正確な出力パルス数を出力しないという不具合が発生する。これに対して、この発明では、サイリスタを備えた時定数切り換え部や、コンデンサを用いたパルス計測部が設けられる場合には、サイリスタの寄生容量や、パルス計測部のコンデンサの電荷を設定のタイミングで放電させるリセット回路を設ける。これにより、起動時には、そのサイリスタやコンデンサを初期状態にしておくことができるので、前記したような不具合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る一実施形態例のスイッチング電源装置を構成するスイッチング電源回路部の一つを抜き出して簡略化して示した回路構成図である。
【図２】図１に示すスイッチング電源回路部の主要な回路構成部分の動作例を示す波形図である。
【図３】図１に示す回路の一具体例を示す回路図である。
【図４】スイッチング電源装置の一従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
１  スイッチング電源装置
２  スイッチング電源回路部
５  スイッチング制御部
１５  パルス計測部
１６  起動信号出力部
２５  ソフトスタート用コンデンサ
２６  コンデンサ充電開始部
２７  時定数切り換え部
３２  リセット回路
【図１】
2004229428.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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