(57)【要約】【課題】平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても電源電圧の変動を抑制できるようにする。【解決手段】コンデンサ劣化検出部３０６で平滑用コンデンサ２２の容量低下を検出し、容量低下が検出された場合に負荷４０の制御状態をＦＦ制御系３０９によって定電圧スイッチング回路２０へフィードフォワードしてスイッチング素子２０２のスイッチング制御を行わせることで、平滑用コンデンサ２２の容量低下時に大きな負荷変動があっても負荷４０の制御状態のフィードフォワードを加味したスイッチング素子２０２のスイッチング制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく出力電圧Ｖｏの変動を抑制する。【選択図】        図１
2007252021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を含む定電圧スイッチング回路と、該定電圧スイッチング回路と負荷との間に接続される平滑用コンデンサと、前記定電圧スイッチング回路の出力電圧が所望の定電圧となるように該出力電圧をフィードバックして前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるフィードバック制御系とを備え、前記負荷に前記定電圧スイッチング回路の出力電圧を印加するスイッチング電源装置であって、
前記平滑用コンデンサの容量低下を検出する検出手段と、
前記平滑用コンデンサの容量低下が検出された場合に前記負荷の制御状態を前記定電圧スイッチング回路へフィードフォワードして前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるフィードフォワード制御系と、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記フィードフォワード制御系は、検出された前記平滑用コンデンサの容量低下の度合いに応じて前記定電圧スイッチング回路へのフィードフォワード量を可変させることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記負荷への電力供給量を判定し、該電力供給量が所定値以上の場合に前記フィードフォワード制御系による制御を有効とさせる負荷レベル判定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記平滑用コンデンサは、容量値が温度依存性を有するコンデンサであり、
該平滑用コンデンサ近傍の温度を検出する温度センサを備え、
前記検出手段は、前記温度センサにより検出された温度が所定温度以下であることに基づき前記平滑用コンデンサの容量低下を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
スイッチング素子を含む定電圧スイッチング回路と、該定電圧スイッチング回路と負荷との間に接続される平滑用コンデンサと、前記定電圧スイッチング回路の出力電圧が所望の定電圧となるように該出力電圧をフィードバックして前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるフィードバック制御系とを備え、前記負荷に前記定電圧スイッチング回路の出力電圧を印加するスイッチング電源装置の制御方法であって、
前記負荷の制御状態として所定値以上の負荷変動を検出する工程と、
前記平滑用コンデンサの容量低下を検出する工程と、
前記平滑用コンデンサの容量低下が検出された場合の所定値以上の負荷変動時に該容量低下分の補正量を前記定電圧スイッチング回路へフィードフォワードして前記フィードバック制御系によるスイッチング制御に重畳させて前記スイッチング素子を制御する工程と、
を含んだことを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スイッチング電源装置およびその制御方法に関し、特に平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても電源電圧の変動を抑制できるスイッチング電源装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源電圧を所定の電圧に変圧し、変圧した電圧を負荷に印加する定電圧スイッチング回路を有するスイッチング電源装置が知られている。かかるスイッチング電源装置においては、定電圧スイッチング回路は、コイル等への通電をスイッチング素子のスイッチングにより断続的に行うことにより発生するサージ電圧を利用し、出力側の平滑用コンデンサにチャージすることにより一定の出力電圧を発生させている。このため、通常は定電圧スイッチング回路の出力電圧をモニタし、出力電圧の変動をフィードバックさせることでスイッチング素子のオン／オフデューティを可変制御するようにしている。ここで、定電圧スイッチング回路による出力電圧の供給は、スイッチング素子のオン／オフデューティに従うあるタイミングでしか実行されないが、負荷の急変等の負荷変動による電圧変動（リップル電圧）が生じても平滑用コンデンサの容量によって最小限となるように抑制される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４６４７６号公報
【特許文献２】特開２０００−３０８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば平滑用コンデンサに経時的な劣化等が発生し、容量が低下することで容量抜けが生ずると、急激な電力消費等による大きな負荷変動が生じた場合に定電圧スイッチング回路の出力電圧に大きな落込みを生じてもフィードバック制御では遅れを生じて対応しきれず該出力電圧を一定に維持できなくなってしまうという課題がある。
【０００５】
図１７は、負荷消費電流Ｉの変動に対する定電圧スイッチング回路の昇圧電圧（出力電圧）Ｖｏの変動の様子を示す説明図である。図１７（ａ）に示すような負荷消費電流Ｉの変動に対して、平滑用コンデンサの劣化がなく容量低下がない場合であれば、図１７（ｂ）に示すように、昇圧電圧Ｖｏはほぼ一定となるように制御されるが、平滑用コンデンサが劣化して容量低下を生じた場合には、図１７（ｃ）に示すように、負荷消費電流Ｉの大きな負荷変動に追従できずに昇圧電圧Ｖｏに大きな変動を生じてしまい、一定電圧に維持できなくなってしまう。
【０００６】
これに対して、スイッチング電源装置に関連して平滑用コンデンサの劣化、故障等を検出する技術は種々提案されているが（例えば、特許文献１，２等参照）、平滑用コンデンサの交換を適正に行う等のために劣化を検出するに過ぎず、上記課題を解決するものではない。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても電源電圧の変動を抑制できるスイッチング電源装置およびその制御方法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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係るスイッチング電源装置は、スイッチング素子を含む定電圧スイッチング回路と、該定電圧スイッチング回路と負荷との間に接続される平滑用コンデンサと、前記定電圧スイッチング回路の出力電圧が所望の定電圧となるように該出力電圧をフィードバックして前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるフィードバック制御系とを備え、前記負荷に前記定電圧スイッチング回路の出力電圧を印加するスイッチング電源装置であって、前記平滑用コンデンサの容量低下を検出する検出手段と、前記平滑用コンデンサの容量低下が検出された場合に前記負荷の制御状態を前記定電圧スイッチング回路へフィードフォワードして前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるフィードフォワード制御系と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の発明によれば、平滑用コンデンサの容量低下を検出し、容量低下が検出された場合に負荷の制御状態を定電圧スイッチング回路へフィードフォワードしてスイッチング素子のスイッチング制御を行わせることとしたので、平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても平滑用コンデンサの容量変化を電圧制御に反映することができ、負荷の制御状態のフィードフォワードを加味したスイッチング素子のスイッチング制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明に係るスイッチング電源装置は、請求項１の発明において、前記フィードフォワード制御系は、検出された前記平滑用コンデンサの容量低下の度合いに応じて前記定電圧スイッチング回路へのフィードフォワード量を可変させることを特徴とする。
【００１１】
この請求項２の発明によれば、検出された平滑用コンデンサの容量低下の度合いに応じて定電圧スイッチング回路へのフィードフォワード量を可変させることとしたので、容量低下の度合いが大きくても負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明に係るスイッチング電源装置は、請求項１または２の発明において、前記負荷への電力供給量を判定し、該電力供給量が所定値以上の場合に前記フィードフォワード制御系による制御を有効とさせる負荷レベル判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項３の発明によれば、負荷への電力供給量を判定し、該電力供給量が所定値以上の場合にフィードフォワード制御系による制御を有効とさせることとしたので、負荷への電力供給量が小さい場合にはコンデンサ容量の大小に関わらず負荷変動があっても元々電圧落込み量が少なく負荷変動に伴う影響が少ない一方、強制的にフィードフォワード制御を行うと逆に電圧が必要以上に上昇してハンチングを生じて安定性を欠く可能性があることから、無駄なフィードフォワード制御の実行を回避することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明に係るスイッチング電源装置は、請求項１〜３のいずれか一つの発明において、前記平滑用コンデンサは、容量値が温度依存性を有するコンデンサであり、該平滑用コンデンサ近傍の温度を検出する温度センサを備え、前記検出手段は、前記温度センサにより検出された温度が所定温度以下であることに基づき前記平滑用コンデンサの容量低下を検出することを特徴とする。
【００１５】
この請求項４の発明によれば、容量値が温度依存性を有する平滑用コンデンサ近傍の温度を検出し、検出された温度が所定温度以下であることに基づき平滑用コンデンサの容量低下を検出することとしたので、容量値が温度依存性を有する平滑用コンデンサは周囲温度が所定温度以下に低い場合には劣化時と同様に容量が低下することから、低温環境下で大きな負荷変動があっても電源電圧の変動を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項５の発明に係るスイッチング電源装置の制御方法は、スイッチング素子を含む定電圧スイッチング回路と、該定電圧スイッチング回路と負荷との間に接続される平滑用コンデンサと、前記定電圧スイッチング回路の出力電圧が所望の定電圧となるように該出力電圧をフィードバックして前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるフィードバック制御系とを備え、前記負荷に前記定電圧スイッチング回路の出力電圧を印加するスイッチング電源装置の制御方法であって、前記負荷の制御状態として所定値以上の負荷変動を検出する工程と、前記平滑用コンデンサの容量低下を検出する工程と、前記平滑用コンデンサの容量低下が検出された場合の所定値以上の負荷変動時に該容量低下分の補正量を前記定電圧スイッチング回路へフィードフォワードして前記フィードバック制御系によるスイッチング制御に重畳させて前記スイッチング素子を制御する工程と、を含んだことを特徴とする。
【００１７】
この請求項５の発明によれば、負荷の制御状態として所定値以上の負荷変動を検出するとともに、平滑用コンデンサの容量低下を検出し、容量低下が検出された場合の所定値以上の負荷変動時に該容量低下分の補正量を定電圧スイッチング回路へフィードフォワードしてフィードバック制御系によるスイッチング制御に重畳させてスイッチング素子を制御することとしたので、平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても平滑用コンデンサの容量低下分を電圧制御に反映することができ、フィードフォワードにより平滑用コンデンサの容量低下分を重畳したスイッチング素子のスイッチング制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、平滑用コンデンサの容量低下を検出し、容量低下が検出された場合に負荷の制御状態を定電圧スイッチング回路へフィードフォワードしてスイッチング素子のスイッチング制御を行わせるよう構成したので、平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても平滑用コンデンサの容量変化を電圧制御に反映することができ、負荷の制御状態のフィードフォワードを加味したスイッチング素子のスイッチング制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、請求項２の発明によれば、検出された平滑用コンデンサの容量低下の度合いに応じて定電圧スイッチング回路へのフィードフォワード量を可変させるよう構成したので、容量低下の度合いが大きくても負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができるという効果を奏する。
【００２０】
また、請求項３の発明によれば、負荷への電力供給量を判定し、該電力供給量が所定値以上の場合にフィードフォワード制御系による制御を有効とさせるよう構成したので、負荷への電力供給量が小さい場合にはコンデンサ容量の大小に関わらず負荷変動があっても元々電圧落込み量が少なく負荷変動に伴う影響が少ない一方、強制的にフィードフォワード制御を行うと逆に電圧が必要以上に上昇してハンチングを生じて安定性を欠く可能性があることから、無駄なフィードフォワード制御の実行を回避することができるという効果を奏する。
【００２１】
また、請求項４の発明によれば、容量値が温度依存性を有する平滑用コンデンサ近傍の温度を検出し、検出された温度が所定温度以下であることに基づき平滑用コンデンサの容量低下を検出するよう構成したので、容量値が温度依存性を有する平滑用コンデンサは周囲温度が所定温度以下に低い場合には劣化時と同様に容量が低下することから、低温環境下で大きな負荷変動があっても電源電圧の変動を抑制することができるという効果を奏する。
【００２２】
また、請求項５の発明によれば、負荷の制御状態として所定値以上の負荷変動を検出するとともに、平滑用コンデンサの容量低下を検出し、容量低下が検出された場合の所定値以上の負荷変動時に該容量低下分の補正量を定電圧スイッチング回路へフィードフォワードしてフィードバック制御系によるスイッチング制御に重畳させてスイッチング素子を制御するようにしたので、平滑用コンデンサの容量低下時に大きな負荷変動があっても平滑用コンデンサの容量低下分を電圧制御に反映することができ、フィードフォワードにより平滑用コンデンサの容量低下分を重畳したスイッチング素子のスイッチング制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るスイッチング電源装置およびその制御方法の好適な実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明に係るスイッチング電源装置の実施例１の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、実施例１に係るスイッチング電源装置１は、電源１０、定電圧スイッチング回路２０、平滑用コンデンサ２２、制御回路３０、負荷４０を有する。電源１０は、スイッチング電源装置１の電源であり、バッテリ等による直流電源である。定電圧スイッチング回路２０は、電源１０に対して適宜配線により接続され、この電源１０の電圧Ｖｉを所定の電圧Ｖｏに昇圧し、昇圧した出力電圧Ｖｏを負荷４０に印加するチョッパ式昇圧定電圧回路であり、コイル２０１、スイッチング素子２０２、ドライバ２０３およびダイオード２０４を有する。コイル２０１は、電源１０によって励磁される電磁コイルである。スイッチング素子２０２は、オン／オフ動作に伴いコイル２０１を地絡または開放するトランジスタ等の半導体スイッチまたは電磁式リレー等のスイッチング素子である。ドライバ２０３は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号のオン／オフデューティに従いスイッチング素子２０２をオン／オフ駆動する駆動回路である。ダイオード２０４は、整流ダイオードである。また、平滑用コンデンサ２２は、定電圧スイッチング回路２０が昇圧した出力電圧Ｖｏを平滑化して負荷４０に印加するためのものであり、例えばアルミニウム電解コンデンサが用いられている。ここで、平滑用コンデンサ２２は、負荷変動による出力電圧Ｖｏの変動を抑制し得る容量を有する。
【００２５】
図１を参照して、定電圧スイッチング回路２０および平滑用コンデンサ２２の基本的動作について説明する。スイッチング素子２０２がオンの場合、電源１、コイル２０１およびスイッチング素子２０２に流れる電流によってコイル２０１が励磁され、コイル２０１は電気エネルギーを蓄積する。一方、スイッチング素子２０２がオフすると、コイル２０１に蓄積された電気エネルギーがサージ電圧として昇圧された状態で平滑用コンデンサ２２を充電して一定電圧を発生するとともに負荷４０に供給される。そこで、スイッチング素子２０２のオン／オフによるスイッチング制御をＰＷＭ信号のオン／オフデューティに従い周期的に繰返すことによって、定電圧スイッチング回路２０は、電源１０の電圧Ｖｉを所定の電圧Ｖｏに昇圧し、昇圧した出力電圧Ｖｏを負荷４０に印加することができる。
【００２６】
制御回路３０は、スイッチング電源装置１の全体の制御、すなわち負荷４０の供給電力制御と定電圧スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏの制御とを同時に行う制御部であり、一部実装回路構成に加えてＣＰＵによる制御を主体とするマイクロコンピュータ構成のものである。制御回路３０は、比較回路３０１、ＰＷＭ演算制御部３０２、負荷出力算出部３０３、負荷制御部３０４、負荷出力変動判定部３０５、コンデンサ劣化検出部３０６、ＦＦ（フィードフォワード）制御部３０７、ＦＢ（フィードバック）制御系３０８、ＦＦ制御系３０９等を有する。
【００２７】
比較回路３０１は、定電圧スイッチング回路２０の出力電圧である平滑用コンデンサ２２の両端の電圧Ｖｏをモニタし、目標とする所望の参照電圧Ｖｔと比較することで参照電圧Ｖｔに対する出力電圧ｖｏの変動幅（リップル）を常時監視するためのものである。ＰＷＭ演算制御部３０２は、モニタされる出力電圧Ｖｏが常に参照電圧Ｖｔで一定となるように比較回路３０１からの比較出力に基づいてＰＷＭ信号のオン／オフデューティを増減補正してドライバ２０３に出力することでスイッチング素子２０２のスイッチング制御を行わせるためのものである。比較回路３０１は、ＰＷＭ演算制御部３０２ととともにＦＢ制御系３０８を構成する。
【００２８】
また、負荷出力算出部３０３は、負荷４０の駆動を要するための外部操作入力に基づいて負荷４０に供給するための負荷出力（電力供給量であり、例えば駆動電流）を算出する。負荷制御部３０４は、負荷出力算出部３０３により算出された負荷出力に基づいて負荷４０を駆動制御する。負荷出力変動判定部３０５は、制御タイミング毎に前回の負荷出力との差を演算することで、負荷４０の制御状態として所定値以上の負荷変動が生ずるか否かを判定する。これにより、制御回路３０は、所定値以上の負荷変動が生ずる場合、その負荷変動の生ずるタイミングを把握していることとなる。
【００２９】
さらに、コンデンサ劣化検出部３０６は、出力電圧Ｖｏの変動をモニタすることで平滑用コンデンサ２２の劣化に伴う容量低下を検出するための検出手段である。実施例１のスイッチング電源装置１は、負荷変動による出力電圧Ｖｏの変動を平滑用コンデンサ２２の容量により抑制しているため、この平滑用コンデンサ２２に容量抜け（容量低下）が生ずると、急激な負荷変動があった場合の電圧落込みが大きくなってしまい、出力電圧Ｖｏを参照電圧Ｖｔに対応する一定値に維持できなくなる。ここで、平滑用コンデンサ２２の容量低下は、平滑用コンデンサ２２が経時的に劣化した場合に典型的に生ずる一方、急激な負荷変動が生ずるタイミングは、負荷出力変動判定部３０５を通じて把握されている。そこで、コンデンサ劣化検出部３０６は、負荷出力変動判定部３０５の判定出力に基づき所定値以上の負荷変動が生ずるタイミングで、定電圧スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏの電圧落込み量（リップル幅）をモニタし、その電圧落込み量が初期の想定範囲から外れるような規定値Ｖth以上である場合には、劣化して容量が低下していることを検出する。
【００３０】
図２は、平滑用コンデンサ２２の劣化検出のタイミング制御例の一例を示す概略タイミングチャートである。負荷の制御状態として、例えばオフからオンに切換えられることによる急激な負荷変動時に、その負荷変動に伴う出力電圧Ｖｏの電圧落込み量が規定値Ｖth以上に大きければ平滑用コンデンサ２２が劣化して容量低下を生じていると判断することができる。一方、平滑用コンデンサ２２が劣化しておらず、規定の容量値を有する場合には、負荷変動分を吸収し得るため、出力電圧Ｖｏの電圧落込みは生ぜず、または生じてもわずかな電圧落込み量となる。
【００３１】
ＦＦ制御部３０７は、コンデンサ劣化検出部３０６によって平滑用コンデンサ２２の劣化に伴う容量低下が検出された場合以降の所定値以上の負荷変動時には容量低下分の補正量として負荷４０の制御状態をＰＷＭ演算制御部３０２によるオン／オフデューティの演算に反映させるようフィードフォワードさせることで、ＦＢ制御系３０８によるスイッチング制御に重畳させてスイッチング素子２０２を制御させるためのものである。ＦＦ制御部３０７は、ＰＷＭ演算制御部３０２とともにＦＦ制御系３０９を構成する。即ち、ＦＦ制御系３０９は、平滑用コンデンサ２２が劣化した場合には容量低下を生じ、この状態での所定値以上の負荷変動時には出力電圧Ｖｏの電圧落込み量が大きくなってしまうことから、平滑用コンデンサ２２の劣化に伴う容量低下が検出された場合以降の所定値以上の負荷変動時には、ＦＢ制御系３０８によるフィードバック制御に加えて、フィードフォワード制御によって出力電圧Ｖｏの電圧落込みに対する定電圧スイッチング回路２０の出力感度（ＰＷＭ信号のオン／オフデューティ）を上げ、電圧落込みに対して早めに出力電圧Ｖｏが大きくなるように制御することで、電圧落込み量を最小限に抑える。
【００３２】
図３は、平滑用コンデンサ２２の容量が低下した場合であって負荷変動時に対してフィードフォワード制御適用の有無に応じた出力電圧Ｖｏの変動の様子を誇張して模式的に示す電圧波形図である。同図中、実線はフィードフォワード適用ありの場合の波形を示し、破線はフィードフォワード適用なしの場合の波形を示す。出力電圧Ｖｏが一旦落ち込まないと変動がわからないため、フィードフォワード制御適用の有無に関わらず電圧落出しは一緒であるが、その後は、電圧落込みに対して早めに出力電圧を大きくするようにフィードフォワード制御によって出力感度を上げる早期対応により電圧落込み量が最小限に抑えられる。また、フィードフォワード適用ありの場合、電圧落込み量が小さくなる分、所望の電圧値への復帰も早くなる。
【００３３】
次に、図４を参照して、実施例１の制御回路３０による動作制御例を説明する。図４は、制御回路３０により実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。基本的には、負荷４０の制御状態として所定値以上の負荷変動を検出する工程と、平滑用コンデンサ２２の容量低下を検出する工程と、平滑用コンデンサ２２の容量低下が検出された場合の所定値以上の負荷変動時に該容量低下分の補正量を定電圧スイッチング回路２０へフィードフォワードしてＦＢ制御系３０８によるスイッチング制御に重畳させてスイッチング素子２０２を制御する工程とを含んでいる。
【００３４】
同図に示すように、まず、負荷４０に対する何らかの外部操作入力があるか否かを随時監視し（ステップＳ１０１）、外部操作入力があった場合には（ステップＳ１０1；Ｙｅｓ）、負荷出力算出部３０３によって操作量に伴う負荷出力Ｉ(n)を算出する（ステップＳ１０２）。負荷制御部３０４は、算出された負荷出力Ｉ(n)に基づいて負荷４０を駆動制御する。この処理と並行して、比較回路３０１によって定電圧スイッチング回路２０の出力電圧Ｖｏを随時モニタする（ステップ１０３）。そして、負荷出力変動判定部３０５は、算出された負荷出力Ｉ(n)と前回の負荷出力Ｉ(ｎ-1)との差（絶対値）を演算することで負荷変動量を求め、この負荷変動量があらかじめ設定されている所定値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００３５】
ここで、負荷変動量が所定値Ａよりも小さい場合には（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、平滑用コンデンサ２２の容量低下の有無に関わらず負荷変動に対する出力電圧Ｖｏの落込みは問題とならないため、ＦＢ制御系３０８を機能させる。即ち、ステップＳ１０３でモニタされた出力電圧Ｖｏと参照電圧Ｖｔとの差（リップル量）を比較回路３０１で求め、ＰＷＭ演算制御部３０２でこの差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードバック制御用の所定の係数ｘを乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝ｘ（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０８）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。ドライバ２０３は、ＰＷＭ演算制御部３０２から出力されるオン／オフデューティＤuty(n)に従うＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子２０２のオン／オフスイッチング制御を行うことで、出力電圧Ｖｏのリップル変動を抑制し、目標とする参照電圧Ｖｔに維持させる。その後、次回の制御のために、今回のオン／オフデューティＤuty(n)を前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に置換え（ステップＳ１１１）、今回の負荷出力Ｉ(ｎ)を前回の負荷出力Ｉ(ｎ-1)に置換える（ステップＳ１１２）。ここで、ステップＳ１０８を経る処理がＦＢ制御系３０８による制御として実行される。
【００３６】
一方、負荷変動量が所定値Ａ以上の場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、平滑用コンデンサ２２の劣化が検出済みであることを示すフィードフォワード（ＦＦ）系フラグが立てられているか否かをチェックし（ステップＳ１０５）、ＦＦ系フラグが立てられていなければ（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、コンデンサ劣化検出部３０６は、負荷出力変動判定部３０５から出力される所定値Ａ以上の負荷変動のタイミングで、出力電圧Ｖｏをモニタすることで、この出力電圧Ｖｏの落込み量が所定値Ｖth以上であるか否かにより、平滑用コンデンサ２２に劣化が生じているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。出力電圧Ｖｏの落込み量が所定値Ｖthよりも小さければ（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、平滑用コンデンサ２２に劣化が生じていないものと判定し、ステップＳ１０８を経るＦＢ制御系３０８の制御に移行する。
【００３７】
出力電圧Ｖｏの落込み量が所定値Ｖth以上であれば（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、平滑用コンデンサ２２は劣化し容量低下を生じているものと判定し、ＦＦ制御系３０９は、ＦＦ系フラグを立て、以後、フィードフォワード制御を可能とする（ステップＳ１０７）。即ち、１回目の所定値Ａ以上の電圧落込みの検出により平滑用コンデンサ２２の劣化を検出し、この検出時点を境に、コンデンサ劣化以前とコンデンサ劣化以後とで制御を切換えるためにＦＦ系フラグが利用される。
【００３８】
そして、その後の制御において、負荷変動量が所定値Ａ以上であって（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ＦＦ系フラグが立てられている状況では（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、平滑用コンデンサ２２の容量低下が検出された場合の所定値Ａ以上の負荷変動時に相当し、ＰＷＭ演算制御部３０２に対してＦＦ制御部３０７が機能する。即ち、ＰＷＭ演算制御部３０２は、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数αを乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝α（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０９）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。ここで、係数αは、出力感度に相当し、フィードバック制御用の係数ｘよりも感度の高いものである。即ち、係数αは、係数ｘに対して平滑用コンデンサ２２の容量低下分の補正量をフィードフォワードにより重畳させることで感度を上げたものであり、出力電圧Ｖｏの落込みに対して早めに出力を大きくさせ得るオン／オフデューティを生成する。
【００３９】
ドライバ２０３は、ＰＷＭ演算制御部３０２から出力されるオン／オフデューティＤuty(n)に従うＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子２０２のオン／オフスイッチング制御を行うことで、大きな負荷変動があっても電圧落込み量を最小限に抑えることで、出力電圧Ｖｏの変動を抑制し、目標とする参照電圧Ｖｔに維持させる。その後、次回の制御のために、今回のオン／オフデューティＤuty(n)を前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に置換え（ステップＳ１１１）、今回の負荷出力Ｉ(ｎ)を前回の負荷出力Ｉ(ｎ-1)に置換える（ステップＳ１１２）。ここで、ステップＳ１０９を経る処理がＦＦ制御系３０９による制御として実行される。
【００４０】
図５は、平滑用コンデンサ２２の容量低下時における実施例１による負荷消費電流Ｉの変動に対する定電圧スイッチング回路２０の昇圧電圧（出力電圧）Ｖｏの変動の様子を示す説明図である。図５（ａ）に示すような負荷消費電流Ｉの大きな負荷変動に対して、その負荷変動のタイミングでのフィードフォワード制御がない場合であれば、図５（ｂ）中に破線で示すように、出力電圧Ｖｏの変動は図１７（ｃ）の場合と同様に大きいが、負荷変動のタイミングでのフィードフォワード制御を行うことで、図５（ｂ）中に実線で示すように、負荷変動に対する出力電圧Ｖｏの変動が抑制される。
【００４１】
上述してきたように、本実施例１では、スイッチング電源装置１は、平滑用コンデンサ２２の容量低下を検出し、容量低下が検出された場合に負荷４０の制御状態を定電圧スイッチング回路２０へフィードフォワードしてスイッチング素子２０２のスイッチング制御を行わせることとしたので、平滑用コンデンサ２２の容量低下時に大きな負荷変動があっても平滑用コンデンサ２２の容量変化を電圧制御に反映することができ、負荷４０の制御状態のフィードフォワードを加味したスイッチング素子２０２のスイッチング制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施例１では、コンデンサ劣化検出部３０６は、平滑用コンデンサ２２の劣化を検出することで該平滑用コンデンサ２２の容量低下を検出することとしたので、平滑用コンデンサ２２の容量低下を生ずる典型例として該平滑用コンデンサ２２の劣化時に大きな負荷変動があっても電源電圧の変動を抑制することができる。
【００４３】
次に、図６を参照して、実施例１の制御回路３０による動作制御例の変形例を説明する。図６は、制御回路３０により実行される動作制御例の変形例を示す概略フローチャートである。この変形例は、コンデンサ劣化検出部３０６により検出された平滑用コンデンサ２２の劣化の程度（容量低下の度合い）に応じてＦＦ制御系３０９によるフィードフォワード量を可変させるようにしたものである。
【００４４】
この変形例では、ステップＳ１０７に相当するステップＳ１０７ａの処理において、平滑用コンデンサ２２の劣化を検出した場合、ＦＦ用フラグを立てるとともに、その劣化量の程度も判定する。そして、ステップＳ１０９に相当する処理では、検出された平滑用コンデンサ２２の劣化の程度が所定値Ｂ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１０９ａ）、劣化があってもその劣化の程度が所定値Ｂよりも小さければ（ステップＳ１０９ａ；Ｎｏ）、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数α1を乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝α1（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０９ｂ）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。
【００４５】
一方、劣化の程度が所定値Ｂ以上の場合であれば（ステップＳ１０９ａ；Ｙｅｓ）、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数α1よりも感度の高い係数α2を乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝α2（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０９ｃ）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。
【００４６】
この変形例では、ＦＦ制御系３０９は、検出された平滑用コンデンサ２２の容量低下の度合いに応じて定電圧スイッチング回路２０へのフィードフォワード量を可変させることとしたので、容量低下の度合いが大きくても負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく出力電圧Ｖｏの変動を抑制することができる。
【実施例２】
【００４７】
図７は、本発明に係るスイッチング電源装置１ａの実施例２の構成を示す機能ブロック図である。図７を参照して、実施例２に係るスイッチング電源装置１ａの構成について説明する。なお、図１に示した実施例１に係るスイッチング電源装置１の構成との相違点について説明し、共通点については省略する。
【００４８】
図７に示すように、図１に示した実施例１に係るスイッチング電源装置１の構成との相違点は、制御回路３０ａが備える負荷出力レベル判定部３１０である。負荷制御部３０４によって制御される負荷４０への電力供給量が小さい場合には平滑用コンデンサ２２の容量の大小に関わらず所定値以上の負荷変動があっても元々電圧落込み量が少なく負荷変動に伴う影響が少ない一方、強制的にフィードフォワード制御を行うと逆に電圧が必要以上に上昇してハンチングを生じて（図２中に示す仮想線参照）、安定性を欠く可能性がある。そこで、負荷出力レベル判定部３１０は、負荷出力算出部３０３によって算出された負荷出力Ｉ(n)のレベル（電力供給量）があらかじめ設定されている所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上の場合にはＦＦ制御系３０９による制御を有効とするためにＦＦ制御部３０７に対して有効信号を出力する一方、所定値よりも小さい場合にはＦＦ制御系３０９による制御を無効とするためにＦＦ制御部３０７に対して無効信号を出力する負荷レベル判定手段である。
【００４９】
次に、図８を参照して、実施例２の制御回路３０ａによる動作制御例を説明する。図８は、制御回路３０ａにより実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。同図に示すように、図４に示した実施例１に係る制御回路３０の動作制御例との相違点は、ステップＳ１０４，Ｓ１０５間に付加したステップＳ１２１の処理である。
【００５０】
所定値Ａ以上の負荷変動がある場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）であっても、負荷出力算出部３０３により算出された負荷出力Ｉ(n)が所定値Ｃよりも小さい場合には（ステップＳ１２１；Ｎｏ）、負荷出力レベル判定部３１０は、ＦＦ制御部３０７に対して無効信号を出力することで、ステップＳ１０５以降の処理に移行せずにステップＳ１０８を経るＦＢ制御系３０８の制御に移行させる。一方、負荷出力算出部３０３により算出された負荷出力Ｉ(n)が所定値Ｃ以上である場合には（ステップＳ１２１；Ｙｅｓ）、負荷出力レベル判定部３１０は、ＦＦ制御部３０７に対して有効信号を出力することで、ステップＳ１０５以降の処理への移行を可能とし、ＦＦ制御系３０９による制御を有効とする。
【００５１】
上述してきたように、本実施例２では、スイッチング電源装置１ａは、負荷出力レベル判定部３１０を備え、負荷４０への電力供給量を判定し、該電力供給量が所定値以上の場合にＦＦ制御系３０９による制御を有効とさせることとしたので、負荷４０への電力供給量が小さい場合の無駄なフィードフォワード制御の実行を回避することができる。
【００５２】
次に、図９を参照して、実施例２の制御回路３０ａによる動作制御例の変形例を説明する。図９は、制御回路３０ａにより実行される動作制御例の変形例を示す概略フローチャートである。この変形例は、負荷出力算出部３０３により算出された負荷４０への負荷出力（電力供給量）に応じてＦＦ制御系３０９によるフィードフォワード量を何分割かに分割して段階的に可変させるようにしたものである。
【００５３】
この変形例では、ステップＳ１０９に相当する処理において、まず、負荷出力Ｉ(n)があらかじめ設定されている所定値Ｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０９ｄ）。ただし、所定値Ｄは、所定値Ｃよりも大きな値である。負荷出力Ｉ(n)が所定値Ｃ以上であって所定値Ｄよりも小さい場合には（ステップＳ１０９ｄ；Ｎｏ）、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数β1を乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝β1（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０９ｅ）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。
【００５４】
一方、負荷出力Ｉ(n)が所定値Ｄ以上である場合には（ステップＳ１０９ｄ；Ｙｅｓ）、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数β1よりも感度の高い所定の係数β2を乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝β2（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０９ｆ）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。
【００５５】
さらに、図１０を参照して、実施例２の制御回路３０による動作制御例の別の変形例を説明する。図１０は、制御回路３０ａにより実行される動作制御例の別の変形例を示す概略フローチャートである。この変形例は、負荷出力算出部３０３により算出された負荷４０への負荷出力（電力供給量）に応じてＦＦ制御系３０９によるフィードフォワード量を連続的に可変させるようにしたものである。
【００５６】
この変形例では、ステップＳ１０９に相当する処理において、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数（Ｉ(n)／γ）（γは所定の定数）を乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝（Ｉ(n)／γ）（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１０９ｇ）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。即ち、所定の係数（Ｉ(n)／γ）が負荷出力Ｉ(n)に応じて連続的に可変され、フィードフォワード制御に供される。
【００５７】
これらの変形例では、スイッチング電源装置１ａは、負荷４０への電力供給量に応じて段階的または連続的に定電圧スイッチング回路２０へのフィードフォワード量を可変させることとしたので、平滑用コンデンサ２２の容量低下時に電圧変動を引き起こす要因となる負荷変動のレベルが異なってもそのレベルに応じたフィードフォワード制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく電源電圧の変動を抑制することができる。
【実施例３】
【００５８】
図１１は、本発明に係るスイッチング電源装置１ｂの実施例３の構成を示す機能ブロック図である。図１１を参照して、実施例３に係るスイッチング電源装置１ｂの構成について説明する。なお、図１に示した実施例１に係るスイッチング電源装置１の構成との相違点について説明し、共通点については省略する。
【００５９】
図１１に示すように、図１に示した実施例１に係るスイッチング電源装置１の構成との相違点は、サーミスタ２４と、制御回路３０ｂが備える温度低下検出部３１１である。サーミスタ２４は、平滑用コンデンサ２２の近傍に配設され、平滑用コンデンサ２２の雰囲気温度を常時検出する。温度低下検出部３１１は、サーミスタ２４により検出される平滑用コンデンサ２２の雰囲気温度を監視し、この雰囲気温度が所定の低温閾値以下に低下した場合には平滑用コンデンサ２２に容量低下を生ずることを検出するための検出手段である。
【００６０】
平滑用コンデンサ２２が、例えばアルミニウム電解コンデンサの場合、図１２に示すように容量値が温度依存性を有し、雰囲気温度が所定温度（例えば、２５℃）よりも高いと規定容量を呈示するが、所定温度以下の低温環境では容量が温度に従い低下する特性を示す。したがって、平滑用コンデンサ２２は、劣化していない場合であっても、その雰囲気温度が低温環境にあっては劣化時の場合と同様の容量低下に伴う容量抜けを生ずる。これにより、低温環境下では、所定値以上の負荷変動があった場合、平滑用コンデンサ２２の容量抜けにより、出力電圧Ｖｏの変動を抑制できなくなってしまう。
【００６１】
そこで、実施例３では、サーミスタ２４により検出される平滑用コンデンサ２２の雰囲気温度を温度低下検出部３１１により常時監視し、この雰囲気温度が所定の低温閾値以下に低下した場合には平滑用コンデンサ２２に容量低下を生ずるものと判定し、所定値以上の負荷変動時にはフィードバック制御にフィードフォワード制御を重畳させることで、電圧落込みを軽減させるものである。
【００６２】
次に、図１３を参照して、実施例３の制御回路３０ｂによる動作制御例を説明する。図１３は、制御回路３０ｂにより実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。同図に示すように、図４に示した実施例１に係る制御回路３０の動作制御例との相違点は、ステップＳ１３１，Ｓ１３２の処理である。
【００６３】
平滑用コンデンサ２２の劣化を検出する処理において劣化が検出されなかった場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、そのままステップＳ１０５を経るＳＢ制御系３０８の処理に移行せずに、温度低下検出部３１１によってサーミスタ２４の検出温度Ｔが平滑用コンデンサ２２に容量低下を生ずる所定の低温閾値Ｅ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３１）。検出温度Ｔが低温閾値Ｅよりも大きければ（ステップＳ１３１；Ｎｏ）、平滑用コンデンサ２２に容量低下は生じないので、図４に示した処理制御の場合と同様に、ステップＳ１０５を経るＳＢ制御系３０８の処理に移行させる。
【００６４】
一方、検出温度Ｔが低温閾値Ｅ以下の場合には（ステップＳ１３１；Ｙｅｓ）、平滑用コンデンサ２２に容量低下を生ずるので、温度低下検出部３１１はＰＷＭ演算制御部３０２に対してＦＦ制御部３０７を機能させる。即ち、ＰＷＭ演算制御部３０２は、差（Ｖｔ−Ｖｏ）にフィードフォワード制御用の所定の係数τを乗算することでオン／オフデューティの補正量ＤcalをＤcal＝τ（Ｖｔ−Ｖｏ）として求め（ステップＳ１３２）、前回のオン／オフデューティＤuty(n-1)に補正量Ｄcalを加算することにより今回のオン／オフデューティＤuty(n)を算出する（ステップＳ１１０）。ここで、係数τは、出力感度に相当し、係数αの場合と同様に、フィードバック制御用の係数ｘよりも感度の高いものである。即ち、係数τは、係数ｘに対して平滑用コンデンサ２２の温度低下に伴う容量低下分の補正量をフィードフォワードにより重畳させることで感度を上げたものであり、出力電圧Ｖｏの落込みに対して早めに出力を大きくさせ得るオン／オフデューティを生成する。
【００６５】
上述してきたように、本実施例３では、スイッチング電源装置１ｃは、容量値が温度依存性を有する平滑用コンデンサ２２近傍の温度をサーミスタ２４で検出し、検出された温度が所定温度以下であることに基づき平滑用コンデンサ２２の容量低下を温度低下検出部３１１で検出することとしたので、劣化時と同様に平滑用コンデンサ２２の容量が低下する低温環境下で大きな負荷変動があっても出力電圧Ｖｏの変動を抑制することができる。特に、平滑用コンデンサ２２に劣化を生じない段階での容量低下発生時に効果的な対応策となる。
【００６６】
なお、本実施例３では、ＦＦ制御系３０９による制御に際して、フィードフォワード量として特定の係数τを用いて補正量を算出するようにしたが、これに限らず、負荷出力Ｉ(n)の場合と同様に、サーミスタ２４により検出される検出温度Ｔに応じてフィードフォワード量をτ1，τ2の如く段階的に可変させてよく、または、Ｔ／τの如く連続的に可変させてもよい。これによれば、平滑用コンデンサ２２の低温環境に伴う容量低下時に電圧変動を引き起こす要因となる低温の程度が異なってもその程度に応じたフィードフォワード制御によって負荷変動に対する補正に遅れを生ずることなく出力電圧Ｖｏの変動を抑制することができる。
【実施例４】
【００６７】
図１４は、本発明に係るスイッチング電源装置２の実施例４の構成を示す機能ブロック図である。図１４を参照して、実施例４に係るスイッチング電源装置２の構成について説明する。なお、図１に示した実施例１に係るスイッチング電源装置１の構成との相違点について説明し、共通点については省略する。
【００６８】
図１４に示すように、図１に示した実施例１に係るスイッチング電源装置１の構成との相違点は、負荷４０として電動パワーステアリング装置４１に適用した点である。電動パワーステアリング装置４１は、自動車等の車両のステアリングを電動制御する装置であり、パワーステアリング駆動回路４１１、パワーステアリングモータ４１２を有する。パワーステアリング駆動回路４１１は、負荷制御部３０４の負荷出力制御に基づきパワーステアリングモータ４１２を駆動する回路であり、パワーステアリングモータ４１２は、車両のステアリングを駆動するモータであり、ＤＣモータまたは３相モータである。
【００６９】
次に、図１５を参照して、実施例４の制御回路３０による動作制御例を説明する。図１５は、制御回路３０により実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。同図に示すように、図４に示した実施例１に係る制御回路３０の動作制御例との相違点は、ステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１１２の処理に相当するステップＳ１０２ａ〜Ｓ１０２ｃ，Ｓ１０４ａ，Ｓ１１２ａの処理である。
【００７０】
本実施例４では、負荷４０の適用例として電動パワーステアリング装置４１に具体化しているので、ステアリング操作による外部操作入力があった場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、負荷出力算出部３０３は、ステアリング操作に伴うトルク入力を読込み（ステップＳ１０２ａ）、このトルク入力をモータ電流に変換することで（ステップＳ１０２ｂ）、負荷出力としてモータ電流ＭＩ(n)を算出する（ステップＳ１０２ｃ）。負荷制御部３０４は、算出されたモータ電流ＭＩ(ｎ)に基づいてパワーステアリングモータ駆動回路４１１を駆動させることでパワーステアリングモータ４１２を駆動制御する。また、負荷出力変動判定部３０５は、算出されたモータ電流ＭＩ(ｎ)と前回のモータ電流出力ＭＩ(ｎ-1)との差（絶対値）を演算することで負荷変動量を求め、この負荷変動量があらかじめ設定されている所定値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４ａ）。この後の処理は、図４で説明した場合と同様であり、最後に、今回のモータ電流ＭＩ(ｎ)を前回のモータ電流ＭＩ(ｎ-1)に置換える（ステップＳ１１２ａ）。
【００７１】
上述してきたように、本実施例４では、パワーステアリングモータ４１２を含む電動パワーステアリング装置４１を負荷とすることとしたので、平滑用コンデンサ２２の容量低下時に例えばステアリングの急操舵により大きな負荷変動が発生しても出力電圧Ｖｏの抑制によりステアリング操舵性の悪化を防止することができ、もって運転者の違和感を解消することができる。
【００７２】
特に、電動パワーステアリング装置４１のように消費電力の大きな負荷の場合、同じ電力供給を得るためには電流値が低い方が電源１０からの配線やパワーステアリングモータ４１２におけるロスが減り、エネルギー効率が高くなることから、例えば、１２Ｗの電力供給を得ようとする場合、車載用の１２Ｖの電源１０のままでは１Ａの電流を要することから、定電圧スイッチング回路２０で２４Ｖに昇圧して０．５Ａの電流で済むように構成することとなる。この場合、定電圧スイッチング回路２０はスイッチング素子２０２のスイッチング動作で昇圧しているため、平滑用コンデンサ２２の容量低下時に、急旋回ステアリング操作等の大きな負荷変動があると、出力電圧Ｖｏの電圧落込みを生じてリップルが大きくなり、電動パワーステアリング装置４１に供給する電流が低下し、ステアリングがスムーズに回らなくなり、引っかかる感じを与え、操舵性が悪くなってしまうが、本実施例４のようにフィードフォワード制御を適用することで、ステアリング操舵性の悪化を防止することができる。
【００７３】
なお、本実施例４では、負荷４０の具体的な適用例として、電動パワーステアリング装置４１への適用例を例示したが、これに限らず、各種負荷に適用することができる。例えば、車両用の電動スライドドア機構に適用できる。
【００７４】
また、上述の各実施例では、フィードフォワード制御の対象をＰＷＭ信号のオン／オフデューティの補正量を決定するための係数としたが、これに限らず、例えば比較回路３０１に対する参照電圧Ｖｔの値を可変とし、フィードフォワード量に対応させてこの参照電圧Ｖｔの値を可変させるようにしてもよい。
【００７５】
さらに、上述の各実施例では、制御回路３０，３０ａ，３０ｂは、負荷出力算出部３０３、負荷制御部３０４を含む構成例で説明したが、これに限らず、例えば図１６に示すように、制御回路３１ａと負荷駆動制御回路３１ｂとに分離して構成し、これらの負荷出力算出部３０３、負荷制御部３０４は負荷駆動制御回路３１ｂに含まれるものとし、負荷出力変動判定部３０５等は負荷駆動制御回路３１ｂ側からの外部信号として負荷出力を取得するように構成してもよい。
【００７６】
また、上述の各実施例では、定電圧スイッチング回路２０は、コイル２０１を用いたチョッパ式昇圧定電圧回路の例で説明したが、これに限らず、例えばコイル２０１に代えて、１次コイル、２次コイルを有するトランスを用いた構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明に係るスイッチング電源装置は、容量低下を生じ得る平滑用コンデンサを備える電源装置に有用であり、特に、電動パワーステアリング装置等の消費電力の大きい負荷を対象とする電源装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の実施例１の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】平滑用コンデンサの劣化検出のタイミング制御例の一例を示す概略タイミングチャートである。
【図３】平滑用コンデンサの容量が低下した場合であって負荷変動時に対してフィードフォワード制御適用の有無に応じた出力電圧Ｖｏの変動の様子を誇張して模式的に示す電圧波形図である。
【図４】制御回路により実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。
【図５】平滑用コンデンサの容量低下時における実施例１による負荷消費電流Ｉの変動に対する定電圧スイッチング回路の昇圧電圧Ｖｏの変動の様子を示す説明図である。
【図６】制御回路により実行される動作制御例の変形例を示す概略フローチャートである。
【図７】本発明に係るスイッチング電源装置の実施例２の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】制御回路により実行される動作制御例を示す概略フローチャートである
【図９】制御回路により実行される動作制御例の変形例を示す概略フローチャートである。
【図１０】制御回路により実行される動作制御例の別の変形例を示す概略フローチャートである。
【図１１】本発明に係るスイッチング電源装置の実施例３の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】コンデンサ容量の温度依存性を示す特性図である。
【図１３】制御回路により実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。
【図１４】本発明に係るスイッチング電源装置の実施例４の構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】制御回路により実行される動作制御例を示す概略フローチャートである。
【図１６】制御回路の変形例を示す機能ブロック図である。
【図１７】負荷消費電流Ｉの変動に対する定電圧スイッチング回路の昇圧電圧（出力電圧）Ｖｏの変動の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，２    スイッチング電源装置
２０  定電圧スイッチング回路
２２  平滑用コンデンサ
２４  サーミスタ
４０  負荷
４１  電動パワーステアリング装置
２０２  スイッチング素子
３０５  負荷出力判定部
３０６  コンデンサ劣化検出部
３０８  ＦＢ制御系
３０９  ＦＦ制御系
３１０  負荷出力レベル判定部
３１１  温度低下検出部
４１２  パワーステアリングモータ
【図１】
2007252021.tif 000003
【図２】
2007252021.tif 000004
【図３】
2007252021.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007252021.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007252021.tif 000009
【図８】
2007252021.tif 000010
【図９】
2007252021.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007252021.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007252021.tif 000015
【図１４】
2007252021.tif 000016
【図１５】
2007252021.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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