(57)【要約】【課題】  複数のスイッチング電源を入力を直列に接続し、各スイッチング電源の入力電圧規格を超えることが無いように入力電圧を調整する多出力スイッチング電源装置を提案する。【解決手段】  入力が直流電源に直列に接続され、出力が負荷に直列に接続される、第１の直流電圧を出力する第１のＤＣ−ＤＣコンバータおよび第２の直流電圧を出力する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、入力が前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータの入力に並列に接続され、第３の直流電圧を出力する第３のＤＣ−ＤＣコンバータを備えた多出力スイッチング電源装置である。各ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧を検出し平均値を生成し、入力電圧と平均値との差分および出力電圧に応じて第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、第３の直流電圧に応じて第３のＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路を備える。【選択図】図１
2016127645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電圧を負荷に供給する多出力スイッチング電源装置であって、
入力が直流電源に直流電源に直列に接続され、出力が前記負荷に直列に接続され、第１の直流電圧を出力する第１のＤＣ−ＤＣコンバータおよび第２の直流電圧を出力する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、
入力が前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータの入力に並列に接続され、第３の直流電圧を前記負荷に供給する第３のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記第１のコンバータの入力電圧と前記第２または前記第３のＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧を検出し平均値を出力する平均値検出部と、
前記第１のコンバータの入力電圧と前記平均値との差分および前記第１の直流電圧に応じて第１のＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、前記第２または前記第３のＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧と前記平均値との差分および前記第２の直流電圧に応じて前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、前記第３の直流電圧に応じて前記第３のＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする多出力スイッチング電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、各ＤＣ−ＤＣコンバータの入力に接続されるコンデンサの放電電流が同じになるように各ＤＣ−ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の多出力スイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い入力電圧でも使用することができるスイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、工場などではＡＣ４８０Ｖなどの高入力電圧の電力系統がある。しかし、一般的な電源装置用部品は最大でもＡＣ３００Ｖ以下で使用することを前提に作られている物が多く、ＡＣ４８０Ｖに対応している部品は存在自体が少ない、あるいは非常に高額である。そこで電源装置を直列に接続する手段が考えられるが、入力あるいは出力がアンバンランスし、効率的に電源を使うことができない、あるいは危険な状態に陥る可能性があった。
【０００３】
電源電圧ＡＣ４８０Ｖの場合に入力最大電圧ＡＣ２４０Ｖ入力のスイッチング電源を直列に接続することが考えられるが、この場合は各スイッチング電源の入力電圧を制限する必要がある。そこで、複数台のスイッチング電源を、入力を直列に接続すると共に出力を並列に接続し、各スイッチング電源の入力電圧の平均値を求め、その平均値とスイッチング電源の入力電圧との差分信号を、スイッチング電源の出力電圧のセンス入力にフィードバックする。これにより、各スイッチング電源の出力電圧が等しくなると共に、入力電圧の値が入力電圧の平均値と等しくなるようにコントロールされる。このため、各スイッチング電源の入力電圧が等しくなり、その結果出力電流も等しくなり、入力電圧及び出力電流は共にバランスすることになる（先行技術１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−００４５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術１は、入力および出力をバランスさせるのに有効であるが、複数のスイッチング電源を、入力を直列に接続し出力を並列に接続するので、スイッチング電源の特性にバラツキがあると各スイッチング電源の入力電圧および出力電流が等しくならない。バラツキによっても入力電圧が各スイッチング電源の入力電圧規格を超えることが無いようにする必要がある。また、負荷となる電子機器は複数の直流電圧を必要とすることが多い。そこでより入力電圧の調整に有効な多出力のスイッチング電源装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するため本発明は、入力が直流電源に直列に接続され、出力が負荷に直列に接続される、第１の直流電圧を出力する第１のＤＣ−ＤＣコンバータおよび第２の直流電圧を出力する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、入力が第２のＤＣ−ＤＣコンバータの入力に並列に接続され、第３の直流電圧を出力する第３のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、複数の直流電圧を負荷に供給する多出力スイッチング電源装置である。さらに、第１のコンバータの入力電圧と第２または第３のＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧を検出し平均値を出力する平均値検出部を備え、第１のコンバータの入力電圧と平均値との差分および第１の直流電圧に応じて第１のＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、第２または第３のＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧と平均値との差分および第２の直流電圧に応じて前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、第３の直流電圧に応じて第３のＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路を備える。
【発明の効果】
【０００７】
入力電圧の低いＤＣ−ＤＣコンバータを使用して高電圧の直流電源の電力変換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１を示すブロック図
【図２】本発明の実施例２を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
図１に本発明の実施例１のブロック図を示す。図１に沿って本発明を説明する。
直流電源１とコンデンサＣ１とコンデンサＣ２が直列に接続される。コンデンサＣ１と並列にＤＣ−ＤＣコンバータ２の入力が接続され、コンデンサＣ２と並列にＤＣ−ＤＣコンバータ３の入力が接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の入力はトランスＴ１の一次巻線とスイッチング素子Ｑ１が直列に接続され、トランスＴ１の二次巻線はダイオードＤ１およびコンデンサＣ４から成る整流平滑回路が接続され、直流電圧Ｖｏ１を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３の入力はトランスＴ２の一次巻線とスイッチング素子Ｑ２が直列に接続され、トランスＴ２の二次巻線はダイオードＤ２およびコンデンサＣ５から成る整流平滑回路に接続され、直流電圧Ｖｏ２を出力する。それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータの出力は直列に接続され、直流電圧Ｖｏ１と直流電圧Ｖｏ２を合算した電圧Ｖｏが端子＋１および端子ー１の間に生成され図示しない負荷に供給される。さらにコンデンサＣ２にはＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力が接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力はトランスＴ３の一次巻線とスイッチング素子Ｑ３が直列に接続され、トランスＴ３の二次巻線はダイオードＤ３およびコンデンサＣ６から成る整流平滑回路が接続され、直流電圧Ｖｏ３を出力する。
【００１０】
平均値検出回路６は直流電源１の直流電圧Ｖ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の入力およびＤＣ−ＤＣコンバータ３の入力の接続点の直流電圧Ｖ２が入力され、直流電圧Ｖ１と直流電圧Ｖ２からＤＣ−ＤＣコンバータ２の入力電圧つまりコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３およびＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力電圧つまりコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２との平均値Ｖａｖを差分生成回路７に出力する。差分生成回路７は直流電圧Ｖ１および直流電圧Ｖ２からコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１およびコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２を生成し、平均値検出回路６からの平均値ＶａｖとコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１との差分Ｖｄｅｆ１および、平均値ＶａｖとコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２との差分Ｖｄｅｆ２を制御回路５に出力する。
【００１１】
制御回路５は、端子＋１の電圧Ｖａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力とＤＣ−ＤＣコンバータ３との接続点の電圧Ｖｂおよび、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖｏ３である直流電圧Ｖｃが入力され、出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２および、Ｖｏ３に応じた信号を生成する。そして制御回路５は、差分生成回路７から入力される差分Ｖｄｅｆ１と出力電圧Ｖｏ１に応じたＰＷＭ信号Ｇ１を生成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２のスイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動する。また、制御回路５は、差分生成回路７から入力される差分Ｖｄｅｆ２と出力電圧Ｖｏ２に応じたＰＷＭ信号Ｇ２を生成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチング素子Ｑ２をオンオフ駆動する。さらに、制御回路５は、出力電圧Ｖｏ３に応じたＰＷＭ信号Ｇ３を生成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４のスイッチング素子Ｑ３をオンオフ駆動する。
【００１２】
コンデンサＣ１とコンデンサＣ２は直列に接続されるので充電電流は同じになる。このため、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１とコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２は放電電流によって決まる。本発明の多出力スイッチング電源装置はコンデンサＣ２にはＤＣ−ＤＣコンバータ３とＤＣ−ＤＣコンバータ４が並列に接続される。このため、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１とコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２をバランスさせるためには、負荷に供給する直流電圧Ｖｏを生成するＤＣ−ＤＣコンバータ２およびＤＣ−ＤＣコンバータ３が出力する電力を同じに出来ないが、本発明の多出力スイッチング電源装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２をコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と出力電圧Ｖｏ１に応じて制御し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３をコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２と出力電圧Ｖｏ２に応じて制御するので、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の放電電流が略同じになりＶｃ１とＶｃ２はバランスする。
例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の負荷が大きくなるとＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力電流つまりコンデンサＣ２の放電電流が大きくなる。すると、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が低下しコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１が上昇する。しかし本発明では、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が低下するとＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧Ｖｏ２を低下させる。さらに、コンデンサＣ１の電圧が上昇するのでＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｏ１を上昇させる。このため、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１とコンデンサＣ２の電圧がバランスする。このとき、出力電圧Ｖｏ１と出力電圧Ｖｏ２は電圧値が変化するが、負荷には出力電圧Ｖｏ１と出力電圧Ｖｏ２を合算した電圧Ｖｏが供給されるので、電圧Ｖｏは変化しない。
以上のように動作するので、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１とコンデンサＣ２の電圧がバランスし且つ、出力電圧を安定化することができる。
【実施例２】
【００１３】
図２に本発明の実施例２のブロック図を示す。図１に沿って本発明を説明する。
実施例１とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４に出力電流検出回路８を設けた点が異なる。出力電流検出回路８はＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流を検出し制御回路５に出力する。制御回路５は、出力電流検出回路８からの電流信号と、差分Ｖｄｅｆ２と、出力電圧Ｖｏ２に応じてＰＷＭ信号を生成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチング素子Ｑ２をオンオフ制御する。つまりＤＣ−ＤＣコンバータ３はコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が低下すると出力電圧Ｖｏ２を低下させるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流が増加するとＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧Ｖｏ２を低下させる。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータが出力する電流によってコンデンサＣ２の放電電流を低下させることができるので、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１およびコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２をバランスさせることが容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
高電圧が配電された設備に使用する多出力の電源に最適である。
【符号の説明】
【００１５】
１    直流電源
２、３、４    ＤＣ−ＤＣコンバータ
５    制御回路
６    平均値検出回路
７    差分生成回路
８    電流検出回路
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３    トランス
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３    スイッチング素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３    ダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６    コンデンサ
【図１】
2016127645.tif 000003
【図２】
2016127645.tif 000004