特許 6174525 スイッチング電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6174525

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20170724BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 H

   H02M3/28 X

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-136824(P2014-136824)

(22)【出願日】2014年7月2日

(65)【公開番号】特開2016-15833(P2016-15833A)

(43)【公開日】2016年1月28日

【審査請求日】2016年6月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000103208

【氏名又は名称】コーセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095430

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 勲

(72)【発明者】

【氏名】畑岸 淳一

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０８１９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１７６２９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−０７３４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２７０８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／００ − ３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電圧を主出力電圧に変換して出力する第一電力変換部、及び前記第一電力変換部の動作を制御する第一制御回路が設けられた第一のコンバータと、前記第一制御回路内に設けられたシリアル通信モジュールと、前記入力電圧を補助出力電圧に変換して出力する第二電力変換部、及び前記第二電力変換部の動作を制御する第二制御回路が設けられた第二のコンバータと、相手方の実装基板に接続される複数の外部接続端子とを備え、
前記複数の外部接続端子には、両端に前記入力電圧が外部入力される一対の入力端子と、
両端から前記主出力電圧を出力する一対の主出力端子と、外部機器に接続され、前記シリアル通信モジュールと前記外部機器との間で通信を可能にするシリアル通信用端子と、
前記外部機器のグランドに接続される外部グランド端子と、前記第一制御回路にシリアル通信用のアドレスを付与するための外部接続端子である主アドレス設定端子と、機能の設定が切り替え可能な機能可変端子とが含まれ、
前記機能可変端子の機能は、内蔵する切替手段によって設定され、前記切替手段は、前記機能可変端子を、前記主アドレス設定用端子と協働して前記第一制御回路の前記アドレスを付与するための外部接続端子である補助アドレス設定端子とする設定と、前記機能可変端子を、前記補助出力電圧を前記外部機器の動作用電圧として出力する補助出力端子とする設定とを切り替え可能に設けられていることを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記シリアル通信モジュールは、I2C方式の通信モジュールであり、前記シリアル通信用端子として、クロック送受信用の端子及びデータ送受信用の端子が設けられている請求項１記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

前記第一及び第二のコンバータの各内部回路は、互いに絶縁された入力側回路と出力側回路とで構成され、前記シリアル通信モジュール、前記一対の主出力端子、前記シリアル通信用端子、前記外部グランド端子、前記主アドレス設定端子、及び前記機能可変端子は、第一又は第二のコンバータの前記出力側回路に設けられている請求項１又は２記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記第二電力変換部は、前記入力電圧を前記補助出力電圧及び制御用電圧に変換して出力し、前記制御用電圧は、前記第一制御回路の中の前記出力側回路に設けられている部分の動作用電圧として使用される請求項３記載の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、外部機器と通信を行う機能を備えたスイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電力変換動作をデジタル制御するため制御回路内にデジタルプロセッサを設け、さらにデジタルプロセッサと外部機器との間の通信を可能にしたスイッチング電源装置が実用化されている。この種のスイッチング電源装置を使用すると、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すような各電源システム１，２を構成することができる。

【0003】

電源システム１は、図６（ａ）に示すように、従来のスイッチング電源装置３、負荷４、及び外部機器５を備えている。スイッチング電源装置３は、入力電圧Viを受けて、主出力電圧Voと補助出力電圧Vrに変換して出力する装置であり、内部回路は図示していないが、例えば、１つの入力巻線と２つの出力巻線を有するコンバータトランスが設けられ、入力巻線に直列接続された主スイッチング素子が入力電圧Viを断続することによって入力巻線に断続電圧を印加し、２つの出力巻線に発生する交流電圧をそれぞれ整流平滑して電圧Vo，Vrを出力する構成になっている。負荷４は、主出力電圧Voを動作用電圧として動作する電子機器等である。外部機器５は、通信バス６を通じてスイッチング電源装置２や負荷４と通信を行い、これらの動作状態を監視したり、動作状態を変更させたりする装置である。電源システム１に類似した構成は、例えば、特許文献１の図４、図５に開示されている。

【0004】

電源システム２は、電源システム１の構成の一部を変更したものであり、図６（ｂ）に示すように、スイッチング電源装置３に代えて従来のスイッチング電源装置７が使用され、新たに補助電源装置８が追加されている。スイッチング電源装置７は、負荷４の動作用電圧である主出力電圧Voのみを出力し、補助電源装置８が外部機器５の動作用の電圧である補助出力電圧Vr生成し出力する。電源システム２に類似した構成は、例えば、特許文献１の図１に開示されている。

【0005】

また、近年、通信機能を備えるスイッチング電源装置について、仕様の標準化を図るための様々な規格が制定された。例えば、複数の電源装置メーカ等が参加した団体であるSMIF（System Management Interface forum）が制定したPMBus（Power Management
Bus）と呼ばれるI2C方式（Inter Integrated Circuit）の電源管理用バスプロトコルや、電源モジュール標準化団体であるDOSA（Distributed-power Open Standard Alliance）が制定した電源装置の端子配列の規格等が挙げられる。そのため、電源システムの設計者等から、これらの規格に準拠したスイッチング電源装置を開発するよう要求されるケースが増えてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−３７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、従来のスイッチング電源装置３を用いた電源システム１は、スイッチング電源装置３に入力電圧Viが投入されると、主出力電圧Voと補助出力電圧Vrがほぼ同時に立ち上がり、外部機器５と負荷４が動作を開始するタイミングがほぼ同じになるため、スイッチング電源装置３及び負荷４の起動特性（起動時の動作）を外部機器５で制御することができないという問題がある。また、特許文献１に記載されているように、１つの電力変換回路で主出力電圧Voと補助出力電圧Vrを生成している関係で、一方の電圧だけを可変したり停止させたりすることが難しいという問題もある。その他、スイッチング電源装置３の構成は、DOSAの端子配列の規格に準拠できないものである。

【0008】

一方、従来のスイッチング電源装置７を用いた電源システム２の場合、上記の動作上の問題は解決できる。また、スイッチング電源装置７を、PMBus規格やDOSAの端子配列の規格に準拠させることも可能である。しかし、電源システム２は、スイッチング電源装置７とは別に、補助電源装置８を追加しなければならないので、システム全体の構成が電源システム１よりも複雑になる。

【0009】

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、各種規格に準拠した仕様とこれに類似した個別仕様を、電源装置の生産工程の中で容易に選択又は変更できるスイッチング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】

【0010】

本発明は、入力電圧を主出力電圧に変換して出力する第一電力変換部、及び前記第一電力変換部の動作を制御する第一制御回路が設けられた第一のコンバータと、前記第一制御回路内に設けられたシリアル通信モジュールと、前記入力電圧を補助出力電圧に変換して出力する第二電力変換部、及び前記第二電力変換部の動作を制御する第二制御回路が設けられた第二のコンバータと、相手方の実装基板に接続される複数の外部接続端子とを備え、
前記複数の外部接続端子には、両端に前記入力電圧が外部入力される一対の入力端子と、
両端から前記主出力電圧を出力する一対の主出力端子と、外部機器に接続され、前記シリアル通信モジュールと前記外部機器との間で通信を可能にするシリアル通信用端子と、
前記外部機器のグランドに接続される外部グランド端子と、前記第一制御回路にシリアル通信用のアドレスを付与するための外部接続端子である主アドレス設定端子と、機能の設定が切り替え可能な機能可変端子とが含まれ、
前記機能可変端子の機能は、内蔵する切替手段によって設定され、前記切替手段は、前記機能可変端子を、前記主アドレス設定用端子と協働して前記第一制御回路の前記アドレスを付与するための外部接続端子である補助アドレス設定端子とする設定と、前記機能可変端子を、前記補助出力電圧を前記外部機器の動作用電圧として出力する補助出力端子とする設定とを切り替え可能に設けられているスイッチング電源装置である。

【0011】

前記シリアル通信モジュールは、I2C方式の通信モジュールであり、前記シリアル通信用端子として、クロック送受信用の端子及びデータ送受信用の端子が設けられている。

【0012】

前記第一及び第二のコンバータの各内部回路は、互いに絶縁された入力側回路と出力側回路とで構成され、前記シリアル通信モジュール、前記一対の主出力端子、前記シリアル通信用端子、前記外部グランド端子、前記主アドレス設定端子、及び前記機能可変端子は、第一又は第二のコンバータの前記出力側回路に設けられている。この場合、前記第二電力変換部は、前記入力電圧を前記補助出力電圧及び制御用電圧に変換して出力し、前記制御用電圧は、前記第一制御回路の中の前記出力側回路に設けられている部分の動作用電圧として使用されることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明のスイッチング電源装置は、シリアル通信モジュール及びこれを用いた通信に必要な外部接続端子を備えているので、通信プロトコルを各種のシリアル通信規格（PMBus等）に準拠させることができる。さらに、切替手段の設定を切り替えることで、DOSA等の端子配列の規格に準拠した仕様とこれらに類似した個別仕様を、電源装置の生産工程の中で容易に選択又は変更できるで、ユーザからの発注がどちらの仕様であっても、指定された製品を速やかに生産し出荷することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のスイッチング電源装置の一実施形態の外観を示す正面図（ａ）、底面図（ｂ）、外部接続端子の配列を示す図（ｃ）である。

【図2】この実施形態のスイッチング電源装置の内部構成を示す回路ブロック図である。

【図3】図２の切替手段の例を示す図（ａ），（ｂ），（ｃ）である。

【図4】この実施形態のスイッチング電源装置を用いて構成された電源システムの一例を示す回路ブロック図である。

【図5】この実施形態のスイッチング電源装置を用いて構成された電源システムの他の例を示す回路ブロック図である。

【図6】従来のスイッチング電源装置を用いて構成された電源システムの例を示す回路ブロック図（ａ），（ｂ）である

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のスイッチング電源装置の一実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。この実施形態のスイッチング電源装置１０は、図１に示すように、多層基板である回路基板１２の両面に、内部回路を構成する複数の回路素子１４が搭載され、回路基板１２の底面側に、相手方の実装基板１６に接続するための複数の外部接続端子１８が配設された1/4ブリックサイズの電源装置である。外部接続端子１８は、例えば金属製のピンであり、実装基板１６のスルーホール１６ａに挿入されハンダ付けされる。

【0016】

複数の外部接続端子１８は、図１（ｃ）に示すように、P1(+Vi)端子〜P15(Addr0)端子である。各端子のレイアウトは、機能可変端子であるP14(Addr1/Vr)端子の機能をP14(Addr1)端子に設定することによって、DOSAの端子配列の規格に準拠することができる。詳しくは後で説明する。

【0017】

スイッチング電源装置１０は、図２に示すように、入出力絶縁型の第一のコンバータ２０、入出力絶縁型の第二のコンバータ２２、及び切替手段２４で構成され、内部回路の特定箇所が外部接続端子１８に引き出されている。

【0018】

第一のコンバータ２０は、入力電圧Viを主出力電圧Voに変換して出力する第一電力変換部２６を備えている。主出力電圧Voは、負荷の動作用電圧である。第一電力変換部２６は、スイッチング素子２８で入力電圧Viを断続することによってトランス３０の入力巻線３０ａに断続電圧を印加し、出力巻線３０ｂに発生する交流電圧を第一整流平滑回路３２で整流平滑して主出力電圧Voを生成する。

【0019】

第一電力変換部２６の動作は、第一制御回路３４によって制御される。第一制御回路３４は、第一電圧検出回路３６で主出力電圧Voを検出し、第一制御部３８で、主出力電圧Voが目標値に保持されるようにスイッチング素子２８のオン時間及びオフ時間を決定し、その情報がアイソレータ４０を通じて第一駆動回路４２に伝達され、第一駆動回路４２がスイッチング素子２８を駆動する。第一制御部３８は、デジタルプロセッサで構成されたインテリジェンス性の高い多機能な回路ブロックであり、主出力電圧Voを目標値に保持する制御以外に、例えば、スイッチング素子２８のオン時間を強制的に短くしたりオンオフ動作を停止させたりする制御（過電流保護、過電圧保護）、起動時のスイッチング素子２８のオンオフ開始のタイミングや最大オン時間の制御（ソフトスタート）等を行うことができる。また、第一制御部３８には、シリアル通信モジュールであるI2Cモジュール３８ａが設けられ、外部機器との間でI2C方式の通信を行うことができる。第一制御部３８の通信機能については、後で説明する。

【0020】

第一のコンバータ２０は、内部回路が入力側回路４４と出力側回路４６に分離しており、トランス３０及びアイソレータ４０を介して互いに絶縁されている。つまり、入力側回路４４内にスイッチング素子２８及び第一駆動回路４２が設けられ、出力側回路４６内に第一整流平滑回路３２、第一電圧検出回路３６及び第一制御部３８が設けられている。

【0021】

第二のコンバータ２２は、入力電圧Viから補助出力電圧Vr及び制御用電圧Vs（＞Vr）を生成して出力する第二電力変換部４８を備えている。第二電力変換部４８は、スイッチング素子５０で入力電圧Viを断続することによってトランス５２の入力巻線５２ａに断続電圧を印加し、出力巻線５２ｂに発生する交流電圧を第二整流平滑回路５４で整流平滑して制御用電圧Vsを生成する。制御用電圧Vsは、第一のコンバータ２０の出力側回路４６に設けられた第一制御部３８や第一電圧検出回路３６に動作用電圧として使用される。さらに、第二整流平滑回路３２の後段に降圧用のレギュレータ５６を設け、補助出力電圧Vrを生成する。補助出力電圧Vrは、外部機器の動作用電圧として使用される電圧である。

【0022】

第二整流平滑回路３２の後段の構成は、電圧Vr，Vsの高低によって変更されるものである。例えば、Vr＝Vsの場合は、レギュレータ５６を省略することができる。Vr＞Vsの場合は、第二整流平滑回路５４の出力電圧を補助出力電圧Vrとし、補助出力電圧Vrをレギュレータ５６で降圧して制御用電圧Vsを生成する構成にしてもよい。

【0023】

第二電力変換部４８の動作は、第二制御回路５８によって制御される。第二制御回路５８は、第二電圧検出回路６０で制御用電圧Vs（又は補助出力電圧Vr）を検出し、その情報がアイソレータ６２を通じて第二制御部６４に伝達され、第二制御部６４で、制御用電圧Vs（又は補助出力電圧Vr）が目標値に保持されるようにスイッチング素子５０のオン時間及びオフ時間を決定し、第二駆動回路６６がスイッチング素子６６を駆動する。

【0024】

第二のコンバータ２２は、内部回路が入力側回路６８と出力側回路７０に分離しており、トランス５２及びアイソレータ６２を介して互いに絶縁されている。つまり、入力側回路６８内にスイッチング素子５０、第二制御部６４及び第二駆動回路６８が設けられ、出力側回路７０内に、第二整流平滑回路５４、第二電圧検出回路６０、及びレギュレータ５６が設けられている。

【0025】

I2C方式の通信を行うためには、第一制御回路３４に通信用のアドレスを付与しなければならない。第一制御部３８は、アドレス設定用のAddr0ピン及びAddr1ピンを有し、各端子に外部抵抗が接続されたときの各ピンの電圧値（アナログ値）に応じてアドレスが付与される。例えば、２つのピンの電圧範囲をそれぞれ８分割すれば、８×８＝６４通りのアドレスを割り振ることができる。また、Addr1ピンの電圧を無視する設定にすれば、Addr0ピンの電圧により、８通りのアドレスを割り振ることができる。

【0026】

複数の外部接続端子１８は、P1(+V)端子〜P15(Addr0)端子で構成されている。P1(+Vi)端子とP3(-Vi)端子は、両端に入力電圧Viが外部入力される一対の入力端子であり、第一及び第二電力変換部２６，４８の各入力端に接続されている。

【0027】

P2(ON/OFF)端子は、主出力電圧Voの出力と停止を切り替えるためのオンオフ端子であり、第一駆動回路４２に接続されている。ここでは、外部からローレベルの電圧が入力されると（又はP3(-Vi)端子に接地されると）、第一駆動回路４２がスタンバイし、スイッチング素子２８がオンオフ可能になる。また、外部からハイレベルの電圧が入力されると、第一駆動回路４２が動作できない状態になり、主出力電圧Voがダウンする。なお、スイッチン素子２８をオンオフできない状態にする方法は、第一駆動回路４２の動作を制限する以外の方法を用いてもよい。

【0028】

P4(+Vo)端子とP8(-Vo)端子は、両端から主出力電圧Voを出力する一対の主出力端子であり、第一整流平滑回路３２の出力端に接続されている。

【0029】

P7(+S)端子とP5(-S)端子は、主出力電圧Voを負荷に近い位置で検出するための一対のセンシング端子であり、第一電圧検出回路３６の入力端に接続されている。例えば、スイッチング電源装置１０から負荷までの配線が長い場合に配線の電圧降下が無視できなくなるので、これをキャンセルするために使用される。

【0030】

P6(TRM)端子は、主出力電圧Voの目標値を可変するためのトリミング端子であり、第一電圧検出回路３６に接続されている。ここでは、第一電圧検出回路３６がアナログ式の誤差増幅回路（主出力電圧Voと基準電圧との差を増幅して出力する回路）の構成なっており、P6(TRM)端子に抵抗等を外部接続することによって基準電圧を変化させ、主出力電圧Voの目標値を可変する。目標値が第一制御部３８で設定される場合は、P6(TRM)端子は第一制御部３８に接続される。

【0031】

P9(Pw-Good)端子は、主出力電圧Voが出力されていることを示す信号を外部出力するためのパワーグッド端子であり、第一制御部３８に接続されている。P9(Pw-Good)端子は、ここではオープンドレイン出力であり、外部の直流電圧にプルアップして使用され、第一電圧検出回路３６で検出した主出力電圧Voが所定値（主出力電圧Voの目標値よりも低い値）より低いときにハイレベルを、高いときにローレベルを出力する。

【0032】

P10(S-Gnd)端子は、外部機器のグランドに接続される外部グランド端子であり、第一制御部３８のグランド、及び第二整流平滑回路５４のグランドに接続されている。

【0033】

P11(Data)端子とP13(Clock)端子は、シリアル通信用端子（I2C方式のクロック送受信用の端子とデータ送受信用の端子）であり、共にI2Cモジュール３８ａに接続されている。P11(Data)端子とP13(Clock)端子はオープンドレイン出力であり、それぞれ外部の直流電圧にプルアップして使用される
P12(SMBAlert)端子は、第一のコンバータ２０又は第二のコンバータ４８に何らかの異常が発生した場合にアラーム信号（ハイレベル又はローレベル）を出力するためのアラーム端子であり、第一制御部２８に接続されている。

【0034】

P15(Addr0)端子は、第一制御回路３４にシリアル通信用のアドレスを付与するため、外部抵抗が接続される主アドレス設定端子であり、第一制御部３８のAddr0ピンに接続されている。

【0035】

P14(Addr1/Vr)端子は、切替手段２４によって機能が設定される機能可変端子である。切替手段２４は、例えば手動式のスイッチ素子２４ａであり、図３（ａ）に示すように、P14(Addr1/Vr)端子を第一制御部３８のAddr1ピンに接続するか、レギュレータ５６の出力端に接続するか、どちらか一方に設定する働きをする。したがって、P14(Addr1/Vr)端子は、スイッチ素子２４ａが前者のように設定されると、P15(Addr0)端子と協働して第一制御回路３４のアドレスを付与する補助アドレス設定端子（P14(Addr1)端子）となり、スイッチ素子２４ａが後者のように設定されると、補助出力電圧Vrを外部機器の動作用電圧として出力する補助出力端子（P14(Vr)端子）となる。なお、P14(Addr1/Vr)端子をP14(Vr)端子に設定する場合は、第一制御部３８がAddr0ピン及びAddr1ピンの電圧値からアドレスを割り振るとき、Addr1ピンの電圧を無視し、Addr0ピンの電圧だけに基づいてアドレスを割り振るようプログラムする点に留意する。

【0036】

切替手段２４は、手動のスイッチ素子２４ａ以外の構成でもよい。例えば、図３（ｂ）に示すように、切替手段２４を配線パターン２４ｂ(1)と接続切替用抵抗素子２４ｂ(2)とで構成すれば、抵抗素子２４ｂ(2)の実装位置を変更することにより、設定を切り替えることができる。また、図３（ｃ）に示すように、切替手段２４を半導体スイッチ２４ｃで構成し、第一制御部３８から指令を受けて設定が切り替わるようにしてもよい。

【0037】

次に、スイッチング電源装置１０を用いて構成される電源システムの一例（電源システム７２）について、図４に基づいて説明する。電源システム７２は、スイッチング電源装置１０が負荷７４(1)，７４(2)に動作電圧を供給し、これらの動作を外部機器７６で監視し、制御するシステムである。負荷７４(1)，74(2)、及び外部機器７６は、スイッチング電源装置１０と通信を行うため、それぞれ内部にI2Cモジュールが設けられている。また、スイッチング電源装置１０の機能可変端子であるP14(Addr1/Vr)端子は、補助出力端子であるP14(Vr)端子に設定されている。

【0038】

スイッチング電源装置１０は、P2(ON/OFF)端子がP3(-Vi)端子に接地され、第一のコンバータ２０のスイッチング素子２８が動作可能になっている。したがって、P1(+Vi)，P3(-Vi)端子間に入力電圧Viが印加されると、P8(+Vo)，P4(-Vo)端子間に主出力電圧Voが発生する。P8(+Vo)，P4(-Vo)端子は、負荷７４(1)，７４(2)が有するS8(+Vo)，S4(-Vo)端子にそれぞれ接続され、主出力電圧Voを負荷７４(1)，７４(2)の動作用電圧として出力する。P7(+S)，P5(-S)端子は、負荷７４(1)，７４(2)のS8(+Vo)，S4(-Vo)端子に近い位置に接続され、主出力電圧Voを検出する。

【0039】

P14(Vr)，P10(S-Gnd)端子は、外部機器７６が有するT14(Vr)，T10(S-Gnd)端子にそれぞれ接続され、補助出力電圧Vrを外部機器７６の動作用電圧として出力する。また、P10(S-Gnd)端子は、負荷７４(1)，７４(2)のS10(S-Gnd)端子にそれぞれ接続され、各装置の共通のグランドになる。

【0040】

P6(TRM)端子とP10(S-Gnd)端子との間には可変抵抗が接続され、この可変抵抗で主出力電圧Voの目標値を微調整することができる。

【0041】

P9(Pw-Good)端子は、負荷７４(1)，７４(2)のS9(Pw-Good)端子、及び外部機器７６のT9(Pw-Good)端子にそれぞれ接続され、主出力電圧Voが目標値に近い値まで上昇するとパワーグッド信号を出力する。外部機器７６及び負荷７４(1)，７４(2)は、パワーグッド信号を受けると、プログラムに従って適宜の動作を行う。P9(Pw-Good)端子は、抵抗を介してP14(Vr)端子にプルアップされている。

【0042】

P12(SMBAlert)端子は、外部機器７６のT12(SMBAlert)端子に接続され、アラーム信号を出力する。負荷７４(1)，７４(2)もP12(SMBAlert)端子と同様のS12(SMBAlert)端子を有し、外部機器７６のT12(SMBAlert)端子に接続され、自己に異常が発生したときにアラーム信号を出力する。外部機器７６は、アラーム信号を受けると、プログラムに従って所定の措置を行う。

【0043】

P15(Addr0)端子とP10(S-Gnd)端子との間には所定の抵抗が接続され、スイッチング電源装置１０の通信用のアドレスを設定する。ここでは、P14(Addr1/Vr)端子がP14(Vr)端子に設定されているので、アドレスの設定は、P15(Addr0)端子の電圧だけを用いて行う。

【0044】

P11(Data)，P13(clock)端子は、外部機器７６のT11(Data)，T13(clock)端子にそれぞれ接続され、I2C方式の通信が可能になっている。また、負荷７４(1)，７４(2)も同様のS11(Data)，S13(clock)端子を有し、外部機器７６のT11(Data)，T13(clock)端子にそれぞれ接続され、I2C方式の通信が可能になっている。P11(Data)，P13(clock)端子は、それぞれ抵抗を介してP14(Vr)端子にプルアップされている。

【0045】

スイッチング電源装置１０が外部機器７６に向けて送信する情報は、例えば、スイッチング電源装置１０の動作状態を示すデータ等（入力電圧Vi、主出力電圧Vo、補助出力電圧Vr、スイッチング周波数、特定の回路素子の電流、電圧、温度）である。これにより、外部機器７６がスイッチング電源１０の動作状態を的確に監視することができる。外部機器７６がスイッチング電源装置１０に送信する情報は、第一制御部３８に対するコマンド等である。例えば、外部機器７６が「主出力電圧Voの検出値を５分間隔で送信せよ」というコマンドを送信する。すると、これを受信した第一制御部３８が第一電圧検出回路３６から主出力電圧Voの情報を取得し、外部機器７６に５分間間隔で送信する。また、外部機器７６が「主出力電圧Voをダウンさせよ」というコマンドを送信すると、これを受信した第一制御部３８が第一駆動回路４２の動作を停止させる。外部機器７６と負荷７４(1)，負荷７４(2)との間で行われる通信についても、類似した内容である。

【0046】

電源システム７２に使用されるスイッチング電源装置１０は、PMbus規格に準拠しているが、P14(Addr1/Vr)端子がP14(Vr)端子に設定されているため、DOSAの端子配列の規格には準拠しない。しかしながら、電源システム７２の構成を、後述する電源システム７８よりもシンプルにできるという利点がある。

【0047】

次に、スイッチング電源装置１０を用いて構成される電源システムの他の例（電源システム７８）について、図５に基づいて説明する。ここで、電源システム７２と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

【0048】

電源システム７８が電源システム７２と大きく異なるのは、使用するスイッチング電源装置１０の仕様であり、機能可変端子であるP14(Addr1/Vr)端子が補助アドレス設定端子であるP14(Addr1)端子に設定され、DOSAの端子配列の規格に準拠している点である。そのため、外部機器７６に動作用電圧を供給するための補助電源装置８０が追加されている。

【0049】

P14(Addr1)端子とP10(S-Gnd)端子との間には所定の抵抗が接続され、P15(Addr0)端子と協働してスイッチング電源装置１０の通信用のアドレスを設定する。補助電源装置８０は、入力電圧Viを補助出力電圧Vrに変換して出力する装置であり、出力端が外部機器７６のT14(+Vr)，T10(S-Gnd)端子に接続されている。この補助出力電圧Vrは、P9(Pw-Good)端子、P11(Data)端子、及びP13(Clock)端子をプルアップする直流電圧としても使用される。その他の部分の構成及び動作は、電源システム７２と同様である。

【0050】

電源システム７８は、補助電源装置８０が追加されるので電源システム７２より構成が複雑である。しかしながら、スイッチング電源装置１０として、PMbus規格とDOSAの端子配列の規格に準拠した業界標準製品が使用できるので、ユーザがスイッチング電源装置を複数社購買できるという利点がある。また、多数のアドレスを割り振りできるので、スイッチング電源装置１０や負荷７４の数が多い場合に有利である。なお、P9(Pw-Good)端子は、主出力電圧Voの出力と停止を切り替えるためのオンオフ端子（P9(ON/OFF)端子）に変更しても、DOSAの端子配列の規格に準拠することができる。

【0051】

以上説明したように、スイッチング電源装置１０は、I2Cモジュール３８ａ及び通信に必要な外部接続端子であるP11(Data)，P13(clock)端子等を備えているので、通信プロトコルをPMBus規格に準拠させることができる。さらに、切替手段２４の設定を切り替えることで、DOSA等の端子配列の規格に準拠した仕様（電源システム７８に適した仕様）と、電源システムをシンプルにできる仕様（電源システム７２に適した仕様）を、電源装置の生産工程で容易に変更できるで、ユーザからの発注がどちらの仕様であっても、指定された製品を速やかに生産し出荷することができる。

【0052】

また、スイッチング電源装置１０は、第一及び第二のコンバータ２０，２２の入出力が絶縁され、I2Cモジュール３８ａを含む第一制御部３８ａが出力側回路４６に設けられている。したがって、通信相手の外部機器７６や負荷７４(1)，７４(2)は、出力側回路４６（安全規格上の安全電圧側）に接続されることになるので、特別な絶縁手段を設けなくても外部機器７６等の安全を確保することができる。また、第一制御回路３４の中の出力側回路４６に設けられている部分（第一制御部３８ａ等）は、第二のコンバータ２２の制御用電圧Vsを受けて動作可能になる構成なので、入力電圧Viの投入した後、第一電力変換部２６が動作開始する前に第一制御部３８等を動作可能にすることができる。したがって、第一制御部３８は、第一電力変換部２６の動作を、スイッチングを開始する当初から制御できるので、主出力電圧Voの立ち上がり特性等を容易かつ自在に可変調整することができる。

【0053】

なお、本発明のスイッチング電源装置は、上記実施形態に限定されるものではない。スイッチング電源装置が行う通信は、外部機器とシリアル通信を行うものであれば、その通信方式は限定されず、シリアル通信用端子もその通信方式に合わせて設けられる。例えば、PMbus規格やSMBus規格（System Management Bus）に準拠させる場合は、上記のようにI2Cモジュールを設け、シリアル通信用端子としてP11(Data)，P13(Closk)端子を設けるとよい。その他、SPI方式（Serial Peripheral Interface）やMicroWire方式等を用いる場合は、各方式用の通信モジュール及びこれに対応したシリアル通信用端子を設ける。

【0054】

また、DOSA以外の端子配列にする場合、P1(+Vi)端子〜P15(Addr0)端子のレイアウトを変更してもよい。また、必要に応じてP2(ON/OFF)端子、P5(+S)，P7(-S)端子、P6(TRM)端子、P9(Pw-Good)端子、P12(SMBalert)を選択的に省略して機能をシンプルにしたり、内部回路を入出力非絶縁型にしたりして、装置の低コスト化や小型化を図ってもよい。

【0055】

また、切替手段を切り替えて機能可変端子の初期設定を行う作業は、スイッチング電源装置を生産する工場で行ってもよいし、スイッチング電源装置を購入したユーザが電源システムに組み込む時に行ってもよい。

【符号の説明】

【0056】

１０ スイッチング電源装置
１８ 外部実装端子（P1(+Vi)端子〜P15(Addr0)端子）
２０ 第一のコンバータ
２２ 第二のコンバータ
２４ 切替手段
２６ 第一電力変換部
３４ 第一制御回路
３８ａ I2Cモジュール（シリアル通信モジュール）
４４，６８ 入力側回路
４６，７０ 出力側回路
４８ 第二電力変換部
５８ 第二制御回路
７６ 外部機器
P1(+Vi) プラス入力端子
P3(-Vi) マイナス入力端子
P4(-Vo) マイナス主出力端子
P8(+Vo) プラス主出力端子
P10(S-Gnd) 外部グランド端子
P11(Data)，P13(Clock) シリアル通信端子
P14(Addr1/Vr) 機能可変端子
P14(Addr1) 補助アドレス設定端子
P14(Vr) 補助出力端子
P15(Addr0) 主アドレス設定端子
Vo 主出力電圧
Vi 入力電圧
Vr 補助出力電圧
Vs 制御用電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】