特開2023-177381フィルタ装置、電源装置、及び、フィルタ回路の制御装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177381
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】フィルタ装置、電源装置、及び、フィルタ回路の制御装置
(51)【国際特許分類】
H03H 7/06 20060101AFI20231207BHJP
H02M 3/00 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
H03H7/06
H02M3/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022089996
(22)【出願日】2022-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中田 和宏
【テーマコード（参考）】
5H730
5J024
【Ｆターム（参考）】
5H730AA14
5H730AS04
5H730CC03
5J024AA02
5J024BA02
5J024CA14
5J024EA01
5J024EA09
5J024FA04
(57)【要約】
【課題】フィルタ回路の電力損失を負荷の消費電力のα（０＜α＜１）倍以下に抑えることができる。
【解決手段】直流電源１と負荷との間に接続されているインダクタ１２ａと、インダクタ１２ａと並列に接続されている可変直流抵抗１２ｄとを有するフィルタ回路１２を備えるように、フィルタ装置２を構成した。また、フィルタ装置２は、フィルタ回路１２から負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報とフィルタ回路１２から負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、電圧情報と電流情報とから、負荷の消費電力を算出する電力算出回路１４と、電力算出回路１４により算出された消費電力と直流電圧とに基づいて、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を制御する抵抗値制御回路１５とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】直流電源１と負荷との間に接続されているインダクタ１２ａと、インダクタ１２ａと並列に接続されている可変直流抵抗１２ｄとを有するフィルタ回路１２を備えるように、フィルタ装置２を構成した。また、フィルタ装置２は、フィルタ回路１２から負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報とフィルタ回路１２から負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、電圧情報と電流情報とから、負荷の消費電力を算出する電力算出回路１４と、電力算出回路１４により算出された消費電力と直流電圧とに基づいて、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を制御する抵抗値制御回路１５とを備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源と負荷との間に接続されているインダクタと、前記インダクタと並列に接続されている可変直流抵抗とを有するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報と前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、前記電圧情報と前記電流情報とから、前記負荷の消費電力を算出する電力算出回路と、
前記電力算出回路により算出された消費電力と前記直流電圧とに基づいて、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御する抵抗値制御回路と
を備えたフィルタ装置。
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報と前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、前記電圧情報と前記電流情報とから、前記負荷の消費電力を算出する電力算出回路と、
前記電力算出回路により算出された消費電力と前記直流電圧とに基づいて、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御する抵抗値制御回路と
を備えたフィルタ装置。
【請求項2】
前記抵抗値制御回路は、
前記フィルタ回路の電力損失が、前記電力算出回路により算出された消費電力のα（０＜α＜１）倍以下になるように、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
前記フィルタ回路の電力損失が、前記電力算出回路により算出された消費電力のα（０＜α＜１）倍以下になるように、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項3】
前記直流電源から前記フィルタ回路に出力された直流電圧を測定する電圧測定回路と、
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧及び前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流のそれぞれを測定する電流電圧測定回路とを備え、
前記抵抗値制御回路は、
前記電力算出回路により算出された消費電力と、前記電圧測定回路により測定された直流電圧と、前記電流電圧測定回路により測定された直流電圧及び直流電流のそれぞれとを用いて、前記可変直流抵抗の抵抗値の上限値を算出し、前記可変直流抵抗の抵抗値を前記上限値以下に制御することを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置。
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧及び前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流のそれぞれを測定する電流電圧測定回路とを備え、
前記抵抗値制御回路は、
前記電力算出回路により算出された消費電力と、前記電圧測定回路により測定された直流電圧と、前記電流電圧測定回路により測定された直流電圧及び直流電流のそれぞれとを用いて、前記可変直流抵抗の抵抗値の上限値を算出し、前記可変直流抵抗の抵抗値を前記上限値以下に制御することを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項4】
前記直流電源から前記フィルタ回路に出力された直流電圧を測定する電圧測定回路と、
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧及び前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流のそれぞれを測定する電流電圧測定回路とを備え、
前記抵抗値制御回路は、
前記電力算出回路により算出された消費電力と、前記電圧測定回路により測定された直流電圧と、前記電流電圧測定回路により測定された直流電圧及び直流電流のそれぞれとを用いて、前記フィルタ回路の電力損失が前記消費電力のα倍以下になる前記可変直流抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置。
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧及び前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流のそれぞれを測定する電流電圧測定回路とを備え、
前記抵抗値制御回路は、
前記電力算出回路により算出された消費電力と、前記電圧測定回路により測定された直流電圧と、前記電流電圧測定回路により測定された直流電圧及び直流電流のそれぞれとを用いて、前記フィルタ回路の電力損失が前記消費電力のα倍以下になる前記可変直流抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項5】
前記フィルタ回路が有する前記インダクタは、寄生直流抵抗を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項6】
前記フィルタ回路が有する前記インダクタは、第１の寄生直流抵抗を含んでいる第１のインダクタであり、
前記フィルタ回路は、
前記可変直流抵抗と直列に接続されている第２のインダクタをさらに備え、
前記第２のインダクタは、前記第１の寄生直流抵抗の抵抗値よりも小さい直流抵抗値を有する第２の寄生直流抵抗を含んでおり、
前記第２のインダクタのインダクタンス値は、前記第１のインダクタのインダクタンス値よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
前記フィルタ回路は、
前記可変直流抵抗と直列に接続されている第２のインダクタをさらに備え、
前記第２のインダクタは、前記第１の寄生直流抵抗の抵抗値よりも小さい直流抵抗値を有する第２の寄生直流抵抗を含んでおり、
前記第２のインダクタのインダクタンス値は、前記第１のインダクタのインダクタンス値よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項7】
前記可変直流抵抗は、トランジスタを含んでおり、
前記トランジスタの第１の端子は、前記インダクタの一端と接続され、前記トランジスタの第２の端子は、前記インダクタの他端と接続され、前記トランジスタの制御端子は、前記抵抗値制御回路と接続されており、
前記抵抗値制御回路は、前記トランジスタの制御端子に印加する電圧又は前記トランジスタの制御端子に流れる電流のいずれかを制御することで、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
前記トランジスタの第１の端子は、前記インダクタの一端と接続され、前記トランジスタの第２の端子は、前記インダクタの他端と接続され、前記トランジスタの制御端子は、前記抵抗値制御回路と接続されており、
前記抵抗値制御回路は、前記トランジスタの制御端子に印加する電圧又は前記トランジスタの制御端子に流れる電流のいずれかを制御することで、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項8】
前記抵抗値制御回路は、直流増幅器を含んでおり、
前記直流増幅器は、前記電力算出回路により算出された消費電力と前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報とに基づいて、前記トランジスタの制御端子に印加する電圧又は前記トランジスタの制御端子に流れる電流のいずれかを制御することを特徴とする請求項７記載のフィルタ装置。
前記直流増幅器は、前記電力算出回路により算出された消費電力と前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報とに基づいて、前記トランジスタの制御端子に印加する電圧又は前記トランジスタの制御端子に流れる電流のいずれかを制御することを特徴とする請求項７記載のフィルタ装置。
【請求項9】
前記直流増幅器に直流電圧を供給する電源として、矩形パルス電圧を２倍電圧又は３倍電圧に整流する整流回路を備えていることを特徴とする請求項８記載のフィルタ装置。
【請求項10】
直流電源と、
負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータと、
請求項１記載のフィルタ装置と
を備えたことを特徴とする電源装置。
負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータと、
請求項１記載のフィルタ装置と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項11】
前記抵抗値制御回路によって、前記可変直流抵抗の抵抗値が減少されるときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作周波数を増加させ、前記抵抗値制御回路によって、前記可変直流抵抗の抵抗値が増加されるときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作周波数を減少させる動作周波数制御回路を備えたことを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
【請求項12】
前記直流電源に内部抵抗が存在しており、
前記可変直流抵抗の抵抗値が第１の抵抗値であるときに、前記フィルタ回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力された直流電圧である第１の電圧と、前記可変直流抵抗の抵抗値が第２の抵抗値であるときに、前記フィルタ回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力された直流電圧である第２の電圧と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの一定の消費電力とに基づいて、前記内部抵抗の抵抗値を算出する内部抵抗値算出回路を備えたことを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
前記可変直流抵抗の抵抗値が第１の抵抗値であるときに、前記フィルタ回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力された直流電圧である第１の電圧と、前記可変直流抵抗の抵抗値が第２の抵抗値であるときに、前記フィルタ回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力された直流電圧である第２の電圧と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの一定の消費電力とに基づいて、前記内部抵抗の抵抗値を算出する内部抵抗値算出回路を備えたことを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
【請求項13】
前記可変直流抵抗の抵抗値が第１の抵抗値であるときに、前記フィルタ回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力された直流電圧である第１の電圧と、前記可変直流抵抗の抵抗値が第２の抵抗値であるときに、前記フィルタ回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力された直流電圧である第２の電圧と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの一定の消費電力とに基づいて、前記直流電源の起電力を算出する起電力算出回路を備えたことを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
【請求項14】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力が一定であり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電力が低下に伴って、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの効率が低下する場合、
前記抵抗値制御回路は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧に対応する前記ＤＣ／ＤＣコンバータの効率に基づいて、前記フィルタ回路の電力損失が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記消費電力のα倍以下になる前記可変直流抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
前記抵抗値制御回路は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧に対応する前記ＤＣ／ＤＣコンバータの効率に基づいて、前記フィルタ回路の電力損失が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記消費電力のα倍以下になる前記可変直流抵抗の抵抗値を算出することを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
【請求項15】
直流電源と負荷との間に接続されているインダクタと、前記インダクタと並列に接続されている可変直流抵抗とを有するフィルタ回路を制御する制御装置であって、
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報と前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、前記電圧情報と前記電流情報とから、前記負荷の消費電力を算出する電力算出回路と、
前記電力算出回路により算出された消費電力と前記直流電圧とに基づいて、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御する抵抗値制御回路と
を備えたことを特徴とするフィルタ回路の制御装置。
前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報と前記フィルタ回路から前記負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、前記電圧情報と前記電流情報とから、前記負荷の消費電力を算出する電力算出回路と、
前記電力算出回路により算出された消費電力と前記直流電圧とに基づいて、前記可変直流抵抗の抵抗値を制御する抵抗値制御回路と
を備えたことを特徴とするフィルタ回路の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、フィルタ装置、電源装置、及び、フィルタ回路の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
フィルタ回路を備える電源装置がある（例えば、特許文献１を参照）。当該フィルタ回路は、電源から供給された電圧を昇圧する昇圧回路と負荷との間に接続されている可変抵抗を有している。当該フィルタ回路は、当該昇圧回路による昇圧後の電圧が振動する現象であるリップルを低減するために、昇圧後の電圧に応じて、可変抵抗の抵抗値を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－２８９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示されている電源装置は、負荷の消費電力の変動に伴って、フィルタ回路の電力損失が変動した場合に、フィルタ回路の電力損失を制御することができないという課題があった。
【0005】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、フィルタ回路の電力損失を負荷の消費電力のα（０＜α＜１）倍以下に抑えることができるフィルタ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係るフィルタ装置は、直流電源と負荷との間に接続されているインダクタと、インダクタと並列に接続されている可変直流抵抗とを有するフィルタ回路を備えている。また、フィルタ装置は、フィルタ回路から負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報とフィルタ回路から負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、電圧情報と電流情報とから、負荷の消費電力を算出する電力算出回路と、電力算出回路により算出された消費電力と直流電圧とに基づいて、可変直流抵抗の抵抗値を制御する抵抗値制御回路とを備えている。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、フィルタ回路の電力損失を負荷の消費電力のα（０＜α＜１）倍以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
【図2】式（５）を用いて計算したフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔと直流電流Ｉｉとの対応関係を示す説明図である。
【図3】式（８）を用いて計算したフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔと直流電圧Ｖｉとの対応関係を示す説明図である。
【図4】αとインダクタの寄生直流抵抗値ｒｐとの対応関係を示す説明図である。
【図5】直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔにおけるそれぞれの時間変化の一例を示す説明図である。
【図7】フィルタ回路１２に含まれている可変直流抵抗１２ｄを示す構成図である。
【図8】抵抗値制御回路１５に含まれているゲート電位制御回路１５ａを示す構成図である。
【図9】ゲート電位制御回路１５ａに直流電圧を供給するための矩形パルスの整流回路を示す構成図である。
【図10】実施の形態２に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
【図11】実施の形態３に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
【図12】直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ、合成直流抵抗Ｒｔ及びＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数ｆｓｗにおけるそれぞれの時間変化の一例を示す説明図である。
【図13】実施の形態４に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
【図14】ｒ０が０．０１［Ω］である場合に、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓに対するＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉの比αと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖとの対応関係を示す説明図である。
【図15】実施の形態５に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
【図16】昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの効率の入力電圧依存性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【0010】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
図１に示す電源装置は、直流電源１及びフィルタ装置２を備えている。
電源装置は、負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータ３に電力を供給する。
図１に示す電源装置では、負荷がＤＣ／ＤＣコンバータ３である。しかし、これは一例に過ぎず、負荷が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３以外の定電力負荷であってもよい。
図１は、実施の形態１に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。
図１に示す電源装置は、直流電源１及びフィルタ装置２を備えている。
電源装置は、負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータ３に電力を供給する。
図１に示す電源装置では、負荷がＤＣ／ＤＣコンバータ３である。しかし、これは一例に過ぎず、負荷が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３以外の定電力負荷であってもよい。
【0011】
直流電源１は、電源電圧として、直流電圧Ｖｓをフィルタ装置２に出力する。
フィルタ装置２は、電圧測定回路１１、フィルタ回路１２、電流電圧測定回路１３、電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５を備えている。電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５を含む回路は、フィルタ回路１２の制御装置である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、フィルタ装置２から出力された直流電圧Ｖｉを他の直流電圧に変換し、他の直流電圧を出力電圧として出力する変換器である。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、出力電圧を一定値に保つことが可能な定電力負荷である。
フィルタ装置２は、電圧測定回路１１、フィルタ回路１２、電流電圧測定回路１３、電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５を備えている。電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５を含む回路は、フィルタ回路１２の制御装置である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、フィルタ装置２から出力された直流電圧Ｖｉを他の直流電圧に変換し、他の直流電圧を出力電圧として出力する変換器である。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、出力電圧を一定値に保つことが可能な定電力負荷である。
【0012】
電圧測定回路１１は、直流電源１によってフィルタ回路１２に印加される直流電圧Ｖｓを測定する。
電圧測定回路１１は、直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を抵抗値制御回路１５に出力する。
電圧測定回路１１は、直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を抵抗値制御回路１５に出力する。
【0013】
フィルタ回路１２は、インダクタ１２ａ、キャパシタ１２ｂ，１２ｃ及び可変直流抵抗１２ｄを有している。
インダクタ１２ａの一端は、直流電源１と電気的に接続されている。インダクタ１２ａの他端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と電気的に接続されている。
インダクタ１２ａのインダクタンス値はＬであり、インダクタ１２ａは、寄生直流抵抗ｒｐを含んでいる。
フィルタ回路１２は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に含まれているスイッチング素子から発生するスイッチングノイズを低減するためのローパスフィルタである。
インダクタ１２ａの一端は、直流電源１と電気的に接続されている。インダクタ１２ａの他端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と電気的に接続されている。
インダクタ１２ａのインダクタンス値はＬであり、インダクタ１２ａは、寄生直流抵抗ｒｐを含んでいる。
フィルタ回路１２は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に含まれているスイッチング素子から発生するスイッチングノイズを低減するためのローパスフィルタである。
【0014】
電流電圧測定回路１３は、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧Ｖｉと、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電流Ｉｉとを測定する。
電流電圧測定回路１３は、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５のそれぞれに出力する。
電流電圧測定回路１３は、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５のそれぞれに出力する。
【0015】
電力算出回路１４は、電流電圧測定回路１３から、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを取得する。
電力算出回路１４は、直流電圧Ｖｉと直流電流Ｉｉとから、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを算出する。
電力算出回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを抵抗値制御回路１５に出力する。
電力算出回路１４は、直流電圧Ｖｉと直流電流Ｉｉとから、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを算出する。
電力算出回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを抵抗値制御回路１５に出力する。
【0016】
抵抗値制御回路１５は、電力算出回路１４により算出された消費電力Ｐｉと直流電圧Ｖｉとに基づいて、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを制御する。
即ち、抵抗値制御回路１５は、電力算出回路１４から消費電力Ｐｉを示す電力情報を取得し、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を取得し、電流電圧測定回路１３から直流電圧Ｖｉを示す電圧情報及び直流電流Ｉｉを示す電流情報のそれぞれを取得する。そして、抵抗値制御回路１５は、消費電力Ｐｉと、直流電圧Ｖｓと、直流電圧Ｖｉと、直流電流Ｉｉとを用いて、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖαを算出する。抵抗値制御回路１５は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が抵抗値Ｒｖαになるように、可変直流抵抗１２ｄを制御する。
即ち、抵抗値制御回路１５は、電力算出回路１４から消費電力Ｐｉを示す電力情報を取得し、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を取得し、電流電圧測定回路１３から直流電圧Ｖｉを示す電圧情報及び直流電流Ｉｉを示す電流情報のそれぞれを取得する。そして、抵抗値制御回路１５は、消費電力Ｐｉと、直流電圧Ｖｓと、直流電圧Ｖｉと、直流電流Ｉｉとを用いて、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖαを算出する。抵抗値制御回路１５は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が抵抗値Ｒｖαになるように、可変直流抵抗１２ｄを制御する。
【0017】
次に、図１に示す電源装置の原理について、まずＲｖを無視して説明する。Ｒｖを無視とは、Ｒｖを無限大と仮定することを意味する。
出力電圧を一定値に保つ定電力負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータ３は、フィルタ回路１２を介して、直流電源１と接続されている。
インダクタ１２ａは、寄生直流抵抗ｒｐを含んでいる。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、負性抵抗を有している。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧である直流電圧Ｖｉが低下すれば、入力電流である直流電流Ｉｉが増加する。
フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓは、ｒｐ×Ｉｉ２で表される。このため、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓは、寄生直流抵抗ｒｐが大きくなるほど増加し、直流電圧Ｖｉが低下するほど増加する。
出力電圧を一定値に保つ定電力負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータ３は、フィルタ回路１２を介して、直流電源１と接続されている。
インダクタ１２ａは、寄生直流抵抗ｒｐを含んでいる。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、負性抵抗を有している。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧である直流電圧Ｖｉが低下すれば、入力電流である直流電流Ｉｉが増加する。
フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓは、ｒｐ×Ｉｉ２で表される。このため、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓは、寄生直流抵抗ｒｐが大きくなるほど増加し、直流電圧Ｖｉが低下するほど増加する。
【0018】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧である直流電圧Ｖｉは、以下の式（１）のように表される。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、以下の式（２）のように表される。
式（１）が式（２）に代入されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、以下の式（３）のように表される。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、以下の式（２）のように表される。
式（１）が式（２）に代入されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、以下の式（３）のように表される。
【0019】
【0020】
式（３）は、以下の式（４）のように変形することが可能であり、直流電流Ｉｉは、式（５）のように表される。
【0021】
【0022】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、以下の式（６）のように表すことができる。
【0023】
【0024】
式（６）は、以下の式（７）のように変形することが可能であり、直流電圧Ｖｉは、式（８）のように表される。
【0025】
【0026】
式（１）を変形して、直流電圧Ｖｓについて解くと、直流電圧Ｖｓは、以下の式（９）のように表される。
【0027】
【0028】
図２は、式（５）を用いて計算したフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔと直流電流Ｉｉとの対応関係を示す説明図である。合成直流抵抗Ｒｔの値は、インダクタ１２ａの寄生直流抵抗ｒｐ及び可変直流抵抗１２ｄによって決まる。
図２において、横軸は、合成直流抵抗Ｒｔ［Ω］を示し、縦軸は、直流電流Ｉｉ［Ａ］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電流Ｉｉとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電流Ｉｉとの関係を示している。
図２の例では、直流電圧Ｖｓが３［Ｖ］である。
図２において、横軸は、合成直流抵抗Ｒｔ［Ω］を示し、縦軸は、直流電流Ｉｉ［Ａ］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電流Ｉｉとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電流Ｉｉとの関係を示している。
図２の例では、直流電圧Ｖｓが３［Ｖ］である。
【0029】
図３は、式（８）を用いて計算したフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔと直流電圧Ｖｉとの対応関係を示す説明図である。
図３において、横軸は、合成直流抵抗Ｒｔを［Ω］示し、縦軸は、直流電圧Ｖｉ［Ｖ］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電圧Ｖｉとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電圧Ｖｉとの関係を示している。
図３の例では、直流電圧Ｖｓが３［Ｖ］である。
図３において、横軸は、合成直流抵抗Ｒｔを［Ω］示し、縦軸は、直流電圧Ｖｉ［Ｖ］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電圧Ｖｉとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの、合成直流抵抗Ｒｔと直流電圧Ｖｉとの関係を示している。
図３の例では、直流電圧Ｖｓが３［Ｖ］である。
【0030】
合成直流抵抗Ｒｔは、寄生直流抵抗ｒｐの増加に伴って増加する。
直流電流Ｉｉは、図２に示すように、合成直流抵抗Ｒｔの増加に伴って、２次カーブで変化する。
また、直流電流Ｉｉは、寄生直流抵抗ｒｐの増加に伴って合成直流抵抗Ｒｔが後述のＲｔ＿ｍａｔで与えられる閾値に近づくことで、急激に増加する。図２の例では、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ１は、７５［ｍΩ］であり、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ２は、１５０［ｍΩ］である。
直流電圧Ｖｉは、図３に示すように、合成直流抵抗Ｒｔの増加に伴って、２次カーブで変化する。
また、直流電圧Ｖｉは、寄生直流抵抗ｒｐの増加に伴って合成直流抵抗Ｒｔが閾値に近づくことで、急激に減少する。図３の例では、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ１は、７５［ｍΩ］であり、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ２は、１５０［ｍΩ］である。
直流電流Ｉｉは、図２に示すように、合成直流抵抗Ｒｔの増加に伴って、２次カーブで変化する。
また、直流電流Ｉｉは、寄生直流抵抗ｒｐの増加に伴って合成直流抵抗Ｒｔが後述のＲｔ＿ｍａｔで与えられる閾値に近づくことで、急激に増加する。図２の例では、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ１は、７５［ｍΩ］であり、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ２は、１５０［ｍΩ］である。
直流電圧Ｖｉは、図３に示すように、合成直流抵抗Ｒｔの増加に伴って、２次カーブで変化する。
また、直流電圧Ｖｉは、寄生直流抵抗ｒｐの増加に伴って合成直流抵抗Ｒｔが閾値に近づくことで、急激に減少する。図３の例では、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ１は、７５［ｍΩ］であり、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの閾値Ｔｈ２は、１５０［ｍΩ］である。
【0031】
電源の直流電圧Ｖｓの低下に伴い、直流電流Ｉｉが急激に増加し、フィルタ回路１２での直流電圧ドロップが大きくなることで、直流電圧Ｖｉが急激に減少し、その結果として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対して、所望の電力の供給ができなくなることがある。
例えば、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるとき、直流電圧Ｖｓが３［Ｖ］、インダクタ１２ａに含まれている寄生直流抵抗ｒｐが０［Ω］であれば、直流電流Ｉｉは、５［Ａ］である。
インダクタ１２ａに含まれている寄生直流抵抗ｒｐが例えば０．１２［Ω］である場合、インダクタ１２ａを流れる直流電流Ｉｉが上記と同じ５［Ａ］であると仮定すれば、インダクタ１２ａでの電圧ドロップは、０．６［Ｖ］（＝５［Ａ］×０．１２［Ω］）程度インダクタ１２ａでの電圧ドロップは、図３に示すように、約０．８３［Ｖ］である。
例えば、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるとき、直流電圧Ｖｓが３［Ｖ］、インダクタ１２ａに含まれている寄生直流抵抗ｒｐが０［Ω］であれば、直流電流Ｉｉは、５［Ａ］である。
インダクタ１２ａに含まれている寄生直流抵抗ｒｐが例えば０．１２［Ω］である場合、インダクタ１２ａを流れる直流電流Ｉｉが上記と同じ５［Ａ］であると仮定すれば、インダクタ１２ａでの電圧ドロップは、０．６［Ｖ］（＝５［Ａ］×０．１２［Ω］）程度インダクタ１２ａでの電圧ドロップは、図３に示すように、約０．８３［Ｖ］である。
【0032】
インダクタ１２ａでの電圧ドロップが０．６［Ｖ］と想定するときのインダクタ１２ａの電力損失Ｐｌｏｓｓは、３［Ｗ］（＝０．６２／０．１２）である。
一方、実際に生じる電力損失Ｐｌｏｓｓは、インダクタ１２ａでの電圧ドロップが０．８３［Ｖ］であるときの５．７［Ｗ］（＝０．８３２／０．１２）である。
したがって、実際に生じる電力損失Ｐｌｏｓｓは、インダクタ１２ａでの電圧ドロップが０．６［Ｖ］と想定するときの電力損失Ｐｌｏｓｓの１．９倍になる。この結果、インダクタ１２ａにおいて、焼損事故の発生を招く可能性がある。
定常時の電圧と比べて、直流電圧Ｖｓが極端に低下する現象としては、例えば、車載機器における車両クランキング時のバッテリー電圧低下がある。
一方、実際に生じる電力損失Ｐｌｏｓｓは、インダクタ１２ａでの電圧ドロップが０．８３［Ｖ］であるときの５．７［Ｗ］（＝０．８３２／０．１２）である。
したがって、実際に生じる電力損失Ｐｌｏｓｓは、インダクタ１２ａでの電圧ドロップが０．６［Ｖ］と想定するときの電力損失Ｐｌｏｓｓの１．９倍になる。この結果、インダクタ１２ａにおいて、焼損事故の発生を招く可能性がある。
定常時の電圧と比べて、直流電圧Ｖｓが極端に低下する現象としては、例えば、車載機器における車両クランキング時のバッテリー電圧低下がある。
【0033】
図１に示す電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であれば、合成直流抵抗Ｒｔが閾値Ｔｈ１以上のとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対して、所望の電力を供給することができない。
また、図１に示す電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であれば、合成直流抵抗Ｒｔが閾値Ｔｈ２以上のとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対して、所望の電力を供給することができない。
また、図１に示す電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であれば、合成直流抵抗Ｒｔが閾値Ｔｈ２以上のとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に対して、所望の電力を供給することができない。
【0034】
フィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔが、閾値Ｔｈ１、又は、閾値Ｔｈ２に近づくときの直流抵抗値は、負荷整合状態での値である。即ち、合成直流抵抗Ｒｔが、閾値Ｔｈ１、又は、閾値Ｔｈ２に近づくときの直流抵抗値は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力直流抵抗値と等しくなっており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力直流電圧はＶｓ／２である。
このときの合成直流抵抗Ｒｔの抵抗値をＲｔ＿ｍａｔ［Ω］として、式（５）に含まれている√の中、又は、式（８）に含まれている√の中を０とすることで、Ｒｔ＿ｍａｔ［Ω］は、以下の式（１０）のように表される。これは、一般に良く知られている負荷整合条件であり、供給側の合成直流抵抗値と負荷の直流抵抗値とが一致するとき、負荷への最大供給可能電力Ｐｍａｘが、Ｖｓ２／４Ｒｔ＿ｍａｔで与えられることを意味している。
このときの合成直流抵抗Ｒｔの抵抗値をＲｔ＿ｍａｔ［Ω］として、式（５）に含まれている√の中、又は、式（８）に含まれている√の中を０とすることで、Ｒｔ＿ｍａｔ［Ω］は、以下の式（１０）のように表される。これは、一般に良く知られている負荷整合条件であり、供給側の合成直流抵抗値と負荷の直流抵抗値とが一致するとき、負荷への最大供給可能電力Ｐｍａｘが、Ｖｓ２／４Ｒｔ＿ｍａｔで与えられることを意味している。
【0035】
【0036】
フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉのα（０＜α＜１）倍になる合成直流抵抗Ｒｔの抵抗値がＲｃであるとすれば、以下の式（１１）が成立する。
【0037】
【0038】
直流電圧Ｖｓ及び消費電力Ｐｉのそれぞれが既知であるとして、合成直流抵抗Ｒｔの直流抵抗値Ｒｃについて解くと、直流抵抗値Ｒｃは、以下の式（１２）のように表される。
【0039】
【0040】
合成直流抵抗Ｒｔの抵抗値がＲｃであるとき、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉのα倍になる。
また、寄生直流抵抗ｒｐの直流抵抗値Ｒｃは、以下の式（１３）のように表される。Ｒｃはフィルタ回路１２のＰｌｏｓｓをＰｉのα倍にするための閾値である。
また、寄生直流抵抗ｒｐの直流抵抗値Ｒｃは、以下の式（１３）のように表される。Ｒｃはフィルタ回路１２のＰｌｏｓｓをＰｉのα倍にするための閾値である。
【0041】
【0042】
したがって、直流抵抗値Ｒｃの最大値は、αの値に関係なく、Ｖｓ２／４Ｐｉであり、式（１０）と整合している。
図４は、αと直流抵抗値Ｒｃとの対応関係を示す説明図である。
図４において、横軸は、α（＝Ｐｌｏｓｓ／Ｐｉ）を示し、縦軸は、寄生直流抵抗ｒｐ［Ω］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの、αと直流抵抗値Ｒｃとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの、αと直流抵抗値Ｒｃとの関係を示している。
図４は、αと直流抵抗値Ｒｃとの対応関係を示す説明図である。
図４において、横軸は、α（＝Ｐｌｏｓｓ／Ｐｉ）を示し、縦軸は、寄生直流抵抗ｒｐ［Ω］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］であるときの、αと直流抵抗値Ｒｃとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］であるときの、αと直流抵抗値Ｒｃとの関係を示している。
【0043】
次に、図１に示す電源装置の動作について説明する。
図１に示す電源装置の運用が開始されると、電圧測定回路１１は、直流電源１によってフィルタ回路１２に印加される直流電圧Ｖｓを測定する。
電圧測定回路１１は、直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を抵抗値制御回路１５に出力する。
図１に示す電源装置の運用が開始されると、電圧測定回路１１は、直流電源１によってフィルタ回路１２に印加される直流電圧Ｖｓを測定する。
電圧測定回路１１は、直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を抵抗値制御回路１５に出力する。
【0044】
電流電圧測定回路１３は、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧Ｖｉを測定し、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電流Ｉｉを測定する。
電流電圧測定回路１３は、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５のそれぞれに出力する。
電流電圧測定回路１３は、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを電力算出回路１４及び抵抗値制御回路１５のそれぞれに出力する。
【0045】
電力算出回路１４は、電流電圧測定回路１３から、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを取得する。
電力算出回路１４は、直流電圧Ｖｉ及び直流電流Ｉｉのそれぞれを式（２）に代入することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを算出する。
電力算出回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを示す電力情報を抵抗値制御回路１５に出力する。
電力算出回路１４は、直流電圧Ｖｉ及び直流電流Ｉｉのそれぞれを式（２）に代入することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを算出する。
電力算出回路１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを示す電力情報を抵抗値制御回路１５に出力する。
【0046】
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを示す電圧情報を取得し、電力算出回路１４から消費電力Ｐｉを示す電力情報を取得する。
抵抗値制御回路１５は、直流電圧Ｖｓ及び消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、フィルタ回路１２の直流抵抗値である直流抵抗値Ｒｃを算出する。
抵抗値制御回路１５は、直流電圧Ｖｓ及び消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、フィルタ回路１２の直流抵抗値である直流抵抗値Ｒｃを算出する。
【0047】
また、抵抗値制御回路１５は、電流電圧測定回路１３から、直流電圧Ｖｉを示す電圧情報と直流電流Ｉｉを示す電流情報とを取得する。
抵抗値制御回路１５は、以下の式（１５）に示すように、直流電圧Ｖｓ、直流電圧Ｖｉ及び直流電流Ｉｉを用いて、フィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔを算出する。
抵抗値制御回路１５は、以下の式（１５）に示すように、直流電圧Ｖｓ、直流電圧Ｖｉ及び直流電流Ｉｉを用いて、フィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔを算出する。
【0048】
【0049】
抵抗値制御回路１５は、寄生直流抵抗ｒｐと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖの合成直流抵抗Ｒｔと、直流抵抗値Ｒｃとを比較し、合成直流抵抗Ｒｔが直流抵抗値Ｒｃよりも大きければ、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍よりも大きいと判断する。
抵抗値制御回路１５は、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓを消費電力Ｐｉのα倍よりも小さくするため、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が、以下の式（１６）に表されるＲｖ以下になるように制御する。式（１６）に表されるＲｖは、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値の上限値である。
抵抗値制御回路１５は、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓを消費電力Ｐｉのα倍よりも小さくするため、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が、以下の式（１６）に表されるＲｖ以下になるように制御する。式（１６）に表されるＲｖは、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値の上限値である。
【0050】
【0051】
［実施例］
図５は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔにおけるそれぞれの時間変化の一例を示す説明図である。
図５において、横軸は、時間を示し、縦軸は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔのそれぞれを示している。縦軸における直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔのそれぞれは、相対値である。
図６は、図１に示す電源装置の動作を示すフローチャートである。
図５において、図１に示す電源装置の運用が開始された当初の直流電圧Ｖｓは、Ｖｓ１であり、当初の直流電流Ｉｉは、Ｉｉ１である。また、当初の合成直流抵抗Ｒｔは、Ｒｔ１である。
以下、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下したのち、Ｖｓ２からＶｓ３に上昇する例を説明する。直流抵抗値Ｒｃは、式（１２）から明らかなように、直流電圧Ｖｓの関数であり、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下することで、それらに対応する直流抵抗値Ｒｃが、Ｒｃ１からＲｃ２に低下し、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ２からＶｓ３に上昇することで、直流抵抗値Ｒｃが、Ｒｃ２からＲｃ３に上昇する。
図５は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔにおけるそれぞれの時間変化の一例を示す説明図である。
図５において、横軸は、時間を示し、縦軸は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔのそれぞれを示している。縦軸における直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ及び合成直流抵抗Ｒｔのそれぞれは、相対値である。
図６は、図１に示す電源装置の動作を示すフローチャートである。
図５において、図１に示す電源装置の運用が開始された当初の直流電圧Ｖｓは、Ｖｓ１であり、当初の直流電流Ｉｉは、Ｉｉ１である。また、当初の合成直流抵抗Ｒｔは、Ｒｔ１である。
以下、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下したのち、Ｖｓ２からＶｓ３に上昇する例を説明する。直流抵抗値Ｒｃは、式（１２）から明らかなように、直流電圧Ｖｓの関数であり、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下することで、それらに対応する直流抵抗値Ｒｃが、Ｒｃ１からＲｃ２に低下し、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ２からＶｓ３に上昇することで、直流抵抗値Ｒｃが、Ｒｃ２からＲｃ３に上昇する。
【0052】
電力算出回路１４は、当初の直流電圧Ｖｉ１及び当初の直流電流Ｉｉ１のそれぞれを式（２）に代入することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉを算出する。ここでは、消費電力Ｐｉは、直流電圧Ｖｉにかかわらず一定とする。
抵抗値制御回路１５は、当初の直流電圧Ｖｓ１及び消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、フィルタ回路１２の合成直流抵抗値Ｒｃ１を算出する（図６のステップＳＴ１）。図５の例では、Ｒｔ１＜Ｒｃ１が成立している前提とする。
抵抗値制御回路１５は、当初の直流電圧Ｖｓ１及び消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、フィルタ回路１２の合成直流抵抗値Ｒｃ１を算出する（図６のステップＳＴ１）。図５の例では、Ｒｔ１＜Ｒｃ１が成立している前提とする。
【0053】
図５に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下した場合、直流電流Ｉｉが増加する。
電圧測定回路１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、直流電圧Ｖｓを繰り返し測定する。
抵抗値制御回路１５は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、直流電圧Ｖｓ及び前記消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、直流抵抗値Ｒｃを繰り返し算出する。
直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下しても、Ｒｔ１≦Ｒｃ１が成立していれば（図６のステップＳＴ２：ＹＥＳの場合）、ステップＳＴ１，ＳＴ２の処理が繰り返される。
電圧測定回路１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、直流電圧Ｖｓを繰り返し測定する。
抵抗値制御回路１５は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、直流電圧Ｖｓ及び前記消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、直流抵抗値Ｒｃを繰り返し算出する。
直流電圧Ｖｓが、Ｖｓ１からＶｓ２に低下しても、Ｒｔ１≦Ｒｃ１が成立していれば（図６のステップＳＴ２：ＹＥＳの場合）、ステップＳＴ１，ＳＴ２の処理が繰り返される。
【0054】
Ｒｔ１≦Ｒｃ１が成立していなければ（図６のステップＳＴ２：ＮＯの場合）、抵抗値制御回路１５は、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを低下させることで、フィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔを低下させる（図６のステップＳＴ３）。即ち、抵抗値制御回路１５は、合成直流抵抗ＲｔをＲｔ１からＲｔ２に低下させる。
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを取得する。そして、抵抗値制御回路１５は、直流電圧Ｖｓ及び前記消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の合成直流抵抗値Ｒｃ２を算出する。
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを取得する。そして、抵抗値制御回路１５は、直流電圧Ｖｓ及び前記消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の合成直流抵抗値Ｒｃ２を算出する。
【0055】
Ｒｔ２≦Ｒｃ２が成立していなければ（図６のステップＳＴ４：ＮＯの場合）、抵抗値制御回路１５は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを更に低下させることで、合成直流抵抗Ｒｔを更に低下させる（図６のステップＳＴ３）。
抵抗値制御回路１５は、Ｒｔ２≦Ｒｃ２が成立していれば（図６のステップＳＴ４：ＹＥＳの場合）、合成直流抵抗ＲｔをＲｔ２に維持する（図６のステップＳＴ５）。
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１により測定された直流電圧Ｖｓが上昇しなければ（図６のステップＳＴ６：ＮＯの場合）、合成直流抵抗Ｒｔの維持を継続する（図６のステップＳＴ５）。
抵抗値制御回路１５は、Ｒｔ２≦Ｒｃ２が成立していれば（図６のステップＳＴ４：ＹＥＳの場合）、合成直流抵抗ＲｔをＲｔ２に維持する（図６のステップＳＴ５）。
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１により測定された直流電圧Ｖｓが上昇しなければ（図６のステップＳＴ６：ＮＯの場合）、合成直流抵抗Ｒｔの維持を継続する（図６のステップＳＴ５）。
【0056】
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１により測定された直流電圧Ｖｓが上昇していれば（図６のステップＳＴ６：ＹＥＳの場合）、時刻ｔ７から時刻ｔ８にかけて、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを上昇させることで、合成直流抵抗Ｒｔを上昇させる（図６のステップＳＴ７）。即ち、抵抗値制御回路１５は、合成直流抵抗ＲｔをＲｔ２からＲｔ３に上昇させる。これはインダクタ１２ａへの分流を増加させ、インダクタ１２ａのローパスフィルタ機能を増大させるためである。
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを取得する。そして、抵抗値制御回路１５は、直流電圧Ｖｓ及び前記消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の合成直流抵抗値Ｒｃ３を算出する（図６のステップＳＴ８）。
抵抗値制御回路１５は、電圧測定回路１１から直流電圧Ｖｓを取得する。そして、抵抗値制御回路１５は、直流電圧Ｖｓ及び前記消費電力Ｐｉのそれぞれを、式（１２）に代入することで、フィルタ回路１２の合成直流抵抗値Ｒｃ３を算出する（図６のステップＳＴ８）。
【0057】
抵抗値制御回路１５は、Ｒｔ３≦Ｒｃ３が成立していても、合成直流抵抗Ｒｔ３が合成直流抵抗値Ｒｃ３に漸近していなければ（図６のステップＳＴ９：ＮＯの場合）、ステップＳＴ７，ＳＴ８の処理を繰り返し行う。
抵抗値制御回路１５は、Ｒｔ３≦Ｒｃ３が成立しており、かつ、合成直流抵抗Ｒｔ３が合成直流抵抗値Ｒｃ３に漸近していれば（図６のステップＳＴ９：ＹＥＳの場合）、一連の処理を終了する。なお、ここでは、直流電圧Ｖｓを取得する例を示したが、式（１２）からもわかる通り、後述のトランジスタにおけるドレインソース間のオン抵抗Ｒｖと電圧Ｖｇｓとの対応関係のテーブルから読み取ったＲｖの値から、Ｒｔを算出できる場合は、各ステップでＶｓの代わりにＶｉを取得してもよい。
抵抗値制御回路１５は、Ｒｔ３≦Ｒｃ３が成立しており、かつ、合成直流抵抗Ｒｔ３が合成直流抵抗値Ｒｃ３に漸近していれば（図６のステップＳＴ９：ＹＥＳの場合）、一連の処理を終了する。なお、ここでは、直流電圧Ｖｓを取得する例を示したが、式（１２）からもわかる通り、後述のトランジスタにおけるドレインソース間のオン抵抗Ｒｖと電圧Ｖｇｓとの対応関係のテーブルから読み取ったＲｖの値から、Ｒｔを算出できる場合は、各ステップでＶｓの代わりにＶｉを取得してもよい。
【0058】
図７は、フィルタ回路１２に含まれている可変直流抵抗１２ｄを示す構成図である。
図７の例では、可変直流抵抗１２ｄとして、ディスクリート素子であるトランジスタＴｒが用いられている。トランジスタＴｒとしては、例えば、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下「ＭＯＳＦＥＴ」という）を用いることができる。
ただし、トランジスタＴｒは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。
トランジスタＴｒのドレイン端子Ｄ（第１の端子）は、インダクタ１２ａの一端と接続されている。
トランジスタＴｒのソース端子Ｓ（第２の端子）は、インダクタ１２ａの他端と接続されている。
トランジスタＴｒの制御端子であるゲート端子Ｇは、抵抗値制御回路１５に含まれているゲート電位制御回路１５ａと接続されている。
図７の例では、可変直流抵抗１２ｄとして、ディスクリート素子であるトランジスタＴｒが用いられている。トランジスタＴｒとしては、例えば、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下「ＭＯＳＦＥＴ」という）を用いることができる。
ただし、トランジスタＴｒは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。
トランジスタＴｒのドレイン端子Ｄ（第１の端子）は、インダクタ１２ａの一端と接続されている。
トランジスタＴｒのソース端子Ｓ（第２の端子）は、インダクタ１２ａの他端と接続されている。
トランジスタＴｒの制御端子であるゲート端子Ｇは、抵抗値制御回路１５に含まれているゲート電位制御回路１５ａと接続されている。
【0059】
図８は、抵抗値制御回路１５に含まれているゲート電位制御回路１５ａを示す構成図である。
ゲート電位制御回路１５ａは、直流増幅器によって実現されている。直流増幅器は、例えば図８に示すように、トランジスタ素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５及びキャパシタＣ１，Ｃ２を備えている。
直流増幅器は、電力算出回路１４により算出された消費電力Ｐｉに基づいて、トランジスタＴｒのゲート端子Ｇに印加する電圧、又は、トランジスタＴｒのゲート端子Ｇに流れる電流のいずれかを制御する。図８において、直流増幅器のＶｏｕｔは、トランジスタＴｒのゲート端子Ｇと接続されている。
ゲート電位制御回路１５ａは、直流増幅器によって実現されている。直流増幅器は、例えば図８に示すように、トランジスタ素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５及びキャパシタＣ１，Ｃ２を備えている。
直流増幅器は、電力算出回路１４により算出された消費電力Ｐｉに基づいて、トランジスタＴｒのゲート端子Ｇに印加する電圧、又は、トランジスタＴｒのゲート端子Ｇに流れる電流のいずれかを制御する。図８において、直流増幅器のＶｏｕｔは、トランジスタＴｒのゲート端子Ｇと接続されている。
【0060】
以下、ゲート電位制御回路１５ａによるトランジスタＴｒの制御動作を説明する。
ゲート電位制御回路１５ａである直流増幅器は、トランジスタＴｒのソース端子Ｓに印加されているソース電圧とトランジスタＴｒの閾値電圧との和の電圧よりも高い電圧Ｖｇｓをゲートソース間に印加する。電圧Ｖｇｓがゲートソース間に印加されることで、トランジスタＴｒのドレインソース間が導通する。
トランジスタＴｒにおけるゲートソース間のコンダクタンスは、電圧Ｖｇｓに比例するため、ドレインソース間のオン抵抗であるＲｖは、電圧Ｖｇｓに逆比例する。ドレインソース間のオン抵抗であるＲｖは、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖである。
例えば、ドレインソース間のオン抵抗Ｒｖと電圧Ｖｇｓとの対応関係がテーブル化されていれば、ゲート電位制御回路１５ａは、テーブルを参照することで、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、オン抵抗Ｒｖに対応する電圧Ｖｇｓを特定することができる。ゲート電位制御回路１５ａは、特定した電圧Ｖｇｓをゲートソース間に印加する。
ゲート電位制御回路１５ａである直流増幅器は、トランジスタＴｒのソース端子Ｓに印加されているソース電圧とトランジスタＴｒの閾値電圧との和の電圧よりも高い電圧Ｖｇｓをゲートソース間に印加する。電圧Ｖｇｓがゲートソース間に印加されることで、トランジスタＴｒのドレインソース間が導通する。
トランジスタＴｒにおけるゲートソース間のコンダクタンスは、電圧Ｖｇｓに比例するため、ドレインソース間のオン抵抗であるＲｖは、電圧Ｖｇｓに逆比例する。ドレインソース間のオン抵抗であるＲｖは、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖである。
例えば、ドレインソース間のオン抵抗Ｒｖと電圧Ｖｇｓとの対応関係がテーブル化されていれば、ゲート電位制御回路１５ａは、テーブルを参照することで、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、オン抵抗Ｒｖに対応する電圧Ｖｇｓを特定することができる。ゲート電位制御回路１５ａは、特定した電圧Ｖｇｓをゲートソース間に印加する。
【0061】
なお、ゲート電位制御回路１５ａの制御電圧としては、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）におけるデジタルアナログコンバータから出力された直流電圧、又は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号における矩形パルス電圧の平均値を用いることができる。ゲート電位制御回路１５ａは、外部から印加された電圧Ｖｃｃを超えない範囲で、当該制御電圧を（１＋Ｒ２／Ｒ３）倍に増幅し、増幅後の制御電圧をトランジスタＴｒのゲート端子Ｇに印加する。
ＰＷＭ信号における矩形パルス電圧をゲート電位制御回路１５ａに供給する電源として、図９に示すような電圧整流回路を用いることができる。
ＰＷＭ信号における矩形パルス電圧をゲート電位制御回路１５ａに供給する電源として、図９に示すような電圧整流回路を用いることができる。
【0062】
図９は、ゲート電位制御回路１５ａに直流電圧を供給するための矩形パルス整流回路を示す構成図である。
図９に示す整流回路は、ＰＮＰトランジスタＱ１、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、キャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６及び矩形波生成回路ＳＷを備えている。
図９に示す整流回路は、矩形パルス電圧を２倍電圧又は３倍電圧に整流し、ゲート電位制御回路１５ａに供給する電圧Ｖｃｃとして、２倍電圧又は３倍電圧のいずれかをゲート電位制御回路１５ａに出力する。
図９に示す整流回路は、ＰＮＰトランジスタＱ１、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、キャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６及び矩形波生成回路ＳＷを備えている。
図９に示す整流回路は、矩形パルス電圧を２倍電圧又は３倍電圧に整流し、ゲート電位制御回路１５ａに供給する電圧Ｖｃｃとして、２倍電圧又は３倍電圧のいずれかをゲート電位制御回路１５ａに出力する。
【0063】
以上の実施の形態１では、直流電源１と負荷との間に接続されているインダクタ１２ａと、インダクタ１２ａと並列に接続されている可変直流抵抗１２ｄとを有するフィルタ回路１２を備えるように、フィルタ装置２を構成した。また、フィルタ装置２は、フィルタ回路１２から負荷に出力された直流電圧を示す電圧情報とフィルタ回路１２から負荷に出力された直流電流を示す電流情報とを取得し、電圧情報と電流情報とから、負荷の消費電力を算出する電力算出回路１４と、電力算出回路１４により算出された消費電力と直流電圧とに基づいて、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を制御する抵抗値制御回路１５とを備えている。したがって、フィルタ装置２は、フィルタ回路１２の電力損失を負荷の消費電力のα（０＜α＜１）倍以下に抑えることができる。
【0064】
即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のように消費電力が入力電圧にかかわらず一定な負荷に接続されたフィルタ装置２は、フィルタ回路１２に印加される直流電圧Ｖｓが低下した際に生じる、負荷消費電流増加に伴うフィルタ回路１２での過大な電力ロスを回避できるようにするため、直流電圧Ｖｓを監視して、フィルタ回路１２での損失を消費電力Ｐｉの一定割合以下に保つことが可能な合成直流抵抗Ｒｔの閾値となる直流抵抗値Ｒｃを計算している。そして、フィルタ装置２は、直流電圧Ｖｓが低下しているときには、交流ノイズを除去するというフィルタ回路１２の機能を多少犠牲にしても、フィルタ回路１２の直流抵抗成分をシャントできる抵抗値制御回路１５を設けている。フィルタ装置２は、インダクタ１２ａと可変直流抵抗１２ｄとの合成直流抵抗成分を直流抵抗値Ｒｃ以下にすることで、安定した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給できるほか、フィルタ回路１２での損失をＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉの一定割合以下にして、フィルタ回路１２での過大なジュール損失を回避することができる。
【0065】
実施の形態２．
実施の形態２では、フィルタ回路１２が、第１のインダクタであるインダクタ１２ａの他に、第２のインダクタであるインダクタ１２ｅを有しているフィルタ装置２について説明する。
実施の形態２では、フィルタ回路１２が、第１のインダクタであるインダクタ１２ａの他に、第２のインダクタであるインダクタ１２ｅを有しているフィルタ装置２について説明する。
【0066】
図１０は、実施の形態２に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。図１０において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
フィルタ回路１２は、インダクタ１２ａ、キャパシタ１２ｂ，１２ｃ、可変直流抵抗１２ｄ及びインダクタ１２ｅを有している。
図１０に示す電源装置では、第１のインダクタであるインダクタ１２ａが含んでいる寄生直流抵抗ｒｐは、第１の寄生直流抵抗ｒｐ１である。
フィルタ回路１２は、インダクタ１２ａ、キャパシタ１２ｂ，１２ｃ、可変直流抵抗１２ｄ及びインダクタ１２ｅを有している。
図１０に示す電源装置では、第１のインダクタであるインダクタ１２ａが含んでいる寄生直流抵抗ｒｐは、第１の寄生直流抵抗ｒｐ１である。
【0067】
第２のインダクタであるインダクタ１２ｅは、可変直流抵抗１２ｄと直列に接続されている。インダクタ１２ｅが含んでいる寄生直流抵抗は、第２の寄生直流抵抗ｒｐ２である。
第２の寄生直流抵抗ｒｐ２の直流抵抗値は、第１の寄生直流抵抗ｒｐ１の直流抵抗値よりも小さい。
インダクタ１２ｅのインダクタンス値Ｌ２は、インダクタ１２ａのインダクタンス値Ｌ１よりも小さい。
第２の寄生直流抵抗ｒｐ２の直流抵抗値は、第１の寄生直流抵抗ｒｐ１の直流抵抗値よりも小さい。
インダクタ１２ｅのインダクタンス値Ｌ２は、インダクタ１２ａのインダクタンス値Ｌ１よりも小さい。
【0068】
次に、図１０に示す電源装置の動作について説明する。
図１０に示すフィルタ回路１２は、インダクタ１２ａのほかに、インダクタ１２ｅを有している。このため、図１０に示すフィルタ回路１２の全体の直流抵抗は、ｒｐ１×ｒｐ２／（ｒｐ１＋ｒｐ２）以上に制限される。
しかしながら、図１でＲｖを０に近づけるように制御した場合には、インダクタ１２ａのインダクタンス分がショートされてしまうので、図１のフィルタ回路１２はローパスフィルタ（以下「ＬＰＦ」という）としての機能が消失してしまうのに対し、図２のフィルタ回路１２ではＲｖを０に近づけてもインダクタ１２ｅのインダクタンス値Ｌ２が残るため、図１０に示すフィルタ回路１２においては、ＬＰＦとして、ある程度のノイズ除去性能を確保することができる。
図１０に示すフィルタ回路１２は、インダクタ１２ａのほかに、インダクタ１２ｅを有している。このため、図１０に示すフィルタ回路１２の全体の直流抵抗は、ｒｐ１×ｒｐ２／（ｒｐ１＋ｒｐ２）以上に制限される。
しかしながら、図１でＲｖを０に近づけるように制御した場合には、インダクタ１２ａのインダクタンス分がショートされてしまうので、図１のフィルタ回路１２はローパスフィルタ（以下「ＬＰＦ」という）としての機能が消失してしまうのに対し、図２のフィルタ回路１２ではＲｖを０に近づけてもインダクタ１２ｅのインダクタンス値Ｌ２が残るため、図１０に示すフィルタ回路１２においては、ＬＰＦとして、ある程度のノイズ除去性能を確保することができる。
【0069】
抵抗値制御回路１５は、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓを消費電力Ｐｉのα倍よりも小さくするため、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が、以下の式（１７）に表されるＲｖ以下になるように制御する。式（１７）に表されるＲｖは、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値の上限値である。つまり、式（１７）に表されるＲｖ以下の抵抗値は、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、可変直流抵抗１２ｄの閾値となる抵抗値である。
【0070】
【0071】
【0072】
実施の形態３．
実施の形態３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数を制御する動作周波数制御回路１６を備える電源装置について説明する。
実施の形態３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数を制御する動作周波数制御回路１６を備える電源装置について説明する。
【0073】
図１１は、実施の形態３に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。図１１において、図１及び図１０と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
動作周波数制御回路１６は、抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を減少させるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数を増加させる。
動作周波数制御回路１６は、抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を増加させるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数を減少させる。
動作周波数制御回路１６は、抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を減少させるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数を増加させる。
動作周波数制御回路１６は、抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を増加させるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数を減少させる。
【0074】
図１１に示すフィルタ装置２は、図１に示すフィルタ装置２に対して動作周波数制御回路１６が適用されたものである。しかし、これは一例に過ぎず、図１０に示すフィルタ装置２に対して動作周波数制御回路１６が適用されたものであってもよい。
【0075】
図１２は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ、合成直流抵抗Ｒｔ及びＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数ｆｓｗにおけるそれぞれの時間変化の一例を示す説明図である。
図１２において、横軸は、時間を示し、縦軸は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ、合成直流抵抗Ｒｔ及び動作周波数ｆｓｗのそれぞれを示している。縦軸における直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ、合成直流抵抗Ｒｔ及び動作周波数ｆｓｗのそれぞれは、相対値である。
図１２において、横軸は、時間を示し、縦軸は、直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ、合成直流抵抗Ｒｔ及び動作周波数ｆｓｗのそれぞれを示している。縦軸における直流電圧Ｖｓ、直流電流Ｉｉ、合成直流抵抗Ｒｔ及び動作周波数ｆｓｗのそれぞれは、相対値である。
【0076】
次に、図１１に示す電源装置の動作について説明する。動作周波数制御回路１６以外は、図１に示す電源装置と同様であるため、ここでは、動作周波数制御回路１６の動作のみを説明する。
抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが減少されるときには、動作周波数制御回路１６は、図１２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数ｆｓｗを増加させる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に含まれているスイッチング素子におけるスイッチングパルスの周波数が上昇する。このため、フィルタ回路１２の実効インダクタンス値が小さくなり、ＬＰＦのカットオフ周波数が上昇しても、除去すべきスイッチングノイズの周波数も上昇するため、ノイズの除去効果の低下を軽減することができる。
一方、抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが増加されるときには、フィルタ回路１２の実効インダクタンス値が大きくなり、ＬＰＦのカットオフ周波数が低下するため、動作周波数制御回路１６は、図１２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数ｆｓｗを減少させる。
抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが減少されるときには、動作周波数制御回路１６は、図１２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数ｆｓｗを増加させる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に含まれているスイッチング素子におけるスイッチングパルスの周波数が上昇する。このため、フィルタ回路１２の実効インダクタンス値が小さくなり、ＬＰＦのカットオフ周波数が上昇しても、除去すべきスイッチングノイズの周波数も上昇するため、ノイズの除去効果の低下を軽減することができる。
一方、抵抗値制御回路１５によって、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが増加されるときには、フィルタ回路１２の実効インダクタンス値が大きくなり、ＬＰＦのカットオフ周波数が低下するため、動作周波数制御回路１６は、図１２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作周波数ｆｓｗを減少させる。
【0077】
実施の形態４．
実施の形態４では、内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８を備える電源装置について説明する。
実施の形態４では、内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８を備える電源装置について説明する。
【0078】
図１３は、実施の形態４に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。図１３において、図１、図１０及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１３に示す電源装置では、直流電源１に内部抵抗１ａが存在している。
図１３に示す電源装置は、内部抵抗１ａの不明な抵抗値ｒ０と、直流電源１の不明な起電力Ｅ０を算出する機能を有している。
図１３に示す電源装置では、直流電源１に内部抵抗１ａが存在している。
図１３に示す電源装置は、内部抵抗１ａの不明な抵抗値ｒ０と、直流電源１の不明な起電力Ｅ０を算出する機能を有している。
【0079】
内部抵抗値算出回路１７は、第１の電圧Ｖｉ１と、第２の電圧Ｖｉ２及びＶｉの値に依存しない消費電力Ｐｉとに基づいて、内部抵抗１ａの抵抗値ｒ０を算出する。
第１の電圧Ｖｉ１は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが第１の抵抗値Ｒｖ１であるときに、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧Ｖｉであり、内部抵抗値算出回路１７は、電流電圧測定回路１３から第１の電圧Ｖｉ１を示す電圧情報とＩｉ１を示す電流情報とを取得し、第１の電圧Ｖｉ１とＩｉ１との積から消費電力Ｐｉを計算する。
第２の電圧Ｖｉ２は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが第２の抵抗値Ｒｖ２であるときに、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧Ｖｉであり、内部抵抗値算出回路１７は、電流電圧測定回路１３から第２の電圧Ｖｉ２を示す電圧情報を取得する。
第１の電圧Ｖｉ１は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが第１の抵抗値Ｒｖ１であるときに、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧Ｖｉであり、内部抵抗値算出回路１７は、電流電圧測定回路１３から第１の電圧Ｖｉ１を示す電圧情報とＩｉ１を示す電流情報とを取得し、第１の電圧Ｖｉ１とＩｉ１との積から消費電力Ｐｉを計算する。
第２の電圧Ｖｉ２は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが第２の抵抗値Ｒｖ２であるときに、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧Ｖｉであり、内部抵抗値算出回路１７は、電流電圧測定回路１３から第２の電圧Ｖｉ２を示す電圧情報を取得する。
【0080】
起電力算出回路１８は、電流電圧測定回路１３から、第１の電圧Ｖｉ１を示す電圧情報と、Ｉｉ１を示す電流情報と、第２の電圧Ｖｉ２を示す電圧情報とを取得する。Ｖｉ１とＩｉ１の積から消費電力Ｐｉを計算する。
起電力算出回路１８は、第１の電圧Ｖｉ１と、第２の電圧Ｖｉ２と、消費電力Ｐｉとに基づいて、直流電源１の起電力Ｅ０を算出する。
起電力算出回路１８は、第１の電圧Ｖｉ１と、第２の電圧Ｖｉ２と、消費電力Ｐｉとに基づいて、直流電源１の起電力Ｅ０を算出する。
【0081】
図１３に示すフィルタ装置２は、図１に示すフィルタ装置２に対して、内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８のそれぞれが適用されたものである。しかし、これは一例に過ぎず、図１０に示すフィルタ装置２、又は、図１１に示すフィルタ装置２に対して、内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８のそれぞれが適用されたものであってもよい。
【0082】
次に、図１３に示す電源装置の動作について説明する。内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８以外は、図１に示す電源装置と同様であるため、ここでは、内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８の動作のみを説明する。
【0083】
上記にてｒ０及びＥ０を算出し、実施の形態１と同様の制御を行う。ただし、Ｒｃは以下の式（１８）で与えられ、Ｒｖは以下の式（２０）で与えられる。
【0084】
【0085】
図１４は、ｒ０が０．０１［Ω］である場合に、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓに対するＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉの比αと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖとの対応関係を示す説明図である。
図１４において、横軸は、αを示し、縦軸は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖ［Ω］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］、寄生直流抵抗ｒｐが０．１［Ω］であるときの、αと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］、寄生直流抵抗ｒｐが０．２［Ω］であるときの、αと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖとの関係を示している。
図１４において、横軸は、αを示し、縦軸は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖ［Ω］を示している。
一点鎖線は、消費電力Ｐｉが３０［Ｗ］、寄生直流抵抗ｒｐが０．１［Ω］であるときの、αと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖとの関係を示している。
実線は、消費電力Ｐｉが１５［Ｗ］、寄生直流抵抗ｒｐが０．２［Ω］であるときの、αと可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖとの関係を示している。
【0086】
内部抵抗１ａの抵抗値ｒ０及び直流電源１の起電力Ｅ０のそれぞれが不明である場合、抵抗値制御回路１５は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを第１の抵抗値Ｒｖ１に制御する。
内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８のそれぞれは、電流電圧測定回路１３により測定された直流電圧Ｖｉ１を示す電圧情報と、直流電流Ｉｉ１を示す電流情報と、前記Ｒｖ１とインダクタ１２ａの寄生直流抵抗ｒｐとから成るフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔ１と、電力算出回路１４により算出された消費電力Ｐｉを示す電力情報とを取得する。消費電力Ｐｉは一定値とする。
次に、抵抗値制御回路１５は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが第２の抵抗値Ｒｖ２に制御する。
内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８のそれぞれは、電流電圧測定回路１３により測定された直流電圧Ｖｉ２を示す電圧情報と、前記Ｒｖ２とインダクタ１２ａの寄生直流抵抗ｒｐとから成るフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔ２とを取得する。
このとき、以下の式（２１）が成立する。
内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８のそれぞれは、電流電圧測定回路１３により測定された直流電圧Ｖｉ１を示す電圧情報と、直流電流Ｉｉ１を示す電流情報と、前記Ｒｖ１とインダクタ１２ａの寄生直流抵抗ｒｐとから成るフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔ１と、電力算出回路１４により算出された消費電力Ｐｉを示す電力情報とを取得する。消費電力Ｐｉは一定値とする。
次に、抵抗値制御回路１５は、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖが第２の抵抗値Ｒｖ２に制御する。
内部抵抗値算出回路１７及び起電力算出回路１８のそれぞれは、電流電圧測定回路１３により測定された直流電圧Ｖｉ２を示す電圧情報と、前記Ｒｖ２とインダクタ１２ａの寄生直流抵抗ｒｐとから成るフィルタ回路１２の合成直流抵抗Ｒｔ２とを取得する。
このとき、以下の式（２１）が成立する。
【0087】
【0088】
式（２１）において、内部抵抗１ａの抵抗値ｒ０について解くと、抵抗値ｒ０は、以下の式（２２）のように表される。また、直流電源１の起電力Ｅ０について解くと、起電力Ｅ０は、以下の式（２３）のように表される。
【0089】
【0090】
内部抵抗値算出回路１７は、第１の電圧Ｖｉ１と、第２の電圧Ｖｉ２と、合成直流抵抗Ｒｔ１，Ｒｔ２と、消費電力Ｐｉとを式（２２）に代入することで、内部抵抗１ａの抵抗値ｒ０を算出する。
起電力算出回路１８は、第１の電圧Ｖｉ１と、第２の電圧Ｖｉ２と、合成直流抵抗Ｒｔ１，Ｒｔ２と、消費電力Ｐｉとを式（２３）に代入することで、直流電源１の起電力Ｅ０を算出する。
起電力算出回路１８は、第１の電圧Ｖｉ１と、第２の電圧Ｖｉ２と、合成直流抵抗Ｒｔ１，Ｒｔ２と、消費電力Ｐｉとを式（２３）に代入することで、直流電源１の起電力Ｅ０を算出する。
【0091】
以上の実施の形態４では、直流電源１に内部抵抗１ａが存在しており、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が第１の抵抗値であるときに、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧である第１の電圧と、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値が第２の抵抗値であるときに、フィルタ回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力された直流電圧である第２の電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ３の一定の消費電力とに基づいて、内部抵抗１ａの抵抗値を算出する内部抵抗値算出回路１７を備えるように、電源装置を構成した。したがって、電源装置は、ｒ０、Ｅ０および式（１８）、式（２０）を用いて制御することにより、フィルタ回路１２の電力損失を負荷の消費電力のα（０＜α＜１）倍以下に抑えることができる。
【0092】
実施の形態５．
実施の形態５では、抵抗値制御回路１９が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率が変化する場合、フィルタ回路１２の電力損失が消費電力のα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを算出する電源装置について説明する。
実施の形態５では、抵抗値制御回路１９が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率が変化する場合、フィルタ回路１２の電力損失が消費電力のα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを算出する電源装置について説明する。
【0093】
図１５は、実施の形態５に係るフィルタ装置２を含む電源装置を示す構成図である。図１５において、図１、図１０、図１１及び図１３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１５に示す電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力が一定であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧が低下する程、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率が低下するものとする。一例として、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの効率の入力電圧依存性の例を図１６に示す。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力は、既知であるものとする。
図１６は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの効率の入力電圧依存性を示す説明図である。図１６において、横軸は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率の入力電圧を示し、縦軸は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率を示している。実線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力Ｐｏｕｔが１５［Ｗ］であるときの効率ηを示し、破線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力Ｐｏｕｔが３０［Ｗ］であるときの効率ηを示している。
抵抗値制御回路１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧に対応するＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率に基づいて、フィルタ回路１２の電力損失が消費電力のα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを算出する。
図１５に示す電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力が一定であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧が低下する程、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率が低下するものとする。一例として、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの効率の入力電圧依存性の例を図１６に示す。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力は、既知であるものとする。
図１６は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの効率の入力電圧依存性を示す説明図である。図１６において、横軸は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率の入力電圧を示し、縦軸は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率を示している。実線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力Ｐｏｕｔが１５［Ｗ］であるときの効率ηを示し、破線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力Ｐｏｕｔが３０［Ｗ］であるときの効率ηを示している。
抵抗値制御回路１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧に対応するＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率に基づいて、フィルタ回路１２の電力損失が消費電力のα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを算出する。
【0094】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の場合、一般に入出力の電位差が大きければ大きいほど変換効率が悪化する。
効率が悪化するということは、入力減電圧時に入力電力が大きくなるということである。ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力が一定値であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、効率が低下した分増加する。
したがって、抵抗値制御回路１９は、式（１２）によって、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、寄生直流抵抗ｒｐの直流抵抗値Ｒｃを算出する際に、消費電力Ｐｉが直流電圧Ｖｉの減少に伴って増加することを考慮する必要がある。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率がη（＜１）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力がＰｏｕｔであれば、電力損失Ｐｌｏｓｓを消費電力Ｐｉのα倍に保つ場合の合成直流抵抗値Ｒｃは、以下の式（２４）のように表される。
効率が悪化するということは、入力減電圧時に入力電力が大きくなるということである。ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力が一定値であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の消費電力Ｐｉは、効率が低下した分増加する。
したがって、抵抗値制御回路１９は、式（１２）によって、フィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍になる、寄生直流抵抗ｒｐの直流抵抗値Ｒｃを算出する際に、消費電力Ｐｉが直流電圧Ｖｉの減少に伴って増加することを考慮する必要がある。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率がη（＜１）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力がＰｏｕｔであれば、電力損失Ｐｌｏｓｓを消費電力Ｐｉのα倍に保つ場合の合成直流抵抗値Ｒｃは、以下の式（２４）のように表される。
【0095】
【0096】
抵抗値制御回路１９の内部メモリには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率ηと直流電圧Ｖｉとの関係が格納されている。出力電力Ｐｏｕｔは、既知で一定であるとする。
抵抗値制御回路１９は、内部メモリから、直流電圧Ｖｉに対応する効率ηを取得する。実施の形態４と同様な手順で、式（２２）及び式（２３）からｒ０とＥ０とを算出し、次いで式（２４）よりＲｃを算出する。
次にフィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを式（２０）より算出し、制御を行う。
抵抗値制御回路１９は、内部メモリから、直流電圧Ｖｉに対応する効率ηを取得する。実施の形態４と同様な手順で、式（２２）及び式（２３）からｒ０とＥ０とを算出し、次いで式（２４）よりＲｃを算出する。
次にフィルタ回路１２の電力損失Ｐｌｏｓｓが消費電力Ｐｉのα倍以下になる、可変直流抵抗１２ｄの抵抗値Ｒｖを式（２０）より算出し、制御を行う。
【0097】
以上の実施の形態５では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電力が一定であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電力の低下時に効率が低下する場合、抵抗値制御回路１９が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力電圧に対応するＤＣ／ＤＣコンバータ３の効率に基づいて、フィルタ回路１２の電力損失が消費電力のα倍以下になる可変直流抵抗１２ｄの抵抗値を算出するように、電源装置を構成した。したがって、電源装置は、フィルタ回路１２の電力損失を負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力消費電力のα（０＜α＜１）倍以下に抑えることができる。
【0098】
なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【0099】
１ 直流電源、１ａ 内部抵抗、２ フィルタ装置、３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（負荷）、１１ 電圧測定回路、１２ フィルタ回路、１２ａ インダクタ（第１のインダクタ）、１２ｂ，１２ｃ キャパシタ、１２ｄ 可変直流抵抗、１２ｅ インダクタ（第２のインダクタ）、１３ 電流電圧測定回路、１４ 電力算出回路、１５ 抵抗値制御回路、１５ａ ゲート電位制御回路、１６ 動作周波数制御回路、１７ 内部抵抗値算出回路、１８ 起電力算出回路、１９ 抵抗値制御回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】