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(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】P2024070499
(43)【公開日】2024-05-23
(54)【発明の名称】スイッチング電源装置及びこれを用いた電源システム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/00 20060101AFI20240516BHJP
【ＦＩ】
H02M3/00 H
H02M3/00 W
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022181033
(22)【出願日】2022-11-11
(71)【出願人】
【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】川高 伸人
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA14
5H730BB82
5H730FD01
5H730FD11
5H730FG05
5H730FG25
5H730FV05
5H730FV08
5H730FV09
(57)【要約】
【課題】並列運転用の基準電圧（特性目標電圧）を生成する回路の消費電力を小さく抑えることができるスイッチング電源装置及びこれを用いた電源システムを提供する。
【解決手段】出力特性Xoの制御の目標となる特性目標電圧Vmを生成し、Vmライン２２ａに出力する特性目標電圧生成部２０を備える。特性目標電圧生成部２０は、設定電圧生成部２４，定電流回路２６及びVm制御部２８を備える。設定電圧生成部２４は、直流の設定電圧Vmsを生成する。定電流回路２６は、Vmライン２２ａを正の電圧にプルアップするための一定電流JをVmライン２２ａに流し込む。Vm制御部２８は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時にVmライン２２ａから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時にVmライン２２ａから電流を引き込むのを停止することによって、特性目標電圧Vm＝h・Vmsになるように制御する。設定電圧Vms又は定数hを外部から変更できる。
【選択図】図１
【解決手段】出力特性Xoの制御の目標となる特性目標電圧Vmを生成し、Vmライン２２ａに出力する特性目標電圧生成部２０を備える。特性目標電圧生成部２０は、設定電圧生成部２４，定電流回路２６及びVm制御部２８を備える。設定電圧生成部２４は、直流の設定電圧Vmsを生成する。定電流回路２６は、Vmライン２２ａを正の電圧にプルアップするための一定電流JをVmライン２２ａに流し込む。Vm制御部２８は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時にVmライン２２ａから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時にVmライン２２ａから電流を引き込むのを停止することによって、特性目標電圧Vm＝h・Vmsになるように制御する。設定電圧Vms又は定数hを外部から変更できる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力端に供給された直流又は交流の入力電圧を、主スイッチング素子のスイッチング動作によって所定の出力電圧に変換し、出力端に接続された負荷に前記出力電圧及び出力電流を供給する電力変換部と、
前記出力電圧又は前記出力電流を制御対象の出力特性Xoとし、前記出力特性Xoが目標の値になるように前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を決定し、このオン時間及びオフ時間で前記主スイッチング素子がオンオフするように駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力するスイッチング制御部とを備えたスイッチング電源装置において、
前記出力特性Xo又はそれに相当する特性を検出し、これに対応した電圧である出力特性信号Vos＝k・Xo［kは正の定数］を出力する出力特性検出回路が設けられ、
前記スイッチング制御部は、前記出力特性信号Vosと特性目標電圧Vmとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力する駆動パルス生成部と、前記特性目標電圧Vmを生成し、前記駆動パルス生成部に向けて出力する特性目標電圧生成部と、前記特性目標電圧生成部の出力ラインであるVmラインを外部に接続可能にするVmライン外部接続端子とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、直流の設定電圧Vmsを生成する設定電圧生成部と、前記Vmラインを正の電圧にプルアップするための一定電流を前記Vmラインに流し込む定電流回路と、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時に前記Vmラインから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時に前記Vmラインから電流を引き込むのを停止することによって、前記特性目標電圧Vmが前記設定電圧Vmsに対応した値h・Vmsになるように制御するVm制御部とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、前記設定電圧生成部が生成する前記設定電圧Vmsの値、又は前記Vm制御部の前記定数hの値を外部から変更できるように構成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
前記出力電圧又は前記出力電流を制御対象の出力特性Xoとし、前記出力特性Xoが目標の値になるように前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を決定し、このオン時間及びオフ時間で前記主スイッチング素子がオンオフするように駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力するスイッチング制御部とを備えたスイッチング電源装置において、
前記出力特性Xo又はそれに相当する特性を検出し、これに対応した電圧である出力特性信号Vos＝k・Xo［kは正の定数］を出力する出力特性検出回路が設けられ、
前記スイッチング制御部は、前記出力特性信号Vosと特性目標電圧Vmとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力する駆動パルス生成部と、前記特性目標電圧Vmを生成し、前記駆動パルス生成部に向けて出力する特性目標電圧生成部と、前記特性目標電圧生成部の出力ラインであるVmラインを外部に接続可能にするVmライン外部接続端子とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、直流の設定電圧Vmsを生成する設定電圧生成部と、前記Vmラインを正の電圧にプルアップするための一定電流を前記Vmラインに流し込む定電流回路と、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時に前記Vmラインから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時に前記Vmラインから電流を引き込むのを停止することによって、前記特性目標電圧Vmが前記設定電圧Vmsに対応した値h・Vmsになるように制御するVm制御部とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、前記設定電圧生成部が生成する前記設定電圧Vmsの値、又は前記Vm制御部の前記定数hの値を外部から変更できるように構成さ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】
前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタが前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、前記直流電圧源と前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとの間に接続された第二抵抗と、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとグランドとの間に接続された第三抵抗とを備える請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項3】
前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタが前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、一端が前記直流電圧源に接続された第二抵抗と、エミッタが前記第二抵抗の他端に接続され、コレクタ及びベースが前記第一ＰＮＰトランジスタのベースに接続された第二ＰＮＰトランジスタと、一端が前記第二ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、他端がグランドに接続された第三抵抗とを備える請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項4】
前記特性目標電圧生成部は、前記定電流回路が流す前記一定電流のオンとオフとを切り替えるためのオンオフ切り替え部を備える請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項5】
前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタがダイオードを介して前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、前記直流電圧源と前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとの間に接続された第二抵抗と、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとグランドとの間に接続された第三抵抗とを備え、
前記オンオフ切り替え部は、前記一定電流をオンからオフに切り替える時、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースの、前記グランドに対する電位を強制的に低下させることによって、前記第一ＰＮＰトランジスタをオフさせる請求項４記載のスイッチング電源装置。
前記オンオフ切り替え部は、前記一定電流をオンからオフに切り替える時、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースの、前記グランドに対する電位を強制的に低下させることによって、前記第一ＰＮＰトランジスタをオフさせる請求項４記載のスイッチング電源装置。
【請求項6】
前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタがダイオードを介して前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、一端が前記直流電圧源に接続された第二抵抗と、エミッタが前記第二抵抗の他端に接続され、コレクタ及びベースが前記第一ＰＮＰトランジスタのベースに接続された第二ＰＮＰトランジスタと、一端が前記第二ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、他端がグランドに接続された第三抵抗とを備え、
前記オンオフ切り替え部は、前記一定電流をオンからオフに切り替える時、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースの、前記グランドに対する電位を強制的に低下させることによって、前記第一ＰＮＰトランジスタをオフさせる請求項４記載のスイッチング電源装置。
前記オンオフ切り替え部は、前記一定電流をオンからオフに切り替える時、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースの、前記グランドに対する電位を強制的に低下させることによって、前記第一ＰＮＰトランジスタをオフさせる請求項４記載のスイッチング電源装置。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか記載のスイッチング電源装置を複数台使用した電源システムであって、
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記各スイッチング電源装置の中の、単体で動作させた時に前記特性目標電圧Vmが最も低くなる１台をマスタ電源、その他をスレーブ電源とし、前記マスタ電源を単体で動作させた時の前記特性目標電圧VmをVm(M)とした時、
前記マスタ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記特性目標電圧生成部が生成した前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し
前記スレーブ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記Vmライン外部接続端子を通じて入力された前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成することを特徴とする電源システム。
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記各スイッチング電源装置の中の、単体で動作させた時に前記特性目標電圧Vmが最も低くなる１台をマスタ電源、その他をスレーブ電源とし、前記マスタ電源を単体で動作させた時の前記特性目標電圧VmをVm(M)とした時、
前記マスタ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記特性目標電圧生成部が生成した前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し
前記スレーブ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記Vmライン外部接続端子を通じて入力された前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成することを特徴とする電源システム。
【請求項8】
請求項４記載のスイッチング電源装置を複数台使用した電源システムであって、
前記各スイッチング電源装置の前記オンオフ切り替え部は、自己の前記スイッチング電源装置が前記マスタ電源か前記スレーブ電源かを特定するための情報を取得し、前記スレーブ電源であると認識された場合に、自己の前記一定電流をオフさせる請求項７記載の電源システム。
前記各スイッチング電源装置の前記オンオフ切り替え部は、自己の前記スイッチング電源装置が前記マスタ電源か前記スレーブ電源かを特定するための情報を取得し、前記スレーブ電源であると認識された場合に、自己の前記一定電流をオフさせる請求項７記載の電源システム。
【請求項9】
請求項１乃至６のいずれか記載のスイッチング電源装置を複数台使用した電源システムであって、
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記Vmライン外部接続端子には、前記Vmライン外部接続端子の電圧が外部指定電圧Vm(G)になるように動作する外部可変回路が接続され、前記外部可変回路は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込み、Vm≦Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込むのを停止する動作を行う回路であり、
前記各スイッチング電源装置は、単体で動作させた時の前記特性目標電圧Vmが前記外部指定電圧Vm(G)よりも高くなるように、前記設定電圧Vms及び前記係数hが設定されており、
前記各スイッチング電源装置の前記Vmラインに前記外部指定電圧Vm(G)が発生し、前記各駆動パルス生成部は、この前記特性目標電圧Vm(G)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成することを特徴とする電源システム。
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記Vmライン外部接続端子には、前記Vmライン外部接続端子の電圧が外部指定電圧Vm(G)になるように動作する外部可変回路が接続され、前記外部可変回路は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込み、Vm≦Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込むのを停止する動作を行う回路であり、
前記各スイッチング電源装置は、単体で動作させた時の前記特性目標電圧Vmが前記外部指定電圧Vm(G)よりも高くなるように、前記設定電圧Vms及び前記係数hが設定されており、
前記各スイッチング電源装置の前記Vmラインに前記外部指定電圧Vm(G)が発生し、前記各駆動パルス生成部は、この前記特性目標電圧Vm(G)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成することを特徴とする電源システム。
【請求項10】
請求項４記載のスイッチング電源装置を複数台使用した電源システムであって、
前記各スイッチング電源装置の中の一部の前記スイッチング電源装置に向けて、前記一定電流をオフさせる旨の外部指令を送信する外部制御機器が設けられ、
前記外部指令を受けた前記スイッチング電源装置の前記オンオフ切り替え部は、自己の前記一定電流をオフさせる請求項９記載の電源システム。
前記各スイッチング電源装置の中の一部の前記スイッチング電源装置に向けて、前記一定電流をオフさせる旨の外部指令を送信する外部制御機器が設けられ、
前記外部指令を受けた前記スイッチング電源装置の前記オンオフ切り替え部は、自己の前記一定電流をオフさせる請求項９記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、並列運転が可能なスイッチング電源装置、及び複数台のスイッチング電源装置を並列運転させた電源システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、複数台のスイッチング電源装置の出力端を並列接続し、１つの負荷に向けて負荷電力を供給するようにした電源システムが使用されている。複数台のスイッチング電源装置を並列運転させる場合、各スイッチング電源装置が負担する負荷電力を均等化することが課題になる。
【0003】
従来、この課題を解決するための技術として、特許文献１に開示されている並列運転方式の技術があった。この並列運転方式は、並列接続される電源装置の各々に、安定化出力電圧を決める基準電圧を発生する基準電圧発生回路として、基準電圧調整手段を有する並列制御型の基準電圧発生回路を設け、この基準電圧発生回路の基準電圧出力端子を相互に接続するというものである。特許文献１の第２図には、基準電圧出力端子（７ａ）が接続された基準電圧ラインを正の直流電圧にプルアップするプルアップ用抵抗と、電流引き込み型の出力段を有し、基準電圧ラインから電流を引き込むことによって基準ラインに発生する基準電圧を調整する電圧基準電圧調整手段とで構成された基準電圧発生回路が記載されている。
【0004】
この並列運転方式によれば、各電源装置を並列運転した時、各電源装置の基準電圧が、特定の１台の電源装置の基準電圧（最も低い基準電圧）に統一されるので、各電源装置を確実に動作させることができ、負荷電力の負担を概ね均等化することができる。また、この特定の電源をマスタ電源とすれば、マスタ電源の基準電圧調整手段のボリューム(VR)を可変調節することによって、各電源装置の出力電圧を一斉に変更できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】実開昭６３－１３５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の並列運転方式に使用される電源装置を単体で使用した時、及びこれらを並列運転した時、動作状況によって基準電圧発生回路の消費電力が非常に大きくなってしまうという問題があった。
【0007】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、並列運転用の基準電圧（特性目標電圧）を生成する回路の消費電力を小さく抑えることができるスイッチング電源装置及びこれを用いた電源システム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】
請求項１記載のスイッチング電源装置は、入力端に供給された直流又は交流の入力電圧を、主スイッチング素子のスイッチング動作によって所定の出力電圧に変換し、出力端に接続された負荷に前記出力電圧及び出力電流を供給する電力変換部と、前記出力電圧又は前記出力電流を制御対象の出力特性Xoとし、前記出力特性Xoが目標の値になるように前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を決定し、このオン時間及びオフ時間で前記主スイッチング素子がオンオフするように駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力するスイッチング制御部とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記出力特性Xo又はそれに相当する特性を検出し、これに対応した電圧である出力特性信号Vos＝k・Xo［kは正の定数］を出力する出力特性検出回路が設けられ、
前記スイッチング制御部は、前記出力特性信号Vosと特性目標電圧Vmとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力する駆動パルス生成部と、前記特性目標電圧Vmを生成し、前記駆動パルス生成部に向けて出力する特性目標電圧生成部と、前記特性目標電圧生成部の出力ラインであるVmラインを外部に接続可能にするVmライン外部接続端子とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、直流の設定電圧Vmsを生成する設定電圧生成部と、前記Vmラインを正の電圧にプルアップするための一定電流を前記Vmラインに流し込む定電流回路と、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時に前記Vmラインから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時に前記Vmラインから電流を引き込むのを停止することによって、前記特性目標電圧Vmが前記設定電圧Vmsに対応した値h・Vmsになるように制御するVm制御部とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、前記設定電圧生成部が生成する前記設定電圧Vmsの値、又は前記Vm制御部の前記定数hの値を外部から変更できるように構成されているスイッチング電源装置である。
前記出力特性Xo又はそれに相当する特性を検出し、これに対応した電圧である出力特性信号Vos＝k・Xo［kは正の定数］を出力する出力特性検出回路が設けられ、
前記スイッチング制御部は、前記出力特性信号Vosと特性目標電圧Vmとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し、前記主スイッチング素子に向けて出力する駆動パルス生成部と、前記特性目標電圧Vmを生成し、前記駆動パルス生成部に向けて出力する特性目標電圧生成部と、前記特性目標電圧生成部の出力ラインであるVmラインを外部に接続可能にするVmライン外部接続端子とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、直流の設定電圧Vmsを生成する設定電圧生成部と、前記Vmラインを正の電圧にプルアップするための一定電流を前記Vmラインに流し込む定電流回路と、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時に前記Vmラインから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時に前記Vmラインから電流を引き込むのを停止することによって、前記特性目標電圧Vmが前記設定電圧Vmsに対応した値h・Vmsになるように制御するVm制御部とを備え、
前記特性目標電圧生成部は、前記設定電圧生成部が生成する前記設定電圧Vmsの値、又は前記Vm制御部の前記定数hの値を外部から変更できるように構成されているスイッチング電源装置である。
【0009】
前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタが前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、前記直流電圧源と前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとの間に接続された第二抵抗と、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとグランドとの間に接続された第三抵抗とを備える構成にすることができる［請求項２記載のスイッチング電源装置］。あるいは、前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタが前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、一端が前記直流電圧源に接続された第二抵抗と、エミッタが前記第二抵抗の他端に接続され、コレクタ及びベースが前記第一ＰＮＰトランジスタのベースに接続された第二ＰＮＰトランジスタと、一端が前記第二ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、他端がグランドに接続された第三抵抗とを備える構成にすることができる［請求項３記載のスイッチング電源装置］。
【0010】
また、前記特性目標電圧生成部は、前記定電流回路が流す前記一定電流のオンとオフとを切り替えるためのオンオフ切り替え部を備える構成にすることが好ましい［請求項４記載のスイッチング電源装置］。この場合、前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタがダイオードを介して前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、前記直流電圧源と前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとの間に接続された第二抵抗と、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースとグランドとの間に接続された第三抵抗とを備え、前記オンオフ切り替え部は、前記一定電流をオンからオフに切り替える時、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースの、前記グランドに対する電位を強制的に低下させることによって、前記第一ＰＮＰトランジスタをオフさせる構成にすることができる［請求項５記載のスイッチング電源装置］。あるいは、前記定電流回路は、一端が直流電圧源に接続された第一抵抗と、エミッタが前記第一抵抗の他端に接続され、コレクタがダイオードを介して前記Vmラインに接続されて、前記一定電流を前記Vmラインに流し込む第一ＰＮＰトランジスタと、一端が前記直流電圧源に接続された第二抵抗と、エミッタが前記第二抵抗の他端に接続され、コレクタ及びベースが前記第一ＰＮＰトランジスタのベースに接続された第二ＰＮＰトランジスタと、一端が前記第二ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、他端がグランドに接続された第三抵抗とを備え、前記オンオフ切り替え部は、前記一定電流をオンからオフに切り替える時、前記第一ＰＮＰトランジスタのベースの、前記グランドに対する電位を強制的に低下させることによって、前記第一ＰＮＰトランジスタをオフさせる構成にすることができる［請求項６記載のスイッチング電源装置］。
【0011】
請求項７記載の電源システムは、請求項１乃至６のいずれか記載のスイッチング電源装置を複数台使用した電源システムであって、
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記各スイッチング電源装置の中の、単体で動作させた時に前記特性目標電圧Vmが最も低くなる１台をマスタ電源、その他をスレーブ電源とし、前記マスタ電源を単体で動作させた時の前記特性目標電圧VmをVm(M)とした時、
前記マスタ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記特性目標電圧生成部が生成した前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し
前記スレーブ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記Vmライン外部接続端子を通じて入力された前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成する電源システムである。
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記各スイッチング電源装置の中の、単体で動作させた時に前記特性目標電圧Vmが最も低くなる１台をマスタ電源、その他をスレーブ電源とし、前記マスタ電源を単体で動作させた時の前記特性目標電圧VmをVm(M)とした時、
前記マスタ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記特性目標電圧生成部が生成した前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成し
前記スレーブ電源の前記駆動パルス生成部は、自己の前記Vmライン外部接続端子を通じて入力された前記特性目標電圧Vm(M)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成する電源システムである。
【0012】
例えば、請求項４記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記各スイッチング電源装置の前記オンオフ切り替え部は、自己の前記スイッチング電源装置が前記マスタ電源か前記スレーブ電源かを特定するための情報を取得し、前記スレーブ電源であると認識された場合に、自己の前記一定電流をオフさせる構成にすることができる［請求項８記載の電源システム］。
【0013】
また、請求項９記載の電源システムは、請求項１乃至６のいずれか記載のスイッチング電源装置を複数台使用した電源システムであって、
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記Vmライン外部接続端子には、前記Vmライン外部接続端子の電圧が外部指定電圧Vm(G)になるように動作する外部可変回路が接続され、前記外部可変回路は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込み、Vm≦Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込むのを停止する動作を行う回路であり、
前記各スイッチング電源装置は、単体で動作させた時の前記特性目標電圧Vmが前記外部指定電圧Vm(G)よりも高くなるように、前記設定電圧Vms及び前記係数hが設定されており、
前記各スイッチング電源装置の前記Vmラインに前記外部指定電圧Vm(G)が発生し、前記各駆動パルス生成部は、この前記特性目標電圧Vm(G)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成することを電源システムである。
前記各スイッチング電源装置は、前記電力変換部の出力端同士が互いに並列接続され、前記Vmライン外部接続端子同士が互いに連結され、前記各出力特性検出回路の前記定数kが一律の値に設定されており、
前記Vmライン外部接続端子には、前記Vmライン外部接続端子の電圧が外部指定電圧Vm(G)になるように動作する外部可変回路が接続され、前記外部可変回路は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込み、Vm≦Vm(G)の時に前記Vmライン外部接続端子から電流を引き込むのを停止する動作を行う回路であり、
前記各スイッチング電源装置は、単体で動作させた時の前記特性目標電圧Vmが前記外部指定電圧Vm(G)よりも高くなるように、前記設定電圧Vms及び前記係数hが設定されており、
前記各スイッチング電源装置の前記Vmラインに前記外部指定電圧Vm(G)が発生し、前記各駆動パルス生成部は、この前記特性目標電圧Vm(G)と自己の前記出力特性信号Vosとが等しくなるように前記駆動パルスを生成することを電源システムである。
【0014】
例えば、請求項４記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記各スイッチング電源装置の中の一部の前記スイッチング電源装置に向けて、前記一定電流をオフさせる旨の外部指令を送信する外部制御機器が設けられ、前記外部指令を受けた前記スイッチング電源装置の前記オンオフ切り替え部は、自己の前記一定電流をオフさせる構成にすることができる［請求項１０記載の電源システム］。
【発明の効果】
【0015】
本発明のスイッチング電源装置は、特許文献１の基準電圧発生回路に類似した構成の特性目標電圧生成部を有しているが、特性目標電圧生成部の出力ラインであるVmラインを独特な定電流回路でプルアップしている点で大きく相違する。そして、この構成の違いにより、本発明のスイッチング電源装置を単体で使用した時、及びこれらを並列運転して使用した時（本発明の電源システムを構成した時）に、特性目標電圧生成部の消費電力を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態を示すブロック図である。
【図6】本発明の電源システムの第一の実施形態を示すブロック図である。
【図8】本発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態を示すブロック図である。
【図10】本発明の電源システムの第二の実施形態を示すブロック図（ａ）、マスタ電源及びスレーブ電源の各特性目標電圧生成部における消費電力の数値例を示す図である。
【図11】本発明のスイッチング電源装置の第三の実施形態を示すブロック図である。
【図12】本発明の電源システムの第三の実施形態を示すブロック図である。
【図13】２台のスイッチング電源装置の各特性目標電圧生成部における消費電力、及び外部可変回路における消費電力の数値例を示す図である。
【図14】特性目標電圧生成部の一変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
【0018】
＜第一の実施形態のスイッチング電源装置１０＞
この実施形態のスイッチング電源装置１０は、並列運転を行うのに適した機能を有し、単体でも使用できる電源装置である。
この実施形態のスイッチング電源装置１０は、並列運転を行うのに適した機能を有し、単体でも使用できる電源装置である。
【0019】
スイッチング電源装置１０は、図１に示すように、入力端に供給された直流又は交流の入力電圧Viを、主スイッチング素子（図示せず）のスイッチング動作によって所定の出力電圧Voに変換し、出力端に接続された負荷（図示せず）に出力電圧Vo及び出力電流Ioを供給する電力変換部１２を備えている。その他には、スイッチング制御部１４及び出力特性検出回路１６を備えている。
【0020】
スイッチング制御部１４は、概して言うと、主スイッチング素子のスイッチング動作を制御するブロックである。スイッチング制御部１４は、出力電圧Vo又は出力電流Ioを制御対象の出力特性Xoとし、出力特性Xoが目標の値になるように主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を決定し、このオン時間及びオフ時間で主スイッチング素子がオンオフするように駆動パルスVgを生成し、主スイッチング素子に向けて出力する。したがって、スイッチング電源装置１０は、制御対象の出力特性Xoを出力電圧Voとすれば定電圧電源として使用することができ、出力電流Ioとすれば定電流電源として使用することができる。
【0021】
出力特性検出回路１６は、出力特性Xo（Vo，Io）又はそれに相当する特性を検出し、これに対応したアナログ電圧である出力特性信号Vos＝k・Xo［kは正の定数］を出力するブロックである。
【0022】
次に、スイッチング制御回路１４の内部の構成を詳しく説明する。スイッチング制御部１４は、駆動パルス生成部１８、特性目標電圧生成部２０及びVmライン外部接続端子２２を備えている。
【0023】
駆動パルス生成部１８は、出力特性検出回路１６が出力した出力特性信号Vosと、Vmライン２２ａに発生している特性目標電圧Vmとが等しくなるように、パルス幅変調を行って駆動パルスVgを生成し、主スイッチング素子に向けて出力するブロックである。
【0024】
特性目標電圧生成部２０は、特性目標電圧Vmを生成し、Vmライン２２ａを通じて駆動パルス生成部１８に出力するブロックである。特性目標電圧生成部２０は、設定電圧生成部２４、プルアップ回路２６及びVm制御部２８で構成される。
【0025】
設定電圧生成部２４は、例えば図２（ａ）に示すように、デジタル演算部２４ａ、パルス幅変調部２４ｂ及びローパスフィルタ２４ｃで構成することができる。デジタル演算部２４ａは、設定電圧Vmsの指定値や設定電圧Vmsを変化させる時の変化速度の指定値等がデフォルト設定され、これらの指定値に基づくデジタル演算処理を行って、どのような設定電圧Vmsを生成するかを示す設定電圧情報J(Vms)を作成するブロックである。設定電圧Vmsの指定値の意味は後で説明する。
【0026】
パルス幅変調部２４ｂは、デジタル演算部２４ａが作成した設定値情報J(Vms)に基づいてデューティDが設定される矩形波電圧Vp（波高値V1）を出力するブロックで、ローパスフィルタ２４ｃは、矩形波電圧Vpを平滑してアナログの設定電圧Vms≒V1・Dを発生させるブロックである。パルス幅変調部２４ｂ以降の構成は、デジタルプロセッサ内にパルス幅変調部２４ｂを設け、ディスクリート部品で成るローパスフィルタ２４ｃを組み合わせる独特な構成であり、安価な汎用デジタルプロセッサを使用しても高い分解能で設定電圧Vmsを生成できるという利点がある。その他には、図２（ｂ）に示すように、上記のデジタル演算部２４ａ及びＤ／Ａコンバータ２４ｄでシンプルに構成することも可能である。ただし、Ｄ／Ａコンバータ２４ｄを使用する場合、設定電圧Vmsの分解能を高くするためには、比較的高価な高速デジタルプロセッサが必要になる点に留意する。
【0027】
なお、設定電圧Vmsの指定値や変化速度の指定値は、使用者からの外部指令GSによって設定変更することができる。外部指令GSは様々な方法で入力することができ、例えば、図２（ａ）に示すように、使用者が、スイッチング電源装置１０に外部接続した外部制御機器３０を通じてデジタル信号として入力する方法がある。また、図２（ｂ）に示すように、使用者が、スイッチング電源装置１０の内部に設けた電圧可変回路３２の可変抵抗器３２ａを手動で調節し、アナログ電圧として入力する方法がある。
【0028】
定電流回路２６は、特性目標電圧生成部２０２の出力ラインであるVmライン２２ａを正の電圧にプルアップする回路である。定電流回路２６は、例えば図３（ａ）に示すように、一端が直流電圧源Vccに接続された第一抵抗３４ａと、エミッタが第一抵抗３４ａの他端に接続され、コレクタがVmライン２２ａに接続されて、一定電流JをVmライン２２ａに流し込む第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂと、直流電圧源Vccと第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂのベースとの間に接続された第二抵抗３４ｃと、第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂのベースとグランドとの間に接続された第三抵抗３４ｄとで構成することができる。あるいは、図３（ｂ）に示すように、第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂのベースと第二抵抗３４ｃと第三抵抗３４ｄとの接続点に第二ＰＮＰトランジスタ３４ｅを追加してカレントミラーの構成にしてもよい。
【0029】
Vm制御回路２８は、電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞h・Vms［hは１以上の定数］の時にVmライン２２ａから電流を引き込み、Vm≦h・Vmsの時にVmライン２２ａから電流を引き込むのを停止することによって、Vmライン２２ａの特性目標電圧Vmが設定電圧Vmsに対応した値h・Vmsになるように制御するブロックである。例えば、図４（ａ）の構成の場合、特性目標電圧Vmは設定電圧Vmsと等しい値に制御され、図４（ｂ）の構成の場合、特性目標電圧Vmは設定電圧Vmsよりも高い値に制御されることになる。
【0030】
ここで、出力特性Xo（Vo，Io）、出力特性信号Vos、特性目標電圧Vm及び設定電圧Vmsの関係を整理する。まず、出力特性Xo（Vo，Io）は出力特性信号Vosに対応した値なので、特性目標電圧Vmが変化すると、これに追従して出力特性信号Vosが変化し、出力特性Xo（Vo，Io）も同様に変化する。また、特性目標電圧Vmは設定電圧Vmsに対応した値なので、設定電圧Vmsが変化すると、これに追従して特性目標電圧Vmが変化する。したがって、出力特性Xoの値は、特性目標電圧Vm又は設定電圧Vmsの値を変更することによって調節することができる。
【0031】
Vmライン外部接続端子２２は、Vmライン２２ａを外部に接続可能にする端子である。この端子は、複数台のスイッチング電源装置１０を並列運転する時に相互に接続される端子であり、スイッチング電源装置１０を単体で使用する時は、何も接続せずに開放状態にする。
【0032】
次に、発明の要部である特性目標電圧生成部２０の動作を、具体的な数値例を基に説明する。図５（ａ）の左図は、直流電圧源Vcc＝10V、定電流回路２６の一定電流J＝1mAの条件で、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝5Vが入力され、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝5Vに制御されている状況を示しており、この場合、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流は1mAなので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。
【0033】
また、図５（ａ）の右図は、出力特性Xo（Vo，Io）を低下させてゼロするため、設定電圧Vmsが0Vに変更され、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝0Vに制御されている状況を示しており、この場合も、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流は1mAなので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。
【0034】
図５（ｂ）は、定電流回路２６を固定抵抗３６に変更した比較例の動作を示している。この比較例は、背景技術で説明した特許文献１（第２図）と類似した構成である。図５（ｂ）の左図は、直流電圧源Vcc＝10V、固定抵抗３６が5kΩの条件で、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝5Vが入力され、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝5Vに制御されている状況を示しており、この場合、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流Iは1mAとなり、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。この10mWというのは、特性目標電圧生成部２０の場合と同じ数値である。
【0035】
また、図５（ｂ）の右図は、出力特性Xo（Vo，Io）を低下させてゼロにするため、設定電圧Vmsが0Vに変更され、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝0Vに制御されている状況を示しており、この場合、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流Iが2mAになるので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・2mA＝20mWとなる。この20mWという数値は、特性目標電圧生成部２０の場合の２倍の数値である。
【0036】
このように、固定抵抗３６を用いた比較例のスイッチング電源装置の場合、出力特性Xo（Vo，Io）を可変するために特性目標電圧Vm又は設定電圧Vmsが変更されると、直流電圧源Vccが負担する総消費電力が格段に大きくなるという問題がある。これに対して、定電流回路２６を用いた特性目標電圧生成部２０の場合、特性目標電圧Vm又は設定電圧Vmsが変更されても、直流電圧源Vccが負担する総消費電力が小さく抑えられる。
【0037】
図５（ａ）において、スイッチング電源装置１０の出力特性Xo（Vo，Io）は、Xo＝Vos/k＝Vm/kに制御される。そして、特性目標電圧Vm又は設定電圧Vmsの値を変更することによって、出力特性Xoの値を調節することができる。
【0038】
＜第一の実施形態の電源システム３８＞
この実施形態の電源システム３８は、図６に示すように、２台のスイッチング電源装置１０で構成される。２台のスイッチング電源装置１０は、各出力特性検出回路１６の定数kが一律の値に設定され、各Vm制御部３２の定数hが一律の値に設定されており、電力変換部１２の出力端同士を互いに並列接続し（並列運転させ）、１つの負荷に電力を供給する。負荷電力は、２台のスイッチング電源装置１０の出力電力（＝Vo・Io）を合算した値となる。さらに、Vmライン外部接続端子２２同士が互いに連結されている。
この実施形態の電源システム３８は、図６に示すように、２台のスイッチング電源装置１０で構成される。２台のスイッチング電源装置１０は、各出力特性検出回路１６の定数kが一律の値に設定され、各Vm制御部３２の定数hが一律の値に設定されており、電力変換部１２の出力端同士を互いに並列接続し（並列運転させ）、１つの負荷に電力を供給する。負荷電力は、２台のスイッチング電源装置１０の出力電力（＝Vo・Io）を合算した値となる。さらに、Vmライン外部接続端子２２同士が互いに連結されている。
【0039】
２台のスイッチング電源装置１０は、設定電圧生成部２４の設定電圧Vmsの指定値を意図的にずらし、単体で動作させた時に特性目標電圧Vmが異なる値になるようにしている。そこで、２台のスイッチング電源装置１０のうち、単体で動作させた時に特性目標電圧Vmが相対的に低くなる方をマスタ電源１０(M)、高くなる方をスレーブ電源１０(S)と称して区別する。
【0040】
次に、マスタ電源１０(M)及びスレーブ電源１０(S)の各特性目標電圧生成部２０の動作を、具体的な数値例を基に説明する。図７は、直流電圧源Vcc＝10V、定電流回路２６の一定電流J＝1mAの条件で、マスタ電源１０(M)は、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝5Vが入力され、スレーブ電源１０(S)は、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝7Vが入力されている状況を示している。マスタ電源１０(M)は、自己のVm制御部２８の制御により、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝5Vに制御される。
【0041】
一方、スレーブ電源１０(S)は、単体で動作したとすれば、自己のVm制御部２８の制御により、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝7Vに制御される。しかし、スレーブ電源１０(S)は、Vmライン２２ａがVmライン外部接続端子２２を介してマスタ電源１０(M)のVmライン２２ａに連結されているので、特性目標電圧Vmが5Vに保持されることになる。そのため、スレーブ電源１０(S)のVm制御部２８は、Vmライン２２ａから電流を引き込む動作を停止したままの制御不能な状態に保持される。
【0042】
マスタ電源１０(M)は、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流が1mAなので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。スレーブ電源１０(S)も同様に、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流は1mAなので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。ただし、スレーブ電源１０(S)の1mAは、マスタ電源１０(M)のVm制御部２８に流れ込むことになる。
【0043】
図７において、マスタ電源１０(M)の特性目標電圧VmをVm(M)とすると、スレーブ電源１０(S)の特性目標電圧VmもVm(M)となる。したがって、マスタ電源１０（M）の出力特性Xo（Vo，Io）とスレーブ電源１０(S)の出力特性Xo（Vo，Io）は同じ値になり、負荷電力を均等に負担することになる。電源システム３８の動作説明は以上である。
【0044】
なお、上記の電源システム３８は、２台のスイッチング電源装置１０を並列運転する構成になっているが、３台以上のスイッチング電源装置１０を並列運転する構成にしても、ほぼ同様の作用効果が得られる。３台以上を並列運転する場合は、単体で動作させた時の特性目標電圧Vmが最も低くなる１台がマスタ電源１０(M)、その他がすべてスレーブ電源１０(S)となる。そして、各電源装置の出力特性Xoの値は、マスタ電源１０(M)によって制御されることになる。したがって、各電源装置の出力特性Xoの設定変更は、マスタ電源１０(M)の設定電圧Vmsの指定値を変更するだけで容易に行うことができる。
【0045】
＜スイッチング電源装置１０及び電源システム３８の効果のまとめ＞
以上のように、スイッチング電源装置１０は、特許文献１の基準電圧発生回路に類似した構成の特性目標電圧生成部２０を有しているが、特性目標電圧生成部２０の出力ラインであるVmライン２０ａを独特な定電流回路２６でプルアップしている点で大きく相違する。そして、この構成の違いにより、スイッチング電源装置１０を単体で使用した時、及びこれらを並列運転して使用した時（電源システム３８を構成した時）に、特性目標電圧生成部２０の消費電力を小さく抑えることができる。
以上のように、スイッチング電源装置１０は、特許文献１の基準電圧発生回路に類似した構成の特性目標電圧生成部２０を有しているが、特性目標電圧生成部２０の出力ラインであるVmライン２０ａを独特な定電流回路２６でプルアップしている点で大きく相違する。そして、この構成の違いにより、スイッチング電源装置１０を単体で使用した時、及びこれらを並列運転して使用した時（電源システム３８を構成した時）に、特性目標電圧生成部２０の消費電力を小さく抑えることができる。
【0046】
＜＜本発明のスイッチング電源装置及び電源システムの第二の実施形態＞＞
以下、本発明のスイッチング電源装置及び電源システムの第二の実施形態について、図８～図１０に基づいて説明する。ここで、上記のスイッチング電源装置１０及び電源システム３８と同様の構成とは、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、本発明のスイッチング電源装置及び電源システムの第二の実施形態について、図８～図１０に基づいて説明する。ここで、上記のスイッチング電源装置１０及び電源システム３８と同様の構成とは、同一の符号を付して説明を省略する。
【0047】
この実施形態のスイッチング電源装置４０及びこれを用いた電源システム４６は、上記の電源システム３８で発生する問題を解決できるものである。そこで、まず、電源システム３８で発生する問題について、簡単に説明する。
【0048】
電源システム３８の場合、図７に示すように、マスタ電源１０(M)のVm制御部２８に、すべての電源装置の一定電流Jが集中する。したがって、例えば並列運転台数が１０～１５台になると、マスタ電源１０(M)のVm制御部２８の消費電力（損失）が過剰になる可能性があるので、並列運転台数の上限値を規定しなければならない。
【0049】
しかし、この実施形態のスイッチング電源装置４０を用いた電源システム４６では、この問題を容易に回避することができる。
【0050】
＜第二の実施形態のスイッチング電源装置４０＞
スイッチング電源装置４０は、並列運転を行うのに適した機能を有し、単体でも使用できる電源装置である。図８に示すように、全体的な構成は上記のスイッチング電源装置１０と類似しており、異なるのは、定電流回路２６が定電流回路４２に置き換えられ、新たにオンオフ切り替え部４４が設けられている点である。以下、構成が異なる点を中心に説明する。
スイッチング電源装置４０は、並列運転を行うのに適した機能を有し、単体でも使用できる電源装置である。図８に示すように、全体的な構成は上記のスイッチング電源装置１０と類似しており、異なるのは、定電流回路２６が定電流回路４２に置き換えられ、新たにオンオフ切り替え部４４が設けられている点である。以下、構成が異なる点を中心に説明する。
【0051】
定電流回路４２は、例えば図９（ａ）に示すように、定電流回路２６［図３（ａ）］と同様の回路素子を有し、さらに、第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂのコレクタとVmライン２２ａとの間に、逆流阻止用のダイオード４２ａを追加した構成になっている。あるいは、図９（ｂ）に示すように、定電流回路２６［図３（ｂ）］と同様の回路素子を有し、さらに、第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂのコレクタとVmライン２２ａとの間に、逆流阻止用のダイオード４２ａを追加した構成にしてもよい。
【0052】
オンオフ切り替え部４４は、定電流回路４２が流す一定電流Jのオンとオフとを切り替えるブロックである。具体的には、第一ＰＮＰトランジスタ３４ｂのベースとグランドとの間に接続されたスイッチ４４ａを備え、スイッチ４４ａをオフすることで一定電流Jをオンさせ、スイッチ４４ａをオンすることで一定電流Jをオフさせる構成になっている。
【0053】
オンオフ切り替え部４４は、自己がマスタ電源かスレーブ電源かを特定するためのマスタ・スレーブ情報J(M/S)を能動的に取得し、マスタ電源の時に一定電流Jをオンさせ、スレーブ電源の時に一定電流Jをオフさせる動作を行う。例えば、設定電圧Vms、係数h及び特性目標電圧Vmの情報を取得し、Vm＝h・Vmsを満たしている時はマスタ電源であると認識し、Vm≠h・Vmsの時はスレーブ電源として動作していると認識する。
【0054】
スイッチング電源装置４０を単体で使用すると、オンオフ切り替え部４４は、自己がマスタ電源と認識し、常に一定電流Jをオンの状態に保持する。したがって、スイッチング電源装置４０を単体で使用する時の動作は、上記のスイッチング電源装置１０と基本的に同じである。スイッチング電源装置４０は、電源システム４６に組み込んで並列運転させた時に、独特な動作を行う。
【0055】
＜第二の実施形態の電源システム４６＞
電源システム４６は、図１０（ａ）に示すように、２台のスイッチング電源装置４０で構成される。２台のスイッチング電源装置４０は、各出力特性検出回路１６の定数kが一律の値に設定され、各Vm制御部２８の定数hが一律の値に設定されており、電力変換部１２の出力端同士を互いに並列接続し（並列運転させ）、１つの負荷に電力を供給する。負荷電力は、２台のスイッチング電源装置４０の出力電力（＝Vo・Io）を合算した値となる。さらに、Vmライン外部接続端子２２同士が互いに連結されている。
電源システム４６は、図１０（ａ）に示すように、２台のスイッチング電源装置４０で構成される。２台のスイッチング電源装置４０は、各出力特性検出回路１６の定数kが一律の値に設定され、各Vm制御部２８の定数hが一律の値に設定されており、電力変換部１２の出力端同士を互いに並列接続し（並列運転させ）、１つの負荷に電力を供給する。負荷電力は、２台のスイッチング電源装置４０の出力電力（＝Vo・Io）を合算した値となる。さらに、Vmライン外部接続端子２２同士が互いに連結されている。
【0056】
２台のスイッチング電源装置４０は、設定電圧生成部２４の設定電圧Vmsの指定値を意図的にずらし、単体で動作させた時に特性目標電圧Vmが異なる値になるようにしている。そこで、２台のスイッチング電源装置４０のうち、単体で動作させた時に特性目標電圧Vmが相対的に低くなる方をマスタ電源４０(M)、高くなる方をスレーブ電源４０(S)と称して区別する。
【0057】
次に、マスタ電源４０(M)及びスレーブ電源４０(S)の各特性目標電圧生成部２０の動作を、具体的な数値例を基に説明する。図１０（ｂ）は、直流電圧源Vcc＝10V、定電流回路４２の一定電流J＝1mAの条件で、マスタ電源４０(M)は、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝5Vが入力され、スレーブ電源４０(S)は、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝7Vが入力された状況を示している。マスタ電源４０(M)は、自己のVm制御部２８の制御により、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝5Vに制御される。そして、マスタ電源４０(M)のオンオフ切り替え部４４は、自己がマスタ電源だと認識して一定電流Jをオンの状態に保持させる。
【0058】
一方、スレーブ電源４０(S)は、単体で動作したとすれば、自己のVm制御部２８の制御により、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝7Vに制御される。しかし、スレーブ電源４０(S)は、Vmライン２２ａがVmライン外部接続端子２２を介してマスタ電源４０(M)のVmライン２２ａに連結されているので、特性目標電圧Vmが5Vに保持されることになる。そのため、スレーブ電源１０(S)のVm制御部２８はVmライン２２ａから電流を引き込む動作を停止したままの制御不能な状態に保持される。さらに、スレーブ電源４０(S)のオンオフ切り替え部４４は、自己がスレーブ電源だと認識して一定電流Jをオフの状態に保持させる。
【0059】
マスタ電源４０(M)は、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流が1mAなので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。スレーブ電源１０(S)は、一定電流Jがオフしているので、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流はゼロとなり、直流電圧源Vccが負担する総消費電力はほぼゼロとなる。
【0060】
マスタ電源４０(M)のVm制御部２８に流れ込む電流は自己の一定電流J＝1mAだけとなり、Vm制御部２８の消費電力は5V・1mA＝5mWとなる。また、スレーブ電源４０(M)のVm制御部２８に流れ込む電流はゼロとなり、Vm制御部２８の消費電力はほぼゼロとなる。このように、スレーブ電源４０(M)の一定電流Jがオフすることにより、無駄な消費電力が発生するのが阻止される。
【0061】
図１０（ｂ）において、マスタ電源４０(M)の特性目標電圧VmをVm(M)とすると、スレーブ電源４０(S)の特性目標電圧VmもVm(M)となる。したがって、マスタ電源４０（M）の出力特性Xo（Vo，Io）とスレーブ電源４０(S)の出力特性Xo（Vo，Io）は同じ値になり、負荷電力を均等に負担することになる。電源システム４６の動作説明は以上である。
【0062】
なお、上記の電源システム４６は、２台のスイッチング電源装置４０を並列運転する構成になっているが、３台以上のスイッチング電源装置４０を並列運転する構成にしてもよく、ほぼ同様の作用効果が得られる。３台以上を並列運転する場合は、単体で動作させた時の特性目標電圧Vmが最も低くなる１台がマスタ電源１０(M)、その他がすべてスレーブ電源１０(S)となる。つまり、１台の一定電流Jだけがオンになるので、並列運転台数を増やしたとしても、無駄な消費電力が増大することはない。
【0063】
＜スイッチング電源装置４０及び電源システム４６の効果のまとめ＞
以上のように、スイッチング電源装置４０においても、第一の実施形態のスイッチング電源装置１０と同様の優れた効果を得ることができる。
以上のように、スイッチング電源装置４０においても、第一の実施形態のスイッチング電源装置１０と同様の優れた効果を得ることができる。
【0064】
さらにまた、スイッチング電源装置４０を用いた電源システム４６によれば、第一の実施形態の電源システム３８と同様の優れた効果を得ることができ、さらに、スレーブ電源４０(M)の一定電流Jを停止させるので、各特性目標電圧生成部２０の消費電力をよりさらに小さく抑えることができる。
【0065】
＜＜本発明のスイッチング電源装置及び電源システムの第三の実施形態＞＞
以下、本発明のスイッチング電源装置及び電源システムの第三の実施形態について、図１１～図１３に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、本発明のスイッチング電源装置及び電源システムの第三の実施形態について、図１１～図１３に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【0066】
この実施形態のスイッチング電源装置４８及びこれを用いた電源システム５０は、上記の電源システム３８で発生する問題（並列運転台数の上限値を規定しなければならないという問題）を、スイッチング電源装置４０及びこれを用いた電源システム４６とは別の手段で解決する。
【0067】
＜第三の実施形態のスイッチング電源装置４８＞
スイッチング電源装置４８は、並列運転を行うのに適した機能を有し、単体でも使用できる電源装置である。図１１に示すように、全体的な構成は上記のスイッチング電源装置４０とほぼ同じであり、異なるのは、オンオフ切り替え部４４が、マスタ・スレーブ情報J(M/S)を取得して動作するのではないという点である。
スイッチング電源装置４８は、並列運転を行うのに適した機能を有し、単体でも使用できる電源装置である。図１１に示すように、全体的な構成は上記のスイッチング電源装置４０とほぼ同じであり、異なるのは、オンオフ切り替え部４４が、マスタ・スレーブ情報J(M/S)を取得して動作するのではないという点である。
【0068】
オンオフ切り替え部４４は、通常は定電流回路４２の一定電流Jをオンの状態に保持し、一定電流Jをオフ信号させる旨の外部指令GSを受信すると、一定電流Jをオンからオフに切り替える動作を行う。
【0069】
スイッチング電源装置４８を単体で使用する時は、外部指令GSが入力されないので、オンオフ切り替え部４４は、常に一定電流Jをオンの状態に保持する。したがって、スイッチング電源装置４８を単体で使用する時の動作は、上記のスイッチング電源装置１０と基本的に同じである。スイッチング電源装置４８は、電源システム５０に組み込んで並列運転させた時に、独特な動作を行う。
【0070】
＜第三の実施形態の電源システム５０＞
電源システム５０は、図１２に示すように、２台のスイッチング電源装置４８（４８(1)，４８(2)）と、外部可変回路５２と、外部制御機器５４とで構成される。
電源システム５０は、図１２に示すように、２台のスイッチング電源装置４８（４８(1)，４８(2)）と、外部可変回路５２と、外部制御機器５４とで構成される。
【0071】
スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)は、各出力特性検出回路１６の定数kが一律の値に設定され、各Vm制御部２８の定数hが一律の値に設定されており、電力変換部１２の出力端同士を互いに並列接続し（並列運転させ）、１つの負荷に電力を供給する。負荷電力は、２台のスイッチング電源装置４０の出力電力（＝Vo・Io）を合算した値となる。さらに、Vmライン外部接続端子２２同士が互いに連結されている。
【0072】
外部可変回路５２は、Vmライン外部接続端子２２に接続され、Vmライン外部接続端子２２の電圧が外部指定電圧Vm(G)になるように動作する回路である。具体的には、外部可変回路５２は電流引き込み型の出力段を有し、Vm＞Vm(G)の時にVmライン外部接続端子２２から電流を引き込み、Vm≦Vm(G)の時にVmライン外部接続端子２２から電流を引き込むのを停止する。
【0073】
外部制御機器５４は、並列運転をしているスイッチング電源装置の中の、特定の１台［ここでは、スイッチング電源装置４８(1)］を除くすべてのスイッチング電源装置［ここでは、スイッチング電源装置４８(2)）］のオンオフ切り替え部４４に、一定電流Jをオフさせる旨の外部指令GSを送信する。外部指令GSの送信は、使用者が外部制御機器５４を操作することによって行ってもよいし、外部制御機器５４が自動送信するようにプログラミングしておいてもよい。
【0074】
スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)は、単体で動作した時の特定目標電圧Vmが、外部可変回路５２の外部指定電圧Vm(G)よりも高くなるように、設定電圧Vms及び係数hが設定されている。ここでは、係数hが一律の値なので、設定電圧生成部２４の設定電圧Vmsの指定値を異なる値にすることによって、そのように設定している。
【0075】
次に、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の各特性目標電圧生成部２０、及び外部可変回路５２の動作を、具体的な数値例を基に説明する。
【0076】
図１３は、外部可変回路５２は外部指定電圧Vm(G)＝5Vで、スイッチング電源装置４８(1)及び４８(2)は、直流電圧源Vcc＝10V、定電流回路２６の一定電流J＝1mAの条件で、Vm制御部２８に設定電圧Vms＝7Vが入力されている状況を示している。この時、外部制御機器５４からの外部指令GSを受けて、スイッチング電源装置４８(2)の一定電流Jはオフの状態に保持され、スイッチング電源装置４８(1)の一定電流Jだけがオンの状態になっている。
【0077】
スイッチング電源装置４８(1)及び４８(2)のVmライン外部接続端子２２は、スイッチング電源装置４８(1)の定電流回路４２によってプルアップされており、外部可変回路５２がVmライン外部接続端子２２から電流を引き込み、Vmライン外部接続端子２２の電圧がVm(G)＝5Vに制御される。
【0078】
スイッチング電源装置４８(1)は、単体で動作したとすれば、自己のVm制御部２８の制御により、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝7Vに制御されるが、外部可変回路５２の制御が優先され、Vmライン２２ａの特性目標電圧Vmが5Vに保持されることになる。同様に、スイッチング電源装置４８(2)は、単体で動作したとすれば、自己のVm制御部２８の制御により、特性目標電圧Vm＝h・Vms＝7Vに制御されるが、外部可変回路５２の制御が優先され、Vmライン２２ａの特性目標電圧Vmが5Vに保持されることになる。
【0079】
スイッチング電源装置４８(1)は、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流が1mAなので、直流電圧源Vccが負担する総消費電力は10V・1mA＝10mWとなる。スイッチング電源装置４８(2)は、一定電流Jがオフしているので、直流電圧源Vcc＝10Vから流出する電流はゼロとなり、直流電圧源Vccが負担する総消費電力はほぼゼロとなる。
【0080】
外部可変回路５２に流れ込む電流は、スイッチング電源装置４８(1)の一定電流J＝1mAだけなので、外部可変回路５２の消費電力は5V・1A＝5mWとなる。また、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の各Vm制御部２８に流れ込む電流はゼロとなり、各Vm制御部２８の消費電力はほぼゼロとなる。このように、スイッチング電源装置４８(2)の一定電流Jをオフさせることによって、無駄な消費電力が発生するのを阻止することができる。
【0081】
図１３において、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の特性目標電圧Vmは、ともにVm(G)となる。したがって、２台の出力特性Xo（Vo，Io）は同じ値になり、負荷電力を均等に負担することになる。電源システム５０の動作説明は以上である。
【0082】
なお、上記の電源システム５０は、２台のスイッチング電源装置４８を並列運転する構成になっているが、３台以上のスイッチング電源装置４８を並列運転する構成にしてもよく、ほぼ同様の作用効果が得られる。３台以上を並列運転する場合でも、少なくとも１台の一定電流Jをオンにしておけばよいので、並列運転台数を増やしたとしても、無駄な消費電力が増大することはない。
【0083】
＜スイッチング電源装置４８及び電源システム５０の効果のまとめ＞
以上のように、スイッチング電源装置４８においても、第一及び第二の実施形態のスイッチング電源装置１０，４０と同様の優れた効果を得ることができる。
以上のように、スイッチング電源装置４８においても、第一及び第二の実施形態のスイッチング電源装置１０，４０と同様の優れた効果を得ることができる。
【0084】
またさらに、スイッチング電源装置４８を用いた電源システム５０によれば、第一の実施形態の電源システム３８と同様の優れた効果を得ることができ、さらに、第二の実施形態の電源システム４６と同様に、各特性目標電圧生成部２０の消費電力（外部可変回路５２の消費電力を含む）を小さく抑えることができる。
【0085】
＜＜その他の実施形態など＞＞
なお、本発明のスイッチング電源装置及び電源システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の動作説明の中で、各部の電圧、電流及び電力の具体的な数値を示したが、これは、あくまでも説明を分かりやすくするための例であり、これ以外の設定で使用できることは言うまでもない。
なお、本発明のスイッチング電源装置及び電源システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の動作説明の中で、各部の電圧、電流及び電力の具体的な数値を示したが、これは、あくまでも説明を分かりやすくするための例であり、これ以外の設定で使用できることは言うまでもない。
【0086】
スイッチング電源装置１０の定電流回路２６は、図３（ａ）、（ｂ）の回路構成に限定されず、本発明の狙いの動作が可能であれば、他の公知な構成に変更することができる。同様に、スイッチング電源装置４０，４８の定電流回路４２は、図９（ａ）、（ｂ）の回路構成に限定されず、本発明の狙いの動作が可能であれば、他の公知な構成に変更することができ、それに合わせてオンオフ切り替え部の構成も変更すればよい。
【0087】
スイッチング電源装置１０，４０，４８の設定電圧生成部２４及びVm制御部２８は、図１４に示す設定電圧生成部５６及びVm制御部５８に置き換えることができる。上記の設定電圧生成部２４及びVm制御部２８の場合は、Vm＝h・Vmsの中の係数hを固定値とし、特性目標値Vmを変化させる時に設定電圧Vmsを変化させる構成になっている。これに対して、設定電圧生成部５６及びVm制御部５８の場合は、Vm＝h・Vmsの中の設定電圧Vmsを固定値とし、特性目標値Vmを変化させる時に係数h設定電圧Vmsを変化させる構成になっており、係数hは、オペアンプの反転入力端子に接続された抵抗R1とR2の分圧比を外部指令GSで変更することによって変化させることができる。この設定電圧生成部５６及びVm制御部５８を使用した場合でも、スイッチング電源装置及びこれを用いた電源システムとしての動作は同じであり、同様の効果を得ることができる。
【0088】
また、その他の電源システムとして、例えば、別々の負荷に電力を供給する複数組の電源システム３８（又は４６又は５０）を設け、Vm外部接続端子２２同士を相互に連結した構成にすることも可能である。このような構成にしても、各スイッチング電源装置１０（又は４０又は４８）の特性目標電圧生成部２０の消費電力を小さく抑えることができる。なお、複数組の電源システム５０を組み合わせる場合は、各電源システム５０の外部制御機器５４の機能を１台の外部制御機器に集約するとよい。
【0089】
また、その他の電源システムとして、別々の負荷に電力を供給する電源システム３８（又は４６又は５０）と１台のスイッチング電源装置１０（又は４０又は４８）とを設け、Vm外部接続端子２２同士を相互に連結した構成にすることも可能である。このような構成にしても、各スイッチング電源装置１０（又は４０又は４８）の特性目標電圧生成部２０の消費電力を小さく抑えることができる。なお、電源システム５０と１台のスイッチング電源装置４８とを組み合わせる場合は、電源システム５０の外部制御機器５４が１台のスイッチング電源装置４８にも外部指令GSを送信する構成にするとよい。
【0090】
また、その他の電源システムとして、別々の負荷に電力を供給する複数台のスイッチング電源装置１０（又は４０又は４８）を設け、Vm外部接続端子２２同士を相互に連結した電構成にすることも可能である。この場合も、各スイッチング電源装置１０（又は４０又は４８）の特性目標電圧生成部２０の消費電力を小さく抑えることができる。なお、複数台のスイッチング電源装置４８を組み合わせる場合は、電源システム５０の外部制御機器５４を別途用意し、各スイッチング電源装置４８に外部指令GSを送信する構成にするとよい。
【符号の説明】
【0091】
１０，４０，４８ スイッチング電源装置
１０(M)，４０(M) マスタ電源
１０(S)，４０(S) スレーブ電源
１２ 電力変換部
１４ スイッチング制御部
１６ 出力特性検出回路
１８ 駆動パルス生成部
２０ 特性目標電圧生成部
２２ Vmライン外部接続端子
２２ａ Vmライン
２４，５６ 設定電圧生成部
２６，４２ 定電流回路
２８，５８ Vm制御部
３４ａ 第一抵抗
３４ｂ 第一ＰＮＰトランジスタ
３４ｃ 第二抵抗
３４ｄ 第三抵抗
３４ｅ 第二ＰＮＰトランジスタ
３８，４６，５０ 電源システム
４２ａ ダイオード
４４ オンオフ切り替え部
５２ 外部可変回路
５４ 外部制御機器
GS 外部指令
h 定数
Io 出力電流（出力特性）
J 一定電流
J(M/S) マスタ・スレーブ情報
K 定数
PS(ON) パワーオン信号（外部指令）
PS(OFF) パワーオフ信号（外部指令）
T(Vms) Vms遅れ時間
Vi 入力電圧
Vg 駆動パルス
Vm 特性目標電圧
Vms 設定電圧
Vo 出力電圧（出力特性）
Vos 出力特性信号
Xo 出力特性
１０(M)，４０(M) マスタ電源
１０(S)，４０(S) スレーブ電源
１２ 電力変換部
１４ スイッチング制御部
１６ 出力特性検出回路
１８ 駆動パルス生成部
２０ 特性目標電圧生成部
２２ Vmライン外部接続端子
２２ａ Vmライン
２４，５６ 設定電圧生成部
２６，４２ 定電流回路
２８，５８ Vm制御部
３４ａ 第一抵抗
３４ｂ 第一ＰＮＰトランジスタ
３４ｃ 第二抵抗
３４ｄ 第三抵抗
３４ｅ 第二ＰＮＰトランジスタ
３８，４６，５０ 電源システム
４２ａ ダイオード
４４ オンオフ切り替え部
５２ 外部可変回路
５４ 外部制御機器
GS 外部指令
h 定数
Io 出力電流（出力特性）
J 一定電流
J(M/S) マスタ・スレーブ情報
K 定数
PS(ON) パワーオン信号（外部指令）
PS(OFF) パワーオフ信号（外部指令）
T(Vms) Vms遅れ時間
Vi 入力電圧
Vg 駆動パルス
Vm 特性目標電圧
Vms 設定電圧
Vo 出力電圧（出力特性）
Vos 出力特性信号
Xo 出力特性
【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】