電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法
【課題】２種類のコンバータを直列接続して負荷回路に電源を供給する際に電源の変換効率の向上を図った電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法を提供する。
【解決手段】入力電圧源１０２は絶縁コンバータ１０４とたとえば第１の非絶縁コンバータ１０８1のそれぞれで電圧を変換されて第１の負荷回路１０１1に供給される。第１の出力電圧設定回路１１１1は第１の負荷回路１０１1の要求する電圧に第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力側を設定し、この値が中間バス電圧決定回路１１３に入力されて、第１の非絶縁コンバータ１０８1の変換効率が最良となるような中間バス電圧１０７が絶縁コンバータ１０４によって設定される。絶縁コンバータ１０４は複数の異なった電圧を出力する端子を備え、中間バス電圧決定回路１１３で適切なものを選択する構成であってもよい。
【解決手段】入力電圧源１０２は絶縁コンバータ１０４とたとえば第１の非絶縁コンバータ１０８1のそれぞれで電圧を変換されて第１の負荷回路１０１1に供給される。第１の出力電圧設定回路１１１1は第１の負荷回路１０１1の要求する電圧に第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力側を設定し、この値が中間バス電圧決定回路１１３に入力されて、第１の非絶縁コンバータ１０８1の変換効率が最良となるような中間バス電圧１０７が絶縁コンバータ１０４によって設定される。絶縁コンバータ１０４は複数の異なった電圧を出力する端子を備え、中間バス電圧決定回路１１３で適切なものを選択する構成であってもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法に係わり、たとえば１枚のボード上に点在する電気部品の幾つかに電源を分散して供給するような場合に好適な電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）のリーク電流の低減による発熱の減少の要請と、集積回路における微細加工技術の進展によって、電源は低電圧化および大容量化が促進されている。電源回路の出力が１Ｖ（Volt）以下で数十Ａ（ampere）という要請もある。このように電源回路の出力電圧が大幅に低下してくると、従来の５Ｖで数Ａ程度の電源構成では、さほど問題ではなかった配線による電圧ドロップの影響が深刻となる。
【０００３】
そこで、１箇所の電源回路からボード（プリント基板）上のそれぞれの集積回路に一括して電源を供給する従来の手法から、それぞれの集積回路の直近に電源を個別に配置する分散給電（ＰＯＬ：Point Of Load）方式が主流となっている。分散給電方式に使用される電源は、一般に汎用性が要求される。このため、広い入力電圧範囲および任意設定可能な低出力電圧と高出力電流化を図ったモジュール、集積回路等の電源回路が多くの電源専業メーカや半導体メーカからさまざまな形態で市販されるようになっている。
【０００４】
これら市販されている電源回路には、最高の変換効率を得るための入出力条件がそれぞれ存在している。しかしながら、多くの装置やボードは必ずしも最良の入出力条件で使用されていない。このために、装置システム全体の低消費電力化の妨げの要因となっていた。
【０００５】
図７は、従来の分散給電方式の電源回路の一例を示したものである。分散給電方式を採用する電源回路４００（たとえば特許文献１参照）では、図示しないボード上に配置された第１〜第３の負荷回路４０１1〜４０１3といった個々に電源を要求する回路の近傍に第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2あるいはシリーズレギュレータ４０３を配置して、それぞれに合った電源を供給するようにしている。入力電圧源４０４に接続された絶縁コンバータ４０５は、第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2ならびにシリーズレギュレータ４０３に中間バス電圧４０６を供給するようになっている。
【０００６】
絶縁コンバータ４０５には、出力電圧が＋１２Ｖ等の比較的高い電圧を出力する単出力の電源が使用されている。この中間バス電圧４０６を入力する第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2といった非絶縁タイプのコンバータは、広範囲の入力電圧で動作するもので、外付け抵抗等の回路部品で出力電圧を任意に設定できるモジュールタイプのものが普及している。シリーズレギュレータ４０３についても、同様に外付け抵抗等の回路部品で出力電圧を任意に設定できるものが普及している。これにより、図示しない電源部のハードウェアの共用化が容易となっている。
【０００７】
図８は、一般的な非絶縁コンバータの変換効率特性を表わしたものである。この図で横軸は非絶縁コンバータの入力電圧を表わしており、縦軸は変換効率を表わしている。実線４２１は負荷回路１０１（図７）の要求する出力電圧がａボルト（Ｖ）の場合の変換効率特性を表わした曲線である。この場合には、入力電圧Ｖａで変換効率がピークになり、入力電圧が電圧Ｖａから離れるに従って変換効率は低下する。出力電圧がａボルトとは異なるｂボルトの場合には、破線４２２で示す変換効率特性となる。この場合には、入力電圧Ｖａとは異なる入力電圧Ｖｂで変換効率がピークになり、入力電圧が電圧Ｖｂから離れるに従って変換効率は低下する。
【０００８】
このように非絶縁コンバータは、負荷回路１０１の要求する出力電圧によって変換効率がピークになる入力電圧が相違する。したがって、負荷回路１０１の要求する電圧に応じた入力電圧が変換効率向上のためには望ましい。図７に示したシリーズレギュレータ４０３は、負荷に直列に電圧制御素子を接続した降圧用の定電圧電源であり、入出力の電位差が大きいほどその内部損失が発生する。このため、汎用型の第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2ならびにシリーズレギュレータ４０３を使用した図７に示す分散給電方式の電源回路４００では、電源の変換効率を最良の条件にして使用することが困難であり、システム全体の効率低下が問題とされていた。
【０００９】
一方、図示しない第１のコンバータと、この第１のコンバータの出力を更に変換する同じく図示しない第２のコンバータの２つのコンバータを直列に配置して、その出力側に図示しない負荷回路を配置すると共に、両コンバータを制御する図示しない制御回路を設けた提案も行われている（たとえば特許文献２参照）。この後者の提案（以下、先の提案を第１の提案といい、後の提案を第２の提案という。）では、第１のコンバータは図示しない交流電源から図示しない直流電源に変換する際の力率の改善のための回路として機能する。第２のコンバータは変換後の直流電源を用いて、図示しないトランスの一次側のスイッチング動作周波数を調整することで、負荷回路の要求する電圧に変換している。
【特許文献１】特開２００４−２６０８８７号公報（第００２４段落、図２）
【非特許文献１】特開平１０−３４１５７２号公報（第０００３段落、第００２３段落、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この第２の提案では、第１のコンバータの力率が改善されるものの、これによって第１のコンバータから出力される直流電圧は第２のコンバータの変換効率をまったく想定しない電圧値となる。すなわち、第１の提案でも第２の提案でも、図８で示した非絶縁コンバータ、あるいは前記したトランスの一次側のスイッチング動作を行う回路部分の変換効率が悪くなる場合があり、消費電力の低減に寄与しない非効率な電源回路となる恐れがある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、２種類のコンバータを直列接続して負荷回路に電源を供給する際に電源の変換効率の向上を図った電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明では、（イ）所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、（ロ）入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を任意の電圧に変換して非絶縁コンバータに入力する絶縁コンバータと、（ハ）非絶縁コンバータから出力される出力電圧を入力してこの出力電圧に対して非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された中間バス電圧に絶縁コンバータの出力する前記した任意の電圧を一致させるように演算によって得られた中間バス電圧を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段とを電源回路に具備させる。
【００１３】
すなわち本発明では、出力電圧要求受付手段が負荷回路への入力電圧の要求を受け付けて、非絶縁コンバータの出力電圧をこれに一致させるようにする。これにより、非絶縁コンバータの出力側の電圧が定まる。非絶縁コンバータの入力側の電圧としての絶縁コンバータの出力電圧（中間バス電圧）は、非絶縁コンバータの変換効率が最良となるように決定し、中間バス電圧決定手段がこれを絶縁コンバータに指示することになる。この結果、非絶縁コンバータは負荷回路の入力電圧に応じて最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として絶縁コンバータから得ることになり、非絶縁コンバータの変換効率が最良に保たれることになる。
【００１４】
なお、請求項１記載の発明で、非絶縁コンバータはたとえばボード上に複数存在してもよく、そのうちの１つが中間バス電圧決定手段と接続されるような構成であってもよい。また、非絶縁コンバータ、絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていてもよい。
【００１５】
請求項４記載の発明では、（イ）所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、（ロ）入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を複数の互いに異なった出力電圧に変換して出力する絶縁コンバータと、（ハ）この絶縁コンバータから前記した複数の互いに異なった出力電圧を入力してそれらのうちの１つを選択して非絶縁コンバータに入力電圧として入力させる選択手段と、（ニ）非絶縁コンバータから出力される出力電圧を入力してこの出力電圧に対して非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された中間バス電圧に近い出力電圧の選択を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段とを電源回路に具備させる。
【００１６】
すなわち本発明では、出力電圧要求受付手段が負荷回路への入力電圧の要求を受け付けて、非絶縁コンバータの出力電圧をこれに一致させるようにする。これにより、非絶縁コンバータの出力側の電圧が定まる。非絶縁コンバータの入力側の電圧としての絶縁コンバータの出力電圧（中間バス電圧）は、絶縁コンバータが複数の互いに異なった出力電圧を出力できるようにしておいて、これらのうちから非絶縁コンバータの変換効率が最良となるものを選択手段で選択するようにしてもよい。これによっても、選択手段の選択の範囲で、非絶縁コンバータの変換効率が最良に保たれることになる。
【００１７】
なお、請求項４記載の発明で、非絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていてもよい。また、中間バス電圧決定手段は、非絶縁コンバータの各種の出力電圧に対する変換効率のよい非絶縁コンバータの入力電圧をそれぞれ対応付けたテーブル情報を用いて、中間バス電圧を指示する手段であってもよい。テーブルの代わりに、演算式を用いることも可能である。
【００１８】
請求項７記載の発明では、（イ）入力電圧源から得られる電源の電圧を変換して出力する第１のコンバータと、この第１のコンバータによって変換された後の中間バス電圧を入力して負荷回路の要求する電圧に変換する第２のコンバータとを備えた電源回路の負荷回路からその要求する負荷入力電圧を受け付ける負荷入力電圧受付ステップと、（ロ）この負荷入力電圧受付ステップで受け付けた負荷入力電圧を基にして第２のコンバータの出力電圧をこの負荷入力電圧に一致させる変換出力変更ステップと、（ハ）第２のコンバータの出力が負荷回路から要求する負荷入力電圧と一致したとき第１のコンバータに対して第２のコンバータの変換効率が最もよくなる中間バス電圧を出力するように設定する第１のコンバータ設定ステップとを電源回路の中間バス電圧設定方法に具備させる。
【００１９】
すなわち本発明では、入力電圧源から得られる電源の電圧を変換して出力する第１のコンバータと、この第１のコンバータによって変換された後の中間バス電圧を入力して負荷回路の要求する電圧に変換する第２のコンバータとを備えた電源回路の負荷回路からその要求する負荷入力電圧を、負荷入力電圧受付ステップで受け付けて、この受け付けた負荷入力電圧を基にして第２のコンバータの出力電圧を、変換出力変更ステップでこの負荷入力電圧に一致させるようにしている。そして、第２のコンバータの出力が負荷回路から要求する負荷入力電圧と一致したとき、第１のコンバータ設定ステップで第１のコンバータに対して第２のコンバータの変換効率が最もよくなる中間バス電圧を出力するように設定するようにしている。これにより、非絶縁コンバータは負荷回路の入力電圧に応じて最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として絶縁コンバータから得ることになり、非絶縁コンバータの変換効率が最良に保たれることになる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、非絶縁コンバータあるいは第２のコンバータの出力電圧を負荷回路の要求する電圧に変換するようにしたので、負荷回路の要求する電圧が異なってもこの要求を満たすことができ、更に絶縁コンバータあるいは第１のコンバータが、非絶縁コンバータあるいは第２のコンバータの変換効率を優先させてその出力電圧としての中間バス電圧を出力するようにしたので、負荷回路の設計変更に同一の電源回路が対応できるだけでなく、電源回路を共通部品化することができる。このため、電源回路の量産によるコスト低減を図ったり、電源回路を含む各種回路の設計時間を短縮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例における電源回路の構成を表わしたものである。この電源回路１００は、たとえば、図示しないボード上に互いに距離を置いて配置された負荷回路としての第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3に対して電源を分散給電する回路である。
【００２３】
本実施例の電源回路１００は、所定の電圧を出力する入力電圧源１０２と、この出力電圧１０３を入力する絶縁コンバータ１０４を備えている。入力電圧源１０２は、たとえば＋１２Ｖ等の比較的高い電圧を出力するようになっている。絶縁コンバータ１０４は、入力と出力が絶縁されたＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータであり、出力電圧設定回路１０５から設定電圧信号１０６を入力して出力電圧としての中間バス電圧１０７に変換するようになっている。
【００２４】
この中間バス電圧１０７は、入力と出力の一部が共通になった第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3に供給されるようになっている。これら第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3の対応するものと接続されている。第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3の対応するものの直近にそれぞれ配置されており、これらに電源を供給する際に、電圧ドロップの影響を最小限とする分散給電の構成を採っている。
【００２５】
第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3は、それぞれの回路が必要とする電圧を、出力電圧設定信号１０９1〜１０９3として出力するようになっている。これらの出力電圧設定信号１０９1〜１０９3は、第１〜第３の出力電圧設定回路１１１1〜１１１3の対応するものに入力される。第１〜第３の出力電圧設定回路１１１1〜１１１3は、それぞれの出力電圧決定信号１１２1〜１１２3を第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3の対応するものに入力することで第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧に自動設定するようになっている。
【００２６】
更に、本実施例の電源回路１００は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力側と出力電圧設定回路１０５の双方に接続された中間バス電圧決定回路１１３を備えている。中間バス電圧決定回路１１３は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の自動設定された出力電圧１１４1を入力して、これに対して最適な変換効率となるような第１の非絶縁コンバータ１０８1の入力電圧条件としての中間バス電圧１０７を判断する。そして、これを実現するためのバス電圧変更信号１１５を出力電圧設定回路１０５に供給する。これにより、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3の出力する出力電圧１１４1〜１１４3が自動設定されるようになっている。
【００２７】
図２は、この電源回路の電源制御の一連の動作を表わしたものである。図１と共に説明する。なお、説明を簡略に行うために、この説明は第１の負荷回路１０１1に限定する。
【００２８】
まず、電源回路１００を作動させるために、入力電圧源１０２の出力電圧１０３が絶縁コンバータ１０４へ印加される（ステップＳ２０１）。これにより、絶縁コンバータ１０４が動作を開始し（ステップＳ２０２）、その出力側に、デフォルト値としての初期出力電圧が中間バス電圧１０７として発生する（ステップＳ２０３）。
【００２９】
第１の非絶縁コンバータ１０８1は、中間バス電圧１０７を印加されることによって起動する（ステップＳ２０４）。このとき第１の非絶縁コンバータ１０８1は第１の出力電圧設定回路１１１1から、第１の負荷回路１０１1が必要とする出力電圧値に設定するための信号を出力電圧決定信号１１２1として取得する（ステップＳ２０５）。これにより第１の非絶縁コンバータ１０８1は、その出力電圧を決定し、決定された出力電圧１１４1を発生する（ステップＳ２０６）。この出力電圧１１４1は、第１の負荷回路１０１1に供給される（ステップＳ２０７）。
【００３０】
中間バス電圧決定回路１１３は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を入力することで第１の負荷回路１０１1へ供給される電圧を検出する（ステップＳ２０８）。そして、第１の非絶縁コンバータ１０８1が、最適な変換効率となるための入力電圧条件として、最適な中間バス電圧１０７を決定して（ステップＳ２０９）、これを実現するためのバス電圧変更信号１１５を出力電圧設定回路１０５に出力する（ステップＳ２１０）。出力電圧設定回路１０５はバス電圧変更信号１１５を用いて絶縁コンバータ１０４の出力する中間バス電圧１０７を初期出力電圧から変更する（ステップＳ２１１）。これにより絶縁コンバータ１０４は、第１の非絶縁コンバータ１０８1が高い変換効率を得る最良の入力電圧条件となる最良な中間バス電圧１０７を出力することが可能になる。
【００３１】
図３は、図１の要部を具体化した回路構成を示したものである。図３に示した回路部分は、図１に示した電源回路１００における破線１１７で囲んだ領域に相当する。
【００３２】
図１に示す入力電圧源１０２の出力電圧１０３を入力する絶縁コンバータ１０４とその出力側に接続された第１の非絶縁コンバータ１０８1は、それぞれモジュール化されており、入力端子ＩＮと、出力端子ＶOUTおよび電圧調整端子ＴＲＩＭをそれぞれ備えている。ここで、電圧調整端子ＴＲＩＭは、出力端子ＶOUTから出力する中間バス電圧１０７あるいは出力電圧１１４1を任意に設定することができる端子である。
【００３３】
このような電圧調整端子ＴＲＩＭは、該当するモジュール内部の所定箇所に印加する電圧を変化させたり、この所定箇所に供給するデジタル信号の値を変更することで出力端子ＶOUTの出力電圧を可変にしている。一般的には、抵抗等の電気部品のインピーダンスを変更することで、出力端子ＶOUTから出力される電圧を可変にすることが多い。本実施例の電源回路１００でも、このような電圧調整端子ＴＲＩＭで出力電圧を調整することができる。電圧調整端子ＴＲＩＭそのものの構成および使用方法は、特に限定されるものではない。
【００３４】
第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力側に配置された第１の負荷回路１０１1は、ＩＣ（Integrated Circuit）１２１等の電源の供給を受ける回路部品から構成されており、その内部に出力電圧設定信号出力部１２２を備えている。出力電圧設定信号出力部１２２は、ＩＣ１２１の内部回路として構成されていてもよい。出力電圧設定信号出力部１２２は、第１の負荷回路１０１1が必要とする電圧を得るために出力電圧設定信号１０９1を生成して、第１の出力電圧設定回路１１１1に出力するようになっている。
【００３５】
もちろん、出力電圧設定信号出力部１２２がそれ自体で出力電圧設定信号１０９1を生成することは必ずしも必要ではない。たとえば、この図３に破線で示したように外部に配置された集中制御回路１２５が、図１に示した第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれの必要とする電圧を集中管理している場合には、ここから得られた出力電圧設定用信号１２６1を出力電圧設定信号出力部１２２が受け取って、これを基にして出力電圧設定信号１０９1を出力するようにしてもよい。
【００３６】
出力電圧設定信号１０９1を入力する第１の出力電圧設定回路１１１1は、たとえば可変抵抗器１２７1を備えており、入力した信号に応じた抵抗値を電圧調整端子ＴＲＩＭに供給するようになっている。
【００３７】
中間バス電圧決定回路１１３は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を入力する電圧検出回路１３１と、所定の変換効率特性データを記憶した記憶回路１３２と、変換効率が最大となる入力電圧値を選択する電圧値選択回路１３３と、この電圧値選択回路１３３の選択した電圧値をバス電圧変更信号１１５として出力電圧設定回路１０５に供給するバス電圧変更信号出力回路１３４から構成されている。ここで、記憶回路１３２には図８で説明したように、出力電圧１１４1のそれぞれの値に対して最も変換効率のよい（変換効率がピークになる）入力電圧Ｖが、それらの出力電圧をアドレス情報としたテーブル情報として格納されている。
【００３８】
図８では出力電圧がａボルトとｂボルトの２つの例について示しているが、記憶回路１３２に格納されているテーブル情報は、出力電圧１１４1として想定される全範囲の「出力電圧」に対して、最も変換効率のよくなる「入力電圧Ｖ」の一覧となっている。これは、「出力電圧」と「入力電圧Ｖ」の関係を実際の計測によって求めたものからなっている。もちろん、このようなテーブル情報の代わりに、「出力電圧」が与えられたときに最も変換効率のよくなる「入力電圧Ｖ」が近似的に求められる演算式が記憶回路１３２に格納されていてもよい。
【００３９】
電圧値選択回路１３３は、電圧検出回路１３１が検出した出力電圧１１４1を対応するアドレス情報に変換して、記憶回路１３２に格納されているテーブル情報から該当する「出力電圧」に対応する「入力電圧Ｖ」を読み出す。そしてこの「入力電圧Ｖ」を出力電圧設定回路１０５に設定させるためのバス電圧変更信号１１５をバス電圧変更信号出力回路１３４から出力させることになる。
【００４０】
したがって、電圧検出回路１３１が出力電圧１１４1に対応するアドレス情報を出力して、記憶回路１３２がこれに対応するバス電圧変更信号１１５を直接、出力するようにすれば、中間バス電圧決定回路１１３の構成をより簡略化することができる。記憶回路１３２に演算式を格納して演算する場合についても同様である。
【００４１】
出力電圧設定回路１０５は、たとえば可変抵抗器１３６を備えており、入力したバス電圧変更信号１１５に応じた抵抗値を絶縁コンバータ１０４の電圧調整端子ＴＲＩＭに供給するようになっている。この結果、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、これらの入力電圧としての中間バス電圧１０７をデフォルト値としての初期出力電圧から最適な中間バス電圧に変更することが可能になる。
【００４２】
以上説明したように本実施例の電源回路１００によれば、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を第１の負荷回路１０１1の負荷に応じて設定し、更に第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1に対して最適の変換効率となるように中間バス電圧１０７を変更することにした。これにより、高効率な電源構成が可能になる。
【００４３】
また、本実施例では、たとえば第１の負荷回路１０１1を構成するＩＣ１２１等の回路部品が変更されて、必要とされる電圧がたとえば設計時に変更された場合も、第１の出力電圧設定回路１１１1が第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を変更後の電圧に適用する。したがって、電源回路１００としての回路構成をそのまま使用することができ、設計工数や納期の短縮を図ることができる。このように各種の負荷回路１０１に対して電源回路１００のハードウェアを共用することができるので、量産によるコスト低減が容易になる。
【００４４】
＜発明の第１の変形例＞
【００４５】
図４は、本発明の第１の変形例における電源回路の構成を表わしたものである。図４で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。また、図１に示した回路部品と対応するものには、その回路部品を表わす数字の末尾に文字「Ａ」を付している。
【００４６】
先の実施例では、図１に示すように１つの絶縁コンバータ１０４を第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3に共用した。第１の変形例の電源回路１００Ａでは、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3にそれぞれ対応させて、第１〜第３の絶縁コンバータ１０４1〜１０４3を設けている。このため、これら第１〜第３の絶縁コンバータ１０４1〜１０４3に１つずつ対応させる形で、第１〜第３の中間バス電圧決定回路１１３1〜１１３3を設けている。
【００４７】
第１の非絶縁コンバータ１０８1から出力される出力電圧１１４1は、第１の負荷回路１０１1に供給される他に、第１の中間バス電圧決定回路１１３1に供給される。第１の中間バス電圧決定回路１１３1は、第１の中間バス電圧１０７1を設定させるための設定電圧信号１０６1を第１の絶縁コンバータ１０４1に供給することになる。装置構成によっては、図１に示した実施例の電源回路１００のように第１の出力電圧設定回路１０５1を第１の中間バス電圧１０７1と第１の絶縁コンバータ１０４1の間に配置してもよい。
【００４８】
第２の非絶縁コンバータ１０８2から出力される出力電圧１１４2は、第２の負荷回路１０１2に供給される他に、第２の中間バス電圧決定回路１１３2に供給される。第２の中間バス電圧決定回路１１３2は、第２の中間バス電圧１０７2を設定させるための設定電圧信号１０６2を第２の絶縁コンバータ１０４2に供給する。装置構成によっては、実施例の電源回路１００のような第２の出力電圧設定回路１０５2を第２の中間バス電圧１０７2と第２の絶縁コンバータ１０４2の間に配置してもよい。
【００４９】
同様に第３の非絶縁コンバータ１０８3から出力される出力電圧１１４3は、第３の負荷回路１０１3に供給される他に、第３の中間バス電圧決定回路１１３3に供給される。第３の中間バス電圧決定回路１１３3は、第３の中間バス電圧１０７3を設定させるための設定電圧信号１０６3を第３の絶縁コンバータ１０４3に供給する。装置構成によっては、同様に実施例の電源回路１００のように第３の出力電圧設定回路１０５3を第３の中間バス電圧１０７3と第３の絶縁コンバータ１０４3の間に配置してもよい。
【００５０】
この第１の変形例の電源回路１００Ａによれば、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3の必要とする電圧が異なるように場合に、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3をそれぞれに合った電圧値に設定することができる。したがって、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれに分散給電を行う際の最適入出力条件を実現することができる。
【００５１】
＜発明の第２の変形例＞
【００５２】
図５は、本発明の第２の変形例における電源回路の構成の概要を表わしたものである。図５で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。また、図１に示した回路部品と対応するものには、その回路部品を表わす数字の末尾に文字「Ｂ」を付している。
【００５３】
この第２の変形例に示した電源回路１００Ｂでは、直流の入力電圧源１０２Ｂが絶縁コンバータ１０４Ｂの一対の入力端子３０１、３０２に接続されている。絶縁コンバータ１０４Ｂの出力側には、第１〜第３の出力端子３０３〜３０５が設けられており、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８を出力するようになっている。第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８は、それぞれ第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3に供給されるようになっている。
【００５４】
第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3は、それぞれ第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８を個別に入力する第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３を備えている。第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３の出力側は共通接続されて、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3の対応するものに第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として出力するようになっている。
【００５５】
第１の中間バス電圧１０７1は、第１の非絶縁コンバータ１０８1に入力される。第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1は、第１の中間バス電圧決定回路１１３1に入力される。第１の中間バス電圧決定回路１１３1は、先の実施例の中間バス電圧決定回路１１３と実質的に同一の回路である。第１の中間バス電圧決定回路１１３1から出力されるバス電圧変更信号１１５1は、第１のスイッチャ回路３０９1に供給されて、第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３のうちの１つがオンにされるようになっている。
【００５６】
第２の中間バス電圧１０７2は、第２の非絶縁コンバータ１０８2に入力される。第２の非絶縁コンバータ１０８2の出力電圧１１４2は、第２の中間バス電圧決定回路１１３2に入力される。第２の中間バス電圧決定回路１１３2は、先の実施例の中間バス電圧決定回路１１３と実質的に同一の回路である。第２の中間バス電圧決定回路１１３2から出力されるバス電圧変更信号１１５2は、第２のスイッチャ回路３０９2に供給されて、第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３のうちの１つがオンにされるようになっている。
【００５７】
第３の中間バス電圧１０７3は、第３の非絶縁コンバータ１０８3に入力される。第３の非絶縁コンバータ１０８3の出力電圧１１４3は、第３の中間バス電圧決定回路１１３3に入力される。第３の中間バス電圧決定回路１１３3は、先の実施例の中間バス電圧決定回路１１３と実質的に同一の回路である。第３の中間バス電圧決定回路１１３3から出力されるバス電圧変更信号１１５3は、第３のスイッチャ回路３０９3に供給されて、第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３のうちの１つがオンにされるようになっている。
【００５８】
図６は、この第２の変形例の絶縁コンバータの構成を具体的に表わしたものである。絶縁コンバータ１０４Ｂは、一対の入力端子３０１、３０２に接続された入力平滑用コンデンサ３２１と、入力端子３０１側に一次巻線の一端を接続したトランス３２３と、このトランス３２３の一次巻線の他端と入力端子３０２の間にドレインとソースを接続した電界効果トランジスタ３２４と、トランス３２３の二次巻線の接地側から見て巻線の量が減少方向の各点にアノードをそれぞれ接続した第１〜第３のダイオード３２６〜３２８と、これら第１〜第３のダイオード３２６〜３２８のカソードに一端を接続し、それぞれの他端を接地した第１〜第３の出力平滑用コンデンサ３３１〜３３３と、第１のダイオード３２６と第１の出力平滑用コンデンサ３３１の接続点に一端を接続した定電圧制御回路３３５から構成されている。
【００５９】
ここで第１のダイオード３２６と第１の出力平滑用コンデンサ３３１の接続点は第１の出力端子３０３に接続されており、第２のダイオード３２７と第２の出力平滑用コンデンサ３３２の接続点は第２の出力端子３０４に接続されている。第３のダイオード３２８と第３の出力平滑用コンデンサ３３３の接続点は第３の出力端子３０５に接続されている。また、定電圧制御回路３３５から出力される所定の周波数および電圧変化でオン・オフされるパルス信号３３７は電界効果トランジスタ３２４のゲートに印加されるようになっている。
【００６０】
このような第２の変形例の電源回路１００Ｂでは、図５に示した第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれに分散給電を行う際の最適入出力条件を実現するために、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3を用いて、中間バス電圧を予め電圧のそれぞれ異なる第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８から選択して、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として出力する工夫を行っている。
【００６１】
このように第２の変形例の電源回路１００Ｂでは、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧に応じて、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８から所望の電圧を第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として選択することができる。したがって、先の第１の変形例の電源回路１００Ａと比較すると、負荷回路１０１1〜１０１3の数の絶縁タイプのコンバータを設ける必要がない。このため、回路の簡素化による製造コストの低減と、プリント基板上における電源回路のスペースの節約を可能にする。
【００６２】
なお、この第２の変形例の電源回路１００Ｂで、トランス３２３の二次側の巻線（出力巻線）の巻き数の比率は、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧に対して厳密に設定する必要はない。これは、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3によって第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８の中から所望の電圧を選ぶという簡易な手法を採っても、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3は後段の第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3で個別に出力電圧１１４1〜１１４3の調整が行われるので、高精度な電圧設定は不要だからである。もちろん、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、実施例と異なり中間バス電圧１０７を３つの異なった電圧から所望の電圧により近いものを選択することができる利点がある。
【００６３】
また、この第２の変形例の電源回路１００Ｂでは、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８のうちの１つの出力電圧（この変形例では第１の出力電圧３０６のみ）を定電圧制御回路３３５でフィードバックする構成となっている。したがって、残りの２つの出力電圧（この変形例では第２および第３の出力電圧３０７、３０８）については、トランス３２３の巻数比率により、出力される電圧が決定するようになっている。しかしながら、トランス３２３の巻数比率により第１〜第３の出力端子３０３〜３０５には、それぞれ比例した電圧が出力される。このため、１つの出力端子から出力される出力電圧を基にして絶縁コンバータ１０４Ｂ全体の出力電圧の制御を行うことで、それぞれの出力端子の出力電圧を個別に制御する場合と比較すると出力の安定度は劣るが、中間バス電圧としては実用に十分な安定度を得ることができる。
【００６４】
ただし、この第２の変形例では、絶縁コンバータ１０４Ｂが先の実施例および第１の変形例とは異なり、段階的に電圧の異なる第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８からの中間バス電圧の選択となる。このため、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として選択した電圧は、予め回路設計により最適に定めた電圧と異なり、最適地に近似した値となる。しかしながら、このような第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3の選択であっても、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８の中からの選択により第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧がある程度の電圧の誤差範囲内で近似されるものであれば、実用的に十分高い変換効率を期待することができる。また、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3を用いているので、回路が簡素化するだけでなく、負荷の変更に対しても第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3を自動的に対応させることができる。
【００６５】
なお、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3は、機械的な接点を持ったスイッチに限らず半導体を使用した電子的なスイッチで構成されてもよいことは当然である。もちろん、負荷回路１０１の数や絶縁コンバータ１０４Ｂにおける段階的な出力電圧の数は、実施例や変形例に限定されるものではない。また、入力電圧源は交流電圧源であってもよく、この場合には図６に示したトランス３２３の一次側に整流回路を設けてもよいし、入力平滑用コンデンサ３２１や電界効果トランジスタ３２４を省略して、この一次側のコイルに交流が印加されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施例における電源回路の構成を表わしたブロック図である。
【図２】本実施例の電源回路における電源制御の一連の動作を表わした説明図である。
【図３】本実施例で図１の要部を具体化した回路構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１の変形例における電源回路の構成を表わしたブロック図である。
【図５】本発明の第２の変形例における電源回路の構成の概要を表わしたブロック図である
【図６】第２の変形例の絶縁コンバータの構成を具体的に表わした回路図である。
【図７】従来の分散給電方式の電源回路の一例を示したブロック図である。
【図８】一般的な非絶縁コンバータの変換効率特性を表わした特性図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００、１００Ａ、１００Ｂ 電源回路
１０１1 第１の負荷回路
１０１2 第２の負荷回路
１０１3 第３の負荷回路
１０２ 入力電圧源
１０４、１０４Ｂ 絶縁コンバータ
１０５ 出力電圧設定回路
１０７ 中間バス電圧
１０７1 第１の中間バス電圧
１０７2 第２の中間バス電圧
１０７3 第３の中間バス電圧
１０８ 非絶縁コンバータ
１０８1 第１の非絶縁コンバータ
１０８2 第２の非絶縁コンバータ
１０８3 第３の非絶縁コンバータ
１１１1 第１の出力電圧設定回路
１１１2 第２の出力電圧設定回路
１１１3 第３の出力電圧設定回路
１１３ 中間バス電圧決定回路
１１３1 第１の中間バス電圧決定回路
１１３2 第２の中間バス電圧決定回路
１１３3 第３の中間バス電圧決定回路
３０３ 第１の出力端子
３０４ 第２の出力端子
３０５ 第３の出力端子
３０９1 第１のスイッチャ回路
３０９2 第２のスイッチャ回路
３０９3 第３のスイッチャ回路
３３５ 定電圧制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法に係わり、たとえば１枚のボード上に点在する電気部品の幾つかに電源を分散して供給するような場合に好適な電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）のリーク電流の低減による発熱の減少の要請と、集積回路における微細加工技術の進展によって、電源は低電圧化および大容量化が促進されている。電源回路の出力が１Ｖ（Volt）以下で数十Ａ（ampere）という要請もある。このように電源回路の出力電圧が大幅に低下してくると、従来の５Ｖで数Ａ程度の電源構成では、さほど問題ではなかった配線による電圧ドロップの影響が深刻となる。
【０００３】
そこで、１箇所の電源回路からボード（プリント基板）上のそれぞれの集積回路に一括して電源を供給する従来の手法から、それぞれの集積回路の直近に電源を個別に配置する分散給電（ＰＯＬ：Point Of Load）方式が主流となっている。分散給電方式に使用される電源は、一般に汎用性が要求される。このため、広い入力電圧範囲および任意設定可能な低出力電圧と高出力電流化を図ったモジュール、集積回路等の電源回路が多くの電源専業メーカや半導体メーカからさまざまな形態で市販されるようになっている。
【０００４】
これら市販されている電源回路には、最高の変換効率を得るための入出力条件がそれぞれ存在している。しかしながら、多くの装置やボードは必ずしも最良の入出力条件で使用されていない。このために、装置システム全体の低消費電力化の妨げの要因となっていた。
【０００５】
図７は、従来の分散給電方式の電源回路の一例を示したものである。分散給電方式を採用する電源回路４００（たとえば特許文献１参照）では、図示しないボード上に配置された第１〜第３の負荷回路４０１1〜４０１3といった個々に電源を要求する回路の近傍に第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2あるいはシリーズレギュレータ４０３を配置して、それぞれに合った電源を供給するようにしている。入力電圧源４０４に接続された絶縁コンバータ４０５は、第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2ならびにシリーズレギュレータ４０３に中間バス電圧４０６を供給するようになっている。
【０００６】
絶縁コンバータ４０５には、出力電圧が＋１２Ｖ等の比較的高い電圧を出力する単出力の電源が使用されている。この中間バス電圧４０６を入力する第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2といった非絶縁タイプのコンバータは、広範囲の入力電圧で動作するもので、外付け抵抗等の回路部品で出力電圧を任意に設定できるモジュールタイプのものが普及している。シリーズレギュレータ４０３についても、同様に外付け抵抗等の回路部品で出力電圧を任意に設定できるものが普及している。これにより、図示しない電源部のハードウェアの共用化が容易となっている。
【０００７】
図８は、一般的な非絶縁コンバータの変換効率特性を表わしたものである。この図で横軸は非絶縁コンバータの入力電圧を表わしており、縦軸は変換効率を表わしている。実線４２１は負荷回路１０１（図７）の要求する出力電圧がａボルト（Ｖ）の場合の変換効率特性を表わした曲線である。この場合には、入力電圧Ｖａで変換効率がピークになり、入力電圧が電圧Ｖａから離れるに従って変換効率は低下する。出力電圧がａボルトとは異なるｂボルトの場合には、破線４２２で示す変換効率特性となる。この場合には、入力電圧Ｖａとは異なる入力電圧Ｖｂで変換効率がピークになり、入力電圧が電圧Ｖｂから離れるに従って変換効率は低下する。
【０００８】
このように非絶縁コンバータは、負荷回路１０１の要求する出力電圧によって変換効率がピークになる入力電圧が相違する。したがって、負荷回路１０１の要求する電圧に応じた入力電圧が変換効率向上のためには望ましい。図７に示したシリーズレギュレータ４０３は、負荷に直列に電圧制御素子を接続した降圧用の定電圧電源であり、入出力の電位差が大きいほどその内部損失が発生する。このため、汎用型の第１および第２の非絶縁コンバータ４０２1、４０２2ならびにシリーズレギュレータ４０３を使用した図７に示す分散給電方式の電源回路４００では、電源の変換効率を最良の条件にして使用することが困難であり、システム全体の効率低下が問題とされていた。
【０００９】
一方、図示しない第１のコンバータと、この第１のコンバータの出力を更に変換する同じく図示しない第２のコンバータの２つのコンバータを直列に配置して、その出力側に図示しない負荷回路を配置すると共に、両コンバータを制御する図示しない制御回路を設けた提案も行われている（たとえば特許文献２参照）。この後者の提案（以下、先の提案を第１の提案といい、後の提案を第２の提案という。）では、第１のコンバータは図示しない交流電源から図示しない直流電源に変換する際の力率の改善のための回路として機能する。第２のコンバータは変換後の直流電源を用いて、図示しないトランスの一次側のスイッチング動作周波数を調整することで、負荷回路の要求する電圧に変換している。
【特許文献１】特開２００４−２６０８８７号公報（第００２４段落、図２）
【非特許文献１】特開平１０−３４１５７２号公報（第０００３段落、第００２３段落、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この第２の提案では、第１のコンバータの力率が改善されるものの、これによって第１のコンバータから出力される直流電圧は第２のコンバータの変換効率をまったく想定しない電圧値となる。すなわち、第１の提案でも第２の提案でも、図８で示した非絶縁コンバータ、あるいは前記したトランスの一次側のスイッチング動作を行う回路部分の変換効率が悪くなる場合があり、消費電力の低減に寄与しない非効率な電源回路となる恐れがある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、２種類のコンバータを直列接続して負荷回路に電源を供給する際に電源の変換効率の向上を図った電源回路および電源回路の中間バス電圧設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明では、（イ）所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、（ロ）入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を任意の電圧に変換して非絶縁コンバータに入力する絶縁コンバータと、（ハ）非絶縁コンバータから出力される出力電圧を入力してこの出力電圧に対して非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された中間バス電圧に絶縁コンバータの出力する前記した任意の電圧を一致させるように演算によって得られた中間バス電圧を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段とを電源回路に具備させる。
【００１３】
すなわち本発明では、出力電圧要求受付手段が負荷回路への入力電圧の要求を受け付けて、非絶縁コンバータの出力電圧をこれに一致させるようにする。これにより、非絶縁コンバータの出力側の電圧が定まる。非絶縁コンバータの入力側の電圧としての絶縁コンバータの出力電圧（中間バス電圧）は、非絶縁コンバータの変換効率が最良となるように決定し、中間バス電圧決定手段がこれを絶縁コンバータに指示することになる。この結果、非絶縁コンバータは負荷回路の入力電圧に応じて最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として絶縁コンバータから得ることになり、非絶縁コンバータの変換効率が最良に保たれることになる。
【００１４】
なお、請求項１記載の発明で、非絶縁コンバータはたとえばボード上に複数存在してもよく、そのうちの１つが中間バス電圧決定手段と接続されるような構成であってもよい。また、非絶縁コンバータ、絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていてもよい。
【００１５】
請求項４記載の発明では、（イ）所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、（ロ）入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を複数の互いに異なった出力電圧に変換して出力する絶縁コンバータと、（ハ）この絶縁コンバータから前記した複数の互いに異なった出力電圧を入力してそれらのうちの１つを選択して非絶縁コンバータに入力電圧として入力させる選択手段と、（ニ）非絶縁コンバータから出力される出力電圧を入力してこの出力電圧に対して非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された中間バス電圧に近い出力電圧の選択を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段とを電源回路に具備させる。
【００１６】
すなわち本発明では、出力電圧要求受付手段が負荷回路への入力電圧の要求を受け付けて、非絶縁コンバータの出力電圧をこれに一致させるようにする。これにより、非絶縁コンバータの出力側の電圧が定まる。非絶縁コンバータの入力側の電圧としての絶縁コンバータの出力電圧（中間バス電圧）は、絶縁コンバータが複数の互いに異なった出力電圧を出力できるようにしておいて、これらのうちから非絶縁コンバータの変換効率が最良となるものを選択手段で選択するようにしてもよい。これによっても、選択手段の選択の範囲で、非絶縁コンバータの変換効率が最良に保たれることになる。
【００１７】
なお、請求項４記載の発明で、非絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていてもよい。また、中間バス電圧決定手段は、非絶縁コンバータの各種の出力電圧に対する変換効率のよい非絶縁コンバータの入力電圧をそれぞれ対応付けたテーブル情報を用いて、中間バス電圧を指示する手段であってもよい。テーブルの代わりに、演算式を用いることも可能である。
【００１８】
請求項７記載の発明では、（イ）入力電圧源から得られる電源の電圧を変換して出力する第１のコンバータと、この第１のコンバータによって変換された後の中間バス電圧を入力して負荷回路の要求する電圧に変換する第２のコンバータとを備えた電源回路の負荷回路からその要求する負荷入力電圧を受け付ける負荷入力電圧受付ステップと、（ロ）この負荷入力電圧受付ステップで受け付けた負荷入力電圧を基にして第２のコンバータの出力電圧をこの負荷入力電圧に一致させる変換出力変更ステップと、（ハ）第２のコンバータの出力が負荷回路から要求する負荷入力電圧と一致したとき第１のコンバータに対して第２のコンバータの変換効率が最もよくなる中間バス電圧を出力するように設定する第１のコンバータ設定ステップとを電源回路の中間バス電圧設定方法に具備させる。
【００１９】
すなわち本発明では、入力電圧源から得られる電源の電圧を変換して出力する第１のコンバータと、この第１のコンバータによって変換された後の中間バス電圧を入力して負荷回路の要求する電圧に変換する第２のコンバータとを備えた電源回路の負荷回路からその要求する負荷入力電圧を、負荷入力電圧受付ステップで受け付けて、この受け付けた負荷入力電圧を基にして第２のコンバータの出力電圧を、変換出力変更ステップでこの負荷入力電圧に一致させるようにしている。そして、第２のコンバータの出力が負荷回路から要求する負荷入力電圧と一致したとき、第１のコンバータ設定ステップで第１のコンバータに対して第２のコンバータの変換効率が最もよくなる中間バス電圧を出力するように設定するようにしている。これにより、非絶縁コンバータは負荷回路の入力電圧に応じて最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として絶縁コンバータから得ることになり、非絶縁コンバータの変換効率が最良に保たれることになる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、非絶縁コンバータあるいは第２のコンバータの出力電圧を負荷回路の要求する電圧に変換するようにしたので、負荷回路の要求する電圧が異なってもこの要求を満たすことができ、更に絶縁コンバータあるいは第１のコンバータが、非絶縁コンバータあるいは第２のコンバータの変換効率を優先させてその出力電圧としての中間バス電圧を出力するようにしたので、負荷回路の設計変更に同一の電源回路が対応できるだけでなく、電源回路を共通部品化することができる。このため、電源回路の量産によるコスト低減を図ったり、電源回路を含む各種回路の設計時間を短縮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例における電源回路の構成を表わしたものである。この電源回路１００は、たとえば、図示しないボード上に互いに距離を置いて配置された負荷回路としての第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3に対して電源を分散給電する回路である。
【００２３】
本実施例の電源回路１００は、所定の電圧を出力する入力電圧源１０２と、この出力電圧１０３を入力する絶縁コンバータ１０４を備えている。入力電圧源１０２は、たとえば＋１２Ｖ等の比較的高い電圧を出力するようになっている。絶縁コンバータ１０４は、入力と出力が絶縁されたＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータであり、出力電圧設定回路１０５から設定電圧信号１０６を入力して出力電圧としての中間バス電圧１０７に変換するようになっている。
【００２４】
この中間バス電圧１０７は、入力と出力の一部が共通になった第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3に供給されるようになっている。これら第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3の対応するものと接続されている。第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3の対応するものの直近にそれぞれ配置されており、これらに電源を供給する際に、電圧ドロップの影響を最小限とする分散給電の構成を採っている。
【００２５】
第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3は、それぞれの回路が必要とする電圧を、出力電圧設定信号１０９1〜１０９3として出力するようになっている。これらの出力電圧設定信号１０９1〜１０９3は、第１〜第３の出力電圧設定回路１１１1〜１１１3の対応するものに入力される。第１〜第３の出力電圧設定回路１１１1〜１１１3は、それぞれの出力電圧決定信号１１２1〜１１２3を第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3の対応するものに入力することで第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧に自動設定するようになっている。
【００２６】
更に、本実施例の電源回路１００は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力側と出力電圧設定回路１０５の双方に接続された中間バス電圧決定回路１１３を備えている。中間バス電圧決定回路１１３は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の自動設定された出力電圧１１４1を入力して、これに対して最適な変換効率となるような第１の非絶縁コンバータ１０８1の入力電圧条件としての中間バス電圧１０７を判断する。そして、これを実現するためのバス電圧変更信号１１５を出力電圧設定回路１０５に供給する。これにより、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3の出力する出力電圧１１４1〜１１４3が自動設定されるようになっている。
【００２７】
図２は、この電源回路の電源制御の一連の動作を表わしたものである。図１と共に説明する。なお、説明を簡略に行うために、この説明は第１の負荷回路１０１1に限定する。
【００２８】
まず、電源回路１００を作動させるために、入力電圧源１０２の出力電圧１０３が絶縁コンバータ１０４へ印加される（ステップＳ２０１）。これにより、絶縁コンバータ１０４が動作を開始し（ステップＳ２０２）、その出力側に、デフォルト値としての初期出力電圧が中間バス電圧１０７として発生する（ステップＳ２０３）。
【００２９】
第１の非絶縁コンバータ１０８1は、中間バス電圧１０７を印加されることによって起動する（ステップＳ２０４）。このとき第１の非絶縁コンバータ１０８1は第１の出力電圧設定回路１１１1から、第１の負荷回路１０１1が必要とする出力電圧値に設定するための信号を出力電圧決定信号１１２1として取得する（ステップＳ２０５）。これにより第１の非絶縁コンバータ１０８1は、その出力電圧を決定し、決定された出力電圧１１４1を発生する（ステップＳ２０６）。この出力電圧１１４1は、第１の負荷回路１０１1に供給される（ステップＳ２０７）。
【００３０】
中間バス電圧決定回路１１３は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を入力することで第１の負荷回路１０１1へ供給される電圧を検出する（ステップＳ２０８）。そして、第１の非絶縁コンバータ１０８1が、最適な変換効率となるための入力電圧条件として、最適な中間バス電圧１０７を決定して（ステップＳ２０９）、これを実現するためのバス電圧変更信号１１５を出力電圧設定回路１０５に出力する（ステップＳ２１０）。出力電圧設定回路１０５はバス電圧変更信号１１５を用いて絶縁コンバータ１０４の出力する中間バス電圧１０７を初期出力電圧から変更する（ステップＳ２１１）。これにより絶縁コンバータ１０４は、第１の非絶縁コンバータ１０８1が高い変換効率を得る最良の入力電圧条件となる最良な中間バス電圧１０７を出力することが可能になる。
【００３１】
図３は、図１の要部を具体化した回路構成を示したものである。図３に示した回路部分は、図１に示した電源回路１００における破線１１７で囲んだ領域に相当する。
【００３２】
図１に示す入力電圧源１０２の出力電圧１０３を入力する絶縁コンバータ１０４とその出力側に接続された第１の非絶縁コンバータ１０８1は、それぞれモジュール化されており、入力端子ＩＮと、出力端子ＶOUTおよび電圧調整端子ＴＲＩＭをそれぞれ備えている。ここで、電圧調整端子ＴＲＩＭは、出力端子ＶOUTから出力する中間バス電圧１０７あるいは出力電圧１１４1を任意に設定することができる端子である。
【００３３】
このような電圧調整端子ＴＲＩＭは、該当するモジュール内部の所定箇所に印加する電圧を変化させたり、この所定箇所に供給するデジタル信号の値を変更することで出力端子ＶOUTの出力電圧を可変にしている。一般的には、抵抗等の電気部品のインピーダンスを変更することで、出力端子ＶOUTから出力される電圧を可変にすることが多い。本実施例の電源回路１００でも、このような電圧調整端子ＴＲＩＭで出力電圧を調整することができる。電圧調整端子ＴＲＩＭそのものの構成および使用方法は、特に限定されるものではない。
【００３４】
第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力側に配置された第１の負荷回路１０１1は、ＩＣ（Integrated Circuit）１２１等の電源の供給を受ける回路部品から構成されており、その内部に出力電圧設定信号出力部１２２を備えている。出力電圧設定信号出力部１２２は、ＩＣ１２１の内部回路として構成されていてもよい。出力電圧設定信号出力部１２２は、第１の負荷回路１０１1が必要とする電圧を得るために出力電圧設定信号１０９1を生成して、第１の出力電圧設定回路１１１1に出力するようになっている。
【００３５】
もちろん、出力電圧設定信号出力部１２２がそれ自体で出力電圧設定信号１０９1を生成することは必ずしも必要ではない。たとえば、この図３に破線で示したように外部に配置された集中制御回路１２５が、図１に示した第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれの必要とする電圧を集中管理している場合には、ここから得られた出力電圧設定用信号１２６1を出力電圧設定信号出力部１２２が受け取って、これを基にして出力電圧設定信号１０９1を出力するようにしてもよい。
【００３６】
出力電圧設定信号１０９1を入力する第１の出力電圧設定回路１１１1は、たとえば可変抵抗器１２７1を備えており、入力した信号に応じた抵抗値を電圧調整端子ＴＲＩＭに供給するようになっている。
【００３７】
中間バス電圧決定回路１１３は、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を入力する電圧検出回路１３１と、所定の変換効率特性データを記憶した記憶回路１３２と、変換効率が最大となる入力電圧値を選択する電圧値選択回路１３３と、この電圧値選択回路１３３の選択した電圧値をバス電圧変更信号１１５として出力電圧設定回路１０５に供給するバス電圧変更信号出力回路１３４から構成されている。ここで、記憶回路１３２には図８で説明したように、出力電圧１１４1のそれぞれの値に対して最も変換効率のよい（変換効率がピークになる）入力電圧Ｖが、それらの出力電圧をアドレス情報としたテーブル情報として格納されている。
【００３８】
図８では出力電圧がａボルトとｂボルトの２つの例について示しているが、記憶回路１３２に格納されているテーブル情報は、出力電圧１１４1として想定される全範囲の「出力電圧」に対して、最も変換効率のよくなる「入力電圧Ｖ」の一覧となっている。これは、「出力電圧」と「入力電圧Ｖ」の関係を実際の計測によって求めたものからなっている。もちろん、このようなテーブル情報の代わりに、「出力電圧」が与えられたときに最も変換効率のよくなる「入力電圧Ｖ」が近似的に求められる演算式が記憶回路１３２に格納されていてもよい。
【００３９】
電圧値選択回路１３３は、電圧検出回路１３１が検出した出力電圧１１４1を対応するアドレス情報に変換して、記憶回路１３２に格納されているテーブル情報から該当する「出力電圧」に対応する「入力電圧Ｖ」を読み出す。そしてこの「入力電圧Ｖ」を出力電圧設定回路１０５に設定させるためのバス電圧変更信号１１５をバス電圧変更信号出力回路１３４から出力させることになる。
【００４０】
したがって、電圧検出回路１３１が出力電圧１１４1に対応するアドレス情報を出力して、記憶回路１３２がこれに対応するバス電圧変更信号１１５を直接、出力するようにすれば、中間バス電圧決定回路１１３の構成をより簡略化することができる。記憶回路１３２に演算式を格納して演算する場合についても同様である。
【００４１】
出力電圧設定回路１０５は、たとえば可変抵抗器１３６を備えており、入力したバス電圧変更信号１１５に応じた抵抗値を絶縁コンバータ１０４の電圧調整端子ＴＲＩＭに供給するようになっている。この結果、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、これらの入力電圧としての中間バス電圧１０７をデフォルト値としての初期出力電圧から最適な中間バス電圧に変更することが可能になる。
【００４２】
以上説明したように本実施例の電源回路１００によれば、第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を第１の負荷回路１０１1の負荷に応じて設定し、更に第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1に対して最適の変換効率となるように中間バス電圧１０７を変更することにした。これにより、高効率な電源構成が可能になる。
【００４３】
また、本実施例では、たとえば第１の負荷回路１０１1を構成するＩＣ１２１等の回路部品が変更されて、必要とされる電圧がたとえば設計時に変更された場合も、第１の出力電圧設定回路１１１1が第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1を変更後の電圧に適用する。したがって、電源回路１００としての回路構成をそのまま使用することができ、設計工数や納期の短縮を図ることができる。このように各種の負荷回路１０１に対して電源回路１００のハードウェアを共用することができるので、量産によるコスト低減が容易になる。
【００４４】
＜発明の第１の変形例＞
【００４５】
図４は、本発明の第１の変形例における電源回路の構成を表わしたものである。図４で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。また、図１に示した回路部品と対応するものには、その回路部品を表わす数字の末尾に文字「Ａ」を付している。
【００４６】
先の実施例では、図１に示すように１つの絶縁コンバータ１０４を第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3に共用した。第１の変形例の電源回路１００Ａでは、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3にそれぞれ対応させて、第１〜第３の絶縁コンバータ１０４1〜１０４3を設けている。このため、これら第１〜第３の絶縁コンバータ１０４1〜１０４3に１つずつ対応させる形で、第１〜第３の中間バス電圧決定回路１１３1〜１１３3を設けている。
【００４７】
第１の非絶縁コンバータ１０８1から出力される出力電圧１１４1は、第１の負荷回路１０１1に供給される他に、第１の中間バス電圧決定回路１１３1に供給される。第１の中間バス電圧決定回路１１３1は、第１の中間バス電圧１０７1を設定させるための設定電圧信号１０６1を第１の絶縁コンバータ１０４1に供給することになる。装置構成によっては、図１に示した実施例の電源回路１００のように第１の出力電圧設定回路１０５1を第１の中間バス電圧１０７1と第１の絶縁コンバータ１０４1の間に配置してもよい。
【００４８】
第２の非絶縁コンバータ１０８2から出力される出力電圧１１４2は、第２の負荷回路１０１2に供給される他に、第２の中間バス電圧決定回路１１３2に供給される。第２の中間バス電圧決定回路１１３2は、第２の中間バス電圧１０７2を設定させるための設定電圧信号１０６2を第２の絶縁コンバータ１０４2に供給する。装置構成によっては、実施例の電源回路１００のような第２の出力電圧設定回路１０５2を第２の中間バス電圧１０７2と第２の絶縁コンバータ１０４2の間に配置してもよい。
【００４９】
同様に第３の非絶縁コンバータ１０８3から出力される出力電圧１１４3は、第３の負荷回路１０１3に供給される他に、第３の中間バス電圧決定回路１１３3に供給される。第３の中間バス電圧決定回路１１３3は、第３の中間バス電圧１０７3を設定させるための設定電圧信号１０６3を第３の絶縁コンバータ１０４3に供給する。装置構成によっては、同様に実施例の電源回路１００のように第３の出力電圧設定回路１０５3を第３の中間バス電圧１０７3と第３の絶縁コンバータ１０４3の間に配置してもよい。
【００５０】
この第１の変形例の電源回路１００Ａによれば、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3の必要とする電圧が異なるように場合に、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3をそれぞれに合った電圧値に設定することができる。したがって、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれに分散給電を行う際の最適入出力条件を実現することができる。
【００５１】
＜発明の第２の変形例＞
【００５２】
図５は、本発明の第２の変形例における電源回路の構成の概要を表わしたものである。図５で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。また、図１に示した回路部品と対応するものには、その回路部品を表わす数字の末尾に文字「Ｂ」を付している。
【００５３】
この第２の変形例に示した電源回路１００Ｂでは、直流の入力電圧源１０２Ｂが絶縁コンバータ１０４Ｂの一対の入力端子３０１、３０２に接続されている。絶縁コンバータ１０４Ｂの出力側には、第１〜第３の出力端子３０３〜３０５が設けられており、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８を出力するようになっている。第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８は、それぞれ第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3に供給されるようになっている。
【００５４】
第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3は、それぞれ第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８を個別に入力する第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３を備えている。第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３の出力側は共通接続されて、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3の対応するものに第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として出力するようになっている。
【００５５】
第１の中間バス電圧１０７1は、第１の非絶縁コンバータ１０８1に入力される。第１の非絶縁コンバータ１０８1の出力電圧１１４1は、第１の中間バス電圧決定回路１１３1に入力される。第１の中間バス電圧決定回路１１３1は、先の実施例の中間バス電圧決定回路１１３と実質的に同一の回路である。第１の中間バス電圧決定回路１１３1から出力されるバス電圧変更信号１１５1は、第１のスイッチャ回路３０９1に供給されて、第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３のうちの１つがオンにされるようになっている。
【００５６】
第２の中間バス電圧１０７2は、第２の非絶縁コンバータ１０８2に入力される。第２の非絶縁コンバータ１０８2の出力電圧１１４2は、第２の中間バス電圧決定回路１１３2に入力される。第２の中間バス電圧決定回路１１３2は、先の実施例の中間バス電圧決定回路１１３と実質的に同一の回路である。第２の中間バス電圧決定回路１１３2から出力されるバス電圧変更信号１１５2は、第２のスイッチャ回路３０９2に供給されて、第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３のうちの１つがオンにされるようになっている。
【００５７】
第３の中間バス電圧１０７3は、第３の非絶縁コンバータ１０８3に入力される。第３の非絶縁コンバータ１０８3の出力電圧１１４3は、第３の中間バス電圧決定回路１１３3に入力される。第３の中間バス電圧決定回路１１３3は、先の実施例の中間バス電圧決定回路１１３と実質的に同一の回路である。第３の中間バス電圧決定回路１１３3から出力されるバス電圧変更信号１１５3は、第３のスイッチャ回路３０９3に供給されて、第１〜第３のスイッチング素子３１１〜３１３のうちの１つがオンにされるようになっている。
【００５８】
図６は、この第２の変形例の絶縁コンバータの構成を具体的に表わしたものである。絶縁コンバータ１０４Ｂは、一対の入力端子３０１、３０２に接続された入力平滑用コンデンサ３２１と、入力端子３０１側に一次巻線の一端を接続したトランス３２３と、このトランス３２３の一次巻線の他端と入力端子３０２の間にドレインとソースを接続した電界効果トランジスタ３２４と、トランス３２３の二次巻線の接地側から見て巻線の量が減少方向の各点にアノードをそれぞれ接続した第１〜第３のダイオード３２６〜３２８と、これら第１〜第３のダイオード３２６〜３２８のカソードに一端を接続し、それぞれの他端を接地した第１〜第３の出力平滑用コンデンサ３３１〜３３３と、第１のダイオード３２６と第１の出力平滑用コンデンサ３３１の接続点に一端を接続した定電圧制御回路３３５から構成されている。
【００５９】
ここで第１のダイオード３２６と第１の出力平滑用コンデンサ３３１の接続点は第１の出力端子３０３に接続されており、第２のダイオード３２７と第２の出力平滑用コンデンサ３３２の接続点は第２の出力端子３０４に接続されている。第３のダイオード３２８と第３の出力平滑用コンデンサ３３３の接続点は第３の出力端子３０５に接続されている。また、定電圧制御回路３３５から出力される所定の周波数および電圧変化でオン・オフされるパルス信号３３７は電界効果トランジスタ３２４のゲートに印加されるようになっている。
【００６０】
このような第２の変形例の電源回路１００Ｂでは、図５に示した第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれに分散給電を行う際の最適入出力条件を実現するために、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3を用いて、中間バス電圧を予め電圧のそれぞれ異なる第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８から選択して、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として出力する工夫を行っている。
【００６１】
このように第２の変形例の電源回路１００Ｂでは、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧に応じて、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８から所望の電圧を第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として選択することができる。したがって、先の第１の変形例の電源回路１００Ａと比較すると、負荷回路１０１1〜１０１3の数の絶縁タイプのコンバータを設ける必要がない。このため、回路の簡素化による製造コストの低減と、プリント基板上における電源回路のスペースの節約を可能にする。
【００６２】
なお、この第２の変形例の電源回路１００Ｂで、トランス３２３の二次側の巻線（出力巻線）の巻き数の比率は、第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧に対して厳密に設定する必要はない。これは、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3によって第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８の中から所望の電圧を選ぶという簡易な手法を採っても、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3は後段の第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3で個別に出力電圧１１４1〜１１４3の調整が行われるので、高精度な電圧設定は不要だからである。もちろん、第１〜第３の非絶縁コンバータ１０８1〜１０８3は、実施例と異なり中間バス電圧１０７を３つの異なった電圧から所望の電圧により近いものを選択することができる利点がある。
【００６３】
また、この第２の変形例の電源回路１００Ｂでは、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８のうちの１つの出力電圧（この変形例では第１の出力電圧３０６のみ）を定電圧制御回路３３５でフィードバックする構成となっている。したがって、残りの２つの出力電圧（この変形例では第２および第３の出力電圧３０７、３０８）については、トランス３２３の巻数比率により、出力される電圧が決定するようになっている。しかしながら、トランス３２３の巻数比率により第１〜第３の出力端子３０３〜３０５には、それぞれ比例した電圧が出力される。このため、１つの出力端子から出力される出力電圧を基にして絶縁コンバータ１０４Ｂ全体の出力電圧の制御を行うことで、それぞれの出力端子の出力電圧を個別に制御する場合と比較すると出力の安定度は劣るが、中間バス電圧としては実用に十分な安定度を得ることができる。
【００６４】
ただし、この第２の変形例では、絶縁コンバータ１０４Ｂが先の実施例および第１の変形例とは異なり、段階的に電圧の異なる第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８からの中間バス電圧の選択となる。このため、第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3として選択した電圧は、予め回路設計により最適に定めた電圧と異なり、最適地に近似した値となる。しかしながら、このような第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3の選択であっても、第１〜第３の出力電圧３０６〜３０８の中からの選択により第１〜第３の負荷回路１０１1〜１０１3のそれぞれが必要とする電圧がある程度の電圧の誤差範囲内で近似されるものであれば、実用的に十分高い変換効率を期待することができる。また、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3を用いているので、回路が簡素化するだけでなく、負荷の変更に対しても第１〜第３の中間バス電圧１０７1〜１０７3を自動的に対応させることができる。
【００６５】
なお、第１〜第３のスイッチャ回路３０９1〜３０９3は、機械的な接点を持ったスイッチに限らず半導体を使用した電子的なスイッチで構成されてもよいことは当然である。もちろん、負荷回路１０１の数や絶縁コンバータ１０４Ｂにおける段階的な出力電圧の数は、実施例や変形例に限定されるものではない。また、入力電圧源は交流電圧源であってもよく、この場合には図６に示したトランス３２３の一次側に整流回路を設けてもよいし、入力平滑用コンデンサ３２１や電界効果トランジスタ３２４を省略して、この一次側のコイルに交流が印加されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施例における電源回路の構成を表わしたブロック図である。
【図２】本実施例の電源回路における電源制御の一連の動作を表わした説明図である。
【図３】本実施例で図１の要部を具体化した回路構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１の変形例における電源回路の構成を表わしたブロック図である。
【図５】本発明の第２の変形例における電源回路の構成の概要を表わしたブロック図である
【図６】第２の変形例の絶縁コンバータの構成を具体的に表わした回路図である。
【図７】従来の分散給電方式の電源回路の一例を示したブロック図である。
【図８】一般的な非絶縁コンバータの変換効率特性を表わした特性図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００、１００Ａ、１００Ｂ 電源回路
１０１1 第１の負荷回路
１０１2 第２の負荷回路
１０１3 第３の負荷回路
１０２ 入力電圧源
１０４、１０４Ｂ 絶縁コンバータ
１０５ 出力電圧設定回路
１０７ 中間バス電圧
１０７1 第１の中間バス電圧
１０７2 第２の中間バス電圧
１０７3 第３の中間バス電圧
１０８ 非絶縁コンバータ
１０８1 第１の非絶縁コンバータ
１０８2 第２の非絶縁コンバータ
１０８3 第３の非絶縁コンバータ
１１１1 第１の出力電圧設定回路
１１１2 第２の出力電圧設定回路
１１１3 第３の出力電圧設定回路
１１３ 中間バス電圧決定回路
１１３1 第１の中間バス電圧決定回路
１１３2 第２の中間バス電圧決定回路
１１３3 第３の中間バス電圧決定回路
３０３ 第１の出力端子
３０４ 第２の出力端子
３０５ 第３の出力端子
３０９1 第１のスイッチャ回路
３０９2 第２のスイッチャ回路
３０９3 第３のスイッチャ回路
３３５ 定電圧制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、
入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を任意の電圧に変換して前記非絶縁コンバータに入力する絶縁コンバータと、
前記非絶縁コンバータから出力される前記出力電圧を入力してこの出力電圧に対して前記非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された前記中間バス電圧に前記絶縁コンバータの出力する前記任意の電圧を一致させるように演算によって得られた前記中間バス電圧を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段
とを具備することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記非絶縁コンバータは複数存在し、そのうちの１つが前記中間バス電圧決定手段と接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【請求項３】
前記非絶縁コンバータ、前記絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【請求項４】
所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、
入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を複数の互いに異なった出力電圧に変換して出力する絶縁コンバータと、
この絶縁コンバータから前記複数の互いに異なった出力電圧を入力してそれらのうちの１つを選択して前記非絶縁コンバータに前記入力電圧として入力させる選択手段と、
前記非絶縁コンバータから出力される前記出力電圧を入力してこの出力電圧に対して前記非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された前記中間バス電圧に近い出力電圧の選択を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段
とを具備することを特徴とする電源回路。
【請求項５】
前記非絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていることを特徴とする請求項４記載の電源回路。
【請求項６】
前記中間バス電圧決定手段は、前記非絶縁コンバータの各種の出力電圧に対する変換効率のよい前記非絶縁コンバータの入力電圧をそれぞれ対応付けたテーブル情報を用いて、前記中間バス電圧を指示する手段であることを特徴とする請求項１または請求項４記載の電源回路。
【請求項７】
入力電圧源から得られる電源の電圧を変換して出力する第１のコンバータと、この第１のコンバータによって変換された後の中間バス電圧を入力して負荷回路の要求する電圧に変換する第２のコンバータとを備えた電源回路の前記負荷回路からその要求する負荷入力電圧を受け付ける負荷入力電圧受付ステップと、
この負荷入力電圧受付ステップで受け付けた負荷入力電圧を基にして前記第２のコンバータの出力電圧をこの負荷入力電圧に一致させる変換出力変更ステップと、
前記第２のコンバータの出力が前記負荷回路から要求する負荷入力電圧と一致したとき前記第１のコンバータに対して前記第２のコンバータの変換効率が最もよくなる前記中間バス電圧を出力するように設定する第１のコンバータ設定ステップ
とを具備することを特徴とする電源回路の中間バス電圧設定方法。
【請求項１】
所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、
入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を任意の電圧に変換して前記非絶縁コンバータに入力する絶縁コンバータと、
前記非絶縁コンバータから出力される前記出力電圧を入力してこの出力電圧に対して前記非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された前記中間バス電圧に前記絶縁コンバータの出力する前記任意の電圧を一致させるように演算によって得られた前記中間バス電圧を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段
とを具備することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記非絶縁コンバータは複数存在し、そのうちの１つが前記中間バス電圧決定手段と接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【請求項３】
前記非絶縁コンバータ、前記絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【請求項４】
所定の負荷回路へ出力する電源の電圧値についての要求を受ける出力電圧要求受付手段と、入力電圧をこの出力電圧要求受付手段の受け付けた電圧に変換して出力電圧として出力する電圧変換手段とを備えた非絶縁コンバータと、
入力電源から電源の供給を受け、入力された電圧を複数の互いに異なった出力電圧に変換して出力する絶縁コンバータと、
この絶縁コンバータから前記複数の互いに異なった出力電圧を入力してそれらのうちの１つを選択して前記非絶縁コンバータに前記入力電圧として入力させる選択手段と、
前記非絶縁コンバータから出力される前記出力電圧を入力してこの出力電圧に対して前記非絶縁コンバータの最も変換効率のよい入力電圧を中間バス電圧として演算する中間バス電圧演算手段と、この中間バス電圧演算手段で演算された前記中間バス電圧に近い出力電圧の選択を指示する中間バス電圧指示手段とを備えた中間バス電圧決定手段
とを具備することを特徴とする電源回路。
【請求項５】
前記非絶縁コンバータおよび中間バス電圧決定手段は、それぞれ１つずつ対応する形で複数組存在し、それぞれの非絶縁コンバータが対応する中間バス電圧決定手段と接続されていることを特徴とする請求項４記載の電源回路。
【請求項６】
前記中間バス電圧決定手段は、前記非絶縁コンバータの各種の出力電圧に対する変換効率のよい前記非絶縁コンバータの入力電圧をそれぞれ対応付けたテーブル情報を用いて、前記中間バス電圧を指示する手段であることを特徴とする請求項１または請求項４記載の電源回路。
【請求項７】
入力電圧源から得られる電源の電圧を変換して出力する第１のコンバータと、この第１のコンバータによって変換された後の中間バス電圧を入力して負荷回路の要求する電圧に変換する第２のコンバータとを備えた電源回路の前記負荷回路からその要求する負荷入力電圧を受け付ける負荷入力電圧受付ステップと、
この負荷入力電圧受付ステップで受け付けた負荷入力電圧を基にして前記第２のコンバータの出力電圧をこの負荷入力電圧に一致させる変換出力変更ステップと、
前記第２のコンバータの出力が前記負荷回路から要求する負荷入力電圧と一致したとき前記第１のコンバータに対して前記第２のコンバータの変換効率が最もよくなる前記中間バス電圧を出力するように設定する第１のコンバータ設定ステップ
とを具備することを特徴とする電源回路の中間バス電圧設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４８４７３（Ｐ２００８−１４８４７３Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３４０３４（Ｐ２００６−３３４０３４）
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（０００２３２２５４）日本電気通信システム株式会社 (586)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（０００２３２２５４）日本電気通信システム株式会社 (586)
【Ｆターム（参考）】
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