電源装置およびこれを用いた２重化電源装置
【課題】従来の２重化電源装置では、出力電圧あるいは突き合わせダイオードの順方向電圧のばらつきから、１台の電源装置に出力電流が集中し、この電源装置の発熱が増大して、信頼性が低下するという課題があった。本発明では出力電流を分散化できるようにすることにより、信頼性を高くできる電源装置を提供することを目的にする。
【解決手段】電流検出部を用いて出力電流に比例し、共通電位点を基準とする電圧を発生させ、共通電位点を基準とする基準電圧と出力電圧を分圧した電圧の差電圧に基づいて、出力電圧を制御するようにした。出力電流が増加すると出力電圧が低下するので、並列運転したときに出力電流を分散化することができる。
【解決手段】電流検出部を用いて出力電流に比例し、共通電位点を基準とする電圧を発生させ、共通電位点を基準とする基準電圧と出力電圧を分圧した電圧の差電圧に基づいて、出力電圧を制御するようにした。出力電流が増加すると出力電圧が低下するので、並列運転したときに出力電流を分散化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列接続したときに出力電流が分散化される電源装置に関し、２重化された電源装置に用いて好適な電源装置、およびこの電源装置を用いた２重化電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御では、事故時の社会的影響が大きいので、安全と高信頼性の両方が求められる。このため、システムを２重化して信頼性を高めることが行われている。
【０００３】
図１１に、プロセス制御などで用いられる２重化電源装置の構成を示す。図１１（Ａ）は２重化電源装置１の構成図である。図１１（Ａ）において、１１、１２は安定化電源であり、外部電源１０から電力が供給され、出力電圧を安定化して出力する。安定化電源１１、１２は、経路１１ａ、１２ａを用いて出力電圧を帰還することにより、出力電圧を安定化する。安定化電源１１、１２の出力は、負荷であるシステム１３に供給される。
【０００４】
安定化電源１１と１２の出力を直接接続すると、両方の出力が影響して出力電圧が安定しないという誤動作が発生する。このため、安定化電源１１、１２の出力側にダイオード１４、１５を接続し、このダイオード１４、１５を介してシステム１３に電力を供給する。ダイオード１４、１５は、安定化電源１１、１２を並列接続する際の突き合わせダイオードである。
【０００５】
次に、図１２を用いて、図１１（Ａ）の２重化電源装置１の動作を説明する。図１２（Ａ）は安定化電源１１、１２の出力電圧の変化を表した特性図、同図（Ｂ）は出力電流の変化を表した特性図であり、横軸は時間、（Ａ）の縦軸は電圧、（Ｂ）の縦軸は電流である。
【０００６】
図１２において、実線２０、２２は安定化電源１１の出力電圧、出力電流の変化を、一点鎖線２１、２３は安定化電源１２の出力電圧、出力電流の変化を表す。安定化電源１１、１２の出力電圧は、電圧制御の精度やダイオード１４、１５の順方向電圧のばらつきの影響で、必ずしも同じ電圧にならない。ここでは、安定化電源１１の出力電圧は、安定化電源１２の出力電圧より若干高いものとする。
【０００７】
安定化電源１１の出力電圧が安定化電源１２の出力電圧より高いので、ダイオード１４はオン、ダイオード１５はオフになる。このため、（Ｂ）に示すように、システム１３に供給される電流のほとんどは安定化電源１１から供給され、安定化電源１２の出力電流は小さな値になる。
【０００８】
ダイオード１４、１５の順方向電圧は負の温度特性を有しているので、安定化電源１１の出力電流が増加すると発熱が増大し、ダイオード１４の温度が高くなってその順方向電圧は小さくなり、安定化電源１１の出力電流は更に増加する。この正帰還作用によって、システム１３に供給される電流のほとんどは、安定化電源１１から供給される。
【０００９】
時刻ｔ１で安定化電源１１にトラブルが発生して、その出力電圧が低下したとする。安定化電源１１の出力電圧が安定化電源１２の出力電圧より小さくなると、ダイオード１４がオフ、ダイオード１５がオンになる。このため、安定化電源１２の出力電流は増加する。システム１３には、安定化電源１２から電力が供給される。このようにして、一方の安定化電源にトラブルが発生しても、自動的に他方の安定化電源に切り替わるので、システム１３への電力供給が途絶えることはない。
【００１０】
図１１（Ｂ）に、２重化電源装置２の構成を示す。なお、図１１（Ａ）と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１１（Ｂ）において、１６、１７は抵抗であり、それぞれ安定化電源１１とダイオード１４の間、および安定化電源１２とダイオード１５の間に挿入される。
【００１１】
この構成では、出力電流が増加すると抵抗１６、あるいは抵抗１７の電圧降下が増えるので、その安定化電源の出力電圧が低下したのと同じ効果が得られ、他方の安定化電源の出力電流が増加する。このため、一定のばらつき範囲内で、安定化電源１１、１２の出力電流がバランスするという特性がある。
【００１２】
例えば、安定化電源１１の出力電圧が安定化電源１２の出力電圧より大きいと、安定化電源１１の出力電流が増加し、抵抗１６の電圧降下が大きくなって、等価的に安定化電源１１の出力電圧が低下する。このため、安定化電源１２の出力電流が増加する。すなわち、安定化電源１１、１２の出力電圧の差が抵抗１６、１７の電圧降下で相殺されるように、安定化電源１１、１２の出力電流が配分される。
【００１３】
図１１（Ｃ）に、２重化電源装置３の構成を示す。なお、図１１（Ａ）と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１４】
この構成では、ダイオード１４、１５の代わりにカレントシェア制御部１８、１９を配置する。カレントシェア制御部１８、１９は相互にデータを交換し、安定化電源１１、１２の出力電流が予め定められた比率になるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実公平６−５００２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、このような２重化電源装置には、次のような課題があった。
図１１（Ａ）の２重化電源は出力電圧が高い側の安定化電源から大半の電流がシステム１３に供給される。他方の安定化電源は動作しているので待機電力を消費するが、電力供給にはほとんど寄与しない。このため、２重化電源装置の総合消費電力が大きくなってしまうという課題があった。
【００１７】
また、出力電圧が高い側の安定化電源は大半の電力をシステム１３に供給しているので大きな電流が流れ、内部温度が高くなる。アレニウスの法則によれば、経年変化の主因が温度であるときに、部品の寿命τは下記（１）式によって近似でき、温度が１０℃下がれば寿命は２倍に延びる。これは「１０℃２倍則」として知られている。
τ＝Ａ＊ｅｘｐ（Ｅａ／ｋＴ） ・・・・・・ （１）
Ａ、Ｅａ：故障モード毎の固有の定数
Ｔ：絶対温度
ｋ：ボルツマン定数
【００１８】
内部温度は出力電力に比例すると考えられるので、安定化電源の定格負荷と５０％負荷の内部温度上昇の差が２０℃であるとすると、一方の安定化電源が大半の電力を供給する図１１（Ａ）の構成では、前記（１）式から、半分ずつ供給する場合に比べて総合寿命は半分になってしまうという課題があった。
【００１９】
また、大半の電力を供給する側の安定化電源は電気的に大きな負荷を強いられているので、寿命とは異なるモードの故障発生率が増加し、メンテナンス頻度が増大してしまうという課題もあった。
【００２０】
図１１（Ｂ）、（Ｃ）の構成では出力電流が２つの安定化電源に分配されるので、電気的に大きな負荷がかかることはなくなる。しかし、（Ｂ）の構成では抵抗１６、１７に大きな電流が流れるので、大きな電力損失に耐える抵抗を用いなければならず、また抵抗１６、１７が発熱するために内部温度が上昇し、かつ抵抗１６、１７の損失のために、２重化電源装置全体の効率が低下するという課題があった。
【００２１】
（Ｃ）の構成ではカレントシェア制御部１８、１９の構成が複雑になるので、部品点数が増加して信頼性が低下するという課題があった。また、カレントシェア制御部１８、１９は相互に通信してデータを交換しなければならないので、外乱による通信妨害に弱くなり、かつ２つの安定化電源が互いに独立でなくなるので、相互に干渉して全体の信頼性が低下してしまうという課題もあった。
【００２２】
本発明の目的は、出力電流が増加すると出力電圧が低下するようにして、並列接続したときに出力電流が分散化される電源装置、およびこの電源装置を用いた２重化電源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第１の基準電圧を出力する第１の基準電源と、
一方の入力端子に前記第１の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したものである。出力電流の増加に伴って出力電圧が減少するので、２つ以上の電源装置を並列接続する電源装置に用いて最適である。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第２の基準電圧を出力する第２の基準電源と、
一方の入力端子に前記第２の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第２の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力端子と、前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第２のダイオードと、
を具備したものである。出力電流が大きい領域で出力電圧が一定になるので、出力電圧の精度が低下することがない。
【００２５】
請求項３記載の発明は、
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第３の基準電圧を出力する第３の基準電源と、
一方の入力端子に前記第３の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第３の増幅器と、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第４の基準電圧を出力する第４の基準電源と、
一方の入力端子に前記第４の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第４の増幅器と、
前記第３の増幅器の出力端子と、前記第４の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第３のダイオードと、
前記第４の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したものである。低出力電流領域で出力電圧が一定になるので、２つ以上の電源装置を並列接続したときに、低出力電流領域で効率を高くすることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第５の基準電圧を出力する第５の基準電源と、
一方の入力端子に前記第５の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第５の増幅器と、
前記第５の増幅器の出力端子と前記第３の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第４のダイオードと、
を具備したものである。高出力電流領域で出力電圧の精度が低下することがなく、また２重化電源装置に用いたときに、低出力電流領域で効率を高めることができる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記共通電位点を基準とする第６の基準電圧を出力する第６の基準電源と、
一方の入力端子に前記第６の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第６の増幅器と、
前記第６の増幅器の出力端子と前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第５のダイオードと、
を具備したものである。過電流保護を行うことができる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項５いずれかに記載の電源装置を並列接続して、２重化電源装置を構成するようにしたものである。２重化電源装置を構成する電源装置の出力電流を分散化することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、３、４、５、および６の発明によれば、出力電流の増加に伴って、出力電圧を低下させるようにした。また、この電源装置を用いて２重化電源装置を構成するようにした。
【００３０】
２台以上の電源装置を並列接続したときに、一方の電源装置の出力電流が大きくなるとその電源装置の出力電圧が低下して、他方の電源装置の出力電流が増加するので、各電源装置の出力電流を分散化することができる。このため、１台の電源装置のみ出力電流が大きくなり、発熱によって信頼性が低下し、また故障が頻発することがなくなるという効果がある。また、故障頻度が小さくなるので、メンテナンス性が向上するという効果もある。さらに、電流検出信号は増幅器で増幅されるので、電流を検出する抵抗の値を小さくすることができる。このため、消費電力を小さくすることができるという効果もある。
【００３１】
また、出力電流が高い領域で出力電圧を一定にすることにより、出力電圧の精度低下を防止することができるという効果もある。
【００３２】
また、スイッチング電源では低出力電流領域で効率が低下するので、出力電流が低い領域で出力電圧を一定にして１台の電源装置のみから電流を出力することにより、全体の効率を高めることができるという効果もある。
【００３３】
さらに、この電源装置を用いて２重化電源装置を構成することにより、出力電流を２台の電源装置に分散化することができるので、２重化電源装置の信頼性が向上し、メンテナンス性を向上させることができるという効果もある。
【００３４】
なお、この電源装置は２重化電源装置だけでなく、並列運転して出力電力を増加させるような電源システムに用いても好適である。このようなシステムでも、各電源装置の出力電流を分散化することができるので、信頼性が向上し、メンテナンス性がよくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】２重化電源装置の構成図である。
【図３】実施例１、および図２の２重化電源装置の特性図である。
【図４】実施例２の構成図である。
【図５】実施例３の構成および特性を示した図である。
【図６】実施例４の構成図である。
【図７】実施例５の構成および特性を示した図である。
【図８】実施例６の構成および特性を示した図である。
【図９】実施例７の構成図である。
【図１０】実施例８の構成図である。
【図１１】従来の２重化電源装置の構成図である。
【図１２】従来の２重化電源装置の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（実施例１）
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。なお、請求項１〜５は、それぞれ実施例１〜実施例３、実施例５、実施例６に対応する。
【００３７】
（実施例１）
図１は本発明に係る電源装置の実施例１を示した構成図である。図１において、３０は外部電源であり、電圧Ｖｉｎを出力する。外部電源３０は、図１１従来例の外部電源１０に相当する。
【００３８】
３１は電圧変換部であり、外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎが入力され、この入力された電圧を変換して出力する。電圧変換部３１は、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１で構成される。スイッチング素子Ｑ１のドレインには外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎが入力され、そのソースはダイオードＤ１のカソードおよびインダクタＬ１の一端に接続される。インダクタＬ１の他端およびコンデンサＣ１の一端は接続される。ダイオードＤ１のアノードおよびコンデンサＣ１の他端は、共通電位点（▽で表す）に接続される。
【００３９】
外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎはスイッチング素子Ｑ１で交流に変換される。この交流はダイオードＤ１で整流され、インダクタＬ１、コンデンサＣ１で平滑されて出力される。電圧変換部３１は、一般的な非絶縁の降圧型スイッチング電源を構成している。
【００４０】
３２はダイオードであり、そのアノードはインダクタＬ１とコンデンサＣ１の接続点に接続され、カソードは出力端子３３ａに接続される。電圧変換部３１の出力電圧は、ダイオード３２を経由して出力端子３３ａから出力される。ダイオード３２は、図１１のダイオード１４、１５と同様に、２つの電源装置を並列接続して２重化電源装置を構成する際の突き合わせダイオードである。
【００４１】
３４、３５は直列接続された抵抗であり、この直列回路の両端は出力端子３３ａ、３３ｂに接続される。抵抗３４、３５は出力端子３３ａ、３３ｂ両端の電圧を分圧する。３６は抵抗であり、その一端は出力端子３３ｂに接続され、他端は共通電位点に接続される。抵抗３６には、第１の出力端子３３ａから出力される電流が流れる。
【００４２】
抵抗３６は電流検出部を構成しており、その両端電圧は出力端子３３ａから出力される出力電流Ｉｏｕｔに比例する。抵抗３６の一端は共通電位点に接続されているので、抵抗３６は共通電位点を基準とした信号を出力する。出力端子３３ｂの電位は、電流検出部である抵抗３６の出力電圧の電位に等しい。
【００４３】
３７は増幅器であり、その反転入力端子には抵抗３４、３５で分圧された電圧が入力される。３８は基準電源である。基準電源３８の負電源端子は共通電位点に接続されている。このため、基準電源３８は共通電位点を基準とする基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。この基準電圧Ｖｒｅｆ１は、増幅器３７の非反転入力端子に入力される。増幅器３７は、抵抗３４と３５で分圧された電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１の差電圧（誤差電圧）に関連する電圧を出力する。
【００４４】
３９は制御部であり、増幅器３７の出力電圧が入力され、その出力はスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力される。制御部３９は、増幅器３７の出力電圧（誤差電圧）が０になるように、スイッチング素子Ｑ１の開閉を制御する。
【００４５】
なお、増幅器３７、基準電源３８、基準電圧Ｖｒｅｆ１、ダイオード３２は、それぞれ第１の増幅器、第１の基準電源、第１の基準電圧、第１のダイオードに相当する。
【００４６】
図２に、実施例１の電源装置を用いて２重化電源装置を構成した例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図２において、４０、４１は電源装置であり、図１から外部電源３０を除いた構成を有している。電源装置４０、４１は並列接続され、外部電源３０から電圧Ｖｉｎが入力されて、負荷であるシステム４２に電力を供給する。電源装置４０、４１の両方が正常であるときは、システム４２には一方あるいは両方の電源装置４０、４１から電力が供給され、一方の電源装置に異常が発生したときは、自動的に他方の電源装置から全電力が供給される。
【００４８】
次に、この実施例１の動作を説明する。抵抗３６および基準電源３８はいずれも共通電位点を基準とする電圧信号を出力し、かつ共通電位点を基準とした出力端子３３ｂの電位は、抵抗３６の両端電圧だけ高くなる。制御部３９は増幅器３７の２つの入力端子に印加される電圧を一致させるように動作するので、出力電圧Ｖｏｕｔは下記（２）式で表される。なお、抵抗３４〜３６の抵抗値をそれぞれＲ３４〜Ｒ３６、出力電流をＩｏｕｔ、基準電圧Ｖｒｅｆ１の電圧を同じ記号のＶｒｅｆ１で表す。出力電流Ｉｏｕｔが０のときは、出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｒｅｆ１×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）になる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｒｅｆ１−Ｒ３６×Ｉｏｕｔ）×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
・・・・・・ （２）
【００４９】
図３（Ａ）は、図１の電源装置の出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔおよび抵抗３６の両端電圧の関係を表した特性図であり、縦軸は電圧、横軸は出力電流Ｉｏｕｔである。また、４３は出力電圧Ｖｏｕｔ、４４は抵抗３６の両端電圧の変化を表した直線である。
【００５０】
出力電流Ｉｏｕｔは抵抗３６を流れるので、４４に示すように出力電流Ｉｏｕｔが増加すると抵抗３６の両端電圧も増加する。また、前記（２）式および直線４３から明らかなように、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少する。すなわち、図１の電源装置は、出力電流Ｉｏｕｔが増加すると出力電圧Ｖｏｕｔが減少する特性を有している。
【００５１】
図３（Ｂ）は、図２の２重化電源装置の特性を表した特性図であり、横軸はシステム４２に供給される総合電流、縦軸は電圧または電流である。なお、出力電流が小さいときにおける電源装置４０の出力電圧は、電源装置４１の出力電圧よりも高いものとする。
【００５２】
図３（Ｂ）において、実線４５、一点鎖線４６はそれぞれ電源装置４０、４１の出力電圧の推移を、実線４７、一点鎖線４８はそれぞれ電源装置４０、４１の出力電流の推移を表す。
【００５３】
総合電流がＩ１より小さい区間Ａでは、電源装置４０の出力電圧は同４１の出力電圧より高い。このため、システム４２に供給される電流は全て電源装置４０から出力され、電源装置４１の出力電流は０になる。総合電流が大きくなるに従って、電源装置４０の出力電圧は、前記（２）式に沿って低下していく。電源装置４１の出力電流は０なので、出力電圧は変化しない。
【００５４】
総合電流がＩ１になると、電源装置４０と４１の出力電圧Ｖｏｕｔは一致し、これ以降の総合電流（区間Ｂ）では、４８に示すように電源装置４１からも電流が出力される。どちらかの電源装置の出力電圧が高くなるとその出力電流が大きくなるので、出力電圧は低下する。この作用により、電源装置４０と４１の出力電圧Ｖｏｕｔは、一致しながら低下していく。区間Ａにおける出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｒ３６×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）の勾配で低下し、区間Ｂにおける出力電圧Ｖｏｕｔの低下率は、区間Ａのそれの約１／２になる。
【００５５】
このように、電源装置４０、４１の出力電圧が一致するように、両方の電源装置から電流が出力される。このため、区間Ｂでは、図１１（Ａ）従来例のように一方の電源装置のみ電流を出力するということがない。出力電流が両方の電源装置に分担されるので、信頼性が低下することがなくなる。
【００５６】
また、前記（２）式から明らかなように、抵抗３６の両端電圧は（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）倍に増幅される。このため、抵抗３６として抵抗値が小さな抵抗を選択できるので、その電力損失は小さくなる。従って、抵抗３６の損失に起因する効率低下を最小限に抑えることができ、かつ抵抗３６の消費電力を削減できる。
【００５７】
さらに、電圧変換部３１、増幅器３７、制御部３９、基準電源３８は降圧型スイッチングレギュレータで必須の要素なので、従来の降圧型スイッチングレギュレータに抵抗３６を追加するだけでよい。このため、簡単な構成で実現できる。
【００５８】
なお、図３（Ｂ）に示すように、２つの電源装置の出力電圧が一致するまでは、出力電圧が高い方の電源装置からのみ電流が供給される。しかし、出力電流が小さいときは内部損失が小さいので、片側の電源装置のみで電力を供給しても、寿命や故障率に影響することはない。また、スイッチング電源は低電力出力時で効率が低くなるので、出力電流が小さい間は片側の電源装置のみで電力を供給した方が、全体の効率を高くすることができる。
【００５９】
（実施例２）
図４に、本発明に係る電源装置の実施例２を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図４（Ａ）は構成図、同（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を表した特性図である。
【００６０】
２重化電源装置では２つの電源装置の出力電流をバランスさせることが目的なので、電圧低下量は各電源装置の出力電圧設定精度と、ダイオード３２の順方向電圧のばらつきの合計値を確保すれば十分であるが、実施例１では必要以上に出力電圧Ｖｏｕｔが低下する場合がある。実施例２は出力電圧の低下を制限するようにしたものである。
【００６１】
図４（Ａ）において、５１は基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する基準電源である。５０は増幅器であり、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力され、反転入力端子には抵抗３４、３５で分圧された出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧が入力される。５２はダイオードであり、そのアノードは増幅器５０の出力端子に接続され、カソードは増幅器３７の非反転入力端子に接続される。５３は抵抗であり、増幅器３７の非反転入力端子と基準電源３８の出力端子の間に挿入される。増幅器５０、基準電源５１、基準電圧Ｖｒｅｆ２、ダイオード５２は、それぞれ第２の増幅器、第２の基準電源、第２の基準電圧、第２のダイオードに相当する。
【００６２】
増幅器５０と基準電源５１の負電源端子は、出力端子３３ｂに接続される。電流検出部を構成する抵抗３６の一端は出力端子３３ｂに接続されているので、基準電源５１が出力する基準電圧Ｖｒｅｆ２は、電流検出部の出力電圧を基準とする電圧になる。なお、下記（３）式を満たすように、基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を選定する。
Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２ ・・・・・・ （３）
【００６３】
次に、この実施例２の動作を説明する。抵抗３４〜３６の抵抗値をそれぞれＲ３４〜Ｒ３６、出力電流をＩｏｕｔとすると、下記（４）式を満たすＩｄを電圧勾配完了点とする。
Ｖｒｅｆ２×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ１−Ｒ３６×Ｉｄ）×Ｇ ・・・・・ （４）
なお、Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００６４】
出力電流Ｉｏｕｔがこの電圧勾配完了点Ｉｄより小さい領域では、前記（４）式の右辺が左辺より大きくなり、ダイオード５２がオフになるので、増幅器５０の出力は増幅器３７から切り離される。増幅器３７の非反転入力端子には基準電源３８の出力電圧Ｖｒｅｆ１が入力されるので、実施例１と同じになる。出力電圧ＶｏｕｔはＲ３６×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）の勾配で低下する。
【００６５】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配完了点Ｉｄより大きくなると前記（４）式の右辺が左辺より小さくなるので、ダイオード５２がオンになり、増幅器３７の非反転入力端子の電圧は増幅器５０の出力電圧で規制される。基準電圧Ｖｒｅｆ２は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、増幅器５０の出力電圧は抵抗３６の電圧降下によって変化しない。このため、出力電流Ｉｏｕｔの値に拘わらず、出力電圧Ｖｏｕｔは一定値になる。
【００６６】
図４（Ｂ）に出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す。電圧勾配完了点Ｉｄ以下では出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少するが、Ｉｄ以上では一定値を維持する。電圧勾配完了点Ｉｄ以前で２つの電源装置の出力電流は分配されているので、電圧勾配完了点Ｉｄ以上で出力電圧Ｖｏｕｔを一定にしても、電流の分配は維持される。
【００６７】
（実施例３）
図５に、本発明に係る電源装置の実施例３を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図５（Ａ）は構成図、同（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を表した特性図である。
【００６８】
出力電流が低いところでは寿命や故障率が大きくなることはなく、かつスイッチング電源は低電力出力時で効率が低くなる。このため、２重化電源装置では、出力電流が小さいときは片側の電源装置のみを用いて電力を供給するようにした方が、全体の効率が高くなる。本実施例３は、出力電流が小さい一定範囲では出力電圧が一定値になるようにして、片側の電源装置のみから電力を供給する出力電流の範囲を広げるようにしたものである。
【００６９】
図５（Ａ）において、６１は基準電源であり、基準電圧Ｖｒｅｆ３を出力する。基準電源６１の負電源端子は共通電位点に接続されている。このため、基準電圧Ｖｒｅｆ３は共通電位点を基準とする電圧である。６０は増幅器であり、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ３が入力され、反転入力端子には抵抗３４と３５で分圧された出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧が入力される。
【００７０】
６３は基準電源であり、基準電圧Ｖｒｅｆ４を出力する。基準電源６３の負電源端子は出力端子３３ｂに接続されている。このため、基準電圧Ｖｒｅｆ４は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とする電圧になる。６２は増幅器であり、その反転入力端子には抵抗３４と３５で分圧された出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧が入力される。６４は抵抗であり、増幅器６２の非反転入力端子と基準電源６３の出力端子との間に接続される。増幅器６２の非反転入力端子には、抵抗６４を介して基準電圧Ｖｒｅｆ４が入力される。６５はダイオードであり、そのカソードは増幅器６０の出力端子に接続され、アノードは増幅器６２の非反転入力端子に接続される。
【００７１】
なお、下記（５）式を満たすように、基準電源６１、６３を選定する。また、基準電源６１、６３、基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４、増幅器６０、６２、ダイオード６５は、それぞれ第３、第４の基準電源、第３、第４の基準電圧、第３、第４の増幅器、第３のダイオードに相当する。
Ｖｒｅｆ３＞Ｖｒｅｆ４ ・・・・・・ （５）
【００７２】
次に、この実施例３の動作を説明する。下記（６）式が成立する電流Ｉｓを電圧勾配開始点とする。なお、抵抗３４〜３６の抵抗値をそれぞれＲ３４〜Ｒ３６とし、基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４の電圧値を同じ記号で表す。
Ｖｒｅｆ４×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｓ）×Ｇ ・・・・・ （６）
但し、Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００７３】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓより小さい範囲では、下記（７）式が成立する。ダイオード６５はオフになるので、増幅器６０は増幅器６２から切り離される。基準電圧Ｖｒｅｆ４は抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、増幅器６２の出力電圧は抵抗３６の出力電圧には依存しない。このため、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧Ｖｒｅｆ４で決まる一定値に維持される。
Ｖｒｅｆ４×Ｇ＜（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｏｕｔ）×Ｇ ・・・・・・ （７）
但し、Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００７４】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓより大きくなると前記（７）式の大小関係は逆になり、ダイオード６５がオンになる。増幅器６２の非反転入力端子の電圧は増幅器６０の出力電圧によって規制される。基準電圧Ｖｒｅｆ３は共通電位点を基準とした電圧なので、実施例１と同様に、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少する特性を有し、その勾配は、Ｒ３６×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）になる。
【００７５】
図５（Ｂ）に出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓより小さいときは、出力電圧Ｖｏｕｔは一定値になり、Ｉｓより大きくなると減少する。図３（Ｂ）で説明したように、２重化電源装置では２つの電源装置の出力電圧が一致するまでは、出力電圧が高い方の電源装置からのみ電力が供給される。本実施例では、出力電流が電圧勾配開始点Ｉｓより小さい範囲で出力電圧が一定値になるので、一方の電源装置からのみ電力が供給される出力電流の範囲を広げることができる。
【００７６】
（実施例４）
図６に、本発明に係る電源装置の実施例４を示す。この実施例４は、実施例３において増幅器６０、６２と基準電源６１、６３をシャントレギュレータで置き換えたものである。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７７】
シャントレギュレータは基準電圧源、誤差増幅器、および出力トランジスタを内蔵し、外部から入力される信号と基準電圧を比較して出力トランジスタを駆動するＩＣであり、簡単に定電圧電源を作ることができるという特徴がある。
【００７８】
図６において、６６、６７はシャントレギュレータ、６８、６９は抵抗である。シャントレギュレータ６６、６７は、オープンコレクタ出力のものを用いる。抵抗Ｒ６８、Ｒ６９の抵抗値をそれぞれＲ６８、Ｒ６９とすると、これらの抵抗値は下記（８）式を満たすように選定する。
Ｒ６８／Ｒ６９＞Ｒ３４／Ｒ３５ ・・・・・・・・ （８）
【００７９】
抵抗６８、６９は直列接続され、この直列回路の一端はダイオード３２のアノードに、他端は出力端子３３ｂに接続される。すなわち、抵抗６８と６９の直列回路は、抵抗３４と３５の直列回路に並列に接続される。シャントレギュレータ６６、６７のカソードは制御部３９の入力端子に接続される。シャントレギュレータ６６のリファレンス入力端子は抵抗３４と３５の接続点に接続され、そのアノードは共通電位点に接続される。シャントレギュレータ６７のリファレンス入力端子は抵抗６８と６９の接続点に接続され、そのアノードは出力端子３３ｂに接続される。
【００８０】
動作は実施例３とほぼ同じなので、説明を省略する。シャントレギュレータ６６、６７に内蔵されている基準電源の基準電圧をＶｒｅｆ５とすると、電圧勾配開始点Ｉｓは下記（９）式で得られる。電圧勾配開始点Ｉｓ以降の勾配は、実施例３と同じである。
ＶＲｅｆ５×（１＋Ｒ６８／Ｒ６９）＝（Ｖｒｅｆ５−Ｒ３６×Ｉｓ）
×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５） ・・・・・・ （９）
【００８１】
（実施例５）
図７に、本発明に係る電源装置の実施例５を示す。この実施例５は、出力電流が小さい範囲では出力電圧が一定になり、中間範囲では出力電流の増加に従って出力電圧が減少し、出力電流が更に大きくなると、出力電圧が一定になる特性を有する。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図７（Ａ）は構成図、（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を表す特性図である。
【００８２】
図７（Ａ）において、７１は基準電源であり、基準電圧Ｖｒｅｆ６を出力する。基準電源７１の負電源端子は出力端子３３ｂに接続されている。このため、基準電源７１は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ６を出力する。７０は増幅器であり、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ６が入力され、反転入力端子には出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧を抵抗３４と３５で分圧した電圧が入力される。５２はダイオードであり、そのアノードは増幅器７０の出力端子に接続され、カソードは増幅器６０の非反転入力端子に接続される。７２は抵抗であり、増幅器６０の非反転入力端子と基準電源６１の間に挿入される。
【００８３】
増幅器７０、基準電源７１、基準電圧Ｖｒｅｆ６、ダイオード５２は、それぞれ第５の増幅器、第５の基準電源、第５の基準電圧、第４のダイオードに相当する。また、下記（１０）式を満たすように、基準電源６１、６３、７１を選定する。
Ｖｒｅｆ３＞Ｖｒｅｆ４＞Ｖｒｅｆ６ ・・・・・・ （１０）
【００８４】
図７（Ｂ）にこの実施例５の出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。実施例５は、電圧勾配開始点Ｉｓと電圧勾配完了点Ｉｄの２つの電流値を有する。出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓ以下では出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔに依存せず一定値を保ち、電圧勾配開始点Ｉｓと電圧勾配完了点Ｉｄの間の電流のときは、出力電流Ｉｏｕｔの増加に従って出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。また、出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配完了点Ｉｄ以上になると、出力電圧は出力電流に依存せず、一定値になる。
【００８５】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓよりも小さい範囲ではダイオード６５がオフになり、増幅器６０の出力は増幅器６２から切り離される。このため、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧Ｖｒｅｆ４で決まる一定値になる。基準電圧Ｖｒｅｆ４は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔに依存せず、一定値になる。
【００８６】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓと電圧勾配完了点Ｉｄの間ではダイオード６５がオンになり、増幅器６２の非反転入力端子の電圧は増幅器６０の出力で規制される。また、ダイオード５２はオフになるので、増幅器７０は増幅器６０から切り離される。基準電圧Ｖｒｅｆ３は共通電位点を基準とした電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが大きくなると小さくなる特性を有する。
【００８７】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配完了点Ｉｄより大きくなるとダイオード５２もオンになり、増幅器６０の非反転入力端子の電圧は増幅器７０の出力で規制される。基準電圧Ｖｒｅｆ６は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔに依存せず、一定値になる。
【００８８】
なお、電圧勾配開始点Ｉｓ、電圧勾配完了点Ｉｄは、下記（１１）、（１２）式から計算することができる。
Ｖｒｅｆ４×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｓ）×Ｇ ・・・・ （１１）
Ｖｒｅｆ６×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｄ）×Ｇ ・・・・ （１２）
Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００８９】
（実施例６）
図８に、本願発明に係る電源装置の実施例６を示す。図８（Ａ）は構成図、（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す特性図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例６は、電源装置に不可欠な過電流保護回路を、実施例１に付加したものである。
【００９０】
図８（Ａ）において、７５は増幅器、７６は基準電圧Ｖｒｅｆ７を出力する基準電源、７７はダイオード、７８抵抗である。基準電源７６の負電源端子は共通電位点に接続されている。このため、基準電源７６は共通電位点を基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ７を出力する。増幅器７５の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ７が入力され、反転入力端子には出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧を抵抗３４と３５で分圧した電圧が入力される。７７はダイオードであり、そのカソードは増幅器７５の出力端子に接続され、アノードは増幅器３７の非反転入力端子に接続される。抵抗７８は増幅器３７の非反転入力端子と基準電源３８の間に挿入される。増幅器７５は第６の増幅器に、基準電源７６は第６の基準電源に、基準電圧Ｖｒｅｆ７は第６の基準電圧に、ダイオード７７は第５のダイオードに相当する。
【００９１】
このような構成において、抵抗３６の降下電圧（＝Ｒ３６×Ｉｏｕｔ）が基準電圧Ｖｒｅｆ７より小さいときはダイオード７７がオフになる。増幅器７５はダイオード７７によって切り離されるので、その動作は実施例１と同じになる。
【００９２】
抵抗３６の降下電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ７より大きくなるとダイオード７７がオンになり、増幅器３７の非反転入力端子は増幅器７５の出力電圧で規制される。このため、出力電圧はほぼ０になる。
【００９３】
図８（Ｂ）に、出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。出力電流ＩｏｕｔがＩｍより小さいときは、実施例１と同様に出力電流Ｉｏｕｔの増加に従って出力電圧Ｖｏｕｔが減少する特性を有するが、Ｉｍになると出力電圧Ｖｏｕｔがほぼ０になる垂下特性を示し、過電流が流れるのを阻止する。Ｉｍは下記（１３）式で求めることができる。
Ｉｍ＝Ｖｒｅｆ７／Ｒ３６ ・・・・・・ （１３）
【００９４】
（実施例７）
図９に、本発明に係る電源装置の実施例７を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例は、電流検出部としてカレントトランスを用いたものである。
【００９５】
図９において、８０はカレントトランスであり、その１次側はスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１を接続する経路の途中に配置されている。８１はダイオードであり、そのアノードはカレントトランス８０の２次側の一端に接続される。８２は抵抗であり、その一端はダイオード８１のカソードに接続される。８３はコンデンサであり、その一端は抵抗８２の他端に接続される。コンデンサ８３の他端とカレントトランス８０の２次側の他端は共通電位点に接続される。８４は抵抗であり、その一端は抵抗３５の一端に接続され、他端は共通電位点に接続される。なお、抵抗３６は用いないので、出力端子３３ｂは共通電位点に接続される。カレントトランス８０、ダイオード８１、抵抗８２および８４、コンデンサ８３で電流検出部を構成している。
【００９６】
カレントトランス８０は１次側にＭ１、２次側にＭ２の巻数を有しており、１次側に電流が流れると、２次側にＭ１／Ｍ２倍した電流が流れる部品であり、電流検出に用いられる。
【００９７】
このような構成において、スイッチング素子Ｑ１で断続された電流はカレントトランス８０の一次側に流れ、２次側には１次側に流れる電流のＭ１／Ｍ２倍の電流が流れる。この電流はダイオード８１で整流され、抵抗８２およびコンデンサ８３で平滑されて抵抗８４を流れ、その両端に電圧が発生する。カレントトランス８０の１次側に流れる電流の平均値は出力端子３３ａから出力される電流Ｉｏｕｔに比例するので、抵抗８４両端には出力電流に比例する電圧が発生する。
【００９８】
この抵抗８４の両端に発生する電圧をＶ８４とすると、出力端子３３ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、下記（１４）式で表される。
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｒｅｆ１−Ｖ８４）×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）＋Ｖ８４
・・・・・・ （１４）
【００９９】
抵抗８４に発生する電圧Ｖ８４は出力電流Ｉｏｕｔに比例し、かつ共通電位点を基準とする電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少する特性を有する。出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、図３（Ａ）において直線４４をＶ８４と読み替えたものと同じである。
【０１００】
前述したように、カレントトランス８０は、その１次側の電圧降下を図１実施例よりも小さくすることができる。このため、電力損失を更に削減することができる。
【０１０１】
なお、カレントトランス８０の配置位置は図９に限定されることはない。要は出力電流Ｉｏｕｔに関連する電流が流れる位置であればよい。但し、カレントトランスに流す電流は交流電流でなければならないので、交流電流が流れる位置に限定される。また、実施例２〜実施例６に適用することもできる。
【０１０２】
（実施例８）
図１０に、本発明に係る電源装置の実施例８を示す。この実施例８は、実施例１を１次側電圧制御方式の絶縁型電源に適用した例である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０３】
図１０において、９０はトランスであり、Ｍ３〜Ｍ５の３つの巻線を具備している。外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎは巻線Ｍ３を経由してスイッチング素子Ｑ１に印加される。スイッチング素子Ｑ１のオン、オフは、制御部３９の出力で制御される。なお、巻線Ｍ３〜Ｍ５の黒丸は、巻始めを表している。スイッチング素子Ｑ１とトランス９０で電圧変換部を構成している。
【０１０４】
スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は抵抗３６で検出される。この抵抗３６の電圧は電圧バッファ９１を経由し、ダイオード９２、コンデンサ９３で整流、平滑される。９４はバイアス用抵抗であり、その一端はダイオード９２のカソードに接続される。
【０１０５】
巻線Ｍ５の出力はダイオード９５、コンデンサ９６で整流、平滑され、抵抗３４、３５で分圧される。抵抗９４の他端、および抵抗３４と３５の接続点は、増幅器３７の反転入力端子に接続される。巻線Ｍ４の出力はダイオード９７、３２で整流され、コンデンサＣ１で平滑されて、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子３３ａ、３３ｂから出力される。
【０１０６】
巻線Ｍ４、Ｍ５の巻数を同じ記号のＭ４、Ｍ５で表し、抵抗３４、３５の抵抗値をそれぞれＲ３４、Ｒ３５、基準電源３８の出力電圧をＶｒｅｆ１とすると、出力電圧Ｖｏｕｔは下記（１５）式で表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ１×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）×Ｍ４／Ｍ５ ・・・・ （１５）
【０１０７】
出力電流が増加すると、抵抗３６の両端電圧は増加する。抵抗３６の両端電圧を整流、平滑した電圧と抵抗３４、３５で分圧された電圧は加算されて増幅器３７の反転入力端子に印加されるが、これらの電圧は極性が逆なので、図３（Ａ）の４４のように、出力電流Ｉｏｕｔが増加すると出力電圧Ｖｏｕｔが減少する特性を有する。なお、実施例２〜実施例７に適用することもできる。
【０１０８】
なお、実施例１〜実施例７では、電圧変換部は降圧型のスイッチング電源として説明したが、昇圧型や昇降圧型、極性反転型、さらには等価的な可変抵抗を挿入して電圧を変換するシリーズ型電源を用いることもできる。
【０１０９】
また、図２の電源装置４０、４１として、実施例１〜８のいずれかの電源装置を用いる。これらの電源装置は同じものであってもよく、また異なっていてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
３０ 外部電源
３１ 電圧変換部
３２、５２、６５、７７、８１、９２、９５、９７、Ｄ１ ダイオード
３３ａ、３３ｂ 出力端子
３４〜３６、５３、６４、６８、６９、７２、７８、８２、８４、９４ 抵抗
３７、５０、６０、６２、７０、７５ 増幅器
３８、５１、６１、６３、７１、７６ 基準電源
３９ 制御部
４０、４１ 電源装置
４２ システム
６６、６７ シャントレギュレータ
８０ カレントトランス
８３、９３、９６、Ｃ１ コンデンサ
９０ トランス
９１ 電圧バッファ
Ｌ１ インダクタ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ６ 基準電圧
Ｍ１〜Ｍ５ 巻線
Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４、Ｖｒｅｆ５〜Ｖｒｅｆ７ 基準電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列接続したときに出力電流が分散化される電源装置に関し、２重化された電源装置に用いて好適な電源装置、およびこの電源装置を用いた２重化電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御では、事故時の社会的影響が大きいので、安全と高信頼性の両方が求められる。このため、システムを２重化して信頼性を高めることが行われている。
【０００３】
図１１に、プロセス制御などで用いられる２重化電源装置の構成を示す。図１１（Ａ）は２重化電源装置１の構成図である。図１１（Ａ）において、１１、１２は安定化電源であり、外部電源１０から電力が供給され、出力電圧を安定化して出力する。安定化電源１１、１２は、経路１１ａ、１２ａを用いて出力電圧を帰還することにより、出力電圧を安定化する。安定化電源１１、１２の出力は、負荷であるシステム１３に供給される。
【０００４】
安定化電源１１と１２の出力を直接接続すると、両方の出力が影響して出力電圧が安定しないという誤動作が発生する。このため、安定化電源１１、１２の出力側にダイオード１４、１５を接続し、このダイオード１４、１５を介してシステム１３に電力を供給する。ダイオード１４、１５は、安定化電源１１、１２を並列接続する際の突き合わせダイオードである。
【０００５】
次に、図１２を用いて、図１１（Ａ）の２重化電源装置１の動作を説明する。図１２（Ａ）は安定化電源１１、１２の出力電圧の変化を表した特性図、同図（Ｂ）は出力電流の変化を表した特性図であり、横軸は時間、（Ａ）の縦軸は電圧、（Ｂ）の縦軸は電流である。
【０００６】
図１２において、実線２０、２２は安定化電源１１の出力電圧、出力電流の変化を、一点鎖線２１、２３は安定化電源１２の出力電圧、出力電流の変化を表す。安定化電源１１、１２の出力電圧は、電圧制御の精度やダイオード１４、１５の順方向電圧のばらつきの影響で、必ずしも同じ電圧にならない。ここでは、安定化電源１１の出力電圧は、安定化電源１２の出力電圧より若干高いものとする。
【０００７】
安定化電源１１の出力電圧が安定化電源１２の出力電圧より高いので、ダイオード１４はオン、ダイオード１５はオフになる。このため、（Ｂ）に示すように、システム１３に供給される電流のほとんどは安定化電源１１から供給され、安定化電源１２の出力電流は小さな値になる。
【０００８】
ダイオード１４、１５の順方向電圧は負の温度特性を有しているので、安定化電源１１の出力電流が増加すると発熱が増大し、ダイオード１４の温度が高くなってその順方向電圧は小さくなり、安定化電源１１の出力電流は更に増加する。この正帰還作用によって、システム１３に供給される電流のほとんどは、安定化電源１１から供給される。
【０００９】
時刻ｔ１で安定化電源１１にトラブルが発生して、その出力電圧が低下したとする。安定化電源１１の出力電圧が安定化電源１２の出力電圧より小さくなると、ダイオード１４がオフ、ダイオード１５がオンになる。このため、安定化電源１２の出力電流は増加する。システム１３には、安定化電源１２から電力が供給される。このようにして、一方の安定化電源にトラブルが発生しても、自動的に他方の安定化電源に切り替わるので、システム１３への電力供給が途絶えることはない。
【００１０】
図１１（Ｂ）に、２重化電源装置２の構成を示す。なお、図１１（Ａ）と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１１（Ｂ）において、１６、１７は抵抗であり、それぞれ安定化電源１１とダイオード１４の間、および安定化電源１２とダイオード１５の間に挿入される。
【００１１】
この構成では、出力電流が増加すると抵抗１６、あるいは抵抗１７の電圧降下が増えるので、その安定化電源の出力電圧が低下したのと同じ効果が得られ、他方の安定化電源の出力電流が増加する。このため、一定のばらつき範囲内で、安定化電源１１、１２の出力電流がバランスするという特性がある。
【００１２】
例えば、安定化電源１１の出力電圧が安定化電源１２の出力電圧より大きいと、安定化電源１１の出力電流が増加し、抵抗１６の電圧降下が大きくなって、等価的に安定化電源１１の出力電圧が低下する。このため、安定化電源１２の出力電流が増加する。すなわち、安定化電源１１、１２の出力電圧の差が抵抗１６、１７の電圧降下で相殺されるように、安定化電源１１、１２の出力電流が配分される。
【００１３】
図１１（Ｃ）に、２重化電源装置３の構成を示す。なお、図１１（Ａ）と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１４】
この構成では、ダイオード１４、１５の代わりにカレントシェア制御部１８、１９を配置する。カレントシェア制御部１８、１９は相互にデータを交換し、安定化電源１１、１２の出力電流が予め定められた比率になるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実公平６−５００２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、このような２重化電源装置には、次のような課題があった。
図１１（Ａ）の２重化電源は出力電圧が高い側の安定化電源から大半の電流がシステム１３に供給される。他方の安定化電源は動作しているので待機電力を消費するが、電力供給にはほとんど寄与しない。このため、２重化電源装置の総合消費電力が大きくなってしまうという課題があった。
【００１７】
また、出力電圧が高い側の安定化電源は大半の電力をシステム１３に供給しているので大きな電流が流れ、内部温度が高くなる。アレニウスの法則によれば、経年変化の主因が温度であるときに、部品の寿命τは下記（１）式によって近似でき、温度が１０℃下がれば寿命は２倍に延びる。これは「１０℃２倍則」として知られている。
τ＝Ａ＊ｅｘｐ（Ｅａ／ｋＴ） ・・・・・・ （１）
Ａ、Ｅａ：故障モード毎の固有の定数
Ｔ：絶対温度
ｋ：ボルツマン定数
【００１８】
内部温度は出力電力に比例すると考えられるので、安定化電源の定格負荷と５０％負荷の内部温度上昇の差が２０℃であるとすると、一方の安定化電源が大半の電力を供給する図１１（Ａ）の構成では、前記（１）式から、半分ずつ供給する場合に比べて総合寿命は半分になってしまうという課題があった。
【００１９】
また、大半の電力を供給する側の安定化電源は電気的に大きな負荷を強いられているので、寿命とは異なるモードの故障発生率が増加し、メンテナンス頻度が増大してしまうという課題もあった。
【００２０】
図１１（Ｂ）、（Ｃ）の構成では出力電流が２つの安定化電源に分配されるので、電気的に大きな負荷がかかることはなくなる。しかし、（Ｂ）の構成では抵抗１６、１７に大きな電流が流れるので、大きな電力損失に耐える抵抗を用いなければならず、また抵抗１６、１７が発熱するために内部温度が上昇し、かつ抵抗１６、１７の損失のために、２重化電源装置全体の効率が低下するという課題があった。
【００２１】
（Ｃ）の構成ではカレントシェア制御部１８、１９の構成が複雑になるので、部品点数が増加して信頼性が低下するという課題があった。また、カレントシェア制御部１８、１９は相互に通信してデータを交換しなければならないので、外乱による通信妨害に弱くなり、かつ２つの安定化電源が互いに独立でなくなるので、相互に干渉して全体の信頼性が低下してしまうという課題もあった。
【００２２】
本発明の目的は、出力電流が増加すると出力電圧が低下するようにして、並列接続したときに出力電流が分散化される電源装置、およびこの電源装置を用いた２重化電源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第１の基準電圧を出力する第１の基準電源と、
一方の入力端子に前記第１の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したものである。出力電流の増加に伴って出力電圧が減少するので、２つ以上の電源装置を並列接続する電源装置に用いて最適である。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第２の基準電圧を出力する第２の基準電源と、
一方の入力端子に前記第２の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第２の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力端子と、前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第２のダイオードと、
を具備したものである。出力電流が大きい領域で出力電圧が一定になるので、出力電圧の精度が低下することがない。
【００２５】
請求項３記載の発明は、
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第３の基準電圧を出力する第３の基準電源と、
一方の入力端子に前記第３の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第３の増幅器と、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第４の基準電圧を出力する第４の基準電源と、
一方の入力端子に前記第４の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第４の増幅器と、
前記第３の増幅器の出力端子と、前記第４の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第３のダイオードと、
前記第４の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したものである。低出力電流領域で出力電圧が一定になるので、２つ以上の電源装置を並列接続したときに、低出力電流領域で効率を高くすることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第５の基準電圧を出力する第５の基準電源と、
一方の入力端子に前記第５の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第５の増幅器と、
前記第５の増幅器の出力端子と前記第３の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第４のダイオードと、
を具備したものである。高出力電流領域で出力電圧の精度が低下することがなく、また２重化電源装置に用いたときに、低出力電流領域で効率を高めることができる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記共通電位点を基準とする第６の基準電圧を出力する第６の基準電源と、
一方の入力端子に前記第６の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第６の増幅器と、
前記第６の増幅器の出力端子と前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第５のダイオードと、
を具備したものである。過電流保護を行うことができる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項５いずれかに記載の電源装置を並列接続して、２重化電源装置を構成するようにしたものである。２重化電源装置を構成する電源装置の出力電流を分散化することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、３、４、５、および６の発明によれば、出力電流の増加に伴って、出力電圧を低下させるようにした。また、この電源装置を用いて２重化電源装置を構成するようにした。
【００３０】
２台以上の電源装置を並列接続したときに、一方の電源装置の出力電流が大きくなるとその電源装置の出力電圧が低下して、他方の電源装置の出力電流が増加するので、各電源装置の出力電流を分散化することができる。このため、１台の電源装置のみ出力電流が大きくなり、発熱によって信頼性が低下し、また故障が頻発することがなくなるという効果がある。また、故障頻度が小さくなるので、メンテナンス性が向上するという効果もある。さらに、電流検出信号は増幅器で増幅されるので、電流を検出する抵抗の値を小さくすることができる。このため、消費電力を小さくすることができるという効果もある。
【００３１】
また、出力電流が高い領域で出力電圧を一定にすることにより、出力電圧の精度低下を防止することができるという効果もある。
【００３２】
また、スイッチング電源では低出力電流領域で効率が低下するので、出力電流が低い領域で出力電圧を一定にして１台の電源装置のみから電流を出力することにより、全体の効率を高めることができるという効果もある。
【００３３】
さらに、この電源装置を用いて２重化電源装置を構成することにより、出力電流を２台の電源装置に分散化することができるので、２重化電源装置の信頼性が向上し、メンテナンス性を向上させることができるという効果もある。
【００３４】
なお、この電源装置は２重化電源装置だけでなく、並列運転して出力電力を増加させるような電源システムに用いても好適である。このようなシステムでも、各電源装置の出力電流を分散化することができるので、信頼性が向上し、メンテナンス性がよくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】２重化電源装置の構成図である。
【図３】実施例１、および図２の２重化電源装置の特性図である。
【図４】実施例２の構成図である。
【図５】実施例３の構成および特性を示した図である。
【図６】実施例４の構成図である。
【図７】実施例５の構成および特性を示した図である。
【図８】実施例６の構成および特性を示した図である。
【図９】実施例７の構成図である。
【図１０】実施例８の構成図である。
【図１１】従来の２重化電源装置の構成図である。
【図１２】従来の２重化電源装置の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（実施例１）
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。なお、請求項１〜５は、それぞれ実施例１〜実施例３、実施例５、実施例６に対応する。
【００３７】
（実施例１）
図１は本発明に係る電源装置の実施例１を示した構成図である。図１において、３０は外部電源であり、電圧Ｖｉｎを出力する。外部電源３０は、図１１従来例の外部電源１０に相当する。
【００３８】
３１は電圧変換部であり、外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎが入力され、この入力された電圧を変換して出力する。電圧変換部３１は、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１で構成される。スイッチング素子Ｑ１のドレインには外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎが入力され、そのソースはダイオードＤ１のカソードおよびインダクタＬ１の一端に接続される。インダクタＬ１の他端およびコンデンサＣ１の一端は接続される。ダイオードＤ１のアノードおよびコンデンサＣ１の他端は、共通電位点（▽で表す）に接続される。
【００３９】
外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎはスイッチング素子Ｑ１で交流に変換される。この交流はダイオードＤ１で整流され、インダクタＬ１、コンデンサＣ１で平滑されて出力される。電圧変換部３１は、一般的な非絶縁の降圧型スイッチング電源を構成している。
【００４０】
３２はダイオードであり、そのアノードはインダクタＬ１とコンデンサＣ１の接続点に接続され、カソードは出力端子３３ａに接続される。電圧変換部３１の出力電圧は、ダイオード３２を経由して出力端子３３ａから出力される。ダイオード３２は、図１１のダイオード１４、１５と同様に、２つの電源装置を並列接続して２重化電源装置を構成する際の突き合わせダイオードである。
【００４１】
３４、３５は直列接続された抵抗であり、この直列回路の両端は出力端子３３ａ、３３ｂに接続される。抵抗３４、３５は出力端子３３ａ、３３ｂ両端の電圧を分圧する。３６は抵抗であり、その一端は出力端子３３ｂに接続され、他端は共通電位点に接続される。抵抗３６には、第１の出力端子３３ａから出力される電流が流れる。
【００４２】
抵抗３６は電流検出部を構成しており、その両端電圧は出力端子３３ａから出力される出力電流Ｉｏｕｔに比例する。抵抗３６の一端は共通電位点に接続されているので、抵抗３６は共通電位点を基準とした信号を出力する。出力端子３３ｂの電位は、電流検出部である抵抗３６の出力電圧の電位に等しい。
【００４３】
３７は増幅器であり、その反転入力端子には抵抗３４、３５で分圧された電圧が入力される。３８は基準電源である。基準電源３８の負電源端子は共通電位点に接続されている。このため、基準電源３８は共通電位点を基準とする基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。この基準電圧Ｖｒｅｆ１は、増幅器３７の非反転入力端子に入力される。増幅器３７は、抵抗３４と３５で分圧された電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１の差電圧（誤差電圧）に関連する電圧を出力する。
【００４４】
３９は制御部であり、増幅器３７の出力電圧が入力され、その出力はスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力される。制御部３９は、増幅器３７の出力電圧（誤差電圧）が０になるように、スイッチング素子Ｑ１の開閉を制御する。
【００４５】
なお、増幅器３７、基準電源３８、基準電圧Ｖｒｅｆ１、ダイオード３２は、それぞれ第１の増幅器、第１の基準電源、第１の基準電圧、第１のダイオードに相当する。
【００４６】
図２に、実施例１の電源装置を用いて２重化電源装置を構成した例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図２において、４０、４１は電源装置であり、図１から外部電源３０を除いた構成を有している。電源装置４０、４１は並列接続され、外部電源３０から電圧Ｖｉｎが入力されて、負荷であるシステム４２に電力を供給する。電源装置４０、４１の両方が正常であるときは、システム４２には一方あるいは両方の電源装置４０、４１から電力が供給され、一方の電源装置に異常が発生したときは、自動的に他方の電源装置から全電力が供給される。
【００４８】
次に、この実施例１の動作を説明する。抵抗３６および基準電源３８はいずれも共通電位点を基準とする電圧信号を出力し、かつ共通電位点を基準とした出力端子３３ｂの電位は、抵抗３６の両端電圧だけ高くなる。制御部３９は増幅器３７の２つの入力端子に印加される電圧を一致させるように動作するので、出力電圧Ｖｏｕｔは下記（２）式で表される。なお、抵抗３４〜３６の抵抗値をそれぞれＲ３４〜Ｒ３６、出力電流をＩｏｕｔ、基準電圧Ｖｒｅｆ１の電圧を同じ記号のＶｒｅｆ１で表す。出力電流Ｉｏｕｔが０のときは、出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｒｅｆ１×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）になる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｒｅｆ１−Ｒ３６×Ｉｏｕｔ）×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
・・・・・・ （２）
【００４９】
図３（Ａ）は、図１の電源装置の出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔおよび抵抗３６の両端電圧の関係を表した特性図であり、縦軸は電圧、横軸は出力電流Ｉｏｕｔである。また、４３は出力電圧Ｖｏｕｔ、４４は抵抗３６の両端電圧の変化を表した直線である。
【００５０】
出力電流Ｉｏｕｔは抵抗３６を流れるので、４４に示すように出力電流Ｉｏｕｔが増加すると抵抗３６の両端電圧も増加する。また、前記（２）式および直線４３から明らかなように、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少する。すなわち、図１の電源装置は、出力電流Ｉｏｕｔが増加すると出力電圧Ｖｏｕｔが減少する特性を有している。
【００５１】
図３（Ｂ）は、図２の２重化電源装置の特性を表した特性図であり、横軸はシステム４２に供給される総合電流、縦軸は電圧または電流である。なお、出力電流が小さいときにおける電源装置４０の出力電圧は、電源装置４１の出力電圧よりも高いものとする。
【００５２】
図３（Ｂ）において、実線４５、一点鎖線４６はそれぞれ電源装置４０、４１の出力電圧の推移を、実線４７、一点鎖線４８はそれぞれ電源装置４０、４１の出力電流の推移を表す。
【００５３】
総合電流がＩ１より小さい区間Ａでは、電源装置４０の出力電圧は同４１の出力電圧より高い。このため、システム４２に供給される電流は全て電源装置４０から出力され、電源装置４１の出力電流は０になる。総合電流が大きくなるに従って、電源装置４０の出力電圧は、前記（２）式に沿って低下していく。電源装置４１の出力電流は０なので、出力電圧は変化しない。
【００５４】
総合電流がＩ１になると、電源装置４０と４１の出力電圧Ｖｏｕｔは一致し、これ以降の総合電流（区間Ｂ）では、４８に示すように電源装置４１からも電流が出力される。どちらかの電源装置の出力電圧が高くなるとその出力電流が大きくなるので、出力電圧は低下する。この作用により、電源装置４０と４１の出力電圧Ｖｏｕｔは、一致しながら低下していく。区間Ａにおける出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｒ３６×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）の勾配で低下し、区間Ｂにおける出力電圧Ｖｏｕｔの低下率は、区間Ａのそれの約１／２になる。
【００５５】
このように、電源装置４０、４１の出力電圧が一致するように、両方の電源装置から電流が出力される。このため、区間Ｂでは、図１１（Ａ）従来例のように一方の電源装置のみ電流を出力するということがない。出力電流が両方の電源装置に分担されるので、信頼性が低下することがなくなる。
【００５６】
また、前記（２）式から明らかなように、抵抗３６の両端電圧は（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）倍に増幅される。このため、抵抗３６として抵抗値が小さな抵抗を選択できるので、その電力損失は小さくなる。従って、抵抗３６の損失に起因する効率低下を最小限に抑えることができ、かつ抵抗３６の消費電力を削減できる。
【００５７】
さらに、電圧変換部３１、増幅器３７、制御部３９、基準電源３８は降圧型スイッチングレギュレータで必須の要素なので、従来の降圧型スイッチングレギュレータに抵抗３６を追加するだけでよい。このため、簡単な構成で実現できる。
【００５８】
なお、図３（Ｂ）に示すように、２つの電源装置の出力電圧が一致するまでは、出力電圧が高い方の電源装置からのみ電流が供給される。しかし、出力電流が小さいときは内部損失が小さいので、片側の電源装置のみで電力を供給しても、寿命や故障率に影響することはない。また、スイッチング電源は低電力出力時で効率が低くなるので、出力電流が小さい間は片側の電源装置のみで電力を供給した方が、全体の効率を高くすることができる。
【００５９】
（実施例２）
図４に、本発明に係る電源装置の実施例２を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図４（Ａ）は構成図、同（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を表した特性図である。
【００６０】
２重化電源装置では２つの電源装置の出力電流をバランスさせることが目的なので、電圧低下量は各電源装置の出力電圧設定精度と、ダイオード３２の順方向電圧のばらつきの合計値を確保すれば十分であるが、実施例１では必要以上に出力電圧Ｖｏｕｔが低下する場合がある。実施例２は出力電圧の低下を制限するようにしたものである。
【００６１】
図４（Ａ）において、５１は基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する基準電源である。５０は増幅器であり、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力され、反転入力端子には抵抗３４、３５で分圧された出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧が入力される。５２はダイオードであり、そのアノードは増幅器５０の出力端子に接続され、カソードは増幅器３７の非反転入力端子に接続される。５３は抵抗であり、増幅器３７の非反転入力端子と基準電源３８の出力端子の間に挿入される。増幅器５０、基準電源５１、基準電圧Ｖｒｅｆ２、ダイオード５２は、それぞれ第２の増幅器、第２の基準電源、第２の基準電圧、第２のダイオードに相当する。
【００６２】
増幅器５０と基準電源５１の負電源端子は、出力端子３３ｂに接続される。電流検出部を構成する抵抗３６の一端は出力端子３３ｂに接続されているので、基準電源５１が出力する基準電圧Ｖｒｅｆ２は、電流検出部の出力電圧を基準とする電圧になる。なお、下記（３）式を満たすように、基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を選定する。
Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２ ・・・・・・ （３）
【００６３】
次に、この実施例２の動作を説明する。抵抗３４〜３６の抵抗値をそれぞれＲ３４〜Ｒ３６、出力電流をＩｏｕｔとすると、下記（４）式を満たすＩｄを電圧勾配完了点とする。
Ｖｒｅｆ２×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ１−Ｒ３６×Ｉｄ）×Ｇ ・・・・・ （４）
なお、Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００６４】
出力電流Ｉｏｕｔがこの電圧勾配完了点Ｉｄより小さい領域では、前記（４）式の右辺が左辺より大きくなり、ダイオード５２がオフになるので、増幅器５０の出力は増幅器３７から切り離される。増幅器３７の非反転入力端子には基準電源３８の出力電圧Ｖｒｅｆ１が入力されるので、実施例１と同じになる。出力電圧ＶｏｕｔはＲ３６×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）の勾配で低下する。
【００６５】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配完了点Ｉｄより大きくなると前記（４）式の右辺が左辺より小さくなるので、ダイオード５２がオンになり、増幅器３７の非反転入力端子の電圧は増幅器５０の出力電圧で規制される。基準電圧Ｖｒｅｆ２は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、増幅器５０の出力電圧は抵抗３６の電圧降下によって変化しない。このため、出力電流Ｉｏｕｔの値に拘わらず、出力電圧Ｖｏｕｔは一定値になる。
【００６６】
図４（Ｂ）に出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す。電圧勾配完了点Ｉｄ以下では出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少するが、Ｉｄ以上では一定値を維持する。電圧勾配完了点Ｉｄ以前で２つの電源装置の出力電流は分配されているので、電圧勾配完了点Ｉｄ以上で出力電圧Ｖｏｕｔを一定にしても、電流の分配は維持される。
【００６７】
（実施例３）
図５に、本発明に係る電源装置の実施例３を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図５（Ａ）は構成図、同（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を表した特性図である。
【００６８】
出力電流が低いところでは寿命や故障率が大きくなることはなく、かつスイッチング電源は低電力出力時で効率が低くなる。このため、２重化電源装置では、出力電流が小さいときは片側の電源装置のみを用いて電力を供給するようにした方が、全体の効率が高くなる。本実施例３は、出力電流が小さい一定範囲では出力電圧が一定値になるようにして、片側の電源装置のみから電力を供給する出力電流の範囲を広げるようにしたものである。
【００６９】
図５（Ａ）において、６１は基準電源であり、基準電圧Ｖｒｅｆ３を出力する。基準電源６１の負電源端子は共通電位点に接続されている。このため、基準電圧Ｖｒｅｆ３は共通電位点を基準とする電圧である。６０は増幅器であり、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ３が入力され、反転入力端子には抵抗３４と３５で分圧された出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧が入力される。
【００７０】
６３は基準電源であり、基準電圧Ｖｒｅｆ４を出力する。基準電源６３の負電源端子は出力端子３３ｂに接続されている。このため、基準電圧Ｖｒｅｆ４は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とする電圧になる。６２は増幅器であり、その反転入力端子には抵抗３４と３５で分圧された出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧が入力される。６４は抵抗であり、増幅器６２の非反転入力端子と基準電源６３の出力端子との間に接続される。増幅器６２の非反転入力端子には、抵抗６４を介して基準電圧Ｖｒｅｆ４が入力される。６５はダイオードであり、そのカソードは増幅器６０の出力端子に接続され、アノードは増幅器６２の非反転入力端子に接続される。
【００７１】
なお、下記（５）式を満たすように、基準電源６１、６３を選定する。また、基準電源６１、６３、基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４、増幅器６０、６２、ダイオード６５は、それぞれ第３、第４の基準電源、第３、第４の基準電圧、第３、第４の増幅器、第３のダイオードに相当する。
Ｖｒｅｆ３＞Ｖｒｅｆ４ ・・・・・・ （５）
【００７２】
次に、この実施例３の動作を説明する。下記（６）式が成立する電流Ｉｓを電圧勾配開始点とする。なお、抵抗３４〜３６の抵抗値をそれぞれＲ３４〜Ｒ３６とし、基準電圧Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４の電圧値を同じ記号で表す。
Ｖｒｅｆ４×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｓ）×Ｇ ・・・・・ （６）
但し、Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００７３】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓより小さい範囲では、下記（７）式が成立する。ダイオード６５はオフになるので、増幅器６０は増幅器６２から切り離される。基準電圧Ｖｒｅｆ４は抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、増幅器６２の出力電圧は抵抗３６の出力電圧には依存しない。このため、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧Ｖｒｅｆ４で決まる一定値に維持される。
Ｖｒｅｆ４×Ｇ＜（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｏｕｔ）×Ｇ ・・・・・・ （７）
但し、Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００７４】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓより大きくなると前記（７）式の大小関係は逆になり、ダイオード６５がオンになる。増幅器６２の非反転入力端子の電圧は増幅器６０の出力電圧によって規制される。基準電圧Ｖｒｅｆ３は共通電位点を基準とした電圧なので、実施例１と同様に、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少する特性を有し、その勾配は、Ｒ３６×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）になる。
【００７５】
図５（Ｂ）に出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓより小さいときは、出力電圧Ｖｏｕｔは一定値になり、Ｉｓより大きくなると減少する。図３（Ｂ）で説明したように、２重化電源装置では２つの電源装置の出力電圧が一致するまでは、出力電圧が高い方の電源装置からのみ電力が供給される。本実施例では、出力電流が電圧勾配開始点Ｉｓより小さい範囲で出力電圧が一定値になるので、一方の電源装置からのみ電力が供給される出力電流の範囲を広げることができる。
【００７６】
（実施例４）
図６に、本発明に係る電源装置の実施例４を示す。この実施例４は、実施例３において増幅器６０、６２と基準電源６１、６３をシャントレギュレータで置き換えたものである。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７７】
シャントレギュレータは基準電圧源、誤差増幅器、および出力トランジスタを内蔵し、外部から入力される信号と基準電圧を比較して出力トランジスタを駆動するＩＣであり、簡単に定電圧電源を作ることができるという特徴がある。
【００７８】
図６において、６６、６７はシャントレギュレータ、６８、６９は抵抗である。シャントレギュレータ６６、６７は、オープンコレクタ出力のものを用いる。抵抗Ｒ６８、Ｒ６９の抵抗値をそれぞれＲ６８、Ｒ６９とすると、これらの抵抗値は下記（８）式を満たすように選定する。
Ｒ６８／Ｒ６９＞Ｒ３４／Ｒ３５ ・・・・・・・・ （８）
【００７９】
抵抗６８、６９は直列接続され、この直列回路の一端はダイオード３２のアノードに、他端は出力端子３３ｂに接続される。すなわち、抵抗６８と６９の直列回路は、抵抗３４と３５の直列回路に並列に接続される。シャントレギュレータ６６、６７のカソードは制御部３９の入力端子に接続される。シャントレギュレータ６６のリファレンス入力端子は抵抗３４と３５の接続点に接続され、そのアノードは共通電位点に接続される。シャントレギュレータ６７のリファレンス入力端子は抵抗６８と６９の接続点に接続され、そのアノードは出力端子３３ｂに接続される。
【００８０】
動作は実施例３とほぼ同じなので、説明を省略する。シャントレギュレータ６６、６７に内蔵されている基準電源の基準電圧をＶｒｅｆ５とすると、電圧勾配開始点Ｉｓは下記（９）式で得られる。電圧勾配開始点Ｉｓ以降の勾配は、実施例３と同じである。
ＶＲｅｆ５×（１＋Ｒ６８／Ｒ６９）＝（Ｖｒｅｆ５−Ｒ３６×Ｉｓ）
×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５） ・・・・・・ （９）
【００８１】
（実施例５）
図７に、本発明に係る電源装置の実施例５を示す。この実施例５は、出力電流が小さい範囲では出力電圧が一定になり、中間範囲では出力電流の増加に従って出力電圧が減少し、出力電流が更に大きくなると、出力電圧が一定になる特性を有する。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図７（Ａ）は構成図、（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を表す特性図である。
【００８２】
図７（Ａ）において、７１は基準電源であり、基準電圧Ｖｒｅｆ６を出力する。基準電源７１の負電源端子は出力端子３３ｂに接続されている。このため、基準電源７１は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ６を出力する。７０は増幅器であり、その非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ６が入力され、反転入力端子には出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧を抵抗３４と３５で分圧した電圧が入力される。５２はダイオードであり、そのアノードは増幅器７０の出力端子に接続され、カソードは増幅器６０の非反転入力端子に接続される。７２は抵抗であり、増幅器６０の非反転入力端子と基準電源６１の間に挿入される。
【００８３】
増幅器７０、基準電源７１、基準電圧Ｖｒｅｆ６、ダイオード５２は、それぞれ第５の増幅器、第５の基準電源、第５の基準電圧、第４のダイオードに相当する。また、下記（１０）式を満たすように、基準電源６１、６３、７１を選定する。
Ｖｒｅｆ３＞Ｖｒｅｆ４＞Ｖｒｅｆ６ ・・・・・・ （１０）
【００８４】
図７（Ｂ）にこの実施例５の出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。実施例５は、電圧勾配開始点Ｉｓと電圧勾配完了点Ｉｄの２つの電流値を有する。出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓ以下では出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔに依存せず一定値を保ち、電圧勾配開始点Ｉｓと電圧勾配完了点Ｉｄの間の電流のときは、出力電流Ｉｏｕｔの増加に従って出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。また、出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配完了点Ｉｄ以上になると、出力電圧は出力電流に依存せず、一定値になる。
【００８５】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓよりも小さい範囲ではダイオード６５がオフになり、増幅器６０の出力は増幅器６２から切り離される。このため、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧Ｖｒｅｆ４で決まる一定値になる。基準電圧Ｖｒｅｆ４は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔに依存せず、一定値になる。
【００８６】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配開始点Ｉｓと電圧勾配完了点Ｉｄの間ではダイオード６５がオンになり、増幅器６２の非反転入力端子の電圧は増幅器６０の出力で規制される。また、ダイオード５２はオフになるので、増幅器７０は増幅器６０から切り離される。基準電圧Ｖｒｅｆ３は共通電位点を基準とした電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが大きくなると小さくなる特性を有する。
【００８７】
出力電流Ｉｏｕｔが電圧勾配完了点Ｉｄより大きくなるとダイオード５２もオンになり、増幅器６０の非反転入力端子の電圧は増幅器７０の出力で規制される。基準電圧Ｖｒｅｆ６は電流検出部である抵抗３６の出力電圧を基準とした電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔに依存せず、一定値になる。
【００８８】
なお、電圧勾配開始点Ｉｓ、電圧勾配完了点Ｉｄは、下記（１１）、（１２）式から計算することができる。
Ｖｒｅｆ４×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｓ）×Ｇ ・・・・ （１１）
Ｖｒｅｆ６×Ｇ＝（Ｖｒｅｆ３−Ｒ３６×Ｉｄ）×Ｇ ・・・・ （１２）
Ｇ＝（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）
【００８９】
（実施例６）
図８に、本願発明に係る電源装置の実施例６を示す。図８（Ａ）は構成図、（Ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す特性図である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例６は、電源装置に不可欠な過電流保護回路を、実施例１に付加したものである。
【００９０】
図８（Ａ）において、７５は増幅器、７６は基準電圧Ｖｒｅｆ７を出力する基準電源、７７はダイオード、７８抵抗である。基準電源７６の負電源端子は共通電位点に接続されている。このため、基準電源７６は共通電位点を基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ７を出力する。増幅器７５の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ７が入力され、反転入力端子には出力端子３３ａ、３３ｂ間の電圧を抵抗３４と３５で分圧した電圧が入力される。７７はダイオードであり、そのカソードは増幅器７５の出力端子に接続され、アノードは増幅器３７の非反転入力端子に接続される。抵抗７８は増幅器３７の非反転入力端子と基準電源３８の間に挿入される。増幅器７５は第６の増幅器に、基準電源７６は第６の基準電源に、基準電圧Ｖｒｅｆ７は第６の基準電圧に、ダイオード７７は第５のダイオードに相当する。
【００９１】
このような構成において、抵抗３６の降下電圧（＝Ｒ３６×Ｉｏｕｔ）が基準電圧Ｖｒｅｆ７より小さいときはダイオード７７がオフになる。増幅器７５はダイオード７７によって切り離されるので、その動作は実施例１と同じになる。
【００９２】
抵抗３６の降下電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ７より大きくなるとダイオード７７がオンになり、増幅器３７の非反転入力端子は増幅器７５の出力電圧で規制される。このため、出力電圧はほぼ０になる。
【００９３】
図８（Ｂ）に、出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。出力電流ＩｏｕｔがＩｍより小さいときは、実施例１と同様に出力電流Ｉｏｕｔの増加に従って出力電圧Ｖｏｕｔが減少する特性を有するが、Ｉｍになると出力電圧Ｖｏｕｔがほぼ０になる垂下特性を示し、過電流が流れるのを阻止する。Ｉｍは下記（１３）式で求めることができる。
Ｉｍ＝Ｖｒｅｆ７／Ｒ３６ ・・・・・・ （１３）
【００９４】
（実施例７）
図９に、本発明に係る電源装置の実施例７を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例は、電流検出部としてカレントトランスを用いたものである。
【００９５】
図９において、８０はカレントトランスであり、その１次側はスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１を接続する経路の途中に配置されている。８１はダイオードであり、そのアノードはカレントトランス８０の２次側の一端に接続される。８２は抵抗であり、その一端はダイオード８１のカソードに接続される。８３はコンデンサであり、その一端は抵抗８２の他端に接続される。コンデンサ８３の他端とカレントトランス８０の２次側の他端は共通電位点に接続される。８４は抵抗であり、その一端は抵抗３５の一端に接続され、他端は共通電位点に接続される。なお、抵抗３６は用いないので、出力端子３３ｂは共通電位点に接続される。カレントトランス８０、ダイオード８１、抵抗８２および８４、コンデンサ８３で電流検出部を構成している。
【００９６】
カレントトランス８０は１次側にＭ１、２次側にＭ２の巻数を有しており、１次側に電流が流れると、２次側にＭ１／Ｍ２倍した電流が流れる部品であり、電流検出に用いられる。
【００９７】
このような構成において、スイッチング素子Ｑ１で断続された電流はカレントトランス８０の一次側に流れ、２次側には１次側に流れる電流のＭ１／Ｍ２倍の電流が流れる。この電流はダイオード８１で整流され、抵抗８２およびコンデンサ８３で平滑されて抵抗８４を流れ、その両端に電圧が発生する。カレントトランス８０の１次側に流れる電流の平均値は出力端子３３ａから出力される電流Ｉｏｕｔに比例するので、抵抗８４両端には出力電流に比例する電圧が発生する。
【００９８】
この抵抗８４の両端に発生する電圧をＶ８４とすると、出力端子３３ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、下記（１４）式で表される。
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｒｅｆ１−Ｖ８４）×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）＋Ｖ８４
・・・・・・ （１４）
【００９９】
抵抗８４に発生する電圧Ｖ８４は出力電流Ｉｏｕｔに比例し、かつ共通電位点を基準とする電圧なので、出力電圧Ｖｏｕｔは出力電流Ｉｏｕｔが増加すると減少する特性を有する。出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、図３（Ａ）において直線４４をＶ８４と読み替えたものと同じである。
【０１００】
前述したように、カレントトランス８０は、その１次側の電圧降下を図１実施例よりも小さくすることができる。このため、電力損失を更に削減することができる。
【０１０１】
なお、カレントトランス８０の配置位置は図９に限定されることはない。要は出力電流Ｉｏｕｔに関連する電流が流れる位置であればよい。但し、カレントトランスに流す電流は交流電流でなければならないので、交流電流が流れる位置に限定される。また、実施例２〜実施例６に適用することもできる。
【０１０２】
（実施例８）
図１０に、本発明に係る電源装置の実施例８を示す。この実施例８は、実施例１を１次側電圧制御方式の絶縁型電源に適用した例である。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０３】
図１０において、９０はトランスであり、Ｍ３〜Ｍ５の３つの巻線を具備している。外部電源３０の出力電圧Ｖｉｎは巻線Ｍ３を経由してスイッチング素子Ｑ１に印加される。スイッチング素子Ｑ１のオン、オフは、制御部３９の出力で制御される。なお、巻線Ｍ３〜Ｍ５の黒丸は、巻始めを表している。スイッチング素子Ｑ１とトランス９０で電圧変換部を構成している。
【０１０４】
スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は抵抗３６で検出される。この抵抗３６の電圧は電圧バッファ９１を経由し、ダイオード９２、コンデンサ９３で整流、平滑される。９４はバイアス用抵抗であり、その一端はダイオード９２のカソードに接続される。
【０１０５】
巻線Ｍ５の出力はダイオード９５、コンデンサ９６で整流、平滑され、抵抗３４、３５で分圧される。抵抗９４の他端、および抵抗３４と３５の接続点は、増幅器３７の反転入力端子に接続される。巻線Ｍ４の出力はダイオード９７、３２で整流され、コンデンサＣ１で平滑されて、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子３３ａ、３３ｂから出力される。
【０１０６】
巻線Ｍ４、Ｍ５の巻数を同じ記号のＭ４、Ｍ５で表し、抵抗３４、３５の抵抗値をそれぞれＲ３４、Ｒ３５、基準電源３８の出力電圧をＶｒｅｆ１とすると、出力電圧Ｖｏｕｔは下記（１５）式で表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ１×（１＋Ｒ３４／Ｒ３５）×Ｍ４／Ｍ５ ・・・・ （１５）
【０１０７】
出力電流が増加すると、抵抗３６の両端電圧は増加する。抵抗３６の両端電圧を整流、平滑した電圧と抵抗３４、３５で分圧された電圧は加算されて増幅器３７の反転入力端子に印加されるが、これらの電圧は極性が逆なので、図３（Ａ）の４４のように、出力電流Ｉｏｕｔが増加すると出力電圧Ｖｏｕｔが減少する特性を有する。なお、実施例２〜実施例７に適用することもできる。
【０１０８】
なお、実施例１〜実施例７では、電圧変換部は降圧型のスイッチング電源として説明したが、昇圧型や昇降圧型、極性反転型、さらには等価的な可変抵抗を挿入して電圧を変換するシリーズ型電源を用いることもできる。
【０１０９】
また、図２の電源装置４０、４１として、実施例１〜８のいずれかの電源装置を用いる。これらの電源装置は同じものであってもよく、また異なっていてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
３０ 外部電源
３１ 電圧変換部
３２、５２、６５、７７、８１、９２、９５、９７、Ｄ１ ダイオード
３３ａ、３３ｂ 出力端子
３４〜３６、５３、６４、６８、６９、７２、７８、８２、８４、９４ 抵抗
３７、５０、６０、６２、７０、７５ 増幅器
３８、５１、６１、６３、７１、７６ 基準電源
３９ 制御部
４０、４１ 電源装置
４２ システム
６６、６７ シャントレギュレータ
８０ カレントトランス
８３、９３、９６、Ｃ１ コンデンサ
９０ トランス
９１ 電圧バッファ
Ｌ１ インダクタ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ６ 基準電圧
Ｍ１〜Ｍ５ 巻線
Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４、Ｖｒｅｆ５〜Ｖｒｅｆ７ 基準電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第１の基準電圧を出力する第１の基準電源と、
一方の入力端子に前記第１の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第２の基準電圧を出力する第２の基準電源と、
一方の入力端子に前記第２の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第２の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力端子と、前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第２のダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第３の基準電圧を出力する第３の基準電源と、
一方の入力端子に前記第３の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第３の増幅器と、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第４の基準電圧を出力する第４の基準電源と、
一方の入力端子に前記第４の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第４の増幅器と、
前記第３の増幅器の出力端子と、前記第４の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第３のダイオードと、
前記第４の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第５の基準電圧を出力する第５の基準電源と、
一方の入力端子に前記第５の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第５の増幅器と、
前記第５の増幅器の出力端子と前記第３の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第４のダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
前記共通電位点を基準とする第６の基準電圧を出力する第６の基準電源と、
一方の入力端子に前記第６の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第６の増幅器と、
前記第６の増幅器の出力端子と前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第５のダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５いずれかに記載の電源装置を並列接続したことを特徴とする２重化電源装置。
【請求項１】
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第１の基準電圧を出力する第１の基準電源と、
一方の入力端子に前記第１の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第２の基準電圧を出力する第２の基準電源と、
一方の入力端子に前記第２の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第２の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力端子と、前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第２のダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
入力された電圧を安定化して負荷に供給する電源装置において、
入力された電圧を変換し、出力端子に出力する電圧変換部と、
前記出力端子から出力された電流を検出し、共通電位点を基準とする信号を出力する電流検出部と、
前記共通電位点を基準とする第３の基準電圧を出力する第３の基準電源と、
一方の入力端子に前記第３の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第３の増幅器と、
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第４の基準電圧を出力する第４の基準電源と、
一方の入力端子に前記第４の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力されて、これらの入力信号の差に関連する信号を出力する第４の増幅器と、
前記第３の増幅器の出力端子と、前記第４の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第３のダイオードと、
前記第４の増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号に基づいて前記電圧変換部を制御する制御部と、
前記電圧変換部と前記出力端子との間に接続される第１のダイオードと、
を具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記電流検出部の出力電圧を基準とする第５の基準電圧を出力する第５の基準電源と、
一方の入力端子に前記第５の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第５の増幅器と、
前記第５の増幅器の出力端子と前記第３の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第４のダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
前記共通電位点を基準とする第６の基準電圧を出力する第６の基準電源と、
一方の入力端子に前記第６の基準電圧が入力され、他方の入力端子に前記出力端子間の電圧を分圧した電圧が入力される第６の増幅器と、
前記第６の増幅器の出力端子と前記第１の増幅器の一方の入力端子との間に接続される第５のダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５いずれかに記載の電源装置を並列接続したことを特徴とする２重化電源装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２７２８９（Ｐ２０１３−２７２８９Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３３３１（Ｐ２０１１−１６３３３１）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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