JP2000173794A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステップ状に変化する出力電流の立ち上がり
及び立ち下がりが速く、出力電流のリップルが小さい電
源回路の提供。 【解決手段】 直流電源又はコンデンサ１と、直流電源
又はコンデンサ１と負荷４とを含めたループ回路をなす
べき、スイッチ回路２ａ〜２ｃ及びリアククトル３ａ〜
３ｃからなる複数の並列に接続された直列回路と、負荷
４及びリアククトル３ａ〜３ｃに並列にそれぞれ接続す
べき複数のフリーホイールダイオード５ａ〜５ｃと、負
荷４に流れる電流を検出する電流検出器６と、与えられ
た制御指令値と電流検出器６が検出した電流値との偏差
を演算する偏差演算器７ａと、偏差演算器７ａが演算し
た偏差に基づき、スイッチ回路２ａ〜２ｃをオン／オフ
制御し、また、スイッチ回路２ａ〜２ｃを同時的にオン
制御又はオフ制御するオン／オフ制御手段１１，１２，
１３，１７ａ〜１７ｃとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＹＡＧレ
ーザを励起する為のアークランプ又はフラッシュランプ
等へ給電する電源回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、例えば、特開平５−２１１７６
５号公報に記載されている従来の電源回路の構成を示す
ブロック図である。この電源回路は、コンデンサ１の正
側端子がスイッチ回路２の一方の端子に接続され、スイ
ッチ回路２の他方の端子がリアクトル３の一方の端子と
フリーホイールダイオード５のカソードとの接続されて
いる。リアクトル３の他方の端子は、負荷であるランプ
４の一方の端子に接続され、ランプ４の他方の端子は、
ランプ４に流れる電流を検出する電流検出器６を介し
て、ダイオード５のアノードとコンデンサ１の負側端子
とに接続されている。

【０００３】電流検出器６が検出した電流値は、比較器
８の反転入力端子に与えられ、比較器８の非反転入力端
子には、電流指令発生器７の電流指令値が与えられる。
比較器８の出力端子は、フリップフロップ１０のＤ入力
端子に接続され、フリップフロップ１０のＴ入力端子に
は、クロック回路９から基準クロックが与えられる。フ
リップフロップ１０のＱ出力端子は、スイッチ回路２の
オン／オフ制御端子に接続されている。

【０００４】以下に、このような構成の電源回路の動作
を、それを示す図９のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。電流検出器６の検出電流値が、（ａ）に示
すように、電流指令発生器７の電流指令値より小さいと
き、比較器８の出力信号はＨレベルとなり、フリップフ
ロップ１０のＱ出力信号は、（ｂ）に示すように、
（ｃ）に示す基準クロックの立ち上がりに同期して、Ｈ
レベルとなった後保持され、スイッチ回路２はオン状態
となる。

【０００５】一方、電流検出器６の検出電流値が、
（ａ）に示すように、電流指令発生器７の電流指令値よ
り大きいとき、比較器８の出力信号はＬレベルとなり、
フリップフロップ１０のＱ出力信号は、（ｂ）に示すよ
うに、（ｃ）に示す基準クロックの立ち上がりに同期し
て、Ｌレベルとなった後保持され、スイッチ回路２はオ
フ状態となる。

【０００６】スイッチ回路２がオンのとき、コンデンサ
１、スイッチ回路２、リアクトル３、ランプ４から構成
されるループ回路は閉じている。このとき、ダイオード
５は逆バイアスとなりオフ状態である。ランプ４の内部
抵抗が小さければ、コンデンサ１は、上記ループ回路が
閉じることにより放電し、ランプ４に流れる電流（＝電
流検出器６の検出電流（ａ））は、ループ回路の時定数
に従って増加し続ける。一方、スイッチ回路２がオフの
とき、上記ループ回路は開き、リアクトル３に流れる電
流が減少するので、その減少を打ち消す方向にリアクト
ル３に誘導起電力が生じ、リアクトル３、ランプ４及び
ダイオード５のループ回路に、ダイオードの順方向の電
流が流れる。この電流は、このループ回路の時定数に従
って減少し続ける。

【０００７】（ａ）に示すように、電流指令発生器７の
電流指令値は、ステップ状に変化し、その変化に応じ
て、電流検出器６の検出電流は、リップルを伴って制御
される。リップルは、比較器８及びフリップフロップ１
０によりスイッチ回路２のオン／オフ動作を生じさせ、
電流指令発生器７の電流指令値を中心に増減を繰り返
す。リアクトル３のインダクタンス値をＬ、ランプ４の
抵抗値をＲ、コンデンサ１の両端電圧をＥとすると、ラ
ンプ４に流れる電流（ランプ電流）の変化率は、増加時
に（Ｅ−ＩＲ）／Ｌの値、減少時にＲ／Ｌの値にそれぞ
れ比例する。つまり、回路中のインダクタンスが小さい
程、ランプ電流の変化率が大きくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電源回路では、
ランプ電流の低リップル化と、電流の立ち上がり時間及
び立ち下がり時間の短縮とを両立させることは困難であ
った。即ち、ランプ電流のリップルを小さくしたい場合
は、リアクトル３のインダクタンスを大きくして、電流
変化率を下げれば良いが、電流の立ち上がり時間及び立
ち下がり時間は増大する。

【０００９】別の方法として、クロック周波数を上げ、
スイッチ回路２のスイッチング回数を多くすることが考
えられるが、スイッチ回路２に、高速性能を有しスイッ
チング損失が小さいものが必要となる。しかし、ランプ
の消費電力が大きい場合、スイッチング損失を小さくす
ることは困難であり、また、スイッチング回数を多くす
ることにも限界がある。

【００１０】一方、ステップ状に変化する、電流指令発
生器７の電流指令値に対して、ランプ電流の立ち上がり
及び立ち下がりの応答を高速化したい場合、リアクトル
３のインダクタンス値Ｌを下げるか、コンデンサ１の充
電電圧を上げることにより、電流変化率を大きくする必
要がある。しかし、リップルが大きくなる為、リアクト
ル３のインダクタンス値Ｌを小さくすることは出来ず、
例えば、数ｍｓの短いパルス幅の電流を得たい場合に、
ランプ電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を無視
することが出来ず、ランプへの有効な電流実効値を得る
ことが出来ない問題があった。

【００１１】また、リップルを大きくする場合、ランプ
の劣化を促進し寿命に悪影響を及ぼす虞れがあり、ラン
プの保守の面でも問題があった。本発明は、上述したよ
うな事情に鑑みてなされたものであり、ステップ状に変
化する出力電流の立ち上がり及び立ち下がりが速く、出
力電流のリップルが小さい電源回路を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る電源回路
は、直流電源又はコンデンサと、該直流電源又はコンデ
ンサと負荷とを含めたループ回路をなすべき、スイッチ
回路及びリアククトルからなる複数の並列に接続された
直列回路と、前記負荷及びリアククトルに並列にそれぞ
れ接続すべき複数のフリーホイールダイオードと、前記
負荷に流れる電流を検出する電流検出器と、与えられた
制御指令値と該電流検出器が検出した電流値との偏差を
演算する偏差演算器と、該偏差演算器が演算した偏差に
基づき、前記スイッチ回路をオン／オフ制御し、前記偏
差に基づき、前記スイッチ回路を同時的にオン制御又は
オフ制御するオン／オフ制御手段とを備え、前記負荷に
流す電流をステップ状に増減制御すべくなしてあること
を特徴とする。

【００１３】第２発明に係る電源回路は、オン／オフ制
御手段は、偏差演算器が演算した偏差の大小を判定する
判定手段を有し、該判定手段が、前記偏差は所定の範囲
内にあると判定したときは、前記偏差に応じて、互いに
位相が異なる同一周期でスイッチ回路をオン／オフ制御
し、前記判定手段が、前記偏差は所定の範囲外にあると
判定したときは、前記スイッチ回路を同時的にオン制御
又はオフ制御することを特徴とする。

【００１４】第３発明に係る電源回路は、オン／オフ制
御手段は、偏差演算器が演算した偏差を積分する積分演
算器と、前記偏差に所定のゲインを乗算する比例演算器
と、前記積分演算器が積分した積分信号と前記比例演算
器が乗算した乗算信号とを加算し制御信号として出力す
る加算器と、所定周期の三角波信号又は鋸波信号を出力
する三角波信号出力器と、該三角波信号出力器が出力し
た信号と前記加算器が出力した制御信号とを比較する比
較器と、該比較器の比較結果に応じてスイッチ回路をオ
ン／オフ制御するオン／オフ制御回路とを有することを
特徴とする。

【００１５】第４発明に係る電源回路は、オン／オフ制
御手段は、比例演算器が乗算した乗算信号の大小を判定
する判定手段と、該判定手段が該乗算信号は第１の所定
値より大きいと判定したときは、予め設定してある第１
設定値を制御信号として出力する第１設定値出力手段
と、前記判定手段が前記乗算信号は第１の所定値より小
さい第２の所定値より小さいと判定したときは、予め設
定してある第２設定値を制御信号として出力する第２設
定値出力手段とを更に備え、比較器は、三角波信号出力
器が出力した信号と第１又は第２設定値出力手段が出力
した制御信号とを比較することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
それを示す図面に基づき説明する。 実施の形態１．図１は、第１，２発明に係る電源回路の
実施の形態の構成を示すブロック図である。この電源回
路は、スイッチ回路２ａ及びリアクトル３ａの直列回路
と、スイッチ回路２ｂ及びリアクトル３ｂの直列回路
と、スイッチ回路２ｃ及びリアクトル３ｃの直列回路と
からなる並列回路が、コンデンサ１の正側端子とリアク
トル３の一方の端子との間に接続されている。リアクト
ル３の他方の端子は、負荷であるランプ４の一方の端子
に接続され、ランプ４の他方の端子は、ランプ４に流れ
る電流を検出する電流検出器６を介して、コンデンサ１
の負側端子に接続されている。

【００１７】スイッチ回路２ａ及びリアクトル３ａの接
続点には、フリーホイールダイオード５ａのカソードが
接続され、そのアノードは、コンデンサ１の負側端子に
接続されている。スイッチ回路２ｂ及びリアクトル３ｂ
の接続点には、フリーホイールダイオード５ｂのカソー
ドが接続され、そのアノードは、コンデンサ１の負側端
子に接続されている。スイッチ回路２ｃ及びリアクトル
３ｃの接続点には、フリーホイールダイオード５ｃのカ
ソードが接続され、そのアノードは、コンデンサ１の負
側端子に接続されている。

【００１８】電流検出器６が検出した電流値は、偏差演
算器７ａに与えられ、偏差演算器７ａは、電流指令発生
器７から与えられた電流指令値と電流検出器６が検出し
た電流値との偏差（制御偏差）を演算し、演算した制御
偏差を制御偏差判定器１１（オン／オフ制御手段）と制
御器１３（オン／オフ制御手段）とに与える。制御偏差
判定器１１（レベル判定器）の出力端子ＯＵＴ１は、Ａ
ＮＤ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各一方の入力端子に
接続され、出力端子ＯＵＴ２は、ＯＲ回路１２ｄ，１２
ｅ，１２ｆの各一方の入力端子に接続され、ＯＲ回路１
２ｄ，１２ｆｅ，１２ｆの出力端子は、それぞれＡＮＤ
回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃの他方の入力端子に接続さ
れている。

【００１９】制御器１３の出力端子は、比較器１７ａ，
１７ｂ，１７ｃ（オン／オフ制御手段）の各反転入力端
子に接続され、比較器１７ｃの非反転入力端子には、鋸
波発生器１４（オン／オフ制御手段）が発生した鋸波信
号が与えられる。比較器１７ｂの非反転入力端子には、
位相変換回路１５（オン／オフ制御手段）により、鋸波
発生器１４（鋸歯状波発生器）が発生した鋸波信号から
１２０°遅延させられた鋸波信号が与えられ、比較器１
７ａの非反転入力端子には、位相変換回路１５が１２０
°遅延させた鋸波信号を、位相変換回路１６（オン／オ
フ制御手段）が更に１２０°遅延させた鋸波信号が与え
られる。比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの出力端子は、
それぞれＡＮＤ回路１２ｃ，１２ｂ，１２ａの他方の入
力端子に接続され、ＡＮＤ回路１２ｃ，１２ｂ，１２ａ
出力端子は、それぞれスイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃの
オン／オフ制御端子に接続されている。

【００２０】以下に、このような構成の電源回路の動作
を説明する。スイッチ回路２ａがオンのとき、コンデン
サ１、スイッチ回路２ａ、リアクトル３ａ、リアクトル
３、ランプ４から構成されるループ回路は閉じている。
このとき、ダイオード５ａ（フリーホイールダイオー
ド）は逆バイアスとなりオフ状態である。ランプ４の内
部抵抗が小さければ、コンデンサ１は、上記ループ回路
が閉じることにより放電し、ランプ４に流れる電流は、
ループ回路の時定数に従って増加し続ける。

【００２１】一方、スイッチ回路２ａがオフのとき、上
記ループ回路は開き、リアクトル３ａ，３に流れる電流
が減少するので、その減少を打ち消す方向にリアクトル
３ａ，３に誘導起電力が生じ、リアクトル３ａ，３、ラ
ンプ４及びダイオード５ａのループ回路に、ダイオード
５ａの順方向の電流が流れる。この電流は、スイッチ回
路２ａがオフしたときに流れていた電流値を初期値とし
て、このループ回路の時定数に従って減少し続ける。上
述したコンデンサ１、スイッチ回路２ａ、リアクトル３
ａ，３、ランプ４及びダイオード５ａの動作は、コンデ
ンサ１、スイッチ回路２ｂ、リアクトル３ｂ，３、ラン
プ４及びダイオード５ｂの場合、及びコンデンサ１、ス
イッチ回路２ｃ、リアクトル３ｃ，３、ランプ４及びダ
イオード５ｃの場合でも同様である。

【００２２】スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃは、その各
オン／オフ動作を同一周期で互いに均等に異なる位相で
行うことにより、多相多重チョッパ回路として作動す
る。多相多重チョッパ回路では、従来の技術で説明した
単相チョッパ回路に比較して、電流リップルが相数の２
乗に反比例して小さくなることは周知である。本実施の
形態では、スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃの各オン／オ
フ動作は、互いに位相が１２０°異なり３相であるか
ら、電流リップルは１／９となり、電流リップルが小さ
い細かい電流制御が可能となる。

【００２３】図２は、本実施の形態の電流制御回路の、
電流指令発生器７からの電流指令値が大きい直流波形で
ある場合の動作を示すタイミングチャートである。電流
指令値が大きい場合、スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃの
各オン時間は長くなる。図３は、本実施の形態の電流制
御回路の、電流指令発生器７からの電流指令値が小さい
直流波形である場合の動作を示すタイミングチャートで
ある。電流指令値が小さい場合、スイッチ回路２ａ，２
ｂ，２ｃの各オン時間は短くなる。

【００２４】制御偏差判定器１１は、入力された制御偏
差ＩＮ１、即ち電流指令発生器７が出力した電流指令値
から、電流検出器６が検出した電流値を差し引いた値
が、判定レベル−ｄＶより小さいときは、出力端子ＯＵ
Ｔ１，ＯＵＴ２からの出力信号をＬレベルとする。制御
偏差判定器１１は、制御偏差ＩＮ１値が、判定レベル−
ｄＶより大きく、判定レベル＋ｄＶより小さいときは、
出力端子ＯＵＴ１からの出力信号をＨレベル、出力端子
ＯＵＴ２からの出力信号をＬレベルとする。制御偏差判
定器１１は、制御偏差ＩＮ１値が、判定レベル＋ｄＶよ
り大きいときは、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２からの出
力信号をＨレベルとする。

【００２５】図４は、本実施の形態の電流制御回路の動
作を示すタイミングチャートである。以下に、このタイ
ミングチャートを参照しながら、この電流制御回路の動
作を説明する。電流指令発生器７が出力した電流指令値
が、（ａ）に示すように、小電流値Ｉ１又は大電流値Ｉ
２で平坦な波形であり、ランプ４に流れる電流の制御が
安定して追従している場合、（ｂ）に示すように、制御
偏差ＩＮ１が制御偏差判定器１１の判定レベル±ｄＶの
範囲内に収まっていれば、出力端子ＯＵＴ１からの出力
信号はＨレベル（ｇ）、出力端子ＯＵＴ２からの出力信
号はＬレベルである（ｆ）。

【００２６】このとき、ＡＮＤ回路１２ａ〜１２ｃ及び
ＯＲ回路１２ｄ〜１２ｆからなる論理回路１２（オン／
オフ制御手段）は、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各
出力信号をそのままスイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃの各
オン／オフ制御端子に伝える（ｃ）（ｄ）（ｅ）。この
とき、例えば、リアクトル３，３ａ〜３ｃの各インダク
タンスをＬ／３とすると、ランプ４に流れる電流のリッ
プルは、従来例の場合の約１／３程度となる。制御偏差
ＩＮ１は制御器１３にも与えられ、制御器１３は、与え
られた制御偏差ＩＮ１が大きい程小さくなるように設定
されてある出力信号を、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
の各反転入力端子に与える。

【００２７】比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、与えら
れた制御器１３の出力信号と、鋸波発生器１４又は位相
変換回路１５，１６から与えられた、位相が互いに１２
０°異なる正負振幅を有する鋸波との大小を比較し、そ
の比較結果に応じた出力信号を、ＯＲ回路１２ｄ，１２
ｅ，１２ｆに与える。比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの
出力信号は、Ｈレベルとなる期間が、制御偏差ＩＮ１が
大きい程、長くなるようになっており、鋸波の周期以内
である。

【００２８】電流指令発生器７が出力した電流指令値
が、（ａ）に示すように、小電流値Ｉ１から大電流値Ｉ
２に変化した場合、制御偏差ＩＮ１は最大値が（Ｉ２−
Ｉ１）となり、制御偏差判定器１１の判定レベル＋ｄＶ
を超える（ｂ）。そのとき、制御偏差判定器１１の出力
端子ＯＵＴ１からの出力信号はＨレベル（ｇ）、出力端
子ＯＵＴ２からの出力信号はＨレベルとなる（ｆ）。

【００２９】このとき、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
の出力信号に関係無く、論理回路１２の各出力はＨレベ
ルとなり、スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃは全てオンと
なる。その為、コンデンサ１、スイッチ回路２ａ、リア
クトル３ａ，３及びランプ４の経路、コンデンサ１、ス
イッチ回路２ｂ、リアクトル３ｂ，３及びランプ４の経
路、並びにコンデンサ１、スイッチ回路２ｃ、リアクト
ル３ｃ，３及びランプ４の経路の全てにおいて、コンデ
ンサ１の放電が行われる。

【００３０】この場合、例えば、リアクトル３，３ａ，
３ｂ，３ｃのインダクタンスをＬ／３とすると、等価的
に４Ｌ／９のインダクタンスを通じて、コンデンサ１か
らランプ４に放電されることになるので、放電経路のイ
ンダクタンス値が低くなり、大きな電流変化率により電
流値が上昇し続ける。この動作は、制御偏差ＩＮ１が制
御偏差判定器１１の判定レベル＋ｄＶより小さくなる迄
継続する。

【００３１】制御偏差ＩＮ１が制御偏差判定器１１の判
定レベル＋ｄＶより小さくなった時点で、制御偏差ＩＮ
１は制御偏差判定器１１の判定レベル±ｄＶの範囲内に
収まり、出力端子ＯＵＴ１からの出力信号はＨレベル
（ｇ）、出力端子ＯＵＴ２からの出力信号はＬレベルと
なる（ｆ）。このとき、論理回路１２は、比較器１７
ａ，１７ｂ，１７ｃの各出力信号をそのままスイッチ回
路２ａ，２ｂ，２ｃの各オン／オフ制御端子に伝える
（ｃ）（ｄ）（ｅ）。

【００３２】制御偏差ＩＮ１は制御器１３にも与えら
れ、制御器１３は、与えられた制御偏差ＩＮ１が大きい
程小さくなるように設定されてある出力信号を、比較器
１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各反転入力端子に与える。比
較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、与えられた制御器１３
の出力信号と、鋸波発生器１４又は位相変換回路１５，
１６から与えられた、位相が互いに１２０°異なる正負
振幅を有する鋸波との大小を比較し、その比較結果に応
じた出力信号を、ＯＲ回路１２ｄ，１２ｅ，１２ｆに与
える。

【００３３】電流指令発生器７が出力した電流指令値
が、（ａ）に示すように、大電流値Ｉ２から小電流値Ｉ
１に変化した場合、制御偏差ＩＮ１は最小値が−（Ｉ２
−Ｉ１）となり、制御偏差判定器１１の判定レベル−ｄ
Ｖを下回る（ｂ）。そのとき、制御偏差判定器１１の出
力端子ＯＵＴ１からの出力信号はＬレベル（ｇ）、出力
端子ＯＵＴ２からの出力信号はＬレベルとなる（ｆ）。

【００３４】このとき、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
の出力信号に関係無く、論理回路１２の各出力はＬレベ
ルとなり、スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃは全てオフと
なる。その為、リアクトル３ａ，３、ランプ４及びダイ
オード５ａの経路、リアクトル３ｂ，３、ランプ４及び
ダイオード５ｂの経路、並びにリアクトル３ｃ，３、ラ
ンプ４及びダイオード５ｃの経路の全てにおいて、リア
クトル３，３ａ，３ｂ，３ｃに流れる電流が減少するの
で、その減少を打ち消す方向にリアクトル３，３ａ，３
ｂ，３ｃに誘導起電力が生じ、一時的にダイオード５
ａ，５ｂ，５ｃの順方向に還流電流が流れる。

【００３５】この場合、例えば、リアクトル３，３ａ，
３ｂ，３ｃのインダクタンスをＬ／３とすると、等価的
に４Ｌ／９のインダクタンスがランプ４により短絡され
ることになるので、還流電流の経路のインダクタンス値
が低くなり、大きな電流変化率により電流値が減少し続
ける。この動作は、制御偏差ＩＮ１が制御偏差判定器１
１の判定レベル−ｄＶより大きくなる迄継続する。

【００３６】制御偏差ＩＮ１が制御偏差判定器１１の判
定レベル−ｄＶより大きくなった時点で、制御偏差ＩＮ
１は制御偏差判定器１１の判定レベル±ｄＶの範囲内に
収まり、出力端子ＯＵＴ１からの出力信号はＨレベル
（ｇ）、出力端子ＯＵＴ２からの出力信号はＬレベルと
なり（ｆ）、上述した、制御偏差ＩＮ１が判定レベル±
ｄＶの範囲内に収まるときの電流制御に移行する。

【００３７】電流指令発生器７が出力した電流指令値が
特に小さい場合、各スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃのオ
ン時間が極めて短くなり、制御偏差ＩＮ１に基づく制御
器１３の出力信号の誤差及び応答遅れが無視できなくな
る。この為、各スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃのオン時
間が、制御されるべきオン時間より長くなって、ランプ
４に流れる電流が電流指令値を大きく超える等、不安定
な制御になり易いが、本実施の形態の電源回路では、こ
のようなことを未然に防止することができる。

【００３８】図５は、このような動作を示すタイミング
チャートである。（ａ）に示すような小さいリップルに
より、各スイッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃのオン時間
（ｂ）（ｃ）（ｄ）を制御することが出来る。また、制
御偏差判定器１１の出力端子ＯＵＴ１からの出力信号
（ｈ）、出力端子ＯＵＴ２からの出力信号（ｉ）及び比
較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの出力信号（ｅ）（ｆ）
（ｇ）による論理回路１２における論理により、その繰
り返し周期も小さくすることが出来るので、スイッチン
グ損失も小さくできる。

【００３９】以上により、本実施の形態の電源回路によ
れば、ランプに流れる電流の立ち上がり時及び立ち下が
り時にのみ、等価回路上のインダクタンス値を下げるこ
とが出来、電流指令値がステップ状に変化した場合、そ
の変化に高速に追従し、立ち上がり時間及び立ち下がり
時間を短縮することが出来る。また、電流指令値が一定
値である場合は、その大小に関わらず広範囲の電流値に
おいて、リップル分が小さい安定した電流値の制御を行
うことが出来る。

【００４０】実施の形態２．図６は、第１，３，４発明
に係る電源回路の実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。この電源回路は、スイッチ回路２ａ及びリアクト
ル３ａの直列回路と、スイッチ回路２ｂ及びリアクトル
３ｂの直列回路と、スイッチ回路２ｃ及びリアクトル３
ｃの直列回路とからなる並列回路が、コンデンサ１の正
側端子とリアクトル３の一方の端子との間に接続されて
いる。リアクトル３の他方の端子は、負荷であるランプ
４の一方の端子に接続され、ランプ４の他方の端子は、
ランプ４に流れる電流を検出する電流検出器６を介し
て、コンデンサ１の負側端子に接続されている。

【００４１】スイッチ回路２ａ及びリアクトル３ａの接
続点には、フリーホイールダイオード５ａのカソードが
接続され、そのアノードは、コンデンサ１の負側端子に
接続されている。スイッチ回路２ｂ及びリアクトル３ｂ
の接続点には、フリーホイールダイオード５ｂのカソー
ドが接続され、そのアノードは、コンデンサ１の負側端
子に接続されている。スイッチ回路２ｃ及びリアクトル
３ｃの接続点には、フリーホイールダイオード５ｃのカ
ソードが接続され、そのアノードは、コンデンサ１の負
側端子に接続されている。

【００４２】電流検出器６が検出した電流値は、偏差演
算器７ａに与えられ、偏差演算器７ａは、電流検出器６
が検出した電流値と電流指令発生器７から与えられた電
流指令値との偏差（制御偏差）を演算し、演算した制御
偏差を積分演算器１８と比例演算器１９とに与える。比
例演算器１９の出力信号ＩＮ２は、（制御）ゲイン判定
器２０（判定手段）に与えられると共に、加算器７ｂに
より積分演算器１８の出力信号と加算され、スイッチ回
路２３の一方の端子に与えられる。制御ゲイン判定器２
０の出力信号は、各一方の端子が、予め設定された所定
の制御信号Ｖ１，Ｖ２を出力する信号発生器２５，２６
（第１設定値出力手段、第２設定値出力手段）の各出力
端子にそれぞれ接続されたスイッチ回路２１，２２（第
１設定値出力手段、第２設定値出力手段）及びスイッチ
回路２３の各オン／オフ制御端子に与えられる。

【００４３】スイッチ回路２１，２２，２３の各他方の
端子は、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各反転入力端
子に接続され、比較器１７ｃの非反転入力端子には、鋸
波発生器１４（三角波信号出力器）が発生した鋸波信号
が与えられる。比較器１７ｂの非反転入力端子には、位
相変換回路１５により、鋸波発生器１４が発生した鋸波
信号から１２０°遅延させられた鋸波信号が与えられ、
比較器１７ａの非反転入力端子には、位相変換回路１５
（三角波信号出力器）が１２０°遅延させた鋸波信号
を、位相変換回路１６（三角波信号出力器）が更に１２
０°遅延させた鋸波信号が与えられる。比較器１７ａ，
１７ｂ，１７ｃの出力端子は、それぞれＡＮＤ回路１２
ｃ，１２ｂ，１２ａの他方の入力端子に接続され、ＡＮ
Ｄ回路１２ｃ，１２ｂ，１２ａ出力端子は、それぞれス
イッチ回路２ａ，２ｂ，２ｃのオン／オフ制御端子に接
続されている。

【００４４】以下に、このような構成の電源回路の動作
を、それを示す図７のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。制御ゲイン判定器２０は、（ｃ）に示すよ
うに、その上限判定レベルであるＶＭＡＸを、比例演算
器１９の出力信号ＩＮ２が超えると、スイッチ回路２１
のみを閉じ、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各反転入
力端子への入力信号として、制御信号Ｖ１を選択する。
制御信号Ｖ１を鋸波発生器１４の最大出力値より大きく
設定しておけば（ｂ）、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
の出力信号はＬレベルとなり、スイッチ回路２ａ，２
ｂ，２ｃは全てオフとなる。これにより、電流指令値が
ステップ状に立ち下がったときの制御動作が行われる
（ａ）。

【００４５】制御ゲイン判定器２０は、（ｃ）に示すよ
うに、その下限判定レベルであるＶＭＩＮを、比例演算
器１９の出力信号ＩＮ２が下回ると、スイッチ回路２２
のみを閉じ、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各反転入
力端子への入力信号として、制御信号Ｖ２を選択する。
制御信号Ｖ２を鋸波発生器１４の最小出力値より小さく
設定しておけば（ｂ）、比較器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
の出力信号はＨレベルとなり、スイッチ回路２ａ，２
ｂ，２ｃは全てオンとなる。これにより、電流指令値が
ステップ状に立ち上がったときの制御動作が行われる
（ａ）。

【００４６】制御ゲイン判定器２０は、比例演算器１９
の出力信号ＩＮ２が、上限判定レベルＶＭＡＸ及び下限
判定レベルＶＭＩＮの範囲内にあるときは（ｃ）、スイ
ッチ回路２３のみを閉じ、比較器１７ａ，１７ｂ，１７
ｃの各反転入力端子への入力信号として、比例演算器１
９の出力信号ＩＮ２と積分演算器１８の出力信号とが加
算された信号を選択し（ｂ）、安定したフィードバック
制御を実行できるように調整された制御信号により、電
流指令値が一定であるときの制御が行われる（ａ）。

【００４７】また、制御ゲイン判定器２０は、電流指令
発生器７から与えられた電流指令値が小さく、即ち比例
演算器１９の出力信号ＩＮ２が大きく（ｃ）、スイッチ
回路２ａ，２ｂ，２ｃのオン時間が極めて短く誤差を生
じ易い場合でも、上限判定レベルＶＭＡＸを適切な値に
設定しておくことにより、スイッチ回路２１の開閉動作
を安定して行うことが出来る。従って、スイッチ回路２
ａ，２ｂ，２ｃの極めて短いオン時間の制御を精度良く
行うことが出来、ランプ４に不必要に大きなリップル電
流を流すことを防止できる。

【００４８】以上により、本実施の形態の電源回路によ
れば、ランプに流れる電流の立ち上がり時及び立ち下が
り時にのみ、等価回路上のインダクタンス値を下げるこ
とが出来、電流指令値がステップ状に変化した場合、そ
の変化に高速に追従し、立ち上がり時間及び立ち下がり
時間を短縮することが出来る。また、電流指令値が一定
値である場合は、その大小に関わらず広範囲の電流値に
おいて、リップル分が小さい安定した電流値の制御を行
うことが出来る。

【００４９】

【発明の効果】第１発明に係る電源回路では、直流電源
又はコンデンサと負荷とを含めたループ回路をなすべ
き、スイッチ回路及びリアククトルからなる複数の直列
回路が、互いに並列に接続され、複数のフリーホイール
ダイオードが、負荷及びリアククトルに並列にそれぞれ
接続されている。電流検出器は、負荷に流れる電流を検
出し、偏差演算器は、与えられた制御指令値と電流検出
器が検出した電流値との偏差を演算する。オン／オフ制
御手段は、偏差演算器が演算した偏差に基づき、スイッ
チ回路をオン／オフ制御し、また、スイッチ回路を同時
的にオン制御又はオフ制御する。これにより、ステップ
状に変化する出力電流の立ち上がり及び立ち下がりが速
くなり、出力電流のリップルが小さくなる。

【００５０】第２発明に係る電源回路では、オン／オフ
制御手段は、判定手段が、前記偏差は所定の範囲内にあ
ると判定したときは、その偏差に応じて、互いに位相が
異なる同一周期でスイッチ回路をオン／オフ制御する。
オン／オフ制御手段は、判定手段が、前記偏差は所定の
範囲外にあると判定したときは、スイッチ回路を同時的
にオン制御又はオフ制御する。これにより、ステップ状
に変化する出力電流の立ち上がり及び立ち下がりが速く
なり、出力電流のリップルが小さくなる。

【００５１】第３発明に係る電源回路では、オン／オフ
制御手段は、積分演算器が、偏差演算器が演算した偏差
を積分し、比例演算器が、前記偏差に所定のゲインを乗
算する。加算器は、積分演算器が積分した積分信号と比
例演算器が乗算した乗算信号とを加算し制御信号として
出力する。比較器が、三角波信号出力器が出力した信号
と前記加算器が出力した制御信号とを比較し、比較器の
比較結果に応じてスイッチ回路をオン／オフ制御する。
これにより、ステップ状に変化する出力電流の立ち上が
り及び立ち下がりが速くなり、出力電流のリップルが小
さくなる。

【００５２】第４発明に係る電源回路では、オン／オフ
制御手段は、判定手段が、比例演算器が乗算した乗算信
号の大小を判定し、判定手段が、乗算信号は第１の所定
値より大きいと判定したときは、第１設定値出力手段
が、予め設定してある第１設定値を制御信号として出力
する。判定手段が、乗算信号は第１の所定値より小さい
第２の所定値より小さいと判定したときは、第２設定値
出力手段が、予め設定してある第２設定値を制御信号と
して出力する。比較器が、三角波信号出力器が出力した
信号と第１又は第２設定値出力手段が出力した制御信号
とを比較し、比較器の比較結果に応じてスイッチ回路を
オン／オフ制御する。これにより、ステップ状に変化す
る出力電流の立ち上がり及び立ち下がりが速くなり、出
力電流のリップルが小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電源回路の実施の形態の構成を
示したブロック図である。

【図２】 本発明に係る電源回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図３】 本発明に係る電源回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図４】 本発明に係る電源回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図５】 本発明に係る電源回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図６】 本発明に係る電源回路の実施の形態の構成を
示したブロック図である。

【図７】 本発明に係る電源回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図８】 従来の電源回路の構成例を示したブロック図
である。

【図９】 従来の電源回路の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【符号の説明】

１ コンデンサ、２ａ〜２ｃ スイッチ回路、３，３ａ
〜３ｃ リアクトル、４ ランプ（負荷）、５ａ〜５ｃ
フリーホイールダイオード（ダイオード）、７ 電流
指令発生器、７ａ 偏差演算器、７ｂ 加算器、１１
制御偏差判定器（レベル判定器）、１２ 論理回路（オ
ン／オフ制御手段）、１４ 鋸波発生器（三角波信号出
力器，鋸歯状波発生器）、１７ａ〜１７ｃ 比較器（オ
ン／オフ制御手段）、１８ 積分演算器、１９ 比例演
算器、２０ （制御）ゲイン判定器、２１ スイッチ回
路（第１設定値出力手段）、２２ スイッチ回路（第２
設定値出力手段）、２３ スイッチ回路、２５ 信号発
生器（第１設定値出力手段）、２６ 信号発生器（第２
設定値出力手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源又はコンデンサと、該直流電源
   又はコンデンサと負荷とを含めたループ回路をなすべ
   き、スイッチ回路及びリアククトルからなる複数の並列
   に接続された直列回路と、前記負荷及びリアククトルに
   並列にそれぞれ接続すべき複数のフリーホイールダイオ
   ードと、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出器
   と、与えられた制御指令値と該電流検出器が検出した電
   流値との偏差を演算する偏差演算器と、該偏差演算器が
   演算した偏差に基づき、前記スイッチ回路をオン／オフ
   制御し、前記偏差に基づき、前記スイッチ回路を同時的
   にオン制御又はオフ制御するオン／オフ制御手段とを備
   え、前記負荷に流す電流をステップ状に増減制御すべく
   なしてあることを特徴とする電源回路。
2. 【請求項２】 オン／オフ制御手段は、偏差演算器が演
   算した偏差の大小を判定する判定手段を有し、該判定手
   段が、前記偏差は所定の範囲内にあると判定したとき
   は、前記偏差に応じて、互いに位相が異なる同一周期で
   スイッチ回路をオン／オフ制御し、前記判定手段が、前
   記偏差は所定の範囲外にあると判定したときは、前記ス
   イッチ回路を同時的にオン制御又はオフ制御する請求項
   １記載の電源回路。
3. 【請求項３】 オン／オフ制御手段は、偏差演算器が演
   算した偏差を積分する積分演算器と、前記偏差に所定の
   ゲインを乗算する比例演算器と、前記積分演算器が積分
   した積分信号と前記比例演算器が乗算した乗算信号とを
   加算し制御信号として出力する加算器と、所定周期の三
   角波信号又は鋸波信号を出力する三角波信号出力器と、
   該三角波信号出力器が出力した信号と前記加算器が出力
   した制御信号とを比較する比較器と、該比較器の比較結
   果に応じてスイッチ回路をオン／オフ制御するオン／オ
   フ制御回路とを有する請求項１記載の電源回路。
4. 【請求項４】 オン／オフ制御手段は、比例演算器が乗
   算した乗算信号の大小を判定する判定手段と、該判定手
   段が該乗算信号は第１の所定値より大きいと判定したと
   きは、予め設定してある第１設定値を制御信号として出
   力する第１設定値出力手段と、前記判定手段が前記乗算
   信号は第１の所定値より小さい第２の所定値より小さい
   と判定したときは、予め設定してある第２設定値を制御
   信号として出力する第２設定値出力手段とを更に備え、
   比較器は、三角波信号出力器が出力した信号と第１又は
   第２設定値出力手段が出力した制御信号とを比較する請
   求項３記載の電源回路。