JP2001057779A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷との接続が断たれたコンバータが発生し
ても、異常に対する処置がすみやかに行え、出力電圧の
低下や過電圧の発生を防止できる並列運転方式のスイッ
チング電源装置を提供する。 【解決手段】 複数のコンバータＡ、Ｂと、制御回路９
と、接続監視手段６とを含む。複数のコンバータＡ、Ｂ
のそれぞれは、スイッチング回路１と出力整流平滑回路
７とを含み、出力例が互いに並列に接続されて負荷接続
端ＴＯを構成する。接続監視手段６は前記並列接続の状
態を監視し、正常な接続状態が確保されていないとき異
常信号を出力する。制御回路９は異常信号が出力された
とき、スイッチング電源装置の出力を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のコンバータ
を互いに並列に接続して負荷に電力を供給する並列運転
方式のスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源装置は、小型、軽量に
構成でき高効率であることから、コンピュータやＯＡ機
器をはじめ、各種の産業機器、民生機器分野で用途が拡
大している。このような用途の拡大に伴い、スイッチン
グ電源装置に要求される仕様も多様化している。このよ
うな要求に応えるため、種々の仕様のスイッチング電源
装置が開発されているが、開発期間の短縮、開発コスト
の低廉化、標準化等の観点から、既存のスイッチング電
源装置を組合わせて種々の仕様に対応したスイッチング
電源装置を提供することが行われている。特に、大電力
を要求される大型コンピュータや産業機器分野では、複
数のスイッチング電源装置を互いに並列に接続すること
により、電力容量を確保し、同時に、信頼性の向上をも
図った、並列運転方式のスイッチング電源装置が注目さ
れている。

【０００３】このような並列運転方式のスイッチング電
源装置では、複数のスイッチング電源装置の各々の出力
電流（変換電力）に差があると、特定のスイッチング電
源装置に負荷が集中し、信頼性の低下を招いたり、機器
の大型化を招くという問題があった。

【０００４】そこで、並列接続されたスイッチング電源
装置が出力電力を均等に分担できるように様々な方法が
提案されている。そのひとつに本発明者等により提案さ
れた特開平１０−２２９６７６号公報に示された発明が
ある。この公報に示された発明は、共振型の複数のコン
バータ回路を並列に接続するとともに、各コンバータ回
路の共振回路も各々接続して構成した並列運転方式のス
イッチング電源装置である。このスイッチング電源装置
では、スイッチング素子側から見た共振回路のインピー
ダンスが、複数のコンバータ回路において互いにほぼ等
しくなる。従って、一つの制御回路で複数のコンバータ
回路を同一の周波数で、同期して運転することが可能と
なり、特別な制御をすることなく、各コンバータ回路の
出力電流の均一化を図ることができるという利点を有し
ている。

【０００５】しかしながら、並列接続されたコンバータ
回路の各々の出力電流が均一化するように構成された並
列運転方式スイッチング電源装置では、複数のコンバー
タ回路のうち、負荷との接続が断たれたコンバータ回路
があると、そのコンバータ回路が過電圧状態になるとい
う問題があった。すなわち、負荷との接続が断たれたコ
ンバータ回路もその他のコンバータ回路と同じ制御回路
からの信号により、それぞれほぼ同一の動作をしてい
る。従って、負荷との接続が断たれたコンバータ回路も
共振回路を通してトランスの一次側に電流が流れる。ト
ランスの二次側では、負荷が接続されていないので負荷
電流が流れない。従って、出力コンデンサの電圧はトラ
ンス二次側のピーク電圧まで上昇し、過電圧状態にな
る。

【０００６】特開昭６１−２９３１６８号公報には、上
述とは別の方式によって、２台のコンバータを並列運転
する場合の電流バランス回路が示されている。この電流
バランス回路は、出力電圧を、エラーアンプ、ＰＷＭ
（パルス幅変調）回路、及び、ドライブ回路を介して入
力側にフィードバックし、出力電圧を一定に保持するよ
うにした２台のコンバータを用いる。２台のコンバータ
にはそれぞれ出力電流に比例した電圧を出力する電流検
出回路が接続される。各電流検出回路と上記２台のコン
バータのうち一方のコンバータのエラーアンプ間には各
電流検出回路の出力電圧を比較する電圧比較回路が挿入
され、上記電圧比較回路の出力電圧が、上記エラーアン
プの基準入力端子に印加されるようになっている。この
ように構成された電流バランス回路は、電圧比較回路の
出力電圧が入力されるエラーアンプを備えた一方のコン
バータの出力電流を、他方のコンバータの出力電流に合
わせる様に制御する。

【０００７】このため、一方のコンバータと負荷との接
続が断たれた場合、一方のコンバータは無負荷状態とな
るにもかかわらず、他方のコンバータの出力電流に合わ
せる様に制御されるため、過電圧状態となってしまう。
反対に、他方のコンバータと負荷との接続が断たれた場
合、他方のコンバータに出力電流が流れないため、一方
のコンバータは負荷に接続されているにもかかわらず、
出力電流を低下させるよう制御されてしまうという問題
があった。

【０００８】並列運転方式のスイッチング電源装置は、
その製造工程において、複数の電源が並列接続されて完
成された電源装置として出荷される以外に、電源の使用
者が複数のコンバータを並列接続して構成する場合があ
る。後者において、接続部材としては、コネクタ、ケー
ブル、バスバー等が用いられ、一般的には、これらの部
材をコンバータの入出力端子に接続することにより、並
列運転方式のスイッチング電源装置が構成される。

【０００９】このため、配線の誤接続や接続忘れ、運転
中の配線外れ等の事故が皆無でなく、電源の安定供給の
面で、上述の問題の解決が望まれていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、負荷
との接続が断たれたコンバータが発生しても、異常に対
する処置が速やかに行える並列運転方式のスイチング電
源装置を提供することである。

【００１１】本発明のもう一つの課題は、出力電圧の低
下による負荷の誤動作や、過電圧の発生による回路損傷
を未然に防止できる信頼性の高い並列運転方式のスイッ
チング電源装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るスイッチング電源装置は、複数のコ
ンバータと、制御回路と、接続監視手段とを含む。

【００１３】前記複数のコンバータのそれぞれは、スイ
ッチング回路と、出力整流平滑回路とを含み、出力側が
互いに並列に接続されて負荷接続端を構成する。

【００１４】前記スイッチング回路は、供給された直流
電圧をスイッチングする。

【００１５】前記出力整流平滑回路は前記スイッチング
回路から供給された電圧を整流平滑して負荷接続端に出
力電流を出力する。

【００１６】前記接続監視手段は、前記並列接続の状態
を監視し、正常な接続状態が確保されていないとき、異
常信号を出力する。

【００１７】前記制御回路は、前記異常信号が出力され
たとき、スイッチング電源装置の出力を停止する。

【００１８】上述した、本発明に係るスイッチング電源
装置において、それぞれのコンバータは、出力側が互い
に並列に接続されて負荷接続端を構成する。更に、それ
ぞれのコンバータは、スイッチング回路と出力整流平滑
回路とを含む。それぞれのコンバータにおいて、スイッ
チング回路は、供給された直流電圧をスイッチングす
る。

【００１９】出力整流平滑回路は、スイッチング回路か
ら供給された電圧を整流平滑して、負荷接続端に出力電
流を出力する。従って、並列運転方式であって、負荷に
直流電圧を供給するスイッチング電源装置が得られる。

【００２０】本発明のスイッチング電源装置には、並列
接続監視手段と、制御回路とが設けられる。並列接続監
視手段は、それぞれのコンバータの並列接続の状態を監
視し、正常な接続状態が確保されていないとき、異常信
号を出力する。制御回路は、前記異常信号が出力された
ときスイッチング電源装置の出力を停止する。

【００２１】従って、本発明のスイッチング電源装置
は、複数のコンバータのうち、何れかのコンバータにお
いて、負荷との接続が断たれたとき、スイッチング電源
装置の出力が停止されるため、異常に対する処置が速や
かに行える。また、負荷電圧の低下による負荷の誤動作
や、過電圧発生による回路損傷を未然に防止できる。従
って、本発明のスイッチング電源装置の信頼性は高い。

【００２２】並列接続監視手段は、スイッチング回路に
流れる電流と、出力電流とを比較し、両方の電流が見合
っていないとき、異常信号を出力するよう構成すること
ができる。

【００２３】この構成によれば、コンバータが本来備え
ている電流検出回路を利用でき、簡単な回路を付加する
だけで、並列接続の状態を監視できる。また、スイッチ
ング回路に含まれるスイッチング素子の駆動信号と出力
電流とを比較し、出力電流が検出されない状態で、駆動
信号のデューティが無負荷時に対応するデューティを上
回ったとき、異常を判断する構成を採ることができる。
この構成は、パルス幅制御方式のコンバータを用いたス
イッチング電源装置に用いて好適である。

【００２４】また、出力電流が検出されない状態で、無
負荷時に対応した周波数以外の周波数でコンバータが動
作したとき、異常と判断する構成を採ることができる。

【００２５】この構成は、周波数制御方式のコンバータ
を用いたスイッチング電源装置に用いて好適である。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のスイッチング電
源装置の一実施例を概略的に説明するブロック図であ
る。本発明に係るスイッチング電源装置は、複数のコン
バータＡ、Ｂと並列接続監視手段６と、制御回路９とを
含む。図において、参照符号１０は直流電圧源である。
直流電圧源１０は、バッテリーや、交流電圧を出力整流
平滑回路を介して直流に変換した電圧の何れでも利用で
きる。出力整流平滑回路は後述するコンバータの一部と
して備えられてもよいし、外部要素であってもよい。

【００２７】コンバータＡ、Ｂは、それぞれ、出力側が
互いに並列に接続されて負荷接続端Ｔ０を構成する。実
施例では、コンバータＡ、Ｂは、それぞれ、直流電圧源
１０から直流電圧が供給される。コンバータＡ、Ｂの並
列接続はコンバータＡ、Ｂの入出力端子をそれぞれコネ
クタやケーブル、バスバー等の接続部材を用いて、直流
電圧源１０および負荷８の入力端子に接続する方法や、
各コンバータＡ、Ｂの端子台を前記接続部材で接続した
後、まとめて直流電圧源１０および負荷８の入力端子に
接続する方法、あるいは電源装置の内部で各コンバータ
Ａ、Ｂ間を前記接続部材またはプリント配線パターンで
接続する方法等いずれでも採用可能である。

【００２８】コンバータＡ、Ｂは、それぞれ、スイッチ
ング回路１と、出力整流平滑回路７、制御回路９とを含
む。コンバータＡ、Ｂは、本実施の形態では、ほぼ同一
の回路構成であるので、代表的にコンバータＡを説明す
る。コンバータＡにおいて、スイッチング回路１は、供
給された直流電圧Ｖｉｎをスイッチングする。より具体
的には、スイッチング回路１は、少なくとも１つのスイ
ッチング素子を含み、スイッチング素子により、供給さ
れた直流電圧Ｖｉｎをスイッチングする。出力整流平滑
回路７は、スイッチング回路１から供給された電圧を整
流平滑して任意の直流電圧を出力する。制御回路９は、
スイッチング回路１のスイッチング動作を制御する。

【００２９】接続監視手段６は、それぞれのコンバータ
Ａ、Ｂの並列接続の状態を監視し、正常な接続状態が確
保されていないとき、異常信号を出力する。

【００３０】制御回路９は、出力電圧信号を検出し、コ
ンバータの出力電圧が安定化する様にスイッチング回路
１に含まれるスイッチング素子のオン・オフを制御し、
また、接続監視手段６から異常信号が出力されたとき
は、出力電圧信号に係らずスイッチング回路１の動作を
停止あるいはオンデューティをせばめるように制御す
る。この結果、スイッチング電源装置の出力は停止され
る。

【００３１】このように、本発明のスイッチング電源装
置は、正常な並列接続の状態が確保されなくなると出力
が停止されるため、異常に対する処置が速やかに行え
る。

【００３２】また、負荷電圧の低下による負荷の誤作動
や、過電圧発生による回路損傷を未然に防止でき、信頼
性の高いスイッチング電源装置とすることができる。

【００３３】本発明のスイッチング電源装置において、
並列接続するコンバータの個数は２個に限定されるもの
ではなく、２個以上であれば個数を問わない。コンバー
タの形式は他励式、自励式を問わず、またフォワード
型、フライバック型の何れであっても利用可能である。
また、制御回路は各コンバータ毎に備えられたものでは
なく、共通の制御回路で複数のコンバータを制御する方
式であってもよい。

【００３４】図２は本発明に係るスイッチング電源装置
の別の実施例を示す回路図であって、共振型コンバータ
を用いて構成した例を示している。図において、第１図
と同一の参照符号は同一の構成部分を示し、１はスイッ
チング回路、２は一次側電流検出回路、３は共振回路、
４は二次側電流検出回路、５はトランスである。

【００３５】実施例において、コンバータ回路Ａ、Ｂは
２個であるが、それ以上の個数であってもよい。コンバ
ータ回路Ａ、Ｂは、ほぼ同じ回路構成となっている。

【００３６】まず、コンバータ回路Ａは、スイッチング
回路１と、共振回路３と、トランス５と、出力整流平滑
回路７とを有する。

【００３７】スイッチング回路１は、入力された直流電
圧Ｖｉｎをスイッチングする。スイッチング回路１は、
第１のスイッチング素子１１及び第２のスイッチング素
子１２を有する。第１のスイッチング素子１１及び第２
のスイッチング素子１２はＦＥＴ等でなり、その主回路
が互いに直列に接続され、その両端が直流電源装置１０
に接続されている。直流電源装置１０は、通常は、交流
電源を直流に変換する出力整流平滑回路として構成され
る。直流電源装置１０はスイッチング電源装置の一部と
して備えられてもよいし、外部要素であってもよい。

【００３８】トランス５は、少なくとも、一次巻線５１
と、二次巻線５２１、５２２とを含んでいる。実施例
は、出力整流平滑回路７を両波整流回路方式とした場合
に適した二次巻線構造を示し、二次巻線５２１、５２２
は、第一の巻線５２１と、第２の巻線５２２の二つの巻
線を備え、第１の巻線５２１及び第２の巻線５２２は、
それぞれの一端が互いに接続されている。

【００３９】共振回路３は、共振用コンデンサ３１と、
共振用インダクタ３２とを有する。共振用コンデンサ３
１及び共振用インダクタ３２は、スイッチング回路１と
トランス５の一次巻線５１とを含む回路ループ内に接続
されている。実施例では、共振用コンデンサ３１の一端
がスイッチング素子１１、１２の接続点に接続されてお
り、共振用コンデンサ３１の他端に共振用インダクタ３
２の一端が接続されている。共振用インダクタ３２の他
端はトランス５の一次巻線５１の一端に接続されてい
る。従って、共振回路３は共振用コンデンサ３１及び共
振用インダクタ３２による直列共振回路を構成してい
る。

【００４０】出力整流平滑回路７は、トランス５の二次
巻線５２１、５２２に接続され、二次巻線５２１、５２
２に生じる誘起電圧を直流に変換して出力する。図示さ
れた出力整流平滑回路７は、出力平滑コンデンサ７１を
有するコンデンサインプット型であるが、出力チョーク
コイルを備えたチョークインプット型であってもよい。
整流回路７２１、７２２は第１のダイオード７２１と、
第２のダイオード７２２とを有する。第１のダイオード
７２１のアノードは第１の巻線５２１の他端に接続さ
れ、第２のダイオード７２２のアノードは第２の巻線５
２２の他端に接続されている。第１のダイオード７２１
及び第２のダイオード７２２のカソードは互いに接続さ
れ、出力平滑コンデンサ７１の一端に接続されている。

【００４１】一次側電流検出回路２はカレントトランス
２１と出力整流平滑回路２２と増幅器２３とを含む。カ
レントトランス２１はスイッチング回路１と、共振回路
３と、トランス５の一次巻線５２２とを含む回路ループ
内に配置され、スイッチング素子１１、１２に流れる電
流を検出する。出力整流平滑回路２２はカレントトラン
ス２１の出力を直流電圧に変換し、増幅器２３に供給す
る。増幅器２３は供給された直流電圧を増幅し、後述す
る二次側電流信号と比較できる値にしてスイッチング素
子１１、１２に流れる電流に対応した一次側電流検出信
号として出力する。

【００４２】二次側電流検出回路４は出力整流平滑回路
７の回路ループ内に配置された電流検出抵抗４１とその
検出値を増幅する増幅器４３とを含み、出力電流信号に
対応した二次側電流信号を出力する。

【００４３】コンバータＢはコンバータＡと同一構成で
ある。コンバータＡとコンバータＢはそれぞれ出力側が
互いに並列に接続されて負荷接続端ＴＯを構成する。

【００４４】更に、コンバータＡ、Ｂは、共振回路３が
互いに接続されている。実施例では、コンバータＡの共
振回路３と、コンバータＢの共振回路３は、コンバータ
Ａのスイッチング素子１１、１２の接続点と、コンバー
タＢのスイッチング素子１１、１２の接続点とにおい
て、互いに接続されている。既に述べたように、スイッ
チング素子１１、１２の接続点には、共振用コンデンサ
３１の一端が接続されている。

【００４５】並列接続監視手段６はそれぞれのコンバー
タＡ、Ｂに対応した比較器６Ａ、６Ｂと、アンド回路６
１とを含む。比較器６ＡはコンバータＡの一次側電流検
出回路２の出力と二次側電流検出回路４の出力とが入力
され、コンバータＡのスイッチング素子１１、１２に流
れる電流と、コンバータＡの出力電流とを比較し、それ
ぞれの電流が見合っていれば正常を示す論理値“１”の
信号を出力し、出力電流に対しスイッチング素子１１、
１２に流れる電流が上回り、両者が見合っていないとき
異常を示す論理値“０”の信号を出力する。

【００４６】コンバータＢに対応する比較器６Ｂはコン
バータＢの一次側電流検出回路２の出力と二次側電流検
出回路４の出力とが入力され、コンバータＢのスイッチ
ング素子１１、１２に流れる電流とコンバータＢの出力
電流とを比較し、それぞれの電流が見合っていれば正常
を示す論理値“１”の信号を出力し、出力電流に対し、
スイッチング素子に流れる電流が上回り、両者が見合っ
ていないとき、異常を示す論理値“０”の信号を出力す
る。

【００４７】アンド回路６１は比較器６Ａ、６Ｂの出力
信号が供給され、両信号のいずれも正常を示す論理値
“１”であれば正常信号を、いずれか一方が異常を示す
論理値“０”の信号であれば、異常を示す論理値“０”
の信号を出力する。この信号は接続監視手段６からの異
常信号として制御回路９に出力される。

【００４８】制御回路９はスイッチング電源装置の出力
電圧ＶＯが一定となるようにスイッチング素子１１、１
２を制御する。制御回路９はまた、接続監視手段６から
異常信号が出力されたとき、スイッチング電源装置の出
力を停止するようにスイッチング素子１１、１２を制御
する。

【００４９】上述したスイッチング電源装置において、
コンバータＡでは、直列に接続されたスイッチング素子
１１、１２を交互に動作させることにより、入力された
直流電圧Ｖｉｎをスイッチングし、そのスイッチング出
力を共振回路３及びトランス５の一次巻線５１に供給す
る。

【００５０】スイッチング素子１１、１２の接続点と、
スイッチング素子１１、１２によって構成される直列回
路の一端との間には、共振回路３を構成する共振用コン
デンサ３１及び共振用インダクタ３２と、トランス５の
一次巻線５１とを直列に接続した直列回路の両端が接続
されているから、スイッチング素子１１、１２の交互動
作により、共振回路３及びトランス５の一次巻線５１
に、共振回路３の共振周波数に対応した疑似正弦波電流
が流れる。このとき、一次巻線５１と結合する二次巻線
５２１、５２２に誘起電圧が発生する。この誘起電圧は
トランス５の二次巻線５２１、５２２に接続された出力
整流平滑回路７により直流に変換され、出力される。

【００５１】コンバータ回路Ｂでも同様の回路動作が行
われる。コンバータＡ、Ｂはそれぞれ出力側が互いに共
通に接続されて負荷接続端ＴＯを構成するから、コンバ
ータＡ、Ｂの出力を、負荷に共通に供給する並列運転方
式の共振型スイッチング電源装置が得られる。

【００５２】上述したような並列運転方式の共振型スイ
ッチング電源装置において、コンバータ回路Ａ、Ｂは共
振回路３が互いに接続されている。従って、スイッチン
グ素子１１、１２側から見た共振回路３のインピーダン
スが、コンバータ回路Ａ、Ｂにおいて、互いにほぼ等し
くなる。このため、コンバータ回路Ａ、Ｂを、一つの制
御回路９を用いて、同一の周波数によって、同期して運
転した場合、各コンバータＡ、Ｂの出力電流はバランス
する。ここで、今、仮にコンバータＢの負荷接続が切れ
たとすると、コンバータＢには出力電流が流れないの
で、コンバータＢの二次側電流検出回路２の出力はゼロ
になる。しかし、コンバータＡ、Ｂとも一次側にはスイ
ッチング回路１および共振回路３を通して電流が流れる
ので、コンバータＢの一次側電流検出回路２の出力はゼ
ロにならない。このため、比較器６Ｂの出力が異常を示
す論理値“０”となり、接続監視手段６は制御回路９に
対し異常信号を出力する。

【００５３】制御回路９はスイッチング素子１１、１２
の駆動を停止し、スイッチング電源装置の出力を停止さ
せる。従ってコンバータＢの出力電圧が異常に上昇する
事態を回避できる。なお、複数のコンバータＡ、Ｂの共
振回路３を接続するには種々の形態がある。その例とし
て、複数のコンバータＡ、Ｂの共振用インダクタ３２の
他端同士を接続する形態。

【００５４】複数のコンバータＡ、Ｂの共振用コンデン
サ３１の一端同士および共振用コンデンサ３１の他端同
士をそれぞれ接続する形態。

【００５５】複数のコンバータＡ、Ｂの共振用コンデン
サ３１の一端同士および共振用インダクタ３２の他端同
士をそれぞれ接続する形態等があげられる。

【００５６】また、制御回路９は複数個あってもよい。

【００５７】各コンバータＡ、Ｂのそれぞれに制御回路
９を備えたスイッチング電源装置であっても、本発明の
適用は可能である。

【００５８】図３は本発明に係るスイッチング電源装置
の更に別の実施例を示す回路図である。図において、図
１、図２と同一参照符号は同一の構成部名を示してい
る。

【００５９】本実施例のスイッチング電源装置は制御回
路を備えた２つのコンバータＡ、Ｂと接続監視手段６と
を含む。コンバータＡ、Ｂは、スイッチング素子１１、
トランス５、出力整流平滑回路７、一次側電流検出回路
２、二次側電流検出回路４および制御回路９を含み、絶
縁型一石フォワード方式で構成されている。本実施例の
コンバータＡ、Ｂは同一構成であるので、代表的にコン
バータＡを説明する。

【００６０】コンバータＡのトランス５は一次巻線５１
と二次巻線５２とを含む。一次巻線５１はスイッチング
素子１１を介して直流電圧源１０に接続される。二次巻
線５２は出力整流平滑回路７に接続されている。出力整
流平滑回路７はダイオード７２１、７２２、チョークコ
イル７３、コンデンサ７１とを含むチョークインプット
型で構成され、コンデンサ７１の両端間にコンバータＡ
の出力を得る構成となっている。

【００６１】一次側電流検出回路２および二次側電流検
出回路４は、それぞれ、カレントトランス２１、４１
と、その出力を直流電圧値に変換する整流平滑回路２
２、４２とを含む。一次側電流検出回路２は、そのカレ
ントトランス２１がスイッチング素子１１とトランス５
の一次巻線５１とで構成される回路ループ内に配置さ
れ、スイッチング素子１１に流れる電流を検出する。二
次側電流検出回路４は、そのカレントトランス４１がト
ランス５の二次巻線５２と出力整流平滑回路７との間に
配置され、コンバータＡの出力電流を検出する。

【００６２】接続監視手段６は一次側電流検出回路２の
出力と二次側電流検出回路４の出力が入力される比較器
６Ａを含む。比較器６ＡはコンバータＡのスイッチング
素子１１に流れる電流とコンバータＡの出力電流とを比
較し、それぞれの電流が見合っていれば正常を示す論理
値“１”の信号を出力し、出力電流に対し、スイッチン
グ素子１１に流れる電流が上回り、両者が見合っていな
いとき異常を示す論理値“０”の信号を出力する様構成
されている。接続監視手段６はこの論理値“０”の信号
を異常信号として制御回路９に出力する。制御回路９は
ＰＷＭ回路９１と誤差増幅器９２とを含む。誤差増幅器
９２はコンバータＡの出力電圧信号と、後述する電流バ
ランス信号とが入力され、自身のコンバータＡの出力電
圧を安定化し、かつ他のコンバータと比較し、出力電流
がバランスするようにＰＷＭ回路９１に制御信号を出力
する。ＰＷＭ回路９１はこの制御信号を受けてスイッチ
ング素子１１のパルス幅を制御するとともに、接続監視
手段６から異常信号が出力されたとき、スイッチング素
子１１のパルス幅を制御してコンバータＡの出力を停止
する様構成されている。

【００６３】コンバータＢはコンバータＡと同一構成で
ある。コンバータＢは、コンバータＡと、出力側が互い
に並列に接続され、負荷接続端ＴＯを構成する。

【００６４】本実施例のスイッチング電源装置は、更に
コンバータＡ、Ｂの電流をバランスさせるための比較器
ＣＯＭをコンバータ毎に備えている。比較器ＣＯＭはそ
の入力端子に自身のコンバータの一次側電流検出回路２
の出力と他のコンバータの一次側電流検出回路２の出力
とが入力され、その比較結果を電流バランス信号として
それぞれコンバータＡ、Ｂの制御回路９に出力するよう
に、構成されている。

【００６５】このように構成されたスイッチング電源装
置において、それぞれのコンバータＡ、Ｂのスイッチン
グ素子１１のオン・オフによりトランス５の一次巻線５
１に直流電圧が断続して印加され、二次巻線５２に断続
した電圧が誘起される。この電圧は出力整流平滑回路７
に入力されて整流平滑され、コンデンサ７１の両端に任
意の整流電圧として出力され負荷接続端ＴＯより負荷８
に供給される。

【００６６】負荷接続端ＴＯの電圧は分圧抵抗Ｒ１、Ｒ
２で検出され、分圧電圧が出力電圧信号としてそれぞれ
制御回路９に入力される。

【００６７】制御回路９には出力電圧信号以外にも比較
器ＣＯＭから電流バランス信号が入力される。このた
め、コンバータＡ、Ｂは電流分担がバランスするととも
に安定した出力電圧に制御される。

【００６８】ここで、今、仮にコンバータＢの負荷接続
が切れたとすると、コンバータＢには出力電流が流れな
いので、コンバータＢの二次側電流検出回路４の出力は
ゼロになる。コンバータＢの一次側では出力電流による
電流は二次側同様ゼロになるが、励磁電流は流れてい
る。本来二次側電流がゼロになれば、出力電圧を安定化
するために、スイッチング素子１１のオン巾が狭くなる
が、電流バランスをとるためにオン巾が広がる方向に制
御される。このとき、トランス５の励磁電流が増加し、
比較器６Ｂの出力が異常を示す論理値“０”となり接続
監視手段６はコンバータＢの制御回路９に対し異常信号
を出力する。

【００６９】コンバータＢの制御回路９はスイッチング
素子１１の駆動を停止もしくはオン巾を狭めコンバータ
Ｂの出力を停止する。コンバータＡは電流バランスをと
るため、自身のスイッチング素子１１のオンパルス幅が
狭まり、同様にコンバータＡの出力も停止される。

【００７０】このように本発明のスイッチング電源装置
は負荷接続が切れたことによる出力電圧の異常上昇や下
降が発生する事態を回避することができる。

【００７１】図４は本発明のスイッチング電源装置に用
いる接続監視手段の別の例を説明するための図であっ
て、二次側電流検出回路を含めて記載した回路図であ
る。この実施例に示した接続監視手段は第３図に示した
実施例の如くの、パルス幅制御方式のコンバータで構成
した並列運転方式のスイッチング電源装置に用いて好適
である。

【００７２】図において、前図と同一の参照符号は同一
構成部分を示している。また、二次側電流検出回路４は
第３図に示されたものと同様の構成であって、同様の位
置に配置される。本実施例の接続監視手段６は駆動信号
積分回路６２とＤＣバイアス回路６３と比較器６４とを
含む。駆動信号積分回路６２はスイッチング素子１１の
駆動信号のオンパルスを積分し、概略オンデューティに
比例したＤＣ電圧値を発生させ、その出力を比較器６４
の反転入力端子に供給する。ＤＣバイアス回路６３は、
二次側電流検出回路４により検出された出力電流信号す
なわち出力電流の大きさに比例した電圧値信号が軽負荷
時ないし、出力チョークコイル電流が不連続になる程度
の出力電流時に、駆動信号積分回路６２の出力電圧値を
下回ることがないように、バイアスを与える回路であ
る。出力電流に対応した信号電圧値はＤＣバイアスが与
えられた状態で比較器６４の非反転入力端子に供給され
る。

【００７３】比較器６４は駆動信号積分回路６２の出力
電圧値が出力電流に対応した信号電圧値を下回っている
とき正常を示す論理値“１”の信号を出力し、駆動信号
積分回路の出力電圧値が出力電流に対応した信号電圧値
を上回ったとき異常を示す論理値“０”の信号を出力す
る様構成されている。

【００７４】図５は図４に示した接続監視手段における
出力電流と駆動信号積分値との関係を示すグラフであ
る。図において、実線Ｌ１は、正常時の駆動信号積分回
路６２の出力電圧値である駆動信号積分値、点線Ｌ２は
異常時の駆動信号積分値、一点鎖線Ｌ３は出力電流信号
電圧値である。グラフから判るように、正常時は、軽負
荷から重負荷に至る全範囲において、駆動信号積分回路
６２の出力電圧値である駆動信号積分値Ｌ１が、出力電
流信号電圧値Ｌ３を上回ることはない。このため、比較
回路６４は正常を示す論理値“１”の信号を出力する。

【００７５】ここで、複数のコンバータＡ、Ｂのうち、
負荷８との接続が断たれたコンバータが発生すると、そ
のコンバータは電流をバランスさせようと制御されるた
め、スイッチング素子のオンデューティが広がる方向に
制御され、駆動信号積分回路１２の出力電圧値は点線で
示す異常駆動信号積分値Ｌ２まで上昇する。図５の例で
は、約４．１Ｖまで上昇する。

【００７６】一方、出力電流はゼロとなるので、出力電
流信号電圧値Ｌ３は、ＤＣバイアス回路で持ち上げられ
た最も低い信号電圧値Ｌ３０まで低下する。図５の例で
は、信号電圧値Ｌ３０は約３．６Ｖまで低下する。

【００７７】このため、破線で示す駆動信号積分回路１
２の異常時駆動信号積分値Ｌ２が出力電流信号電圧値Ｌ
３０を上回った状態となり、比較器６４は異常を示す論
理値“０”を出力する。接続監視手段６はこの信号を異
常信号として制御回路９に出力する。

【００７８】図６は本発明のスイッチング電源装置に用
いる接続監視手段の更に別の実施例を示す回路図であ
る。この実施例に示す接続監視手段は、図２に示した共
振型コンバータを用いたスイッチング電源装置をはじ
め、周波数制御方式のコンバータを用いたスイッチング
電源装置に用いて好適である。

【００７９】本実施例の接続監視手段６は、タイマ回路
６５と、タイマセット回路６６と、タイマリセット回路
６７と、比較回路６８とを含む。タイマ回路６６は直流
電圧源Ｖｃｃから抵抗Ｒを介してタイマコンデンサＣに
電圧を印加する時定数回路で構成される。

【００８０】タイマセット回路６６は比較器６６１とダ
イオード６６２とを含む。比較器６６１はその入力端子
に出力電流に対応した電圧値の出力電流信号と基準電圧
信号とが入力され、その出力はダイオード６６２を介し
てタイマコンデンサＣに接続され、出力電流信号が基準
電圧を上回っているときダイオード６６２を導通させて
タイマ回路６５の働きを停止し、下回ったときダイオー
ド６６２が非導通となりタイマ回路６５がセットされる
よう構成されている。

【００８１】タイマリセット回路６７は抵抗Ｒと三端子
スイッチ素子６７１との直列回路を含む。直列回路はタ
イマコンデンサＣの両端に接続される。三端子スイッチ
素子６７１はその制御電極にコンバータのスイッチング
素子の駆動信号が入力され、コンバータの駆動周波数に
同期してオン・オフ制御される構成となっている。比較
回路６８は直流電圧源Ｖｃｃから分圧抵抗Ｒ、Ｒを介し
て与えられる閾値電圧とタイマコンデンサＣの端子電圧
（Ａ点電圧）とが入力され、タイマコンデンサＣの端子
電圧（Ａ点電圧）が閾値電圧を下回っているとき正常を
示す論理値“１”の信号を出力し、タイマコンデンサＣ
の端子電圧（Ａ点電圧）が閾値電圧を越えたとき異常を
示す論理値“０”の信号を出力する構成となっている。

【００８２】図７は図６に示した接続監視手段を用いた
コンバータの動作周波数とタイマコンデンサの端子電圧
との関係を示すグラフである。図６に示した接続監視手
段は出力電流が流れているとき、すなわちコンバータが
負荷と接続されているときにはタイマ回路６５がセット
されない。従って、タイマコンデンサＣの端子電圧（Ａ
点電圧）が閾値電圧（図７では約２．７Ｖ）を越えるこ
とはなく、異常信号が出力されることはない。出力電流
が減少し、出力電流信号が基準電圧を下回ると、ダイオ
ード６６２が非導通となり、タイマ回路６５がセットさ
れ、タイマコンデンサＣの端子電圧（Ａ点電圧）が上昇
を開始する。

【００８３】タイマリセット回路６７はコンバータの駆
動周波数に同期してオン、オフする三端子スイッチ素子
６７１が導通したときに、タイマコンデンサＣの充電電
荷を放電することによりリセットする。従って、図７に
示す如く、コンバータの動作周波数が高いと、頻繁にリ
セットされるためタイマコンデンサＣの端子電圧（Ａ点
電圧）は低く保たれ、動作周波数が低くなるとリセット
間隔が延びるため、タイマコンデンサＣの端子電圧（Ａ
点電圧）は高くなる。

【００８４】軽負荷時に出力電圧を安定化させるため
に、動作周波数が高くなる方式の周波数制御型コンバー
タでは、軽負荷時において、タイマ回路６５がセットさ
れても、タイマコンデンサＣの端子電圧（Ａ点電圧）が
低く保たれるため、閾値電圧を越えることはなく、異常
信号が出力されることはない。

【００８５】ここで、並列接続された複数のコンバータ
のうち、負荷との接続が断たれたコンバータが発生する
とタイマ回路６５がセットされ、しかも、コンバータの
動作周波数が低くなると、タイマコンデンサＣの端子電
圧（Ａ点電圧）が容易に上昇し、閾値電圧に到達するた
め、異常信号が出力される。このように、本実施例の接
続監視手段は負荷との接続が断たれたコンバータが発生
し、出力電流が流れていない状態で、無負荷時の周波数
より高い周波数でコンバータが動作したとき、異常信号
を出力することができる。

【００８６】以上、本発明の実施例を参照して、本発明
の内容を具体的に説明したが、当業者であれば本発明の
基本的技術思想および教示に基づいて種々の変形を行う
ことができることは自明である。

【００８７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 （ａ）並列運転方式のスイッチング電源装置において、
負荷との接続が断たれたコンバータが発生しても異常に
対する処置がすみやかに行える並列運転方式のスイッチ
ング電源装置を提供することができる。 （ｂ）出力電圧の低下による負荷の誤動作や、過電圧の
発生による回路損傷を未然に防止できる信頼性の高い並
列運転方式のスイッチング電源装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の一実施例
を概略的に説明するブロック図である。

【図２】本発明のスイッチング電源装置の別の実施例を
示す回路図である。

【図３】本発明のスイッチング電源装置の別の実施例を
示す回路図である。

【図４】本発明のスイッチング電源装置に用いる接続監
視手段の一実施例を説明するための回路図である。

【図５】図４に示した接続監視手段における出力電流と
駆動信号積分値との関係を示すグラフである。

【図６】本発明のスイッチング電源装置に用いる接続監
視手段の更に別の実施例を示す回路図である。

【図７】図６に示した接続監視手段を用いたコンバータ
の動作周波数とタイマコンデンサの端子電圧との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ コンバータ １ スイッチング回路 ６ 接続監視手段 ７ 出力整流平滑回路 ９ 制御回路 １０ 直流電圧源 １１ スイッチング素子 ＴＯ 負荷接続端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H730 AA20 AS00 AS01 AS19 BB22 BB52 BB57 BB76 DD04 EE03 EE07 EE08 EE10 FD03 FD33 FD53 FG05 XX04 XX11 XX13 XX14 XX18 XX24 XX35 XX36 XX43 XX47

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコンバータと、制御回路と、接続
   監視手段とを含むスイッチング電源装置であって、 前記複数のコンバータのそれぞれは、スイッチング回路
   と、出力整流平滑回路とを含み、出力側が互いに並列に
   接続されて負荷接続端を構成しており、 前記スイッチング回路は、供給された直流電圧をスイッ
   チングし、前記出力整流平滑回路は、前記スイッチング
   回路から供給されたスイッチング出力を整流平滑して、
   負荷接続端に出力電流を供給し、 前記接続監視手段は、前記並列接続の状態を監視し、正
   常な接続状態が確保されていないとき、異常信号を出力
   し、 前記制御回路は、前記異常信号が出力されたとき、スイ
   ッチング電源装置の出力を停止させるスイッチング電源
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記接続監視手段は、前記コンバータの前記スイッチン
   グ回路を構成するスイッチング素子に流れる電流と、前
   記コンバータの出力電流とを比較し、接続状態を監視す
   るスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記接続監視手段は、前記コンバータの前記スイッチン
   グ回路を構成するスイッチング素子の駆動信号と、前記
   コンバータの出力電流とを比較し、接続状態を監視する
   スイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記接続監視手段は、前記コンバータの出力電流が検出
   されない状態で、前記コンバータの前記スイッチング回
   路を構成するスイッチング素子の駆動信号のデューティ
   が、無負荷時に対応するデューティを上回ったとき、前
   記異常信号を出力するスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記接続監視手段は、前記コンバータの出力電流が検出
   されない状態で、前記コンバータの動作周波数が、無負
   荷時に対応する動作周波数以外の周波数で動作したと
   き、異常信号を出力するスイッチング電源装置。