JP2006050891A - マルチフェーズ型dc/dcコンバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】出力電流容量や相数を変更したい場合に容易に対応できるようにする。
【解決手段】それぞれコンバータ回路10,20,30を組み込んだマスタ基板と2つのスレーブ基板を用意し、母基板1上に設けた接続保持機構に対して着脱自在にしている。各コンバータ回路はそれぞれ制御IC11,21,31に相設定信号Pset1,Pset2,Pset3を供給する相設定手段13,23,33を設けている。接続保持機構にマスタ基板のみを接続保持させたときには2相で動作を行う。また、接続保持機構にさらに1つのスレーブ基板を接続保持させたときにはスレーブ基板の制御IC21はマスタ基板から相制御信号CLK1を受けて4相で動作を行う。また、接続保持機構にさらにもう1つのスレーブ基板を接続保持させたときには、もう1つのスレーブ基板の制御IC31は1つのスレーブ基板の制御IC21から相制御信号CLK2を受けて6相で動作を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】それぞれコンバータ回路10,20,30を組み込んだマスタ基板と2つのスレーブ基板を用意し、母基板1上に設けた接続保持機構に対して着脱自在にしている。各コンバータ回路はそれぞれ制御IC11,21,31に相設定信号Pset1,Pset2,Pset3を供給する相設定手段13,23,33を設けている。接続保持機構にマスタ基板のみを接続保持させたときには2相で動作を行う。また、接続保持機構にさらに1つのスレーブ基板を接続保持させたときにはスレーブ基板の制御IC21はマスタ基板から相制御信号CLK1を受けて4相で動作を行う。また、接続保持機構にさらにもう1つのスレーブ基板を接続保持させたときには、もう1つのスレーブ基板の制御IC31は1つのスレーブ基板の制御IC21から相制御信号CLK2を受けて6相で動作を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、パーソナルコンピュータなどの低電圧大電流が要求される装置の電源として使用されるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置に関する。
IT機器に代表される電子機器の高機能化、高速化、大規模化に伴い、電源への大容量化が要求されている。特に、パーソナルコンピュータや通信機器などにおいては、CPUの低電圧化が進み、電源の低電圧大電流化が要求されている。このような電源における、低電圧化・大電流化・高速化を実現する方法として、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置がある。
従来の、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置は、位相調整回路と複数のDC/DCコンバータを備え、位相調整回路によって各DC/DCコンバータのスイッチング位相が均等な間隔になるように設定し、負荷に対して各DC/DCコンバータの出力電流を合成した電流を通電するとともに負荷に対するリップル率の改善を図るようにしている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−284333公報
しかしながら、従来のマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置は、出力電流容量を変更したい場合や相数を変更したい場合に、その装置において使用者が自由に出力電流容量や相数を変更することができなかった。このため、要求する出力電流容量のDC/DCコンバータ装置や要求する相数のDC/DCコンバータ装置を別途用意しなければならなかった。
本発明は、出力電流容量を変更したい場合や相数を変更したい場合に容易に対応できるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置を提供する。
本発明は、複数のDC/DCコンバータの出力端子を並列に接続し、各DC/DCコンバータの出力位相を異ならせたマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置において、1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成したマスタコンバータユニットと、1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成した複数のスレーブコンバータユニットと、各ユニットの基板に形成した入出力端子と接続する入出力端子を有し、それぞれ基板を保持することで入出力端子間の接続を行う複数の接続保持機構を設けた母基板と、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の相数を設定する相設定信号を与える相設定手段と、クロック信号を発生する周波数設定回路と、相設定手段から相設定信号と周波数設定回路からのクロック信号を入力して自己のDC/DCコンバータの動作位相を相設定信号に基づき設定するとともに、1つのスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を相設定信号に基づき制御する相制御信号を発生する、マスタコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部と、相設定手段からの相設定信号とマスタコンバータユニット又は他のスレーブコンバータユニットからの相制御信号を入力して自己のDC/DCコンバータの動作位相を相設定信号に基づき設定するとともに、さらに別のスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を相設定信号に基づき制御する相制御信号を発生する、スレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部を備え、相設定手段は、母基板の接続保持機構にマスタコンバータユニットのみを接続保持するか、マスタコンバータユニットとともにスレーブコンバータユニットの1つ又は複数を接続保持するかによって相設定信号を可変することにある。
本発明によれば、1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成したマスタコンバータユニットと、1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成した複数のスレーブコンバータユニットを、母基板に設けた複数の接続保持機構に対して接続保持する構成とし、その接続保持機構にマスタコンバータユニットのみを接続保持するか、マスタコンバータユニットとともにスレーブコンバータユニットの1つ又は複数を接続保持するかにより、出力電流容量を変更したり、相数を変更したりできるので、出力電流容量を変更したい場合や相数を変更したい場合に容易に対応できる。
また、本発明によれば、1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成した複数のスレーブコンバータユニットを、1又は複数のDC/DCコンバータで構成したマスタコンバータユニットを配置した母基板に設けた複数の接続保持機構に接続保持する構成とし、その母基板を複数接続して出力電流容量を変更したり、相数を変更したりできるので、出力電流容量を変更したい場合や相数を変更したい場合に容易に対応できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成を示す図で、入力端子Vin(+)、Vin(-)間に入力コンデンサC1を接続するとともに、出力端子Vout(+)、Vout(-)間に出力コンデンサC2を接続している。
(第1の実施の形態)
図1は、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成を示す図で、入力端子Vin(+)、Vin(-)間に入力コンデンサC1を接続するとともに、出力端子Vout(+)、Vout(-)間に出力コンデンサC2を接続している。
前記入力コンデンサC1に、複数、例えば、3個のDC/DCコンバータ回路10、20、30の入力端子を並列に接続し、前記出力コンデンサC2に、前記各DC/DCコンバータ回路10、20、30の出力端子を並列に接続している。
前記入力端子Vin(+)、Vin(-)、入力コンデンサC1、出力端子Vout(+)、Vout(-)、出力コンデンサC2、各DC/DCコンバータ回路10、20、30の入力端子に電圧を供給する電源ラインLn1及び各DC/DCコンバータ回路10、20、30の出力端子から電力を取り出す電源ラインLn2は、図2に示す母基板1上に配置されている。
前記DC/DCコンバータ回路10は、図2に示すマスタ基板2上に形成され、装置全体を制御するマスタコンバータユニットを構成している。前記DC/DCコンバータ回路10は、2つのDC/DCコンバータからなる2相のコンバータ回路で、DC/DCコンバータ制御IC11、スイッチ素子Q11A、スイッチ素子Q11B、ダイオードD11、インダクタL11、電流検出抵抗R11、スイッチ素子Q12A、スイッチ素子Q12B、ダイオードD12、インダクタL12、電流検出抵抗R12、前記DC/DCコンバータ制御IC11の動作周波数を設定するクロック信号CLKを出力する周波数設定回路12、装置の相数を設定する相設定手段13によって構成されている。ここで、スイッチ素子Q11A、スイッチ素子Q11Bは前記DC/DCコンバータ制御IC11により相補的にスイッチング動作を行う。同様に、スイッチ素子Q12A、スイッチ素子Q12Bは前記DC/DCコンバータ制御IC11により相補的にスイッチング動作を行う。
前記DC/DCコンバータ回路20は、図2に示すスレーブ基板3上に形成され、スレーブコンバータユニットを構成している。前記DC/DCコンバータ回路20は、2つのDC/DCコンバータからなる2相のコンバータ回路で、DC/DCコンバータ制御IC21、スイッチ素子Q21A、スイッチ素子Q21B、ダイオードD21、インダクタL21、電流検出抵抗R21、スイッチ素子Q22A、スイッチ素子Q22B、ダイオードD22、インダクタL22、電流検出抵抗R22、装置の相数を設定する相設定手段23によって構成されている。ここで、スイッチ素子Q21A、スイッチ素子Q21Bは前記DC/DCコンバータ制御IC21により相補的にスイッチング動作を行う。同様に、スイッチ素子Q22A、スイッチ素子Q22Bは前記DC/DCコンバータ制御IC21により相補的にスイッチング動作を行う。
前記DC/DCコンバータ回路30は、図2に示すスレーブ基板4上に形成され、スレーブコンバータユニットを構成している。前記DC/DCコンバータ回路30は、2つのDC/DCコンバータからなる2相のコンバータ回路で、DC/DCコンバータ制御IC31、スイッチ素子Q31A、スイッチ素子Q31B、ダイオードD31、インダクタL31、電流検出抵抗R31、スイッチ素子Q32A、スイッチ素子Q32B、ダイオードD32、インダクタL32、電流検出抵抗R32、装置の相数を設定する相設定手段33によって構成されている。ここで、スイッチ素子Q31A、スイッチ素子Q31Bは前記DC/DCコンバータ制御IC31により相補的にスイッチング動作を行う。同様に、スイッチ素子Q32A、スイッチ素子Q32Bは前記DC/DCコンバータ制御IC31により相補的にスイッチング動作を行う。
前記マスタコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC11は、相設定手段13より与えられる相設定信号Pset1、周波数設定回路12より与えられるクロック信号CLK、電流検出抵抗R11の両端電圧で電流検出信号となるCS(+)11、CS(-)11、電流検出抵抗R12の両端電圧で電流検出信号となるCS(+)12、CS(-)12、出力電圧Voを入力している。そして、前記スレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC21に対して相制御信号CLK1を与えるようになっている。
前記スレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC21は、相設定手段23より与えられる相設定信号Pset2、DC/DCコンバータ制御IC11から与えられる相制御信号CLK1、電流検出抵抗R21の両端電圧で電流検出信号となるCS(+)21、CS(-)21、電流検出抵抗R22の両端電圧で電流検出信号となるCS(+)22、CS(-)22、出力電圧Voを入力している。そして、前記スレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC31に対して相制御信号CLK2を与えるようになっている。
前記スレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC31は、相設定手段33より与えられる相設定信号Pset3、DC/DCコンバータ制御IC21から与えられる相制御信号CLK2、電流検出抵抗R31の両端電圧で電流検出信号となるCS(+)31、CS(-)31、電流検出抵抗R32の両端電圧で電流検出信号となるCS(+)32、CS(-)32、出力電圧Voを入力している。
前記DC/DCコンバータ制御IC11は、各DC/DCコンバータ制御IC21、31に対して、出力電圧制御用信号Vset、出力電流制御用信号Ith、GND電位を共通入力信号として供給している。前記各DC/DCコンバータ制御IC11、21、31は、出力電圧制御用信号Vset、出力電流制御用信号Ithを共通入力としているため、共通の出力電圧、出力電流となるようにそれぞれのDC/DCコンバータ回路10、20、30を制御し、各相設定手段13、23、33で設定された相数となるようにマルチフェーズ制御する。
DC/DCコンバータ制御IC11、21、31として、既存ICであるLTC1629(リニアテクノロジ社製)を用いる。また、各相設定手段13、23、33は6相となるように設定している。
ここで、マルチフェーズ制御について図3を用いて説明する。
周波数設定回路12より与えられるクロック信号CLK、DC/DCコンバータ制御IC11からDC/DCコンバータ制御IC21に与えられる相制御信号CLK1、DC/DCコンバータ制御IC21からDC/DCコンバータ制御IC31に与えられる相制御信号CLK2は、前記マスタコンバータユニットと前記2つのスレーブコンバータユニットに含まれる複数のコンバータ回路の各々が動作する位相を設定するものである。
周波数設定回路12より与えられるクロック信号CLK、DC/DCコンバータ制御IC11からDC/DCコンバータ制御IC21に与えられる相制御信号CLK1、DC/DCコンバータ制御IC21からDC/DCコンバータ制御IC31に与えられる相制御信号CLK2は、前記マスタコンバータユニットと前記2つのスレーブコンバータユニットに含まれる複数のコンバータ回路の各々が動作する位相を設定するものである。
スイッチ素子Q11A、Q11Bは、DC/DCコンバータ回路10における1相を作るために使用されるスイッチであり、スイッチ素子Q11Aは、DC/DCコンバータ回路10に与えられるクロック信号CLKに同期してオン動作し、スイッチ素子Q11Bは、スイッチ素子Q11Aがオン動作している間はオフ動作する。
また、スイッチ素子Q12A、Q12Bは、DC/DCコンバータ回路10における他の1相を作るために使用されるスイッチであり、スイッチ素子Q12Aは、相設定手段13で設定された相設定信号Pset1に基づき、スイッチ素子Q11Aに対し位相が180度ずれてオン動作し、スイッチ素子Q12Bは、スイッチ素子Q12Aがオン動作している間はオフ動作する。よって、スイッチ素子Q11A、Q11BによりインダクタL11に流れる電流はL11電流のようになり、スイッチ素子Q12A、Q12BによりインダクタL12に流れる電流はL12電流のようになる。このようにして、DC/DCコンバータ制御IC11は、自己のDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定する。
また、DC/DCコンバータ制御IC11は、周波数設定回路12より与えられるクロック信号CLKに対し、相設定手段13で設定された相設定信号Pset1に基づき、60度位相をずらした、相制御信号CLK1をDC/DCコンバータ制御IC21に与える。
スイッチ素子Q21A、Q21Bは、DC/DCコンバータ回路20における1相を作るために使用されるスイッチであり、スイッチ素子Q21Aは、DC/DCコンバータ回路20に与えられる相制御信号CLK1に同期してオン動作し、スイッチ素子Q21B(図3には図示せず)は、スイッチ素子Q21Aがオン動作している間はオフ動作する。
また、スイッチ素子Q22A、Q22Bは、DC/DCコンバータ回路20における他の1相を作るために使用されるスイッチであり、スイッチ素子Q22Aは、相設定手段23で設定された相設定信号Pset2に基づき、スイッチ素子Q21Aに対し位相が180度ずれてオン動作し、スイッチ素子Q22B(図3には図示せず)は、スイッチ素子Q22Aがオン動作している間はオフ動作する。よって、スイッチ素子Q21A、Q21BによりインダクタL21に流れる電流はL21電流のようになり、スイッチ素子Q22A、Q22BによりインダクタL22に流れる電流はL22電流のようになる。このようにして、DC/DCコンバータ制御IC21は、自己のDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定する。
また、DC/DCコンバータ制御IC21は、DC/DCコンバータ制御IC11より与えられる相制御信号CLK1に対し、相設定手段23で設定された相設定信号Pset2に基づき、60度位相をずらした、相制御信号CLK2をDC/DCコンバータ制御IC31に与える。
スイッチ素子Q31A、Q31Bは、DC/DCコンバータ回路30における1相を作るために使用されるスイッチであり、スイッチ素子Q31Aは、DC/DCコンバータ回路30に与えられる相制御信号CLK2に同期してオン動作し、スイッチ素子Q31B(図3には図示せず)は、スイッチ素子Q31Aがオン動作している間はオフ動作する。
また、スイッチ素子Q32A、Q32Bは、DC/DCコンバータ回路30における他の1相を作るために使用されるスイッチであり、スイッチ素子Q32Aは、相設定手段33で設定された相設定信号Pset3に基づき、スイッチ素子Q31Aに対し位相が180度ずれてオン動作し、スイッチ素子Q32B(図3には図示せず)は、スイッチ素子Q32Aがオン動作している間はオフ動作する。よって、スイッチ素子Q31A、Q31BによりインダクタL31に流れる電流はL31電流のようになり、スイッチ素子Q32A、Q32BによりインダクタL32に流れる電流はL32電流のようになる。よって、合成された出力電流は、リップルが減少された直流電流に近い電流波形となる。このようにして、DC/DCコンバータ制御IC31は、自己のDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定する。
図2に示すように、母基板1の上には前記マスタコンバータユニット及びスレーブコンバータユニットの基板に形成した入出力端子と接続する入出力端子を有し、それぞれ基板を保持することで入出力端子間の接続を行うコネクタとしての機能を有する複数の接続保持機構5、6、7が配置されている。そして、接続保持機構5にマスタコンバータユニットのマスタ基板2を着脱自在とし、接続保持機構6、7にスレーブコンバータユニットのスレーブ基板3、4を着脱自在としている。
前記マスタ基板2上のDC/DCコンバータ制御IC11からスレーブ基板3、4上のDC/DCコンバータ制御IC21、31に供給される出力電圧制御用信号Vsetと出力電流制御用信号Ithは信号線8a,8bによって送信されている。前記マスタ基板2とスレーブ基板3、4とのGND電位は信号線8cを介して接続されている。前記マスタ基板2からスレーブ基板3への相制御信号CLK1は信号線9aによって送信され、スレーブ基板3からスレーブ基板4への相制御信号CLK2は信号線9bによって送信されている。
次に、接続保持機構5、6、7の構成について述べる。
図4は接続保持機構5を示しているが、この接続保持機構5をA−A′線に沿って断面すると図5に示すようになり、B−B′線に沿って断面すると図6に示すようになる。前記接続保持機構5には、図5に示すようにマスタ基板2と母基板1との電気的接続を行う入出力端子として、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子が構成されており、この各端子は図6に示すように、金属板で構成された板バネ5aによって構成され、接続保持機構5に挿入されるマスタ基板2をこの板バネ5aによって狭持するようになっている。
図4は接続保持機構5を示しているが、この接続保持機構5をA−A′線に沿って断面すると図5に示すようになり、B−B′線に沿って断面すると図6に示すようになる。前記接続保持機構5には、図5に示すようにマスタ基板2と母基板1との電気的接続を行う入出力端子として、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子が構成されており、この各端子は図6に示すように、金属板で構成された板バネ5aによって構成され、接続保持機構5に挿入されるマスタ基板2をこの板バネ5aによって狭持するようになっている。
これに対してマスタ基板2の入出力端子も図7に示すように接続保持機構5のVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子の配置に対応してVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子を設けている。従って、接続保持機構5にマスタ基板2を正しく挿入すれば互いのVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子は接触するようになる。
ここでは接続保持機構5とマスタ基板2について述べたが接続保持機構6、7とスレーブ基板3、4についても構成は同一である。
従って、マスタ基板2、スレーブ基板3、4を接続保持機構5、6、7に挿入して保持することで各基板2、3、4は母基板1と電気的に接続される。また、マスタ基板2、スレーブ基板3、4を接続保持機構5、6、7から離脱することも容易になる。
従って、マスタ基板2、スレーブ基板3、4を接続保持機構5、6、7に挿入して保持することで各基板2、3、4は母基板1と電気的に接続される。また、マスタ基板2、スレーブ基板3、4を接続保持機構5、6、7から離脱することも容易になる。
図8は母基板1上に配置された接続保持機構5、6、7の各端子と母基板1上に形成された回路パターンとの電気的接続状態を示す図である。母基板1に供給される電源ラインVin(+)、Vin(-)は各接続保持機構5、6、7のVin(+)端子、Vin(-)端子に接続し、母基板1から負荷に供給される電源ラインVout(+)、Vout(-)は各接続保持機構5、6、7のVout(+)端子、Vout(-)端子に接続している。
前記DC/DCコンバータ回路10の相設定手段13は、例えば、図9に示すように、切り替えることで相設定信号Pset1をGND電位、Vcc電位、Open電位の3状態を維持できる切替えスイッチ131で構成している。この構成は、前記DC/DCコンバータ回路20、30の相設定手段23、33についても同じある。相設定信号Pset1、Pset2、Pset3と相数設定との関係を示すと、表1に示すようになっている。
これは、マスタ基板2のみを接続保持機構5に接続保持した場合には、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置を2相で動作させるために、マスタ基板2上に形成された相設定手段13によって相設定信号Pset1をGND電位とすること、マスタ基板2を接続保持機構5に接続保持し、スレーブ基板3を接続保持機構6に接続保持した場合には、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置を4相で動作させるために、マスタ基板2上に形成された相設定手段13によって相設定信号Pset1をOpen電位、スレーブ基板3に形成された相設定手段23によって相設定信号Pset2をGND電位とすること、マスタ基板2を接続保持機構5に接続保持し、スレーブ基板3、4を接続保持機構6、7に接続保持した場合には、マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置を6相で動作させるために、マスタ基板2上に形成された相設定手段13、スレーブ基板3に形成された相設定手段23、スレーブ基板4に形成された相設定手段33によって、各相設定信号Pset1、Pset2、Pset3の全てをGND電位とすることを示している。
このような構成においては、このマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置を最も出力電流容量の大きい状態、すなわち、6相で動作させたいときには、マスタ基板2の相設定手段13によって相設定信号Pset1をGND電位に設定し、スレーブ基板3、4の相設定手段23、33によって相設定信号Pset2、Pset3もGND電位に設定する。そして、マスタ基板2を接続保持機構5に接続保持するとともにスレーブ基板3、4をそれぞれ接続保持機構6、7に接続保持する。
この状態でDC/DCコンバータ回路10、20、30を動作すると、DC/DCコンバータ回路10、20、30からそれぞれ2相の出力が得られ、その合成した出力が出力コンデンサC2を経由して出力端子Vout(+)、Vout(-)から出力される。そして、DC/DCコンバータ回路10からの出力位相はスイッチ素子Q11Aのオン信号を基本として0度と180度に制御され、DC/DCコンバータ回路20からの出力位相は60度と240度に制御され、DC/DCコンバータ回路30からの出力位相は120度と300度に制御される。これにより、出力端子Vout(+)、Vout(-)からの出力リップルは低減される。
また、用途が異なり、このマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の出力電流容量を最大時の2/3程度の状態、すなわち、4相で動作させたいときには、接続保持機構7からスレーブ基板4を離脱させる。また、マスタ基板2の相設定手段13によって相設定信号Pset1をGND電位からOpen電位に切り替える。
この状態でDC/DCコンバータ回路10、20を動作すると、DC/DCコンバータ回路10、20からそれぞれ2相の出力が得られ、その合成した出力が出力コンデンサC2を経由して出力端子Vout(+)、Vout(-)から出力される。そして、DC/DCコンバータ回路10からの出力位相はスイッチ素子Q11Aのオン信号を基本として0度と180度に制御され、DC/DCコンバータ回路20からの出力位相は90度と270度に制御される。これにより、出力端子Vout(+)、Vout(-)からの出力リップルは低減される。
さらに、用途が異なり、このマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の出力電流容量を最大時の1/3程度の状態、すなわち、2相で動作させたいときには、接続保持機構6からスレーブ基板3を離脱させてマスタ基板2のみにする。また、マスタ基板2の相設定手段13によって相設定信号Pset1をGND電位に切り替える。
この状態でDC/DCコンバータ回路10を動作すると、DC/DCコンバータ回路10から2相の出力が得られ、その合成した出力が出力コンデンサC2を経由して出力端子Vout(+)、Vout(-)から出力される。そして、DC/DCコンバータ回路10からの出力位相はスイッチ素子Q11Aのオン信号を基本として0度と180度に制御される。
このように、母基板1の接続保持機構5に対してマスタ基板2は常に接続保持させる必要が有るが、スレーブ基板3、4については接続保持機構6、7に対して、出力電流容量や相数に応じて接続すればよく、出力電流容量を変更したい場合や相数を変更したい場合に容易に対応できる。
なお、この実施の形態では相設定手段として切替えスイッチ131を使用した場合を例として述べたが、図10に示すように、ジャンパ部材132を使用して端子間を短絡するスイッチ133を使用してもよい。
(第2の実施の形態)
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図11に示すように、本実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置は、基本的には前述した第1の実施の形態に記載したマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置と同一であり、異なる点は、各基板2、3、4に配置した相設定手段13、23、33に代えて相設定手段41を母基板1上に配置した点である。
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図11に示すように、本実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置は、基本的には前述した第1の実施の形態に記載したマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置と同一であり、異なる点は、各基板2、3、4に配置した相設定手段13、23、33に代えて相設定手段41を母基板1上に配置した点である。
前記相設定手段41は、例えば、GND電位、Vcc電位、Open電位の3状態を維持できる切替えスイッチを3個設け、各スイッチで相設定信号Pset1、相設定信号Pset2、相設定信号Pset3を設定し、相設定信号Pset1をマスタコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC11に与え、相設定信号Pset2をスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC21に与え、相設定信号Pset3をスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御IC31に与えている。そして、前記各DC/DCコンバータ制御IC11、21、31から+Vcc電圧を、前記相設定手段41の各スイッチに入力している。
母基板1に配置した接続保持機構5,6,7の端子としては、図12に示すように、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子を設けるとともに、+Vcc端子42及び相設定信号端子43を設けている。また、前記接続保持機構5,6,7の各端子に接続するマスタ基板2、スレーブ基板3、4の端子としては、図13に示すように、接続保持機構5、6、7のVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42及び相設定信号端子43の配置に対応して、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子44及び相設定端子45を設けている。
従って、マスタ基板2、スレーブ基板3、4を接続保持機構5、6、7に挿入して保持することで各基板2、3、4は母基板1と電気的に接続され、各DC/DCコンバータ制御IC11、21、31から+Vcc電圧を相設定手段41の各スイッチに供給できるとともに、相設定手段41によって設定された相設定信号Pset1をDC/DCコンバータ制御IC11に、相設定信号Pset2をDC/DCコンバータ制御IC21に、相設定信号Pset3をDC/DCコンバータ制御IC31にそれぞれ供給できる。
このような構成においても、母基板1の接続保持機構5に対してマスタ基板2は常に接続保持させる必要が有るが、スレーブ基板3、4については接続保持機構6、7に対して、出力電流容量や相数に応じて接続すればよく、出力電流容量を変更したい場合や相数を変更したい場合に容易に対応できる。また、相数設定をマスタ基板2及びスレーブ基板3、4において個々に行う必要が無く、母基板1上にて一括してできるので、相数の設定作業が容易になる。
なお、前述した各実施の形態では、マスタ基板2上のDC/DCコンバータ制御IC11からスレーブ基板3、4上のDC/DCコンバータ制御IC21、31への出力電圧制御用信号Vsetと出力電流制御用信号Ithを信号線8a,8bを使用して送信し、また、マスタ基板2とスレーブ基板3、4とのGND電位を信号線8cによって接続し、マスタ基板2からスレーブ基板3への相制御信号CLK1を信号線9aによって送信し、スレーブ基板3からスレーブ基板4への相制御信号CLK2を信号線9bによって送信するようにしたが、信号線8a,8b,8c,9a,9bに代えて母基板1上に回路パターンを配線し、その回路パターンで信号の送信やグランド電位の接続を行うようにしてもよい。このようにすることで、基板間に跨って接続される空中信号線を無くすことができる。
(第3の実施の形態)
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は前述した第2の実施の形態と同一である。また、この実施の形態は、出力電圧制御用信号Vset、出力電流制御用信号Ith、相制御信号CLK1、相制御信号CLK2の送信やグランド電位の接続を母基板1上に回路パターンで実現している。
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は前述した第2の実施の形態と同一である。また、この実施の形態は、出力電圧制御用信号Vset、出力電流制御用信号Ith、相制御信号CLK1、相制御信号CLK2の送信やグランド電位の接続を母基板1上に回路パターンで実現している。
図14に示すように、スレーブ基板3、4を接続保持する接続保持機構6、7に基板検出手段61、62を設けている。
マスタ基板2を接続保持する接続保持機構5は、図15に示すように、マスタ基板2と母基板1との電気的接続機構として、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42及び相設定信号端子43に加え、共通信号である出力電圧制御用信号Vsetの出力電圧設定端子46、共通信号である出力電流制御用信号Ithの出力電流設定端子47、共通信号であるGND電位の信号グランド端子48及びスレーブ基板3に与える相制御信号CLK1の出力端子49を新たに設けている。
マスタ基板2を接続保持する接続保持機構5は、図15に示すように、マスタ基板2と母基板1との電気的接続機構として、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42及び相設定信号端子43に加え、共通信号である出力電圧制御用信号Vsetの出力電圧設定端子46、共通信号である出力電流制御用信号Ithの出力電流設定端子47、共通信号であるGND電位の信号グランド端子48及びスレーブ基板3に与える相制御信号CLK1の出力端子49を新たに設けている。
また、スレーブ基板3、4の接続保持機構6、7は、図16に示すように、スレーブ基板3、4と母基板1との電気的接続機構として、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42及び相設定信号端子43に加え、共通信号である出力電圧制御用信号Vsetの出力電圧設定端子46、共通信号である出力電流制御用信号Ithの出力電流設定端子47、共通信号であるGND電位の信号グランド端子48、後段のスレーブ基板に与える相制御信号の出力端子50、マスタ基板2或いは前段のスレーブ基板から与えられる相制御信号の入力端子51を新たに設けている。
前記接続保持機構5に接続保持されるマスタ基板2の入出力端子は、図17に示すように、接続保持機構5のVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42、相設定信号端子43、出力電圧設定端子46、出力電流設定端子47、信号グランド端子48、出力端子49の配置に対応して、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子44、相設定端子45、出力電圧設定端子52、出力電流設定端子53、信号グランド端子54、出力端子55を設けている。
前記接続保持機構6、7に接続保持されるスレーブ基板3、4の入出力端子は、図18に示すように、接続保持機構6、7のVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42、相設定信号端子43、出力電圧設定端子46、出力電流設定端子47、信号グランド端子48、出力端子50、入力端子51の配置に対応して、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子44、相設定端子45、出力電圧設定端子52、出力電流設定端子53、信号グランド端子54、出力端子56、入力端子57を設けている。
前記基板検出手段61、62は、図19及び図20に示すように、回転軸63を中心にして回動するV字部材64の外側に同じくV字形状した導電性の第1の接点部材65を張付け、前記V字部材64の一方の側と導電性の第2の接点部材66との間には絶縁材からなる板バネ67を設けている。前記V字部材64は板バネ67によって、通常は図19に示すように図中時計方向に回動した状態に偏倚されており、この状態では第1の接点部材65における一方の側の先端部が第2の接点部材66から離間し、他方の側の先端部が導電性の第3の接点部材68に接触する。
そして、接続保持機構6、7にスレーブ基板3、4が挿入されると、このスレーブ基板3、4の下端角部によってV字部材64の一方の側が下方に押し込まれ、これにより、V字部材64が板バネ67のバネ力に抗して図中反時計方向に回動し、図20に示すように第1の接点部材65における他方の側の先端部が第3の接点部材68から離間し、一方の側の先端部が第2の接点部材66に接触する。
このように前記基板検出手段61、62は、スイッチ機構を構成し、前記第1の接点部材65から第1接点出力を取り出し、前記第2の接点部材66から第2接点出力を取り出し、前記第3の接点部材68から第3接点出力を取り出すようになっている。従って、前記基板検出手段61、62を電気回路で示すと、図21に示すスイッチ構成となる。このスイッチは、スレーブ基板3、4が挿入される前は第1接点出力と第2接点出力が接続し、スレーブ基板3、4が挿入されると第1接点出力と第3接点出力の接続に切替わる。
そこで、前記基板検出手段61、62を使用して相設定手段41に代る相設定手段を構成する。すなわち、図22に示すように、基板検出手段61の第1接点出力と基板検出手段62の第1接点出力をグランドGNDに接続し、基板検出手段61の第3接点出力と基板検出手段62の第2接点出力を相設定信号Pset1の出力端子とする。なお、相設定信号Pset2及びPset3の出力端子はグランドGNDに接続している。
このような構成においては、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2のみ接続保持した場合には、スレーブ基板3及びスレーブ基板4は挿入されていないので、基板検出手段61の第1接点出力と第3接点出力が接続し、基板検出手段62の第1接点出力と第2接点出力がオープンとなる。すなわち、図22の(a)に示す状態となる。このとき相設定信号Pset1はGND電位となる。これは、前述した表1によれば2相が設定されていることを示している。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6にスレーブ基板3を接続保持した場合には、基板検出手段61の第1接点出力と第2接点出力が接続するので第1接点出力と第3接点出力はオープンとなる。また、基板検出手段62の第1接点出力と第2接点出力のオープン状態は変化しない。すなわち、図22の(b)に示す状態となる。このとき相設定信号Pset1はOpen電位となる。また、相設定信号Pset2はGND電位となっている。これは、前述した表1によれば4相が設定されていることを示している。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6にスレーブ基板3を接続保持し、接続保持機構7にスレーブ基板4を接続保持した場合には、基板検出手段61の第1接点出力と第3接点出力のオープン状態は変化しない。また、基板検出手段62の第1接点出力と第2接点出力は接続状態となる。すなわち、図22の(c)に示す状態となる。このとき相設定信号Pset1はGND電位となる。また、相設定信号Pset2及びPset3はGND電位となっている。これは、前述した表1によれば6相が設定されていることを示している。
このように、接続保持機構6、7に対してスレーブ基板3、4が接続保持したか否かを検出する基板検出機構61、62を備え、この基板検出機構61、62が構成するスイッチ機構を使用して2相、4相、6相における相設定信号Pset1、Pset2、Pset3の状態を自動的に設定するようにしているので、相数設定時の誤りが無く、相数の誤設定によるコンバータ回路の故障を防ぐことが可能となる。
なお、この実施の形態においても、使用者が出力電流容量および相数を変更したい場合に、容易にその変更に対応できるのは勿論である。
なお、この実施の形態では、基板が挿入されない状態では基板検出機構61、62の第1の接点部材65が第3の接点部材68と接触するように偏倚させる部材として板バネ67を用いたがこれに限定するものではなく、螺旋バネ等を用いても良い。
なお、この実施の形態では、基板が挿入されない状態では基板検出機構61、62の第1の接点部材65が第3の接点部材68と接触するように偏倚させる部材として板バネ67を用いたがこれに限定するものではなく、螺旋バネ等を用いても良い。
(第4の実施の形態)
前述した第3の実施の形態では、接続保持機構6、7に対してスレーブ基板3、4が接続保持したか否かを、基板検出機構61、62を使用して検出したが、この実施の形態では基板検出機構61、62に代えて接続保持機構6、7の端子とスレーブ基板3、4の端子を使用して検出している。
前述した第3の実施の形態では、接続保持機構6、7に対してスレーブ基板3、4が接続保持したか否かを、基板検出機構61、62を使用して検出したが、この実施の形態では基板検出機構61、62に代えて接続保持機構6、7の端子とスレーブ基板3、4の端子を使用して検出している。
すなわち、スレーブ基板3、4の接続保持機構6、7は、図23に示すように、スレーブ基板3、4と母基板1との電気的接続機構として、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42、相設定信号端子43、共通信号である出力電圧制御用信号Vsetの出力電圧設定端子46、共通信号である出力電流制御用信号Ithの出力電流設定端子47、共通信号であるGND電位の信号グランド端子48、後段のスレーブ基板に与える相制御信号の出力端子50、マスタ基板2或いは前段のスレーブ基板から与えられる相制御信号の入力端子51に加え、1対の基板検出端子58a,58bを新たに設けている。
前記接続保持機構6、7に接続保持されるスレーブ基板3、4の入出力端子は、図24に示すように、接続保持機構6、7のVin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子42、相設定信号端子43、出力電圧設定端子46、出力電流設定端子47、信号グランド端子48、出力端子50、入力端子51の配置に対応して、Vin(+)端子、Vin(-)端子、Vout(+)端子、Vout(-)端子、+Vcc端子44、相設定端子45、出力電圧設定端子52、出力電流設定端子53、信号グランド端子54、出力端子56、入力端子57を設けている。また、1対の基板検出端子58a,58bに対応して基板設定端子59を設けている。
そして、前記接続保持機構6、7がスレーブ基板3、4を接続保持したときには、それぞれ対応する端子は互いに接触する。また、前記1対の基板検出端子58a,58bと基板設定端子59は、図25に示すように、基板設定端子59が基板検出端子58a,58bを短絡するスイッチ機構を構成し、基板検出端子58aから第1接点出力を取り出し、基板検出端子58bから第2接点出力を取り出している。
そして、前記1対の基板検出端子58a,58bと基板設定端子59からなるスイッチ機構を相設定手段に接続している。すなわち、図26に示すように、前記接続保持機構6の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板3の基板設定端子59とでスイッチ機構71を構成し、前記接続保持機構7の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板4の基板設定端子59とでスイッチ機構72を構成している。
また、73は相設定手段で、1対のリレー回路74,75で構成している。前記相設定手段73は、リレー回路74のリレーコイル74cの一端を前記スイッチ機構71の第2接点出力に接続し、他端をグランドGNDに接続している。前記スイッチ機構71の第1接点出力を+Vcc電圧に接続している。そして、前記リレー回路74の常閉接点74aの一端をグランドGNDに接続し、他端を相設定信号Pset1の出力端子に接続している。
前記リレー回路75のリレーコイル75cの一端を前記スイッチ機構72の第2接点出力に接続し、他端をグランドGNDに接続している。前記スイッチ機構72の第1接点出力を+Vcc電圧に接続している。そして、前記リレー回路75の常開接点75aの一端をグランドGNDに接続し、他端を相設定信号Pset1の出力端子に接続している。相設定信号Pset2及びPset3の出力端子はグランドGNDに接続している。
このような構成においては、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2のみ接続保持した場合には、スレーブ基板3及びスレーブ基板4は挿入されていないので、スイッチ機構71、72は共に第1接点出力と第2接点出力がオープン状態にある。このときリレー回路74の常閉接点74aは閉じているので、相設定信号Pset1はGND電位となる。これは、前述した表1によれば2相が設定されていることを示している。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6にスレーブ基板3を接続保持した場合には、スイッチ機構71の第1接点出力と第2接点出力が接続するのでリレー回路74が動作し、常閉接点74aを開く。一方、リレー回路75の常開接点75aは開いた状態にあるので、相設定信号Pset1はOpen電位となる。また、相設定信号Pset2はGND電位となっている。これは、前述した表1によれば4相が設定されたことを示している。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6にスレーブ基板3を接続保持し、接続保持機構7にスレーブ基板4を接続保持した場合には、スイッチ機構71の第1接点出力と第2接点出力が接続するのでリレー回路74が動作し、常閉接点74aを開く。また、スイッチ機構72の第1接点出力と第2接点出力が接続するのでリレー回路75が動作し、常開接点75aを閉じる。このとき相設定信号Pset1はGND電位となる。また、相設定信号Pset2及びPset3はGND電位となっている。これは、前述した表1によれば6相が設定されていることを示している。
このように、接続保持機構6、7に対してスレーブ基板3、4が接続保持したか否かを、接続保持機構6、7に設けた1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板3、4に設けた基板設定端子59とからなるスイッチ機構71、72で検出し、このスイッチ機構71,72によってリレー回路74、75を動作して2相、4相、6相における相設定信号Pset1、Pset2、Pset3の状態を自動的に設定するようにしているので、相数設定時の誤りが無く、相数の誤設定によるコンバータ回路の故障を防ぐことが可能となる。
なお、この実施の形態においても、使用者が出力電流容量および相数を変更したい場合に、容易にその変更に対応できるのは勿論である。
なお、この実施の形態では相設定手段を1対のリレー回路で構成したがこれに限定するものではなく、アナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。
なお、この実施の形態では相設定手段を1対のリレー回路で構成したがこれに限定するものではなく、アナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。
(第5の実施の形態)
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は、図27に示すように、前述した第2の実施の形態と基本的には同じで、異なる点は、相設定手段81の構成と、相制御信号設定手段82を新たに設けた点にある。
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は、図27に示すように、前述した第2の実施の形態と基本的には同じで、異なる点は、相設定手段81の構成と、相制御信号設定手段82を新たに設けた点にある。
また、接続保持機構5、6、7の端子とマスタ基板2、スレーブ基板3、4の端子の構成は前述した第4の実施の形態と同じであり、接続保持機構6の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板3の基板設定端子59とでスイッチ機構71を構成し、接続保持機構7の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板4の基板設定端子59とでスイッチ機構72を構成している。
そして、図28に示すように、前記相設定手段81をリレー回路83、排他的オアゲート84及びMOS型FET85で構成し、前記相制御信号設定手段82をマルチプレクサ86で構成している。
前記スイッチ機構71の第1接点出力をグランドGNDに接続し、第2接点出力を、抵抗87を介して+Vcc電圧に接続するとともに前記排他的オアゲート84の一方の入力端子に接続している。前記スイッチ機構72の第1接点出力をグランドGNDに接続し、第2接点出力を、抵抗88を介して+Vcc電圧に接続するとともに前記排他的オアゲート84の他方の入力端子に接続している。
前記排他的オアゲート84からの出力を、前記FET85のゲートに供給するとともに前記相制御信号設定手段82に基板検出信号として供給している。前記リレー回路83のリレーコイル83cを+Vcc電圧端子とグランドGNDとの間に前記FET85を介して接続している。そして、前記リレー回路83の常閉接点83aの一端をグランドGNDに接続し、常閉接点83aの他端から相設定信号Pset1を出力している。なお、前記相設定手段81は、相設定信号Pset2、Pset3としてGND電位を出力している。
前記相制御信号設定手段82は、マルチプレクサ86に対して前記相設定手段81からの基板検出信号を切替え信号として供給している。前記相制御信号設定手段82は、マスタ基板2のDC/DCコンバータ制御IC11から相制御信号CLK1を取込み、そのまま出力してスレーブ基板の接続保持機構6に与えるとともに前記マルチプレクサ86の一方の入力端子に入力している。また、挿入されたスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICから相制御信号CLKoutを取込み前記マルチプレクサ86の他方の入力端子に入力している。前記マルチプレクサ86は入力される基板検出信号がローレベルであれば相制御信号CLKoutを選択して出力し、入力される基板検出信号がハイレベルであれば相制御信号CLK1を選択して出力するようになっている。
このような構成においては、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2のみ接続保持した場合には、スレーブ基板3及びスレーブ基板4は挿入されていないので、スイッチ機構71、72は共に第1接点出力と第2接点出力がオープン状態にある。このとき排他的オアゲート84への入力は共にハイレベルなので、その出力はローレベルとなる。従って、FET85はオフ状態となり、リレー回路83は動作しない。このときはリレー回路83の常閉接点83aは閉じているので、相設定信号Pset1はGND電位となる。これは、前述した表1によれば2相が設定されていることを示している。
一方、排他的オアゲート84の出力はローレベルとなっているので、マルチプレクサ86は他方の入力端に入力する相制御信号CLKoutを選択して出力する。しかしながら、今、スレーブ基板3、4は母基板1上に配置されていないため、相制御信号設定手段82からの相制御信号CLKoutの出力は2相マルチフェーズコンバータ動作に影響を与えることはない。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6あるいは接続保持機構7にスレーブ基板3あるいはスレーブ基板4のいずれかを接続保持した場合には、スイッチ機構71あるいはスイッチ機構72のいずれかの第1接点出力と第2接点出力が接続する。これにより、排他的オアゲート84のいずれかの入力端子への入力がハイレベルからローレベルに切替わるので、排他的オアゲート84からはハイレベル信号が出力するようになる。
これにより、FET85がオン動作してリレー回路83が動作し、常閉接点83aが開放する。これにより、相設定信号Pset1はOpen電位となる。また、相設定信号Pset2はGND電位となっている。これは、前述した表1によれば4相が設定されたことを示している。
一方、排他的オアゲート84からはハイレベル信号が出力するので、マルチプレクサ86は一方の入力端子に入力する相制御信号CLK1を選択して出力するようになる。すなわち、相制御信号設定手段82からは接続保持機構6にも接続保持機構7にも相制御信号CLK1が供給されるようになる。したがって、スレーブ基板3あるいは4を母基板1上のスレーブ基板の接続保持機構6、7のいずれに挿入しても、スレーブ基板上のDC/DCコンバータ制御ICには、相制御信号CLK1が与えられることになり、母基板1に配置される基板がマスタ基板2とスレーブ基板が1枚の場合の4相マルチフェーズコンバータ動作を実現する。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6、7にスレーブ基板3、4を接続保持した場合には、スイッチ機構71もスイッチ機構72も第1接点出力と第2接点出力を接続するので、排他的オアゲート84の各入力端子への入力が共にローレベルとなるので、排他的オアゲート84からはローレベル信号が出力するようになる。従って、FET85はオフ状態となり、リレー回路83は動作しない。このときはリレー回路83の常閉接点83aは閉じているので、相設定信号Pset1はGND電位となる。また、相設定信号Pset2、Pset3はGND電位となっている。これは、前述した表1によれば6相が設定されていることを示している。
一方、排他的オアゲート84の出力はローレベルとなっているので、マルチプレクサ86は他方の入力端に入力する相制御信号CLKoutを選択して出力する。すなわち、このときには相制御信号設定手段82からは接続保持機構6に対しては相制御信号CLK1が供給され、接続保持機構7に対しては相制御信号CLKoutが供給されるようになる。これにより、母基板1に配置される基板がマスタ基板2とスレーブ基板が2枚の場合の6相マルチフェーズコンバータ動作を実現する。
このように、接続保持機構6、7に対してスレーブ基板3、4が接続保持したか否かを、接続保持機構6、7に設けた1対の基板検出端子とスレーブ基板3、4に設けた基板設定端子とからなるスイッチ機構71、72で検出し、このスイッチ機構71,72の状態を排他的オアゲート84で検出してFET85及びリレー回路83を動作し、2相、4相、6相における相設定信号Pset1、Pset2、Pset3の状態を自動的に設定するようにしているので、相数設定時の誤りが無く、相数の誤設定によるコンバータ回路の故障を防ぐことが可能となる。
しかも、相制御信号設定手段82を設け、排他的オアゲート84からの基板検出信号の状態によって相制御信号を切り替えている。例えば、4相マルチフェーズコンバータ動作を実現する場合に、相制御信号設定手段82はマスタ基板2のDC/DCコンバータ制御IC11からの相制御信号CLK1を接続保持機構6、7のどちらにも供給するように動作するので、スレーブ基板3あるいはスレーブ基板4を、接続保持機構6、7のどちらに接続保持させても4相マルチフェーズコンバータ動作を実現できる。従って、スレーブ基板の挿入位置を任意に選択できる。
なお、この実施の形態においても、使用者が出力電流容量および相数を変更したい場合に、容易にその変更に対応できる効果を奏するのは勿論である。
なお、この実施の形態において相設定手段に設けたリレー回路をアナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。
なお、この実施の形態において相設定手段に設けたリレー回路をアナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。
(第6の実施の形態)
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は、前述した第5の実施の形態と同じでる。異なる点は、母基板とマスタ基板の構成にある。すなわち、この実施の形態では、図29に示すように、マスタ基板の回路機能を一体的に配置した母基板91を使用し、この母基板91の上にスレーブ基板3、4を接続保持する接続保持機構6、7を配置している。
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は、前述した第5の実施の形態と同じでる。異なる点は、母基板とマスタ基板の構成にある。すなわち、この実施の形態では、図29に示すように、マスタ基板の回路機能を一体的に配置した母基板91を使用し、この母基板91の上にスレーブ基板3、4を接続保持する接続保持機構6、7を配置している。
このように、2相、4相、6相のいずれのマルチフェーズコンバータ動作にも使用するマスタ基板の回路機能を母基板91に組み込むことによって、母基板91上に配置するのはスレーブ基板3、4のみでよく、全体として装置をコンパクトにでき小形化を図ることができる。
また、マスタ基板の回路機能を一体的に配置した母基板91を使用した変形例として、図30に示すように、母基板91上に所定の間隔をあけてスレーブ基板3、4を平板状にして積層してもよい。すなわち、図31に示すように、母基板91上の左右の所定位置に複数の突起部材91aと複数の突起部材91bを並べて設け、この各突起部材91a,91bにスペーサを兼ねる1対の接続保持機構92,93を、その底部に設けた穴を嵌合して取付けている。
前記1対の接続保持機構92,93の上にも複数の突起部材92a,93aを並べて設け、この突起部材92a、93aにスレーブ基板3に並べて設けた複数の孔を貫通させてそのスレーブ基板3を取付け、さらに、このスレーブ基板3の上にスペーサを兼ねる1対の接続保持機構94,95を、その底部に設けた穴を嵌合して取付けている。前記1対の接続保持機構94,95の上にも複数の突起部材94a,95aを並べて設け、この突起部材94a、95aにスレーブ基板4に並べて設けた複数の孔を貫通させてそのスレーブ基板4を取付けている。
このような構成にすれば、母基板91上にはスレーブ基板3、4を配置するのみでよく、全体として装置をコンパクトにでき小形化を図ることができる。しかも、スレーブ基板3、4を平板状にして積層するので、全体を薄形に形成することができる。なお、この実施の形態においもマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成は前述した第5の実施の形態と同じなので、使用者が出力電流容量および相数を変更したい場合に、容易にその変更に対応できる効果を奏するのは勿論である。
(第7の実施の形態)
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置は、図32に示すように、母基板1に1枚のマスタ基板2と、5枚のスレーブ基板3,4,14,15,16を、接続保持機構5,6,7,17,18,19によって保持する構成になっている。このDC/DCコンバータ装置の回路構成は、図33に示すように、前述した第5の実施の形態と基本的には同じである。異なる点は、5枚のスレーブ基板3,4,14,15,16が搭載可能となっている点である。また、相設定手段の構成と、相制御信号設定手段の構成にある。
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置は、図32に示すように、母基板1に1枚のマスタ基板2と、5枚のスレーブ基板3,4,14,15,16を、接続保持機構5,6,7,17,18,19によって保持する構成になっている。このDC/DCコンバータ装置の回路構成は、図33に示すように、前述した第5の実施の形態と基本的には同じである。異なる点は、5枚のスレーブ基板3,4,14,15,16が搭載可能となっている点である。また、相設定手段の構成と、相制御信号設定手段の構成にある。
すなわち、前記マスタ基板2のDC/DCコンバータ回路10、スレーブ基板3,4のDC/DCコンバータ回路20,30及びスレーブ基板14,15,16のDC/DCコンバータ回路40,401,402の入力端子を入力コンデンサC1にそれぞれ接続するとともに出力端子を出力コンデンサC2にそれぞれ接続している。また、相設定手段811と相制御信号設定手段821を使用する。
前記接続保持機構5の端子とマスタ基板2の端子の構成は前述した第3の実施の形態と同じであり、図15、図17の構成になっている。また、接続保持機構6、7、17、18、19の端子とスレーブ基板3,4,14,15,16の端子の構成は前述した第4の実施の形態と同じであり、図23、図24の構成になっている。
前記接続保持機構6の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板3の基板設定端子59とでスイッチ機構71を構成し、前記接続保持機構7の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板4の基板設定端子59とでスイッチ機構72を構成し、前記接続保持機構17の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板14の基板設定端子59とでスイッチ機構711を構成し、前記接続保持機構18の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板15の基板設定端子59とでスイッチ機構712を構成し、前記接続保持機構19の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板16の基板設定端子59とでスイッチ機構713を構成している。これらのスイッチ機構71,72,711,712,713は前記相設定手段811に接続されている。
前記各DC/DCコンバータ回路40,401,402のDC/DCコンバータ制御ICも、各DC/DCコンバータ回路10,20,30のDC/DCコンバータ制御IC11,21,31と同様に、既存ICであるLTC1629(リニアテクノロジ社製)を用いている。これにより、本実施の形態におけるマルチフェーズコンバータの相数は2相、4相、6相、12相を選択することが可能になる。
前記相設定手段811は、図34に示すように、前記各スイッチ機構71,72,711,712,713の各第2接点出力を入力として、相設定信号Pset1〜Pset6を出力する。また、相設定信号Pset2、Pset4、Pset5、Pset6はGND電位に接続されているため、常にGNDとなる。前記各スイッチ機構71,72,711,712,713の各第2接点出力は相設定手段811内で内部電源Vccにプルアップされ、それぞれ基板検出信号BS1〜BS5に変換される。
すなわち、スレーブ基板3,4,14,15,16が接続保持機構6,7,17,18,19に挿入されない場合は、スイッチ機構は開放状態であり、基板検出信号はVcc電位、すなわちHighとなり、挿入された場合は、スイッチ機構は短絡状態となり、基板検出信号はGND電位、すなわちLowとなる。ここで、基板検出信号BS1〜BS5は、相設定信号Pset1と相設定信号Pset3を生成するために使用される。
相設定信号Pset1を生成する回路は、基板検出信号BS1〜BS5の反転入力と1つのGND入力を入力とする3個の排他的論理和回路EX.OR1,EX.OR2,EX.OR3と、この排他的論理和回路出力を処理する2個の排他的論理和回路EX.OR4,EX.OR5と、排他的論理和回路EX.OR5の出力をゲート入力とするMOS形FETからなるスイッチ素子T1と、リレー回路Ry1で構成される。前記リレー回路Ry1は、リレーコイルの一端をVcc電位に接続し、他端を、スイッチ素子T1を介してGND電位に接続している。そして、前記リレー回路Ry1の常閉接点の一端をGND電位に接続し、他端を相設定信号Pset1の出力端子に接続している。
この構成により、基板検出信号BS1〜BS5のいずれか1つだけLowになった場合、すなわち、スレーブ基板が1枚だけ接続保持機構に挿入された場合のみ、リレー回路Ry1の常閉接点が開放され、相設定信号Pset1はOpenとなる。
相設定信号Pset3を生成する回路は、基板検出信号BS1〜BS5の反転入力を入力とする5入力型の論理積回路ANDと、その出力をゲート入力とするMOS形FETからなるスイッチ素子T2と、リレー回路Ry2で構成される。前記リレー回路Ry2は、リレーコイルの一端をVcc電位に接続し、他端を、スイッチ素子T2を介してGND電位に接続している。そして、前記リレー回路Ry2の常閉接点の一端をGND電位に接続し、他端を相設定信号Pset3の出力端子に接続している。
この構成により、基板検出信号BS1〜BS5の全てがLowになった場合、すなわち、スレーブ基板が5枚全て接続保持機構に挿入された場合のみ、リレー回路Ry2の常閉接点が開放され、相設定信号Pset3はOpenとなる。この相設定手段811の動作を、相数、基板検出信号、相設定信号の関係で表にまとめると、表2に示すようになる。
表2に示すように、2相時にはマスタ基板2のみが接続保持機構5に挿入されているので、相設定信号の組合せは1種類しかない。4相時にはマスタ基板2とスレーブ基板3,4,14,15,16のうち1枚が挿入されている。この場合は、1枚のスレーブ基板が接続保持機構6,7,17,18,19のどこに接続されるかにより相設定信号Pset2からPset6の出力が異なり、全体で5種類の組合せとなる。同様に、6相時には10種類、12相時には1種類の相設定信号の組合せとなる。
前記相制御信号設定手段821は、図35に示すように、基板検出信号BS1〜BS4を制御信号として、マスタ基板2のDC/DCコンバータ制御IC11から出力される相制御信号CLK1と、スレーブ基板3のDC/DCコンバータ制御IC21から出力される相制御信号CLKout1と、スレーブ基板4のDC/DCコンバータ制御IC31から出力される相制御信号CLKout2と、スレーブ基板14のDC/DCコンバータICから出力される相制御信号CLKout3と、スレーブ基板15のDC/DCコンバータ制御ICから出力される相制御信号CLKout4を入力とする4個のマルチプレクサMLT1〜MLT4で構成され、相制御信号CLKin1〜CLKin5を出力する。
すなわち、前記相制御信号設定手段821は、マスタ基板2のDC/DCコンバータ制御IC11から相制御信号CLK1を取込み、そのまま出力してスレーブ基板3の接続保持機構6に与えるとともに前記マルチプレクサMLT1の一方の入力端子(基板無端子)に入力している。また、挿入されたスレーブ基板3のDC/DCコンバータ制御IC21から相制御信号CLKout1を取込み、前記マルチプレクサMLT1の他方の入力端子(基板有端子)に入力している。
前記マルチプレクサMLT1は基板検出信号BS1を切替え信号とし、入力される基板検出信号BS1がローレベル、すなわちスレーブ基板3が挿入されている場合は、相制御信号CLKout1を選択して出力し、入力される基板検出信号BS1がハイレベル、すなわちスレーブ基板3が未挿入であれば相制御信号CLK1を選択して出力するようになっている。
更に、前記マルチプレクサMLT1の出力信号は、スレーブ基板4に対して相制御信号CLKin2を与えるべく接続保持機構7に接続されており、また、前記マルチプレクサMLT2の一方の入力端子(基板無端子)に入力している。また、挿入されたスレーブ基板4のDC/DCコンバータ制御ICから相制御信号CLKout2を前記マルチプレクサMLT2の他方の入力端子(基板有端子)に入力している。
前記マルチプレクサMLT2は基板検出信号BS2を切替え信号とし、入力される基板検出信号BS2がローレベル、すなわちスレーブ基板4が挿入されている場合は、相制御信号CLKout2を選択して出力し、入力される基板検出信号BS2がハイレベル、すなわちスレーブ基板4が未挿入であれば前記マルチプレクサMLT1の出力信号を選択して出力するようになっている。
更に、前記マルチプレクサMLT2の出力信号は、スレーブ基板14に対して相制御信号CLKin3を与えるべく接続保持機構17に接続されており、また、前記マルチプレクサMLT3の一方の入力端子(基板無端子)に入力している。また、挿入されたスレーブ基板14のDC/DCコンバータ制御ICから相制御信号CLKout3を前記マルチプレクサMLT3の他方の入力端子(基板有端子)に入力している。
前記マルチプレクサMLT3は基板検出信号BS3を切替え信号とし、入力される基板検出信号BS3がローレベル、すなわちスレーブ基板14が挿入されている場合は、相制御信号CLKout3を選択して出力し、入力される基板検出信号BS3がハイレベル、すなわちスレーブ基板14が未挿入であれば前記マルチプレクサMLT2の出力信号を選択して出力するようになっている。
更に、前記マルチプレクサMLT3の出力信号は、スレーブ基板15に対して相制御信号CLKin4を与えるべく接続保持機構18に接続されており、また、前記マルチプレクサMLT4の一方の入力端子(基板無端子)に入力している。また、挿入されたスレーブ基板15のDC/DCコンバータ制御ICから相制御信号CLKout4を前記マルチプレクサMLT4の他方の入力端子(基板有端子)に入力している。
前記マルチプレクサMLT4は基板検出信号BS4を切替え信号とし、入力される基板検出信号BS4がローレベル、すなわちスレーブ基板15が挿入されている場合は、相制御信号CLKout4を選択して出力し、入力される基板検出信号BS4がハイレベル、すなわちスレーブ基板15が未挿入であれば前記マルチプレクサMLT3の出力信号を選択して出力するようになっている。
この相制御信号設定手段821の相制御信号の設定を、相数、基板検出信号、相制御信号との関係で表にまとめると、表3に示すようになる。
この相制御信号設定手段821の相制御信号の設定を、相数、基板検出信号、相制御信号との関係で表にまとめると、表3に示すようになる。
すなわち、2相時には、マスタ基板2のみ接続保持機構5に挿入されているのでスレーブ基板に対する相制御信号の組合せはない。4相時にはマスタ基板2とスレーブ基板3,4,14,15,16のうち1枚が挿入されている。この場合は、1枚のスレーブ基板が接続保持機構6,7,17,18,19のどこに接続されるかによりマスタ基板2のDC/DCコンバータ制御ICから出力される相制御信号CLK1が入力されるスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICが異なり、全体で5種類の組合せとなる。同様に、6相時には10種類の相制御信号の組合せとなり、12相時には1種類のみの相制御信号の組合せとなる。
このような構成において、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2のみ接続保持した場合には、スレーブ基板3,4,14,15,16は挿入されていないため、スレーブ基板の相制御信号CLKin1〜CLKin5は全てマスタ基板2の相制御信号CLK1となり、2相のマルチフェーズ型DC/DCコンバータとして動作する。このとき、スレーブ基板3,4,14,15,16は母基板1上に配置されていないため、相制御信号設定手段821からの相制御信号CLKin1〜CLKin5の出力は2相マルチフェーズコンバータ動作に影響を与えることはない。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6,7,17,18,19のいずれかにスレーブ基板3,4,14,15,16のいずれかを接続保持した場合には、マルチプレクサMLT1〜MLT4はスレーブ基板が接続保持されたDC/DCコンバータ制御ICに相制御信号CLK1を選択して出力するようになる。
従って、スレーブ基板3,4,14,15,16を母基板1上のスレーブ基板の接続保持機構6,7,17,18,19のいずれに挿入しても、スレーブ基板上のDC/DCコンバータ制御ICには、相制御信号CLK1が与えられることになり、母基板1に配置される基板がマスタ基板2と1個のスレーブ基板の場合には4相マルチフェーズコンバータ動作を実現できる。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6,7,17,18,19のいずれかにスレーブ基板3,4,14,15,16のいずれか2個を接続保持した場合には、マルチプレクサMLT1〜MLT4は、一方のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICに相制御信号CLK1を、他方のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICに、一方のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICの相制御信号を選択して出力するようになる。
従って、スレーブ基板3,4,14,15,16のいずれか2個を、母基板1上のスレーブ基板の接続保持機構6,7,17,18,19のいずれか2個に挿入することで、母基板1に配置される基板がマスタ基板2と2個のスレーブ基板の場合には、6相マルチフェーズコンバータ動作を実現できる。
また、母基板1の接続保持機構5にマスタ基板2を接続保持し、接続保持機構6,7,17,18,19にそれぞれスレーブ基板3,4,14,15,16を接続保持した場合には、マルチプレクサMLT1〜MLT4は接続保持されている第1のスレープ基板のDC/DCコンバータ制御ICに相制御信号CLK1を出力し、接続保持されている第2のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICに第1のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICの相制御信号出力を選択出力し、接続保持されている第3のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICに第2のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICの相制御信号出力を選択出力し、接続保持されている第4のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICに第3のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICの相制御信号出力を選択出力し、接続保持されている第5のスレーブ基板のDC/DCコンバータ制御ICに第4のスレーブ基板のコンバータ制御ICの相制御信号出力を選択出力するようになる。
従って、スレーブ基板3,4,14,15,16の全てを母基板1上のスレーブ基板の接続保持機構6,7,17,18,19に挿入する、すなわち、母基板1に配置される基板がマスタ基板2と5枚のスレーブ基板の場合には、12相マルチフェーズコンバータ動作を実現できる。
このように、接続保持機構6,7,17,18,19に対してスレーブ基板3,4,14,15,16が接続保持したか否かを、接続保持機構6,7,17,18,19に設けた1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板3,4,14,15,16に設けた基板設定端子59とからなるスイッチ機構71,72,711,712,713で検出し、この各スイッチ機構の状態を相設定手段811に入力して、2相、4相、6相、12相における相設定信号Pset1,Pset2,Pset3,Pset4,Pset5,Pset6の状態を自動的に設定するようにしているので、相数設定時の誤りが無く、相数の誤設定によるコンバータ回路の故障を防ぐことが可能となる。そして、使用者が出力電流容量および相数を変更したい場合に、容易にその変更に対応できる。
また、相制御信号設定手段821を設け、各スイッチ機構71,72,711,712の状態によって、スレーブ基板上のDC/DCコンバータ制御ICに与える相制御信号を切り替えている。従って、スレーブ基板の挿入位置を任意に選択できる。
なお、この実施の形態では、スレーブ基板を5枚使用したが、スレーブ基板の枚数を更に増大させてマルチフェーズ相数の種類をさらに拡張したn相マルチフェーズコンバータの構成も容易に実現できる。すなわち、n相マルチフェーズコンバータにおいて、各コンバータのスイッチング位相がそれぞれ(360/n)度がずれた相制御信号と相制御信号を生成するための相設定信号を生成する構成にすればよい。このような場合、相制御信号と相設定信号の生成を、相設定手段811、相制御信号設定手段821によるハードウエア構成ではなく、マイクロプロセッサを使用したソフトウエア構成で実現することもできる。
また、この実施の形態において相設定手段811に設けたリレー回路をアナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。
また、この実施の形態において相設定手段811に設けたリレー回路をアナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。
(第8の実施の形態)
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の構成は、図36に示すように、マスタ基板と同じマスタDC/DCコンバータ回路を形成した第1の母基板101と、同じくマスタ基板と同じマスタDC/DCコンバータ回路を形成した第2の母基板102を図37に示すように母基板接続機構103により接続する構成になっている。
この実施の形態におけるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の構成は、図36に示すように、マスタ基板と同じマスタDC/DCコンバータ回路を形成した第1の母基板101と、同じくマスタ基板と同じマスタDC/DCコンバータ回路を形成した第2の母基板102を図37に示すように母基板接続機構103により接続する構成になっている。
前記第1の母基板101にはスレーブ基板104、105を接続保持する接続保持機構106、107が配置されている。また、前記第2の母基板102にはスレーブ基板108、109を接続保持する接続保持機構110、111が配置されている。
前記第1の母基板101及びスレーブ基板104,105の構成、スレーブ基板104,105と接続保持機構106、107との端子の構成、並びに前記第2の母基板102及びスレーブ基板108,109の構成、スレーブ基板108,109と接続保持機構110、111との端子の構成は前述した第6の実施の形態と同じである。すなわち、スレーブ基板104,105、108,109の端子は前述したスレーブ基板3,4と同じで図24の構成になっており、接続保持機構106、107、110、111の端子は前述した接続保持機構6、7と同じで図23の構成になっている。
前記第1の母基板101とスレーブ基板104,105からなるマルチフェーズの相数は6相であり、前記第2の母基板102とスレーブ基板108,109からなるマルチフェーズの相数は6相であり、これを母基板接続機構103により接続することでマルチフェーズの相数を12相にできる。
図38は、前記第1の母基板101とスレーブ基板104,105からなるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成を示したものである。なお、前記第2の母基板102とスレーブ基板108,109からなるマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の回路構成も同じ構成である。
前記第1の母基板101上には前述したマスタDC/DCコンバータ回路10と略同一のマスタDC/DCコンバータ回路112が形成されている。前記スレーブ基板104,105にはそれぞれ前述したスレーブDC/DCコンバータ回路20,30と略同一のスレーブDC/DCコンバータ回路113,114が形成されている。
前記母基板101には、他の母基板102と入力電圧を共有するための入力電圧端子Vin(+)′、Vin(-)′、出力電圧を共有するための出力電圧端子Vout(+)′、Vout(-)′を有している。また、他の母基板102とDC/DCコンバータ制御ICの制御信号を入出力するためのVset端子、Ith端子、他の母基板102へスレーブ基板104のDC/DCコンバータ制御ICから出力される相制御信号CLKout2を与えるMCLK出力端子と他の母基板より与えられる相制御信号MCLKの入力端子であるMCLK入力端子とを有している。さらに、他の母基板が接続されているかを判断する母基板接続判定手段115を有し、この母基板接続判定手段115からの母基板接続信号を相設定手段812と相制御信号設定手段822に入力している。
前記母基板接続機構103は、図39に示すように、母基板101に配置した複数の端子と母基板102に配置した複数の端子に対して凹部を嵌合してそれぞれ対応する端子間を接続するもので、図37に示すように、母基板101に配置した入力電圧端子Vin(+)′、Vin(-)′、出力電圧端子Vout(+)′、Vout(-)′、Vset端子、Ith端子、MCLK出力端子と、母基板102に配置した入力電圧端子Vin(+)′、Vin(-)′、出力電圧端子Vout(+)′、Vout(-)′、Vset端子、Ith端子、MCLK入力端子をそれぞれ接続する。
この母基板接続機構103により、母基板101と母基板102の入力電圧Vin(+)、Vin(-)、出力電圧Vout(+)、Vout(-)、出力電圧制御用信号Vset、出力電流制御用信号Ithの電位は導通して同じ値をとる。また、母基板101の相制御信号CLKout2の出力であるMCLK出力信号が母基板102のMCLK入力信号となる。
前記母基板接続判定手段115は、前述した第3の実施の形態で使用した基板検出手段61,62と同様の構成をしており、前記母基板接続機構103を母基板101,102の端子に嵌合することで、各母基板101,102に配置した2つの機械的スイッチ116,117の可動部を可動させて接続判定を行うようになっている。2つの機械的スイッチ116,117としては、例えば、図40に示すように、くの字に曲折された絶縁部材からなるバネ118aの一方の端部に第1接点118bを取付け,他方の端部に第2接点118cを取付け、母基板接続機構103を母基板101,102の端子に嵌合したときにバネ118aを折り曲げて第1接点118bを第2接点118cに接触させることで接続判定を行う。
前記相設定手段812及び相制御信号設定手段822は図41に示すように構成されている。すなわち、前記相設定手段812は、前述した第5の実施の形態におけるスレーブ基板3,4の検出によって相設定信号Pset1とPset2を出力する回路構成と同じ回路構成を備え、母基板101においては接続保持機構106の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板104の基板設定端子59とでスイッチ機構71を構成し、接続保持機構107の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板105の基板設定端子59とでスイッチ機構72を構成している。また、母基板102においては接続保持機構110の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板108の基板設定端子59とでスイッチ機構71を構成し、接続保持機構111の1対の基板検出端子58a,58bとスレーブ基板109の基板設定端子59とでスイッチ機構72を構成している。
そして、スイッチ機構71がオンしているときにはローレベル信号を排他的オアゲート84に入力し、スイッチ機構71がオフしているときにはハイレベル信号を前記排他的オアゲート84に入力する。また、スイッチ機構72がオンしているときにはローレベル信号を排他的オアゲート84に入力し、スイッチ機構72がオフしているときにはハイレベル信号を前記排他的オアゲート84に入力する。
そして、前記排他的オアゲート84の出力でFET85を駆動し、それによりリレー回路83を駆動して相設定信号Pset1の電位をGND電位にするか、Open電位にするか決めている。また、相設定信号Pset2は常にGND電位になっている。また、前記排他的オアゲート84の出力を基板検出信号として相制御信号設定手段822に供給している。
前記相設定手段812は、さらに、他の母基板102の機械的スイッチ117のオン、オフ信号を反転回路813で反転した後、MOS型FET814のゲートに供給している。機械的スイッチ117はオンすることでローレベル信号を出力し、オフすることでハイレベル信号を出力する。前記FET814がオン動作すると、リレー回路815が動作して常閉接点815aが開放する。これにより、相設定信号Pset3の電位がOpen電位になる。前記FET814がオフ動作すると、リレー回路815は動作しなくなりその常閉接点815aは閉成する。このときには、相設定信号Pset3の電位がGND電位になる。
従って、母基板101の端子と母基板102の端子が母基板接続機構103によって接続されているときには、機械的スイッチ117はオンしているので、反転回路813からFET814のゲートに供給される信号はハイレベルとなりFET814はオン動作する。このときには、相設定信号Pset3の電位がOpen電位になる。
前記相制御信号設定手段822は、マスタDC/DCコンバータ回路112のコンバータ制御ICの相制御出力信号CLK1と、他の母基板102から与えられる相制御信号MCLKの入力信号であるMCLKinと、スレーブ基板104の相制御信号MCLKの出力信号であるCLKoutと、母基板101に配置した機械的スイッチ116のオン動作によって発生する母基板接続信号Sbと、前記相設定手段812からの基板検出信号をそれぞれ入力としている。
前記相制御信号設定手段822は、2つのマルチプレクサ823,824を備え、相制御信号CLK1を各マルチプレクサ823,824にそれぞれ供給し、相制御信号MCLKinをマルチプレクサ823に供給し、相制御信号CLKoutをマルチプレクサ824に供給している。
前記マルチプレクサ823は母基板接続信号Sbによってスレーブ基板104のコンバータ制御ICに供給する相制御信号CLKin1を相制御信号CLK1にするか、相制御信号MCLKinにするかを切替える。すなわち、母基板接続機構103が母基板101と母基板102を接続するために端子に嵌合され、機械的スイッチ116がオン動作したときマルチプレクサ823が動作し相制御信号CLKin1の内容をCLK1からMCLKinに切替える。
前記マルチプレクサ824は前記相設定手段812からの基板検出信号によってスレーブ基板105のコンバータ制御ICに供給する相制御信号CLKin2を相制御信号CLK1にするか、相制御信号CLKoutにするかを切替える。
なお、前記相制御信号設定手段822には、前述した周波数設定回路12と同様の周波数設定回路(図示せず)が設けられており、この周波数設定回路からクロック信号CLKin0がマスタDC/DCコンバータ回路112のコンバータ制御ICに入力されている。前記マスタDC/DCコンバータ回路112のコンバータ制御ICは、相設定手段812で設定された相設定信号Pset1に基づき、相制御信号CLK1を発生して前記相制御信号設定手段822に供給するようになっている。
これらの相制御信号設定手段822と相設定手段812の動作から、母基板接続機構103を母基板101と母基板102を接続するために嵌合配置した場合、相設定信号と相制御信号の設定は前述した表2及び表3における12相の設定値を満足し、装置は12相コンバータとして動作する。このように、使用者が出力電流容量および相数を変更したい場合に、母基板を追加することで、容易にその変更に対応できる。
なお、この実施の形態では、スレーブ基板を2枚搭載した2つの母基板101,102を接続してマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置を構成したが、接続する母基板が3枚以上合っても良い。これにより、マルチフェーズ相数の種類をさらに拡張したn相マルチフェーズコンバータの構成も容易に実現できる。また、相制御信号、相設定信号の生成を、相設定手段812、相制御信号設定手段822によるハードウエア構成ではなく、マイクロプロセッサを使用したソフトウエア構成で実現することもできる。
また、この実施の形態において相設定手段812に設けたリレー回路をアナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。また、母基板接続判定手段115は機械的スイッチからなる構成としたが、電気的短絡を判断する構成でもなんら問題はない。
また、この実施の形態において相設定手段812に設けたリレー回路をアナログスイッチやソリッドステートリレー、スリーステートバッファで構成してもよい。また、母基板接続判定手段115は機械的スイッチからなる構成としたが、電気的短絡を判断する構成でもなんら問題はない。
1…母基板、2…マスタ基板、3,4…スレーブ基板、5,6,7…接続保持機構、10,20,30…DC/DCコンバータ回路、11,21,31…DC/DCコンバータ制御IC、12…周波数設定回路、13,23,33…相設定手段。
Claims (7)
- 複数のDC/DCコンバータの出力端子を並列に接続し、各DC/DCコンバータの出力位相を異ならせたマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置において、
1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成したマスタコンバータユニットと、
1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成した複数のスレーブコンバータユニットと、
前記各ユニットの基板に形成した入出力端子と接続する入出力端子を有し、それぞれ基板を保持することで入出力端子間の接続を行う複数の接続保持機構を設けた母基板と、
マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の相数を設定する相設定信号を与える相設定手段と、
クロック信号を発生する周波数設定回路と、
前記相設定手段から相設定信号と前記周波数設定回路からのクロック信号を入力して自己のDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定するとともに、1つのスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき制御する相制御信号を発生する、マスタコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部と、
前記相設定手段からの相設定信号とマスタコンバータユニット又は他のスレーブコンバータユニットからの相制御信号を入力して自己のDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定するとともに、さらに別のスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき制御する相制御信号を発生する、スレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部を備え、
前記相設定手段は、前記母基板の接続保持機構にマスタコンバータユニットのみを接続保持するか、マスタコンバータユニットとともにスレーブコンバータユニットの1つ又は複数を接続保持するかによって相設定信号を可変することを特徴とするマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。 - 相設定手段をマスタコンバータユニット及び各スレーブコンバータユニットの基板上に個々に配置し、各基板上の相設定手段は、同一基板上に組み込まれたDC/DCコンバータ制御部に相設定信号を供給することを特徴とする請求項1記載のマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。
- 相設定手段を母基板上に配置し、前記相設定手段は、各ユニットの基板上のDC/DCコンバータ制御部に相設定信号をそれぞれ供給することを特徴とする請求項1記載のマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。
- 母基板に設けた複数の接続保持機構を、マスタコンバータユニット用の接続保持機構とスレーブコンバータユニット用の接続保持機構とに分け、前記スレーブコンバータユニット用の接続保持機構には基板の挿入によって可動部を可動して接点を切り替えるスイッチ機構を設け、前記スイッチ機構は、接点切替え動作により相設定信号を自動的に可変する相設定手段を構成することを特徴とする請求項3記載のマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。
- 母基板に設けた複数の接続保持機構を、マスタコンバータユニット用の接続保持機構とスレーブコンバータユニット用の接続保持機構とに分け、スレーブコンバータユニットの基板とスレーブコンバータユニット用の接続保持機構に、基板の接続保持によって短絡する端子を設け、相設定手段はこの端子の短絡によって相設定信号を変化させることを特徴とする請求項3記載のマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。
- 母基板に1つのマスタコンバータユニット用の接続保持機構と複数のスレーブコンバータユニット用の接続保持機構を設けるとともに、スレーブコンバータユニットの基板とスレーブコンバータユニット用の接続保持機構に基板の接続保持によって短絡する端子を設け、
前記複数のスレーブコンバータユニット用の接続保持機構に対し、スレーブコンバータユニットの基板が接続保持されている状態に応じて、相制御信号を該当するスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部に供給できる設定を行う相制御信号設定手段を設け、
相設定手段は、前記スレーブコンバータユニットの基板とスレーブコンバータユニット用の接続保持機構に設けた端子の短絡によって相設定信号を変化させることを特徴とする請求項3記載のマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。 - 複数のDC/DCコンバータの出力端子を並列に接続し、各DC/DCコンバータの出力位相を異ならせたマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置において、
1又は複数のDC/DCコンバータを基板上に組み込んで構成した複数のスレーブコンバータユニットと、1又は複数のDC/DCコンバータで構成したマスタコンバータユニットを配置するとともに、前記各スレーブコンバータユニットの基板に形成した入出力端子と接続する入出力端子を有し、それぞれスレーブコンバータユニット基板を保持することで入出力端子間の接続を行う複数の接続保持機構を設けた母基板を複数備え、
前記各母基板は、
マルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置の相数を設定する相設定信号を与える相設定手段と、
クロック信号を発生する周波数設定回路と、
他の母基板から相制御信号を入力する相制御信号入力端子と、
他の母基板に相制御信号を出力する相制御信号出力端子と、
他の母基板の相制御信号出力端子と自己の相制御信号入力端子を電気的に導通させる母基板接続機構による母基板の接続を判定して母基板接続信号を出力する母基板接続判定手段と、
前記相設定手段からの相設定信号、前記周波数設定回路からのクロック信号、前記母基板接続判定手段からの母基板接続信号に応じて、前記マスタコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定するとともに、1つのスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき制御する相制御信号を発生する、マスタコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部と、
を有し、
前記複数のスレーブコンバータユニットは、前記相設定手段からの相設定信号とマスタコンバータユニット又は他のスレーブコンバータユニットからの相制御信号を入力して自己のDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき設定するとともに、さらに別のスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータの動作位相を前記相設定信号に基づき制御する相制御信号を発生するスレーブコンバータユニットのDC/DCコンバータ制御部を有することを特徴とするマルチフェーズ型DC/DCコンバータ装置。
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