JP2009171711A - 電源装置、電力接続回路、コンピュータ及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】並列接続した複数の電力変換器が電力変換効率を向上できるようにし、また、構造を簡単にして製造コストを低減する。
【解決手段】直流電力を負荷２０に供給する電源装置１０であって、入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１から第ｎの電力変換器１０１〜１０３と、第２から第ｎの電力変換器１０２、１０３を、負荷２０の消費電力に応じて、第１電力変換器１０１に、順次並列接続する接続手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、コンピュータの処理部や電気機器の駆動部などの負荷に供給する電源装置、電源装置に用いられる電力接続回路、電源装置を用いたコンピュータ及び電気機器に関する。

一般に、コンピュータの処理部や電気機器の駆動部などの負荷に直流電力を供給する電源装置としては、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータなどの電力変換器を用いたものが知られている。
この種の電源装置としては、例えば、特許文献１及び２記載のものが提案されている。
これらの特許文献１及び２記載の電源装置は、例えば、負荷に対して並列接続された直流電力を出力する複数の電源ユニットを備えている。
これらの電源装置において、各電源ユニットは、負荷に応じて各電源ユニットが定電圧で所定の電流を出力できるようになっている。

また、この種の電源装置としては、例えば、特許文献３記載のものが提案されている。
この電源装置は、複合機の印刷部に供給する電力をフィードバックして、ＡＣ／ＤＣ電力変換効率が最もよくなるようにする回路が設けられている。

特開平１０−１６１７５９号公報 特許第２８１７７４７号公報 特開２００３−２６６８７８号公報

ところで、このような特許文献１及び２記載の電源装置においては、負荷が低く、消費電力が少ない場合には、電力変換効率が悪くなるという問題があった。
すなわち、一般的に電源装置に用いられる電力変換器は、図８に示すように、負荷が最大定格出力に近い状態だと最も電力変換効率が良くなるように設計されているので、複数の電力変換器のそれぞれが、定格出力の一部しか出力しない状態になり、電力変換効率が低い状態で作動してしまう。
また、特許文献１及び２記載の電源装置に、特許文献３記載の電源装置を適用して電力変換効率を高めることも考えられるが、回路構造が複雑になり製造コストを高くしてしまうという問題があった。

本発明は、以上のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、複数の電力変換器を電力変換効率が高い状態で作動できるようにし、また、構造を簡単にして製造コストを低減した電源装置及びこの電源装置を用いたコンピュータの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電源装置は、直流電力を負荷に供給する電源装置であって、入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１から第ｎの電力変換器と、前記第２から第ｎの電力変換器を、前記負荷の消費電力に応じて、前記第１電力変換器に、順次並列接続する接続手段とを備えている。

また、本発明の電力接続回路は、入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１から第ｎの電力変換器を、負荷に接続する電力接続回路であって、
前記第２から第ｎの電力変換器を、前記負荷の消費電力に応じて、前記第１の電力変換器に、順次並列接続する接続手段を備えている。

また、本発明のコンピュータは、電源装置と、該電源装置から直流電力が供給されて作動する処理部とを備えるコンピュータであって、前記電源装置として、上記電源装置を用いる構成としている。

また、本発明の電気機器は、電源装置と、該電源装置から直流電力が供給される負荷とを備える電気機器であって、前記電源装置として、上記電源装置を用いる構成としている。

本発明の電源装置、この電源装置を用いたコンピュータ及び電気機器は、複数の電力変換器を電力変換効率が高い状態で作動できるようになり、また、構造が簡単になって製造コストを低減することができる。

以下、本発明に係る電源装置及び電源装置を用いたコンピュータの好ましい実施形態について説明する。
［第一実施形態］
図１には、本発明の第一実施形態に係るコンピュータの概略構成図を示している。
同図に示すように、本実施形態の電源装置１０が用いられるコンピュータ１は、プロセッサ２１やメモリ２２などを備える処理部２０（負荷）と、処理部２０に直流電力を供給する電源装置１０とを備えている。
処理部２０は、電源装置１０から直流電力の供給を受けることにより所定の演算処理を行なう。

また、電源装置１０は、入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１〜第３の電力変換器と、第２及び第３の電力変換器を、処理部２０の消費電力に応じて、第１電力変換器に、順次並列接続する接続手段とを備えている。

第１〜第３の電力変換器は、入力されたＡＣ電力をＤＣ電力にして出力する第１〜第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３で構成されている。
図２には、本実施形態に係るＡＣ／ＤＣ変換ユニットの概略構成図を示している。
同図に示すように、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３は、ＡＣ電力が入力されて所定のＤＣ電力を出力するＡＣ／ＤＣ変換回路１４１と、ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１からの出力を所定の電圧に可変する電圧可変回路１４２とを備えている。

ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１は、ＡＣ電力を供給する商用電源１４が接続されている。そして、ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１は、商用電源１４をＤＣ電力に変換して出力する。
電圧可変回路１４２は、ＤＣ−ＤＣコンバータで構成されており、ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１からのＤＣ電力を、所定の電圧に変換して出力する。
また、電圧可変回路１４２は、最大定格電流出力Ｉ_ｍａｘになると、電圧を低減して定電流を流すようにする。

また、本発明の電源装置１０は、電圧可変回路１４２による電圧の可変を制御する出力電圧設定手段を備えている。
出力電圧設定手段は、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３に備えられ、出力電圧可変回路１４２の出力電圧に対応する値を保持する出力電圧値保持部と、出力電圧保持部に任意の値を保持させる制御部１５とを備えている。

出力電圧保持部は、出力電圧設定回路１４３で構成されている。
出力電圧設定回路１４３は、出力電圧に対応する値として出力電圧値自体を保持するとともに、電圧可変装置１４２に出力電圧値に応じた設定信号を、電圧可変回路１４２に出力する機能を備えている。
そして、電圧可変回路１４２に、設定信号に応じた出力電圧を出力させる。
この出力電圧設定回路１４３は、例えば、Ｉ^２Ｃレジスタで構成されている。このＩ^２Ｃレジスタは、任意の値を出力電圧値として保持する。

制御部１５は、各ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１に接続されており、人手により、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３の出力電圧設定回路１４３に、第１〜第３のＡＣ／ＤＣ変換回路１４１の出力電圧値Ｖ_１〜Ｖ_３が、Ｖ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_３の関係になるように出力電圧値Ｖ_１〜Ｖ_３を保持させる機能を備えている。
制御部１５は、例えば、マイクロプロセッサで構成されている。
制御部１５は、マイクロプロセッサが内蔵するＲＯＭに記憶されたファームウェアを、ＣＰＵで実行することにより、上記の機能を実現している。

また、制御部１５は、出力電圧設定回路１４３と、制御部１５に入力線１５１〜１５３を介して接続されている。
入力線１５１〜１５３は、例えば、Ｉ^２Ｃバスといわれるシリアルバスで構成されている。
なお、制御部１５は、ファームウェアを実行することにより、電源装置１０全体が、正常に機能するか否かの診断制御などを行なうこともできる。

接続手段は、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力から順に直列接続される第１及び第２の抵抗１３２，１３３と、これらの各抵抗の第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力方向後位に、各第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３が順に接続される接続部１２２，１２３と、各接続部１２２，１２３及び接続部１２２，１２３に接続された各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３間に設けられ、ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３側にアノードが接続され、接続部１２２，１２３側にカソードが接続されるダイオード１６１，１６２と、を備えている。

第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力１１１から順に直列接続される第１及び第２の抵抗１３２，１３３は、その抵抗値Ｒ_１とＲ_２の関係が、Ｒ_１＞Ｒ_２となっている。
また、第１の抵抗１３２の抵抗値Ｒ_１は、下記式（２）を満たす値とすることが好ましい。
Ｒ_１＝（Ｖ_１−Ｖ_２）／Ｉ_ｍａｘ 式（２）
第２の抵抗１３３の抵抗値Ｒ_２は、下記式（３）を満たす値とすることが好ましい。
Ｒ_２＝（Ｖ_２−Ｖ_３）／２・Ｉ_ｍａｘ 式（３）
このようにすると、処理部２０の消費電力に応じて、抵抗１３２，１３３に、接続部１２２，１２３の電位を降下させることができる。
このようにすると、出力電流が上昇することにより生じた抵抗１３２，１３３による電圧の降下で、ダイオード１６２，１６３が閉動作を行なうことができる。

ダイオード１６２，１６３は、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３が接続される各接続部１２２，１２３の電位と、接続部１２２，１２３に接続されるＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３からの出力電圧とが同じ値か又は各接続部１２２，１２３の電位が出力電圧所定より小さいときにＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３の出力１１２，１１３を閉じる素子である。

次に、以上のような構成からなる本実施形態の電源装置１０を用いたコンピュータ１の動作について、図３を参照しつつ説明する。
図３には、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３の出力電流と負荷である処理部２０の消費電力の関係を示すグラフ図を示している。
まず、予め、電源装置１０は、制御部１５から信号線１５１〜１５３を介し、ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３内の各々の出力電圧設定回路１４３において、任意の電圧を設定する。
なお、本実施形態において、制御部１５が、人手により、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３の出力電圧を、Ｖ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_３のように、段階的な差のある関係が形成されるように、各出力電圧設定回路１４３の設定が行なわれる。

この状態で、電源装置１０が処理部２０に直流電力を供給するときには以下のようになる。
まず、ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３内のＡＣ／ＤＣ変換回路１４１に商用電源１４が供給される。
ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１は、商用電源１４のＡＣ電力をＤＣ電力に変換して電圧可変回路１４２に出力する。

第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１において、ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１からの出力を受けた出力電圧可変回路１４２は、出力電圧設定回路１４３が保持する設定電圧値Ｖ_１に基づいて電圧を、出力電圧Ｖ_１のＤＣ電力として出力する。
また、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３において、ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１からの出力を受けた出力電圧可変回路１４２についても上記第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１と同様に、出力電圧設定回路１４３が保持する出力電圧値Ｖ_２，Ｖ_３に基づいて、出力電圧Ｖ_２，Ｖ_３を出力する。

処理部２０の消費電力が小さく、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力電流Ｉ_１が最大定格出力に満たないときは（Ｉ_１＜Ｉ_ｍａｘ）、第１の接続部１２２の電位Ｄ_１と第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力電圧Ｖ_２との関係が、上記式（２）により、Ｄ_１（＝Ｖ_１−Ｉ_１・Ｒ_１）＞Ｖ_２（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１）になるので、ダイオード１６２が開になる。
そのため、第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力１１２が、遮断される。
また、この場合、第２の接続部１２２の電位Ｄ_２と第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力電圧Ｖ_３との関係が、上記式（３）により、Ｄ_２（＝Ｖ_１−Ｉ_１・Ｒ_１−Ｉ_１・Ｒ_２）＞Ｖ_３（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_２）になるので、ダイオード１６３が開になる。
そのため、第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力１１３が遮断される。

そのため、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３は、負荷に対して電力の供給が行なわれない。
また、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力が、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３に流れ込むことがない。
従って、処理部２０の消費電力が小さいときは、電源装置１０は、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力により、処理部２０への給電をまかなう。

次に、処理部２０の消費電力が増加することにより、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力電流Ｉ_１が上昇していくと、第１及び第２の抵抗１３２，１３３の前後で電圧降下が発生していく。
そして、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１の出力電流Ｉ_１が、最大定格電流出力Ｉ_ｍａｘに至ったときは（Ｉ_１＝Ｉ_ｍａｘ）、上記式（２）により、第１の接続部１３２の電位Ｄ１と第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力電圧Ｖ_２との関係が、Ｄ_１（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１）＝Ｖ_２（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１）になるので、ダイオード１６２が閉になる。
そのため、第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力１１２が、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１に並列接続されて、第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３からも電力が供給される。

また、この状態で、第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力電流Ｉ_２が、最大定格電流出力Ｉ_ｍａｘに満たないときは（Ｉ_２＜Ｉ_ｍａｘ）、上記式（３）により、第２の接続部の電位Ｄ_２と第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力電圧Ｖ_３との関係が、Ｄ_２（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１−［Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_２］・Ｒ_２）＞Ｖ_３（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１−２・Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_２）になるので、ダイオード１６３は開いたままである。
これにより、第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３には、第１及び第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１，１０２の出力が流れ込むことがない。

次に、処理部２０の消費電力が増加することにより、第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力電流Ｉ_２が上昇していくと、第２の抵抗１３３の前後で電圧降下が発生していく。
そして、第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力電流Ｉ_２が、最大定格電流出力Ｉ_ｍａｘに至ったときは（Ｉ_２＝Ｉ_ｍａｘ）、上記式（３）により、第２の接続部１２３の電位Ｄ_２と第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力電圧Ｖ_３との関係が、Ｄ_２（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１−２・Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_２）＝Ｖ_３（＝Ｖ_１−Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_１−２・Ｉ_ｍａｘ・Ｒ_２）になるので、ダイオード１６３が閉になる。
そのため、第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力が、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１に並列接続されて、第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３からも電力が供給される。
従って、処理部２０の消費電力の増加に応じて、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３からも順次、電力が供給される。

また、処理部２０の消費電力が減少すると、上記とは逆に動作する。
すなわち、処理部２０の消費電力が減少することにより、第２の接続部１２３の電位Ｄ_２と第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力電圧Ｖ_３との関係が、Ｄ_２＞Ｖ_３になるので、ダイオード１６３が閉になり、第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０３の出力が遮断される。
また、第１の接続部１２２の電位Ｄ_１と第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力電圧Ｖ_２との関係が、Ｄ_１＞Ｖ_２になるので、ダイオード１６２が閉になり、第２のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２の出力が遮断される。
従って、処理部２０の消費電力の減少に応じて、処理部２０の消費電力に応じて、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３からの電力の供給が、順次遮断される。

以上説明したように、本実施形態に係る電源装置１０を用いたコンピュータ１によれば、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３（電力変換器）が接続される各接続部１２２，１２３の前位に、第１及び第２の抵抗１３２，１３３が備えられるので、処理部２０の消費電力が増加することにより上昇する出力電流に応じて接続部１２２，１２３の電位が降下する。

このようにすると、接続部１２２，１２３の電位Ｄ_１，Ｄ_２が、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３の出力電圧Ｖ_２，Ｖ_３と等しくなるので、ダイオード１６２，１６３が第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３の出力１１２，１１３を閉じることができる。
これにより、電源装置１０は、処理部２０の消費電力に応じて、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３を第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１に並列接続することができ、出力電流を増減できるので、定格出力の一部しか出力しない状態のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３は、第１〜第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３のうちいずれか一つになる。
そのため、ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０３は、ＡＣ／ＤＣ変換効率が一番高い状態で使用される頻度が高くなり、省電力効果を極めて高くすることができる（図８参照）。

また、第２及び第３のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３の出力の開閉を、ダイオード１６２，１６３で行なっているので、構造を簡単にすることができる。
すなわち、電源装置１０が、電源装置１０から出力される電流を測定する回路や、この測定した電流に基づいてＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２，１０３の出力を組み込み及び切り替えを行なう回路を備える場合に比較して、これらを設けなくてもよくなり、それだけ構成を簡単にすることができる。
また、電源装置１０は、構成が簡単になるので、制御の簡素化、回路の故障率を低減に寄与することもでき、製造コストを低減することができる。また、メンテナンスも簡単に行なうことができる。

次に、本発明の第一実施形態に係る電源装置を備えるコンピュータの変形例について図４を参照しつつ説明する。
同図に示すように、このコンピュータ１ａは、処理部２０に電力を供給する複数の（本実施形態では二つ）電源装置１０を備える点で上記第一実施形態のものと異なる。
これらの電源装置１０は、ダイオード４０，４１を介して処理部２０に並列接続されている。
また、電源装置１０は、例えば、第一実施形態の電源装置１０と同様のもので構成されている。

このようにすると、コンピュータ１ａは、二つの電源装置で二重化されるので、二つの電源装置１０のうち、一方に障害が発生した場合に別の電源装置１０が代わりに処理部２０に電力が供給される。
そのため、処理部２０に安定して電力を供給することができる。
また、電源装置１０が二重化されると、ＡＣ／ＤＣ変換ユニットの搭載個数も多くなるが、個々の電源装置１０は、構成が簡単なので、製造コストの低減の効果が大きくなる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る電源装置を用いた電気機器について図５を参照しつつ説明する。
同図に示すように、電気機器１ｂは、例えば、テレビ、冷蔵庫などの家電製品など種々のタイプの電気機器であってよい。

また、電源装置１０ｂは、制御部１５がなく、代わりに、例えば、直接、出力電圧設定回路１４３には、出力電圧値を設定するディップスイッチ１５１ａ〜１５３ａが入力線１５１〜１５３を介して接続されている。
ディップスイッチ１５１ａ〜１５３ａは、ユーザにより操作されて所定の値を設定可能となっている。
また、各出力電圧設定回路１４３は、電源装置の起動時に、ディップスイッチ１５１ａ〜１５３ａの値を読み込んでこれを保持する。
その他の構成は上記実施形態と同様となっている。

このようにすると、出力電圧設定回路１４３は、電圧可変回路１４２の設定電圧値を変更可能となる。
即ち、制御部に依存することなく直接、出力電圧設定に、出力電圧値を設定できるので、設計の選択の幅が広げることができる。また、電源装置自体の構造が簡単にすることができ、電気機器の製造コストを低減できる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータについて説明する。
図６には、本実施形態に係る電源装置１０ｃを用いたコンピュータ１ｃを示している。
本実施形態の電源装置１０ｃは、入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１から第ｎの電力変換器と、第１の電力変換器の出力から順に直列接続される第１から第ｎ−１の抵抗と、これらの各抵抗の第１の電力変換器の出力方向後位に、各第２から第ｎの電力変換器が順に接続される接続部と、各接続部及び当接続部に接続された各電力変換器間に設けられ、電力変換器側にアノードが接続され、接続部側にカソードが接続されるダイオードとを備えている。

第１〜第ｎの各電力変換器は、上記第一実施形態と同様のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０ｎで構成されている。
そして、第１〜第ｎのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０ｎは、その出力電圧Ｖ_１〜Ｖ_ｎが、上記実施形態と同様の制御部及び電圧可変回路（図示せず）により、Ｖ_１＞Ｖ_２＞・・・＞Ｖ_ｎの関係になるように設定されている。
また、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０ｎは、出力する最大電流値Ｉ_ｍａｘを出力する構成としている。

また、第１から第ｎ−１の抵抗１３２〜１３ｎの各抵抗値Ｒ_１〜Ｒ_ｎ−１の関係が、Ｒ_１＞Ｒ_２＞・・・＞Ｒ_ｎ−１となっている。
また、各第１〜第ｎ−１の抵抗１３２〜１３ｎの抵抗値Ｒ_１〜Ｒ_ｎ−１は、前記第１〜第ｎの電圧変換器の最大電流出力Ｉｍ_１〜Ｉｍ_ｎ及び各出力電圧Ｖ_１〜Ｖ_ｎと、の関係が、下記式（１）を満たす値のものが用いられる。

なお、上記式（１）において、ｋは、１≦ｋ≦ｎ−１を満たす整数である。
本実施形態においては、各電圧変換器は、その最大電流出力が、Ｉｍ_１＝Ｉｍ_２＝・・・＝Ｉｍ_ｎ＝Ｉ_ｍａｘに設定されている。また、Ｒ_ｋ＝（Ｖ_ｋ−Ｖ_ｋ−１）／ｋ・Ｉ_ｍａｘとなっている。

次に、以上のような構成からなる本実施形態の電源装置１０を用いたコンピュータ１ｃの動作について説明する。
まず、予め、制御部により、各ＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０ｎの出力電圧が、Ｖ_１＞Ｖ_２＞・・・＞Ｖ_ｎとなる関係に段階的に差を設ける。

この状態で、処理部２０に電源装置１０から電力を供給すると以下のようになる。
まず、ＡＣ／ＤＣ変換ユニットのＡＣ／ＤＣ変換回路１４１に商用電源が供給される。
ＡＣ／ＤＣ変換回路１４１は、商用電源のＡＣ電力をＤＣ電力に変換して出力電力可変回路に出力する。

また、第１〜第ｎのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０ｎは、第一実施形態と同様に、ＡＣ／ＤＣ変換回路からの出力を受けた出力電圧可変回路が、出力電圧設定回路の設定電圧値を元に制御することより出力電圧Ｖ_１〜Ｖ_ｎのＤＣ電力を出力する。
そして、電源装置１０は、上記と同様に動作する。
すなわち、第２〜第ｎのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０２〜１０ｎにおいて、第ｈのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｈ（２≦ｈ≦ｎ）のダイオードが閉じており、しかも、このＡＣ／ＤＣ変換ユニットの出力電流Ｉ_ｈが、最大出力電流Ｉ_ｍａｘに満たないときは（Ｉ_ｈ＜Ｉ_ｍａｘ）、次のようになる。

第ｈのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｈが接続された第ｈ−１の接続部１２ｈより、前位側の接続部に接続された第ｔのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｔ（ｔは、２≦ｔ≦ｈ−１を満たす整数）の出力電圧Ｖ_ｔと、第ｔ−１の接続部の電位Ｄ_ｔ−１との関係が、Ｄ_ｔ−１＝Ｖ_ｔとなるので、ダイオード１６ｔが閉になる。
そのため、第ｔのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｔの出力１１ｔが、第１のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１に並列接続される。
そのため、第１〜第ｈのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｈから電力が供給される。

また、第ｈのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｈが接続された第ｈ−１の接続部より後位側の第ｓのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｓは（ｓは、ｈ＋１≦ｓ≦ｎを満たす整数）、第ｓ−１の接続部１２ｓの電位Ｄ_ｓ−１と第ｓのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｓの出力電圧Ｖ_ｓとの関係が、下記式（７）及び下記式（８）の関係から、Ｄ_ｓ−１＞Ｖ_ｓになるので、ダイオード１６ｓが開になる。

そのため、第ｓのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｓの出力１１ｓが、ダイオード１６２により遮断される。
そのため、第ｈのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｈより後位側のＡＣ／ＤＣ変換ユニットからは、電力が供給されない。
また、第ｓのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｓより前位側の出力が、第ｓのＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０ｓ側に流れ込むことがない。

以上説明したように、本実施形態に係る電源装置１０を用いたコンピュータ１ｃによれば、四以上のＡＣ／ＤＣ変換ユニット１０１〜１０ｎがあっても、簡単な構造で処理部２０の消費電力に応じた数のＡＣ／ＤＣ変換ユニットにより、処理部２０に対して電力を供給できるようになり、製造コストを低減させることができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータについて説明する。
図７には、本実施形態の電源装置を用いたコンピュータを示している。
同図に示すように、本実施形態のコンピュータ１ｄに用いられる電源装置１０ｄは、第一実施形態のものと異なり、各電力変換器が、ＤＣ／ＤＣ変換ユニット１０１ａ〜１０３ａで構成されている。

各ＤＣ／ＤＣ変換ユニット１０１ａ〜１０３ａは、詳述しないが、ＡＣ／ＤＣ変換回路の代わりに、ＤＣ電力が入力されて所定のＤＣ電力を出力するＤＣ／ＤＣ変換回路を備えている。
その他の構成は、第一実施形態と同様の構成となっている。
本実施形態に係る電源装置１０を用いたコンピュータ１は、ＤＣ／ＤＣ変換ユニットで、入力されたＤＣ電力を変換して所定のＤＣ電力にして出力する。
その他の作用は、第一実施形態と同様である。
このようにすると、電源装置１０にＤＣ電力が入力された場合にも、電力変換効率よく処理部２０に電力を供給することができる。

以上、本発明の電源装置、電源装置が用いられるコンピュータ及び電気機器について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る電源装置、電源装置が用いられるコンピュータ及び電気機器は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、各電力変換器から出力される最大出力電流をＩ_ｍａｘとしたがこれに限定されるものでなく、別々の値であってもよい。
また、第一実施形態の変形例において、コンピュータが二つの電源装置を備える構成としたが、これに限定されるものでなく、電気機器が、複数の電源装置を備えてもよい。
また、第二実施形態において、ディップスイッチを、出力電圧設定回路が設けられた電力変換器と別体にしたが、各電力変換器に一体に設けてもよく、適宜設計変更して差支えない。

本発明の第一実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータを示す概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る電源装置の電力変換器を示す概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータにおいて、電源装置の各電力変換器が出力する出力電流と、処理部の消費電力との関係を示すグラフ図である。 本発明の第一実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータの変形例を示す概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係る電源装置を用いた電気機器を示す概略構成図である。 本発明の第三実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータを示す概略構成図である。 本発明の第四実施形態に係る電源装置を用いたコンピュータを示す概略構成図である。 一般的な電力変換器の電力変換効率とＤＣ出力電流との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｃ，１ｄ コンピュータ
１ｂ 電気機器
１０〜１０ｄ 電源装置
１０１〜１０ｎ ＡＣ／ＤＣ変換ユニット（電力変換器）
１２２〜１２ｎ 接続部
１３２〜１３ｎ 抵抗
１４ 交流電源
１４ａ 直流電源
１４１ ＡＣ／ＤＣ変換回路
１４２ 電圧可変回路
１４３ 出力電圧設定回路
１５ 制御部
１６２〜１６ｎ ダイオード
２０ 処理部
２０ａ 負荷

Claims (12)

1. 直流電力を負荷に供給する電源装置であって、
   入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１から第ｎの電力変換器と、
   前記第２から第ｎの電力変換器を、前記負荷の消費電力に応じて、前記第１電力変換器に、順次並列接続する接続手段とを備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記接続手段が、
   前記第１の電力変換器の出力から順に直列接続される第１から第ｎ−１の抵抗と、
   これらの各抵抗の前記第１の電力変換器の出力方向後位に設けられた、前記各第２から第ｎの電力変換器が順に接続される接続部と、
   該各接続部及び当該接続部に接続された各電力変換器間に設けられ、前記電力変換器側にアノードが接続され、前記接続部側にカソードが接続されるダイオードと、を備える請求項１記載の電源装置。
3. 前記第１〜第ｎの各電力変換器が、出力電圧を可変する出力電圧可変回路を備え、
   前記各出力電圧可変部に、任意の出力電圧を設定する出力電圧設定手段を備える請求項２記載の電源装置。
4. 前記出力電圧設定手段が、前記各電力変換器に備えられて前記出力電圧可変回路の出力電圧に対応する値を保持する出力電圧値保持部と、該出力電圧設定回路に任意の値を保持させる制御部とを備え、
   前記出力電圧可変回路が、前記出力電圧値保持部が保持した値に基づいて所定の出力電圧を出力する請求項３記載の電源装置。
5. 前記出力電圧設定手段が、各電力変換器の出力電圧の出力電圧値Ｖ_１〜Ｖ_ｎの関係が、電力をＶ_１＞Ｖ_２＞・・・＞Ｖ_ｎになるように前記出力電圧可変回路の出力電圧を設定する請求項３又は４記載の電源装置。
6. 交流電力の入力部を備え、
   前記各電力変換器が、前記入力部に接続されるとともに前記電圧可変回路に直流電力を出力するＡＣ／ＤＣ変換回路を備える請求項３〜５のいずれかに記載の電源装置。
7. 前記第１〜第ｎ−１の抵抗の各抵抗値Ｒ_１〜Ｒ_ｎ−１の関係が、Ｒ_１＞Ｒ_２＞・・・＞Ｒ_ｎ−１である請求項２〜６のいずれかに記載の電源装置。
8. 前記第１〜第ｎの電圧変換器の各出力電圧値Ｖ_１〜Ｖ_ｎの関係が、Ｖ_１＞Ｖ_２＞・・・＞Ｖ_ｎに設定され、
   前記第１〜第ｎ−１の抵抗の各抵抗値Ｒ_１〜Ｒ_ｎ−１と、前記第１〜第ｎの電圧変換器の最大電流出力値Ｉｍ_１〜Ｉｍ_ｎ及び各出力電圧値Ｖ_１〜Ｖ_ｎと、の関係が、下記式（１）となるようにする請求項７記載の電源装置。
   

   

   式（１）において、ｋは、１≦ｋ≦ｎ−１を満たす整数である。
9. 入力された電力を所定電圧の直流電力に変換して出力する第１から第ｎの電力変換器を、負荷に接続する電力接続回路であって、
   前記第２から第ｎの電力変換器を、前記負荷の消費電力に応じて、前記第１の電力変換器に、順次並列接続する接続手段を備えることを特徴とする電力接続回路。
10. 前記接続手段が、
    前記第１の電力変換器の出力から順に直列接続される第１から第ｎ−１の抵抗と、
    これらの各抵抗の前記第１の電力変換器の出力方向後位に設けられた、前記各第２から第ｎの電力変換器が順に接続される接続部と、
    該各接続部及び当該接続部に接続された各電力変換器間に設けられ、前記電力変換器側にアノードが接続され、前記接続部側にカソードが接続されるダイオードと、を備える請求項９記載の電力接続回路。
11. 電源装置と、該電源装置から直流電力が供給されて作動する処理部とを備えるコンピュータであって、
    前記電源装置として、請求項１〜８のいずれかに記載の電源装置を用いることを特徴とするコンピュータ。
12. 電源装置と、該電源装置から直流電力が供給される負荷とを備える電気機器であって、
    前記電源装置として、請求項１〜８のいずれかに記載の電源装置を用いることを特徴とする電気機器。

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