JP2018137854A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バースト制御方式を用いたコンバータ部を並列接続して信頼性向上とコンバータ部での共振動作の最適化を図りつつ出力電圧の制御を確実に行う。【解決手段】直流入力端子２ａ，２ｂと直流出力端子３ａ，３ｂとの間に並列接続されたコンバータ部４１，４２，・・・，４ｎと、基準電圧ＶＨ，ＶＬと出力電圧Ｖｏを比較してコンバータ部４への駆動信号Ｖｐの供給の開始を指示する第１タイミングおよび供給の停止を指示する第２タイミングを含む制御信号Ｓｄを出力する制御信号生成部５と、動作可能なコンバータ部４の中から１つを駆動対象コンバータ部として選択して第１タイミングに同期して駆動信号Ｖｐの供給を開始しこの直後の第２タイミングに同期して駆動信号Ｖｐの供給を停止することで選択したコンバータ部４をバースト動作させる駆動制御を、駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更しつつ実行する制御部７とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、並列接続された複数のコンバータ部を備えたスイッチング電源装置に関するものである。

高周波（ＶＨＦ）帯域で動作できる高効率のＥ級、Φ２級およびＦ級の高周波共振コンバータでは、制御方式として、高効率動作を維持し得るようにするためにバースト制御が用いられることが知られている（下記非特許文献１参照）。

この非特許文献１のバースト制御方式を用いると、高周波共振コンバータのＺＶＳ（ゼロボルトスイッチング）動作条件が維持できる固定時比率と固定周波数で動作させることができるので、重負荷において、高周波、高効率で電力変換することが可能となるだけではなくて、軽負荷においても、高周波共振コンバータの動作期間を減らすことができるので、高効率を有することが知られている。

また、この非特許文献１のバースト制御方式では、出力リップル電圧を利用して、出力電圧制御を行っており、高周波共振コンバータの高効率制御方式として有効な方式である。この非特許文献１に開示のコンバータは、ヒステリシスネットワークを有するコンパレータと、高周波共振コンバータと、高周波共振ゲート駆動回路とを備えて構成されている。また、ヒステリシスネットワークを有するコンパレータのマイナス入力端子には、高周波共振コンバータの出力電圧と比例した検出信号電圧が入力される。

この非特許文献１のコンバータでは、コンパレータのマイナス入力端子に入力されている検出信号電圧が低下してコンパレータのプラス入力端子のローレベル参照電圧に達すると、コンパレータはその出力をハイレベルに切り替える。よって、高周波共振ゲート駆動回路が起動して、高周波共振コンバータを駆動する。これにより、高周波共振コンバータの出力電圧が上昇する。また、ヒステリシスネットワークを有するコンパレータは、その出力をハイレベルに切り替えると同時に、このコンパレータのプラス入力端子の電圧をハイレベル参照電圧に切り替える。

その後、出力電圧の上昇に伴って上昇した検出信号電圧がコンパレータのプラス入力端子のハイレベル参照電圧に達すると、コンパレータはその出力をローレベルに切り替える。よって、高周波共振ゲート駆動回路が停止し、高周波共振コンバータも停止する。これにより、高周波共振コンバータの出力電圧が降下する。また、ヒステリシスネットワークを有するコンパレータは、その出力をローレベルに切り替えると同時に、このコンパレータのプラス入力端子の電圧をローレベル参照電圧に切り替える。

その後、出力電圧の降下に伴って降下した検出信号電圧がコンパレータのプラス入力端子のローレベル参照電圧に達すると、コンパレータはその出力をハイレベルに切り替える。よって、高周波共振ゲート駆動回路が起動して、高周波共振コンバータを駆動する。これにより、高周波共振コンバータの出力電圧が上昇する。また、ヒステリシスネットワークを有するコンパレータは、その出力をハイレベルに切り替えると同時に、このコンパレータのプラス入力端子の電圧をハイレベル参照電圧に切り替える。

このようにして、この非特許文献１のコンバータでは、上記の動作を繰り返すことで、検出信号電圧がローレベル参照電圧とハイレベル参照電圧との間に制御されるので、検出信号電圧と比例する出力電圧も、ローレベル参照電圧と比例する電圧とハイレベル参照電圧と比例する電圧との間に制御される。

ところで、コンバータを用いたスイッチング電源装置では、信頼性の向上のため、複数台のコンバータを並列接続して並列運転する構成が採用される（下記特許文献１参照）。このため、上記の非特許文献１のコンバータについても、複数台を並列接続して並列運転する構成を採用して、信頼性の向上を図ることが考えられる。

Very-High-Frequency Resonant Boost Converters、IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL.24, NO. 6, JUNE 2009, PP 1654-1665

特開２００３―２８４３３６号公報（第６−８頁、第１−３図）

ところが、この非特許文献１のバースト制御方式を用いた高周波共振コンバータを複数並列接続して並列運転する構成のスイッチング電源装置には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、このスイッチング電源装置では、個々のコンバータの制御ループの遅延時間が異なるために出力リップル電圧の周期が乱れることから、このスイッチング電源装置には、出力電圧の制御が難しいという課題が存在している。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バースト制御方式を用いた高周波共振コンバータ部を並列接続して電源装置全体の信頼性の向上と個々の高周波共振コンバータ部での高周波共振動作の最適化を図りつつ、出力電圧の制御を確実に行い得るスイッチング電源装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に係るスイッチング電源装置は、直流入力部と直流出力部との間に並列接続されると共に供給される駆動信号に基づいてスイッチング動作することにより、前記直流入力部から入力される直流入力電圧を直流出力電圧に変換して前記直流出力部へ出力可能な複数のコンバータ部と、予め規定された基準電圧と前記直流出力電圧とを比較して前記駆動信号の供給の開始を指示する第１タイミングおよび前記駆動信号の供給の停止を指示する第２タイミングを含む制御信号を出力する制御信号生成部と、前記複数のコンバータ部のうちの動作可能なコンバータ部の中から駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択すると共に当該駆動対象コンバータ部に対して前記制御信号に含まれる前記第１タイミングに同期して前記駆動信号の供給を開始すると共に当該制御信号に含まれる当該第１タイミング直後の前記第２タイミングに同期して当該駆動信号の供給を停止することで当該駆動対象コンバータ部をバースト動作させる駆動制御を、前記動作可能なコンバータ部の中で前記駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部を変更しつつ実行する制御部とを備えている。

これにより、バースト制御方式を用いたコンバータ部を並列接続して電源装置全体の信頼性の向上と個々のコンバータ部での高周波共振動作の最適化を図りつつ、並列接続された複数台のコンバータ部を並列駆動する（並列運転させる）構成ではなくコンバータ部を１つずつ駆動する構成を採用したことにより、並列駆動での課題（個々のコンバータ部の制御ループの遅延時間が異なるために出力リップル電圧の周期が乱れるとの課題）の発生を回避でき、これによって直流出力電圧に対する制御を確実に実行することができる。

また、本発明に係るスイッチング電源装置は、前記複数のコンバータ部に供給される前記駆動信号は、当該コンバータ部に一対一で対応する固定時比率および固定周波数に予め規定されている。これにより、各々のコンバータ部のＺＶＳ動作条件のばらつきを考慮した（最適化された）固定時比率および固定周波数の駆動信号を個別に生成して各コンバータ部に供給することができるため、各コンバータ部を確実にＺＶＳ動作させることができる。

また、本発明に係るスイッチング電源装置は、前記複数のコンバータ部に供給される前記駆動信号は、共通の固定時比率および固定周波数に予め規定されている。これにより、固定時比率および固定周波数を各コンバータ部のＺＶＳ動作条件のばらつきを出来得る限り吸収し得る値に規定することで、各コンバータ部をＺＶＳ動作させつつ、回路構成を簡略化すること（部品点数を削減すること）ができる。

また、本発明に係るスイッチング電源装置は、前記制御部は、前記動作可能なコンバータ部の稼働率が平均化されるように前記駆動対象コンバータ部を選択する。これにより、特定のコンバータ部の稼働率だけが他のコンバータ部の稼働率と比較して突出するという事態の発生を防止することができるため、電源装置全体の信頼性を一層向上させることができる。

また、本発明に係るスイッチング電源装置は、前記複数のコンバータ部のそれぞれでの故障の発生の有無を検出する故障検出部を備え、前記制御部は、前記故障検出部での検出結果に基づき故障の発生していない前記コンバータ部を前記動作可能なコンバータ部として前記駆動制御を実行する。これにより、動作可能なコンバータ部を駆動対象コンバータ部として確実に選択することができるため、並列接続された複数台のコンバータ部を並列駆動（並列運転）せずにコンバータ部を１つずつ駆動する構成においても、直流出力電圧に対する制御を確実に実行することができる。

また、本発明に係るスイッチング電源装置は、前記制御部は、前記故障検出部での検出結果に基づき、前記駆動信号の供給を開始している前記駆動対象コンバータ部に故障が発生したことを検出したときには、当該故障の発生した駆動対象コンバータ部への当該駆動信号の供給を直ちに停止し、かつ前記動作可能なコンバータ部の中から駆動対象とする１つを新たな前記駆動対象コンバータ部として選択して前記駆動信号の供給を直ちに開始すると共に、前記故障の発生した駆動対象コンバータ部への前記駆動信号の供給を開始した前記第１タイミング直後の前記第２タイミングに同期して当該新たな駆動対象コンバータ部への当該駆動信号の供給を停止する。これにより、駆動状態にあるコンバータ部に故障が生じたときに、この故障したコンバータ部に代えて別の動作可能なコンバータ部が、故障したコンバータ部が駆動されるべき期間（駆動期間）において駆動されるため、並列接続された複数台のコンバータ部を並列駆動（並列運転）せずにコンバータ部を１つずつ駆動する構成においても、直流出力電圧に対する制御を確実に実行することができる。

本発明によれば、バースト制御方式を用いたコンバータ部を並列接続して電源装置全体の信頼性の向上と個々のコンバータ部での高周波共振動作の最適化を図ることができると共に、コンバータ部を１つずつ駆動する構成を採用したことにより、並列駆動での課題（個々のコンバータ部の制御ループの遅延時間が異なるために出力リップル電圧の周期が乱れるとの課題）の発生を回避できるため、直流出力電圧を確実に制御することができる。

スイッチング電源装置１の構成図である。 コンバータ部４の回路の一例を示す回路図である。 制御部７の構成の一例を示す構成図である。 制御部７の他の構成の一例を示す構成図である。 スイッチング電源装置１の動作を説明するための説明図である。 スイッチング電源装置１の動作を説明するための他の説明図である。 他の制御信号生成部５Ａおよび制御部７の構成図である。 制御信号生成部５Ａの動作を説明するための説明図である。

以下、スイッチング電源装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

スイッチング電源装置の一例としてのスイッチング電源装置１は、図１に示すように、直流入力部としての一対の直流入力端子２ａ，２ｂ、直流出力部としての一対の直流出力端子３ａ，３ｂ、一対の直流入力端子２ａ，２ｂと一対の直流出力端子３ａ，３ｂとの間に並列接続された複数台（ｎ個。ｎは２以上の整数）のコンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎ、制御信号生成部５、故障検出部６および制御部７を備え、直流入力端子２ａ，２ｂ間に入力される直流入力電圧Ｖｉに基づいて直流出力電圧Ｖｏを生成して直流出力端子３ａ，３ｂから負荷に出力可能に構成されている。なお、本例では一例として、直流入力電圧Ｖｉは、基準電位（本例では共通グランドＧ）に接続された直流入力端子２ｂを低電位側として、直流入力端子２ａ，２ｂ間に入力される。また、本例では、直流出力端子３ａ，３ｂのうちの直流出力端子３ｂも共通グランドＧに接続されて、スイッチング電源装置１が全体として非絶縁型コンバータ装置として構成されているため、直流出力電圧Ｖｏは、直流出力端子３ｂを低電位側として、直流出力端子３ａ，３ｂ間から出力される。

コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎ（以下、特に区別しないときにはコンバータ部４ともいう）は、同一に（一例として、同一の構成の共振型コンバータとして）構成されている。以下では、コンバータ部４の構成について、コンバータ部４_１を例に挙げて説明する。

具体的には、図２に示すように、コンバータ部４_１は、スイッチング回路および整流平滑回路を備えている。スイッチング回路は、一例として、第１インダクタ４１_１およびスイッチング素子４２_１の直列回路、スイッチング素子４２_１に並列接続された第１共振キャパシタ４３_１、および一端が第１インダクタ４１_１およびスイッチング素子４２_１の接続点（第１接続点Ａ）に接続された第２共振インダクタ４４_１を備えている。また、スイッチング回路では、第１インダクタ４１_１およびスイッチング素子４２_１の直列回路が一対の直流入力端子２ａ，２ｂ間に接続され、第１インダクタ４１_１および第２共振インダクタ４４_１の直列回路が一対の直流入力端子２ａ，２ｂのうちの一方の直流入力端子（この例では直流入力端子２ａ）に接続され、かつスイッチング素子４２_１の一対の端子のうちの第１接続点Ａに接続されていない端子が一対の直流入力端子２ａ，２ｂのうちの他方の直流入力端子（この例では直流入力端子２ｂ）に接続されている。なお、第１共振キャパシタ４３_１には、スイッチング素子４２_１の出力容量（不図示）が含まれるものとする。また、スイッチング素子４２_１は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Ｔransistor）などの電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタまたはＧａＮ（窒化ガリウム）デバイスなどで構成されている。

以上の構成を備えてＥ級インバータ回路として構成されたスイッチング回路は、制御部７から供給される後述の駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_２，・・・，Ｖｐ_ｎ（以下、特に区別しないときには駆動信号Ｖｐともいう）のうちの対応する駆動信号Ｖｐ（この例では、駆動信号Ｖｐ_１）でスイッチング素子４２_１が駆動されることにより、直流入力端子２ａ，２ｂ間に入力される直流入力電圧Ｖｉを交流出力電圧Ｖａｃに変換して、第２共振インダクタ４４_１の他端と直流入力端子２ｂ（共通グランドＧ）との間に出力することが可能となっている。また、このスイッチング回路は、高周波（ＶＨＦ）帯域の駆動信号Ｖｐでスイッチング素子４２_１が駆動される構成のため、コンバータ部４は、高周波共振コンバータ部として構成されている。

整流平滑回路は、一例として、第２共振キャパシタ５２_１および第３共振キャパシタ５４_１の直列回路、第３共振キャパシタ５４_１に並列接続された第３共振インダクタ５５_１、第２共振キャパシタ５２_１および第３共振キャパシタ５４_１の接続点（第２接続点Ｂ）と直流出力端子３ａ，３ｂ（本例では直流出力端子３ａ）との間に接続されたダイオード５１_１、および直流出力端子３ａ，３ｂ間に接続された平滑キャパシタ５３_１を備えて、共振整流平滑回路として構成されている。具体的には、第２共振キャパシタ５２_１および第３共振キャパシタ５４_１の直列回路は、第２共振インダクタ４４_１の他端と直流入力端子２ｂ（共通グランドＧ）との間に接続されている。また、第２共振キャパシタ５２_１およびダイオード５１_１の直列回路が、第２共振インダクタ４４_１の他端と直流出力端子３ａとの間に接続されている。

以上の構成を備えた整流平滑回路は、スイッチング回路から出力される交流出力電圧Ｖａｃを直流出力電圧Ｖｏに変換して直流出力端子３ａ，３ｂに出力することが可能となっている。なお、コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎの各整流平滑回路に含まれる平滑キャパシタ５３_１，５３_２，・・・，５３_ｎ（なお、平滑キャパシタ５３_１以外の平滑キャパシタ５３_２，・・・，５３_ｎは図示を省略している）については、互いに並列に接続されている。このため、以下では、平滑キャパシタ５３_１，５３_２，・・・，５３_ｎの並列合成容量と同等の容量を有する１つの出力キャパシタＣｏが図１に示すように直流出力端子３ａ，３ｂ間に接続されているものとして説明する。なお、整流平滑回路は、この構成に限定されるものではなく、図示はしないが、絶縁トランスを備えて、交流出力電圧Ｖａｃ側と直流出力電圧Ｖｏ側とを電気的に絶縁する構成を採用することもできるなど、種々の構成を採用することができる。

制御信号生成部５は、予め規定された基準電圧と直流出力電圧Ｖｏとを比較して、制御部７から各コンバータ部４への駆動信号Ｖｐの供給の開始を指示する第１タイミング、および駆動信号Ｖｐの供給の停止を指示する第２タイミングを含む制御信号Ｓｄを生成して制御部７に出力する。この制御信号Ｓｄについては、ヒステリシス制御、ＰＷＭ制御などの種々の制御方式に基づいて生成することが可能であるが、本例の制御信号生成部５では、一例として、ヒステリシス制御方式に基づいて制御信号Ｓｄを生成する構成を採用している。

この場合、制御信号生成部５は、一例として、不図示のコンパレータ回路を備え、図１に示すように、上記した基準電圧としての予め規定された上限基準電圧ＶＨおよび下限基準電圧ＶＬと直流出力電圧Ｖｏとを比較して、図５に示すように、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したタイミングを第１タイミングとして含み、かつ直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したタイミングを第２タイミングとして含む制御信号Ｓｄ（一例として、第１タイミングに同期して立ち上がり、また第２タイミングに同期して立ち下がるパルス信号）を生成して出力する。また、制御信号生成部５は、コンパレータ回路に代えて、ＤＳＰまたはＦＰＧＡなどで構成することもできる。また、制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏを直接、上限基準電圧ＶＨおよび下限基準電圧ＶＬと比較する構成でもよいし、直流出力電圧Ｖｏを例えば分圧抵抗などで分圧した電圧を、上限基準電圧ＶＨおよび下限基準電圧ＶＬと比較する構成でもよい。本例では、いずれの構成についても、「上限基準電圧ＶＨおよび下限基準電圧ＶＬと直流出力電圧Ｖｏとを比較する」との概念に含まれるものとする。

故障検出部６は、各コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎのそれぞれでの故障の発生の有無を検出して、この故障の発生を検出しているときには故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，・・・，Ｓｗ_ｎ（コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎに一対一で対応する信号。以下、特に区別しないときには故障検出信号Ｓｗともいう）を生成して制御部７に出力する。また、故障検出部６は、ＤＳＰおよびＦＰＧＡなどで構成することができる。

制御部７は、ｎ個のコンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎに一対一で対応するｎ個の駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_２，・・・，Ｖｐ_ｎを生成して、コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎの各スイッチング素子４２_１，４２_２，・・・，４２_ｎに出力することにより、各コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎに対する駆動制御を実行可能に構成されている。

一例として、制御部７は、図３に示すように、ｎ個のコンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎに一対一で対応して設けられたｎ個のスイッチング信号生成回路１１_１，１１_２，・・・，１１_ｎ（以下、特に区別しないときにはスイッチング信号生成回路１１ともいう）、ｎ個のコンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎに一対一で対応して設けられたｎ個のゲート駆動回路１２_１，１２_２，・・・，１２_ｎ（以下、特に区別しないときにはゲート駆動回路１２ともいう）、および制御回路１３を備えている。

この場合、スイッチング信号生成回路１１は、例えば発振回路で構成されて、一対一で対応するコンバータ部４のＺＶＳ（ゼロボルトスイッチング）動作条件に最適化した固定時比率および固定周波数に予め規定されたスイッチング信号（電圧信号）Ｖｓｗ_１，Ｖｓｗ_２，・・・，Ｖｓｗ_ｎ（以下、特に区別しないときにはスイッチング信号Ｖｓｗともいう）を生成して、対応するゲート駆動回路１２の入力端子に出力する。各ゲート駆動回路１２は、制御回路１３から出力される後述のｎ個の許可信号Ｓｅ_１，Ｓｅ_２，・・・，Ｓｅ_ｎ（以下、特に区別しないときには許可信号Ｓｅともいう）のうちの対応する許可信号Ｓｅが入力されているときには、入力されているスイッチング信号Ｖｓｗを対応するコンバータ部４へ駆動信号Ｖｐとして出力し、対応する許可信号Ｓｅが入力されていないときには、入力されているスイッチング信号Ｖｓｗの対応するコンバータ部４への駆動信号Ｖｐとしての出力を停止する。

なお、ｎ個のコンバータ部４に一対一で対応させてｎ個のスイッチング信号生成回路１１を設ける上記の構成は、各々のコンバータ部４のＺＶＳ（ゼロボルトスイッチング）動作条件のばらつきを考慮して、各コンバータ部４を確実にＺＶＳ動作させ得る固定時比率および固定周波数のスイッチング信号Ｖｓｗを個別に生成して出力できるため、好ましい構成であるが、回路構成が複雑化（部品点数が増加）する。このため、この構成に代えて、回路構成の簡略化（部品点数の削減）を目的として、図４に示すように、ｎ個のコンバータ部４に共通のスイッチング信号生成回路１１を１個だけ配設して、固定時比率および固定周波数が共通のスイッチング信号Ｖｓｗを各コンバータ部４に供給する構成を採用することもできる。この場合、各々のコンバータ部４のＺＶＳ（ゼロボルトスイッチング）動作条件のばらつきを出来得る限り吸収し得る値に、共通のスイッチング信号Ｖｓｗの固定時比率および固定周波数を予め規定する必要がある。

制御回路１３には、制御信号生成部５から出力される制御信号Ｓｄ、および故障検出部６から出力される故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，・・・，Ｓｗ_ｎが入力される。また、制御回路１３は、故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，・・・，Ｓｗ_ｎの入力の有無に基づいてｎ個のコンバータ部４のうちの動作可能なコンバータ部４（つまり、対応する故障検出信号Ｓｗが故障検出部６から出力されていないコンバータ部４）の中から駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択すると共にこの１つの駆動対象コンバータ部に対して制御信号Ｓｄで示される第１タイミング（制御信号Ｓｄの立ち上がりタイミング）に同期して駆動信号Ｖｐの供給を開始すると共に制御信号Ｓｄで示されるこの第１タイミングの直後（この第１タイミングの次の最初）の第２タイミング（制御信号Ｓｄの立ち下がりタイミング）に同期して駆動信号Ｖｐの供給を停止する駆動制御を、動作可能なコンバータ部４の中で駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更しつつ実行する。

本例の制御回路１３は、ｎ個のコンバータ部４のうちの動作可能なコンバータ部４の中から駆動対象コンバータ部を１つ選択すると共にこの駆動対象コンバータ部に対応するゲート駆動回路１２に対して、制御信号Ｓｄで示される上記の第１タイミングに同期して許可信号Ｓｅの出力を開始すると共に制御信号Ｓｄで示されるこの第１タイミング直後の第２タイミングに同期してこの許可信号Ｓｅの出力を停止する出力制御を、動作可能なコンバータ部４の中で駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更するのに併せてゲート駆動回路１２を変更しつつ実行することで、上記のように駆動信号Ｖｐの供給を開始したり、供給を停止したりする駆動制御を実行する。

また、制御部７の制御回路１３は、駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更する際には、動作可能な複数台のコンバータ部４のうちの直前に駆動したコンバータ部４を除く残りのコンバータ部４の中からランダムに、または予め規定された順序に従って１つ選択する。これにより、動作可能なコンバータ部４についての駆動率（稼働率）が平均化される。本例では、一例として、制御回路１３は、コンバータ部４_１，４_２，・・・，４_ｎ，４_１，４_２，・・・の順序（昇順）で、かつ故障しているコンバータ部４を飛ばしつつ１つ選択する。また、制御回路１３については、順序回路またはＣＰＵで構成することができる。

また、制御部７（本例では、ｎ個のゲート駆動回路１２のうちの駆動対象コンバータ部として選択された１つのコンバータ部４に対応する１つのゲート駆動回路１２）から出力される駆動信号Ｖｐは、上記したような固定時比率および固定周波数に規定された複数のスイッチング信号Ｖｓｗを含んで構成される。これにより、各コンバータ部４は、駆動信号Ｖｐが供給されて、スイッチング信号Ｖｓｗの周期で連続的にスイッチング動作する駆動期間と、駆動信号Ｖｐの供給が停止されて、スイッチング動作を停止する停止期間とを繰り返す、バースト制御方式で駆動される。

次に、スイッチング電源装置１の動作について図５，６を参照して説明する。なお、以下では、理解の容易のため、コンバータ部４の数ｎを３（コンバータ部４_１，４_２，４_３）とする。このため、故障検出部６は、コンバータ部４_１，４_２，４_３に対応する３個の故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３を生成して制御部７に出力し、制御部７は、コンバータ部４_１，４_２，４_３に対応する３個の駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_２，Ｖｐ_３を生成して出力するものとする。

最初に、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれも動作可能な状態にある（故障しておらず、正常な状態にある）時間ｔ１２までの期間でのスイッチング電源装置１の動作について説明する。この期間では、故障検出部６は、コンバータ部４_１，４_２，４_３についての３個の故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれも生成していない（故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれもローレベル（本例では０ボルト）となっている）。この状態において、制御部７が、図５に示すように、時間ｔ０の直前の駆動期間（駆動信号Ｖｐの供給期間）では、駆動信号Ｖｐ_３を生成してコンバータ部４_３（駆動対象コンバータ部）のみを動作（スイッチング動作）させていたとすると、この駆動期間の終了後から次に新たに駆動対象コンバータ部として選択されたコンバータ部４の駆動期間が開始するまでの間においては、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止する。このため、直流出力電圧Ｖｏは低下して、その後、下限基準電圧ＶＬに達する。

制御信号生成部５は、この直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して（つまり、時間ｔ０のときに）、動作可能なコンバータ部４_１，４_２，４_３の中から次に駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択する（動作可能なコンバータ部４が直前に駆動対象コンバータ部として選択していたコンバータ部４以外に存在するときには、コンバータ部４が変更されるように選択する。本例では、コンバータ部４_３に代えてコンバータ部４_１を選択する）と共にこのコンバータ部４_１に対して駆動信号Ｖｐ_１の供給を開始する。具体的には、制御部７では、制御回路１３が、この第１タイミングに同期して、ゲート駆動回路１２_１に対する許可信号Ｓｅ_１についてだけその出力を開始することで、ゲート駆動回路１２_１からコンバータ部４_１への駆動信号Ｖｐ_１の供給を開始させる。

これにより、スイッチング電源装置１では、駆動信号Ｖｐ_１の供給を受けてコンバータ部４_１のみが駆動対象コンバータ部としてスイッチング動作を開始する（新たな駆動期間が開始する）。これにより、直流出力電圧Ｖｏが時間ｔ０から上昇を開始し、その後、時間ｔ１において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミング（つまり、上記の駆動信号Ｖｐ_１の供給を開始した第１タイミング直後の第２タイミング）に同期して、つまり、時間ｔ１において、コンバータ部４_１に対する駆動信号Ｖｐ_１の供給を停止する。具体的には、制御部７では、制御回路１３が、この第２タイミングに同期して、ゲート駆動回路１２_１に対する許可信号Ｓｅ_１の出力を停止することで、ゲート駆動回路１２_１からコンバータ部４_１への駆動信号Ｖｐ_１の供給を停止させる。

これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ１（第２タイミング）からコンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となるため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ１から低下を開始し、その後、時間ｔ２において下限基準電圧ＶＬに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して、つまり、時間ｔ２において、動作可能なコンバータ部４_１，４_２，４_３の中から次に駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択する（本例では、コンバータ部４_１に代えてコンバータ部４_２を選択する）と共にこのコンバータ部４_２に対して駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始する。具体的には、制御部７では、制御回路１３が、この第１タイミングに同期して、ゲート駆動回路１２_２に対する許可信号Ｓｅ_２についてだけその出力を開始することで、ゲート駆動回路１２_２からコンバータ部４_２への駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始させる。

これにより、スイッチング電源装置１では、駆動信号Ｖｐ_２の供給を受けてコンバータ部４_２のみが駆動対象コンバータ部としてスイッチング動作を開始する（新たな駆動期間が開始する）。これにより、直流出力電圧Ｖｏが時間ｔ２から上昇を開始し、その後、時間ｔ３において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミング（つまり、上記の駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始した第１タイミング直後の第２タイミング）に同期して、つまり、時間ｔ３において、コンバータ部４_２に対する駆動信号Ｖｐ_２の供給を停止する。具体的には、制御部７では、制御回路１３が、この第２タイミングに同期して、ゲート駆動回路１２_２に対する許可信号Ｓｅ_２の出力を停止することで、ゲート駆動回路１２_２からコンバータ部４_２への駆動信号Ｖｐ_２の供給を停止させる。

これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ３（第２タイミング）からコンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となるため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ３から低下を開始し、その後、時間ｔ４において下限基準電圧ＶＬに達する。

この時間ｔ３以降、時間ｔ１２までは、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれも動作可能な状態のため（故障していないため）、故障検出部６が故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれも生成しない状態（故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれもローレベルとなる状態）が継続される。これにより、スイッチング電源装置１では、制御信号生成部５および制御部７が、時間ｔ３から時間ｔ１２までの期間において、上記した時間ｔ０から時間ｔ３までの期間での動作と同等の動作を、駆動対象コンバータとして選択する１つのコンバータ部４を変更しつつ実行する。

したがって、図５に示すように、時間ｔ４から時間ｔ５までの期間（駆動期間）では、コンバータ部４_２に代えてコンバータ部４_３が駆動対象コンバータとして選択されて駆動信号Ｖｐ_３の供給を受けてスイッチング動作し（これにより、直流出力電圧Ｖｏが上昇し）、時間ｔ５から時間ｔ６までの期間では、すべてのコンバータ部４がスイッチング動作を停止する（これにより、直流出力電圧Ｖｏが低下する）。また、次の時間ｔ６から時間ｔ７までの期間（駆動期間）では、コンバータ部４_３に代えてコンバータ部４_１が駆動対象コンバータとして選択されて駆動信号Ｖｐ_１の供給を受けてスイッチング動作し（これにより、直流出力電圧Ｖｏが上昇し）、時間ｔ７から時間ｔ８までの期間では、すべてのコンバータ部４がスイッチング動作を停止する（これにより、直流出力電圧Ｖｏが低下する）。

以降、コンバータ部４_２，４_３が順次、１つずつ駆動対象コンバータとして選択されて、対応する駆動信号Ｖｐ_２，Ｖｐ_３の供給を受けてスイッチング動作する。このようにして、このスイッチング電源装置１では、いずれのコンバータ部４も故障していない状態において、動作可能なコンバータ部４_１，４_２，４_３が順次、１つずつ駆動対象コンバータとして選択されて、対応する駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_２，Ｖｐ_３の供給を受けてスイッチング動作することで、図５に示すように、時間ｔ０から時間ｔ１２までの期間において、直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持することが可能となっている。

また、このように、いずれのコンバータ部４_１，４_２，４_３も故障していない状態においては、各コンバータ部４_１，４_２，４_３はそれぞれ、図５に示すように、直流出力電圧Ｖｏのリップル周期の３倍（動作可能なコンバータ部４の台数倍）の周期（このときの動作条件における動作可能なコンバータ部４の個々のバースト周期）で、駆動信号Ｖｐが供給される駆動期間でのスイッチング動作と、駆動信号Ｖｐの供給が停止される停止期間でのスイッチング停止動作とを繰り返す。

次に、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれかが故障したときのスイッチング電源装置１の動作について図５を参照して説明する。

まず、時間ｔ１２の時点では、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれも動作可能な状態にあるため、故障検出部６は故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれも生成していない（故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれもローレベルとなっている）。また、制御信号生成部５は、この時間ｔ１２において、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、このタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

この場合、制御部７は、図５に示すように、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して（つまり、時間ｔ１２のときに）、コンバータ部４_３に代えて、動作可能なコンバータ部４_１，４_２，４_３の中からコンバータ部４_１を駆動対象コンバータ部として選択して、このコンバータ部４_１に対して駆動信号Ｖｐ_１の供給を開始する。これにより、コンバータ部４_１のみが駆動信号Ｖｐ_１の供給を受けてスイッチング動作を開始することで、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬから上昇する。

その後、この直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達する前に、コンバータ部４_３だけが故障したときには、故障検出部６はこれを検出して、図５に示すように、対応する故障検出信号Ｓｗ_３だけを生成して（故障検出信号Ｓｗ_３だけをハイレベルに移行させて）、制御部７に出力する。なお、この時点においてスイッチング動作しているコンバータ部４_１は正常なため、直流出力電圧Ｖｏは引き続き上昇し、その後、時間ｔ１３において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、このタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミングに同期して、つまり、時間ｔ１３において、コンバータ部４_１に対する駆動信号Ｖｐ_１の供給を停止する。これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ１３（第２タイミング）から、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となる（コンバータ部４_３については故障のため、スイッチング動作不可の状態にある）ため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ１３から低下を開始し、その後、時間ｔ１４において下限基準電圧ＶＬに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、このタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して、つまり、時間ｔ１４において、故障のコンバータ部４_３を除く動作可能なコンバータ部４_１，４_２の中から次に駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択する（本例では、コンバータ部４_１に代えてコンバータ部４_２を選択する）と共にこのコンバータ部４_２に対して駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始する。これにより、コンバータ部４_２のみが駆動信号Ｖｐ_２の供給を受けてスイッチング動作を開始する（新たな駆動期間が開始する）。これにより、直流出力電圧Ｖｏが時間ｔ１４から上昇を開始し、その後、時間ｔ１５において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミングに同期して、つまり、時間ｔ１５において、コンバータ部４_２に対する駆動信号Ｖｐ_２の供給を停止する。これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ１５（第２タイミング）からコンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となる（コンバータ部４_３については故障によるスイッチング動作不可の状態にある）ため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ１５から低下を開始し、その後、時間ｔ１６において下限基準電圧ＶＬに達する。

この時間ｔ１６以降、時間ｔ２６までは、コンバータ部４_１，４_２が正常で、コンバータ部４_３のみが故障している状態が継続するため、故障検出部６が故障検出信号Ｓｗ_３のみを生成している状態（故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２がローレベルで、故障検出信号Ｓｗ_３のみがハイレベルとなる状態）が継続される。これにより、スイッチング電源装置１では、制御信号生成部５が、上記した時間ｔ０から時間ｔ１５までの期間での動作と同等の動作を実行して、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、制御信号Ｓｄを立ち上げ（ローレベルからハイレベルに移行させ）、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したタイミング（第２タイミング）に同期して、制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）動作を繰り返す。

また、制御部７も、上記した時間ｔ０から時間ｔ１５までの期間での動作と同等の動作を、駆動対象コンバータとして選択するコンバータ部４を変更しつつ実行する。ただし、コンバータ部４_３のみが故障した以降の時間ｔ２６までの期間においては、動作可能なコンバータ部４はコンバータ部４_１，４_２の２つであるため、制御部７は、図５に示すように、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、コンバータ部４_１，４_２を交互に駆動対象コンバータとして選択して、対応する駆動信号Ｖｐ（駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_２の一方）を出力することで、選択したコンバータ部４をスイッチング動作させる。これにより、スイッチング電源装置１では、コンバータ部４_３が故障した状態においても、動作可能なコンバータ部４_１，４_２が順次、１つずつ駆動対象コンバータとして選択されて、対応する駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_２の供給を受けてスイッチング動作することで、図５に示すように、時間ｔ１２から時間ｔ２６までの期間においても、直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持することが可能となっている。

また、このように、動作可能なコンバータ部４が２台（コンバータ部４_１，４_２）の状態においては、各コンバータ部４_１，４_２はそれぞれ、図５に示すように、直流出力電圧Ｖｏのリップル周期の２倍（動作可能なコンバータ部４の台数倍）の周期（このときの動作条件における動作可能なコンバータ部４の個々のバースト周期）で、駆動信号Ｖｐが供給される駆動期間でのスイッチング動作と、駆動信号Ｖｐの供給が停止される停止期間でのスイッチング停止動作とを繰り返す。

次に、時間ｔ２６の時点では、コンバータ部４_３だけが故障しているため、故障検出部６は故障検出信号Ｓｗ_３だけを生成している（故障検出信号Ｓｗ_３だけがハイレベルとなっている）。また、制御信号生成部５は、この時間ｔ２６において、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、このタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

この場合、制御部７は、図５に示すように、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して（つまり、時間ｔ２６のときに）、コンバータ部４_１に代えて、動作可能なコンバータ部４_２を駆動対象コンバータ部として選択して、このコンバータ部４_２に対して駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始する。これにより、コンバータ部４_２のみが駆動信号Ｖｐ_２の供給を受けてスイッチング動作することで、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬから上昇する。

その後、この直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達する前に、コンバータ部４_３に加えてコンバータ部４_１が故障したときには、故障検出部６はこれを検出して、図５に示すように、対応する故障検出信号Ｓｗ_１についても生成して（故障検出信号Ｓｗ_３に加えて故障検出信号Ｓｗ_１をハイレベルに移行させて）、制御部７に出力する。なお、この時点においてスイッチング動作しているコンバータ部４_２は正常なため、直流出力電圧Ｖｏは引き続き上昇し、その後、時間ｔ２７において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、このタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミングに同期して、つまり、時間ｔ２７において、コンバータ部４_２に対する駆動信号Ｖｐ_２の供給を停止する。これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ２７（第２タイミング）から、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となる（コンバータ部４_１，４_３については故障のため、スイッチング動作不可の状態になる）ため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ２７から低下を開始し、その後、時間ｔ２８において下限基準電圧ＶＬに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、このタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して、つまり、時間ｔ２８において、故障のコンバータ部４_１，４_３を除く動作可能なコンバータ部４の中から次に駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択する（この状態において動作可能なコンバータ部４はコンバータ部４_２のみであるため、コンバータ部４_２を選択する）と共にこのコンバータ部４_２に対して駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始する。これにより、コンバータ部４_２のみが駆動信号Ｖｐ_２の供給を受けてスイッチング動作を開始する（新たな駆動期間が開始する）。これにより、直流出力電圧Ｖｏが時間ｔ２８から上昇を開始し、その後、時間ｔ２９において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、このタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミングに同期して、つまり、時間ｔ２９において、コンバータ部４_２に対する駆動信号Ｖｐ_２の供給を停止する。これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ２９（第２タイミング）から、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となる（コンバータ部４_１，４_３については故障のため、スイッチング動作不可の状態にある）ため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ２９から低下を開始し、その後、時間ｔ３０において下限基準電圧ＶＬに達する。

その後は、コンバータ部４_２のみが正常で、コンバータ部４_１，４_３が故障している状態が継続するため、故障検出部６が故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_３を生成している状態（故障検出信号Ｓｗ_２のみがローレベルで、故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_３がハイレベルとなる状態）が継続される。これにより、スイッチング電源装置１では、制御信号生成部５が、上記した時間ｔ２９までの動作と同等の動作を実行して、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、制御信号Ｓｄを立ち上げ（ローレベルからハイレベルに移行させ）、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したタイミング（第２タイミング）に同期して、制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）動作を繰り返す。

また、制御部７も、上記した時間ｔ２９までの動作と同等の動作を、駆動対象コンバータとして選択するコンバータ部４を変更しつつ実行しようとする。しかしながら、コンバータ部４_１，４_３が故障した以降（具体的には、時間ｔ２７以降）は、動作可能なコンバータ部４はコンバータ部４_２だけである。このため、制御部７は、時間ｔ２７以降に到来する第１タイミング（直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング）においては、駆動対象コンバータ部をコンバータ部４_２以外のコンバータ部４に変更することができない。これにより、制御部７は、図５に示すように、この第１タイミングに同期して、コンバータ部４_２を繰り返し駆動対象コンバータとして選択して、対応する駆動信号Ｖｐ_１を出力することでスイッチング動作させる。したがって、スイッチング電源装置１では、コンバータ部４_１，４_３が故障した状態（つまり、複数台のコンバータ部４のうちの１つだけが動作可能な状態）においても、この動作可能なコンバータ部４_２が駆動対象コンバータとして繰り返し選択されて、対応する駆動信号Ｖｐ_２の供給を受けてスイッチング動作することで、図５に示すように、時間ｔ２６以降においても、直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持することが可能となっている。

また、このように、動作可能なコンバータ部４が１台（コンバータ部４_２）の状態においては、コンバータ部４_２は、図５に示すように、直流出力電圧Ｖｏのリップル周期の１倍（動作可能なコンバータ部４の台数倍）の周期（このときの動作条件における動作可能なコンバータ部４の個々のバースト周期）で、駆動信号Ｖｐが供給される駆動期間でのスイッチング動作と、駆動信号Ｖｐの供給が停止される停止期間でのスイッチング停止動作とを繰り返す。

なお、駆動対象コンバータ部として選択されてスイッチング動作している１つのコンバータ部４以外の動作可能なコンバータ部４が故障した例について図５を参照して説明したが、駆動対象コンバータ部として選択されてスイッチング動作している１つのコンバータ部４がこのスイッチング動作中に故障するときもある。以下では、このときのスイッチング電源装置１の動作について図６を参照して説明する。なお、この図６に示す波形図は、上記した図５に示す波形図における時間ｔ８と時間ｔ９との間（コンバータ部４_２の駆動期間）において、スイッチング動作中の１つのコンバータ部４（この例では一例として、コンバータ部４_２）が故障したときの波形図であり、この時間ｔ８までは、スイッチング電源装置１の各コンバータ部４、制御信号生成部５、故障検出部６および制御部７は図５を参照して説明した上記の場合と同様に動作しているため、時間ｔ８までの動作についての説明を省略する。

まず、図６に示すように、時間ｔ８の時点では、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれも動作可能な状態にあるため、故障検出部６は故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれも生成していない（故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれもローレベルとなっている）。また、制御信号生成部５は、この時間ｔ８において、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、このタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

この場合、制御部７は、図６に示すように、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）に同期して（つまり、時間ｔ８のときに）、コンバータ部４_１に代えて、動作可能なコンバータ部４_１，４_２，４_３の中からコンバータ部４_２を駆動対象コンバータ部として選択して、このコンバータ部４_２に対して駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始する。これにより、コンバータ部４_２のみが駆動信号Ｖｐ_２の供給を受けてスイッチング動作を開始することで、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬから上昇する。

その後、この直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達する前に、スイッチング動作中のコンバータ部４_２だけが故障したときには、故障検出部６はこれを検出して、図６に示すように、対応する故障検出信号Ｓｗ_２だけを生成して（故障検出信号Ｓｗ_２だけをハイレベルに移行させて）、制御部７に出力する。

制御部７は、故障検出部６でのこの検出結果（具体的には、故障検出信号Ｓｗ_２だけがローレベルからハイレベルに移行したこと）に基づき、駆動信号Ｖｐ_２の供給を開始している駆動対象コンバータ部としてのコンバータ部４_２に故障が発生したことを検出し、故障の発生したコンバータ部４_２への駆動信号Ｖｐ_２の供給を直ちに停止し、かつ動作可能なコンバータ部４の中から駆動対象とする１つを新たな駆動対象コンバータ部として選択して、対応する駆動信号Ｖｐの供給を直ちに開始する。本例では、図６に示すように、制御部７は、動作可能なコンバータ部４_１，４_３の中からコンバータ部４_３を新たな駆動対象コンバータ部として選択して、対応する駆動信号Ｖｐ_３の供給を直ちに開始する。これにより、故障したコンバータ部４_２に代わって、コンバータ部４_３が駆動信号Ｖｐ_３の供給を受けてバースト動作することで、直流出力電圧Ｖｏが継続して上昇し、その後、時間ｔ９において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、このタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミングに同期して、つまり、時間ｔ９において、コンバータ部４_３に対する駆動信号Ｖｐ_３の供給を停止する。これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ９（第２タイミング）からコンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となる（コンバータ部４_２については故障のため、スイッチング動作不可の状態にある）ため、直流出力電圧Ｖｏは、時間ｔ９から低下を開始し、その後、時間ｔ１０において下限基準電圧ＶＬに達する。

制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したことを検出して、このタイミング（第１タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち上げる（ローレベルからハイレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち上がりタイミング（第１タイミング）を検出すると共にこの第１タイミングに同期して、つまり、時間ｔ１０において、故障のコンバータ部４_２を除く動作可能なコンバータ部４_１，４_３の中から次に駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択する（本例では、コンバータ部４_３に代えてコンバータ部４_１を選択する）と共にこのコンバータ部４_１に対して駆動信号Ｖｐ_１の供給を開始する。これにより、コンバータ部４_１のみが駆動信号Ｖｐ_１の供給を受けてスイッチング動作する（新たな駆動期間が開始する）。これにより、直流出力電圧Ｖｏが時間ｔ１０から上昇を開始し、その後、時間ｔ１１において上限基準電圧ＶＨに達する。制御信号生成部５は、直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したことを検出して、このタイミング（第２タイミング）に同期して、制御部７に出力している制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）。

制御部７は、制御信号Ｓｄのこの立ち下がりタイミング（第２タイミング）を検出すると共にこの第２タイミングに同期して、つまり、時間ｔ１１において、コンバータ部４_１に対する駆動信号Ｖｐ_１の供給を停止する。これにより、スイッチング電源装置１では、時間ｔ１１（第２タイミング）からコンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれもスイッチング動作を停止した状態となる（コンバータ部４_２については故障のため、バースト動作不可の状態となる）ため、直流出力電圧Ｖｏが低下し、その後、時間ｔ１２において下限基準電圧ＶＬに達する。

この時間ｔ１２以降、コンバータ部４_１，４_３が正常で、コンバータ部４_２のみが故障している状態が継続するときには、故障検出部６が故障検出信号Ｓｗ_２のみを生成している状態（故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_３がローレベルで、故障検出信号Ｓｗ_２のみがハイレベルとなる状態）が継続される。これにより、スイッチング電源装置１では、制御信号生成部５は、上記した時間ｔ１１までの動作と同等の動作を実行して、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、制御信号Ｓｄを立ち上げ（ローレベルからハイレベルに移行させ）、直流出力電圧Ｖｏが上限基準電圧ＶＨに達したタイミング（第２タイミング）に同期して、制御信号Ｓｄを立ち下げる（ハイレベルからローレベルに移行させる）動作を繰り返す。

また、制御部７も、上記した時間ｔ１１までの動作と同等の動作を、駆動対象コンバータとして選択するコンバータ部４を変更しつつ実行する。ただし、コンバータ部４_２が故障し、動作可能なコンバータ部４はコンバータ部４_１，４_３の２つであるため、制御部７は、図６に示すように、直流出力電圧Ｖｏが下限基準電圧ＶＬに達したタイミング（第１タイミング）に同期して、コンバータ部４_１，４_３を交互に駆動対象コンバータとして選択して、対応する駆動信号Ｖｐ（駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_３の一方）を出力することで、選択したコンバータ部４をスイッチング動作させる。これにより、スイッチング電源装置１では、コンバータ部４_２がスイッチング動作中に故障したときにおいても、動作可能なコンバータ部４_１，４_３のうちの１つ（本例では、コンバータ部４_３）がこの故障したコンバータ部４_２に代わってスイッチング動作して、直流出力電圧Ｖｏを上限基準電圧ＶＨまで上昇させる。また、その後は、スイッチング電源装置１では、動作可能なコンバータ部４_１，４_３が順次、１つずつ駆動対象コンバータとして選択されて、対応する駆動信号Ｖｐ_１，Ｖｐ_３の供給を受けてスイッチング動作することで、図６に示すように、直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持することが可能となっている。

このように、このスイッチング電源装置１では、制御信号生成部５が、上限基準電圧ＶＨおよび下限基準電圧ＶＬと直流出力電圧Ｖｏとを比較して、直流出力電圧Ｖｏが低下して下限基準電圧ＶＬに達したタイミングを第１タイミングとして含み（ローレベルからハイレベルに移行し）、かつ直流出力電圧Ｖｏが上昇して上限基準電圧ＶＨに達したタイミングを第２タイミングとして含む（ハイレベルからローレベルに移行する）制御信号ｓｄを出力し、制御部７が、複数台のコンバータ部４_１，４_２，４_３のうちの動作可能なコンバータ部４の中から駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択すると共に駆動対象コンバータ部としてのコンバータ部４に対して制御信号Ｓｄに含まれる第１タイミングに同期して駆動信号Ｖｐの供給を開始すると共に制御信号Ｓｄに含まれる第１タイミング直後の第２タイミングに同期して駆動信号Ｖｐの供給を停止することで駆動対象コンバータ部としてのコンバータ部４をバースト動作させる駆動制御を、動作可能なコンバータ部４の中で駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更しつつ実行する。

したがって、このスイッチング電源装置１によれば、バースト制御方式を用いたコンバータ部４を並列接続して電源装置全体の信頼性の向上と個々のコンバータ部４での高周波共振動作の最適化を図りつつ、並列接続された複数台のコンバータ部４を並列駆動する（並列運転させる）構成ではなくコンバータ部４を１つずつ駆動する構成を採用したことにより、並列駆動での課題（個々のコンバータ部４の制御ループの遅延時間が異なるために出力リップル電圧の周期が乱れるとの課題）の発生を回避でき、これによって直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持する制御を確実に実行することができる。

また、このスイッチング電源装置１では、制御部７は、上記したように、動作可能なコンバータ部４の中から駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択する際に、この動作可能なコンバータ部４が複数存在しているときには、駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更して選択する。具体的には、３つのコンバータ部４_１，４_２，４_３を備えた上記の例では、コンバータ部４_１，４_２，４_３がすべて動作可能なときには、コンバータ部４_１を駆動対象コンバータ部として選択して駆動した後の次の駆動対象コンバータ部の選択の際には、コンバータ部４_１に代えてコンバータ部４_２を選択し（駆動対象コンバータ部をコンバータ部４_１からコンバータ部４_２に変更し）、その次の駆動対象コンバータ部の選択の際には、コンバータ部４_２に代えてコンバータ部４_３を選択し（駆動対象コンバータ部をコンバータ部４_２からコンバータ部４_３に変更し）、さらにその次の駆動対象コンバータ部の選択の際には、コンバータ部４_３に代えてコンバータ部４_１を選択する（駆動対象コンバータ部をコンバータ部４_３からコンバータ部４_１に変更する）ようにする。

また、コンバータ部４_１，４_２，４_３のうちの２つ（例えば、コンバータ部４_１，４_２）が動作可能なときには、コンバータ部４_１を駆動対象コンバータ部として選択して駆動した後の次の駆動対象コンバータ部の選択の際には、コンバータ部４_１に代えてコンバータ部４_２を選択し（駆動対象コンバータ部をコンバータ部４_１からコンバータ部４_２に変更し）、その次の駆動対象コンバータ部の選択の際には、コンバータ部４_２に代えてコンバータ部４_１を選択する（駆動対象コンバータ部をコンバータ部４_２からコンバータ部４_１に変更する）ようにする。

したがって、このスイッチング電源装置１によれば、動作可能なコンバータ部４の稼働率が平均化されるように駆動対象コンバータ部とするコンバータ部４を選択することができ、特定のコンバータ部４の稼働率だけが他のコンバータ部４の稼働率と比較して突出するという事態の発生を防止することができるため、電源装置全体の信頼性を一層向上させることができる。

また、このスイッチング電源装置１では、上記したように、ｎ個のコンバータ部４に一対一で対応させてｎ個のスイッチング信号生成回路１１を設ける構成を採用することができ、この構成を採用したスイッチング電源装置１によれば、各々のコンバータ部４のＺＶＳ（ゼロボルトスイッチング）動作条件のばらつきを考慮した（最適化された）固定時比率および固定周波数のスイッチング信号Ｖｓｗを個別に生成して各コンバータ部４に供給することができるため、各コンバータ部４を確実にＺＶＳ動作させることができる。一方、このスイッチング電源装置１では、上記したように、ｎ個のコンバータ部４に共通のスイッチング信号生成回路１１を１個だけ配設して、固定時比率および固定周波数が共通のスイッチング信号Ｖｓｗを各コンバータ部４に供給する構成を採用することもでき、この構成を採用したスイッチング電源装置１によれば、この固定時比率および固定周波数を各コンバータ部４のＺＶＳ動作条件のばらつきを出来得る限り吸収し得る値に規定することで、各コンバータ部４をＺＶＳ動作させつつ、回路構成を簡略化すること（部品点数を削減すること）ができる。

また、このスイッチング電源装置１によれば、複数台のコンバータ部４のそれぞれでの故障の発生の有無を検出する故障検出部６を備え、制御部７が、故障検出部６での検出結果に基づき故障の発生していないコンバータ部４を動作可能なコンバータ部４として駆動制御を実行するようにしたことにより、動作可能なコンバータ部４を駆動対象コンバータ部として確実に選択することができるため、並列接続された複数台のコンバータ部４を並列駆動（並列運転）せずにコンバータ部４を１つずつ駆動する構成においても、直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持する制御を確実に実行することができる。

また、このスイッチング電源装置１では、制御部７は、駆動信号Ｖｐの供給を開始している駆動対象コンバータ部としてのコンバータ部４に故障が発生したことを検出したときには、このコンバータ部４への駆動信号Ｖｐの供給を直ちに停止し、かつ動作可能なコンバータ部４の中から１つのコンバータ部４を新たな駆動対象コンバータ部として選択してこのコンバータ部４への駆動信号Ｖｐの供給を直ちに開始すると共に、故障の発生したコンバータ部４への駆動信号Ｖｐの供給を開始した第１タイミング直後の第２タイミングに同期してこの新たな駆動対象コンバータ部として選択したコンバータ部４への駆動信号Ｖｐの供給を停止する。

したがって、このスイッチング電源装置１によれば、駆動状態にあるコンバータ部４に故障が生じたときに、この故障したコンバータ部４に代えて別の動作可能なコンバータ部４が、故障したコンバータ部４が駆動されるべき期間（駆動期間）において駆動されるため、並列接続された複数台のコンバータ部４を並列駆動（並列運転）せずにコンバータ部４を１つずつ駆動する構成においても、直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持する制御を確実に実行することができる。

なお、上記したスイッチング電源装置１では、制御信号生成部５がヒステリシス制御方式に基づいて制御信号Ｓｄを生成して出力する構成を採用しているが、上記したように、制御信号生成部５は、ヒステリシス制御方式以外の制御方式、例えば固定周波数で制御信号Ｓｄの出力時比率が変化するＰＷＭ制御方式、制御信号Ｓｄの出力時間幅を固定として制御信号Ｓｄの出力停止時間幅が変化するＰＦＭ制御方式、ヒステリシス制御方式の変形例のリップル注入ヒステリシス制御方式、およびリップル注入非線形制御方式などの各種の制御方式に基づいて制御信号Ｓｄを生成して出力する構成を採用することもできる。以下では、一例としてＰＷＭ制御方式に基づいて制御信号Ｓｄを生成して出力する制御信号生成部５Ａの構成および動作について図７，８を参照して説明する。なお、制御信号生成部５Ａ以外の構成については、上記したスイッチング電源装置１と同一のため、同じ符号を付して重複する説明を省略する。

制御信号生成部５Ａは、一例として、図７に示すように、誤差増幅器５_１、三角波生成回路５_２およびコンパレータ５_３を備えている。誤差増幅器５_１は、直流出力電圧Ｖｏについての制御目標電圧と同じ電圧に予め規定された基準電圧としての基準電圧Ｖｒと、直流出力電圧Ｖｏとを入力すると共に、基準電圧Ｖｒに対する直流出力電圧Ｖｏの差電圧を検出して増幅することにより、誤差電圧Ｖｅｒを生成してコンパレータ５_３に出力する。三角波生成回路５_２は、予め規定された振幅で、かつ予め規定された固定周波数の三角波電圧Ｖｓａを生成してコンパレータ５_３に出力する。コンパレータ５_３は、誤差電圧Ｖｅｒと三角波電圧Ｖｓａとを比較して、図８に示すように、誤差電圧Ｖｅｒが三角波電圧Ｖｓａ以下のときに出力電圧をハイレベルとし、誤差電圧Ｖｅｒが三角波電圧Ｖｓａを超えているときに出力電圧をローレベルとすることにより、制御信号Ｓｄを生成して出力する。

この制御信号生成部５Ａを備えた構成のスイッチング電源装置１においても、制御部７は、例えば、コンバータ部４_１，４_２，４_３のいずれも故障していないとき（つまり、故障検出信号Ｓｗ_１，Ｓｗ_２，Ｓｗ_３のいずれもローレベルとなっているとき）には、図８に示すように、コンバータ部４_１，４_２，４_３のうちの動作可能なコンバータ部４の中から駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択すると共に駆動対象コンバータ部としてのコンバータ部４に対して制御信号Ｓｄに含まれる第１タイミング（制御信号Ｓｄの立ち上がりタイミング）に同期して駆動信号Ｖｐの供給を開始すると共に制御信号Ｓｄに含まれる第１タイミング直後の第２タイミング（制御信号Ｓｄの立ち下がりタイミング）に同期して駆動信号Ｖｐの供給を停止することで駆動対象コンバータ部としてのコンバータ部４をバースト動作させる駆動制御を、動作可能なコンバータ部４の中で駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部４を変更しつつ実行する。

したがって、この制御信号生成部５Ａを備えたスイッチング電源装置１においても、バースト制御方式を用いたコンバータ部４を並列接続して電源装置全体の信頼性の向上と個々のコンバータ部４での高周波共振動作の最適化を図りつつ、並列接続された複数台のコンバータ部４を１つずつ駆動することにより、並列駆動での課題（個々のコンバータ部４の制御ループの遅延時間が異なるために出力リップル電圧の周期が乱れるとの課題）の発生を回避でき、これによって直流出力電圧Ｖｏを下限基準電圧ＶＬと上限基準電圧ＶＨとの間に維持する制御を確実に実行することができる。

１ スイッチング電源装置
２ａ，２ｂ 直流入力端子
３ａ，３ｂ 直流出力端子
４_１〜４_ｎ コンバータ部
５，５Ａ 制御信号生成部
６ 故障検出部
７ 制御部
Ｓｄ 制御信号
ＶＨ 上限基準電圧
Ｖｉ 直流入力電圧
ＶＬ 下限基準電圧
Ｖｏ 直流出力電圧
Ｖｐ_１〜Ｖｐ_ｎ 駆動信号

Claims (6)

1. 直流入力部と直流出力部との間に並列接続されると共に供給される駆動信号に基づいてスイッチング動作することにより、前記直流入力部から入力される直流入力電圧を直流出力電圧に変換して前記直流出力部へ出力可能な複数のコンバータ部と、
   予め規定された基準電圧と前記直流出力電圧とを比較して前記駆動信号の供給の開始を指示する第１タイミングおよび前記駆動信号の供給の停止を指示する第２タイミングを含む制御信号を出力する制御信号生成部と、
   前記複数のコンバータ部のうちの動作可能なコンバータ部の中から駆動対象とする１つを駆動対象コンバータ部として選択すると共に当該駆動対象コンバータ部に対して前記制御信号に含まれる前記第１タイミングに同期して前記駆動信号の供給を開始すると共に当該制御信号に含まれる当該第１タイミング直後の前記第２タイミングに同期して当該駆動信号の供給を停止することで当該駆動対象コンバータ部をバースト動作させる駆動制御を、前記動作可能なコンバータ部の中で前記駆動対象コンバータ部として選択するコンバータ部を変更しつつ実行する制御部とを備えているスイッチング電源装置。
2. 前記複数のコンバータ部に供給される前記駆動信号は、当該コンバータ部に一対一で対応する固定時比率および固定周波数に予め規定されている請求項１記載のスイッチング電源装置。
3. 前記複数のコンバータ部に供給される前記駆動信号は、共通の固定時比率および固定周波数に予め規定されている請求項１記載のスイッチング電源装置。
4. 前記制御部は、前記動作可能なコンバータ部の稼働率が平均化されるように前記駆動対象コンバータ部を選択する請求項１から３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
5. 前記複数のコンバータ部のそれぞれでの故障の発生の有無を検出する故障検出部を備え、
   前記制御部は、前記故障検出部での検出結果に基づき故障の発生していない前記コンバータ部を前記動作可能なコンバータ部として前記駆動制御を実行する請求項１から４のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
6. 前記制御部は、前記故障検出部での検出結果に基づき、前記駆動信号の供給を開始している前記駆動対象コンバータ部に故障が発生したことを検出したときには、当該故障の発生した駆動対象コンバータ部への当該駆動信号の供給を直ちに停止し、かつ前記動作可能なコンバータ部の中から駆動対象とする１つを新たな前記駆動対象コンバータ部として選択して前記駆動信号の供給を直ちに開始すると共に、前記故障の発生した駆動対象コンバータ部への前記駆動信号の供給を開始した前記第１タイミング直後の前記第２タイミングに同期して当該新たな駆動対象コンバータ部への当該駆動信号の供給を停止する請求項５記載のスイッチング電源装置。

Images