JP2021141735A - フローティング電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスを必要とせず、供給対象の動作状況によらずフローティング電圧を供給できるフローティング電源回路を提供する。【解決手段】実施形態に係るフローティング電源回路１０は、第１スイッチＳＷ０を介して直流電源Ｖｄｃと並列に接続され、前記直流電源によって充電される中間コンデンサＣ０と、第２スイッチＳＷ１を介して前記中間コンデンサと並列に接続され、前記中間コンデンサによって充電される第１出力コンデンサＣ１と、前記中間コンデンサを充電する際には前記第１スイッチをオンにして前記第２スイッチをオフにし、前記第１出力コンデンサを充電する際には前記第２スイッチをオンにして前記第１スイッチをオフにする、スイッチ制御部１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、フローティング電源回路に関する。

フローティング電源が種々の分野で用いられている。フローティング電源は、出力側の電位が入力側の電位と独立な電源であり、例えば、モータを駆動する電圧波形を生成するインバータへの電力の供給に用いられる。フローティング電源には、トランス方式やブートストラップ方式がある。

しかし、トランス方式のフローティング電源は、トランスを用いるため、大サイズ、高価格となり易い。また、ブートストラップ方式のフローティング電源は、インバータに適用した場合、例えば、インバータのパワー素子でのスイッチングを利用するため、このスイッチングが止まると、電圧の出力も停止してしまう。

特開平１０−０３２９８９号公報

本発明は、トランスを必要とせず、供給対象の動作状況によらずフローティング電圧を供給できるフローティング電源回路を提供することを目的とする。

一態様に係るフローティング電源回路は、第１スイッチを介して直流電源と並列に接続され、前記直流電源によって充電される中間コンデンサと、第２スイッチを介して前記中間コンデンサと並列に接続され、前記中間コンデンサによって充電される第１出力コンデンサと、前記中間コンデンサを充電する際には前記第１スイッチをオンにして前記第２スイッチをオフにし、前記第１出力コンデンサを充電する際には前記第２スイッチをオンにして前記第１スイッチをオフにする、スイッチ制御部と、を備える。

本発明によれば、トランスを必要とせず、供給対象の動作状況によらずフローティング電圧を供給できるフローティング電源回路を提供することができる。

第１の実施形態に係るフローティング電源回路を表す図である。 駆動信号の一例を表すタイミングチャートである。 第２の実施形態に係るフローティング電源回路を表す図である。 第３の実施形態に係るフローティング電源回路を表す図である。 第４の実施形態に係るフローティング電源回路を表す図である。 駆動信号の一例を表すタイミングチャートである。 駆動信号の一例を表すタイミングチャートである。

以下、実施形態に係るフローティング電源回路について、詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るフローティング電源回路１０を表す図である。フローティング電源回路１０は、分圧回路１２、中間コンデンサＣ０、出力コンデンサＣ１（第１出力コンデンサ）、一対のスイッチＳＷ０（第１スイッチ）、一対のスイッチＳＷ１（第２スイッチ）、整流回路Ｄ１、スイッチ制御部１４を有し、直流電源Ｖｄｃに接続して用いられ、直流の電圧Ｖ１を出力する。

分圧回路１２は、直流電源Ｖｄｃの電圧を目標とする電圧Ｖ１に適する電圧に変換する。分圧回路１２は、直列に接続される複数の抵抗Ｒｄを有し、入力側と出力側の抵抗比に応じて、直流電源Ｖｄｃの電圧を分割する。ここでは、抵抗値の等しい４つの抵抗Ｒｄを入力側とし、その内の１つの抵抗Ｒｄを出力側としていることから、分圧回路１２から直流電源Ｖｄｃの電圧の１／４の電圧が出力される。ここでは、直流電源Ｖｄｃの電圧を１／４にしているが、１／２、１／３、ｍ／ｎ（ｍ、ｎ：適宜の実数、ｍ＜ｎ）等、適宜の比率で電圧を分割できる。

ここでは、分圧回路１２は、複数の抵抗Ｒｄの各々と並列に接続された複数のコンデンサＣｄを有する。このコンデンサＣｄは中間コンデンサＣ０の急速な充電に寄与する。この詳細は後述する。

スイッチＳＷ０、スイッチＳＷ１は、光学方式のスイッチ、例えば、フォトカプラであり、発光部ＬＥ、受光部ＬＲを有する。発光部ＬＥは、例えば、発光ダイオードであり、駆動信号Ｓ０、Ｓ１に応じて、光を点滅する。受光部ＬＲは、例えば、フォトトランジスタであり、発光部ＬＥからの光を受光し、その点滅に応じて、ＯＮ、ＯＦＦにスイッチングする。受光部ＬＲは、例えば、発光部ＬＥの点灯時にＯＮ状態、発光部ＬＥの消灯時にＯＦＦ状態となる。

一対のスイッチＳＷ０、一対のスイッチＳＷ１は、直流電源Ｖｄｃの正極側、負極側の各々に設けられている。正極側のスイッチＳＷ０の一端は、分圧回路１２の正極側出力端に接続され、他端は中間コンデンサＣ０の正極側に接続される。負極側のスイッチＳＷ０の一端は、分圧回路１２の負極側出力端に接続され、他端は中間コンデンサＣ０の負極側に接続される。正極側のスイッチＳＷ１の一端は、中間コンデンサＣ０の正極側に接続され、他端は整流回路Ｄ１を介して、出力コンデンサＣ１の正極側に接続される。負極側のスイッチＳＷ１の一端は、中間コンデンサＣ０の負極側に接続され、他端は出力コンデンサＣ１の負極側に接続される。

中間コンデンサＣ０は、スイッチＳＷ０を介して、直流電源Ｖｄｃと並列に接続され、直流電源Ｖｄｃによって充電される。ここでは、中間コンデンサＣ０は、分圧回路１２を介して、分圧回路１２に接続され、分圧回路１２から流入する電荷を蓄積する。

整流回路Ｄ１は、スイッチＳＷ１を介して、中間コンデンサＣ０から供給される電流を整流して、出力コンデンサＣ１に供給する。ここでは、整流回路Ｄ１は、ダイオードのみを有するが、この他に整流に適する種々の回路要素を有してもよい。

出力コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１（および整流回路Ｄ１）を介して、中間コンデンサＣ０と並列に接続され、中間コンデンサＣ０によって充電される。この結果、出力コンデンサＣ１の両端に電圧Ｖ１の直流電圧が発生し、この電圧Ｖ１によって種々の電子機器を駆動できる。

ここでは、スイッチ制御部１４は、スイッチＳＷ０、スイッチＳＷ１を駆動する駆動信号Ｓ０、Ｓ１を生成する。スイッチ制御部１４は、矩形波発生器ＣＬ、ＮＯＴ素子ＩＮを有する。矩形波発生器ＣＬは、レベルＨ、レベルＬを交互に繰り返す矩形波を出力する。駆動信号Ｓ０は、矩形波発生器ＣＬから出力される電圧波形である。駆動信号Ｓ１は、ＮＯＴ素子ＩＮによって、駆動信号Ｓ０の電圧波形のレベルＨ、レベルＬが逆転した電圧波形である。なお、駆動信号Ｓ０、Ｓ１は、グランドＧを基準とする電圧波形である。

図２は、駆動信号Ｓ０、Ｓ１の一例を表すタイミングチャートである。駆動信号Ｓ０は、レベルＨの期間Ｔ０、レベルＬの期間Ｔ１を交互に繰り返す。駆動信号Ｓ１は、レベルＬの期間Ｔ０、レベルＨの期間Ｔ１を交互に繰り返す。駆動信号Ｓ０がレベルＨのとき駆動信号Ｓ１はレベルＬであり、駆動信号Ｓ０がレベルＬのとき駆動信号Ｓ１はレベルＨである。駆動信号Ｓ０、Ｓ１は同時にＨにはならない（スイッチＳＷ０、ＳＷ１は同時にＯＮとはならない）。

ここでは、期間Ｔ０、Ｔ１の長さは略等しいものとする。但し、期間Ｔ０、Ｔ１の長さを異ならせることも可能である。第３の実施形態で示すように、期間Ｔ０、Ｔ１の長さを異ならせることで、出力する電圧Ｖ１を変更することが可能となる。

スイッチ制御部１４は、中間コンデンサＣ０を充電する際にはスイッチＳＷ０をオンにしてスイッチＳＷ１をオフにし、出力コンデンサＣ１を充電する際にはスイッチＳＷ１をオンにしてスイッチＳＷ０をオフにする。

（フローティング電源回路１０の動作）
以下、フローティング電源回路１０の動作を説明する。まず、直流電源Ｖｄｃの電圧が分圧回路１２で分圧される。ここでは、直流電源Ｖｄｃの電圧が４つに分割され、直流電源Ｖｄｃの電圧が、例えば、８００Ｖであれば、分圧回路１２から２００Ｖの電圧が出力される。

期間Ｔ０において、スイッチＳＷ０はＯＮ、スイッチＳＷ１はＯＦＦとなる。スイッチＳＷ０を介して、分圧回路１２から中間コンデンサＣ０に電流が流入し、中間コンデンサＣ０が充電される。このとき、スイッチＳＷ１はＯＦＦなので、中間コンデンサＣ０から出力側に電荷が漏れることはない。

以下、コンデンサＣｄの役割を説明する。分圧回路１２がコンデンサＣｄを有しない場合、中間コンデンサＣ０への充電は、分圧回路１２の抵抗Ｒｄと中間コンデンサＣ０で決まる時定数τ（＝Ｒｄ・Ｃ０）の速度で行われ、時間を要する。本実施形態のコンデンサＣｄは、直流電源Ｖｄｃから流入する電荷を蓄積し、スイッチＳＷ０のＯＮ時にこれを中間コンデンサＣ０に放出する。この結果、中間コンデンサＣ０での充電の速度が向上される。なお、コンデンサＣｄ両端の電圧を安定させるために、コンデンサＣｄの容量を中間コンデンサＣ０の容量に対して十分大きくすることが好ましい。

期間Ｔ１において、スイッチＳＷ１はＯＮ、スイッチＳＷ０はＯＦＦとなる。中間コンデンサＣ０から整流回路Ｄ１を経由して、出力コンデンサＣ１に電荷が流入して、出力コンデンサＣ１が充電され、電圧Ｖ１が出力される。このとき、中間コンデンサＣ０は直流電源Ｖｄｃおよび分圧回路１２から切り離される。

このように、スイッチＳＷ０、スイッチＳＷ１のいずれかはＯＦＦなので、出力コンデンサＣ１は、中間コンデンサＣ０から電荷を供給されるのみで、直流電源Ｖｄｃおよび分圧回路１２に直接接続されることはない。この結果、出力コンデンサＣ１の電位は、直流電源Ｖｄｃおよび分圧回路１２の電位とは独立となる。

第１の実施形態では、スイッチＳＷ０を介して中間コンデンサＣ０を直流電源Ｖｄｃに接続し、スイッチＳＷ１を介して出力コンデンサＣ１を中間コンデンサＣ０に接続する。そして、期間Ｔ０において、スイッチＳＷ０をＯＮ、スイッチＳＷ１をＯＦＦとし、期間Ｔ１において、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦとする。これにより、出力コンデンサＣ１での電位が直流電源Ｖｄｃでの電位と独立となり、出力コンデンサＣ１からフローティング電圧Ｖ１を出力できる。

加えて、フローティング電源回路１０は、トランスを使用しなくて済むので、小型化、低コスト化が容易である。また、フローティング電源回路１０は、ブートストラップ方式の電源と異なり、電力供給先の動作状況の影響を受けない。すなわち、フローティング電源回路１０は、電力供給先（例えば、インバータ回路のパワー素子）のスイッチングが止まった状態でも電圧を出力できる。なお、以下の第２〜第５の実施形態でも、これらの利点を享受できる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るフローティング電源回路１０ａを表す図である。フローティング電源回路１０ａのスイッチＳＷ０ａ、ＳＷ１ａは、第１の実施形態のスイッチＳＷ０、スイッチＳＷ１と端子数および内部構成が異なる。また、フローティング電源回路１０ａは、抵抗Ｒａ、ダイオードＤａを有する。

スイッチＳＷ０ａは、光学方式のスイッチ、例えば、フォトカプラであり、発光部ＬＥ、受光部ＬＲａを有する。スイッチＳＷ０ａの発光部ＬＥは、スイッチＳＷ０の発光部ＬＥと同様である。一方、受光部ＬＲａは、第１の実施形態の受光部ＬＲと異なり、２素子（例えば、フォトダイオードとトランジスタ）を有する３端子構成である。フォトダイオードのカソードは、抵抗Ｒａを介して、前段（分圧回路１２あるいは中間コンデンサＣ０）の正極側に接続され、フォトダイオードのアノードはトランジスタのベースに接続される。抵抗Ｒａは、トランジスタのベース電流を制限するためのものである。

受光部ＬＲａでは、発光部ＬＥからの光の点滅に応じてフォトダイオードがＯＮ、ＯＦＦする。その結果、トランジスタのベースに印加される電圧がＯＮ、ＯＦＦされ、トランジスタ（結局、スイッチＳＷ０ａ）がＯＮ、ＯＦＦする。

ここで、正極側のスイッチＳＷ０ａのトランジスタのコレクタと前段の正極側の間にダイオードＤａが接続されるが、負極側のスイッチＳＷ０ａのトランジスタのコレクタと前段の負極側の間にダイオードＤａは接続されていない。以下、この理由を説明する。

ダイオードＤａは、電圧降下により、受光部ＬＲａのトランジスタのエミッタの電位よりもベースの電位を高くするために、追加される。正極側のスイッチＳＷ０ａでは、トランジスタのエミッタとベースの接続先が同一なので、エミッタ電位とベース電位が同等となり、スイッチＳＷ０ａが動作しなくなる可能性がある。一方、負極側のスイッチＳＷ０ａでは、トランジスタのエミッタとベースの接続先が異なるので、ダイオードＤａの付加は不要となる。なお、ここでは、１つのスイッチＳＷ０ａに２つのダイオードＤａを用いているが、これは必要な電圧降下の値に応じて決めればよく、１つとしてもよい。以上、スイッチＳＷ０ａについて説明したが、スイッチＳＷ１ａも同様である。

第２の実施形態では、スイッチＳＷ０ａ、ＳＷ１ａの受光部ＬＲａを３端子構成とし、正極側のＳＷ０ａ、ＳＷ１ａのトランジスタのコレクタと前段の正極側との間にダイオードＤａを付加する。これにより、スイッチＳＷ０ａ、ＳＷ１ａのより安定したスイッチングが可能となる。

以上の点を除いて、第２の実施形態は第１の実施形態と同様なので、他の説明を省略する。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係るフローティング電源回路１０ｂを表す図である。フローティング電源回路１０ｂは、分圧回路１２ａおよびスイッチ制御部１４ａの内部構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、分圧回路１２ａは、コンデンサＣｄを有しない。スイッチ制御部１４ａは、矩形波発生器ＣＬａ、電圧検出部１４２、調節部１４４を有する。

矩形波発生器ＣＬａは、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａ（＝Ｔ１／Ｔ２の時間比）を調節可能な矩形波発生器である。電圧検出部１４２は、出力コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖ１を検出する。調節部１４４は、出力コンデンサＣ１の電圧Ｖ１と目標電圧Ｖｔとの差に基づいて、スイッチＳＷ０のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を調節する。すなわち、調節部１４４は、検出された電圧Ｖ１に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａを決定し、矩形波発生器ＣＬａで出力する電圧波形のＯＮ／ＯＦＦ比Ａを変更させる。

このＯＮ／ＯＦＦ比Ａは、例えば、次の式（１）に基づいて決定できる。
Ａ＝Ａ０＋Ｋ＊（Ｖｔ−Ｖ１） …式（１）
Ａ０：調節前（現在）のＯＮ／ＯＦＦ比
Ｋ：比例定数（正の値）
Ｖｔ：目標電圧

すなわち、電圧Ｖ１が設定した目標電圧Ｖｔより小さければ、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａを大きくし、電圧Ｖ１が目標電圧Ｖｔより大きければ、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａを小さくする。電圧検出部１４２、調節部１４４は、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａを繰り返し調節する（フィードバック制御）。このようにして、電圧Ｖ１はフィードバック制御され、設定した目標電圧Ｖｔに近づく。

ここで、分圧回路１２ａがコンデンサＣｄを有しないことは、電圧Ｖ１を可変とすることを容易とする。既述のように、コンデンサＣｄを有しないことで、スイッチＳＷ０をＯＮしたときの中間コンデンサＣ０での電圧上昇（充電）は緩やかになる（時定数τでの充電）。この結果、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａによる電圧Ｖ１の調節が容易となる。

詳細には、既述の時定数τ（＝Ｒｄ・Ｃ０）と対応する範囲で、スイッチＳＷ０のＯＮ時間（期間Ｔ０）を調節することで、電圧Ｖ１を調節できる。コンデンサＣｄを有する場合、スイッチＳＷ０のＯＮ時間の短縮、すなわち、急速なスイッチングが必要となり、スイッチ制御部１４ａやスイッチＳＷ０、ＳＷ１に高速な応答性が要求されることになる。

但し、時定数τに対して、十分高速なスイッチ制御部１４ａやスイッチＳＷ０、ＳＷ１を用いることで、コンデンサＣｄを有する場合でも、ＯＮ／ＯＦＦ比Ａによる電圧Ｖ１の調節が可能となる。

第３の実施形態では、出力される電圧Ｖ１を目標電圧Ｖｔと比較し、その大小関係に基づいて、スイッチＳＷ０のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率（ＯＮ／ＯＦＦ比Ａ＝Ｔ１／Ｔ２）を調節する。これにより、出力される電圧Ｖ１を適宜の目標電圧Ｖｔとすることができる。

以上の点を除いて、第３の実施形態は第１の実施形態と同様なので、他の説明を省略する。

（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係るフローティング電源回路１０ｃを表す図である。フローティング電源回路１０ｃは、出力コンデンサＣ２（第２出力コンデンサ）、出力コンデンサＣ３、一対のスイッチＳＷ２（第３スイッチ）、一対のスイッチＳＷ３、整流回路Ｄ２、Ｄ３を有し、電圧Ｖ１に加えて電圧Ｖ２、Ｖ３を出力する。また、フローティング電源回路１０ｃは、第１の実施形態と内部構成が異なるスイッチ制御部１４ｂを有する。

ここでは、スイッチＳＷ０〜ＳＷ３を簡略化して表しているが、これらの内部構成は第１の実施形態のスイッチＳＷ０、ＳＷ１と同様としてよい。

一対のスイッチＳＷ２、一対のスイッチＳＷ３は、中間コンデンサＣ０の正極側、負極側それぞれに配置される。正極側のスイッチＳＷ２の一端は、中間コンデンサＣ０の正極側に接続され、他端は整流回路Ｄ２を介して、出力コンデンサＣ２の正極側に接続される。負極側のスイッチＳＷ２の一端は、中間コンデンサＣ０の負極側に接続され、他端は出力コンデンサＣ２の負極側に接続される。正極側のスイッチＳＷ３の一端は、中間コンデンサＣ０の正極側に接続され、他端は整流回路Ｄ３を介して、出力コンデンサＣ３の正極側に接続される。負極側のスイッチＳＷ３の一端は、中間コンデンサＣ０の負極側に接続され、他端は出力コンデンサＣ３の負極側に接続される。

出力コンデンサＣ２は、スイッチＳＷ２を介して中間コンデンサＣ０と並列に接続され、中間コンデンサＣ０によって充電され、電圧Ｖ２を出力する。出力コンデンサＣ３は、スイッチＳＷ３を介して中間コンデンサＣ０と並列に接続され、中間コンデンサＣ０によって充電され、電圧Ｖ３を出力する。

スイッチ制御部１４ｂは、４組のスイッチＳＷ０〜ＳＷ３に対応する４つの駆動信号Ｓ０〜Ｓ３を生成する。図６、図７は、駆動信号Ｓ０〜Ｓ３の一例を表すタイミングチャートである。期間Ｔ０において、駆動信号Ｓ０はレベルＨ、駆動信号Ｓ１〜Ｓ３はレベルＬである（駆動信号Ｓ０のみがレベルＨ）。以下同様に、期間Ｔ１において、駆動信号Ｓ１のみがレベルＨ、期間Ｔ２において、駆動信号Ｓ２のみがレベルＨ、期間Ｔ３において、駆動信号Ｓ３のみがレベルＨとなる。図６では、期間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が順に繰り返される。図７では、期間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ０、Ｔ２、Ｔ０、Ｔ３が順に繰り返される。

スイッチ制御部１４ｂは、（１）中間コンデンサＣ０を充電する際にはスイッチＳＷ０をオンにしてスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３をオフにし、（２）出力コンデンサＣ１を充電する際にはスイッチＳＷ１をオンにしてスイッチＳＷ０、ＳＷ２、ＳＷ３をオフにし、（３）出力コンデンサＣ２を充電する際にはスイッチＳＷ２をオンにしてスイッチＳＷ０、スイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフにし、（４）出力コンデンサＣ３を充電する際にはスイッチＳＷ３をオンにしてスイッチＳＷ０、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフにする。

ここで、出力コンデンサＣ１、Ｃ２に注目した場合、スイッチ制御部１４ｂは、（１）中間コンデンサＣ０を充電する際にはスイッチＳＷ０をオンにしてスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をオフにし、（２）出力コンデンサＣ１を充電する際にはスイッチＳＷ１をオンにしてスイッチＳＷ０およびスイッチＳＷ２をオフにし、（３）出力コンデンサＣ２を充電する際にはスイッチＳＷ２をオンにしてスイッチＳＷ０およびスイッチＳＷ１をオフにする。

このようにスイッチＳＷ０〜ＳＷ３のタイミングを制御することで、中間コンデンサＣ０に蓄積した電荷を出力コンデンサＣ１〜Ｃ３に供給し、複数の電圧Ｖ１〜Ｖ３を出力することができる。図６の例では、期間Ｔ０での中間コンデンサＣ０の蓄電の後に、期間Ｔ１〜Ｔ３での出力コンデンサＣ１〜Ｃ３での蓄電を順次に行う。図７の例では、期間Ｔ１での中間コンデンサＣ０の蓄電、出力コンデンサＣ１〜Ｃ３いずれかでの蓄電を順次に行う。図６の例では、中間コンデンサＣ０への一回の蓄電によって、出力コンデンサＣ１〜Ｃ３全てに電荷を供給できるが、その分十分な電荷を中間コンデンサＣ０に蓄積する必要がある。図７の例では、中間コンデンサＣ０には出力コンデンサＣ１〜Ｃ３の個数に対応する回数の蓄電が必要となるが、中間コンデンサＣ０での一回当たりの蓄電量は少なくてよい。

既述のように、出力コンデンサＣ１〜Ｃ３は直流電源Ｖｄｃおよび分圧回路１２とは独立した電位を有する。また、出力コンデンサＣ１〜Ｃ３同士の間も、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がＯＮとなる期間に重なりがないため、互いの電位は独立となる。このように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の動作タイミングをずらすことで、複数のフローティング電源（電圧Ｖ１〜Ｖ３）を形成できる。

ここでは、フローティング電源回路１０ｃは、３つの電圧Ｖ１〜Ｖ３を出力しているが、スイッチ、整流回路の組を増加、減少することで、２つあるいは４つ以上の電位独立な電圧を生成できる。

第４の実施形態では、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷｉ（ｉ：２以上の整数）を介して、複数の出力コンデンサＣ１〜Ｃｉを中間コンデンサＣ０に接続し、期間Ｔｊ（ｊ：ｉ以下の整数）において、スイッチＳＷｊをＯＮ、他のスイッチＳＷ０、ＳＷｋ（ｋ：ｊと異なるｉ以下の整数）をＯＦＦとする。これにより、出力コンデンサＣ１〜Ｃｉから互いに電位が独立の電圧Ｖ１〜Ｖｉを出力することができる。

以上の点を除いて、第４の実施形態は第１の実施形態と同様なので、他の説明を省略する。

（第５の実施形態）
以上の第１〜第４の実施形態は、互いに組み合わせることができる。例えば、第２の実施形態のスイッチＳＷ０ａ、ＳＷ１ａの構成を他の実施形態に適用できる。また、第３の実施形態のスイッチ制御部１４ａの構成を他の実施形態に適用できる。さらに、第４の実施形態の複数のフローティング電圧の構成を他の実施形態に適用できる。

〔実施形態から得られる技術的思想〕
上記各実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

〔１〕実施形態に係るフローティング電源回路（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、第１スイッチ（スイッチＳＷ０）を介して直流電源（Ｖｄｃ）と並列に接続され、前記直流電源（Ｖｄｃ）によって充電される中間コンデンサ（Ｃ０）と、第２スイッチ（スイッチＳＷ１）を介して前記中間コンデンサ（Ｃ０）と並列に接続され、前記中間コンデンサ（Ｃ０）によって充電される第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）と、前記中間コンデンサ（Ｃ０）を充電する際には前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）をオンにして前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）をオフにし、前記第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）を充電する際には前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）をオンにして前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）をオフにする、スイッチ制御部（１４、１４ａ）と、を備える。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）は、直流電源（Ｖｄｃ）とは独立した電位を有する。

〔２〕前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）および前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）は、前記直流電源（Ｖｄｃ）の正極側および負極側の各々に設けられている。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）の直流電源（Ｖｄｃ）に対する独立性を高めることができる。

〔３〕前記フローティング電源回路（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、前記直流電源（Ｖｄｃ）に接続され、複数の抵抗（Ｒｄ）を有する分圧回路（１２）を備える。前記中間コンデンサ（Ｃ０）は、前記分圧回路（１２）で分圧された電圧によって充電される。これにより、直流電源（Ｖｄｃ）の電圧を分圧して、中間コンデンサ（Ｃ０）を充電できる。

〔４〕前記分圧回路（１２）は、前記複数の抵抗（Ｒｄ）の各々と並列に接続された複数のコンデンサ（Ｃｄ）を有する。これにより、コンデンサ（Ｃｄ）に充電された電荷を用いて、中間コンデンサ（Ｃ０）を急速に充電できる。

〔５〕前記スイッチ制御部（１４ａ）は、前記第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）の電圧（Ｖ１）と目標電圧（Ｖｔ）との差に基づいて、前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を調節する調節部（１４４）を有する。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）の電圧が目標電圧（Ｖｔ）と異なる場合に対応できる。

〔６〕前記フローティング電源回路（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、第３スイッチ（スイッチＳＷ２）を介して前記中間コンデンサ（Ｃ０）と並列に接続され、前記中間コンデンサ（Ｃ０）によって充電される第２出力コンデンサ（出力コンデンサＣ２、）を備える。前記スイッチ制御部（１４ｂ）は、前記中間コンデンサ（Ｃ０）を充電する際には前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）をオンにして前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）および前記第３スイッチ（スイッチＳＷ２）をオフにし、前記第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）を充電する際には前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）をオンにして前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）および前記第３スイッチ（スイッチＳＷ２）をオフにし、前記第２出力コンデンサ（出力コンデンサＣ２）を充電する際には前記第３スイッチ（スイッチＳＷ２）をオンにして前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）および前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）をオフにする。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）および第２出力コンデンサ（出力コンデンサＣ２）は、互いに独立した電位を有する。

〔７〕前記第１スイッチ（スイッチＳＷ０）および前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）は、光学式のスイッチである。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）および第２出力コンデンサ（出力コンデンサＣ２）は、互いに独立した電位を有する。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）の直流電源（Ｖｄｃ）に対する独立性を高めることができる。

〔８〕前記フローティング電源回路（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、前記第２スイッチ（スイッチＳＷ１）と直列に接続され、前記中間コンデンサ（Ｃ０）からの電流を整流して、前記第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）に供給する整流回路（Ｄ１〜Ｄ３）をさらに備える。これにより、第１出力コンデンサ（出力コンデンサＣ１）を安定的に充電できる。

１０、１０ａ〜１０ｃ…フローティング電源回路 １２、１２ａ…分圧回路
１４、１４ａ、１４ｂ…スイッチ制御部 １４２…電圧検出部
１４４…調節部 Ｃ０…中間コンデンサ
Ｃ１〜Ｃ３…出力コンデンサ Ｄ１〜Ｄ３…整流回路
ＳＷ０〜ＳＷ３…スイッチ

Claims (8)

1. 第１スイッチを介して直流電源と並列に接続され、前記直流電源によって充電される中間コンデンサと、
   第２スイッチを介して前記中間コンデンサと並列に接続され、前記中間コンデンサによって充電される第１出力コンデンサと、
   前記中間コンデンサを充電する際には前記第１スイッチをオンにして前記第２スイッチをオフにし、前記第１出力コンデンサを充電する際には前記第２スイッチをオンにして前記第１スイッチをオフにする、スイッチ制御部と、
   を備える、フローティング電源回路。
2. 請求項１に記載のフローティング電源回路であって、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチは、前記直流電源の正極側および負極側の各々に設けられている、フローティング電源回路。
3. 請求項１または２に記載のフローティング電源回路であって、
   前記直流電源に接続され、複数の抵抗を有する分圧回路を備え、
   前記中間コンデンサは、前記分圧回路で分圧された電圧によって充電される、フローティング電源回路。
4. 請求項３に記載のフローティング電源回路であって、
   前記分圧回路は、前記複数の抵抗の各々と並列に接続された複数のコンデンサを有する、フローティング電源回路。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフローティング電源回路であって、
   前記スイッチ制御部は、前記第１出力コンデンサの電圧と目標電圧との差に基づいて、前記第１スイッチのＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を調節する調節部を有する、フローティング電源回路。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフローティング電源回路であって、
   第３スイッチを介して前記中間コンデンサと並列に接続され、前記中間コンデンサによって充電される第２出力コンデンサ、を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記中間コンデンサを充電する際には前記第１スイッチをオンにして前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオフにし、前記第１出力コンデンサを充電する際には前記第２スイッチをオンにして前記第１スイッチおよび前記第３スイッチをオフにし、前記第２出力コンデンサを充電する際には前記第３スイッチをオンにして前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをオフにする、フローティング電源回路。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のフローティング電源回路であって、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチは、光学式のスイッチである、フローティング電源回路。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のフローティング電源回路であって、
   前記第２スイッチと直列に接続され、前記中間コンデンサからの電流を整流して、前記第１出力コンデンサに供給する整流回路をさらに備える、フローティング電源回路。

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