JP2022099620A - 電源装置及び電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突入電流を抑制できる電源装置及び電源装置の制御方法を提供する。【解決手段】電源装置は、複数のコンバータと、複数のコンバータの出力電圧を整流して負荷へ出力する複数の整流アームを含む、整流回路と、複数のコンバータを制御する制御回路と、を備える。複数のコンバータの各々の一方の出力端子は、各々の隣のコンバータの他方の出力端子に電気的に接続されるとともに、複数の整流アームの内の１つの整流アームに電気的に接続されている。制御回路は、電源オン時に、複数のコンバータを、１つずつ動作開始させる制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置及び電源装置の制御方法に関する。

特許文献１には、第１から第３のスイッチングレグの全てのスイッチング素子をスイッチング動作させる第１の動作モードと、第１から第３のスイッチングレグのうち少なくとも１つ以上のスイッチングレグの上下どちらか一方のスイッチング素子を常にオンとし、他方のスイッチング素子を常にオフとなるように動作させる第２の動作モードと、を備える電力変換装置が、記載されている。

特開２０１６－１７３９６１号公報

複数の電流共振コンバータを直列接続した電源装置において、電源オン時に、大きな突入電流が流れる。

本発明は、突入電流を抑制できる電源装置及び電源装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の電源装置は、
複数のコンバータと、
前記複数のコンバータの巻線電圧を整流して負荷へ出力する複数の整流アームを含む、整流回路と、
前記複数のコンバータを制御する制御回路と、
を備え、
前記複数のコンバータの各々の一方の出力端子は、各々の隣のコンバータの他方の出力端子に電気的に接続されるとともに、前記複数の整流アームの内の１つの整流アームに電気的に接続され、
前記制御回路は、
電源オン時に、前記複数のコンバータを、１つずつ動作開始させる制御を行う、
ことを特徴とする。

前記電源装置において、
前記制御回路は、
前記複数のコンバータの内の１つのコンバータを動作開始させてから予め定められた閾値時間が経過したタイミングで、次のコンバータを動作開始させる制御を行う、
ことを特徴とする。

前記電源装置において、
前記制御回路は、
前記複数のコンバータの内の１つのコンバータを動作開始させ、出力電流が予め定められた閾値電流以下になったタイミングで、次のコンバータを動作開始させる制御を行う、
ことを特徴とする。

前記電源装置において、
前記複数のコンバータの各々は、電流共振コンバータである、
ことを特徴とする。

本発明の一態様の電源装置の制御方法は、
複数のコンバータと、前記複数のコンバータの巻線電圧を整流して負荷へ出力する複数の整流アームを含む、整流回路と、前記複数のコンバータを制御する制御回路と、を備え、前記複数のコンバータの各々の一方の出力端子は、各々の隣のコンバータの他方の出力端子に電気的に接続されるとともに、前記複数の整流アームの内の１つの整流アームに電気的に接続された、電源装置の制御方法であって、
電源オン時に、前記複数のコンバータを、１つずつ動作開始させる、
ことを特徴とする。

本発明の一態様の電源装置及び電源装置の制御方法は、突入電流を抑制できるという効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態の電源装置の回路構成を示す図である。 図２は、第１の実施の形態の電源装置のフルブリッジ回路の回路構成を示す図である。 図３は、第１の実施の形態の電源装置のモードを示す図である。 図４は、第１の実施の形態の電源装置の２次巻線側の電圧（電流）の方向を示す図である。 図５は、比較例の電源装置の出力電圧及び出力電流を示す図である。 図６は、第１の実施の形態の電源装置の制御回路の電源オン時の動作を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施の形態の電源装置の出力電圧及び出力電流を示す図である。

以下に、本発明の電源装置及び電源装置の制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

＜第１の実施の形態及び比較例＞
（全体構成）
図１は、第１の実施の形態の電源装置の回路構成を示す図である。電源装置１は、直流電源２１から出力されコンデンサ２２で平滑化後の直流電圧Ｖｉｎの供給を受けて、出力電圧Ｖｏｕｔを負荷２３へ出力する。

電源装置１は、第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までと、整流回路３と、制御回路４と、コンデンサ５と、電圧センサ６と、電流センサ７と、を含む。

なお、第１の実施の形態では、電流共振コンバータの数を偶数（偶数の代表として４個）としたが、本開示はこれに限定されない。電流共振コンバータの数は、奇数であっても良い。第１の実施の形態では、電流共振コンバータの数を４個としたが、電流共振コンバータの数は、２個であっても良いし、６個以上であっても良い。

また、各コンバータは、電流共振コンバータに限定されない。

第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの各々は、ＬＬＣ共振を利用した電流共振コンバータ（ＬＬＣコンバータ）である。第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの各々は、コンデンサ２２に電気的に接続されている。第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの各々には、直流電源２１から出力されコンデンサ２２で平滑化後の直流電圧Ｖｉｎが入力される。

第１電流共振コンバータ２－１は、第１フルブリッジ回路ＦＢ１と、第１トランスＴ１と、を含む。第１電流共振コンバータ２－１は、第１フルブリッジ回路ＦＢ１と第１トランスＴ１との間に、漏れインダクタンス１４－１と、コンデンサ１５－１と、を含む。漏れインダクタンス１４－１は、第１トランスＴ１に含んでも良い。

第２電流共振コンバータ２－２は、第２フルブリッジ回路ＦＢ２と、第２トランスＴ２と、を含む。第２電流共振コンバータ２－２は、第２フルブリッジ回路ＦＢ２と第２トランスＴ２との間に、漏れインダクタンス１４－２と、コンデンサ１５－２と、を含む。漏れインダクタンス１４－２は、第２トランスＴ２に含んでも良い。

第３電流共振コンバータ２－３は、第３フルブリッジ回路ＦＢ３と、第３トランスＴ３と、を含む。第３電流共振コンバータ２－３は、第３フルブリッジ回路ＦＢ３と第３トランスＴ３との間に、漏れインダクタンス１４－３と、コンデンサ１５－３と、を含む。漏れインダクタンス１４－３は、第３トランスＴ３に含んでも良い。

第４電流共振コンバータ２－４は、第４フルブリッジ回路ＦＢ４と、第４トランスＴ４と、を含む。第４電流共振コンバータ２－４は、第４フルブリッジ回路ＦＢ４と第４トランスＴ４との間に、漏れインダクタンス１４－４と、コンデンサ１５－４と、を含む。漏れインダクタンス１４－４は、第４トランスＴ４に含んでも良い。

図２は、第１の実施の形態の電源装置のフルブリッジ回路の回路構成を示す図である。なお、図２では、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の回路構成を示しているが、第２フルブリッジ回路ＦＢ２から第４フルブリッジ回路ＦＢ４までの回路構成は、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の回路構成と同様であるので、図示及び説明を省略する。

第１フルブリッジ回路ＦＢ１は、第１アーム３０－１及び第２アーム３０－２を含む。第１アーム３０－１は、ハイサイドのトランジスタＴｒ１－１と、ローサイドのトランジスタＴｒ１－２と、を含む。第２アーム３０－２は、ハイサイドのトランジスタＴｒ２－１と、ローサイドのトランジスタＴｒ２－２と、を含む。

なお、本開示では、各トランジスタがＭＯＳＦＥＴであることとしたが、これに限定されない。各トランジスタは、シリコンパワーデバイス、ＧａＮパワーデバイス、ＳｉＣパワーデバイス、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などでも良い。

各トランジスタは、寄生ダイオード（ボディダイオード）を有する。寄生ダイオードとは、ＭＯＳＦＥＴのバックゲートとソース及びドレインとの間のｐｎ接合である。寄生ダイオードは、トランジスタのオフ時の過渡的な逆起電力を逃すためのフリーホイールダイオードとして利用可能である。

トランジスタＴｒ１－１のソースは、トランジスタＴｒ１－２のドレインに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ２－１のソースは、トランジスタＴｒ２－２のドレインに電気的に接続されている。

トランジスタＴｒ１－１のドレイン及びトランジスタＴｒ２－１のドレインは、コンデンサ２２の一端（高電位側端）に電気的に接続されている。トランジスタＴｒ１－２のソース及びトランジスタＴｒ２－２のソースは、コンデンサ２２の他端（低電位側端）に電気的に接続されている。

トランジスタＴｒ１－１のドレインとトランジスタＴｒ２－１のドレインとの接続点が、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の一方の入力端子である。トランジスタＴｒ１－２のソースとトランジスタＴｒ２－２のソースとの接続点が、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の他方の入力端子である。

第１フルブリッジ回路ＦＢ１の２つの入力端子には、直流電圧Ｖｉｎが入力される。

トランジスタＴｒ１－１のソースとトランジスタＴｒ１－２のドレインとの接続点が、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の一方の出力端子である。トランジスタＴｒ１－２のソースとトランジスタＴｒ２－２のドレインとの接続点が、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の他方の出力端子である。

第１フルブリッジ回路ＦＢ１は、直流電圧Ｖｉｎ、直流電圧－Ｖｉｎ、又は、ゼロ電圧を、一方の出力端子と他方の出力端子との間に出力する。

例えば、第１フルブリッジ回路ＦＢ１は、トランジスタＴｒ１－１及びトランジスタＴｒ２－２がオン状態、且つ、トランジスタＴｒ１－２及びトランジスタＴｒ２－１がオフ状態の場合、直流電圧Ｖｉｎを、一方の出力端子と他方の出力端子との間に出力する。

また例えば、第１フルブリッジ回路ＦＢ１は、トランジスタＴｒ１－１及びトランジスタＴｒ２－２がオフ状態、且つ、トランジスタＴｒ１－２及びトランジスタＴｒ２－１がオン状態の場合、直流電圧－Ｖｉｎを、一方の出力端子と他方の出力端子との間に出力する。

また例えば、第１フルブリッジ回路ＦＢ１は、トランジスタＴｒ１－１からトランジスタＴｒ２－２までがオフ状態の場合、ゼロ電圧を、一方の出力端子と他方の出力端子との間に出力する。

再び図１を参照すると、第１トランスＴ１は、１次巻線１０－１と、２次巻線１１－１と、コア１２－１と、を含む。１次巻線１０－１及び２次巻線１１－１は、コア１２－１に巻回されている。

１次巻線１０－１は、励磁インダクタンス１３－１と、漏れインダクタンス１４－１と、を含む。１次巻線１０－１の一端は、コンデンサ１５－１を介して、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の一方の出力端子に電気的に接続されている。１次巻線１０－１の他端は、第１フルブリッジ回路ＦＢ１の他方の出力端子に電気的に接続されている。励磁インダクタンス１３－１、漏れインダクタンス１４－１及びコンデンサ１５－１は、ＬＬＣ共振回路を構成する。

なお、本開示では、ＬＬＣ共振回路が１次巻線１０－１の側にあることとしたが、これに限定されない。ＬＬＣ共振回路は、２次巻線１１－１の側にあっても良い。また、ＬＬＣ共振回路は、１次巻線１０－１の側と、２次巻線１１－１の側と、の両側にあっても良い。

第２トランスＴ２は、１次巻線１０－２と、２次巻線１１－２と、コア１２－２と、を含む。１次巻線１０－２は、励磁インダクタンス１３－２と、漏れインダクタンス１４－２と、を含む。第２トランスＴ２のこれらの要素の接続関係は、第１トランスＴ１と同様であるので、説明を省略する。

第３トランスＴ３は、１次巻線１０－３と、２次巻線１１－３と、コア１２－３と、を含む。１次巻線１０－３は、励磁インダクタンス１３－３と、漏れインダクタンス１４－３と、を含む。第３トランスＴ３のこれらの要素の接続関係は、第１トランスＴ１と同様であるので、説明を省略する。

第４トランスＴ４は、１次巻線１０－４と、２次巻線１１－４と、コア１２－４と、を含む。１次巻線１０－４は、励磁インダクタンス１３－４と、漏れインダクタンス１４－４と、を含む。第４トランスＴ４のこれらの要素の接続関係は、第１トランスＴ１と同様であるので、説明を省略する。

整流回路３は、ブリッジダイオードである。整流回路３は、第１整流アーム３－１から第５整流アーム３－５までを含む。

第１整流アーム３－１は、ハイサイドのダイオードＤ１－１と、ローサイドのダイオードＤ１－２と、を含む。ダイオードＤ１－１のアノードは、ダイオードＤ１－２のカソードに電気的に接続されている。

ダイオードＤ１－１のアノードとダイオードＤ１－２のカソードとの接続点が、第１整流アーム３－１の入力端子である。ダイオードＤ１－１のカソードが、第１整流アーム３－１の一方（高電位側）の出力端子である。ダイオードＤ１－２のアノードが、第１整流アーム３－１の他方（低電位側）の出力端子である。

第２整流アーム３－２は、ハイサイドのダイオードＤ２－１と、ローサイドのダイオードＤ２－２と、を含む。ダイオードＤ２－１のアノードは、ダイオードＤ２－２のカソードに電気的に接続されている。

ダイオードＤ２－１のアノードとダイオードＤ２－２のカソードとの接続点が、第２整流アーム３－２の入力端子である。ダイオードＤ２－１のカソードが、第２整流アーム３－２の一方（高電位側）の出力端子である。ダイオードＤ２－２のアノードが、第２整流アーム３－２の他方（低電位側）の出力端子である。

第３整流アーム３－３は、ハイサイドのダイオードＤ３－１と、ローサイドのダイオードＤ３－２と、を含む。ダイオードＤ３－１のアノードは、ダイオードＤ３－２のカソードに電気的に接続されている。

ダイオードＤ３－１のアノードとダイオードＤ３－２のカソードとの接続点が、第３整流アーム３－３の入力端子である。ダイオードＤ３－１のカソードが、第３整流アーム３－３の一方（高電位側）の出力端子である。ダイオードＤ３－２のアノードが、第３整流アーム３－３の他方（低電位側）の出力端子である。

第４整流アーム３－４は、ハイサイドのダイオードＤ４－１と、ローサイドのダイオードＤ４－２と、を含む。ダイオードＤ４－１のアノードは、ダイオードＤ４－２のカソードに電気的に接続されている。

ダイオードＤ４－１のアノードとダイオードＤ４－２のカソードとの接続点が、第４整流アーム３－４の入力端子である。ダイオードＤ４－１のカソードが、第４整流アーム３－４の一方（高電位側）の出力端子である。ダイオードＤ４－２のアノードが、第４整流アーム３－４の他方（低電位側）の出力端子である。

第５整流アーム３－５は、ハイサイドのダイオードＤ５－１と、ローサイドのダイオードＤ５－２と、を含む。ダイオードＤ５－１のアノードは、ダイオードＤ５－２のカソードに電気的に接続されている。

ダイオードＤ５－１のアノードとダイオードＤ５－２のカソードとの接続点が、第５整流アーム３－５の入力端子である。ダイオードＤ５－１のカソードが、第５整流アーム３－５の一方の出力端子である。ダイオードＤ５－２のアノードが、第５整流アーム３－５の他方の出力端子である。

第１整流アーム３－１の入力端子は、第１トランスＴ１の２次巻線１１－１の一端１１－１ａに電気的に接続されている。第２整流アーム３－２の入力端子は、第１トランスＴ１の２次巻線１１－１の他端１１－１ｂ及び第２トランスＴ２の２次巻線１１－２の一端１１－２ａに電気的に接続されている。第３整流アーム３－３の入力端子は、第２トランスＴ２の２次巻線１１－２の他端１１－２ｂ及び第３トランスＴ３の２次巻線１１－３の一端１１－３ａに電気的に接続されている。

第４整流アーム３－４の入力端子は、第３トランスＴ３の２次巻線１１－３の他端１１－３ｂ及び第４トランスＴ４の２次巻線１１－４の一端１１－４ａに電気的に接続されている。第５整流アーム３－５の入力端子は、第４トランスＴ４の２次巻線１１－４の他端１１－４ｂに電気的に接続されている。

つまり、第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの各々の一方の出力端子は、各々の隣（図１中で１つ上）の電流共振コンバータの他方の出力端子に電気的に接続されているとともに、第１整流アーム３－１から第５整流アーム３－５までの内の１つの整流アームに電気的に接続されている。例えば、第４電流共振コンバータ２－４の一方の出力端子（２次巻線１１－４の一端１１－４ａ）は、隣（図１中で１つ上）の第３電流共振コンバータ２－３の他方の出力端子（２次巻線１１－３の他端１１－３ｂ）に電気的に接続されているとともに、第４整流アーム３－４に電気的に接続されている。なお、第１電流共振コンバータ２－１の一方の出力端子（２次巻線１１－１の一端１１－１ａ）は、単独で、第１整流アーム３－１に電気的に接続されている。

なお、本開示において、隣の電流共振コンバータとは、地理的な配置が隣であることに限定されず、電気的（配線的）に隣であれば良い。例えば、図１において、第１電流共振コンバータ２－１と第２電流共振コンバータ２－２とが、地理的に隣に配置されていることに限定されない。但し、配線の簡易化、配線長の抑制等の観点から、隣の電流共振コンバータとは、地理的な配置が隣であり、且つ、電気的（配線的）に隣であることが好ましい。

ダイオードＤ１－１からＤ５－１までのカソードは、電気的に接続されており、整流回路３の一方（高電位側）の出力端子である。ダイオードＤ１－２からＤ５－２までのアノードは、電気的に接続されており、整流回路３の他方（低電位側）の出力端子である。ダイオードＤ１－１からＤ５－１までのカソードは、コンデンサ５の一端（高電位側端）に電気的に接続されている。ダイオードＤ１－２からＤ５－２までのアノードは、コンデンサ５の他端（低電位側端）に電気的に接続されている。

整流回路３は、２次巻線１１－１から１１－４までに励磁される電圧を全波整流して、コンデンサ５に出力する。コンデンサ５は、整流回路３で全波整流された電圧を平滑化する。コンデンサ５の電圧が、出力電圧Ｖｏｕｔである。

コンデンサ５の一端（高電位側端）は、負荷２３の一端（例えば、リチウムイオン電池の正極）に電気的に接続されている。コンデンサ５の他端（低電位側端）は、負荷２３の他端（例えば、リチウムイオン電池の負極）に電気的に接続されている。

負荷２３には、コンデンサ５で平滑化された出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。例えば、負荷２３がリチウムイオン電池である場合には、リチウムイオン電池は、コンデンサ５で平滑化された出力電圧Ｖｏｕｔによって、充電される。

電圧センサ６は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出して、電圧検出信号Ｓ_１を制御回路４に出力する。電流センサ７は、負荷２３に流れる出力電流Ｉｏｕｔを検出して、電流検出信号Ｓ_２を制御回路４に出力する。

出力設定部２４は、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧設定値信号Ｓ_３及び出力電流Ｉｏｕｔの電流設定値信号Ｓ_４を制御回路４に出力する。

例えば、負荷２３がリチウムイオン電池である場合に、出力設定部２４は、出力電流Ｉｏｕｔを５Ａで一定に維持したまま出力電圧Ｖｏｕｔを５０Ｖから１０００Ｖまで変化させる電圧設定値信号Ｓ_３及び電流設定値信号Ｓ_４を、制御回路４に出力する。つまり、出力設定部２４は、電流設定値信号Ｓ_４の信号値を「５Ａ」に維持したまま、電圧設定値信号Ｓ_３の信号値を「５０Ｖ」から「１０００Ｖ」まで変化させる。そして、出力設定部２４は、出力電圧Ｖｏｕｔが１０００Ｖに達したら、出力電圧Ｖｏｕｔを１０００Ｖで一定に維持したまま出力電流Ｉｏｕｔを５Ａから０Ａまで変化させる電圧設定値信号Ｓ_３及び電流設定値信号Ｓ_４を、制御回路４に出力する。つまり、出力設定部２４は、電圧設定値信号Ｓ_３の信号値を「１０００Ｖ」に維持したまま、電流設定値信号Ｓ_４の信号値を「５Ａ」から「０Ａ」まで変化させる。

電圧設定値信号Ｓ_３及び電流設定値信号Ｓ_４は、ＣＨＡｄｅＭＯ（商標）に則った信号であることが例示されるが、本開示はこれに限定されない。

制御回路４は、電圧センサ６から入力される電圧検出信号Ｓ_１、電流センサ７から入力される電流検出信号Ｓ_２、出力設定部２４から入力される電圧設定値信号Ｓ_３及び電流設定値信号Ｓ_４に基づき、モード（動作するコンバータの数）を切り替える。そして、制御回路４は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔの各々が設定値になるように、スイッチング制御信号を第１フルブリッジ回路ＦＢ１から第４フルブリッジ回路ＦＢ４までに出力する。

図３は、第１の実施の形態の電源装置のモードを示す図である。電源装置１は、第１モードから第４モードまでの４つのモードを有する。

表５０の第１列５１に示すように、第１モードでは、第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの全部がオン（動作）する。第１モードが、出力が最も大きいモードである。

表５０の第２列５２に示すように、第２モードでは、第１電流共振コンバータ２－１から第３電流共振コンバータ２－３までがオンし、第４電流共振コンバータ２－４がオフ（停止）する。第２モードが、出力が２番目に大きいモードである。

表５０の第３列５３に示すように、第３モードでは、第１電流共振コンバータ２－１及び第２電流共振コンバータ２－２がオンし、第３電流共振コンバータ２－３及び第４電流共振コンバータ２－４がオフする。第３モードが、出力が３番目に大きいモードである。

表５０の第４列５４に示すように、第４モードでは、第１電流共振コンバータ２－１がオンし、第２電流共振コンバータ２－２から第４電流共振コンバータ２－４までがオフする。第４モードが、出力が最も小さいモードである。

図４は、第１の実施の形態の電源装置の２次巻線側の電圧（電流）の方向を示す図である。詳しくは、図４は、第１トランスＴ１の１次巻線１０－１に正極性の電圧６１が印加され、第２トランスＴ２の１次巻線１０－２に正極性の電圧６２が印加される場合の、第１トランスＴ１及び第２トランスＴ２の２次巻線側の電圧（電流）の方向を示す図である。

この場合、第１トランスＴ１の１次巻線１０－１には、矢印６３で示す方向に電圧が生じ、第２トランスＴ２の１次巻線１０－２には、矢印６４で示す方向に電圧が生じる。従って、第１トランスＴ１及び第２トランスＴ２の２次巻線側には、矢印６５で示すように、ダイオードＤ１－２→第１トランスＴ１の２次巻線１１－１の一端１１－１ａ→第１トランスＴ１の２次巻線１１－１の他端１１－１ｂ→第２トランスＴ２の２次巻線１１－２の一端１１－２ａ→第２トランスＴ２の２次巻線１１－２の他端１１－２ｂ→ダイオードＤ３－１の経路に、電圧が生じる。

つまり、１つの電流共振コンバータと隣の電流共振コンバータとの出力極性が同じの場合は、２次巻線側は、直列接続（電圧加算）となる。

制御回路４は、１つの電流共振コンバータと隣の電流共振コンバータとの出力極性を同じに制御することにより、電流を維持したまま、電圧を高くすることができる。

（比較例）
比較例では、制御回路４は、電源オン時に、第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの全部を一斉に動作開始させる。

図５は、比較例の電源装置の出力電圧及び出力電流を示す図である。波形７１は、出力電流Ｉｏｕｔの波形である。波形７２は、出力電圧Ｖｏｕｔの波形である。

タイミングｔ_０において、第１電流共振コンバータ２－１から第４電流共振コンバータ２－４までの全部が一斉に動作開始すると、波形７１で示すように、出力電流Ｉｏｕｔは、大きな突入電流Ｉ_０となる。出力電流Ｉｏｕｔは、時間が経過するに従って減少して行き、やがて電流Ｉ_１に収束する。また、波形７２で示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、時間が経過するに従って上昇して行き、やがて電圧Ｖ_０に収束する。

このように大きな突入電流Ｉ_０が流れると、直流電源２１、コンデンサ２２、ダイオードＤ１－１からＤ５－２まで、コンデンサ５及び負荷２３等へのピーク電流の負担が大きい。また、コンデンサ２２、ダイオードＤ１－１からＤ５－２まで及びコンデンサ５を大きな部品にする必要があるので、装置が大型化し、高コスト化する。

（第１の実施の形態）
図６は、第１の実施の形態の電源装置の制御回路の電源オン時の動作を示すフローチャートである。

図６を参照すると、制御回路４は、ステップＳ１０において、第１電流共振コンバータ２－１を動作開始させる。つまり、制御回路４は、電源装置１を第４モードで動作させる。

制御回路４は、ステップＳ１２において、予め定められた閾値時間が経過したか否かを判定する。制御回路４は、閾値時間が経過していないと判定したら（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１２で待機する。制御回路４は、閾値時間が経過したと判定したら（ステップＳ１２でＹｅｓ）、処理をステップＳ１４に進める。

制御回路４は、ステップＳ１４において、第２電流共振コンバータ２－２を動作開始させる。つまり、制御回路４は、電源装置１を第３モードで動作させる。

制御回路４は、ステップＳ１６において、閾値時間が経過したか否かを判定する。制御回路４は、閾値時間が経過していないと判定したら（ステップＳ１６でＮｏ）、ステップＳ１６で待機する。制御回路４は、閾値時間が経過したと判定したら（ステップＳ１６でＹｅｓ）、処理をステップＳ１８に進める。

制御回路４は、ステップＳ１８において、第３電流共振コンバータ２－３を動作開始させる。つまり、制御回路４は、電源装置１を第２モードで動作させる。

制御回路４は、ステップＳ２０において、閾値時間が経過したか否かを判定する。制御回路４は、閾値時間が経過していないと判定したら（ステップＳ２０でＮｏ）、ステップＳ２０で待機する。制御回路４は、閾値時間が経過したと判定したら（ステップＳ２０でＹｅｓ）、処理をステップＳ２２に進める。

制御回路４は、ステップＳ２２において、第４電流共振コンバータ２－４を動作開始させる。つまり、制御回路４は、電源装置１を第１モードで動作させる。その後、制御回路４は、電源オン時の処理を終了する。

このように、第１の実施の形態の電源装置１の制御回路４は、複数の電流共振コンバータを、１つずつ動作開始させる。

図７は、第１の実施の形態の電源装置の出力電圧及び出力電流を示す図である。波形７３は、出力電流Ｉｏｕｔの波形である。波形７４は、出力電圧Ｖｏｕｔの波形である。

タイミングｔ_１０において、第１電流共振コンバータ２－１が動作開始すると、波形７３で示すように、出力電流Ｉｏｕｔは、小さな突入電流Ｉ_１０となる。ここで、Ｉ_１０＜Ｉ_０である。出力電流Ｉｏｕｔは、時間が経過するに従って減少して行き、やがて電流Ｉ_１１に収束する。また、波形７４で示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、時間が経過するに従って上昇して行く。

タイミングｔ_１０から閾値時間経過後のタイミングｔ_１１において、第２電流共振コンバータ２－２が動作開始すると、波形７３で示すように、出力電流Ｉｏｕｔは、小さな突入電流となる。出力電流Ｉｏｕｔは、時間が経過するに従って減少して行き、やがて収束する。また、波形７４で示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、時間が経過するに従って上昇して行く。

タイミングｔ_１１から閾値時間経過後のタイミングｔ_１２において、第３電流共振コンバータ２－３が動作開始すると、波形７３で示すように、出力電流Ｉｏｕｔは、小さな突入電流となる。出力電流Ｉｏｕｔは、時間が経過するに従って減少して行き、やがて収束する。また、波形７４で示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、時間が経過するに従って上昇して行く。

タイミングｔ_１２から閾値時間経過後のタイミングｔ_１３において、第４電流共振コンバータ２－４が動作開始すると、波形７３で示すように、出力電流Ｉｏｕｔは、小さな突入電流となる。出力電流Ｉｏｕｔは、時間が経過するに従って減少して行き、やがて収束する。また、波形７４で示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、時間が経過するに従って上昇して行く。

以上説明したように、第１の実施の形態の電源装置１は、比較例と比較して、突入電流Ｉ_１０を、突入電流Ｉ_０よりも小さくすることができる。これにより、電源装置１は、直流電源２１、コンデンサ２２、ダイオードＤ１－１からＤ５－２まで、コンデンサ５及び負荷２３等へのピーク電流の負担を軽減できる。また、電源装置１は、コンデンサ２２、ダイオードＤ１－１からＤ５－２まで及びコンデンサ５を大きな部品にしなくて済むので、装置を小型化でき、低コスト化することができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態の電源装置の回路構成は、第１の実施の形態の電源装置１の回路構成と同様であるので、図示及び説明を省略する。

第１の実施の形態では、制御回路４は、１つの電流共振コンバータを動作開始させてから閾値時間が経過したタイミングで、次の電流共振コンバータを動作開始させる。

一方、第２の実施の形態では、制御回路４は、１つの電流共振コンバータを動作開始させ、出力電流Ｉｏｕｔが予め定められた閾値電流以下になったタイミングで、次の電流共振コンバータを動作開始させる。

この場合、制御回路４は、第１の実施の形態で説明した図６のフローチャートのステップＳ１２、Ｓ１６及びＳ２０の各々において、出力電流Ｉｏｕｔが閾値電流以下になったか否かを判定すれば良い。

第２の実施の形態の電源装置は、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 電源装置
２－１ 第１電流共振コンバータ
２－２ 第２電流共振コンバータ
２－３ 第３電流共振コンバータ
２－４ 第４電流共振コンバータ
３ 整流回路
４ 制御回路
５、２２ コンデンサ
６ 電圧センサ
７ 電流センサ
２１ 直流電源
２３ 負荷
２４ 出力設定部
ＦＢ１ 第１フルブリッジ回路
ＦＢ２ 第２フルブリッジ回路
ＦＢ３ 第３フルブリッジ回路
ＦＢ４ 第４フルブリッジ回路
Ｔ１ 第１トランス
Ｔ２ 第２トランス
Ｔ３ 第３トランス
Ｔ４ 第４トランス

Claims (5)

1. 複数のコンバータと、
   前記複数のコンバータの出力電圧を整流して負荷へ出力する複数の整流アームを含む、整流回路と、
   前記複数のコンバータを制御する制御回路と、
   を備え、
   前記複数のコンバータの各々の一方の出力端子は、各々の隣のコンバータの他方の出力端子に電気的に接続されるとともに、前記複数の整流アームの内の１つの整流アームに電気的に接続され、
   前記制御回路は、
   電源オン時に、前記複数のコンバータを、１つずつ動作開始させる制御を行う、
   ことを特徴とする、電源装置。
2. 前記制御回路は、
   前記複数のコンバータの内の１つのコンバータを動作開始させてから予め定められた閾値時間が経過したタイミングで、次のコンバータを動作開始させる制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御回路は、
   前記複数のコンバータの内の１つのコンバータを動作開始させ、出力電流が予め定められた閾値電流以下になったタイミングで、次のコンバータを動作開始させる制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
4. 前記複数のコンバータの各々は、電流共振コンバータである、
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 複数のコンバータと、前記複数のコンバータの巻線電圧を整流して負荷へ出力する複数の整流アームを含む、整流回路と、前記複数のコンバータを制御する制御回路と、を備え、前記複数のコンバータの各々の一方の出力端子は、各々の隣のコンバータの他方の出力端子に電気的に接続されるとともに、前記複数の整流アームの内の１つの整流アームに電気的に接続された、電源装置の制御方法であって、
   電源オン時に、前記複数のコンバータを、１つずつ動作開始させる、
   ことを特徴とする、電源装置の制御方法。

Images