JP4439849B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の直流電源装置の出力を統合して負荷に電力を供給する電源の運転方法およびその電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電源装置の運転方法およびその電源装置には、複数のスイッチング電源の出力をそれぞれ並列に接続し、負荷に電力を供給するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その電源装置の運転方法およびその電源装置について図１７を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように、交流電源１０１を入力とするスイッチング電源１０２および交流電源１０３を入力とするスイッチング電源１０４は、それぞれの出力を互いに並列接続し、負荷１０５へ電力を供給する。また、スイッチング電源１０２の電源入力部には電源スイッチ１０６が、スイッチング電源１０４の電源入力部には電源スイッチ１０７が設けられ、それぞれのスイッチング電源をオンまたはオフする。図示していないがスイッチング電源１０２とスイッチング電源１０４には電流バランス機構が備えられ、負荷電力をそれぞれのスイッチング電源が同様に分担する仕組みとなっており、負荷電力が大きくてもそれぞれのスイッチング電源に偏ることなく安定した電力供給が行える。
【０００５】
また、このように構成された電源装置１０８でも両方の電源の電源スイッチがオンであってもごく軽負荷においては電流バランス機構のバラつき等の要因により、一方のスイッチング電源が動作を停止、すなわちスイッチング停止し他方のスイッチング電源のみが動作する場合があるが、このような時でも負荷へ電力が供給され電源装置としては正常に動作する。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３８８２１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電源の運転方法およびその電源装置では、前述の如く、ごく軽負荷の場合などにおいて一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング源装置が停止しているが負荷へは電力供給がなされ電源装置しては正常に機能している場合がある。例えば、スイッチング電源１０４が動作を停止しスイッチング電源１０２が動作して負荷へ電力が供給されているとする。この状態において保守など何らかの理由により電源スイッチ１０６をオフすると、スイッチング電源１０２はオフされスイッチング電源１０４はもともと動作を停止しているので負荷へ印加する電源装置の出力電圧は下がり始める。スイッチング電源１０４は出力電圧の低下を検知してスイッチング動作を開始するがスイッチング電源１０４の出力電圧が所定の電圧に達し安定するまでにはかなりの時間を要するため、負荷への電力供給が瞬断したり、負荷の必要電圧に満たない期間が生じたりするという課題があった。
【０００８】
また、スイッチング電源１０４が動作を停止しスイッチング電源１０２が動作して負荷へ電力が供給され電源装置としては正常に動作している場合に、交流電源１０１が停電すると、スイッチング電源１０２が停止し負荷へ印加する電源装置の出力電圧は下がり始め、スイッチング電源１０４は出力電圧の低下を検知してスイッチング動作を開始するがスイッチング電源１０４の出力電圧が所定の電圧に達し安定するまでにはかなりの時間を要するため、負荷への電力供給が瞬断したり、負荷の必要電圧に満たない期間が生じたりするという課題があった。
【０００９】
また、従来の技術で電力供給の瞬断や出力電圧の低下を防止するためには、スイッチング電源出力の平滑用に用いる電解コンデンサの容量を大きくすることが考えられるが、容量の大きな電解コンデンサは大型で高価であるので、電源装置の大型化やコストアップの要因になるという課題もあった。
【００１０】
さらに、従来の出力を統合して負荷へ供給する電源の運転方法およびその電源装置においては、一方のスイッチング電源が動作し、他方のスイッチング電源が停止している時、発電システムの入力が切断するとスイッチング電源が停止し、出力電圧は徐々に低下する。他方のスイッチング電源は出力電圧が所定値以下になるとスイッチングを始めるが、開始してから出力電圧が安定するまでには一定の時間が必要なため、その間負荷への電力供給が瞬断したり、出力電圧が必要電圧以下に低下するという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値としたことで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができる電源装置を提供することを目的としている。
【００１２】
そして、従来の複数の出力を統合する電源の運転方法およびその電源装置においては、複数ある出力の全ての出力電圧について他方のスイッチング電源に比べ一方のスイッチング電源の方を高く設定することは容易でなく、一部の出力は他方のスイッチング電源の出力電圧の方が高くなることが発生し、その出力の負荷へは他方のスイッチング電源から電力供給してしまうという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、少なくとも２つ以上の電力供給元を単一のスイッチング電源の入力直流部に接続することで、複数の出力を有しても、容易かつ確実に任意の一方の電力供給元から負荷へ電力供給できる電源装置を提供することを目的としている。
【００１４】
さらに、従来の入力または出力を統合したスイッチング電源においては、１つのユニットで構成されているために、片方のスイッチング電源のみ使用する場合でも、使用しないスイッチング電源を切り離すことができないため、装置の大型化やコストアップする、また保守性に劣るという課題があった。
【００１５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、少なくとも２つ以上のスイッチング電源を、それぞれ個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段を設け、または前記スイッチング電源の電力供給元または入力直流部を接続するための入力接続手段を設けたことで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適な電源構成ができ、また保守性に優れる電源装置を提供することを目的としている。
【００１６】
また、従来のスイッチング電源のスイッチング周波数においては、スイッチングによる損失を抑えるため、スイッチング周波数を人間の可聴領域内に設定するが故に、スイッチング電源から異常音が発生するという課題があった。
【００１７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、スイッチング周波数を非可聴領域に設定することで、スイッチング周波数による異常音が発生することのない低騒音のスイッチング電源を実現できる電源装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は上記目的を達成するために、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値とした構成としたものである。
【００１９】
本発明によれば、一方のスイッチング電源の停止を早期に判定して他方のスイッチング電源のスイッチングを早めに開始することで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができる。
【００２０】
さらに、少なくとも２つ以上のスイッチング電源をそれぞれ個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段または入力を接続するための入力接続手段を設けた構成としたものである。
【００２１】
本発明によれば、複数のスイッチング電源をそれぞれ個別のユニットとし、出力を接続するための出力接続手段または入力を接続するための入力接続手段を設けることで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、また装置に応じて最適に構成でき、また保守性にも優れる電源装置が実現できる。
【００２２】
また、スイッチング周波数を非可聴領域としたものである。
【００２３】
本発明によれば、スイッチング周波数を非可聴領域に設定することで、スイッチング周波数による異常音が発生することのない低騒音のスイッチング電源が実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の電源装置は上記目的を達成するために、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値とした構成とすることで、一方のスイッチング電源の停止を早期に判定して他方のスイッチング電源のスイッチングを早めに開始することで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができるという作用を有する。
【００２５】
さらに、少なくとも２つ以上のスイッチング電源を互いに個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段を設け、または前記スイッチング電源の電力供給元または入力直流部を接続するための入力接続手段を設けたことで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適に構成でき、また保守性に優れるという作用を有する。
【００２６】
また、スイッチング周波数を非可聴領域とする構成とすることで、スイッチング周波数が非可聴領域であれば人間には聞こえないため、異常音が発生することのない低騒音のスイッチング電源が実現できるという作用を有する。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１実施例について図１から図３を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に本発明の第１実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００２９】
図に示すように、スイッチング電源１は商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と、１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティー比を決定するスイッチング制御手段７と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１とスイッチング電源１２の出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２の出力電圧とスイッチング電源１の出力を並列接続することにより構成する。
【００３０】
なお、スイッチング電源１２については、電力供給源が発電システムとしての太陽電池１３である以外の構成と動作はスイッチング電源１と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００３１】
このように、一方の電力供給元が太陽電池１３の場合においては、太陽の日射が得られればスイッチング電源１２に電源を供給するとことが継続できるものの、夜間あるいは晴天から曇りに天候が急変した場合などは、太陽の日射が得られなくなり、この場合はスイッチング電源１２を運転することができなくなるが、商用電源２は常に電源供給されているのでスイッチング電源１はスイッチングを継続し、出力電圧には必用電圧が常に維持されていることとなる。
【００３２】
まず、出力電圧安定化手段１０の構成について説明する。図示していないが、出力電圧安定化手段１０は、出力電圧の検出および設定を行う安定化回路と、検出した電圧と基準電圧を比較し差分を増幅する誤差増幅器と、この出力をスイッチング手段７に伝達する伝達回路により構成する。
【００３３】
次に、スイッチング制御手段７の構成について図２および図３を参照しながら説明する。図２に示すようにスイッチング制御手段７は、オフセットを加えた三角波を生成する基準波形生成回路７ｂと、出力電圧安定化手段１０の伝達回路により伝達された出力電圧検出値７ｃを準波形７ｇと比較し、高い間はオン信号を、低い間はオフ信号を出力する比較器７ｄと、比較器７ｄが出力する駆動信号７ｆに基づいて駆動回路７ｅはスイッチング素子６を駆動する。ここで、基準波形生成回路７ｂが生成する三角波の周期、すなわちスイッチング周期、に占めるスイッチング素子がオン期間の割合をデューティー比と呼ぶ。
【００３４】
次に、デューティ比を決定する動作について図２および図３を参照しながら説明する。スイッチング電源１およびスイッチング電源１２それぞれの単独での動作においては、起動直後は所定のデューティー比にて動作を開始し徐々に出力電圧が上昇するが、出力電圧が所定の出力電圧設定値付近になると図３に示すように出力電圧検出値７ｃと基準波形７ｇが比較されてデューティ比が決定されることとなり、出力電圧検出値７ｃが所定の出力電圧設置値より小さければ決定されるオン期間が長くデューティー比は大きくなり、出力電圧検出値７ｃが所定の出力電圧設置値より大きければ決定されるオン期間が短くデューティー比は小さくなり、出力電圧設定値と等しければ設定電圧に安定させるデューティ比、一般には全負荷時に５０％、でスイッチング素子を駆動して電源の運転が継続される。スイッチング電源１およびスイッチング電源１２を並列運転する場合は、例えば一方のスイッチング電源１２の出力電圧設定値が他方のスイッチング電源１よりも高ければ、出力電圧は、ほぼスイッチング電源１２の出力電圧設定値付近となり、スイッチング電源１の出力電圧検出値７ｃは高くなるため、スイッチング電源１のオン期間は短くデューティー比は小さくなるが、スイッチング電源１の基準波形７ｇは出力電圧検出値７ｃの最大値より大きくなるようにオフセット７ｈにより予め嵩上げされているので、出力電圧が所定の出力電圧を上回っている場合でも必ずオン期間を持ちデューティ比は０になることなくスイッチングを継続することとなる。
【００３５】
このように、スイッチング手段７を構成することで、並列運転時であっても必ずオン期間が発生しスイッチングが止まることなく動作することとなる。
【００３６】
スイッチング電源１の出力電圧設定値がスイッチング電源１２の出力電圧設定値より高い場合も同様である。
【００３７】
以上のように、スイッチング電源１およびスイッチング電源１２が並列運転状態にあるときに、商用電源２が切断されてスイッチング電源１が停止しても、スイッチング電源１２は常に運転していることになり、出力電圧には必要電圧が維持されているため、負荷１１に対して安定して電力を供給することができる。
【００３８】
なお、本実施例においては、２つの電源装置を統合する構成としたが、３つ以上であっても同様の効果が得られる。
【００３９】
また、本実施例においてはオフセット７ｈは固定値としたが、オフセット７ｈはスイッチング電源１とスイッチング電源１２それぞれの出力電圧設定値の差もしくはその差に所定の値を加算した値を与える回路により決定する構成としてもよい。
【００４０】
なお、本実施例においては、電力供給元を太陽電池１３としたが、風力発電、燃料電池、地熱発電など如何なる発電システムであってもよい。
【００４１】
また、本実施例においては、電力供給元を太陽電池１３と商用電源２としたが、如何なる発電システムの組合せであってもよい。
【００４２】
（実施例２）
以下、本発明の第２実施例について図４を参照しながら説明する。
【００４３】
なお、第１実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図４に本発明の第２実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００４５】
図に示すように、第１実施例と異なるところは、太陽電池１３をバッテリー１４により形成した点である。
【００４６】
なお、スイッチング電源１２については、基本的な構成はスイッチング電源１と同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００４７】
このように、一方の電力供給元がバッテリー１４の場合においては、商用電源２が停電してもスイッチング電源１２を運転することで、出力電圧には必用電圧が常に維持されていることとなる。また、図示していないがバッテリー１４が二次電池の場合にその保持電力が少なくなった場合には、商用電源２から適宜バッテリー１４に充電される構成としても良い。商用電源２が停電しておらずバッテリー１４が発電している場合は、スイッチング電源１およびスイッチング電源１２が並列運転し負荷へ電力を供給する。
【００４８】
以上のようにスイッチング電源１およびスイッチング電源１２が並列運転状態であるときに、太陽電池１３が電力供給できなりスイッチング電源１２が停止しても、スイッチング電源１はスイッチングを継続しているために、常に出力電圧が維持されることとなり、出力電圧が低下することなく負荷１１に対して安定して電力を供給することができる。
【００４９】
なお、本実施例においては、一方の電力供給元をバッテリー１４としたが、これは一次電池でも二次電池でもよく、また風力発電、燃料電池、地熱発電など如何なる発電システムであってもよい。
【００５０】
また、本実施例においては、電力供給元をバッテリー１４と商用電源２としたが、如何なる発電システムの組合せであってもよい。
【００５１】
（実施例３）
以下、本発明の第３実施例について図５および図６を参照しながら説明する。
【００５２】
なお、第１実施例および第２実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
図５に本発明の第３実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００５４】
図に示すように、スイッチング電源１ａは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、スイッチング停止防止手段としての出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ａとスイッチング電源１２ａの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ａの出力電圧とスイッチング電源１ａの出力を並列接続することにより構成する。
【００５５】
なお、スイッチング電源１２ａについては、基本的な構成はスイッチング電源１ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図に示すように、スイッチング電源１ａとスイッチング電源１２ａは互いにスイッチング周波数が固定式のものであり、スイッチング電源１ａの出力電圧はスイッチング電源１２ａよりも高く設定した状態で並列接続することにより構成する。
【００５７】
まず、出力電圧安定化手段１０の構成について説明する。出力電圧安定化手段１０は、出力電圧の検出および設定を行う安定化回路と、検出した電圧と基準電圧を比較し差分を増幅する誤差増幅器と、この出力をスイッチング手段に伝達する伝達回路により構成する。
【００５８】
次に、スイッチング停止防止手段としての最小デューティー設定手段１５の構成について図６および図７を参照しながら説明する。図に示すように最小デューティー設定手段１５は、出力電圧安定化手段１０から入力される出力電圧検出値１５イとスイッチング電源１ａとスイッチング電源１２ａの出力電圧設定値１５イの中間電圧を基準とする基準電圧１５ロとを比較し、低ければ単独運転、高ければ並列運転するであることを検出する運転状態検出器１５ハと、並列運転であれば一定電圧を出力するオフセット回路１５ニと、三角波形にオフセットを加えて波形生成する基準波形生成回路１５ホと、基準波形１５チと出力電圧検出値１５イとを比較し、高い間はオン信号、低い間はオフ信号を出力する比較器１５ヘと、そのデューティ比にてスイッチング素子６を駆動する駆動回路１５トにより構成する。
【００５９】
次に、デューティ比を生成する動作について図６および図７を参照しながら説明する。スイッチング電源１ａおよびスイッチング電源１２ａをそれぞれ単独で使用する場合、例えばスイッチング電源１２ａが単独運転する場合は、起動すると所定のオン期間にて動作すると徐々に出力電圧は上昇する。運転状態検出器１５ハにおいは、スイッチング電源１２ａの出力電圧は互いの出力電圧設定値の中間電圧より低いので、単独運転であることを検出することになり、三角波にはオフセットが加わらない基準波形１５ホが生成される。出力電圧検出値１５イと基準波形１５ホにより決定されるオン期間が長くなり、やがて出力電圧設定値に達すると、その後は設定電圧に安定させるデューティー制御を行い運転が継続される。スイッチング電源１２ａが運転中にスイッチング電源１ａが起動する場合は、スイッチング電源１ａの出力電圧設定値はスイッチング電源１２ａの出力電圧よりも高いので、この設定電圧で安定動作する。運転状態検出器１５ハにおいてはスイッチング電源１２ａの出力電圧は互いの出力電圧設定値の中間電圧より高くなるので、並列運転であることを検出することになり、三角波にはオフセットが加わった基準波形１５チが生成される。これにより、電源装置４の出力電圧設定値よりも高くても、最低限のオン期間１５リが発生、すなわち最小デューティーが設定され運転が継続される。
【００６０】
このように、スイッチング停止防止手段としての最小デューティ設定手段１５を構成することで、並列運転時であっても必ずオン期間が発生しスイッチングが止まることなく動作することとなる。
【００６１】
以上のように、スイッチング電源１ａおよびスイッチング電源１２ａが並列運転状態にあるときに、太陽電池１３が電源供給不可能になり、スイッチング電源１ａが停止してもスイッチング電源１２ａは常に運転していることになり出力電圧には必要電圧が維持されるため、常に負荷１１に対して安定して電力を供給することができる。
【００６２】
なお、本実施例にいては、２つの電源装置を統合する構成としたが、３つ以上であっても同様な効果が得られる。
【００６３】
（実施例４）
以下、本発明の第４実施例について図８を参照しながら説明する。
【００６４】
なお、第１実施例から第３実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
図に示すように、スイッチング電源１ｂは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｂとスイッチング電源１２ｂの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ｂの出力電圧とスイッチング電源１ｂの出力を並列接続することにより構成する。
【００６６】
なお、スイッチング電源１２ｂについては、基本的な構成はスイッチング電源１ｂと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００６７】
図８に示すように、スイッチング電源１ｂとスイッチング電源１２ｂの出力を並列接続する際に、太陽電池１３を電力供給元するスイッチング電源１２ｂの出力電圧を、商用電源２を電力供給元するスイッチング電源１ｂの出力電圧よりも高く設定するように構成する。図示していないが、これはスイッチング電源１の電圧設定値に所定の値を加算した値をスイッチング電源１２ｂの電圧設定値とする回路により実現しても良い。また、この際に前述の電源の電圧設定値の順序を入れ替えて減算を利用しても同様である。
【００６８】
このように、並列接続された状態であれば出力電圧設定値が高い方から負荷１１に対して電力を供給することとなる。つまりは、太陽電池１３が電源供給可能な状態であれば、太陽電池１３から電力を供給することとなる。
【００６９】
以上のように、スイッチング電源１ｂおよびスイッチング電源１２ｂが並列運転状態であるときに、太陽電池１３の電源供給が不可能になって、スイッチング電源１２ｂが停止しても、スイッチング電源１ｂは動作し、常に出力電圧が維持されることとなり、安定して電力を供給することができるとともに、極力太陽電池１３から電力を供給することで商用電源２からの電力供給を抑えることができる。
【００７０】
（実施例５）
以下、本発明の第５実施例について図９および図１０を参照しながら説明する。
【００７１】
なお、第１実施例から第４実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
図９に本発明の第５実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００７３】
図に示すように、スイッチング電源１ｃは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｃとスイッチング電源１２ｃの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ｃの出力電圧とスイッチング電源１ｃの出力を並列接続することにより構成する。
【００７４】
なお、スイッチング電源１２ｃについては、基本的な構成はスイッチング電源１ｃと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００７５】
図に示すように、商用電源２を電力供給元とするスイッチング電源１ｃの出力に過電圧検出手段１６を設け、その出力は最小デューティー設定手段１５ｂに入力される構成とする。
【００７６】
次に過電圧検出手段１６および最小デューティー設定手段１５ｂについて図９を参照しながら説明する。図に示すように、過電圧検出手段１６は、出力電圧を検出する電圧検出回路と、検出された出力電圧検出値１６ａと過電圧を設定した基準電圧１６ｂとを比較し、出力電圧検出値１６ａが高ければ、過電圧を検出する信号が出力され、これを最小デューティー設定手段１５ｂに入力する過電圧比較器１６ｃにより構成し、最小デューティー設定手段１５ｂは、入力された過電圧信号と出力電圧検出値１６ａとを共通とし、過電圧信号があれば基準波形１５ホよりも高い電圧を出力し、さらにこの電圧と基準波形１５ホとを比較する比較器１５ヘと、比較器１５ヘにより出力された駆動信号７ｆを駆動する駆動回路１５トにより構成する。
【００７７】
次に、比較器１５ヘにより出力される駆動信号７ｆの生成動作について説明する。過電圧を検出した信号と出力電圧検出値とを比較し、過電圧を検出した信号がなければ、そのまま出力電圧検出値１６ａと基準波形１５ホとによりデューティー比が決定される。逆に過電圧信号があれば基準波形１５ホは高くなるため、比較器１５への出力は、オン期間がない、つまりスイッチングを停止こととなる。
【００７８】
このように、過電圧を検出した場合は異常と判断し、スイッチングを停止して出力には電圧を発生しなくなり、過電圧状態を解除することができることとなる。
【００７９】
以上のように、異常に出力電圧が上昇しても、部品の破損を防止することができる。
【００８０】
（実施例６）
以下、本発明の第６実施例について図１１を参照しながら説明する。
【００８１】
なお、第１実施例から第５実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１１に本発明の第６実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００８３】
図に示すように、スイッチング電源１ｄは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５ｂと、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９と、２次側を別の出力を持ち整流、平滑する２次側整流器８ａおよび２次側平滑コンデンサ９ｂとにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｄとスイッチング電源１２ｄの出力に接続される負荷１１、負荷１１ａとからなり、スイッチング電源１２ｄの各出力電圧とスイッチング電源１ｄの各出力を並列接続することにより構成する。
【００８４】
なお、スイッチング電源１２ｄについては、基本的な構成はスイッチング電源１ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図に示すように、複数の出力を配したスイッチング電源１ｄとスイッチング電源１２ｄの並列運転おいて、出力電圧を一定電圧に制御する出力電圧安定化手段１０をそれぞれのスイッチング電源１ｄ、１２ｄの出力に１箇所備え、出力電圧安定化手段１０を複数の出力のうち、最も大きい負荷１１ａの出力に設けた構成とする。
【００８６】
次に、出力電圧安定化手段１０および最小デューティー設定手段１５ｂの動作について説明する。スイッチング電源１２ｄの出力電圧はスイッチング電源１ｄよりも高い状態で並列運転されている場合は、スイッチング電源１ｄの最小デューティー設定手段１５ｂにより最小デューティー比でスイッチングを行うが、仮に、最も負荷容量が大きい負荷１１ａが重負荷から軽負荷に急変し出力電圧が上昇しても、スイッチング電源１２ｄの最小デューティー設定手段１５ｃによりデューティー比を低下させ、出力電圧を低下させる動作を行うことで、他の出力も出力電圧が低下せず安定した状態を保ち、負荷急変が起こる前と同様に出力電圧設定値が高いスイッチング電源１２ｄから電力供給をするのを継続する。
【００８７】
このように、出力電圧安定化手段１０および最小デューティー設定手段１５ｂ手段を配していない出力電圧の安定化を継続することとなる。
【００８８】
以上のように、最も容量の大きい出力の電圧安定化を図ることで、負荷急変が生じても、それ以前と変わることなく出力電圧設定値が高いスイッチング電源１２ｄから電力供給を継続することができる。
【００８９】
（実施例７）
以下、本発明の第７実施例について図１２および図１３を参照しながら説明する。なお、第１実施例から第６実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
図１２に本発明の第７実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００９１】
図に示すように、スイッチング電源１ｅは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０ｂと、出力電圧安定化手段１０ｂにより検出した信号を基にデューティ比を決定するスイッチング制御手段７ｉと、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｅとスイッチング電源１２ｅの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ｅの出力電圧とスイッチング電源１ｅの出力を並列接続することにより構成する。
【００９２】
なお、スイッチング電源１２ｅについては、基本的な構成はスイッチング電源１ｅと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００９３】
図に示すように、商用電源２を電力供給元とするスイッチング電源１ｅの出力電圧設定値は太陽電池１３を電力供給元とするスイッチング電源１２ｅの出力電圧設定値はよりも低く設定され、出力を互いに並列接続し、それぞれの出力電圧設定値の間で且つ所定の範囲であれば電圧低下を検出する電圧低下検出手段１７を設け、その出力はスイッチング制御手段７ｉに入力した構成とする。
【００９４】
次に電圧低下検出手段１７およびスイッチング制御手段７ｉについて図１２および図１３を参照しながら説明する。
【００９５】
図に示すように、電圧低下検出手段１７は、出力電圧を検出する出力電圧検出回路１７ａと、出力電圧検出値７ハをスイッチング制御手段７ｉに伝達する伝達回路１７ｄと、出力電圧と電圧低下検出値、例えばスイッチング電源１ｅの出力電圧設定値よりも高くスイッチング電源１２ｅの出力電圧設定値よりは低い範囲で設定した基準電圧１７ｂとを比較し、出力電圧が低ければ電圧低下を検出する信号が出力され、これをスイッチング手段７ｉに入力する電圧低下比較器１７ｃにより構成し、スイッチング制御手段７ｉは、電圧低下を検出すると一定の電圧を出力するオフセット回路７イと、三角波を基準波形とする基準波形を生成する基準波形生成回路７ロと、その出力はオフセット回路７イの出力と接続するともに、出力電圧検出値７ハとを比較する比較器７ニに入力され、比較器７ニが出力する駆動信号７ｆは駆動回路７ホへ入力されるよう構成する。
【００９６】
次に、比較器７ニにより出力される駆動信号７ｆの生成動作について説明する。電圧低下信号を検出すると、基準波形にオフセットが加わり、基準波形を変化させる。スイッチング電源１ｅの出力電圧設定値よりも出力電圧検出値７ｆの方が高ければ、オン期間が発生しないはずであるが、基準波形そのものが大きくなっているので、必ずオン期間が発生しスイッチングを開始することとなる。
【００９７】
このように、スイッチング電源１ｅの出力電圧がスイッチング電源１ｅの出力電圧設定値よりも低く、スイッチング電源１２ｅ出力電圧が低くなると、スイッチング電源１２ｅは入力電源が切断され出力電圧が低下している状態を検出したことを受け、停止中のスイッチング電源１ｅのスイッチングを開始し出力電圧が設定電圧なるよう動作することとなる。
【００９８】
以上のように、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐために、負荷１１に対して安定して電力供給できる。
【００９９】
（実施例８）
以下、本発明の第８実施例について図１４を参照しながら説明する。
【０１００】
なお、第１実施例から第７実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０１】
図１４に本発明の第８実施例の電源装置のブロック図を示す。
【０１０２】
図に示すように、商用電源２の電圧を降圧チョッパ回路１８により降圧し、太陽電池１３から供給される電圧よりも低く設定して統合し、負荷１１へ電力供給する構成にする。
【０１０３】
なお、スイッチング電源１２ｆについては、基本的な構成はスイッチング電源１２ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
次に降圧チョッパ回路１８の構成について説明する。降圧チョッパ回路１８は、スイッチング制御回路と出力電圧を設定する出力電圧設定回路と電圧安定化を行う電圧安定化回路により構成し、出力電圧設定回路により太陽電池１３の最適動作電圧付近で且つそれよりも低くなるように設定する。
【０１０５】
このように、スイッチング電源１ｆとスイッチング電源１２ａが並列運転している時は、太陽電池１３を電力供給元とするスイッチング電源１２ａの入力電圧が高くなるので、負荷１１への電力供給は太陽電池１３から供給されることとなる。
【０１０６】
以上のように、入力を統合するのみで、太陽電池１３から電力供給できるので、商用電源２からの電力供給を抑制することができ、また出力が複数の場合でも統合するのは入力のみで済むことになるので小型化や簡素化ができる。
【０１０７】
なお、本実施例においては、商用電源２から降圧チョッパ回路１８を介して、スイッチング電源１２ａの入力に統合したが、太陽電１４池の最適動作電圧が商用電源２よりも若干高い程度であれば、整流および平滑回路のみであってもよい。
【０１０８】
（実施例９）
以下、本発明の第９実施例について図１５を参照しながら説明する。
【０１０９】
なお、第１実施例から第８実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１５に本発明の第９実施例の電源装置のブロック図を示す。
図に示すように、２つのスイッチング電源１ｇおよびスイッチング電源１２ｇを互いに個別のユニットで構成し、その出力を入力し負荷１１へ接続する出力接続手段１９とした構成する。
【０１１１】
なお、スイッチング電源１ｇおよびスイッチング電源１２ｇの基本的な構成はスイッチング電源１ａおよびスイッチング電源１２ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【０１１２】
次に接続手段１９について図１５を参照しながら説明する。互いのスイッチング電源１ｇの出力端子２０、例えばコネクタと入力する入力端子２１、例えばコネクタと、その間を接続する配線材、例えばケーブルと、互いの入力を並列接続する回路と、それを負荷１１へ接続する出力端子２０ａ、例えばコネクタと、その間を接続する配線材、例えばケーブルにより、スイッチング電源１ｇと負荷１１との間を並列接続した構成とする。
【０１１３】
このように、接続手段１９を設けることで、電源１ｇを接続手段１９に接続しなければ、並列接続することにはならないので、単体でも使用できる。
【０１１４】
以上のように、入力を統合して接続する接続手段１９を設けることで、片方のみのスイッチング電源１ｇを使用する場合は切り離して使用し、また並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適に構成できる。
【０１１５】
なお、本実施例においては、入力端子２１、出力端子２０および出力端子２０ａをコネクタとしたが、端子台など接続できるもであればよい。
【０１１６】
また、本実施例においては、出力接続手段１９をスイッチング電源１ｇの外部に設けたが、内部に設けてもよい。
【０１１７】
さらに、本実施例においては、スイッチング電源１ｇの出力に接続手段１９を設けたが、入力を統合する場合は、入力手段を設けることで同様の効果が得られる。
【０１１８】
なお、図示していないが出力接続手段と同様に、入力接続手段を各スイッチング電源の入力部に設けても良い。
【０１１９】
（実施例１０）
以下、本発明の第１０実施例について図１６を参照しながら説明する。
【０１２０】
なお、電源装置の詳細な動作については実施例１と同様に説明できるため、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
図に示すように、電源装置のスイッチング周波数２０ｋＨｚ以上、すなわちスイッチング周期２２を５０μ秒以下に設定する構成とする。
【０１２２】
このように、一般的に人間は、２０ｋＨｚ以上の周波数の音は聞くことができないため、この影響による音は発生しなくなる。
【０１２３】
以上のように、スイッチング周波数が非可聴領域であれば、人間には聞こえないため、低騒音化ができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備えた構成として、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値とすることで、一方のスイッチング電源の停止を早期に判定して他方のスイッチング電源のスイッチングを早めに開始することで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２５】
そして、少なくとも２つ以上の電力供給元を単一のスイッチング電源の入力直流部に接続する構成とすることで、少なくとも２つ以上の電力供給元を有し複数の出力を有する電源装置であっても、容易かつ確実に任意の一方の電力供給元から負荷へ電力供給することができるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２６】
また、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段または少なくとも２つ以上のスイッチング電源の入力を接続するための入力接続手段を設けることで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用し、また並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適に構成できるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２７】
さらに、少なくとも２つ以上のスイッチング電源を互いに個別のユニットで構成し、スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段または入力を接続するための入力接続手段を設けた構成とすることで、それぞれのスイッチング電源を独立して使用したい場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、システム応じて最適に構成でき、また保守性にも優れるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２８】
そして、スイッチング周波数を非可聴領域とする構成とすることで、スイッチング周波数が非可聴領域であれば、人間には聞こえないため、低騒音の電源装置が可能であるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の電源装置を示すブロック図
【図２】 同スイッチング制御手段を示すブロック図
【図３】 同デューティー比を決定する動作を示す図
【図４】 本発明の実施例２の電源装置を示すブロック図
【図５】 本発明の実施例３の電源装置を示すブロック図
【図６】 同出力電圧安定化手段およびを最小デューティー設定手段を示す図
【図７】 同デューティー比を決定する動作を示す図
【図８】 本発明の実施例４の電源装置を示すブロック図
【図９】 本発明の実施例５の電源装置を示すブロック図
【図１０】 同過電圧検出手段および最小デューティー設定手段を示すブロック図
【図１１】 本発明の実施例６の電源装置を示すブロック図
【図１２】 本発明の実施例７の電源装置を示すブロック図
【図１３】 同電圧低下検出手段およびスイッチング手段を示すブロック図
【図１４】 本発明の実施例８の電源装置を示すブロック図
【図１５】 本発明の実施例９の電源装置を示すブロック図
【図１６】 本発明の実施例１０のスイッチング周波数を示すブロック図
【図１７】 従来の直流電源装置を示すブロック図を示すブロック図
【符号の説明】
１ スイッチング電源
１ａ スイッチング電源
１ｂ スイッチング電源
１ｃ スイッチング電源
１ｄ スイッチング電源
１ｅ スイッチング電源
１ｆ スイッチング電源
１ｇ スイッチング電源
２ 商用電源
１０ 出力電圧安定化手段
１２ スイッチング電源
１２ａ スイッチング電源
１２ｂ スイッチング電源
１２ｃ スイッチング電源
１２ｄ スイッチング電源
１２ｅ スイッチング電源
１２ｆ スイッチング電源
１２ｇ スイッチング電源
１３ 発電システム（太陽電池）
１５ 最小デューティ設定手段
１５ａ 最小デューティ設定手段
１５ｂ 最小デューティ設定手段
１５ｃ 最小デューティ設定手段
１６ 過電圧検出手段
１７ 電圧低下検出手段
１９ 出力接続手段
３０ 電源装置
３０ａ 電源装置
３０ｂ 電源装置
３０ｃ 電源装置
３０ｄ 電源装置
３０ｅ 電源装置
３０ｆ 電源装置
３０ｇ 電源装置
３１ 入力直流部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の直流電源装置の出力を統合して負荷に電力を供給する電源の運転方法およびその電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電源装置の運転方法およびその電源装置には、複数のスイッチング電源の出力をそれぞれ並列に接続し、負荷に電力を供給するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その電源装置の運転方法およびその電源装置について図１７を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように、交流電源１０１を入力とするスイッチング電源１０２および交流電源１０３を入力とするスイッチング電源１０４は、それぞれの出力を互いに並列接続し、負荷１０５へ電力を供給する。また、スイッチング電源１０２の電源入力部には電源スイッチ１０６が、スイッチング電源１０４の電源入力部には電源スイッチ１０７が設けられ、それぞれのスイッチング電源をオンまたはオフする。図示していないがスイッチング電源１０２とスイッチング電源１０４には電流バランス機構が備えられ、負荷電力をそれぞれのスイッチング電源が同様に分担する仕組みとなっており、負荷電力が大きくてもそれぞれのスイッチング電源に偏ることなく安定した電力供給が行える。
【０００５】
また、このように構成された電源装置１０８でも両方の電源の電源スイッチがオンであってもごく軽負荷においては電流バランス機構のバラつき等の要因により、一方のスイッチング電源が動作を停止、すなわちスイッチング停止し他方のスイッチング電源のみが動作する場合があるが、このような時でも負荷へ電力が供給され電源装置としては正常に動作する。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３８８２１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電源の運転方法およびその電源装置では、前述の如く、ごく軽負荷の場合などにおいて一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング源装置が停止しているが負荷へは電力供給がなされ電源装置しては正常に機能している場合がある。例えば、スイッチング電源１０４が動作を停止しスイッチング電源１０２が動作して負荷へ電力が供給されているとする。この状態において保守など何らかの理由により電源スイッチ１０６をオフすると、スイッチング電源１０２はオフされスイッチング電源１０４はもともと動作を停止しているので負荷へ印加する電源装置の出力電圧は下がり始める。スイッチング電源１０４は出力電圧の低下を検知してスイッチング動作を開始するがスイッチング電源１０４の出力電圧が所定の電圧に達し安定するまでにはかなりの時間を要するため、負荷への電力供給が瞬断したり、負荷の必要電圧に満たない期間が生じたりするという課題があった。
【０００８】
また、スイッチング電源１０４が動作を停止しスイッチング電源１０２が動作して負荷へ電力が供給され電源装置としては正常に動作している場合に、交流電源１０１が停電すると、スイッチング電源１０２が停止し負荷へ印加する電源装置の出力電圧は下がり始め、スイッチング電源１０４は出力電圧の低下を検知してスイッチング動作を開始するがスイッチング電源１０４の出力電圧が所定の電圧に達し安定するまでにはかなりの時間を要するため、負荷への電力供給が瞬断したり、負荷の必要電圧に満たない期間が生じたりするという課題があった。
【０００９】
また、従来の技術で電力供給の瞬断や出力電圧の低下を防止するためには、スイッチング電源出力の平滑用に用いる電解コンデンサの容量を大きくすることが考えられるが、容量の大きな電解コンデンサは大型で高価であるので、電源装置の大型化やコストアップの要因になるという課題もあった。
【００１０】
さらに、従来の出力を統合して負荷へ供給する電源の運転方法およびその電源装置においては、一方のスイッチング電源が動作し、他方のスイッチング電源が停止している時、発電システムの入力が切断するとスイッチング電源が停止し、出力電圧は徐々に低下する。他方のスイッチング電源は出力電圧が所定値以下になるとスイッチングを始めるが、開始してから出力電圧が安定するまでには一定の時間が必要なため、その間負荷への電力供給が瞬断したり、出力電圧が必要電圧以下に低下するという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値としたことで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができる電源装置を提供することを目的としている。
【００１２】
そして、従来の複数の出力を統合する電源の運転方法およびその電源装置においては、複数ある出力の全ての出力電圧について他方のスイッチング電源に比べ一方のスイッチング電源の方を高く設定することは容易でなく、一部の出力は他方のスイッチング電源の出力電圧の方が高くなることが発生し、その出力の負荷へは他方のスイッチング電源から電力供給してしまうという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、少なくとも２つ以上の電力供給元を単一のスイッチング電源の入力直流部に接続することで、複数の出力を有しても、容易かつ確実に任意の一方の電力供給元から負荷へ電力供給できる電源装置を提供することを目的としている。
【００１４】
さらに、従来の入力または出力を統合したスイッチング電源においては、１つのユニットで構成されているために、片方のスイッチング電源のみ使用する場合でも、使用しないスイッチング電源を切り離すことができないため、装置の大型化やコストアップする、また保守性に劣るという課題があった。
【００１５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、少なくとも２つ以上のスイッチング電源を、それぞれ個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段を設け、または前記スイッチング電源の電力供給元または入力直流部を接続するための入力接続手段を設けたことで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適な電源構成ができ、また保守性に優れる電源装置を提供することを目的としている。
【００１６】
また、従来のスイッチング電源のスイッチング周波数においては、スイッチングによる損失を抑えるため、スイッチング周波数を人間の可聴領域内に設定するが故に、スイッチング電源から異常音が発生するという課題があった。
【００１７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、スイッチング周波数を非可聴領域に設定することで、スイッチング周波数による異常音が発生することのない低騒音のスイッチング電源を実現できる電源装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は上記目的を達成するために、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値とした構成としたものである。
【００１９】
本発明によれば、一方のスイッチング電源の停止を早期に判定して他方のスイッチング電源のスイッチングを早めに開始することで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができる。
【００２０】
さらに、少なくとも２つ以上のスイッチング電源をそれぞれ個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段または入力を接続するための入力接続手段を設けた構成としたものである。
【００２１】
本発明によれば、複数のスイッチング電源をそれぞれ個別のユニットとし、出力を接続するための出力接続手段または入力を接続するための入力接続手段を設けることで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、また装置に応じて最適に構成でき、また保守性にも優れる電源装置が実現できる。
【００２２】
また、スイッチング周波数を非可聴領域としたものである。
【００２３】
本発明によれば、スイッチング周波数を非可聴領域に設定することで、スイッチング周波数による異常音が発生することのない低騒音のスイッチング電源が実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の電源装置は上記目的を達成するために、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値とした構成とすることで、一方のスイッチング電源の停止を早期に判定して他方のスイッチング電源のスイッチングを早めに開始することで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができるという作用を有する。
【００２５】
さらに、少なくとも２つ以上のスイッチング電源を互いに個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段を設け、または前記スイッチング電源の電力供給元または入力直流部を接続するための入力接続手段を設けたことで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適に構成でき、また保守性に優れるという作用を有する。
【００２６】
また、スイッチング周波数を非可聴領域とする構成とすることで、スイッチング周波数が非可聴領域であれば人間には聞こえないため、異常音が発生することのない低騒音のスイッチング電源が実現できるという作用を有する。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１実施例について図１から図３を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に本発明の第１実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００２９】
図に示すように、スイッチング電源１は商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と、１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティー比を決定するスイッチング制御手段７と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１とスイッチング電源１２の出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２の出力電圧とスイッチング電源１の出力を並列接続することにより構成する。
【００３０】
なお、スイッチング電源１２については、電力供給源が発電システムとしての太陽電池１３である以外の構成と動作はスイッチング電源１と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００３１】
このように、一方の電力供給元が太陽電池１３の場合においては、太陽の日射が得られればスイッチング電源１２に電源を供給するとことが継続できるものの、夜間あるいは晴天から曇りに天候が急変した場合などは、太陽の日射が得られなくなり、この場合はスイッチング電源１２を運転することができなくなるが、商用電源２は常に電源供給されているのでスイッチング電源１はスイッチングを継続し、出力電圧には必用電圧が常に維持されていることとなる。
【００３２】
まず、出力電圧安定化手段１０の構成について説明する。図示していないが、出力電圧安定化手段１０は、出力電圧の検出および設定を行う安定化回路と、検出した電圧と基準電圧を比較し差分を増幅する誤差増幅器と、この出力をスイッチング手段７に伝達する伝達回路により構成する。
【００３３】
次に、スイッチング制御手段７の構成について図２および図３を参照しながら説明する。図２に示すようにスイッチング制御手段７は、オフセットを加えた三角波を生成する基準波形生成回路７ｂと、出力電圧安定化手段１０の伝達回路により伝達された出力電圧検出値７ｃを準波形７ｇと比較し、高い間はオン信号を、低い間はオフ信号を出力する比較器７ｄと、比較器７ｄが出力する駆動信号７ｆに基づいて駆動回路７ｅはスイッチング素子６を駆動する。ここで、基準波形生成回路７ｂが生成する三角波の周期、すなわちスイッチング周期、に占めるスイッチング素子がオン期間の割合をデューティー比と呼ぶ。
【００３４】
次に、デューティ比を決定する動作について図２および図３を参照しながら説明する。スイッチング電源１およびスイッチング電源１２それぞれの単独での動作においては、起動直後は所定のデューティー比にて動作を開始し徐々に出力電圧が上昇するが、出力電圧が所定の出力電圧設定値付近になると図３に示すように出力電圧検出値７ｃと基準波形７ｇが比較されてデューティ比が決定されることとなり、出力電圧検出値７ｃが所定の出力電圧設置値より小さければ決定されるオン期間が長くデューティー比は大きくなり、出力電圧検出値７ｃが所定の出力電圧設置値より大きければ決定されるオン期間が短くデューティー比は小さくなり、出力電圧設定値と等しければ設定電圧に安定させるデューティ比、一般には全負荷時に５０％、でスイッチング素子を駆動して電源の運転が継続される。スイッチング電源１およびスイッチング電源１２を並列運転する場合は、例えば一方のスイッチング電源１２の出力電圧設定値が他方のスイッチング電源１よりも高ければ、出力電圧は、ほぼスイッチング電源１２の出力電圧設定値付近となり、スイッチング電源１の出力電圧検出値７ｃは高くなるため、スイッチング電源１のオン期間は短くデューティー比は小さくなるが、スイッチング電源１の基準波形７ｇは出力電圧検出値７ｃの最大値より大きくなるようにオフセット７ｈにより予め嵩上げされているので、出力電圧が所定の出力電圧を上回っている場合でも必ずオン期間を持ちデューティ比は０になることなくスイッチングを継続することとなる。
【００３５】
このように、スイッチング手段７を構成することで、並列運転時であっても必ずオン期間が発生しスイッチングが止まることなく動作することとなる。
【００３６】
スイッチング電源１の出力電圧設定値がスイッチング電源１２の出力電圧設定値より高い場合も同様である。
【００３７】
以上のように、スイッチング電源１およびスイッチング電源１２が並列運転状態にあるときに、商用電源２が切断されてスイッチング電源１が停止しても、スイッチング電源１２は常に運転していることになり、出力電圧には必要電圧が維持されているため、負荷１１に対して安定して電力を供給することができる。
【００３８】
なお、本実施例においては、２つの電源装置を統合する構成としたが、３つ以上であっても同様の効果が得られる。
【００３９】
また、本実施例においてはオフセット７ｈは固定値としたが、オフセット７ｈはスイッチング電源１とスイッチング電源１２それぞれの出力電圧設定値の差もしくはその差に所定の値を加算した値を与える回路により決定する構成としてもよい。
【００４０】
なお、本実施例においては、電力供給元を太陽電池１３としたが、風力発電、燃料電池、地熱発電など如何なる発電システムであってもよい。
【００４１】
また、本実施例においては、電力供給元を太陽電池１３と商用電源２としたが、如何なる発電システムの組合せであってもよい。
【００４２】
（実施例２）
以下、本発明の第２実施例について図４を参照しながら説明する。
【００４３】
なお、第１実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図４に本発明の第２実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００４５】
図に示すように、第１実施例と異なるところは、太陽電池１３をバッテリー１４により形成した点である。
【００４６】
なお、スイッチング電源１２については、基本的な構成はスイッチング電源１と同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００４７】
このように、一方の電力供給元がバッテリー１４の場合においては、商用電源２が停電してもスイッチング電源１２を運転することで、出力電圧には必用電圧が常に維持されていることとなる。また、図示していないがバッテリー１４が二次電池の場合にその保持電力が少なくなった場合には、商用電源２から適宜バッテリー１４に充電される構成としても良い。商用電源２が停電しておらずバッテリー１４が発電している場合は、スイッチング電源１およびスイッチング電源１２が並列運転し負荷へ電力を供給する。
【００４８】
以上のようにスイッチング電源１およびスイッチング電源１２が並列運転状態であるときに、太陽電池１３が電力供給できなりスイッチング電源１２が停止しても、スイッチング電源１はスイッチングを継続しているために、常に出力電圧が維持されることとなり、出力電圧が低下することなく負荷１１に対して安定して電力を供給することができる。
【００４９】
なお、本実施例においては、一方の電力供給元をバッテリー１４としたが、これは一次電池でも二次電池でもよく、また風力発電、燃料電池、地熱発電など如何なる発電システムであってもよい。
【００５０】
また、本実施例においては、電力供給元をバッテリー１４と商用電源２としたが、如何なる発電システムの組合せであってもよい。
【００５１】
（実施例３）
以下、本発明の第３実施例について図５および図６を参照しながら説明する。
【００５２】
なお、第１実施例および第２実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
図５に本発明の第３実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００５４】
図に示すように、スイッチング電源１ａは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、スイッチング停止防止手段としての出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ａとスイッチング電源１２ａの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ａの出力電圧とスイッチング電源１ａの出力を並列接続することにより構成する。
【００５５】
なお、スイッチング電源１２ａについては、基本的な構成はスイッチング電源１ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図に示すように、スイッチング電源１ａとスイッチング電源１２ａは互いにスイッチング周波数が固定式のものであり、スイッチング電源１ａの出力電圧はスイッチング電源１２ａよりも高く設定した状態で並列接続することにより構成する。
【００５７】
まず、出力電圧安定化手段１０の構成について説明する。出力電圧安定化手段１０は、出力電圧の検出および設定を行う安定化回路と、検出した電圧と基準電圧を比較し差分を増幅する誤差増幅器と、この出力をスイッチング手段に伝達する伝達回路により構成する。
【００５８】
次に、スイッチング停止防止手段としての最小デューティー設定手段１５の構成について図６および図７を参照しながら説明する。図に示すように最小デューティー設定手段１５は、出力電圧安定化手段１０から入力される出力電圧検出値１５イとスイッチング電源１ａとスイッチング電源１２ａの出力電圧設定値１５イの中間電圧を基準とする基準電圧１５ロとを比較し、低ければ単独運転、高ければ並列運転するであることを検出する運転状態検出器１５ハと、並列運転であれば一定電圧を出力するオフセット回路１５ニと、三角波形にオフセットを加えて波形生成する基準波形生成回路１５ホと、基準波形１５チと出力電圧検出値１５イとを比較し、高い間はオン信号、低い間はオフ信号を出力する比較器１５ヘと、そのデューティ比にてスイッチング素子６を駆動する駆動回路１５トにより構成する。
【００５９】
次に、デューティ比を生成する動作について図６および図７を参照しながら説明する。スイッチング電源１ａおよびスイッチング電源１２ａをそれぞれ単独で使用する場合、例えばスイッチング電源１２ａが単独運転する場合は、起動すると所定のオン期間にて動作すると徐々に出力電圧は上昇する。運転状態検出器１５ハにおいは、スイッチング電源１２ａの出力電圧は互いの出力電圧設定値の中間電圧より低いので、単独運転であることを検出することになり、三角波にはオフセットが加わらない基準波形１５ホが生成される。出力電圧検出値１５イと基準波形１５ホにより決定されるオン期間が長くなり、やがて出力電圧設定値に達すると、その後は設定電圧に安定させるデューティー制御を行い運転が継続される。スイッチング電源１２ａが運転中にスイッチング電源１ａが起動する場合は、スイッチング電源１ａの出力電圧設定値はスイッチング電源１２ａの出力電圧よりも高いので、この設定電圧で安定動作する。運転状態検出器１５ハにおいてはスイッチング電源１２ａの出力電圧は互いの出力電圧設定値の中間電圧より高くなるので、並列運転であることを検出することになり、三角波にはオフセットが加わった基準波形１５チが生成される。これにより、電源装置４の出力電圧設定値よりも高くても、最低限のオン期間１５リが発生、すなわち最小デューティーが設定され運転が継続される。
【００６０】
このように、スイッチング停止防止手段としての最小デューティ設定手段１５を構成することで、並列運転時であっても必ずオン期間が発生しスイッチングが止まることなく動作することとなる。
【００６１】
以上のように、スイッチング電源１ａおよびスイッチング電源１２ａが並列運転状態にあるときに、太陽電池１３が電源供給不可能になり、スイッチング電源１ａが停止してもスイッチング電源１２ａは常に運転していることになり出力電圧には必要電圧が維持されるため、常に負荷１１に対して安定して電力を供給することができる。
【００６２】
なお、本実施例にいては、２つの電源装置を統合する構成としたが、３つ以上であっても同様な効果が得られる。
【００６３】
（実施例４）
以下、本発明の第４実施例について図８を参照しながら説明する。
【００６４】
なお、第１実施例から第３実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
図に示すように、スイッチング電源１ｂは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｂとスイッチング電源１２ｂの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ｂの出力電圧とスイッチング電源１ｂの出力を並列接続することにより構成する。
【００６６】
なお、スイッチング電源１２ｂについては、基本的な構成はスイッチング電源１ｂと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００６７】
図８に示すように、スイッチング電源１ｂとスイッチング電源１２ｂの出力を並列接続する際に、太陽電池１３を電力供給元するスイッチング電源１２ｂの出力電圧を、商用電源２を電力供給元するスイッチング電源１ｂの出力電圧よりも高く設定するように構成する。図示していないが、これはスイッチング電源１の電圧設定値に所定の値を加算した値をスイッチング電源１２ｂの電圧設定値とする回路により実現しても良い。また、この際に前述の電源の電圧設定値の順序を入れ替えて減算を利用しても同様である。
【００６８】
このように、並列接続された状態であれば出力電圧設定値が高い方から負荷１１に対して電力を供給することとなる。つまりは、太陽電池１３が電源供給可能な状態であれば、太陽電池１３から電力を供給することとなる。
【００６９】
以上のように、スイッチング電源１ｂおよびスイッチング電源１２ｂが並列運転状態であるときに、太陽電池１３の電源供給が不可能になって、スイッチング電源１２ｂが停止しても、スイッチング電源１ｂは動作し、常に出力電圧が維持されることとなり、安定して電力を供給することができるとともに、極力太陽電池１３から電力を供給することで商用電源２からの電力供給を抑えることができる。
【００７０】
（実施例５）
以下、本発明の第５実施例について図９および図１０を参照しながら説明する。
【００７１】
なお、第１実施例から第４実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
図９に本発明の第５実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００７３】
図に示すように、スイッチング電源１ｃは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５と、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｃとスイッチング電源１２ｃの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ｃの出力電圧とスイッチング電源１ｃの出力を並列接続することにより構成する。
【００７４】
なお、スイッチング電源１２ｃについては、基本的な構成はスイッチング電源１ｃと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００７５】
図に示すように、商用電源２を電力供給元とするスイッチング電源１ｃの出力に過電圧検出手段１６を設け、その出力は最小デューティー設定手段１５ｂに入力される構成とする。
【００７６】
次に過電圧検出手段１６および最小デューティー設定手段１５ｂについて図９を参照しながら説明する。図に示すように、過電圧検出手段１６は、出力電圧を検出する電圧検出回路と、検出された出力電圧検出値１６ａと過電圧を設定した基準電圧１６ｂとを比較し、出力電圧検出値１６ａが高ければ、過電圧を検出する信号が出力され、これを最小デューティー設定手段１５ｂに入力する過電圧比較器１６ｃにより構成し、最小デューティー設定手段１５ｂは、入力された過電圧信号と出力電圧検出値１６ａとを共通とし、過電圧信号があれば基準波形１５ホよりも高い電圧を出力し、さらにこの電圧と基準波形１５ホとを比較する比較器１５ヘと、比較器１５ヘにより出力された駆動信号７ｆを駆動する駆動回路１５トにより構成する。
【００７７】
次に、比較器１５ヘにより出力される駆動信号７ｆの生成動作について説明する。過電圧を検出した信号と出力電圧検出値とを比較し、過電圧を検出した信号がなければ、そのまま出力電圧検出値１６ａと基準波形１５ホとによりデューティー比が決定される。逆に過電圧信号があれば基準波形１５ホは高くなるため、比較器１５への出力は、オン期間がない、つまりスイッチングを停止こととなる。
【００７８】
このように、過電圧を検出した場合は異常と判断し、スイッチングを停止して出力には電圧を発生しなくなり、過電圧状態を解除することができることとなる。
【００７９】
以上のように、異常に出力電圧が上昇しても、部品の破損を防止することができる。
【００８０】
（実施例６）
以下、本発明の第６実施例について図１１を参照しながら説明する。
【００８１】
なお、第１実施例から第５実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１１に本発明の第６実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００８３】
図に示すように、スイッチング電源１ｄは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０と、出力電圧安定化手段１０により検出した信号を基にデューティ比を決定する最小デューティー設定手段１５ｂと、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９と、２次側を別の出力を持ち整流、平滑する２次側整流器８ａおよび２次側平滑コンデンサ９ｂとにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｄとスイッチング電源１２ｄの出力に接続される負荷１１、負荷１１ａとからなり、スイッチング電源１２ｄの各出力電圧とスイッチング電源１ｄの各出力を並列接続することにより構成する。
【００８４】
なお、スイッチング電源１２ｄについては、基本的な構成はスイッチング電源１ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図に示すように、複数の出力を配したスイッチング電源１ｄとスイッチング電源１２ｄの並列運転おいて、出力電圧を一定電圧に制御する出力電圧安定化手段１０をそれぞれのスイッチング電源１ｄ、１２ｄの出力に１箇所備え、出力電圧安定化手段１０を複数の出力のうち、最も大きい負荷１１ａの出力に設けた構成とする。
【００８６】
次に、出力電圧安定化手段１０および最小デューティー設定手段１５ｂの動作について説明する。スイッチング電源１２ｄの出力電圧はスイッチング電源１ｄよりも高い状態で並列運転されている場合は、スイッチング電源１ｄの最小デューティー設定手段１５ｂにより最小デューティー比でスイッチングを行うが、仮に、最も負荷容量が大きい負荷１１ａが重負荷から軽負荷に急変し出力電圧が上昇しても、スイッチング電源１２ｄの最小デューティー設定手段１５ｃによりデューティー比を低下させ、出力電圧を低下させる動作を行うことで、他の出力も出力電圧が低下せず安定した状態を保ち、負荷急変が起こる前と同様に出力電圧設定値が高いスイッチング電源１２ｄから電力供給をするのを継続する。
【００８７】
このように、出力電圧安定化手段１０および最小デューティー設定手段１５ｂ手段を配していない出力電圧の安定化を継続することとなる。
【００８８】
以上のように、最も容量の大きい出力の電圧安定化を図ることで、負荷急変が生じても、それ以前と変わることなく出力電圧設定値が高いスイッチング電源１２ｄから電力供給を継続することができる。
【００８９】
（実施例７）
以下、本発明の第７実施例について図１２および図１３を参照しながら説明する。なお、第１実施例から第６実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
図１２に本発明の第７実施例の電源装置のブロック図を示す。
【００９１】
図に示すように、スイッチング電源１ｅは商用電源２を整流および平滑する１次側整流器３および１次側平滑コンデンサ４と１次側のエネルギーを２次側へ伝達する高周波変圧器５と、さらに出力電圧を安定化するための出力電圧安定化手段１０ｂと、出力電圧安定化手段１０ｂにより検出した信号を基にデューティ比を決定するスイッチング制御手段７ｉと、オンオフ動作を行うスイッチング素子６と、また２次側を整流および平滑する２次側整流器８および２次側平滑コンデンサ９とにより直流化される。そして、スイッチング電源１ｅとスイッチング電源１２ｅの出力に接続される負荷１１とからなり、スイッチング電源１２ｅの出力電圧とスイッチング電源１ｅの出力を並列接続することにより構成する。
【００９２】
なお、スイッチング電源１２ｅについては、基本的な構成はスイッチング電源１ｅと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【００９３】
図に示すように、商用電源２を電力供給元とするスイッチング電源１ｅの出力電圧設定値は太陽電池１３を電力供給元とするスイッチング電源１２ｅの出力電圧設定値はよりも低く設定され、出力を互いに並列接続し、それぞれの出力電圧設定値の間で且つ所定の範囲であれば電圧低下を検出する電圧低下検出手段１７を設け、その出力はスイッチング制御手段７ｉに入力した構成とする。
【００９４】
次に電圧低下検出手段１７およびスイッチング制御手段７ｉについて図１２および図１３を参照しながら説明する。
【００９５】
図に示すように、電圧低下検出手段１７は、出力電圧を検出する出力電圧検出回路１７ａと、出力電圧検出値７ハをスイッチング制御手段７ｉに伝達する伝達回路１７ｄと、出力電圧と電圧低下検出値、例えばスイッチング電源１ｅの出力電圧設定値よりも高くスイッチング電源１２ｅの出力電圧設定値よりは低い範囲で設定した基準電圧１７ｂとを比較し、出力電圧が低ければ電圧低下を検出する信号が出力され、これをスイッチング手段７ｉに入力する電圧低下比較器１７ｃにより構成し、スイッチング制御手段７ｉは、電圧低下を検出すると一定の電圧を出力するオフセット回路７イと、三角波を基準波形とする基準波形を生成する基準波形生成回路７ロと、その出力はオフセット回路７イの出力と接続するともに、出力電圧検出値７ハとを比較する比較器７ニに入力され、比較器７ニが出力する駆動信号７ｆは駆動回路７ホへ入力されるよう構成する。
【００９６】
次に、比較器７ニにより出力される駆動信号７ｆの生成動作について説明する。電圧低下信号を検出すると、基準波形にオフセットが加わり、基準波形を変化させる。スイッチング電源１ｅの出力電圧設定値よりも出力電圧検出値７ｆの方が高ければ、オン期間が発生しないはずであるが、基準波形そのものが大きくなっているので、必ずオン期間が発生しスイッチングを開始することとなる。
【００９７】
このように、スイッチング電源１ｅの出力電圧がスイッチング電源１ｅの出力電圧設定値よりも低く、スイッチング電源１２ｅ出力電圧が低くなると、スイッチング電源１２ｅは入力電源が切断され出力電圧が低下している状態を検出したことを受け、停止中のスイッチング電源１ｅのスイッチングを開始し出力電圧が設定電圧なるよう動作することとなる。
【００９８】
以上のように、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐために、負荷１１に対して安定して電力供給できる。
【００９９】
（実施例８）
以下、本発明の第８実施例について図１４を参照しながら説明する。
【０１００】
なお、第１実施例から第７実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０１】
図１４に本発明の第８実施例の電源装置のブロック図を示す。
【０１０２】
図に示すように、商用電源２の電圧を降圧チョッパ回路１８により降圧し、太陽電池１３から供給される電圧よりも低く設定して統合し、負荷１１へ電力供給する構成にする。
【０１０３】
なお、スイッチング電源１２ｆについては、基本的な構成はスイッチング電源１２ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
次に降圧チョッパ回路１８の構成について説明する。降圧チョッパ回路１８は、スイッチング制御回路と出力電圧を設定する出力電圧設定回路と電圧安定化を行う電圧安定化回路により構成し、出力電圧設定回路により太陽電池１３の最適動作電圧付近で且つそれよりも低くなるように設定する。
【０１０５】
このように、スイッチング電源１ｆとスイッチング電源１２ａが並列運転している時は、太陽電池１３を電力供給元とするスイッチング電源１２ａの入力電圧が高くなるので、負荷１１への電力供給は太陽電池１３から供給されることとなる。
【０１０６】
以上のように、入力を統合するのみで、太陽電池１３から電力供給できるので、商用電源２からの電力供給を抑制することができ、また出力が複数の場合でも統合するのは入力のみで済むことになるので小型化や簡素化ができる。
【０１０７】
なお、本実施例においては、商用電源２から降圧チョッパ回路１８を介して、スイッチング電源１２ａの入力に統合したが、太陽電１４池の最適動作電圧が商用電源２よりも若干高い程度であれば、整流および平滑回路のみであってもよい。
【０１０８】
（実施例９）
以下、本発明の第９実施例について図１５を参照しながら説明する。
【０１０９】
なお、第１実施例から第８実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１５に本発明の第９実施例の電源装置のブロック図を示す。
図に示すように、２つのスイッチング電源１ｇおよびスイッチング電源１２ｇを互いに個別のユニットで構成し、その出力を入力し負荷１１へ接続する出力接続手段１９とした構成する。
【０１１１】
なお、スイッチング電源１ｇおよびスイッチング電源１２ｇの基本的な構成はスイッチング電源１ａおよびスイッチング電源１２ａと同様に説明されるため、詳細な説明は省略する。
【０１１２】
次に接続手段１９について図１５を参照しながら説明する。互いのスイッチング電源１ｇの出力端子２０、例えばコネクタと入力する入力端子２１、例えばコネクタと、その間を接続する配線材、例えばケーブルと、互いの入力を並列接続する回路と、それを負荷１１へ接続する出力端子２０ａ、例えばコネクタと、その間を接続する配線材、例えばケーブルにより、スイッチング電源１ｇと負荷１１との間を並列接続した構成とする。
【０１１３】
このように、接続手段１９を設けることで、電源１ｇを接続手段１９に接続しなければ、並列接続することにはならないので、単体でも使用できる。
【０１１４】
以上のように、入力を統合して接続する接続手段１９を設けることで、片方のみのスイッチング電源１ｇを使用する場合は切り離して使用し、また並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適に構成できる。
【０１１５】
なお、本実施例においては、入力端子２１、出力端子２０および出力端子２０ａをコネクタとしたが、端子台など接続できるもであればよい。
【０１１６】
また、本実施例においては、出力接続手段１９をスイッチング電源１ｇの外部に設けたが、内部に設けてもよい。
【０１１７】
さらに、本実施例においては、スイッチング電源１ｇの出力に接続手段１９を設けたが、入力を統合する場合は、入力手段を設けることで同様の効果が得られる。
【０１１８】
なお、図示していないが出力接続手段と同様に、入力接続手段を各スイッチング電源の入力部に設けても良い。
【０１１９】
（実施例１０）
以下、本発明の第１０実施例について図１６を参照しながら説明する。
【０１２０】
なお、電源装置の詳細な動作については実施例１と同様に説明できるため、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
図に示すように、電源装置のスイッチング周波数２０ｋＨｚ以上、すなわちスイッチング周期２２を５０μ秒以下に設定する構成とする。
【０１２２】
このように、一般的に人間は、２０ｋＨｚ以上の周波数の音は聞くことができないため、この影響による音は発生しなくなる。
【０１２３】
以上のように、スイッチング周波数が非可聴領域であれば、人間には聞こえないため、低騒音化ができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備えた構成として、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値とすることで、一方のスイッチング電源の停止を早期に判定して他方のスイッチング電源のスイッチングを早めに開始することで、出力電圧が必要電圧以下になるのを未然に防ぐことができるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２５】
そして、少なくとも２つ以上の電力供給元を単一のスイッチング電源の入力直流部に接続する構成とすることで、少なくとも２つ以上の電力供給元を有し複数の出力を有する電源装置であっても、容易かつ確実に任意の一方の電力供給元から負荷へ電力供給することができるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２６】
また、少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段または少なくとも２つ以上のスイッチング電源の入力を接続するための入力接続手段を設けることで、一方のみのスイッチング電源を使用する場合は切り離して使用し、また並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、装置に応じて最適に構成できるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２７】
さらに、少なくとも２つ以上のスイッチング電源を互いに個別のユニットで構成し、スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段または入力を接続するための入力接続手段を設けた構成とすることで、それぞれのスイッチング電源を独立して使用したい場合は切り離して使用することができ、また、並列運転で使用したい場合は互いに接続することで構成できるため、小型化あるいはコストダウンが図ることができるとともに、システム応じて最適に構成でき、また保守性にも優れるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【０１２８】
そして、スイッチング周波数を非可聴領域とする構成とすることで、スイッチング周波数が非可聴領域であれば、人間には聞こえないため、低騒音の電源装置が可能であるという効果のある電源の運転方法およびその電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の電源装置を示すブロック図
【図２】 同スイッチング制御手段を示すブロック図
【図３】 同デューティー比を決定する動作を示す図
【図４】 本発明の実施例２の電源装置を示すブロック図
【図５】 本発明の実施例３の電源装置を示すブロック図
【図６】 同出力電圧安定化手段およびを最小デューティー設定手段を示す図
【図７】 同デューティー比を決定する動作を示す図
【図８】 本発明の実施例４の電源装置を示すブロック図
【図９】 本発明の実施例５の電源装置を示すブロック図
【図１０】 同過電圧検出手段および最小デューティー設定手段を示すブロック図
【図１１】 本発明の実施例６の電源装置を示すブロック図
【図１２】 本発明の実施例７の電源装置を示すブロック図
【図１３】 同電圧低下検出手段およびスイッチング手段を示すブロック図
【図１４】 本発明の実施例８の電源装置を示すブロック図
【図１５】 本発明の実施例９の電源装置を示すブロック図
【図１６】 本発明の実施例１０のスイッチング周波数を示すブロック図
【図１７】 従来の直流電源装置を示すブロック図を示すブロック図
【符号の説明】
１ スイッチング電源
１ａ スイッチング電源
１ｂ スイッチング電源
１ｃ スイッチング電源
１ｄ スイッチング電源
１ｅ スイッチング電源
１ｆ スイッチング電源
１ｇ スイッチング電源
２ 商用電源
１０ 出力電圧安定化手段
１２ スイッチング電源
１２ａ スイッチング電源
１２ｂ スイッチング電源
１２ｃ スイッチング電源
１２ｄ スイッチング電源
１２ｅ スイッチング電源
１２ｆ スイッチング電源
１２ｇ スイッチング電源
１３ 発電システム（太陽電池）
１５ 最小デューティ設定手段
１５ａ 最小デューティ設定手段
１５ｂ 最小デューティ設定手段
１５ｃ 最小デューティ設定手段
１６ 過電圧検出手段
１７ 電圧低下検出手段
１９ 出力接続手段
３０ 電源装置
３０ａ 電源装置
３０ｂ 電源装置
３０ｃ 電源装置
３０ｄ 電源装置
３０ｅ 電源装置
３０ｆ 電源装置
３０ｇ 電源装置
３１ 入力直流部
Claims (4)
- 少なくとも２つ以上のスイッチング電源の出力を統合して負荷へ供給する電源装置であって、一方のスイッチング電源が動作し他方のスイッチング電源が停止しているときに前記一方のスイッチング電源の出力電圧が所定の検出電圧よりも低いことを検出すると、前記他方のスイッチング電源のスイッチングを開始させる電圧低下検出手段を備え、前記所定の検出電圧は、前記一方のスイッチング電源の出力電圧設定値と前記他方のスイッチング電源の出力電圧設定値の間にある値としたことを特徴とする電源装置。
- 少なくとも２つ以上のスイッチング電源を、それぞれ個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の出力を接続するための出力接続手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
- 少なくとも２つ以上のスイッチング電源をそれぞれ個別のユニットで構成し、前記スイッチング電源の電力供給元または入力直流部を接続するための入力接続手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
- スイッチング周波数が非可聴領域であることを特徴とする請求項１、２または３記載の電源装置。
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