JP4952312B2

JP4952312B2 - 電源装置及び、その電源装置の出力電圧調整方法

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Publication number: JP4952312B2
Application number: JP2007065279A
Authority: JP
Inventors: 恭生溝上; 恒俊大場; 克也丸茂; 浩二鷹取; 和将宮本; 通博山本
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2008228487A

Description

本発明は、複数台の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流、例えば共通負荷への負荷電流を調整出力する電源装置及び、その電源装置の出力電圧調整方法に関する。

従来、このような電源装置としては、一つの電源ユニットの容量を超えて共通負荷への負荷電流を出力する場合、複数台の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で大電流の負荷電流を出力する技術が広く知られている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１の電源装置によれば、並列接続した複数台の電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で大電流の負荷電流を調整出力するに際し、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流が均等になるように出力電流をバランス制御するようにしたので、各電源ユニットの負担を大幅に軽減することができる。
特開平６−２２５５３０号公報（要約書及び図１参照）

しかしながら、このような従来の電源装置によれば、複数台の電源ユニットを並列に接続した場合、各電源ユニットの設置箇所の雰囲気温度や通気性の有無等に応じて電源ユニットの内部温度も変わることから、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなるような状況下では、内部温度が高くなるに連れて電源ユニットの劣化も進むことから、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化が進んで他の電源ユニットに比較して寿命が短くなるため、その交換時期にバラツキが生じて交換作業に手間がかかる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消する電源装置及び、その電源装置の出力電圧調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の電源装置は、複数の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流を調整出力する電源装置であって、各電源ユニットは、前記所望出力電流量及び他の電源ユニットの出力電圧量に応じて、前記出力電圧を出力する電圧出力手段と、調整量に基づき、前記電圧出力手段の出力電圧量を調整する電圧量調整手段と、この電源ユニットの内部温度を検出する温度検出手段とを有し、前記複数の電源ユニットの内、任意の電源ユニットは、全電源ユニットの内部温度を収集する温度収集手段と、この温度収集手段にて全電源ユニットの内部温度を収集すると、これら全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度範囲判定手段と、この温度範囲判定手段にて全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニットの内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する検索手段と、この検索手段にて最高温度の電源ユニットが検索されると、この最高温度の電源ユニットに対して、同電源ユニットの前記出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する前記調整量を出力する出力電圧制御手段とを有するようにした。

従って、本発明の電源装置によれば、任意の電源ユニットが、全電源ユニットの内部温度を収集すると、全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にあるか否かを判定し、全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、最高温度の電源ユニットを検索し、この検索した最高温度の電源ユニットに対して、出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する調整量を出力するようにしたので、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット側では、調整量に基づき、同電源ユニットの出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット以外の他の電源ユニット側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷への所定出力電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニットの内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができる。

また、本発明の電源装置は、前記出力電圧制御手段が、前記検索手段にて前記最高温度の電源ユニットが検索されると、前記温度収集手段にて収集した全電源ユニットの内部温度の内、前記最高温度と二番目の最高温度との差分に相当する電流量の所定数分の１の電流量に対応した電圧量を前記減少量とするようにしても良い。

従って、本発明の電源装置によれば、前記最高温度の電源ユニットが検索されると、前記温度収集手段にて収集した全電源ユニットの内部温度の内、前記最高温度と二番目の最高温度との差分に相当する電流量の所定数分の１の電流量に対応した電圧量を前記減少量とするようにしたので、最高温度の電源ユニットによる急激な電圧量（減少量）の調整下落に伴う、他の電源ユニットの負担を大幅に軽減することができる。

また、本発明の電源装置は、前記温度範囲判定手段にて前記全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にあると判定されると、前記電源ユニット毎の出力電圧量又は出力電流量を記憶する記憶手段を有するようにしても良い。

従って、本発明の電源装置によれば、前記温度範囲判定手段にて前記全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にあると判定されると、前記電源ユニット毎の出力電圧量又は出力電流量を記憶する、すなわち、全電源ユニットの内部温度が均一である時点の電源ユニットの出力電圧量又は出力電流量を記憶するようにしたので、記憶手段の記憶内容に基づき、各電源ユニットの出力電圧量又は出力電流量を設定することで、速やかに各電源ユニットの内部温度を均一化することができる。

また、本発明の電源装置は、各電源ユニットが、商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路を備え、前記温度検出手段は、前記電圧変換回路内部の平滑コンデンサ付近の温度を前記内部温度として検出するようにしても良い。

従って、本発明の電源装置によれば、前記電圧変換回路内部の平滑コンデンサ付近の温度変動が電源ユニットの寿命を決定することに着目し、前記電圧変換回路内部の平滑コンデンサ付近の温度を内部温度として検出するようにしたので、電源ユニットの寿命に即した内部温度を検出することができる。

また、本発明の電源装置は、各電源ユニットが、直流電圧を所定電圧値に安定化する定電圧回路を備え、前記温度情報検出手段は、前記定電圧回路内部の平滑コンデサ付近の温度を前記内部温度として検出するようにしても良い。

従って、本発明の電源装置によれば、前記定電圧回路内部の平滑コンデンサ付近の温度変動が電源ユニットの寿命を決定することに着目し、前記定電圧回路内部の平滑コンデンサ付近の温度を内部温度として検出するようにしたので、電源ユニットの寿命に即した内部温度を検出することができる。

また、上記目的を達成するために本発明の電源装置は、複数の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流を調整出力する電源装置であって、各電源ユニットは、前記出力電圧を出力する電圧出力手段と、調整量に基づき、前記電圧出力手段の出力電圧量を調整する電圧量調整手段と、この電源ユニットの内部温度を検出する温度検出手段とを有し、前記複数の電源ユニットの内、任意の電源ユニットは、全電源ユニットの内部温度を収集する温度収集手段と、この温度収集手段にて全電源ユニットの内部温度を収集すると、これら全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度範囲判定手段と、この温度範囲判定手段にて全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニットの内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する検索手段と、この検索手段にて最高温度の電源ユニットが検索されると、この最高温度の電源ユニットに対して、同電源ユニットの前記出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する前記調整量を出力する出力電圧制御手段とを有するようにした。

従って、本発明の電源装置によれば、任意の電源ユニットが、全電源ユニットの内部温度を収集すると、全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にあるか否かを判定し、全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、最高温度の電源ユニットを検索し、この検索した最高温度の電源ユニットに対して、出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する調整量を出力するようにしたので、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット側では、調整量に基づき、同電源ユニットの出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット以外の他の電源ユニット側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷への所定出力電流量及び他の電源ユニットの出力電圧量に応じて出力電圧を出力する電圧出力手段を備えていなくても、所定出力電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニットの内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができる。

また、上記目的を達成するために本発明の電源装置の出力電圧調整方法は、複数の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流を調整出力する電源装置の出力電圧調整方法であって、全電源ユニットの内部温度を収集する温度収集ステップと、全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度判定ステップと、全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニットの内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する検索ステップと、前記最高温度の電源ユニットが検索されると、この最高温度の電源ユニットの出力電圧量を減らす出力調整ステップとを順次実行し、全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にあると判定されるまで、前記温度収集ステップ、前記温度判定ステップ、前記検索ステップ及び前記出力調整ステップを繰り返し実行するようにした。

従って、本発明の電源装置の出力電圧調整方法によれば、全電源ユニットの内部温度を収集し、全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にないと判定されると、最高温度の電源ユニットを検索し、この最高温度の電源ユニットの出力電圧量を減らし、全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にあると判定されるまで、温度収集ステップ、温度判定ステップ、検索ステップ及び出力調整ステップを繰り返し実行するようにしたので、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット側では、出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット以外の他の電源ユニット側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷への所定出力電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニットの内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができる。

上記のように構成された本発明の電源装置によれば、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット側では、調整量に基づき、同電源ユニットの出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット以外の他の電源ユニット側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷への所定出力電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニットの内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができる。

また、本発明の電源装置の出力電圧調整方法によれば、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット側では、出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット以外の他の電源ユニット側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷への所定出力電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニットの内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができる。

以下、図面に基づいて本発明の電源装置に関わる実施の形態を示すスイッチング電源システムについて説明する。図１は本実施の形態を示すスイッチング電源システム内部の概略構成を示すシステム構成図である。

図１に示すスイッチング電源システム１は、商用電源２と、共通負荷３と、商用電源２から交流電圧を直流電圧に変換する複数台の電源ユニット４を並列に接続して構成するスイッチング電源装置５とを有し、スイッチング電源装置５は、各電源ユニット４の直流電圧に応じた出力電流で共通負荷３への大電流の負荷電流を調整出力するものである。

また、各電源ユニット４は、通信ケーブル６を通じて他の電源ユニット４との通信が可能である。尚、各電源ユニット４は、図示せぬ設定部を通じてマスタ指定操作を検出すると、マスタ側電源ユニット４Ａとして機能すると共に、設定部を通じてスレーブ指定操作を検出すると、スレーブ側電源ユニット４Ｂとして機能するものである。

そこで、これら複数台の電源ユニット４の内、一台の電源ユニット４をマスタ側電源ユニット４Ａ、残りの電源ユニット４をスレーブ側電源ユニット４Ｂとして、マスタ側電源ユニット４Ａでは、全スレーブ側電源ユニット４Ｂとの通信が可能な状態にある。

図２は電源ユニット４内部の概略構成を示すブロック図である。尚、マスタ側電源ユニット４Ａ及びスレーブ側電源ユニット４Ｂの内部構成は同一構成であるため、同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図２に示す電源ユニット４は、商用電源２側と接続する入力端子１１と、共通負荷３側と接続する出力端子１２と、入力端子１１を通じて商用電源３からの交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路１３と、この電圧変換回路１３にて変換した直流電圧を所定電圧値に安定化出力するＤＣ／ＤＣ回路１４と、ＤＣ／ＤＣ回路１４の出力電圧を監視する出力電圧センサ１５と、定電圧回路１４の出力電流を監視する出力電流センサ１６と、この電源ユニット４の内部温度を検出する温度センサ１７と、この電源ユニット４全体を制御するユニット制御回路１８と、このユニット制御回路１８に電力を供給する補助電源１９とを有している。

電圧変換回路１３は、入力端子１１を通じて入力した交流入力電圧を全波整流して直流電圧に変換するダイオードブリッジ回路２１と、このダイオードブリッジ回路２１にて変換した直流電圧の力率を改善する力率改善（以下、単にＰＦＣと称する）回路２２とで構成し、ＰＦＣ回路２２は、ダイオードブリッジ回路２１からの直流電圧の力率を改善するための第１ゲート回路２２Ａと、この第１ゲート回路２２Ａで力率を改善した直流電圧を平滑化して、同直流電圧に重畳した脈流電圧を除去する第１平滑コンデンサ２２Ｂと、ＰＦＣ入力電圧を監視するＰＦＣ入力電圧センサ２２Ｃと、ＰＦＣ入力電流を監視するＰＦＣ入力電流センサ２２Ｄと、ＰＦＣ出力電圧を監視するＰＦＣ出力電圧センサ２２Ｅとを有している。

ＤＣ／ＤＣ回路１４は、ＰＦＣ回路２２にて力率改善された直流電圧を所定電圧値に安定化させるトランス２３Ａと、このトランス２３Ａにて安定化した直流電圧を平滑化する第２平滑コンデンサ２３Ｂと、トランス２３Ａをスイッチング制御する第２ゲート回路２３Ｃとを有している。

温度センサ１７は、ＤＣ／ＤＣ回路１４内部の第２平滑コンデンサ２３Ｂの温度を内部温度として検出するものである。

図３はユニット制御回路１８内部の概略構成を示すブロック図である。

ユニット制御回路１８は、通信ケーブル６を通じて他の電源ユニット４との通信インタフェースを司る通信インタフェース３１と、全電源ユニット４の出力電圧量を管理するユニット管理テーブル３２と、ＰＦＣ回路２２を制御するＰＦＣ制御部３３と、ＤＣ／ＤＣ回路１４を制御するＤＣ／ＤＣ制御部３４と、後述する全電源ユニット４の内部温度の均一化制御を司る温度制御部３５と、このユニット制御回路１８全体を制御する制御部３６とを有している。

尚、マスタ側電源ユニット４Ａ及びスレーブ側電源ユニット４Ｂ内部のユニット制御回路１８の内部構成は同一構成であるものの、マスタ側電源ユニット４Ａのユニット制御回路１８では、温度制御部３５及びユニット管理テーブル３２の動作状態をアクティブ状態としているのに対し、スレーブ側電源ユニット４Ｂのユニット制御回路１８では、温度制御部３５及びユニット管理テーブル３２の動作状態をスリープ状態としている。

ＰＦＣ制御部３３は、ＰＦＣ回路２２内部のＰＦＣ入力電流センサ２２Ｄを通じてＰＦＣ入力電流を検出すると共に、ＰＦＣ入力電圧センサ２２Ｃを通じてＰＦＣ入力電圧を検出すると共に、ＰＦＣ出力電圧センサ２２Ｅを通じてＰＦＣ出力電圧を検出すると、これらＰＦＣ入力電流、ＰＦＣ入力電圧及びＰＦＣ出力電圧に基づき、第１ゲート回路２２Ａを駆動制御するＰＦＣ制御パルスを出力するものである。

また、ＤＣ／ＤＣ制御部３４は、出力電圧センサ１５を通じて出力電圧を検出すると共に、出力電流センサ１６を通じて出力電流を検出すると、これら出力電圧及び出力電流に基づき、ＤＣ／ＤＣ回路１４内部の第２ゲート回路２３Ｃを駆動制御するＤＣ／ＤＣ制御パルスを出力するものである。

マスタ側電源ユニット４Ａのユニット管理テーブル３２は、各電源ユニット４を識別するユニット番号毎に、同電源ユニット４の出力電圧量を記憶管理するものである。

マスタ側電源ユニット４Ａの温度制御部３５は、通信インタフェース３１を通じて所定タイミング（一定時間）毎に全電源ユニット４の内部温度を収集する内部温度収集部３５Ａと、この内部温度収集部３５Ａにて全電源ユニット４の内部温度を収集すると、全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度範囲判定部３５Ｂと、全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニット４の内部温度の内、最高温度の電源ユニット４を検索する最高温度検索部３５Ｃと、この最高温度検索部３５Ｃにて検索された最高温度の電源ユニット４に対して、同電源ユニット４の出力電圧量を減らす量（減少量）に相当する調整量を算出する調整量算出部３５Ｄとを有している。

内部温度収集部３５Ａは、一定時間毎に、全電源ユニット４の内部温度を収集するために、通信インタフェース３１を通じて全スレーブ側電源ユニット４Ｂの内部温度を収集すると共に、自分のマスタ側電源ユニット４Ａの内部温度を、温度センサ１７を通じて収集するものである。尚、内部温度収集部３５Ａは、商用電源２の電源投入に応じて、一定時間を経過する度に全電源ユニット４の内部温度を繰り返し収集するものである。

また、温度範囲判定部３５Ｂの温度許容範囲は、全電源ユニット４の内部温度がほぼ均一と判断される程度の温度範囲に相当するものである。

最高温度検索部３５Ｃは、温度範囲判定部３５Ｂにて全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、内部温度収集部３５Ａにて収集した全電源ユニット４内の内部温度の内、最高温度の電源ユニット４を検索するものである。尚、最高温度の電源ユニット４は複数の場合もあることは言うまでもない。

調整量算出部３５Ｄは、最高温度検索部３５Ｃにて最高温度の電源ユニット４を検索すると、内部温度収集部３５Ａにて収集した全電源ユニット４の内部温度の内、最高温度と二番目の最高温度との差分に相当する電流量（図４参照）の１／５の電流量を電圧換算した電圧量を調整量として算出するものである。尚、図４は電源ユニット４の温度と出力電流量との関係を端的に示す説明図である。

マスタ側電源ユニット４Ａの制御部３６は、温度範囲判定部３５Ｂにて全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、最高温度検索部３５Ｃにて検索した最高温度の電源ユニット４に対して、同電源ユニット４の出力電流量を減らすべく、調整量算出部３５Ｄにて算出した調整量を出力するものである。尚、マスタ側電源ユニット４Ａの制御部３６は、最高温度の電源ユニット４がスレーブ側電源ユニット４Ｂの場合、通信インタフェース３１を通じて調整量を出力し、最高温度の電源ユニット４が自分、すなわちマスタ側電源ユニット４Ａの場合、ＤＣ／ＤＣ制御部３４に調整量を出力するものである。尚、当然ながら、最高温度の電源ユニット４が複数ある場合、最高温度の各電源ユニット４に対して調整量を出力するものである。

最高温度の電源ユニット４がスレーブ側電源ユニット４Ｂの場合、同スレーブ側電源ユニット４Ｂの制御部３６は、通信インタフェース３１を通じて調整量を受信すると、この調整量をＤＣ／ＤＣ制御部３４に出力し、このＤＣ／ＤＣ制御部３４を通じて、調整量に基づき出力電圧量を減らすべく、ＤＣ／ＤＣ回路１４を駆動制御するものである。その結果、同スレーブ側電源ユニット３Ｂは、ＤＣ／ＤＣ回路１４の出力電圧量に対応した出力電流量が減ることで内部温度も低下することになる。

更に、調整量分の出力電圧量を減らしたスレーブ側電源ユニット４Ｂ以外の各電源ユニット４の制御部３６は、減少した出力電圧量を分担して各ユニットで補充すべく、ＤＣ／ＤＣ制御部３４を通じてＤＣ／ＤＣ回路１４を駆動制御することで、その分担量に応じて内部温度が夫々若干上昇することになる。

また、最高温度の電源ユニット４がマスタ側電源ユニット４Ａの場合、マスタ側電源ユニット４Ａの制御部３６は、ＤＣ／ＤＣ制御部３４を通じて、調整量に基づき出力電圧量を減らすべく、ＤＣ／ＤＣ回路１４を駆動制御するものである。その結果、マスタ側電源ユニット４Ａは、ＤＣ／ＤＣ回路１４の出力電圧量に対応した出力電流量が減ることで内部温度も低下することになる。

更に、マスタ側電源ユニット４Ａが調整量分の出力電圧量を減らすと、各スレーブ側電源ユニット４Ｂの制御部３６は、減少した出力電圧量を分担して各ユニットで補充すべく、ＤＣ／ＤＣ制御部３４を通じてＤＣ／ＤＣ回路１４を駆動制御することで、その分担量に応じて内部温度が夫々若干上昇することになる。

また、マスタ側電源ユニット４Ａの制御部３６は、温度範囲判定部３５Ｂにて全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあるものと判定されると、全電源ユニット４の内部温度がほぼ均一であるものと判断し、電源ユニット４毎の出力電圧量をユニット管理テーブル３２に記憶更新するものである。

尚、マスタ側電源ユニット４Ａの制御部３６では、全電源ユニット４の内部温度がほぼ均一であると判断されるまで、最高温度検索部３５Ｃにて順次検索した最高温度の電源ユニット４に対して調整量を順次出力するものである。

尚、請求項記載の電源装置はスイッチング電源装置５、電源ユニットは電源ユニット４（マスタ側電源ユニット４Ａ及びスレーブ側電源ユニット４Ｂ）、電圧出力手段はＤＣ／ＤＣ回路１４、電圧量調整手段はＤＣ／ＤＣ制御部３４、温度検出手段は温度センサ１７、任意の電源ユニットはマスタ側電源ユニット４Ａ、温度収集手段は内部温度収集部３５Ａ、温度範囲判定手段は温度範囲判定部３５Ｂ、検索手段は最高温度検索部３５Ｃ、出力電圧制御手段は調整量算出部３５Ｄ及び制御部３６、記憶手段はユニット管理テーブル３２、電圧変換回路は電圧変換回路１３、平滑コンデンサは第１平滑コンデンサ２２Ｂ、定電圧回路はＤＣ／ＤＣ回路１４、平滑コンデンサは第２平滑コンデンサ２３Ｂに相当するものである。

次に本実施の形態を示すスイッチング電源システム１の動作について説明する。図５は本実施の形態の内部温度均一化出力電圧制御処理に関わるマスタ側電源ユニット４Ａ内のユニット制御回路１８の処理動作を示すフローチャートである。

図５に示す内部温度均一化出力電圧制御処理とは、共通負荷３への負荷電流の出力調整を保持したまま、スイッチング電源装置５内の全電源ユニット４の内部温度をほぼ均一化するための処理である。

図５に示すマスタ側電源ユニット４Ａのユニット制御回路１８は、一定時間毎の所定タイミングを検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ユニット制御回路１８内部の内部温度収集部３５Ａは、全電源ユニット４の内部温度収集動作を開始し（ステップＳ１２）、全電源ユニット４の内部温度収集動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。尚、内部温度収集部３５Ａは、通信インタフェース３１を通じて全スレーブ側電源ユニット４Ｂの内部温度を収集すると共に、温度センサ１７を通じて自己、すなわちマスタ側電源ユニット４Ａの内部温度を収集するものである。

ユニット制御回路１８内部の温度範囲判定部３５Ｂは、全電源ユニット４の内部温度収集動作が完了すると、全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ユニット制御回路１８内部の最高温度検索部３５Ｃは、温度範囲判定部３５Ｂにて全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、ステップＳ１３にて収集した全電源ユニット４の内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する（ステップＳ１５）。

ユニット制御回路１８内部の調整量算出部３５Ｄは、この最高温度の電源ユニット４の出力電圧量を減らすべく、ステップＳ１３にて収集した全電源ユニット４の内部温度の内、最高温度と二番目の最高温度との差分に相当する電流量の１／５の電流量に対応した電圧量（減少量）を調整量として算出する（ステップＳ１６）。

ユニット制御回路１８内部の制御部３６は、最高温度の電源ユニット４に対して、調整量算出部３５Ｄにて算出した調整量を出力する（ステップＳ１７）。尚、調整量を受信した最高温度の電源ユニット４は、この調整量に基づき、出力電圧量を調整量分減らすことで内部温度が低下することになる。また、調整量を受信した最高温度の電源ユニット４以外の他の電源ユニット４は、最高温度の電源ユニット４の出力電圧量の減少に応じて、その減少量を分担して出力電圧量を増やすことになるため、その内部温度が夫々若干上昇することになる。

そして、ユニット制御回路１８は、ステップＳ１７にて最高温度の電源ユニット４に対して調整量を出力した後、次の所定タイミングを検出したか否かを判定すべく、ステップＳ１１に移行する。

このようにマスタ側電源ユニット４Ａのユニット制御回路１８は、ステップＳ１１〜ステップＳ１７までの処理動作を繰り返し実行することで、スイッチング電源装置５内の全電源ユニット４の内部温度がほぼ均一化することになる。その結果、ユニット制御回路１８内部の温度範囲判定部３５Ｂは、ステップＳ１４にて全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあると判定されると、全電源ユニット４の内部温度がほぼ均一化されたものと判断し、現時点の電源ユニット４毎の出力電圧量をユニット管理テーブル３２に記憶更新することで（ステップＳ１８）、この処理動作を終了する。

本実施の形態によれば、マスタ側電源ユニット４Ａが、全電源ユニット４の内部温度を収集すると、全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあるか否かを判定し、全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、最高温度の電源ユニット４を検索し、この検索した最高温度の電源ユニット４に対して、出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する調整量を出力するようにしたので、例えば一部の電源ユニット４の内部温度が他の電源ユニット４の内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット４側では、調整量に基づき、同電源ユニット４の出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット４以外の他の電源ユニット４側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を、全電源ユニット４の内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷３への負荷電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニット４の内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニット４の劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができる。

また、本実施の形態によれば、最高温度検索部３５にて最高温度の電源ユニット４が検索されると、内部温度収集部３５Ａにて収集した全電源ユニット４の内部温度の内、最高温度と二番目の最高温度との差分に相当する電流量の１／５の電流量に対応した電圧量（減少量）を調整量とするようにしたので、最高温度の電源ユニット４による急激な電圧量（減少量）の調整下落に伴う、他の電源ユニット４の負担を大幅に軽減することができる。

また、本実施の形態によれば、温度範囲判定部３５Ｂにて全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあると判定されると、電源ユニット４毎の出力電圧量をユニット管理テーブル３２内に記憶する、すなわち、全電源ユニット４の内部温度が均一である時点の電源ユニット４の出力電圧量を記憶するようにしたので、ユニット管理テーブル３２のテーブル内容に基づき、各電源ユニット４の出力電圧量を設定することで、速やかに各電源ユニット４の内部温度を均一化することができる。

また、本実施の形態によれば、電圧変換回路１３内部の第１平滑コンデンサ２２Ｂ付近の温度変動が電源ユニット４の寿命を決定することに着目し、電圧変換回路１３内部の第１平滑コンデンサ２２Ｂの温度を内部温度として検出するようにしたので、電源ユニット４の寿命に即した内部温度を検出することができる。

尚、上記実施の形態においては、電源ユニット４の出力電圧量の増減調整に応じて、スイッチング電源装置５内の全電源ユニット４の内部温度を均一化するようにしたが、例えば電源ユニット４の出力電流量を直接増減調整するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、全電源ユニット４の内部温度が温度許容範囲内にあると判定されると、全電源ユニット４の内部温度がほぼ均一であると判断し、同時点での各電源ユニット４の出力電圧量をユニット管理テーブル３２内に記憶するようにしたが、出力電圧量ではなく、各電源ユニット４の出力電流量を記憶するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、温度センサ１７を通じて電圧変換回路１３内部の第１平滑コンデンサ２２Ｂの温度を内部温度として検出するようにしたが、例えばＤＣ／ＤＣ回路１４内部の第２平滑コンデンサ２３Ｂ付近の温度を内部温度として検出するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、共通負荷３への負荷電流量及び他の電源ユニット４の出力電圧量に応じて自己の出力電圧量を調整する機能を備えた電源ユニット４を例に挙げて説明したが、例えば他の電源ユニット４の出力電圧量に関係なく、共通負荷３への負荷電流量に応じて出力電圧量を出力する電源ユニット４であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明の電源装置によれば、例えば一部の電源ユニットの内部温度が他の電源ユニットの内部温度に比較して高くなる状況下であっても、最高温度の電源ユニット側では、調整量に基づき、同電源ユニットの出力電圧量を減らして内部温度を下げ、その結果、同電源ユニット以外の他の電源ユニット側では、減少量分を分担して出力電圧量を増やすことで内部温度が若干上昇する、すなわち、出力電圧量の増減に応じて内部温度を調整する動作を全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内になるまで繰り返し実行することで、例えば共通負荷への所定出力電流の調整出力を確保しながら、全電源ユニットの内部温度を均一化し、内部温度の高い一部の電源ユニットの劣化を抑制して交換時期のバラツキを解消することができるため、例えば複数台の電源ユニットを並列接続することで構成するスイッチング電源装置に有用である。

本発明の電源装置に関わる実施の形態を示すスイッチング電源システム内部の概略構成を示すシステム構成図である。本実施の形態を示す電源装置内部の電源ユニット内部の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態に関わる電源ユニット内部の要部であるユニット制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。一般的な電源ユニットの温度と出力電流との関係を端的に示す説明図である。本実施の形態に関わるスイッチング電源装置の均一温度出力制御処理に関わるマスタ側電源ユニット内部の制御部の処理動作を示すフローチャートである。

符号の説明

４電源ユニット
４Ａマスタ側電源ユニット（任意の電源ユニット）
４Ｂスレーブ側電源ユニット
５スイッチング電源装置（電源装置）
１３電圧変換回路
１４ＤＣ／ＤＣ回路（電圧出力手段及び定電圧回路）
１７温度センサ（温度検出手段）
２２Ｂ第１平滑コンデンサ（平滑コンデンサ）
２３Ｂ第２平滑コンデンサ（平滑コンデンサ）
３２ユニット管理テーブル（記憶手段）
３４ＤＣ／ＤＣ制御部（電圧量調整手段）
３５Ａ内部温度収集部（温度収集手段）
３５Ｂ温度範囲判定部（温度範囲判定手段）
３５Ｃ最高温度検索部（検索手段）
３５Ｄ調整量算出部（出力電圧制御手段）
３６制御部（出力電圧制御手段）

Claims

複数の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流を調整出力する電源装置であって、
各電源ユニットは、
前記所望出力電流量及び他の電源ユニットの出力電圧量に応じて、前記出力電圧を出力する電圧出力手段と、
調整量に基づき、前記電圧出力手段の出力電圧量を調整する電圧量調整手段と、
この電源ユニットの内部温度を検出する温度検出手段とを有し、
前記複数の電源ユニットの内、任意の電源ユニットは、
全電源ユニットの内部温度を収集する温度収集手段と、
この温度収集手段にて全電源ユニットの内部温度を収集すると、これら全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度範囲判定手段と、
この温度範囲判定手段にて全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニットの内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する検索手段と、
この検索手段にて最高温度の電源ユニットが検索されると、この最高温度の電源ユニットに対して、同電源ユニットの前記出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する前記調整量を出力する出力電圧制御手段とを有することを特徴とする電源装置。
前記出力電圧制御手段は、
前記検索手段にて前記最高温度の電源ユニットが検索されると、前記温度収集手段にて収集した全電源ユニットの内部温度の内、前記最高温度と二番目の最高温度との差分に相当する電流量の所定数分の１の電流量に対応した電圧量を前記減少量とすることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
前記温度範囲判定手段にて前記全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にあると判定されると、前記電源ユニット毎の出力電圧量又は出力電流量を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
各電源ユニットは、
商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路を備え、
前記温度検出手段は、
前記電圧変換回路内部の平滑コンデンサ付近の温度を前記内部温度として検出することを特徴とする請求項１，２又は３記載の電源装置。
各電源ユニットは、
直流電圧を所定電圧値に安定化する定電圧回路を備え、
前記温度検出手段は、
前記定電圧回路内部の平滑コンデサ付近の温度を前記内部温度として検出することを特徴とする請求項１，２又は３記載の電源装置。
複数の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流を調整出力する電源装置であって、
各電源ユニットは、
前記出力電圧を出力する電圧出力手段と、
調整量に基づき、前記電圧出力手段の出力電圧量を調整する電圧量調整手段と、
この電源ユニットの内部温度を検出する温度検出手段とを有し、
前記複数の電源ユニットの内、任意の電源ユニットは、
全電源ユニットの内部温度を収集する温度収集手段と、
この温度収集手段にて全電源ユニットの内部温度を収集すると、これら全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度範囲判定手段と、
この温度範囲判定手段にて全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニットの内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する検索手段と、
この検索手段にて最高温度の電源ユニットが検索されると、この最高温度の電源ユニットに対して、同電源ユニットの前記出力電圧量を減らすべく、減少量に相当する前記調整量を出力する出力電圧制御手段とを有することを特徴とする電源装置。
複数の電源ユニットを並列に接続して、各電源ユニットの出力電圧に応じた出力電流で所望出力電流を調整出力する電源装置の出力電圧調整方法であって、
全電源ユニットの内部温度を収集する温度収集ステップと、
全電源ユニットの内部温度が均一と判断される温度許容範囲内にあるか否かを判定する温度判定ステップと、
全電源ユニットの内部温度が温度許容範囲内にないと判定されると、全電源ユニットの内部温度の内、最高温度の電源ユニットを検索する検索ステップと、
前記最高温度の電源ユニットが検索されると、この最高温度の電源ユニットの出力電圧量を減らす出力調整ステップとを順次実行し、
全電源ユニットの内部温度が前記温度許容範囲内にあると判定されるまで、前記温度収集ステップ、前記温度判定ステップ、前記検索ステップ及び前記出力調整ステップを繰り返し実行することを特徴とする電源装置の出力電圧調整方法。