JP5724991B2 - 電源装置、および電源装置の故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、負荷回路に電力を供給する電源装置およびその故障検出方法に関する。

近年、自動車にはＣＡＮ（Control Area Network）に代表される車内ＬＡＮ（Local Area Network）が搭載され、自動車の各機能はＥＣＵ（Electric Control Unit）によって電子制御されている。ハイブリッド車などに搭載される電源装置もこの車内ＬＡＮに接続され、入出力電圧や入出力電流、内部温度などの状態がＥＣＵにより詳細に監視されている。

ところで、電源装置では、トランジスタやダイオードなどの素子の発熱を検出するために、素子の近傍にしばしば温度検出素子が設けられる。例えば、特許文献１には、スイッチング素子の表面に設置された部品温度センサを備え、スイッチング素子の温度が所定温度より高くなった場合に出力電圧を低下させるように制御する出力安定化電源が開示されている。また、例えば、特許文献２には、互いに並列接続されたダイオード素子と、各ダイオード素子に対応して設けられたサーミスタを備え、各ダイオード素子の過熱を検出する電力制御装置が開示されている。

また、素子の故障に起因する過大電流を温度により検出する電源装置も開示されている。例えば、特許文献３には、トランスの１次巻線の過熱状態を検出する過熱検出手段を備え、トランスの２次側に配置されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子に短絡故障が生じたときに、その故障に起因するトランスの１次巻線の過熱状態を検出し、トランスの１次側への電源供給を遮断する電力変換装置が開示されている。

実開昭６３−１２０５３０号公報 特開平１０−１９１６９１号公報 特開平７−５９２５８号公報

トランジスタやダイオードなどの素子は、例えば、各部品における電流容量についての仕様を満たすために、同じ素子が並列接続される場合がある。このような場合には、１つの素子が故障すると、並列接続された他の素子に過大な電流が流れてしまい、不測の事態が発生するおそれがある。よって、そのような不測の事態が生じる前に、この故障状態を検出することが望まれる。しかしながら、例えば、特許文献３のように、並列接続された素子ごとに温度検出素子を設けると、温度検出素子が増えるためにコストが増大し、基板上のレイアウトの自由度が制約され、また複数の温度検出素子からの検出結果の処理が複雑になるおそれがある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、シンプルな構成で素子の故障を検出することができる電源装置、および電源装置の故障検出方法を提供することにある。

本発明の電源装置は、Ｎ個の第１の発熱素子と、Ｎ個の第２の発熱素子と、第１の温度検出素子と、第２の温度検出素子とを備えている。Ｎ個の第１の発熱素子は、電流路上に互いに並列に接続されたものである。Ｎ個の第２の発熱素子は、Ｎ個の第１の発熱素子と対称に構成され、電流路上に互いに並列に接続されたものである。第１の温度検出素子は、Ｎ個の第１の発熱素子に対応して設けられたものである。第２の温度検出素子は、Ｎ個の第２の発熱素子に対応して設けられたものである。上記Ｎ個の第１の発熱素子は１列に並設され、上記第１の温度検出素子は、Ｎ個の第１の発熱素子のうちの一番外側の第１の発熱素子の近傍に配置されている。上記Ｎ個の第２の発熱素子は１列に並設され、上記第２の温度検出素子は、Ｎ個の第２の発熱素子のうちの一番外側の第２の発熱素子の近傍に配置されている。

本発明の電源装置の故障検出方法は、１列に並設され互いに並列に接続されたＮ個の第１の発熱素子のうちの一番外側の第１の発熱素子の近傍に配置された、第１の温度検出素子の検出結果と、Ｎ個の第１の発熱素子と対称に構成され、１列に並設され互いに並列に接続されたＮ個の第２の発熱素子のうちの一番外側の第２の発熱素子の近傍に配置された、第２の温度検出素子の検出結果とを比較するものである。

本発明の電源装置および電源装置の故障検出方法では、Ｎ個の第１の発熱素子およびＮ個の第２の発熱素子に電流が流れ、それぞれ発熱する。そして、第１の温度検出素子において、Ｎ個の第１の発熱素子の発熱に応じた温度が検出され、第２の温度検出素子において、Ｎ個の第２の発熱素子の発熱に応じた温度が検出される。

本発明の電源装置では、例えば、以下のような様々な構成をとることができる。すなわち、第１の方法では、例えば、１次側巻線と、第１の巻線および第２の巻線を含む２次側巻線とを有するトランスを備え、第１の発熱素子を第１の整流素子とし、第２の発熱素子を第２の整流素子とすることができる。このＮ個の第１の整流素子は、第１の巻線の電流路上に配置され、また、Ｎ個の第２の整流素子は、第２の巻線の電流路上に配置されることができる。この第１の整流素子および第２の整流素子としては、ダイオード、またはスイッチング動作を行うトランジスタを使用可能である。

また、第２の方法では、例えば、１次側巻線と２次側巻線とを有するトランスを備え、第１の発熱素子を第１のスイッチング素子とし、第２の発熱素子を第２のスイッチング素子とすることができる。このＮ個の第１のスイッチング素子、およびＮ個の第２のスイッチング素子は、１次側巻線の電流路上に配置されることが望ましい。

また、第３の方法では、例えば、１次側巻線と、第１の巻線および第２の巻線を含む２次側巻線とを有するトランスを備え、第１の発熱素子を第１の抵抗素子とし、第２の発熱素子を第２の抵抗素子とすることができる。このＮ個の第１の抵抗素子は、第１の巻線の電流路上に配置され、また、Ｎ個の第２の抵抗素子は、第２の巻線の電流路上に配置されることができる。

例えば、第１の温度検出素子は、Ｎ個の第２の発熱素子から遠い側に配置され、第２の温度検出素子は、Ｎ個の第１の発熱素子から遠い側に配置されるのが望ましい。

また、例えば、Ｍ個の第１の温度検出素子における検出温度と、Ｍ個の第２の温度検出素子における検出温度とを比較する比較部をさらに備えることが望ましい。また、例えば、Ｎ個の第１の発熱素子と、Ｎ個の第２の発熱素子とは、回路上対称に構成されているのが望ましい。また、例えば、Ｎ個の第１の発熱素子および第１の温度検出素子の間の相対的な位置関係は、Ｎ個の第２の発熱素子および第２の温度検出素子の間の相対的な位置関係と同じにすることが望ましい。
また、本発明の電源装置の故障検出方法では、例えば、第１の温度検出素子における検出温度と第２の温度検出素子における検出温度との比較結果に基づいて、Ｎ個の第１の発熱素子およびＮ個の第２の発熱素子の故障を検出するとともに、Ｎ個の第１の発熱素子およびＮ個の第２の発熱素子に流れる電流を抑えるように制御するのが望ましい。

本発明の電源装置および電源装置の故障検出方法によれば、Ｎ個の第１の発熱素子に対応して、第１の温度検出素子を設けるとともに、Ｎ個の第２の発熱素子に対応して、第２の温度検出素子を設けるようにしたので、シンプルな構成で第１の発熱素子および第２の発熱素子の故障を検出することができる。

本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装置の一構成例を表す回路図である。 図１に示した温度センサおよびダイオードの配置例を表す説明図である。 図１に示した温度センサの配置例を表す説明図である。 図１に示した温度センサの他の配置例を表す説明図である。 図１に示したスイッチング電源装置の一動作例を表す波形図である。 図１に示したスイッチング電源装置の基本動作の一状態について説明するための回路図である。 図１に示したスイッチング電源装置の基本動作の他の状態ついて説明するための回路図である。 図１に示した故障検出部における故障検出動作を表す説明図である。 変形例に係るスイッチング電源装置の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の一構成例を表す回路図である。 図１０に示した温度センサおよびダイオードの配置例を表す説明図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の一構成例を表す回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の一構成例を表す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置の一構成例を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係る電源装置の故障検出方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。スイッチング電源装置１は、例えば、入力端子Ｔ１，Ｔ２に接続された高圧バッテリＢＨから入力された直流電圧Ｖinを電圧変換することにより、直流の出力電圧Ｖoutを生成すると共に、この出力電圧Ｖoutを出力端子Ｔ３、Ｔ４を介して低圧バッテリＢＬへ供給するようになっている。なお、高圧バッテリＢＨは、１００Ｖから５００Ｖ程度の電圧を蓄電するバッテリであり、低圧バッテリＢＬは、１２Ｖから１５Ｖ程度の電圧を蓄電するバッテリである。

このスイッチング電源装置１は、入力平滑コンデンサＣinと、スイッチング回路１０と、トランス２０と、整流回路３０と、温度センサ６１，６２と、平滑回路４０と、制御部５０と、故障検出部６０とを備えている。

入力平滑コンデンサＣinは、入力端子Ｔ１に接続された１次側高圧ラインＬ１Ｈと入力端子Ｔ２に接続された１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に配置されており、高圧バッテリＢＨから入力端子Ｔ１，Ｔ２間に入力された直流の入力電圧Ｖinを平滑化するためのものである。

スイッチング回路１０は、入力電圧Ｖinを交流電圧に変換するフルブリッジ型のスイッチング回路である。このスイッチング回路１０は、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４を有している。

スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４は、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの素子が使用可能である。この例では、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４は、全てＮチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴにより構成されている。スイッチング素子ＳＷ１１のゲートにはＳＷ制御信号Ｓ１１が供給され、ソースがスイッチング素子ＳＷ１２のドレインに接続され、ドレインが１次側高圧ラインＬ１Ｈに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１２のゲートにはＳＷ制御信号Ｓ１２が供給され、ソースが１次側低圧ラインＬ１Ｌに接続され、ドレインがスイッチング素子ＳＷ１１のソースに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１３のゲートにはＳＷ制御信号Ｓ１３が供給され、ソースがスイッチング素子ＳＷ１４のドレインに接続され、ドレインが１次側高圧ラインＬ１Ｈに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１４のゲートにはＳＷ制御信号Ｓ１４が供給され、ソースが１次側低圧ラインＬ１Ｌに接続され、ドレインがスイッチング素子ＳＷ１３のソースに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１１のソースおよびスイッチング素子ＳＷ１２のドレインは、後述するトランス２０の１次側巻線２１（後述）の一端に接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ１３のソースおよびスイッチング素子ＳＷ１４のドレインは、共振用インダクタＬｒを介して、その１次側巻線２１（後述）の他端に接続されている。この共振用インダクタＬｒは、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４内の寄生容量素子、およびトランス２０のリーケージインダクタと共に所定のＬＣ共振回路を構成するためのものである。

この構成により、スイッチング回路１０では、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４が、制御部５０のＳＷ駆動部５３（後述）から供給されるＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４に応じてオンオフすることにより、入力電圧Ｖinを交流電圧に変換するようになっている。

トランス２０は、１次側と２次側とを直流的に絶縁するとともに交流的に接続するものであり、１次側巻線２１および２次側巻線２２Ａ，２２Ｂを含んで構成された３巻線型のトランスである。トランス２０の１次側巻線２１と２次側巻線２２Ａ，２２Ｂとは、フォワード接続されている。１次側巻線２１の一端は、スイッチング回路１０におけるスイッチング素子ＳＷ１１のソースおよびスイッチング素子ＳＷ１２のドレインに接続され、他端は、共振用インダクタＬｒを介して、スイッチング回路１０におけるスイッチング素子ＳＷ１３のソースおよびスイッチング素子ＳＷ１４のドレインに接続されている。２次側巻線２２Ａの一端は、整流回路３０のダイオード３２のカソードに接続され、２次側巻線２２Ｂの一端は、整流回路３０のダイオード３１のカソードに接続されている。そして、２次側巻線２２Ａ，２２Ｂの他端同士はセンタタップＣＴで互いに接続され、さらに２次側高圧ラインＬ２Ｈに接続されている。１次側巻線２１の巻数はＮｐであり、２次側巻線２２Ａ，２２Ｂの巻数はそれぞれＮｓである。

この構成により、トランス２０は、１次側巻線２１の両端間に供給された交流電圧をＮｓ／Ｎｐ倍に降圧し、２次側巻線２２Ａ，２２Ｂの他端（センタタップＣＴ）から出力するようになっている。

整流回路３０は、トランス２０から供給される交流電圧を整流する回路である。この整流回路３０は、この例では、５つのダイオード３１（３１Ａ〜３１Ｅ）および５つのダイオード３２（３２Ａ〜３２Ｅ）を有している。５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅは、互いに並列に接続され、同様に、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅは、互いに並列に接続されている。ダイオード３１Ａ〜３１Ｅのカソードは２次側巻線２２Ｂの一端にそれぞれ接続され、アノードは２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続されている。ダイオード３２Ａ〜３２Ｅのカソードは２次側巻線２２Ａの一端にそれぞれ接続され、アノードは２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続されている。２次側低圧ラインＬ２Ｌは、端子Ｔ４を介して接地されている。

このように、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅを並列接続し、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅを並列接続することにより、電流が５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅまたは５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅに分散して流れるため、各ダイオードにおける電流容量の最大値の仕様を満たすことができる。また、複数のダイオードを並列接続することにより、電流容量の大きい１つのダイオードを用いる場合と異なり、電力が分散されるため、素子発熱を分散させることができ、かつ部品コストを下げることができる。

温度センサ６１，６２は、例えば、サーミスタにより構成されるものである。温度センサ６１は、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅに対応して設けられている。温度センサ６１は、一端が２次側低圧ラインＬ２Ｌに接続され、他端が故障検出部６０に接続されている。温度センサ６１は、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１）を検出し、その検出温度Ｔｈ１の情報を含む検出信号Ｄet1を、故障検出部６０に供給するようになっている。同様に、温度センサ６２は、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅに対応して設けられている。温度センサ６２は、一端が２次側低圧ラインＬ２Ｌに接続され、他端が故障検出部６０に接続されている。温度センサ６２は、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２）を検出し、その検出温度Ｔｈ２の情報を含む検出信号Ｄet2を、故障検出部６０に供給するようになっている。

図２は、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅ、および温度センサ６１，６２の基板上における配置を表すものである。この例では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅは、図２の横方向において一列に並設されており、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅは、図２の縦方向において一列に並設されている。この例では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅは、例えば、Ｄ２ＰＡＫパッケージなどの、表面実装型のパッケージにそれぞれ実装されている。温度センサ６１は、この例では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅの並設方向（図２における横方向）において、ダイオード３１Ａの隣に配置されており、温度センサ６２は、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅの並設方向（図２における縦方向）において、ダイオード３２Ｅの隣に配置されている。すなわち、温度センサ６１は、ダイオード３１Ａの近傍に配置されるとともに、それ以外の熱源（ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅ、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅ等）から離れるように配置されており、温度センサ６２は、ダイオード３２Ｅの近傍に配置されるとともに、それ以外の熱源（ダイオード３２Ａ〜３２Ｄ、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ等）から離れるように配置されている。また、温度センサ６１およびダイオード３１Ａ〜３１Ｅの各素子間の位置関係は、温度センサ６２およびダイオード３２Ａ〜３２Ｅの各素子間の位置関係とほぼ同じにしている。

なお、温度センサ６１，６２の配置は、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、温度センサ６１は、図３Ａに示したように、ダイオード３１Ａの左上側に配置してもよいし、図３Ｂに示したように、ダイオード３１Ａの上側に配置してもよい。すなわち、温度センサ６１の中心を、ダイオード３１Ａの中心から所定の距離内であって、ダイオード３１Ｂとは反対側に位置する半円状の領域Ｒ内にすることができる。温度センサ６２についても同様である。

この構成により、温度センサ６１は、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１）を検出する。具体的には、温度センサ６１は、後述するように、例えば５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅの１つが故障した場合において、正常動作時とは異なる検出温度Ｔｈ１を検出するようになっている。同様に、温度センサ６２は、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２）を検出する。具体的には、温度センサ６２は、後述するように、例えば５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅの１つが故障した場合において、正常動作時とは異なる検出温度Ｔｈ２を検出するようになっている。

平滑回路４０は、チョークコイルＬｃｈと出力平滑コンデンサＣoutとを有している。チョークコイルＬｃｈは、２次側高圧ラインＬ２Ｈ上に挿入配置されており、その一端はトランス２０のセンタタップＣＴに接続され、他端は端子Ｔ３に接続されている。出力平滑コンデンサＣoutは、端子Ｔ３に接続された２次側高圧ラインＬ２Ｈと、端子Ｔ４に接続された２次側低圧ラインＬ２Ｌとの間に配置されている。

この構成により、平滑回路４０は、整流回路３０によって整流されセンタタップＣＴから出力される信号を平滑化して直流の出力電圧Ｖoutを生成し、これを出力端子Ｔ３、Ｔ４間に接続された低圧バッテリＢＬに給電するようになっている。

電圧検出回路９は、２次側高圧ラインＬ２Ｈと２次側低圧ラインＬ２Ｌとの間に配置されており、出力端子Ｔ３、Ｔ４間の出力電圧Ｖoutを検出するとともに、この検出した出力電圧Ｖoutに対応する検出信号を制御部５０へ出力するものである。このような電圧検出回路９の具体的な回路構成としては、例えば、２次側高圧ラインＬ２Ｈと２次側低圧ラインＬ２Ｌとの間に配置された分圧抵抗（図示せず）によって電圧を検出し、これに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。

制御部５０は、電圧検出回路９が検出した出力電圧Ｖoutの検出結果に基づいて、この出力電圧Ｖoutが所定の電圧を保つように、スイッチング回路１０におけるスイッチング動作を制御するものである。制御部５０は、ＳＷ制御部５１と、トランス５２と、ＳＷ駆動部５３とを有している。

ＳＷ制御部５１は、電圧検出回路９から供給された信号に基づいて、出力電圧Ｖoutが所定の電圧を保つように、ＳＷ駆動部５３を制御するものである。具体的には、ＳＷ制御部５１は、ＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４の基となる制御信号を生成し、トランス５２を介してＳＷ駆動部５３へ供給する。また、ＳＷ制御部５１は、後述するように、故障検出部６０が、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのうちの１つが故障したことを検出したときに、ダイオード３１，３２に流れる電流を抑えるようにＳＷ駆動部５３を制御する機能も有する。

ＳＷ駆動部５３は、ＳＷ制御部５１からトランス５２を介して供給された制御信号に基づいて、ＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成し、スイッチング回路１０のスイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４へそれぞれ供給するようになっている。

故障検出部６０は、温度センサ６１から供給された検出信号Ｄet1（検出温度Ｔｈ１）、および温度センサ６２から供給された検出信号Ｄet2（検出温度Ｔｈ２）に基づいて、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのうちの１つが故障したことを検出するものである。故障検出部６０は、このような故障を検出したときは、その検出結果を端子Ｔ５に接続された外部の装置に対して送信する。この外部の装置は、例えば、このスイッチング電源装置１が属するシステム全体を制御する制御装置であり、例えば、ＥＣＵが挙げられる。また、故障検出部６０は、それと同時に、その検出結果をＳＷ制御部５１にも通知する。これにより、ＳＷ制御部５１は、ダイオード３１，３２に流れる電流を抑えるようにスイッチング電源装置１を制御する。このようにして、スイッチング電源装置１では、故障したダイオード以外のダイオードに過大電流が流れることによる２次破壊を防ぐことができるようになっている。

なお、この故障検出部６０は、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）などを用いて構成することができる。また、故障検出部６０に加え、例えばＳＷ制御部５１またはその一部をマイクロコントローラなどで実現してもよい。

ここで、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅのそれぞれは、本開示における「第１の整流素子」の一具体例に対応する。温度センサ６１は、本開示における「第１の温度検出素子」の一具体例に対応する。ダイオード３２Ａ〜３２Ｅのそれぞれは、本開示における「第２の整流素子」の一具体例に対応する。温度センサ６２は、本開示における「第２の温度検出素子」の一具体例に対応する。故障検出部６０は、本開示における「比較部」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
次に、本実施の形態のスイッチング電源装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず最初に、図１を参照して、スイッチング電源装置１の動作を説明する。スイッチング回路１０は、ＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいてスイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４をスイッチングすることにより、高圧バッテリＢＨから供給された直流電圧Ｖinを交流電圧に変換し、トランス２０の１次側巻線２１の両端間に供給する。そしてトランス２０は、この交流電圧をＮｓ／Ｎｐ倍に変圧し、２次側巻線２２Ａ，２２Ｂから、変圧された交流電圧を出力する。整流回路３０は、この交流電圧を整流する。平滑回路４０は、この整流された信号を平滑化して直流電圧Ｖoutを生成し、端子Ｔ３，Ｔ４に接続された低圧バッテリＢＬに給電する。制御部５０は、電圧検出回路９が検出した出力電圧Ｖoutの検出結果に基づいて、ＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成してスイッチング回路１０に供給し、出力電圧Ｖoutが所定の電圧を保つように制御する。

温度センサ６１は、整流回路３０におけるダイオード３１Ａ〜３１Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１）を検出する。温度センサ６２は、整流回路３０におけるダイオード３２Ａ〜３２Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２）を検出する。故障検出部６０は、検出温度Ｔｈ１，Ｔｈ２に基づいて、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出する。

（スイッチング動作について）
図４は、スイッチング電源装置１の動作を表すものであり、（Ａ）〜（Ｄ）はＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４の波形をそれぞれ示す。この例では、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４は、そのゲートに印加されたＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４が高レベルの時にオン状態となり、低レベルの時にオフ状態になるものである。

図４に示したように、ＳＷ駆動部５３は、ＳＷ制御信号Ｓ１１，Ｓ１４が同時に高レベルになる期間Ｔ１１を有するように、ＳＷ制御信号Ｓ１１，Ｓ１４を生成する（図４（Ａ），（Ｄ））。これにより、この期間Ｔ１１において、電流がトランス２０の１次側巻線２１に流れ、電力がトランス２０の１次側から２次側へ伝達される。

同様に、ＳＷ駆動部５３は、ＳＷ制御信号Ｓ１２，Ｓ１３が同時に高レベルになる期間Ｔ１２を有するように、ＳＷ制御信号Ｓ１２，Ｓ１３を生成する（図４（Ｂ），（Ｃ））。この期間Ｔ１２の時間の長さは、期間Ｔ１１の時間の長さと同じになるように制御される。これにより、この期間Ｔ１２において、電流がトランス２０の１次側巻線２１に流れ、電力がトランス２０の１次側から２次側へ伝達される。

その際、ＳＷ駆動部５３が生成するＳＷ制御信号Ｓ１１，Ｓ１２は、同時に高レベルになることはなく（図４（Ａ），（Ｂ））、同様に、ＳＷ制御信号Ｓ１３，Ｓ１４は、同時に高レベルになることはない（図４（Ｃ），（Ｄ））。言い換えれば、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２は、同時にオン状態になることはなく、同様に、スイッチング素子ＳＷ１３，ＳＷ１４は、同時にオン状態になることはない。つまり、スイッチング電源装置１では、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとが電気的に短絡しないようになっている。なお、ＳＷ制御信号Ｓ１１が高レベルになる期間と、ＳＷ制御信号Ｓ１２が高レベルになる期間とは、互いにデッドタイムＴｄだけ離れて設定されており、同様に、ＳＷ制御信号Ｓ１３が高レベルになる期間と、ＳＷ制御信号Ｓ１４が高レベルになる期間とは、互いにデッドタイムＴｄだけ離れて設定される。このデッドタイムＴｄは、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとが電気的に短絡するのを回避するためにとられる時間である。

図５，６は、スイッチング電源装置１の動作を表すものであり、図５は、期間Ｔ１１における動作を示し、図６は、期間Ｔ１２における動作を示す。なお、これらの図では、説明の便宜上、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４を、その動作状態（オン状態もしくはオフ状態）を表すスイッチの形状で示す。また、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅを１つのダイオード３１として示し、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅを１つのダイオード３２として示す。また、説明の便宜上、その説明に直接必要のない回路ブロックや素子などについては、適宜図示を省略する。

期間Ｔ１１では、スイッチング回路１０のスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１４がオン状態になるとともに、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ１３がオフ状態になる（図４（Ａ）〜（Ｄ））。これにより、スイッチング電源装置１の１次側では、図５に示したように、スイッチング素子ＳＷ１１、トランス２０の１次側巻線２１、共振用インダクタＬｒ、スイッチング素子ＳＷ１４、高圧バッテリＢＨおよび入力平滑コンデンサＣinを順に通る、１次側ループ電流Ｉａ１が流れる。一方、２次側では、電力がトランス２０の１次側から２次側へ伝達されることにより、ダイオード３２、トランス２０の２次側巻線２２Ａ、インダクタＬｃｈ、低圧バッテリＢＬおよび出力平滑コンデンサＣoutを順に通る２次側ループ電流Ｉａ２が流れる。

一方、期間Ｔ１２では、スイッチング回路１０のスイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ１３がオン状態になるとともに、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１４がオフ状態になる（図４（Ａ）〜（Ｄ））。これにより、スイッチング電源装置１の１次側では、図６に示したように、スイッチング素子ＳＷ１３、共振用インダクタＬｒ、トランス２０の１次側巻線２１、スイッチング素子ＳＷ１２、高圧バッテリＢＨおよび入力平滑コンデンサＣinを順に通る、１次側ループ電流Ｉｂ１が流れる。一方、２次側では、電力がトランス２０の１次側から２次側へ伝達されることにより、ダイオード３１、トランス２０の２次側巻線２２Ｂ、インダクタＬｃｈ、低圧バッテリＢＬおよび出力平滑コンデンサＣoutを順に通る２次側ループ電流Ｉｂ２が流れる。この２次側ループ電流Ｉｂ２の電流値は、期間Ｔ１１における２次側ループ電流Ｉａ２の電流値とほぼ等しいものである。

このように、スイッチング電源装置１では、期間Ｔ１１，Ｔ１２において、トランス２０の１次側から２次側へ電力が伝達され、２次側ループ電流Ｉａ２，Ｉｂ２が流れる。この期間Ｔ１１，Ｔ１２の長さは、図４に示したように、ＳＷ制御信号Ｓ１１，Ｓ１４間の位相差φ、およびＳＷ制御信号Ｓ１２，Ｓ１３間の位相差φにより制御される。すなわち、例えば、位相差φが小さくなると、２次側ループ電流Ｉａ２，Ｉｂ２が流れる時間が長くなるため、出力電圧Ｖoutが高くなる。反対に、例えば位相差φが大きくなると、２次側ループ電流Ｉａ２，Ｉｂ２が流れる時間が短くなるため、出力電圧Ｖoutが低くなる。制御部５０は、出力電圧Ｖoutが所定の電圧を保つように、この位相差φを制御する。

（故障検出について）
スイッチング電源装置１は、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのうちの１つが故障して開放状態になったときに、その故障を検出する。そのような故障は、例えば経時劣化により、半導体接合部においてクラック破壊が生じたときに起こりうる。このような故障が生じたとき、故障検出部６０は、温度センサ６１により検出された検出温度Ｔｈ１と、温度センサ６２により検出された検出温度Ｔｈ２に基づいて、この故障を検出する。以下に、故障が生じていない場合（ケースＣ１）と、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅのうちのダイオード３１Ａが故障した場合（ケースＣ２）と、ダイオード３１Ｂが故障した場合（ケースＣ３）を例に説明する。

まず、故障が生じていない場合（ケースＣ１）について説明する。この場合、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅのそれぞれには、期間Ｔ１２において、電流Ｉｂ２（図６）の約１／５の電流が流れ、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅのそれぞれには、期間Ｔ１１において、電流Ｉａ２（図５）の約１／５の電流が流れる。その際、電流Ｉａ２と電流Ｉｂ２はほぼ等しく、また、期間Ｔ１１の長さと期間Ｔ１２の長さはほぼ等しいため、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのそれぞれにおける発熱量は、互いにほぼ等しい。

温度センサ６１における検出温度Ｔｈ１は、その一番近くに配置されたダイオード３１Ａにおける発熱量により強い影響を受ける。同様に、温度センサ６２における検出温度Ｔｈ２は、その一番近くに配置されたダイオード３２Ｅにおける発熱量により強い影響を受ける。このケースでは、ダイオード３１Ａにおける発熱量は、ダイオード３２Ｅにおける発熱量とほぼ同じであるため、検出温度Ｔｈ１は、検出温度Ｔｈ２とほぼ等しくなる。

故障検出部６０は、この検出温度Ｔｈ１と検出温度Ｔｈ２の温度差ΔＴ（＝Ｔｈ１−Ｔｈ２）を求め、この温度差に基づいて、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに故障が生じているか否かを判断する。

図７は、故障検出部６０における故障検出動作を表すものである。故障検出部６０は、温度差ΔＴが、“０”（ゼロ）を含む所定の範囲ＴＲ内である場合には、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに故障が生じていないと判断し、温度差ΔＴが、その所定の範囲ＴＲ外である場合には、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのいずれかに故障が生じたと判断する。

この例では、検出温度Ｔｈ１は、検出温度Ｔｈ２とほぼ等しいため、温度差ΔＴはほぼ“０”（ゼロ）となる。よって、故障検出部６０は、温度差ΔＴが範囲ＴＲ内にあるため（図７のケースＣ１）、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに故障が生じていないと判断する。

次に、ダイオード３１Ａが故障した場合（ケースＣ２）について説明する。この場合、ダイオード３１Ａは開放状態になるため、ダイオード３１Ａには電流が流れない。よって、ダイオード３１Ａは発熱しない。一方、ダイオード３１Ａ以外の４つのダイオード３１Ｂ〜３１Ｅには、ダイオード３１Ａが故障していなければダイオード３１Ａに流れるはずであった電流が分配されて流れる。すなわち、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅには、ダイオード３１Ａが故障していない場合と比べて、それぞれ約１．２５倍の電流が流れることとなる。よって、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅの発熱量は、ダイオード３１Ａが故障していない場合と比べて、それぞれ約１．２５倍になる。温度センサ６１における検出温度Ｔｈ１は、温度センサ６１の一番近くに配置されたダイオード３１Ａが発熱しないため、ダイオード３１Ａが故障していない場合に比べて低い温度になる。すなわち、検出温度Ｔｈ１は、検出温度Ｔｈ２よりも低くなり（Ｔｈ１＜Ｔｈ２）、温度差ΔＴは低くなる。

故障検出部６０は、温度差ΔＴが低く、所定の範囲ＴＲ外であるため（図７のケースＣ２）、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのいずれかに故障が生じたと判断する。そして、故障検出部６０は、この検出結果を、端子Ｔ５に接続された外部の装置に対して送信する。また、故障検出部６０は、その検出結果をＳＷ制御部５１にも通知し、ＳＷ制御部５１は、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに流れる電流を抑えるように、スイッチング電源装置１を制御する。すなわち、この例では、故障したダイオード３１Ａ以外のダイオード３１Ｂ〜３１Ｅには、通常の約１．２５倍の電流が流れており、このような過大な電流が２次破壊を招くおそれがある。よって、スイッチング電源装置１では、故障検出部６０がＳＷ制御部５１に対して故障を通知し、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに流れる電流を抑えるように動作する。これにより、スイッチング電源装置１では、この過大電流による２次破壊を防ぐことができ、不測の事態を回避することができる。

次に、ダイオード３１Ｂが故障した場合（ケースＣ３）について説明する。この場合、ダイオード３１Ｂは開放状態になるため、ダイオード３１Ｂには電流が流れない。よって、ダイオード３１Ｂは発熱しない。一方、ダイオード３１Ｂ以外の４つのダイオード３１Ａ，３１Ｃ〜３１Ｅには、ダイオード３１Ｂに流れるはずであった電流が分配されて流れる。すなわち、ダイオード３１Ａ，３１Ｃ〜３１Ｅには、ダイオード３１Ｂが故障していない場合と比べて、それぞれ約１．２５倍の電流が流れることとなる。よって、ダイオード３１Ａ，３１Ｃ〜３１Ｅの発熱量は、ダイオード３１Ｂが故障していない場合と比べて、それぞれ約１．２５倍になる。温度センサ６１における検出温度Ｔｈ１は、温度センサ６１の一番近くに配置されたダイオード３１Ａの発熱量が大きいため、ダイオード３１Ｂが故障していない場合に比べて高い温度になる。すなわち、検出温度Ｔｈ１は、検出温度Ｔｈ２よりも高くなり（Ｔｈ１＞Ｔｈ２）、温度差ΔＴは高くなる。

故障検出部６０は、温度差ΔＴが高く、所定の範囲ＴＲ外であるため（図７のケースＣ３）、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのいずれかに故障が生じたと判断する。そして、故障検出部６０は、ケースＣ２の場合と同様に、この検出結果を外部の装置に対して送信するとともに、ＳＷ制御部５１に対して通知する。そして、ＳＷ制御部５１は、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに流れる電流を抑えるように、スイッチング電源装置１を制御する。

このケースＣ３では、ダイオード３１Ｂが故障した場合を想定したが、これに代えてダイオード３１Ｃ〜３１Ｅのいずれかが故障した場合も同様である。すなわち、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅのいずれかが故障した場合には、ダイオード３１Ａの発熱量が増加するため、検出温度Ｔｈ１は検出温度Ｔｈ２よりも高くなり（Ｔｈ１＞Ｔｈ２）、温度差ΔＴは高くなる。故障検出部６０は、これに基づいてダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに故障が生じたと判断する。

また、ケースＣ２，Ｃ３では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅのうちの１つが故障した場合を想到したが、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅのうちの１つが故障した場合も同様である。すなわち、例えばダイオード３２Ｅが故障した場合には、ダイオード３２Ｅは発熱しないため、検出温度Ｔｈ２は検出温度Ｔｈ１よりも低くなり（Ｔｈ１＞Ｔｈ２）、温度差ΔＴは高くなる。また、例えばダイオード３２Ａ〜３２Ｄのいずれかが故障した場合には、ダイオード３２Ｅの発熱量が増加するため、検出温度Ｔｈ２は検出温度Ｔｈ１よりも高くなり（Ｔｈ１＜Ｔｈ２）、温度差ΔＴは低くなる。故障検出部６０は、これに基づいてダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅに故障が生じたと判断する。

以上では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのうちの１つが故障して開放状態になる場合を例に説明したが、ショート状態になる場合についても同様に故障を判断することができる。なお、この場合には、整流回路３０が整流動作を行うことができず、出力電圧Ｖoutが所望の電圧にならないため、この出力電圧Ｖoutをモニタすることにより故障を検出することも可能である。一方、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅのうちの１つが故障して開放状態になる場合には、スイッチング電源装置１は、ほぼ正常な出力電圧Ｖoutを生成するため、出力電圧Ｖoutに基づいて故障を検出することができない。よって、上述したように温度センサ６１，６２を用いて故障を検出する方法が効果的である。

以上のように、スイッチング電源装置１では、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅに対して１つの温度センサ６１を設けるとともに、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅに対して１つの温度センサ６２を設けるようにしたので、例えば、特許文献３のように、素子ごとに温度検出素子を設けた場合に比べて、部品コストを抑えることができるとともに、基板上のレイアウトの自由度を高めることができる。

また、スイッチング電源装置１では、温度センサ６１を、ダイオード３１Ａの近傍に配置するとともに、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅから離れるように配置したので、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅの故障をより確実に検出することができる。すなわち、このように配置することにより、温度センサ６１における検出温度Ｔｈ１が、その一番近くに配置されたダイオード３１Ａにおける発熱量により強い影響を受けるようにすることができる。よって、ダイオード３１Ａが故障した場合には、ダイオード３１Ａにおける発熱量の低下により、直接的にその故障を検出することができ、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅのいずれかが故障した場合には、ダイオード３１Ａにおける発熱量の増加を介して間接的にその故障を検出することができる。

一例として、温度センサ６１を、ダイオード３１Ａとダイオード３１Ｂの間に配置した場合を検討する。このとき、ダイオード３１Ａが故障した場合には、ダイオード３１Ａは発熱しないが、ダイオード３１Ｂの発熱量は増大するため、検出温度Ｔｈ１は、正常動作時に比べて低下するものの、その変化量が小さくなってしまう。一方、スイッチング電源装置１では、温度センサ６１を、ダイオード３１Ａの近傍に配置するとともに、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅからできる限り離れた位置に配置したので、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅのいずれか１つが故障したときの検出温度Ｔｈ１の変化量を大きくすることができる。

このように、温度センサ６１は、ダイオード３１Ａの近傍に配置することにより、ダイオード３１Ａにおける発熱量により強い影響を受けるのが望ましい。よって、温度センサ６１は、ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅだけでなく、スイッチング電源装置１における、発熱する他の部品から離れた場所に配置することが望ましい。また、温度センサ６１は、基板レイアウト上、電流の流れを阻害しないように配置することが望ましい。温度センサ６２についても同様である。

また、スイッチング電源装置１では、図２に示したように、温度センサ６１およびダイオード３１Ａ〜３１Ｅの各素子間の位置関係を、温度センサ６２およびダイオード３２Ａ〜３２Ｅの各素子間の位置関係とほぼ同じにしている。これにより、故障検出部６０における、温度センサ６１により検出された検出温度Ｔｈ１と、温度センサ６２により検出された検出温度Ｔｈ２との比較演算処理をシンプルにすることができる。すなわち、例えば、温度センサ６１とダイオード３１Ａ〜３１Ｅとの間の距離が、温度センサ６２とダイオード３２Ａ〜３２Ｅとの間の距離よりも著しく大きい場合には、正常動作時でも、検出温度Ｔｈ１が検出温度Ｔｈ２よりも低くなるため、比較演算の際に、この距離差の分だけ補正する必要がある。一方、スイッチング電源装置１では、温度センサ６１およびダイオード３１Ａ〜３１Ｅの各素子間の位置関係を、温度センサ６２およびダイオード３２Ａ〜３２Ｅの各素子間の位置関係とほぼ同じにしたので、このような補正を行うことなく比較演算を行うことができるため、故障検出部６０における比較演算処理をシンプルにすることができる。

また、スイッチング電源装置１では、温度センサ６１により検出された検出温度Ｔｈ１と、温度センサ６２により検出された検出温度Ｔｈ２とを比較することにより、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出している。これにより、検出動作をシンプルにすることができる。すなわち、検出温度Ｔｈ１，Ｔｈ２は、低圧バッテリＢＬに接続される負荷回路による負荷電流や、周囲温度などによって変化するが、正常動作状態であれば、検出温度Ｔｈ１と検出温度Ｔｈ２は、互いにほぼ同じ値となる。スイッチング電源装置１では、この検出温度Ｔｈ１と検出温度Ｔｈ２とを比較することにより、負荷電流や周囲温度などを考慮した補正を行う必要なく、シンプルな方法で故障を検出することができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、複数のダイオードに対して１つの温度センサを設けるようにしたので、部品コストを抑えることができるとともに、基板上のレイアウトの自由度を高めることができる。

本実施の形態では、温度センサを、複数のダイオードのうちの１つの近傍に配置するとともに、その他のダイオードからできる限り離れた位置に配置したので、５つのダイオードの故障をより確実に検出することができる。

本実施の形態では、温度センサ６１およびダイオード３１Ａ〜３１Ｅの各素子間の位置関係と、温度センサ６２およびダイオード３２Ａ〜３２Ｅの各素子間の位置関係をほぼ同じにしたので、故障検出部における比較演算処理をシンプルにすることができる。

本実施の形態では、２つの温度センサにおける検出温度を比較するようにしたので、シンプルな方法で故障を検出することができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、整流回路３０はダイオードにより整流を行うものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、いわゆる同期整流を行うものであってもよい。以下にその詳細を説明する。

図８は、同期整流を行うスイッチング電源装置１Ｂの一構成例を表すものである。スイッチング電源装置１Ｂは、整流回路３０Ｂと、制御部５０Ｂとを備えている。

整流回路３０Ｂは、この例では３つのスイッチング素子ＳＷ２１（ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃ）および３つのスイッチング素子ＳＷ２２（ＳＷ２２Ａ〜Ｗ２２Ｃ）を有している。スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２は、スイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４と同様に、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴなどの素子が使用可能である。この例では、スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２は、ＮチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴにより構成されている。３つのスイッチング素子ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃは、互いに並列に接続され、同様に３つのスイッチング素子ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２Ｃは、互いに並列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１ＣのゲートにはＳＷ制御信号Ｓ２１（後述）がそれぞれ供給され、ソースが２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続され、ドレインがトランス２０の２次側巻線２２Ｂの一端にそれぞれ接続されている。スイッチング素子ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２ＣのゲートにはＳＷ制御信号Ｓ２２（後述）がそれぞれ供給され、ソースが２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続され、ドレインがトランス２０の２次側巻線２２Ａの一端にそれぞれ接続されている。

ここで、スイッチング素子ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃのそれぞれは、本開示における「第１の整流素子」の一具体例に対応する。スイッチング素子ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２Ｃのそれぞれは、本開示における「第２の整流素子」の一具体例に対応する。

制御部５０Ｂは、ＳＷ制御部５１Ｂと、ＳＷ駆動部５４Ｂとを有している。ＳＷ制御部５１Ｂは、ＳＷ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４の基となる制御信号を生成し、トランス５２を介してＳＷ駆動部５３へ供給するとともに、ＳＷ制御信号Ｓ２１，Ｓ２２の基となる制御信号を生成し、ＳＷ駆動部５４Ｂへ供給するものである。ＳＷ駆動部５４Ｂは、ＳＷ制御部５１Ｂからの指示に基づいてＳＷ制御信号Ｓ２１，Ｓ２２を生成して、スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２に対して供給するものである。ＳＷ制御信号Ｓ２１は、例えば、図４において、期間Ｔ１２において高レベルとなり、他の期間において低レベルとなる信号である。また、ＳＷ制御信号Ｓ２２は、例えば、図４において、期間Ｔ１１において高レベルとなり、他の期間において低レベルとなる信号である。

この例では、温度センサ６１は、３つのスイッチング素子ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃに対応して設けられ、３つのスイッチング素子ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１）を検出する。同様に、温度センサ６２は、３つのスイッチング素子ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２Ｃに対応して設けられ、３つのスイッチング素子ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２Ｃの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２）を検出する。そして、故障検出部６０は、この検出温度Ｔｈ１，Ｔｈ２に基づいて、スイッチング素子ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃ，ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２Ｃの故障を検出する。

［変形例２］
上記実施の形態では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図９に示したように、抵抗素子７３（７３Ａ〜７３Ｃ），７４（７４Ａ〜７４Ｃ）の故障を検出してもよい。図９に示したスイッチング電源装置１Ｃは、整流回路３０Ｃを備えている。整流回路３０Ｃは、ダイオード７１，７２と、抵抗素子７３（７３Ａ〜７３Ｃ），７４（７４Ａ〜７４Ｃ）とを有している。ダイオード７１は、アノードが抵抗素子７３Ａ〜７３Ｃの一端に接続され、カソードが２次側巻線２２Ｂの一端に接続されている。抵抗素子７３Ａ〜７３Ｃは、互いに並列接続され、一端がダイオード７１のアノードにそれぞれ接続され、他端が２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続されている。ダイオード７２は、アノードが抵抗素子７４Ａ〜７４Ｃの一端に接続され、カソードが２次側巻線２２Ａの一端に接続されている。抵抗素子７４Ａ〜７４Ｃは、互いに並列接続され、一端がダイオード７２のアノードにそれぞれ接続され、他端が２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続されている。

この例では、温度センサ６１は、３つの抵抗素子７３Ａ〜７３Ｃに対応して設けられ、３つの抵抗素子７３Ａ〜７３Ｃの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１）を検出する。同様に、温度センサ６２は、３つの抵抗素子７４Ａ〜７４Ｃに対応して設けられ、３つの抵抗素子７４Ａ〜７４Ｃの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２）を検出する。そして、故障検出部６０は、この検出温度Ｔｈ１，Ｔｈ２に基づいて、抵抗素子７３Ａ〜７３Ｃ，７４Ａ〜７４Ｃの故障を検出する。

［変形例３］
上記実施の形態では、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅに対して１つの温度センサ６１を設けるとともに、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅに対して１つの温度センサ６２を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、４つ以下または６つ以上のダイオードに対して１つの温度センサを設けてもよい。また、例えば、５つのダイオードに対して２つ以上かつ４つ以下の温度センサを設けてもよい。以下に、５つのダイオードに対して２つの温度センサを設けたスイッチング電源装置１Ｄについて、詳細に説明する。

図１０は、スイッチング電源装置１Ｄの一構成例を表すものである。図１１は、各部品の基板上における配置を表すものである。スイッチング電源装置１Ｄは、図１０に示したように、温度センサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂと、故障検出部６０Ｄとを備えている。温度センサ６１Ａ，６１Ｂは、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅに対応して設けられ、温度センサ６２Ａ，６２Ｂは、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅに対応して設けられている。具体的には、図１１に示したように、温度センサ６１Ａ，６１Ｂは、並設された５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅの、並設方向における外側にそれぞれ配置されており、温度センサ６２Ａ，６２Ｂは、並設された５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅの、並設方向における外側にそれぞれ配置されている。すなわち、温度センサ６１Ａは、ダイオード３１Ａの近傍に配置されるとともに、それ以外の熱源（ダイオード３１Ｂ〜３１Ｅ、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅ等）から離れるように配置され、温度センサ６１Ｂは、ダイオード３１Ｅの近傍に配置されるとともに、それ以外の熱源（ダイオード３１Ａ〜３１Ｄ、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅ等）から離れるように配置されている。同様に、温度センサ６２Ａは、ダイオード３２Ｅの近傍に配置されるとともに、それ以外の熱源（ダイオード３２Ａ〜３２Ｄ、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ等）から離れるように配置され、温度センサ６２Ｂは、ダイオード３２Ａの近傍に配置されるとともに、それ以外の熱源（ダイオード３２Ｂ〜３２Ｅ、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ等）から離れるように配置されている。温度センサ６１Ａ，６１Ｂは、５つのダイオード３１Ａ〜３１Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１Ａ，Ｔｈ１Ｂ）をそれぞれ検出し、温度センサ６２Ａ，６２Ｂは、５つのダイオード３２Ａ〜３２Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２Ａ，Ｔｈ２Ｂ）をそれぞれ検出する。故障検出部６０Ｄは、検出温度Ｔｈ１Ａ，Ｔｈ１Ｂ，Ｔｈ２Ａ，Ｔｈ２Ｂに基づいて、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出する。

［変形例４］
上記実施の形態では、整流回路３０におけるダイオード素子３１，３２の故障を検出したが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係るスイッチング電源装置１Ｅついて詳細に説明する。

図１２は、スイッチング電源装置１Ｅの一構成例を表すものである。スイッチング電源装置１Ｅは、スイッチング回路１０Ｅと、整流回路３０Ｅと、故障検出部６０Ｅとを備えている。

スイッチング回路１０Ｅは、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ，ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂ，ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂ，ＳＷ１４Ａ，Ｓ１４Ｂと、温度センサ８１〜８４とを有している。

スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂは、上記実施の形態に係るスイッチング素子ＳＷ１１（図１など）に対応するものであり、互いに並列接続されている。スイッチング素子ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂは、上記実施の形態に係るスイッチング素子ＳＷ１２に対応するものであり、互いに並列接続されている。スイッチング素子ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂは、上記実施の形態に係るスイッチング素子ＳＷ１３に対応するものであり、互いに並列接続されている。スイッチング素子ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂは、上記実施の形態に係るスイッチング素子ＳＷ１４に対応するものであり、互いに並列接続されている。

温度センサ８１は、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂに対応して設けられたものであり、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１１）を検出し、その検出温度Ｔｈ１１の情報を含む検出信号Ｄet11を、故障検出部６０Ｅに供給する。温度センサ８２は、スイッチング素子ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂに対応して設けられたものであり、スイッチング素子ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１２）を検出し、その検出温度Ｔｈ１２の情報を含む検出信号Ｄet12を、故障検出部６０Ｅに供給する。温度センサ８３は、スイッチング素子ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂに対応して設けられたものであり、スイッチング素子ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１３）を検出し、その検出温度Ｔｈ１３の情報を含む検出信号Ｄet13を、故障検出部６０Ｅに供給する。温度センサ８４は、スイッチング素子ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂに対応して設けられたものであり、スイッチング素子ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１４）を検出し、その検出温度Ｔｈ１４の情報を含む検出信号Ｄet14を、故障検出部６０Ｅに供給する。

故障検出部６０Ｅは、検出温度Ｔｈ１１〜Ｔｈ１４に基づいて、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ，ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂ，ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂ，ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂの故障を検出する。具体的には、例えば、故障検出部６０Ｅは、検出温度Ｔｈ１１と検出温度Ｔｈ１２とを比較することにより、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ，ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂの故障を検出するとともに、検出温度Ｔｈ１３と検出温度Ｔｈ１４とを比較することにより、スイッチング素子ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂ，ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂの故障を検出する。この場合には、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ，ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂの故障を検出する観点からは、スイッチング素子ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂのそれぞれが、本開示における「第１のスイッチング素子」の一具体例に対応し、温度センサ８１が、本開示における「第１の温度検出素子」の一具体例に対応し、スイッチング素子ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂのそれぞれが、本開示における「第２のスイッチング素子」の一具体例に対応し、温度センサ８２が、本開示における「第２の温度検出素子」の一具体例に対応する。また、スイッチング素子ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂ，ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂの故障を検出する観点からは、スイッチング素子ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂのそれぞれは、本開示における「第１のスイッチング素子」の一具体例に対応し、温度センサ８３が、本開示における「第１の温度検出素子」の一具体例に対応し、スイッチング素子ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂのそれぞれは、本開示における「第２のスイッチング素子」の一具体例に対応し、温度センサ８４が、本開示における「第２の温度検出素子」の一具体例に対応する。

［変形例５］
上記実施の形態では、センタタップ型の整流方式を用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、カレントダブラ型の整流方式を用いてもよい。以下に、本変形例に係るスイッチング電源装置１Ｆについて詳細に説明する。

図１３は、スイッチング電源装置１Ｆの一構成例を表すものである。スイッチング電源装置１Ｆは、整流回路３０Ｆと、平滑回路４０Ｆとを有している。この例では、２次側巻線２２Ａの他端と２次側巻線２２Ｂの他端は互いに接続され、２次側巻線２２Ａの一端と２次側巻線２２Ｂの一端から、交流電圧を出力する。

整流回路３０Ｆは、この例では、互いに並列に接続された５つのダイオード９１（９１Ａ〜９１Ｅ）、および互いに並列に接続された５つのダイオード９２（９２Ａ〜９２Ｅ）を有している。ダイオード９１Ａ〜９１Ｅのカソードは２次側巻線２２Ａの一端にそれぞれ接続され、アノードは２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続されている。ダイオード９２Ａ〜９２Ｅのカソードは２次側巻線２２Ｂの一端にそれぞれ接続され、アノードは２次側低圧ラインＬ２Ｌにそれぞれ接続されている。

平滑回路４０Ｆは、チョークコイルＬｃｈ１，Ｌｃｈ２と出力平滑コンデンサＣoutとを有している。チョークコイルＬｃｈ１は、一端が２次側巻線２２Ａの一端に接続され、他端が、チョークコイルＬｃｈ２の他端および出力平滑コンデンサＣoutの一端と接続される。チョークコイルＬｃｈ２は、一端が２次側巻線２２Ｂの一端に接続され、他端が、チョークコイルＬｃｈ１の他端および出力平滑コンデンサＣoutの一端と接続される。出力平滑コンデンサＣoutは、一端がチョークコイルＬｃｈ１，Ｌｃｈ２の他端に接続されるとともに、他端が２次側低圧ラインＬ２Ｌに接続されている。

温度センサ６１は、ダイオード９１Ａ〜９１Ｅに対応して設けられたものであり、ダイオード９１Ａ〜９１Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ１）を検出する。温度センサ６２は、ダイオード９２Ａ〜９２Ｅに対応して設けられたものであり、ダイオード９２Ａ〜９２Ｅの発熱状態に応じた温度（検出温度Ｔｈ２）を検出する。

［変形例６］
上記実施の形態では、故障検出部６０は、検出温度Ｔｈ１と検出温度Ｔｈ２とを比較することにより、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、検出温度Ｔｈ１と検出温度Ｔｈ２とを比較せずに、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出してよい。本変形例に係るスイッチング電源装置１Ｇ（図１）は、故障検出部６０Ｇを備えている。この故障検出部６０Ｇは、検出温度Ｔｈ１と、リファレンス値とを比較することによりダイオード３１Ａ〜３１Ｅの故障を検出するとともに、検出温度Ｔｈ２と、リファレンス値とを比較することによりダイオード３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出する。故障検出部６０Ｇは、スイッチング電源装置１Ｇの周囲温度や、負荷電流値に基づいてこのリファレンス値を求め、このリファレンス値と、検出温度Ｔｈ１，Ｔｈ２に基づいてダイオード３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅの故障を検出する。

以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、温度センサ６１を、５つのダイオード３１のうちの一番外側のダイオード３１Ａの近傍に配置したが、これに限定されるものではなく、５つのダイオード３１のうちのどのダイオード３１の近傍に配置してもよい。温度センサ６２についても同様である。また、この例では、ダイオード３１Ａ〜３１Ｅを一列に並設するとともに、ダイオード３２Ａ〜３２Ｅを一列に並設したが、これに限定されるものではない。

また、例えば、上記実施の形態では、トランス２０の１次側巻線２１と２次側巻線２２Ａ，２２Ｂとはフォワード接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、フライバック接続してもよい。

また、例えば、上記実施の形態では、スイッチング電源装置１などは、直流入力電圧Ｖinを変圧して直流出力電圧Ｖoutを生成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、直流入力電圧を変圧して交流出力電圧を生成（ＤＣ／ＡＣ変換）してもよいし、交流入力電圧を変圧して直流出力電圧を生成（ＡＣ／ＤＣ変換）してもよいし、交流入力電圧を変圧して交流出力電圧を生成（ＡＣ／ＡＣ変換）してもよい。

１，１Ｂ〜１Ｆ…スイッチング電源装置、９…電圧検出回路、１０，１０Ｅ…スイッチング回路、２０…トランス、２１…１次側巻線、２２Ａ，２２Ｂ…２次側巻線、３０，３０Ｂ，３０Ｃ…整流回路、３１，３１Ａ〜３１Ｅ，３２，３２Ａ〜３２Ｅ，７１，７２，９１，９１Ａ〜９１Ｅ，９２，９２Ａ〜９２Ｅ…ダイオード、４０…平滑回路、５０，５０Ｂ…制御部、５１…ＳＷ制御部、５２…トランス、５３，５４Ｂ…ＳＷ駆動部、６０，６０Ｄ…故障検出部、６１，６１Ａ，６１Ｂ，６２，６２Ａ，６２Ｂ，８１〜８４…温度センサ、７３，７３Ａ〜７３Ｃ，７４，７４Ａ〜７４Ｃ…抵抗素子、ＢＨ…高圧バッテリ、ＢＬ…低圧バッテリ、Ｃin…入力平滑コンデンサ、Ｃout…出力平滑コンデンサ、Ｄet1，Ｄet1A，Ｄet1B，Ｄet2，Ｄet2A，Ｄet2B…検出信号、Ｉa1，Ｉb1…１次側ループ電流、Ｉa2，Ｉb2…２次側ループ電流、Ｌch…チョークコイル、Ｌｒ…共振用インダクタ、ＳＷ１１〜ＳＷ１４，ＳＷ１１Ａ，ＳＷ１１Ｂ，ＳＷ１２Ａ，ＳＷ１２Ｂ，ＳＷ１３Ａ，ＳＷ１３Ｂ，ＳＷ１４Ａ，ＳＷ１４Ｂ，ＳＷ２１，ＳＷ２１Ａ〜ＳＷ２１Ｃ，ＳＷ２２，ＳＷ２２Ａ〜ＳＷ２２Ｃ…スイッチング素子、Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２２…ＳＷ制御信号、Ｔ…周期、Ｔｈ１，Ｔｈ１Ａ，Ｔｈ１Ｂ，Ｔｈ２，Ｔｈ２Ａ，Ｔｈ２Ｂ…検出温度、Ｔｄ…デッドタイム、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３〜Ｔ５…出力端子、Ｔ１１，Ｔ１２…期間、Ｖin…入力電圧、Ｖout…出力電圧、φ…位相差。

Claims (10)

1. 電流路上に互いに並列に接続されたＮ個の第１の発熱素子と、
   Ｎ個の前記第１の発熱素子と対称に構成され、電流路上に互いに並列に接続されたＮ個の第２の発熱素子と、
   Ｎ個の前記第１の発熱素子に対応して設けられた、第１の温度検出素子と、
   Ｎ個の前記第２の発熱素子に対応して設けられた、第２の温度検出素子と
   を備え、
   Ｎ個の前記第１の発熱素子は１列に並設され、
   前記第１の温度検出素子は、Ｎ個の前記第１の発熱素子のうちの一番外側の第１の発熱素子の近傍に配置され、
   Ｎ個の前記第２の発熱素子は１列に並設され、
   前記第２の温度検出素子は、Ｎ個の前記第２の発熱素子のうちの一番外側の第２の発熱素子の近傍に配置されている
   電源装置。
2. １次側巻線と、第１の巻線および第２の巻線を含む２次側巻線とを有するトランスを備え、
   前記第１の発熱素子は第１の整流素子であり、
   前記第２の発熱素子は第２の整流素子であり、
   Ｎ個の前記第１の整流素子は、前記第１の巻線の電流路上に配置され、
   Ｎ個の前記第２の整流素子は、前記第２の巻線の電流路上に配置されている
   請求項１に記載の電源装置。
3. １次側巻線と２次側巻線とを有するトランスを備え、
   前記第１の発熱素子は第１のスイッチング素子であり、
   前記第２の発熱素子は第２のスイッチング素子であり、
   Ｎ個の前記第１のスイッチング素子、およびＮ個の前記第２のスイッチング素子は、前記１次側巻線の電流路上に配置されている
   請求項１に記載の電源装置。
4. １次側巻線と、第１の巻線および第２の巻線を含む２次側巻線とを有するトランスを備え、
   前記第１の発熱素子は第１の抵抗素子であり、
   前記第２の発熱素子は第２の抵抗素子であり、
   Ｎ個の前記第１の抵抗素子は、前記第１の巻線の電流路上に配置され、
   Ｎ個の前記第２の抵抗素子は、前記第２の巻線の電流路上に配置されている
   請求項１に記載の電源装置。
5. 前記第１の温度検出素子は、Ｎ個の前記第２の発熱素子から遠い側に配置され、
   前記第２の温度検出素子は、Ｎ個の前記第１の発熱素子から遠い側に配置されている
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源装置。
6. 前記第１の温度検出素子における検出温度と、前記第２の温度検出素子における検出温度とを比較する比較部をさらに備えた
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電源装置。
7. Ｎ個の前記第１の発熱素子と、Ｎ個の前記第２の発熱素子とは、回路上対称に構成されている
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電源装置。
8. Ｎ個の前記第１の発熱素子および前記第１の温度検出素子の間の相対的な位置関係は、Ｎ個の前記第２の発熱素子および前記第２の温度検出素子の間の相対的な位置関係と同じである
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電源装置。
9. １列に並設され互いに並列に接続されたＮ個の第１の発熱素子のうちの一番外側の第１の発熱素子の近傍に配置された、第１の温度検出素子における検出温度と、Ｎ個の前記第１の発熱素子と対称に構成され、１列に並設され互いに並列に接続されたＮ個の第２の発熱素子のうちの一番外側の第２の発熱素子の近傍に配置された、第２の温度検出素子における検出温度とを比較する
   電源装置の故障検出方法。
10. 前記第１の温度検出素子における検出温度と前記第２の温度検出素子における検出温度との比較結果に基づいて、前記Ｎ個の第１の発熱素子および前記Ｎ個の第２の発熱素子の故障を検出するとともに、前記Ｎ個の第１の発熱素子および前記Ｎ個の第２の発熱素子に流れる電流を抑えるように制御する
    請求項９に記載の電源装置の故障検出方法。

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