JP5812201B2

JP5812201B2 - ダイオード負荷駆動電源装置

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Publication number: JP5812201B2
Application number: JP2014526849A
Authority: JP
Inventors: 宏次浅井; 博徳松本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
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Filing date: 2013-07-12
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Description

本発明は、複数のダイオード負荷へ電力を供給して駆動するダイオード負荷駆動電源装置に関する。

特許文献１には、複数のＬＥＤを点灯させるための点灯回路が開示されている。特許文献１に記載の回路は、複数のＬＥＤそれぞれに対してＤＣ−ＤＣコンバータが設けられた構成である。この構成により、各ＬＥＤに安定した電流を供給することで、ＬＥＤを精度よく点灯制御でき、ＬＥＤのちらつき等を防止できることが記載されている。

特開２０１１−１２４１９５号公報

ところで、順方向降下電圧ＶＦにばらつきがある状態で、複数のダイオード負荷を統括して一の制御手段により制御すると、起動時の電流立ち上がり特性に、オーバーシュート又は立ち上がりの遅れが発生する問題が生じる。これは、例えばプロジェクタの光源として用いた場合に、負荷側にノイズを発生し、負荷側の特性に影響を与える問題となる。さらに、オーバーシュートが大きくなると、定格電流を超え、光源の劣化を引き起こすおそれがある。特許文献１はＬＥＤの順方向降下電圧を考慮していないため、前記問題は特許文献１では解決できない。

そこで、本発明の目的は、ダイオード負荷の順方向降下電圧ＶＦのばらつきの影響によって生じる、オーバーシュート等の、起動時における立ち上がり特性のばらつきを抑えることができるダイオード負荷駆動電源装置を提供することにある。

本発明に係るダイオード負荷駆動電源装置は、スイッチ素子のスイッチングにより、電圧を整流平滑し、ダイオード負荷へ出力する複数のスイッチ回路と、前記ダイオード負荷へ供給された電流と目標値との偏差に対する前記スイッチ素子のオン時間又はオン時間比率の変化率であるフィードバックゲインに基づいて、複数の前記スイッチ回路の前記スイッチ素子それぞれをスイッチング制御し、複数の前記ダイオード負荷を定格駆動する制御部と、を備え、前記制御部は、前記スイッチ回路の前記スイッチ素子のスイッチング制御を行い、定格電流以下の電流を供給して前記ダイオード負荷を予備駆動する手段と、前記予備駆動の期間における前記ダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧に関する情報を取得する手段と、前記ダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧に応じて、前記ダイオード負荷それぞれに接続された前記スイッチ回路の前記スイッチ素子それぞれの前記フィードバックゲインを設定する設定手段と、を有することを特徴とする。

この構成では、複数のダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧ＶＦにばらつきがあっても、各順方向降下電圧に応じたフィードバックゲインが設定される。このため、定格電流を供給してダイオード負荷を点灯させる際、ダイオード負荷に流れる電流の立ち上がりに生じるオーバーシュート等の起動ばらつきを、ダイオード負荷毎に抑制できる。また、順方向降下電圧を取得する予備駆動では、定格電流以下の電流がダイオード負荷へ起動初期の短期間のみ供給されるため、視覚上の問題は生じない。

前記設定手段は、前記スイッチ素子それぞれのスイッチング制御に対する前記フィードバックゲインとして、前記ダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧が低い順に、低いフィードバックゲインを設定する構成でもよい。

この構成では、順方向降下電圧の高低順に応じたフィードバックゲインを設定することで、ダイオード負荷に流れる電流の立ち上がりに生じるオーバーシュート等の起動ばらつきを、ダイオード負荷毎に抑制できる。

前記設定手段は、複数の前記フィードバックゲインをあらかじめ有する構成が好ましい。

この構成では、設定手段にフィードバックゲインの演算処理を実行させる必要がない。

前記設定手段は、順方向降下電圧に関する情報から複数の前記ダイオード負荷それぞれに使用されるダイオードの数を判別し、あらかじめ有する前記フィードバックゲインの組合せの中から１つを選択する構成が好ましい。

この構成では、ダイオードの数が異なる場合であっても、最適なフィードバックゲインを設定することが容易となる。

前記制御部は、前記スイッチ素子のオン時間又はオンデューティ比を、前記順方向降下電圧に関する情報として取得する構成が好ましい。

この構成では、ダイオード負荷の順方向降下電圧に関する情報を直接検出して取得することなく、制御部の内部で順方向降下電圧に関する情報を習得することが可能となり、装置の回路構成を省略することができる。

本発明によれば、複数のダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧にばらつきがあっても、ダイオード負荷に流れる電流の立ち上がりに生じるオーバーシュート等の起動ばらつきを、ダイオード負荷毎に抑制できる。

実施形態１に係るダイオード負荷駆動電源装置の回路図ダイオード負荷駆動電源装置の各スイッチ素子のオンデューティ比とＶＦとの関係を示す図予備駆動期間のダイオードの負荷電流の波形を示す図本駆動時における負荷電流の波形を示す図ＤＳＰの動作を示すフローチャート実施形態２に係るダイオード負荷駆動電源装置の回路図実施形態３に係るダイオード負荷駆動電源装置の回路図

以下に説明する実施形態は、本発明に係るダイオード負荷駆動電源装置をプロジェクタの光源の電源装置として用いた場合について説明する。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係るダイオード負荷駆動電源装置の回路図である。本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０１は、一次巻線ｎｐ及び二次巻線ｎｓを備えたトランスＴを備えている。ダイオード負荷駆動電源装置１０１は、トランスＴの一次側に入力電源Ｅを備え、二次側に、主負荷１０、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３を備えている。

一次巻線ｎｐには、ローサイドスイッチ素子Ｑ１が直列接続されている。また、一次巻線ｎｐには、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２、共振用のキャパシタＣｒ及びインダクタＬｒが接続されていて、閉ループを構成している。ローサイドスイッチ素子Ｑ１及びハイサイドスイッチ素子Ｑ２等で構成される回路は、ローサイドスイッチ素子Ｑ１及びハイサイドスイッチ素子Ｑ２がデッドタイムを挟んで相補的にオンオフすることで、一次巻線ｎｐに電流を正逆に流す。これにより、トランスＴの二次巻線ｎｓには誘起電圧が発生する。

二次巻線の一端部には主整流平滑回路が接続されている。主整流平滑回路は、接続されたインダクタＬ１、第１整流素子Ｄ１及び平滑キャパシタＣo_１を有している。そして、主整流平滑回路は、二次巻線ｎｓからの誘起電圧を整流平滑し、主出力電圧Ｖo₁を発生する。主整流平滑回路の後段には、主負荷１０が接続されていて、主負荷１０に主出力電圧Ｖo₁が供給される。なお、主負荷１０に供給される主出力電圧Ｖo₁は、ローサイドスイッチ素子Ｑ１及びハイサイドスイッチ素子Ｑ２のスイッチング制御により決まる。

なお、主整流平滑回路と主負荷１０との間には、不図示のＤＣ−ＤＣコンバータが設けられていて、例えば、主整流平滑回路から出力された１２Ｖの電圧を３Ｖに降圧して、主負荷１０へ供給される。

二次巻線ｎｓは複数の中間タップを有している。各中間タップには、第１、第２及び第３整流平滑回路が接続されている。これらの整流平滑回路は、本発明に係るスイッチ回路に相当する。

第１整流平滑回路は、二次巻線ｎｓの中間タップに接続されたインダクタＬ２１、第１スイッチング回路ＣＲ１及び平滑キャパシタＣo₂₁を有している。第１スイッチング回路ＣＲ１は、ダイオードＤ２１及びスイッチ素子Ｑ２１を有している。第１整流平滑回路は、二次巻線ｎｓの中間タップからの誘起電圧をスイッチングし、さらに整流平滑することで、出力電圧Ｖo₂₁を発生する。第１整流平滑回路の後段には第１ダイオード負荷１１が接続されていて、第１ダイオード負荷１１に出力電圧Ｖo₂₁が供給される。

第２整流平滑回路は、二次巻線ｎｓの中間タップに接続されたインダクタＬ２２、第２スイッチング回路ＣＲ２及び平滑キャパシタＣo₂₂を有している。第２スイッチング回路ＣＲ２は、ダイオードＤ２２及びスイッチ素子Ｑ２２を有している。第２整流平滑回路は、二次巻線ｎｓの中間タップからの誘起電圧をスイッチングし、さらに整流平滑することで、出力電圧Ｖo₂₂を発生する。第２整流平滑回路の後段には、第２ダイオード負荷１２が接続されていて、第２ダイオード負荷１２に出力電圧Ｖo₂₂が供給される。

第３整流平滑回路は、二次巻線ｎｓの中間タップに接続されたインダクタＬ２３、第３スイッチング回路ＣＲ３及び平滑キャパシタＣo₂₃を有している。第３スイッチング回路ＣＲ３は、ダイオードＤ２３及びスイッチ素子Ｑ２３を有している。第３整流平滑回路は、二次巻線ｎｓの中間タップからの誘起電圧をスイッチングし、さらに整流平滑することで、出力電圧Ｖo₂₃を発生する。第３整流平滑回路の後段には、第３ダイオード負荷１３が接続されていて、第３ダイオード負荷１３に出力電圧Ｖo₂₃が供給される。

各インダクタＬ１，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３は、誘起電圧が生じた二次巻線ｎｓから後段へ流入する電流の立ち上がりを遅らせる。これらインダクタＬ１，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３はトランスＴの漏れインダクタンスであってもよいし、外部実部品であってもよい。立ち上がりを遅らせる必要がない場合、インダクタは不要である。

ダイオード負荷駆動電源装置１０１は、トランスＴの一次側にローサイドスイッチ素子Ｑ１及びハイサイドスイッチ素子Ｑ２をスイッチング制御する主スイッチング制御回路（以下、主ＳＷ制御回路という。）２０を備えている。主ＳＷ制御回路２０は、主出力電圧Ｖo₁に応じた帰還信号ｆｂが入力される。図示しないが、帰還信号ｆｂは、例えばフォトカプラ等の絶縁手段を介して二次側から一次側へフィードバックされる。そして、主ＳＷ制御回路２０は、主出力電圧Ｖo₁を安定させるために、帰還信号ｆｂに基づいてローサイドスイッチ素子Ｑ１及びハイサイドスイッチ素子Ｑ２を、短いデッドタイムを挟んで交互にオンオフする制御を行う。

ダイオード負荷駆動電源装置１０１は、ＤＳＰ（Digital SignalProcessor）３０を備えている。ＤＳＰ３０（第２制御部）は、第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２、第３ＳＷ制御部３３及びゲイン設定部３４等、複数の機能を有している。なお、ＤＳＰで構成している部分はＭＣＵ（Micro Control Unit）で構成してもかまわない。第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２及び第３ＳＷ制御部３３はそれぞれ同様に動作する。したがって、以下では、第１ＳＷ制御部３１について説明し、第２ＳＷ制御部３２及び第３ＳＷ制御部３３については対応する符号を括弧書きで示す。

第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御する。第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、スイッチング制御により、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３を点灯させるが、起動初期の本駆動開始前に予備駆動期間を設けて定格電流以下の電流を供給して、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）を予備駆動する。

ゲイン設定部３４は、予備駆動期間において、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の順方向降下電圧ＶＦを読み込む。順方向降下電圧ＶＦの読み込みは、スイッチング素子の起動時のオンデューティ比の差を判別する方法でＤＳＰ３０が行ってもよいし、他の回路で検出した順方向降下電圧ＶＦをＤＳＰ３０が取得してもよい。ゲイン設定部３４は、順方向降下電圧ＶＦに応じたフィードバックゲインを設定する。

フィードバックゲインは、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）に流れる電流（以下、負荷電流という。）の測定値と目標値との偏差に対するスイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）のオン時間又はオン時間比率の変化率である。

ゲイン設定部３４は、例えば、実験又は経験等から決められた値として記憶部に予め記憶されたフィードバックゲインのうち、順方向降下電圧ＶＦに対応するものを取得して設定してもよいし、算出式を用いて算出したフィードバックゲインを設定してもよい。ゲイン設定部３４は、設定したフィードバックゲインを、設定に用いた順方向降下電圧ＶＦに対応する第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）へ出力する。

第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、ゲイン設定部３４により設定されたフィードバックゲインに基づいて、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御し、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の本駆動を開始する。

第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）がスイッチング制御するスイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）のオンデューティ比は、第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）の定電流駆動により設定される。具体的には、第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）に接続された電流検出用の抵抗Ｒ１（Ｒ２，Ｒ３）から負荷電流を検出する。また、第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）には調光信号が入力される。第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、負荷電流を、調光信号によって決まった目標電流値に保つように、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御する。

ここで、本駆動開始時においても、第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の順方向降下電圧ＶＦに応じて設定されたフィードバックゲインに基づいて、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御する。したがって、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３それぞれの順方向降下電圧ＶＦにばらつきがあった場合、第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２及び第３ＳＷ制御部３３は、それぞれ異なったオンデューティ比でスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３をスイッチング制御する。

これにより、本駆動開始時における、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３それぞれの負荷電流の立ち上がりには、オーバーシュート又は立ち上がりの遅れが発生する等の起動ばらつきを抑制できる。なお、順方向降下電圧ＶＦに差がない場合は、同一のゲインをあてることをすれば同一の起動特性とすることが可能である。

図２はダイオード負荷駆動電源装置１０１の各スイッチ素子のオンデューティ比とＶＦの関係を示す図である。順方向降下電圧ＶＦの差に応じて、スイッチ素子のオンデューティ比には差が生じる。図２では、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２、第３ダイオード負荷１３の順に順方向降下電圧ＶＦが低くなっている場合に、スイッチ素子Ｑ２１のオン時間ｔ１、スイッチ素子Ｑ２２のオン時間ｔ２、スイッチ素子Ｑ２３のオン時間ｔ３の順に短くなっていることを示している。

フィードバックゲインはこのオンデューティ比の掃引速度を決めている。順方向降下電圧ＶＦに応じてゲインを決めることで、オンデューティ比の掃引速度が変わり、負荷電流の立ち上がりばらつきの抑制が可能となる。

図３は、予備駆動期間のダイオードの負荷電流の波形を示す図である。

ＤＳＰ３０の第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、例えば、１０〜５０ｍｓの時間をかけて第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３の負荷電流が立ち上がるよう、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御する。予備駆動期間は、起動初期期間のみで、かつ短時間であるため、本駆動期間の立ち上がり特性よりも遅くでき、予備駆動期間の開始時における負荷電流の立ち上がりにオーバーシュートが生じることを防止できる。

負荷電流が予備駆動期間での目標電流値に達した後、第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、所定期間（例えば、６０〜２００ｍｓ）定電流駆動するよう、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御する。ゲイン設定部３４は、予備駆動期間での定電流駆動時において、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の順方向電圧ＶＦを読み込む。そして、ゲイン設定部３４はフィードバックゲインを設定する。その後、予備駆動期間は終了し、負荷電流はゼロになる。

図４は、本駆動時における負荷電流の波形を示す図である。図４では、対比のために、本発明のオーバーシュート対策を行っていない場合の負荷電流の波形を下部に示す。図４では、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３の順方向降下電圧ＶＦに５Ｖ程度の差がある場合について示す。また、図４に示すように、調光信号が入力されたタイミングで、本駆動におけるＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わり、ＤＳＰ３０はスイッチング動作を開始し、負荷電流制御を行う。

図４の上部に示すように、本駆動の開始時に、順方向降下電圧ＶＦに応じて設定したフィードバックゲインに基づいてスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３をスイッチング制御した場合、負荷電流の立ち上がりにはオーバーシュート及び立ち上がりの遅れは生じていない。このため、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３の立ち上がり時の電流変化は揃う。

一方、順方向降下電圧ＶＦに差がある状態で、本駆動期間内においてスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３それぞれを同じフィードバックゲインでスイッチング制御した場合、順方向降下電圧ＶＦが低いＬＤの負荷電流にはオーバーシュートが生じ、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３の立ち上がり時の電流変化に差が生じる。

図５はＤＳＰ３０の動作を示すフローチャートである。ＤＳＰ３０は記憶されたプログラムを実行することで、図５に示す動作を実行する。

ダイオード負荷駆動電源装置１０１の電源が投入された後、ＤＳＰ３０の第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、予備駆動期間の開始時において、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）のスイッチング制御を開始し、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）に対し、図２で説明した、例えば１０〜５０ｍｓの期間で第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の負荷電流を立ち上げる（Ｓ１０１）。その後、ＤＳＰ３０の第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、所定期間（例えば６０〜２００ｍｓ）、定電流（１．０Ａ）が流れ続けるよう、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御する（Ｓ１０２）。

ＤＳＰ３０のゲイン設定部３４は、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の順方向降下電圧ＶＦを読み込む（Ｓ１０３）。ＤＳＰ３０のゲイン設定部３４は、読み込んだ順方向降下電圧ＶＦに応じて、本駆動期間に用いるフィードバックゲインを設定する（Ｓ１０４）。

そして、ＤＳＰ３０の第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）のスイッチング制御を停止し、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の予備駆動を終了する（Ｓ１０５）。

ＤＳＰ３０の第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）は、外部から入力された調光信号、及び、設定されたフィードバックゲインに基づいて、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）のスイッチング制御を開始する（Ｓ１０６）。これにより、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の本駆動が開始される。順方向降下電圧ＶＦに応じたゲインによりスイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）をスイッチング制御することで、負荷電流の立ち上がりにオーバーシュート又は立ち上がりの遅れが発生することを抑えることができる。

例えば、第１ダイオード負荷１１の順方向降下電圧ＶＦ１、第２ダイオード負荷１２の順方向降下電圧ＶＦ２、第３ダイオード負荷１３の順方向降下電圧ＶＦ３が、ＶＦ２＜ＶＦ３＜ＶＦ１である場合、ゲイン設定部３４が設定するフィードバックゲインは、第２ＳＷ制御部３２、第３ＳＷ制御部３３、第１ＳＷ制御部３１の順に高くなっている。

その後、ＤＳＰ３０は、電源がオフされる等の終了時まで、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の定格駆動を継続する（Ｓ１０７）。

以上説明したように、本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０１は、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３それぞれの順方向降下電圧ＶＦにばらつきがあっても、負荷電流の立ち上がりにオーバーシュート等の発生を抑制できる。これにより、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）に起動ばらつきが生じることによる、負荷側の特性への影響、負荷自体の劣化を防止できる。

なお、本実施形態では、ゲイン設定部３４は、予備駆動期間に読み込んだ順方向降下電圧ＶＦに基づいてフィードバックゲインを設定しているが、予備駆動期間のスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３のオン時間（又はオンデューティ比）に基づいて、フィードバックゲインを設定してもよい。例えば、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）の順方向降下電圧ＶＦが高い場合、フィードバック制御の結果、スイッチ素子Ｑ２１（Ｑ２２，Ｑ２３）のオン時間は長くなる。したがって、ゲイン設定部３４は、スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３のオン時間の長短に応じたフィードバックゲインを設定してもよい。

（実施形態２）
図６は実施形態２に係るダイオード負荷駆動電源装置の回路図である。実施形態１に係るダイオード負荷駆動電源装置１０１は、読み込んだ順方向降下電圧ＶＦ毎に、対応するフィードバックゲインを設定している。これに対し、本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０２は、読み込んだ順方向降下電圧ＶＦを対比して、順方向降下電圧ＶＦが低い順に、低いフィードバックゲインを割り当てる。

また、本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０２は、トランスＴの二次側が、実施形態１に係るダイオード負荷駆動電源装置１０１と相違する。以下、トランスＴの二次側の回路構成について説明する。なお、実施形態１と同様の部材については同じ符号を付し、説明は省略する。

トランスＴは二つの二次巻線ｎｓ１，ｎｓ２を有している。二次巻線ｎｓ１には主整流平滑回路が接続されている。主整流平滑回路は、インダクタＬ１、第１整流素子Ｄ１及び平滑キャパシタＣo_１を有し、不図示のＤＣ−ＤＣコンバータを介して後段の主負荷１０に主出力電圧Ｖo₁を供給する。

二次巻線ｎｓ２には、インダクタＬ２及びダイオードＤ２が接続されている。ダイオードＤ２のカソードには第１、第２及び第３整流平滑回路が接続されている。第１、第２及び第３整流平滑回路は、実施形態１と同様の構成である。

本実施形態では、主負荷１０と、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３とに対して独立した二次巻線ｎｓ１，ｎｓ２の誘起電圧を供給する構成である。

ダイオード負荷駆動電源装置１０２は、ローサイドスイッチ素子Ｑ１及びハイサイドスイッチ素子Ｑ２をスイッチング制御する主ＳＷ制御回路２０を備えている。また、ダイオード負荷駆動電源装置１０２は、第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２、第３ＳＷ制御部３３及びゲイン設定部３４等、複数の機能を有したＤＳＰ３０を備えている。

第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２及び第３ＳＷ制御部３３は実施形態１と同様に機能する。

ゲイン設定部３４は、読み込んだ順方向降下電圧ＶＦを対比し、低い順にフォードバックゲインを設定する。例えば、第１ダイオード負荷１１の順方向降下電圧ＶＦ１、第２ダイオード負荷１２の順方向降下電圧ＶＦ２、第３ダイオード負荷１３の順方向降下電圧ＶＦ３が、ＶＦ２＜ＶＦ３＜ＶＦ１である場合、ゲイン設定部３４が設定するフィードバックゲインは、第２ＳＷ制御部３２、第３ＳＷ制御部３３、第１ＳＷ制御部３１の順に高くなっている。

なお、本実施形態のゲイン設定部３４には、割り当てるフィードバックゲインが３つ用意（記憶）されている。つまり、ゲイン設定部３４は設定するフィードバックゲインをあらかじめ有している。３つのフィードバックゲインを１つの組み合わせとして、この組み合わせが複数用意（記憶）されていてもよい。そして、ゲイン設定部３４は、設定するフォードバックゲインが、順方向降下電圧ＶＦの高低に応じた順序となるよう、第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２及び第３ＳＷ制御部３３に対してフィードバックゲインを設定する。

ゲイン設定部３４がフィードバックゲインを設定する以外の動作は、実施形態１と同じである。

以上説明したように、本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０２は、実施形態１と同様に、負荷電流の立ち上がりに生じるオーバーシュート等の起動ばらつきを、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）毎に抑制できる。

ここで、第１ダイオード負荷１１、第２ダイオード負荷１２及び第３ダイオード負荷１３に使用されるダイオードの数は、製品仕様により異なる場合がある。それぞれが同じダイオードの数の場合もあれば、それぞれ異なる場合もある。そのため、ダイオードの数が異なる製品仕様として例えばＡ仕様、Ｂ仕様、Ｃ仕様とある場合に、ゲイン設定部３４にはフィードバックゲインの組合せを、Ａ仕様の製品に対して複数の組合せを用意（記憶）し、Ｂ仕様の製品に対して複数の組合せを用意（記憶）し、Ｃ仕様の製品に対して複数の組合せを用意（記憶）することが望ましい。

ゲイン設定部３４は、読み込んだ順方向降下電圧ＶＦから、まず製品仕様がＡ仕様、Ｂ仕様、Ｃ仕様のいずれかを判別する。そして次に、それぞれの仕様に対して用意（記憶）されたフィードバックゲインの組合せの中から最適な組合せを選択し、第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２及び第３ＳＷ制御部３３に対してフィードバックゲインを設定する。製品仕様を先に判別することで、ダイオードの数が製品仕様により異なった場合でも、最適なフィードバックゲインを設定することが容易となる。

また、ゲイン設定部３４が読み込んだ順方向降下電圧ＶＦから製品仕様を判別してダイオードの数を判別し、ＤＳＰ３０がその情報を受けることで、ＤＳＰ３０が有する減電圧保護等の保護機能の設定値をダイオードの数に応じた最適値に変更することも可能となる。

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るダイオード負荷駆動電源装置の回路図である。本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０３は、トランスＴを備えず、降圧コンバータを備える点で実施形態１，２と相違する。以下、相違点について説明する。

ダイオード負荷駆動電源装置１０３は、入力電源Ｅに接続された第１整流平滑回路、第２整流平滑回路及び第３整流平滑回路を備えている。

第１整流平滑回路は、第１スイッチング回路ＣＲ３１及び平滑キャパシタＣo₃₁を有している。第１スイッチング回路ＣＲ３１は、スイッチ素子Ｑ３１、ダイオードＤ３１及びインダクタＬ３１を有する降圧コンバータ回路である。第１整流平滑回路は、入力電源Ｅからの電圧をスイッチングし、さらに整流平滑することで、出力電圧Ｖo₃₁を発生する。出力電圧Ｖo₃₁は、第１整流平滑回路の後段に接続された第１ダイオード負荷１１に供給される。

第２整流平滑回路は、第２スイッチング回路ＣＲ３２及び平滑キャパシタＣo₃₂を有している。第２スイッチング回路ＣＲ３２は、スイッチ素子Ｑ３２、ダイオードＤ３２及びインダクタＬ３２を有する降圧コンバータ回路である。第２整流平滑回路は、入力電源Ｅからの電圧をスイッチングし、さらに整流平滑することで、出力電圧Ｖo₃₂を発生する。出力電圧Ｖo₃₂は、第２整流平滑回路の後段に接続された第２ダイオード負荷１２に供給される。

第３整流平滑回路は、第３スイッチング回路ＣＲ３３及び平滑キャパシタＣo₃₃を有している。第３スイッチング回路ＣＲ３３は、スイッチ素子Ｑ３３、ダイオードＤ３３及びインダクタＬ３３を有する降圧コンバータ回路である。第３整流平滑回路は、入力電源Ｅからの電圧をスイッチングし、さらに整流平滑することで、出力電圧Ｖo₃₃を発生する。出力電圧Ｖo₃₃は、第３整流平滑回路の後段に接続された第３ダイオード負荷１３に供給される。

また、ダイオード負荷駆動電源装置１０３はＤＳＰ３０を備えている。ＤＳＰ３０は、第１ＳＷ制御部３１、第２ＳＷ制御部３２、第３ＳＷ制御部３３及びゲイン設定部３４を備えている。これら各部は、実施形態１，２と同様である。ゲイン設定部３４は、例えば、実験又は経験等から決められた値として記憶部に予め記憶されたフィードバックゲインのうち、順方向降下電圧ＶＦに対応するものを取得して設定してもよいし、算出式を用いて算出したフィードバックゲインを設定してもよい。ゲイン設定部３４は、設定したフィードバックゲインを、設定に用いた順方向降下電圧ＶＦに対応する第１ＳＷ制御部３１（３２，３３）へ出力する。

以上説明したように、本実施形態に係るダイオード負荷駆動電源装置１０３は、実施形態１，２と同様に、負荷電流の立ち上がりに生じるオーバーシュート等の起動ばらつきを、第１ダイオード負荷１１（１２，１３）毎に抑制できる。なお、図７で示しているスイッチング回路部はダイオード整流型であるが、同期整流型としてもかまわない。

また、実施形態においては、ダイオード負荷が３出力構成で説明しているが、２出力もしくは４出力以上に適用することも可能である。

１０−主負荷
１１−第１ダイオード負荷
１２−第２ダイオード負荷
１３−第３ダイオード負荷
２０−主ＳＷ制御回路
３０−ＤＳＰ（制御部）
３１−第１ＳＷ制御部
３２−第２ＳＷ制御部
３３−第３ＳＷ制御部
３４−ゲイン設定部
１０１，１０２，１０３−ダイオード負荷駆動電源装置
Ｑ１−ローサイドスイッチ素子
Ｑ２−ハイサイドスイッチ素子
Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３−スイッチ素子
ＣＲ１−第１スイッチング回路
ＣＲ２−第２スイッチング回路
ＣＲ３−第３スイッチング回路
ｎｐ−一次巻線
ｎｓ−二次巻線

Claims

スイッチ素子を有し、電圧を整流平滑し、ダイオード負荷へ出力する複数の整流平滑回路と、
前記ダイオード負荷へ供給された電流と目標値との偏差に対する前記スイッチ素子のオン時間又はオン時間比率の変化率であるフィードバックゲインに基づいて、複数の前記整流平滑回路の前記スイッチ素子それぞれをスイッチング制御し、複数の前記ダイオード負荷を定格駆動する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記整流平滑回路の前記スイッチ素子のスイッチング制御を行い、定格電流以下の電流を供給して前記ダイオード負荷を予備駆動する手段と、
前記予備駆動の期間における前記ダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧に関する情報を取得する手段と、
前記ダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧に応じて、前記ダイオード負荷それぞれに接続された前記整流平滑回路の前記スイッチ素子それぞれの前記フィードバックゲインを設定する設定手段と、
を有するダイオード負荷駆動電源装置。
前記設定手段は、
前記スイッチ素子それぞれのスイッチング制御に対する前記フィードバックゲインとして、前記ダイオード負荷それぞれの順方向降下電圧が低い順に、低いフィードバックゲインを設定する、
請求項１に記載のダイオード負荷駆動電源装置。
前記設定手段は、複数の前記フィードバックゲインをあらかじめ有する、
請求項１又は２に記載のダイオード負荷駆動電源装置。
前記設定手段は、
順方向降下電圧に関する情報から複数の前記ダイオード負荷それぞれに使用されるダイオードの数を判別し、あらかじめ有する前記フィードバックゲインの組合せの中から１つを選択する、
請求項３に記載のダイオード負荷駆動電源装置。
前記制御部は、
前記スイッチ素子のオン時間又はオンデューティ比を、前記順方向降下電圧に関する情報として取得する、
請求項１〜４のいずれかに記載のダイオード負荷駆動電源装置。