JP7188223B2

JP7188223B2 - スイッチング電源装置及び医療システム

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Description

本発明は、スイッチング電源装置及び医療システムに関する。

従来、スイッチング電源装置の定格値を超える電流（いわゆるピーク電流）を出力可能にする技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００１－１１９９３３号公報

上記のような従来技術においては、ピーク電流が流れることによる電源装置や負荷の破損を抑止するため、ピーク電流の出力可能時間が設定されている。ピーク電流の出力可能時間は、電源装置や負荷の破損を抑止することができる範囲内で、比較的長いことが好ましい。ここで、ピーク電流の電流値が比較的小さい場合には、エネルギが小さく、電源装置や負荷に与える影響も小さいため、ピーク電流の電流値が比較的大きい場合に比べて、ピーク電流の出力可能時間を長く設定することができる。しかしながら、従来技術によると、ピーク電流の出力可能時間が、比較的大きな電流値のピーク電流が流れた場合にあわせて固定されているため、ピーク電流の電流値が比較的小さい場合であっても、ピーク電流の出力可能時間が短くなってしまう。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ピーク電流の出力可能時間をピーク電流の大きさに応じて可変制御することができるスイッチング電源装置及び医療システムを提供することを課題とする。

本発明の一実施形態は、入力電源に接続される入力端子と、負荷に接続される出力端子と、スイッチング素子を備え、前記入力端子から入力される電力を前記出力端子に出力するＤＣＤＣコンバータ部と、前記出力端子に出力される負荷電流を検出し、前記負荷電流に対応した電圧を検出結果として出力する電流検出部と、所定の充電時定数を有する時定数回路部と、前記電流検出部と前記時定数回路部とに接続され、前記電流検出部が出力する前記検出結果と基準電圧との比較に基づき、前記検出結果に応じた充電電流を出力して前記時定数回路部を充電させ、または前記時定数回路部に充電されている電荷を放電電流として放電させる時定数回路制御部と、前記時定数回路部の制御出力に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータ部の前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御部と、を備えるスイッチング電源装置である。

この発明によれば、ピーク電流の出力可能時間をピーク電流の大きさに応じて可変制御することができる。

本実施形態のシステムの構成の一例を示す図である。本実施形態の時定数回路部及び時定数回路制御部の回路構成の一例を示す図である。本実施形態の時定数回路部の充電時の回路動作の一例を示す図である。本実施形態の時定数回路部の放電時の回路動作の一例を示す図である。本実施形態の時定数回路制御部及び時定数回路部の変形例を示す図である。本実施形態の医療システムの構成の一例を示す図である。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態のシステム１の構成の一例を示す図である。システム１は、スイッチング電源装置１０と、入力電源２０と、負荷３０とを備える。
入力電源２０は、スイッチング電源装置１０に電力（直流電力又は交流電力）を供給する。
負荷３０は、入力電源２０からスイッチング電源装置１０を介して供給される電力によって動作する。

[スイッチング電源装置１０の機能構成]
スイッチング電源装置１０は、入力端子１１と、出力端子１２と、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０と、電流検出部１２０と、時定数回路部１３０と、時定数回路制御部１４０と、スイッチング制御部１５０と、電圧検出部１６０と、過電圧保護部１７０とを備える。

入力端子１１は、入力電源２０に接続される。入力端子１１には、入力電源２０から電力が供給される。本実施形態の一例では、入力電源２０と、入力端子１１とが電力供給配線によって接続される。
なお、入力電源２０が交流電力を供給する場合には、スイッチング電源装置１０は、不図示の整流回路部を備え、供給される交流電力を直流電力に変換する。
ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０は、スイッチング素子１１１（不図示）を備えており、入力端子１１に供給される電力を変換して出力端子１２から出力する。
出力端子１２は、負荷３０に接続され、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０から供給される電力を負荷３０に対して出力する。

電流検出部１２０は、出力端子１２に出力される負荷電流ＬＤを検出し、負荷電流ＬＤに対応した電圧を検出結果として出力する。この一例では、電流検出部１２０は、電圧出力型の電流センサを備えており、検出した負荷電流ＬＤの値に応じた電流検出電圧Ｖｄを検出結果として出力する。
なお、本実施形態において電流検出部１２０は、負荷電流ＬＤの高電位側配線の電流を検出するものとして説明するが、これに限られない。電流検出部１２０は、負荷電流ＬＤの低電位側配線の電流を検出してもよい。また、電流検出部１２０は、シャント抵抗又はカレントトランスを利用して負荷電流ＬＤを検出してもよい。

時定数回路部１３０は、所定の充電時定数ｔｃを有する。この一例では、時定数回路部１３０は、いわゆるＣＲ直列回路を備えている。
時定数回路制御部１４０は、時定数回路部１３０の充電状態ＳＴを制御する。より詳しくは、時定数回路制御部１４０は、電流検出部１２０と時定数回路部１３０とに接続される。時定数回路制御部１４０は、電流検出部１２０が出力する電流検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｓとの比較に基づき、時定数回路部１３０に充電されている電荷を放電電流Ｉｄとして放電させ、または電流検出電圧Ｖｄに応じた充電電流Ｉｃを出力して時定数回路部１３０を充電させる。
時定数回路部１３０及び時定数回路制御部１４０のより具体的な回路構成の一例について、図２を参照して説明する。

[時定数回路部１３０及び時定数回路制御部１４０の回路構成の一例]
図２は、本実施形態の時定数回路部１３０及び時定数回路制御部１４０の回路構成の一例を示す図である。
時定数回路部１３０は、電流制限抵抗１３１と、抵抗１３２と、容量１３３とを備える。これら電流制限抵抗１３１、抵抗１３２及び容量１３３は、ＣＲ直列回路を構成する。

時定数回路制御部１４０は、コンパレータ部１４１と、ボルテージフォロア部１４２と、スイッチ部１４３とを備える。
スイッチ部１４３は、ＦＥＴ（Field effect transistor）などのスイッチ素子を備えており、ゲート端子Ｇ、ソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄを備える。この一例では、スイッチ部１４３は、ｎ型ＦＥＴをスイッチ素子として備える場合について説明するが、コンパレータ部１４１の出力状態の変化によってソース端子Ｓ－ドレイン端子Ｄ間の導通状態がオン状態及びオフ状態に変化すればよく、その形式は限定されない。
スイッチ部１４３は、ソース端子Ｓが接地され、ドレイン端子Ｄがスイッチング電源装置１０の電流制限抵抗１３１と抵抗１３２との接続点Ｐに接続される。

コンパレータ部１４１は、電流検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｓとを比較した結果に基づくスイッチ制御電圧Ｖｃを出力する。より具体的には、コンパレータ部１４１は、非反転入力端子には基準電圧Ｖｓが、反転入力端子には電流検出部１２０から出力される電流検出電圧Ｖｄが、それぞれ入力される。コンパレータ部１４１の出力端子Ｏは、スイッチ部１４３のゲート端子Ｇに接続される。コンパレータ部１４１は、電圧の比較結果を、スイッチ制御電圧Ｖｃとして出力端子Ｏから出力する。

ボルテージフォロア部１４２は、いわゆるボルテージフォロアとして構成された差動増幅器を備えており、電流検出部１２０から出力される電流検出電圧Ｖｄに応じた充電電流Ｉｃを時定数回路部１３０に対して出力する。

[時定数回路制御部１４０の動作例]
まず、負荷電流ＬＤの大きさが定格値を超える場合（つまり、ピーク電流が流れる場合）について説明する。
図３は、本実施形態の時定数回路部１３０の充電時の回路動作の一例を示す図である。この場合、電流検出部１２０が出力する電流検出電圧Ｖｄの値が、基準電圧Ｖｓの値よりも大きい（つまり、電流検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｓを超える）。
ピーク電流が流れる場合、コンパレータ部１４１は、スイッチ制御電圧Ｖｃを低電位（Ｌ）にして出力し、スイッチ部１４３をオフ状態にする。

ボルテージフォロア部１４２は、電流検出電圧Ｖｄに応じた大きさの充電電流Ｉｃを時定数回路部１３０に対して出力する。ボルテージフォロア部１４２から出力された充電電流Ｉｃは、電流制限抵抗１３１、接続点Ｐ、抵抗１３２を介して、容量１３３に流入する。
この結果、容量１３３には、充電電流Ｉｃの大きさと、時定数回路部１３０の充電時定数ｔｃとに応じた充電速度によって、電荷が充電される。時定数回路部１３０からは、容量１３３に充電されている電荷の量に応じた電圧の制御出力ＣＳが出力される。
このとき、電流検出部１２０において検出される負荷電流ＬＤの値が大きいほど、充電電流Ｉｃが大きくなり、容量１３３への充電速度が速まる。

次に、負荷電流ＬＤの大きさが定格値を超えない場合（つまり、ピーク電流よりも小さな電流値の負荷電流ＬＤが流れる場合）について説明する。
図４は、本実施形態の時定数回路部１３０の放電時の回路動作の一例を示す図である。この場合、電流検出部１２０が出力する電流検出電圧Ｖｄの値が、基準電圧Ｖｓの値以下（つまり、電流検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｓ以下）である。ピーク電流よりも小さな電流値の負荷電流ＬＤが流れる場合、コンパレータ部１４１は、スイッチ制御電圧Ｖｃを高電位（Ｈ）にして出力し、スイッチ部１４３をオン状態にする。
この結果、容量１３３に充電されていた電荷は、抵抗１３２、接続点Ｐ、ドレイン端子Ｄ及びソース端子Ｓを介して流れる放電電流Ｉｄによって、放電される。

以上をまとめると、時定数回路制御部１４０は、電流検出部１２０と時定数回路部１３０とに接続され、電流検出部１２０が出力する電流検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｓとの比較に基づき、電流検出電圧Ｖｄに応じた充電電流Ｉｃを出力して時定数回路部１３０を充電させ、または時定数回路部１３０に充電されている電荷を放電電流Ｉｄとして放電させる。

また、スイッチ部１４３は、時定数回路部１３０に接続され、コンパレータ部１４１が出力するスイッチ制御電圧Ｖｃに基づいて、ボルテージフォロア部１４２が出力する充電電流Ｉｃを時定数回路部１３０に供給することにより時定数回路部１３０を充電するか、時定数回路部１３０に充電されている電荷を放電電流Ｉｄとして放電させるかを選択する。

ここで、スイッチ部１４３がオン状態である場合とオフ状態である場合とで、電流検出電圧Ｖｄから見込んだ時定数回路部１３０のインピーダンスが変化する。具体的には、スイッチ部１４３がオフ状態である場合には、電流制限抵抗１３１と抵抗１３２と容量１３３とが直列接続された状態となる。また、スイッチ部１４３がオン状態である場合には、抵抗１３２及び容量１３３がバイパスされた状態となる。この場合、スイッチ部１４３がオン状態である場合には、オフ状態である場合に比べて、電流検出電圧Ｖｄから見込んだ時定数回路部１３０のインピーダンスが相対的に低くなる。

ここで、仮にボルテージフォロア部１４２を備えておらず、コンパレータ部１４１の反転入力端子と電流制限抵抗１３１とが直接接続された回路構成において、スイッチ部１４３のオン・オフ状態の変化による時定数回路部１３０のインピーダンス変化が、コンパレータ部１４１の反転入力端子の電位変化として現れる場合、スイッチ部１４３のオン・オフ状態の変化に応じて、コンパレータ部１４１の出力としての比較結果（スイッチ制御電圧Ｖｃ）が変動してしまう場合が生じる。つまり、ボルテージフォロア部１４２を備えていない場合には、スイッチ部１４３の状態変化による時定数回路部１３０のインピーダンス変化が、コンパレータ部１４１の比較結果（スイッチ制御電圧Ｖｃ）に影響を与えることがある。

上述したように、本実施形態の時定数回路制御部１４０は、ボルテージフォロア部１４２を備えている。時定数回路制御部１４０は、ボルテージフォロア部１４２を介して、電流検出部１２０から時定数回路部１３０に充電電流Ｉｃを供給する。
このボルテージフォロア部１４２は、時定数回路部１３０のインピーダンス変化が、コンパレータ部１４１の反転入力端子側の回路に伝達されることを抑止する。換言すれば、ボルテージフォロア部１４２は、スイッチ部１４３の状態変化による時定数回路部１３０のインピーダンス変化が、コンパレータ部１４１の比較結果に対して与える影響を抑止する。このボルテージフォロア部１４２とは、相互影響抑制部の回路構成の一例である。

なお、相互作用抑制部は、上述したボルテージフォロア回路として構成されなくてもよい。相互影響抑制部は、時定数回路部１３０と、コンパレータ部１４１の入力端子（この一例では反転入力端子）側の回路とを、インピーダンス的に分離できる構成であれば、どのような回路構成であってもよい。例えば、相互影響抑制部は、トランジスタなどの能動素子によってエミッタフォロア回路で構成されてもよい。
なお、相互作用抑制部が能動素子によって構成されている場合には、電流検出部１２０から出力される電流値が、時定数回路部１３０を充電するのに不足している場合であっても、電流検出部１２０から出力される電流を増幅した充電電流Ｉｃを供給することができる。

図１に戻り、時定数回路部１３０から出力された制御出力ＣＳは、過電圧保護部１７０に供給される。
電圧検出部１６０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力電圧を検出する。電圧検出部１６０は、検出した出力電圧を示す検出電圧値Ｖｌを過電圧保護部１７０に出力する。
過電圧保護部１７０は、電圧検出部１６０の検出電圧値Ｖｌと、時定数回路部１３０の充電状態ＳＴとに基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。一例として、過電圧保護部１７０は、出力制限信号ＬＳをスイッチング制御部１５０に対して出力することにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。
ここで、過電圧保護部１７０は、検出電圧値Ｖｌが所定の閾値電圧を超えた場合（つまり、スイッチング電源装置１０の出力が過電圧の場合）に、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。また、過電圧保護部１７０は、時定数回路部１３０の容量１３３が充電され、制御出力ＣＳが所定の閾値電圧を超えた場合に、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。
つまり、過電圧保護部１７０は、過電圧の場合と、制御出力ＣＳが所定の閾値電圧を超えた場合とのいずれの場合にも、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。

スイッチング制御部１５０は、過電圧保護部１７０が出力する出力制限信号ＬＳに基づいてＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限することにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０のスイッチング素子１１１を制御する。
上述したように、出力制限信号ＬＳは、時定数回路部１３０の充電状態ＳＴに応じた制御出力ＣＳに基づいて出力される。つまり、スイッチング制御部１５０は、時定数回路部１３０の制御出力ＣＳに基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０のスイッチング素子１１１を制御する。

［第１の実施形態のまとめ］
一般に、設計値を超える大きさの負荷電流ＬＤ（例えば、ピーク電流）が流れる場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限することにより、この負荷電流ＬＤによってスイッチング電源装置１０や負荷３０に発生する熱を抑制する。
本実施形態のスイッチング電源装置１０は、負荷電流ＬＤの検出結果（例えば、電流検出電圧Ｖｄ）に応じた充電電流Ｉｃによって、時定数回路部１３０の容量１３３を充電させる。時定数回路部１３０は、容量１３３の充電状態ＳＴに応じた制御出力ＣＳを出力する。過電圧保護部１７０は、制御出力ＣＳが所定の閾値電圧以下である場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限せず、制御出力ＣＳが所定の閾値電圧を超える場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。本実施形態のスイッチング電源装置１０において、負荷電流ＬＤが大きいほど、充電電流Ｉｃが大きくなり、制御出力ＣＳの上昇速度が増加する。制御出力ＣＳの上昇速度が速いほど、過電圧保護部１７０がＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限するタイミングが速くなる。つまり、過電圧保護部１７０は、負荷電流ＬＤの検出結果に応じた反応速度によって、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。

したがって、本実施形態のスイッチング電源装置１０によれば、ピーク電流が流れる場合において、ピーク電流の大きさに応じた反応速度でＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限することができる。
このため、本実施形態のスイッチング電源装置１０によれば、比較的大きなピーク電流が流れる場合には比較的早いタイミングでＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限し、比較的小さなピーク電流が流れる場合には比較的遅いタイミングでＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０の出力を制限する。
このように構成された本実施形態のスイッチング電源装置１０によれば、ピーク電流を出力できる時間を、ピーク電流の大きさに応じて可変に制御することができる。

ここで、従来の一般的な構成として、ピーク電流値の段階ごとにコンパレータと時定数回路とを備えることによってもピーク電流の大きさに応じてピーク電流を出力できる時間を可変にすることができる。しかしながら、この従来の一般的な構成によると、コンパレータや時定数回路をピーク電流値の段階ごとに備えるため、回路の規模が大きくなり、装置の寸法が大きくなってしまうことがあった。
本実施形態のスイッチング電源装置１０によれば、１つのコンパレータ部１４１（又はオペアンプ１４４）と、１つの時定数回路部１３０とによって構成可能であるため、回路の規模が大きくならず、スイッチング電源装置１０の寸法を小さくすることができる。

なお、本実施形態のスイッチング電源装置１０において、過電圧保護部１７０を備えない構成であってもよい。スイッチング電源装置１０が過電圧保護部１７０を備えない場合には、時定数回路部１３０は、スイッチング制御部１５０に対して制御出力ＣＳを出力する。スイッチング制御部１５０は、制御出力ＣＳに基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０のスイッチング素子１１１を制御する。すなわち、このように構成された場合においても、スイッチング制御部１５０は、時定数回路部１３０の充電状態ＳＴに基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１１０のスイッチング素子１１１を制御する。

［変形例］
図５は、本実施形態の時定数回路制御部及び時定数回路部の変形例を示す図である。
時定数回路部１３０ａは、ＣＲ直列回路を備えている。時定数回路部１３０ａは、ＣＲ直列回路において、上述した電流制限抵抗１３１が省略されている点で、時定数回路部１３０と異なる。なお、この一例では電流制限抵抗１３１が省略されているとして説明するが、電流制限抵抗１３１が省略されない構成であってもよい。
時定数回路制御部１４０ａは、オペアンプ１４４を備える。オペアンプ１４４は、電流検出電圧Ｖｄに応じた電圧を電源電圧Ｖｅにして動作し、電流検出電圧Ｖｄに応じた充電電流Ｉｃを時定数回路部１３０ａに供給し、かつ、電流検出電圧Ｖｄに応じて充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとを切り替えることによって時定数回路部１３０ａを充放電させる。

このように構成された時定数回路部１３０ａ及び時定数回路制御部１４０ａを備えるスイッチング電源装置１０によっても、ピーク電流を出力できる時間を、ピーク電流の大きさに応じて可変に制御することができる。

［第２の実施形態］
図６は、本実施形態の医療システム２の構成の一例を示す図である。医療システム２は、上述した負荷３０に代えて、医療装置４０が負荷としてスイッチング電源装置１０に接続される。また、入力電源２０と、スイッチング電源装置１０との間に絶縁トランス５０及び過電流遮断部６０を備える点において、上述したシステム１と異なる。なお、上述したシステム１と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

医療装置４０には、例えば、ネブライザ、血液ガス分析装置などの一般医療機器、Ｘ線撮影装置、心電計、超音波診断装置などの管理医療機器、人工透析器、輸液ポンプ、自動腹膜灌流用装置、人工心肺装置、成分採血装置、人工呼吸器などの高度管理医療機器、などが広く含まれる。医療装置４０は、出力端子１２に負荷３０として接続される。

過電流遮断部６０は、例えば、サーキットブレーカーやヒューズなどを備えており、過電流を遮断する。過電流遮断部６０は、第１過電流遮断部６１及び第２過電流遮断部６２を備える。第１過電流遮断部６１は、スイッチング電源装置１０の一次側配線５１のうち高電位線５２側に配置される。第２過電流遮断部６２は、一次側配線５１の低電位線５３側に配置される。

なお、同図に示した絶縁トランス５０及び過電流遮断部６０の配置位置は一例であって、これに限られない。例えば、スイッチング電源装置１０が、絶縁トランス５０及び過電流遮断部６０を自装置の内部に備える構成であってもよい。

また、入力電源２０が交流電力を供給する場合には、スイッチング電源装置１０は、一次側配線５１としてＬ相配線（一方の配線）と、Ｎ相配線（他方の配線）とを備える。この場合、第１過電流遮断部６１は、スイッチング電源装置１０の一次側配線５１のうちＬ相配線（一方の配線）側に配置され、第２過電流遮断部６２は、一次側配線５１のＮ相配線（他方の配線）に配置される。

このように構成された医療システム２についても、上述したスイッチング電源装置１０を備えるため、ピーク電流を出力できる時間を、ピーク電流の大きさに応じて可変に制御することができる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。

なお、上記の実施形態における各装置が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。

なお、各装置が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各装置が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

また、各装置が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部が備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１…システム、２…医療システム、１０…スイッチング電源装置、１１０…ＤＣ－ＤＣコンバータ部、１２０…電流検出部、１３０、１３０ａ…時定数回路部、１４０、１４０ａ…時定数回路制御部、１４１…コンパレータ部、１４２…ボルテージフォロア部、１４３…スイッチ部１４３、１４４…オペアンプ、１５０…スイッチング制御部、１６０…電圧検出部、１７０…過電圧保護部

Claims

入力電源に接続される入力端子と、
負荷に接続される出力端子と、
スイッチング素子を備え、前記入力端子から入力される電力を前記出力端子に出力するＤＣＤＣコンバータ部と、
前記出力端子に出力される負荷電流を検出し、前記負荷電流に対応した電圧を検出結果として出力する電流検出部と、
所定の充電時定数を有する時定数回路部と、
前記電流検出部と前記時定数回路部とに接続され、前記電流検出部が出力する前記検出結果と基準電圧との比較に基づき、前記検出結果に応じた充電電流を出力して前記時定数回路部を充電させ、または前記時定数回路部に充電されている電荷を放電電流として放電させる時定数回路制御部と、
前記時定数回路部の制御出力に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータ部の前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御部と、
を備えるスイッチング電源装置。
前記時定数回路制御部は、
前記検出結果と前記基準電圧とを比較した結果に基づくスイッチ制御電圧を出力するコンパレータ部と、
前記時定数回路部に接続され、前記コンパレータ部が出力する前記スイッチ制御電圧に基づいて、前記電流検出部が検出する前記負荷電流に対応した前記充電電流を前記時定数回路部に供給することにより前記時定数回路部を充電するか、前記時定数回路部に充電されている電荷を前記放電電流として放電させるかを選択するスイッチ部と、
を備える請求項１に記載のスイッチング電源装置。
前記時定数回路制御部は、
前記スイッチング素子の状態変化による前記時定数回路部のインピーダンス変化が、前記コンパレータ部の比較結果に対して与える影響を抑制する相互影響抑制部を備え、前記相互影響抑制部を介して前記電流検出部から前記時定数回路部に前記充電電流を供給する
請求項２に記載のスイッチング電源装置。
前記時定数回路制御部は、
前記検出結果に応じた電圧を電源電圧にして動作し、前記検出結果に応じた前記充電電流を前記時定数回路部に供給し、かつ、前記検出結果に応じて前記充電電流と前記放電電流を切り替えることによって前記時定数回路部を充放電させるオペアンプ
を備える請求項１に記載のスイッチング電源装置。
前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出電圧値と、前記時定数回路部の制御出力とに基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータの出力を制限する出力制限信号を前記スイッチング制御部に対して出力する過電圧保護部と、
を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記過電圧保護部が出力する前記出力制限信号に基づいて前記ＤＣＤＣコンバータの出力を制限することにより、前記ＤＣＤＣコンバータの前記スイッチング素子を制御する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置と、
前記出力端子に負荷として接続される医療装置と、
前記入力端子と前記出力端子との間を電気的に絶縁する絶縁トランスと、
前記スイッチング電源装置の一次側配線のうち一方に配置される第１過電流遮断部と、
前記一次側配線の他方に配置される第２過電流遮断部と、
を備える医療システム。