WO2017047068A1 - スイッチング電源装置、スイッチング電源の駆動方法、スイッチング電源の駆動プログラム - Google Patents

スイッチング電源装置、スイッチング電源の駆動方法、スイッチング電源の駆動プログラム Download PDF

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山根　隆志
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Definitions

  • the present invention relates to a switching power supply device, a switching power supply driving method, and a switching power supply drive program.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2014-83155 is an ultrasonic diagnostic apparatus that uses a plurality of switching power supplies, and operates the switching power supplies at different switching frequencies. In this way, rail noise caused by superposition of switching frequency can be reduced.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2012-151937 discloses the following switching power supply device.
  • a power supply system is configured with a plurality of switching power supply devices
  • beat noise having a frequency difference between the switching frequencies of the switching power supply devices is generated in the output.
  • each switching power supply device is provided with a synchronous operation control circuit, one switching power supply device is used as a master, and the other is a slave power supply whose switching frequency is determined based on an oscillation clock signal of the master power supply. In this way, even if there are variations in the individual oscillation clock signals, the switching frequencies of the switching power supply devices are matched to prevent the occurrence of beat noise.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-104666 discloses a noise reduction technique for a switching power supply device using a plurality of switching power supply units.
  • a modulation signal output unit that outputs a modulation signal for controlling the switching power supply unit is controlled by a signal representing the state of the switching element in the switching power supply unit, and the configuration of the modulation signal output unit can be changed.
  • a frequency adjustment unit that varies the frequency of the modulation signal is provided. The frequency adjustment unit adjusts the output frequency so that noise caused by the switching power supply unit is reduced. Specifically, the frequency is set so as not to affect the measurement.
  • FIG. 6 of Patent Document 3 shows a relationship between a measurement frequency at which a measurement signal is measured by a semiconductor test apparatus or the like and noise generated by the switching power supply unit.
  • FIG. 6A shows the case where the measurement frequency and the frequency of the noise frequency spectrum match. In this case, the measurement is greatly affected by noise. In such a case, the noise spectrum can be shifted from the measured frequency as shown in FIG. 6B by shifting the output frequency of the frequency adjusting unit.
  • Patent Documents 1 and 2 are both inventions relating to problems that occur between a plurality of switching power supplies, and cannot solve the same noise component superimposed on the primary power supply and the switching frequency of the switching power supply.
  • the measurement frequency in Patent Document 3 is the frequency of a signal output from a test target of a semiconductor test apparatus. Similar to Patent Documents 1 and 2, the noise component superimposed on the primary power supply and the switching frequency of the switching power supply Cannot be resolved.
  • An object of the present invention is to provide a switching power supply device, a switching power supply driving method, and a switching power supply drive program that can solve the above-described problems and avoid the increase of noise of a specific frequency component.
  • the present invention analyzes a switching power supply that switches an input from a primary power supply and outputs it as a secondary power supply, and analyzes a frequency component of noise included in the output of the primary power supply or the secondary power supply.
  • a switching power supply device comprising a noise frequency analysis device that switches the switching power supply at a frequency different from amplitude noise.
  • the present invention is a switching power supply driving method for switching an input from a primary power supply and outputting it as a secondary power supply, analyzing a frequency component contained in the primary power supply or the output of the secondary power supply, A switching power supply driving method characterized in that the switching power supply is switched at a frequency different from the maximum amplitude noise among the components.
  • the present invention is a switching power supply driving program for switching an input from a primary power supply and outputting it as a secondary power supply, a process of analyzing a frequency component contained in the primary power supply or the output of the secondary power supply, A switching power supply driving program for causing a computer to execute a process of switching the switching power supply at a frequency different from the maximum amplitude noise among the frequency components.
  • a switching power supply device capable of avoiding an increase in noise of a specific frequency component.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
  • the switching power supply device of this embodiment includes a switching power supply 101 and a noise frequency analysis device 304.
  • the switching power supply 101 switches the input from the primary power supply 100 and outputs it as a secondary voltage 102.
  • This secondary voltage 102 is a secondary power source.
  • the noise frequency analysis device 304 analyzes a frequency component included in the output of the primary power supply 100, and causes the switching power supply 101 to switch the primary power supply 100 at a frequency different from the noise frequency having the maximum peak of the primary power supply 100.
  • a control signal 105 is output.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a switching power supply device according to a second embodiment of the present invention.
  • a plurality of switching power supplies (three terminals 101a, 101b, and 101c in FIG. 2) are mounted, and all use the same primary power supply 100.
  • the switching power supplies 101a, 101b, and 101c receive control signals 105a, 105b, and 105c from the CPU 104, respectively, so that the switching frequency and switching timing can be controlled.
  • DC-DC converters are used as the switching power supplies 101a, 101b, and 101c.
  • a PWM (Pulse Width Modulation) type DC-DC converter can be used.
  • the AD converter 103 performs AD (Analog-Digital) conversion of the voltage of the primary power supply 100 and transmits a digital signal 108 obtained by digitizing the voltage value to the CPU 104.
  • the CPU 104 is configured by a microcomputer (Micro Processor, Micro Controller) or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the CPU 104 analyzes the digital data received from the AD converter 103 and outputs control signals 105a, 105b, and 105c to the switching power supplies 101a, 101b, and 101c.
  • the control signals 105a, 105b, and 105c set the switching frequency and the switching timing of the switching power supplies 101a, 101b, and 101c.
  • the power supply filters 106 a, 106 b, and 106 c remove noise superimposed on the supplied primary power supply 100 and also prevent switching noise generated by the switching power supplies 101 a, 101 b, and 101 c from being superimposed on the primary power supply 100.
  • the power supply filters 107a, 107b, and 107c are mounted to remove switching noise generated by the switching power supplies 101a, 101b, and 101c.
  • the AD converter 103 in FIG. 2 AD-converts the primary power supply 100 at a constant period and converts the voltage value into a digital signal 108.
  • the CPU 104 receives the digital signal 108 as data representing the time-series fluctuation of the voltage of the primary power supply 100 (original data 201 in FIG. 3).
  • the CPU 104 Upon receiving the digital signal 108 representing the voltage value of the primary power supply 100, the CPU 104 performs processing such as FFT (Fast Fourier Transform) on the digital signal 108, and converts it into the frequency sequence conversion data 202 shown in FIG. Convert.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the vertical axis in FIG. 3 is the amplitude.
  • the CPU 104 before starting the operation of the switching power supplies 101a, 101b, and 101c, as shown in the flowchart of FIG. 5, the CPU 104 performs the FFT calculation of the primary power supply, and the noise components 203a, 203b, 203c is obtained (S51). A frequency with less noise component is specified from the data 202 (S52). The CPU 104 controls the switching power supplies 101a, 101b, and 101c so as to switch at a switching frequency with less noise superimposed on the primary power supply via the control signals 105a, 105b, and 105c (S53).
  • the frequency of the component of the maximum amplitude in the noise of the primary power supply is 500 KHz
  • 400 KHz or 600 KHz separated by 100 KHz is a frequency having a small noise component
  • switching is performed at a switching frequency of 400 KHz or 600 KHz.
  • switching was performed at 600 KHz.
  • This switching frequency does not overlap with the frequencies of other noises 203a and 203c that do not have the maximum amplitude.
  • the switching frequency of the three switching power supplies is the same.
  • the noise components 203a, 203b, 203c superimposed on the primary power supply and the noise component 400 due to switching of the switching power supplies 101a, 101b, 101c have different frequencies and do not overlap.
  • the noise generated on the secondary side of the switch power supply is prevented from becoming strong at a specific frequency and removed by the secondary side power supply filters (107a, 107b and 107c in FIG. 2). It becomes easy to do.
  • a CPU is used to control the switching power supply.
  • a switching power supply control program is added to the program for operating the CPU. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the entire circuit by causing the CPU to generate a switching signal without providing a switching controller.
  • an AD converter 103 is provided.
  • an AD converter is generally installed for the purpose of voltage monitoring, and the output of the AD converter can be used. Therefore, it is not necessary to add a new part.
  • the switching power supplies 101a, 101b, and 101c can be applied not only to the PWM type switching power supply but also to the frequency control type switching power supply.
  • the switching frequencies of the plurality of switching power supplies are the same. However, the switching frequencies of the plurality of switching power supplies 101a, 101b, and 101c can be shifted from each other. Then, as shown in FIG. 7, the frequencies of the noise components 501a, 501b, and 501c generated by the switching power supplies 101a, 101b, and 101c are all different from each other. Therefore, the noise level can be further reduced.
  • the frequency of the noise component is detected from the primary power supply side. However, as shown in FIG.
  • the AD converter 603 measures the secondary voltages 102a, 102b, and 102c as the secondary power source, and outputs a digital signal 605 obtained by AD converting the measured value to the CPU 104. Subsequent operations are the same as those in the first to third embodiments. Since the user knows the switching frequency of a switching power supply such as a DC-DC converter managed by the user, other frequencies can be specified as noise. (Fifth embodiment) In the first to fourth embodiments, the switching frequency used is a frequency that does not overlap any of the plurality of noise component frequencies of the primary power supply or the secondary power supply.
  • the total amplitude of the small amplitude noise and the noise generated by the switching power supply may be within a range that can be removed by the noise filter. In that case, the switching frequency and the frequency of the noise component with a small amplitude may overlap.
  • the voltage amplitude that can be removed by the noise filter is set as a threshold, and if the noise has a peak less than that, the switching frequency can be determined as overlapping.
  • the degree of freedom in determining the switching frequency is improved.
  • a frequency having a small noise component is specified before the operation of the switching power supply is started.
  • the present invention is not limited to this, and it may be specified during the operation of the switching power supply. This is effective when the noise component may change over time. It may also be specified both before the start of operation and during operation.
  • the noise frequency analysis device of the present invention may be realized by a dedicated device, or may be realized by a CPU (computer) as described in the second embodiment.
  • the computer reads a software program stored in a memory (not shown), and executes the read software program in the CPU, thereby outputting a control signal as an execution result to the switching power supply.
  • the software program only needs to be described so as to realize the functions of the CPU and the switching power supply.
  • a computer-readable storage medium storing this software program can also be understood as constituting the present invention.

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Abstract

本発明は特定の周波数成分のノイズが強くなることを回避できるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。本発明は、一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源と、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれるノイズの周波数成分を解析し、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源にスイッチングさせるノイズ周波数解析装置を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置である。

Description

スイッチング電源装置、スイッチング電源の駆動方法、スイッチング電源の駆動プログラム
　本発明は、スイッチング電源装置、スイッチング電源の駆動方法、スイッチング電源の駆動プログラムに関する。
　近年、１つの製品内に複数のスイッチング電源（例えばDC-DCコンバータ）を搭載することが多くなっている。そのとき、同じ（スイッチング周波数をもつ）スイッチング電源を使用すると、一次電源に特定の周波数を持つノイズ成分が強くなり、既存の電源フィルタでノイズを除去するのが困難となり様々な弊害をもたらす。
　最近の製品には、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）が搭載されることが多く、年々高機能化が進んでいる。このＣＰＵを活用することで高度な制御が可能となっている。
　特許文献１（特開２０１４－８３１５５号公報）は、複数のスイッチング電源を用いる超音波診断装置で、複数のスイッチング電源を互いに異なるスイッチング周波数で動作させている。このようにすればスイッチング周波数の重畳に起因するレールノイズを低減できるとしている。
　また特許文献２（特開２０１２－１５１９３７号公報）には次のようなスイッチング電源装置が開示されている。複数台のスイッチング電源装置で電源システムを構成するとき、各スイッチング電源装置が有するスイッチング周波数の差の周波数のビートノイズが出力に発生する。これを解決するため、各スイッチング電源装置に同期運転制御回路を設け、１つのスイッチング電源装置をマスターとし、他をマスター電源の発振クロック信号に基づいてスイッチング周波数が決まるスレーブ電源としている。このようにすれば個々の発振クロック信号にばらつきがあったとしても、各スイッチング電源装置のスイッチング周波数が一致してビートノイズの発生を防げるとしている。
　また特許文献３（特開２０１１－１０４６６号公報）には、複数のスイッチング電源部を用いるスイッチング電源装置のノイズ低減手法が開示されている。スイッチング電源部内のスイッチング素子の状態を表す信号によって、スイッチング電源部を制御する変調信号を出力する変調信号出力部を制御し、かつこの変調信号出力部の構成を変更できるようにしている。また、変調信号出力部の構成の一例として変調信号の周波数を可変する周波数調整部を備えている。周波数調整部は、スイッチング電源部に起因するノイズが小さくなるように、その出力周波数を調整する。具体的には、測定などに影響を与えない周波数に設定する。
　特許文献３の図６は、半導体試験装置等で測定信号を測定する測定周波数と、スイッチング電源部が発生するノイズとの関係を示している。図６（Ａ）は測定周波数とノイズの周波数スペクトルの周波数が一致している場合を表している。この場合は、測定はノイズによって大きな影響を受ける。このようなときは、周波数調整部の出力周波数をずらすことにより、図６（Ｂ）のように測定周波数からノイズのスペクトルをずらすことができる、としている。
特開２０１４－８３１５５号公報 特開２０１２－１５１９３７号公報 特開２０１１－１０４６６号公報
　複数のスイッチング電源を使用する場合、複数のスイッチング電源のスイッチング周波数が同一になると、特定の周波数成分のノイズが極大化してしまい、キャパシタやインダクタなどによる既存の電源フィルタではノイズを除去しきれない場合があった。自装置に内蔵するスイッチング電源のスイッチングのタイミングをずらすことで、ある程度のノイズ抑制は可能であった。しかし外部から供給される一次電源に重畳しているノイズの周波数は未知のため、一次電源に重畳しているノイズ成分と製品内のスイッチング電源のスイッチング周波数が同一になることは回避できなかった。
　特許文献１、２はいずれも複数のスイッチング電源の間で生じる問題についての発明であり、一次電源に重畳しているノイズ成分とスイッチング電源のスイッチング周波数が同一になることは解決できない。
　また特許文献３の測定周波数とは、半導体試験装置の試験対象から出力される信号の周波数であり、特許文献１、２と同様に、一次電源に重畳しているノイズ成分とスイッチング電源のスイッチング周波数が同一になることは解決できない。
　以上複数のスイッチング電源を用いる場合について述べたが、スイッチング電源が一つであっても、外部から供給される一次電源に重畳しているノイズの周波数が未知であることは変わりがない。そのためスイッチング電源が一つの場合も、一次電源に重畳しているノイズ成分とスイッチング電源のスイッチング周波数が同一になる恐れがある。
　本発明の目的は、以上述べた問題点を解決し、特定の周波数成分のノイズが強くなることを回避できるスイッチング電源装置、スイッチング電源の駆動方法、スイッチング電源の駆動プログラムを提供することである。
　本発明は、一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源と、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれるノイズの周波数成分を解析し、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源にスイッチングさせるノイズ周波数解析装置を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置である。
　また本発明は、一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源の駆動方法であって、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれる周波数成分を解析し、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源をスイッチングさせることを特徴とするスイッチング電源の駆動方法である。
　また本発明は、一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源の駆動プログラムであって、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれる周波数成分を解析する処理と、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源をスイッチングさせる処理をコンピュータに実行させることを特徴とするスイッチング電源の駆動プログラムである。
　本発明によれば、特定の周波数成分のノイズが強くなることを回避できるスイッチング電源装置、スイッチング電源の駆動方法、スイッチング電源の駆動プログラムを提供できる。
本発明の第１の実施形態のスイッチング電源を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態のスイッチング電源を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態で行う元データの時系列データから周波数系列データへの変換を示す図である。 背景技術を示す図で、一次電源の周波数成分を監視せずにスイッチング電源を動作させたときの周波数系列データを示す図である。 本発明の第２の実施形態のスイッチング電源の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示す図で、一次電源のノイズの周波数成分とスイッチング電源によるノイズの周波数成分が重なるのを回避したことを示す図である。 本発明の第３の実施形態を示す図で、複数のスイッチング電源のスイッチング電源周波数をずらしてノイズの周波数成分が重なるのを回避したことを示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す図で、二次電源側でノイズの周波数成分を検出するようにしたスイッチング電源装置を示すブロック図である。
（第１の実施形態）
　図１は本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。本実施形態のスイッチング電源装置はスイッチング電源１０１とノイズ周波数解析装置３０４を備える。スイッチング電源１０１は一次電源１００からの入力をスイッチングして二次電圧１０２として出力する。この二次電圧１０２が二次電源である。ノイズ周波数解析装置３０４は、一次電源１００の出力に含まれる周波数成分を解析し、スイッチング電源１０１に対して、一次電源１００の最大のピークを持つノイズ周波数とは異なる周波数で一次電源１００をスイッチングさせる制御信号１０５を出力する。このようにすると、二次電源は、一次電源に重畳するノイズ成分とスイッチング電源１０１のスイッチング周波数が同一になることを回避し、特定の周波数成分のノイズが突出して大きくなるのを防ぐことができる。
（第２の実施形態）
＜実施形態の構成＞
　図２は本発明の第２の実施形態のスイッチング電源装置を示すブロック図である。
　スイッチング電源が複数（図２では１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの３つ）搭載されており、全て同じ一次電源１００を使用する。スイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはＣＰＵ１０４からそれぞれ制御信号１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが入力され、それによってスイッチング周波数やスイッチングタイミングを制御することが可能である。本実施形態ではスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとしてはＤＣ－ＤＣコンバータを用いる。例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のＤＣ－ＤＣコンバータを用いることができる。
　ＡＤコンバータ１０３は一次電源１００の電圧をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ）変換し、電圧値をデジタル化したデジタル信号１０８をＣＰＵ１０４に伝達する。ＣＰＵ１０４はマイコン（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、Ｍｉｃｒｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成される。ＣＰＵ１０４はＡＤコンバータ１０３から受け取ったデジタルデータを解析し、スイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに対して制御信号１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを出力する。制御信号１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは各スイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのスイッチング周波数とスイッチングするタイミングを設定する。
　電源フィルタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、供給される一次電源１００に重畳しているノイズを除去する他、スイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが発生するスイッチングノイズが一次電源１００に重畳しないようにするために実装される。電源フィルタ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃはスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが発生するスイッチングノイズを除去するために実装される。
＜実施形態の動作＞
　図２におけるＡＤコンバータ１０３は一次電源１００を一定周期でＡＤ変換し電圧値をデジタル信号１０８に変換する。ＣＰＵ１０４は、デジタル信号１０８を一次電源１００の電圧の時系列の変動を表すデータ（図３の元データ２０１）として受け取る。
　一次電源１００の電圧値を表すデジタル信号１０８を受け取ったＣＰＵ１０４は、デジタル信号１０８に対してFFT（Fast　Fourier　Transform、高速フーリエ変換）などの処理を行い、図３に示す周波数系列の変換データ２０２に変換する。図３の縦軸は振幅である。
　一次電源の出力電圧の周波数成分を監視せずにスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを動作させると、図４に示す通り、元々一次電源に重畳しているノイズ成分Ｂ　２０３ｂと同じ周波数でスイッチングすることがある。すると元々存在していたノイズ成分Ｂ２０３ｂにさらにスイッチング電源によるノイズ３０３が重畳してしまい、ノイズが増大してしまう。スイッチング電源の出力にはＤＣ成分以外に、ノイズであるＡＣ成分が重畳する。このＡＣ成分の周波数はスイッチング電源のスイッチング周波数であり、これがノイズ３０３である。
　図４では一次電源に重畳する３つのノイズ成分のうち２０３ｂが最大振幅であり、これとスイッチング電源のノイズ成分が同一周波数であると、この周波数のノイズ成分が他の２０３ｂより小振幅のノイズ成分２０３ａ、２０３ｃよりも大きくなる。するとノイズフィルタで除去できなくなる可能性が出てくる。特定の周波数のノイズが極大になる結果、既存の一次電源フィルタ（図２における１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）ではノイズ成分を除去しきれなくなる可能性がある。またスイッチング電源出力（図２における二次電圧１０２ａ～１０２ｃ）にも大きなノイズが重畳して図２の電源フィルタ１０７ａ～１０７ｃで除去しきれなくなったりする可能性がある。電源フィルタの出力つまりスイッチング電源装置の出力にはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）が接続されていることが多いが、最近のＬＳＩは低電圧化が進んでいるため、少しのノイズでも致命的な誤動作を引き起こす。
　そこで本実施形態では、スイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの動作を開始させる前に、図５のフローチャートに示すように、ＣＰＵ１０４が一次電源のＦＦＴ演算を行い、周波数ドメインでのノイズ成分２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃを得る（Ｓ５１）。このデータ２０２からノイズ成分が少ない周波数を特定する（Ｓ５２）。ＣＰＵ１０４が制御信号１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ経由でこの一次電源に重畳しているノイズが少ないスイッチング周波数でスイッチングするようスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに対して制御を行う（Ｓ５３）。例えば一次電源のノイズで最大振幅の成分の周波数が500KHz、100KHz離した400KHzまたは600KHzがノイズ成分の少ない周波数だとすると、スイッチング周波数400KHzまたは600KHzでスイッチングする。ここでは600KHzでスイッチングさせた。このスイッチング周波数は最大振幅ではない他のノイズ２０３ａ、２０３ｃの周波数とも重ならない。本実施形態では３つのスイッチング電源のスイッチング周波数は同じとした。
　その結果、図６に示す通り、一次電源に重畳するノイズ成分２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃとスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのスイッチングによるノイズ成分４００とが別の周波数となり重ならない。その結果特定の周波数成分のノイズが突出して大きくなることを防ぎ、既存・小型の電源フィルタ（図２における１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）でノイズ除去しやすくなる。また、同様な作用により、スイッチ電源の二次側に発生するノイズについても、特定の周波数のノイズが強くなることを防ぎ、二次側の電源フィルタ（図２における１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）で除去しやすくなる。なおスイッチング電源のノイズには一般にノーマルモードノイズとコモンモードノイズの二種類があるが、本実施形態ではその両方を対象にできる。
　また本実施形態ではスイッチング電源の制御にＣＰＵを用いている。ＣＰＵを動作させるプログラムに、スイッチング電源の制御プログラムを追加している。そのためスイッチングコントローラを設けずＣＰＵにスイッチング信号を生成させることで、回路全体の小型化・低コスト化が可能になる。
　また本実施形態では、ＡＤコンバータ１０３を設けている。最近の製品では電圧監視目的にＡＤコンバータが搭載されることが一般的になっており、そのＡＤコンバータの出力を流用できる。そのため新規に部品を追加する必要がない。
　またスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはＰＷＭ方式のスイッチング電源だけでなく、周波数制御方式のスイッチング電源なども適用可能である。
（第３の実施形態）
　第２の実施形態では、複数のスイッチング電源のスイッチング周波数を同じとした。そかし、複数のスイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのスイッチング周波数を互いにずらすこともできる。すると図７に示すように、スイッチング電源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃがそれぞれ発生するノイズ成分５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃの周波数が互いに全て異なる。そのためノイズレベルをさらに下げることが可能となる。
（第４の実施形態）
　第１～第３の実施形態では一次電源側からノイズ成分の周波数を検出した。しかし図８に示す通り、二次側からでも検出可能である。ＡＤコンバータ６０３が二次電源としての二次電圧１０２ａ，１０２ｂ、１０２ｃを測定し、測定値をＡＤ変換したデジタル信号６０５をＣＰＵ１０４に出力する。以降は第１～第３の実施形態と同様の動作である。ユーザは、自分が管理しているＤＣ－ＤＣコンバータ等のスイッチング電源のスイッチング周波数は分かっているので、それ以外の周波数をノイズとして特定できる。
（第５の実施形態）
　第１～第４の実施形態では、スイッチング周波数は、一次電源または二次電源の、複数存在するノイズ成分の周波数のどれにも重ならない周波数を使った。しかし複数のノイズ成分のうち一部のノイズの振幅が非常に小さいと、その小振幅のノイズとスイッチング電源が発生するノイズの合計振幅がノイズフィルタで除去できる程度に収まることがある。その場合はスイッチング周波数と小振幅のノイズ成分の周波数が重なっても構わない。
　具体的には、ノイズフィルタで除去できる電圧振幅を閾値として設定し、それ以下のピークのノイズであれば、重なっても良いとしてスイッチング周波数を決めることができる。本実施形態ではスイッチング周波数を決める際の自由度が向上する。
（第６の実施形態）
　第１～第５の実施形態では、スイッチング電源の動作開始前にノイズ成分が少ない周波数を特定している。しかしこれに限らず、スイッチング電源の動作中に特定してもよい。ノイズ成分が時間変化する可能性がある場合に有効である。また動作開始前と動作中の両方で特定しても良い。
　なお、本発明のノイズ周波数解析装置は専用の装置によって実現してもよく、第２の実施形態で説明したようにＣＰＵ（コンピュータ）によっても実現可能である。このコンピュータは、メモリ（不図示）に格納されたソフトウェア・プログラムを読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをＣＰＵにおいて実行することにより、実行結果の制御信号を、スイッチング電源に出力する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述の、ＣＰＵ及びスイッチング電源の機能を実現可能な記述がなされていればよい。更に、このソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。
　以上、本発明を、上述した各実施形態によって説明した。しかし、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲には限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。
　この出願は、２０１５年９月１５日に出願された日本出願特願２０１５－１８１３２７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００　　一次電源
　１０１　　スイッチング電源
　１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ　　二次電圧
　１０３　　ＡＤコンバータ
　１０４　　ＣＰＵ
　３０４　　ノイズ周波数解析装置
　１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ　　制御信号
　１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ　　ノイズフィルタ
　１０８、６０５　　デジタル信号
　２０１　　元データ
　２０２　　変換データ
　２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ　　ノイズ成分
　５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ　　ノイズ成分
　６０３　　ＡＤコンバータ

Claims (10)

  1. 　一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源と、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれるノイズの周波数成分を解析し、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源にスイッチングさせるノイズ周波数解析装置を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
  2. 　請求項１のスイッチング電源を前記一次電源または前記二次電源の間に複数並列接続し、前記ノイズ周波数解析装置は、前記解析したノイズの周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源にスイッチングさせるスイッチング電源装置。
  3. 　前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれるノイズの周波数成分が複数ある場合、前記ノイズ周波数解析装置は前記複数あるノイズの周波数成分のいずれとも異なる周波数で前記スイッチング電源にスイッチングさせる請求項１または２のスイッチング電源装置。
  4. 　前記一次電源または前記二次電源のノイズ周波数の解析にはＦＦＴ（Fast　Fourier　Transform）を用いる請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
  5. 　前記一次電源または前記二次電源の出力電圧の変動をデジタルデータに変換して前記ノイズ周波数解析装置に出力するＡＤコンバータを備える請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
  6. 　前記一次電源と前記スイッチング電源及び前記二次電源と前記スイッチング電源の間にノイズフィルタを備えた請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
  7. 　前記ノイズの周波数成分の解析は、前記スイッチング電源の動作開始前に行う請求項１から６のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
  8. 　前記スイッチング電源はＤＣ－ＤＣコンバータである請求項１から７のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
  9. 　一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源の駆動方法であって、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれる周波数成分を解析し、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源をスイッチングさせることを特徴とするスイッチング電源の駆動方法。
  10. 　一次電源からの入力をスイッチングして二次電源として出力するスイッチング電源の駆動プログラムであって、前記一次電源または前記二次電源の出力に含まれる周波数成分を解析する処理と、前記周波数成分のうち最大振幅のノイズと異なる周波数で前記スイッチング電源をスイッチングさせる処理をコンピュータに実行させること特徴とするスイッチング電源の駆動プログラム。
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