JP2005168090A - 並列駆動型電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易で高寿命な並列駆動型電源装置を提供する。
【解決手段】 ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの各々に関するＶＩ特性線が、それぞれの動作範囲の大部分において、電流軸（横軸）と平行な一の直線と交差するようにする。ある一つの出力電圧に対して２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方から電流が流れ出ることとなる範囲が広くなる。つまり、動作範囲の大部分において２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方に負荷が分散される。この結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａの寿命が伸び、ひいては並列駆動型電源装置自体の高寿命化が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の電圧源を並列接続して構成される並列駆動型電源装置に関する。

従来より、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の直流電圧源を複数並列に接続して使用することが行われている。これは、複数の直流電圧源の各々に負荷を分散して、それぞれの寿命を延ばすことを目的とする場合や、電源装置の高出力化を図る場合に有効である。

この種の並列駆動型電源装置としては、いくつかの方式が提案されているが、それにはカレントシェア方式とオーバーフロー方式とがある。カレントシェア方式には、さらに、電圧源・電圧源タイプと、電圧源・電流源タイプとがある。

電圧源・電圧源タイプは、図１３（Ａ）に示したように、２つの直流電圧源１００Ａ，１００Ｂを負荷に対して並列に接続して、これらの各々から同じ大きさの電流ＩＡ，ＩＢを引き出して、出力電流Ｉ（＝ＩＡ＋ＩＢ）を得ようとするものである。この方式では、図１３（Ｂ），（Ｃ）に示したように、２つの直流電圧源１００Ａ，１００Ｂが全く同じＶＩ特性をもつことが必要である。同じＶＩ特性をもつ、とは、無負荷時の出力電圧が互いに等しく、かつ、負荷が増加（つまり、出力電流が増加）しても、出力電圧が一定を保つことを意味する。このように同じＶＩ特性をもたせることにより、並列駆動型電源装置の全体のＶＩ特性は、例えば図１３（Ｄ）に示したように、負荷０から出力限界（Ｉmax ×２）に至るまで、双方の直流電圧源１００Ａ，１００Ｂから均等に電流が引き出されるので、双方の直流電圧源の負担が均等になる。したがって、並列駆動型電源装置全体の合計出力電流が等しいことを前提とすると、いずれか一方の直流電圧源からのみ電流が引き出されるようにした場合に比べて、双方の直流電圧源１００Ａ，１００Ｂから均等に電流が引き出されるようにした方が、並列駆動型電源装置の寿命が延びる。例えば、個々の直流電圧源の最大出力電流をＩmax とすると、直流電圧源１００Ａの出力電流がＩmax であり直流電圧源１００Ｂの出力電流が０（アンペア）であるように使用される場合に比べて、直流電圧源１００Ａ，１００Ｂの各出力電流がそれぞれＩmax ／２ずつとなるように使用される場合の方が直流電圧源１００Ａ，１００Ｂが平均的に劣化するので、並列駆動型電源装置全体としての装置寿命が延びる。

電圧源・電流源タイプは、例えば下記の特許文献１において提案されているが、図１４（Ａ）に示したように、直流電圧源１０１Ａと直流電流源１０１Ｂとを負荷に対して並列に接続して構成したものである。
特開平７−３９１５１号公報

このタイプでは、直流電圧源１０１Ａと直流電流源１０１Ｂの電流値をそれぞれ検出し、その検出結果を基に、双方の出力電流値が均衡するように直流電流源１０１Ｂのスイッチング素子（図示せず）を制御することにより、直流電流源１０１Ｂの出力電流を制御するようになっている。

また、オーバーフロー方式は、図１５に示したように、互いに異なる出力電圧の２つの直流電圧源１０２Ａ，１０２Ｂを負荷に対して並列に接続して構成したものである。この方式では、低負荷領域では、より高い出力電圧をもつ１台目の直流電圧源（ここでは、直流電圧源１０２Ａ）のみから電流が引き出される。そして、その１台目の直流電圧源の出力限界（一定電圧を維持しつつ電流を増加させることができなくなる点）を超えるほどまで負荷が増大して初めて２台目の（より出力電圧が低い）直流電圧源１０２Ｂからも電流が引き出され、それ以降、直流電圧源１０２Ａ，１０２Ｂによる真の意味での並列運転となる。

しかしながら、上記した電圧源・電圧源タイプのカレントシェア方式（図１３）では、２つの直流電圧源１００Ａ，１００Ｂの出力電圧を正確に一致させることは、製造上困難であり、これが僅かでもずれると、結果的に、図１５に示したオーバーフロー方式と同じ駆動方式になってしまう。このオーバーフロー方式では、図１５（Ｄ）に示したように、全動作範囲のうちの相当広範な領域（低負荷側の領域）において、より高い出力電圧の直流電圧源１０２Ａにのみ負荷がかかることから、この直流電圧源１０２Ａが早期に劣化し、並列駆動型電源装置全体としての寿命が短くなってしまう。

これに対して、上記特許文献１に記載された電圧源・電流源タイプのカレントシェア方式では、低負荷領域から高負荷領域に至る全動作範囲において、直流電圧源１０１Ａと直流電流源１０１Ｂとからバランスよく電流が引き出されるので、それぞれに対する負荷が均等化され、並列駆動型電源装置全体としても寿命が延びる。しかしながら、この方式では、双方の出力電流値が均衡するように直流電流源１０１Ｂのスイッチング素子を制御する制御手段が必要になり、また、負荷過渡応答に電流源が追従するような制御方式が必要となる等、回路構成が複雑化し、コストが上昇するおそれがある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易で高寿命の並列駆動型電源装置を提供することにある。

本発明の並列駆動型電源装置は、負荷に対して並列に接続された２以上の直流電圧源を備え、２以上の直流電圧源のうち任意の２つの直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性ラインが動作範囲内において電流軸と平行な一の直線と交差するようにしたものである。

この並列駆動型電源装置では、直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性線は、それぞれの動作範囲の大部分において、電流軸（横軸）と平行な一の直線と交差していることから、ある一つの出力電圧に対して２つの直流電圧源の双方から電流が流れ出ることとなる範囲が広くなる。つまり、動作範囲の大部分において２つの直流電圧源の双方に負荷が分散されることになる。

本発明の並列駆動型電源装置では、２つの直流電圧源に関する電圧対電流特性ラインが、動作範囲内において互いに同じ傾きを有するようにしてもよいし、互いに異なる傾きを有するようにしてもよい。この場合には、２つの直流電圧源の少なくとも一方の出力線に外付け抵抗器を挿入配置して電圧対電流特性ラインに傾きを与えるか、または、２つの直流電圧源の各々として、それ自体の電圧対電流特性ラインが傾きをもつ直流電圧源を用いることにより、２つの直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性ラインが動作範囲内において電流軸と平行な一の直線と交差するように構成することが可能である。

なお、本発明における文言の意義は以下の通りである。

「直流電圧源」とは、直流電圧を出力する電源をいい、直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータや交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）コンバータのほか、バッテリ電源も含む。「電圧対電流特性ライン」とは、直流電圧源における出力電圧と出力電流との関係を示す特性線をいう。「任意の２つ」とは、どの２つに着目したときでも、必ずその条件が満たされていることを意味する。「動作範囲」とは、並列駆動型電源装置の仕様として定められた出力電圧または出力電流の範囲をいう。

「電流軸」とは、出力電圧および出力電流のうちの一方を横軸とし他方を縦軸として電圧対電流特性ラインを描いたとき、出力電流に対応する方の軸をいう。「電流軸と平行な一の直線」とは、出力電圧がある一定値をとるような直線である。

「異なる傾き」とは、２つの直流電圧電源の電圧対電流特性の勾配が互いに異なることをいい、負荷の増加に伴って、２つの電圧対電流特性ラインが互いに離れる方向に変化する場合と、互いに近づく方向に変化する場合とがある。なお、「傾き」は、勾配が０である場合を含まない。

「２つの直流電圧源の少なくとも一方の……その直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性ラインに傾きを与える」とは、いずれか一方の直流電圧源の出力線にのみ外付け抵抗器を挿入配置して、その直流電圧源に関する電圧対電流特性ラインにのみ傾きを与える場合と、外付け抵抗器を両方の直流電圧源の出力線にそれぞれ挿入配置して、それらの２つの直流電圧源の電圧対電流特性ラインにそれぞれ傾きを与える場合とを含む意味である。

本発明の並列駆動型電源装置では、直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性線が、それぞれの動作範囲の大部分において、電流軸（横軸）と平行な一の直線と交差するようにしたので、ある一つの出力電圧に対して２つの直流電圧源の双方から電流が流れ出ることとなる範囲が広くなり、動作範囲の大部分において２つの直流電圧源の双方に負荷が分散されることになる。このため、個々の直流電圧源への負荷が均等化され、並列駆動型電源装置としての寿命が延びる。しかも、２つの直流電圧源の各電圧対電流特性を外付けの抵抗器で調整するか、または、直流電圧源自体で内部的に調整するだけでよいので、複雑な制御回路が不要で構成が極めて簡易であり、コストアップの要因が少ない。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る並列駆動型電源装置の構成を表すものである。この並列駆動型電源装置１は、直流電圧源としての第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａおよび第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの各出力線は、負荷２の入力端子Ｔ１，Ｔ２に対して、それぞれ並列に接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ，１Ｂは、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換するためのものであり、いずれも図示はしないが、入力巻線および出力巻線を有する電力変換トランスと、この電力変換トランスの入力巻線に接続され入力直流電圧（第１の直流電圧）をスイッチングするスイッチング回路と、このスイッチング回路のスイッチング動作に伴って電力変換トランスの出力巻線に現れる電圧を整流する整流回路と、整流された電圧を平滑化して第２の直流電圧として出力する平滑回路とを含んで構成される。

この並列駆動型電源装置１はまた、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａの正極側出力線に挿入配置された外付け抵抗器ＲＡと、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂの正極側出力線に挿入配置された外付け抵抗器ＲＢとを備えている。これらの外付け抵抗器ＲＡ，ＲＢは、それぞれ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ，１Ｂの出力電圧対出力電流特性（以下、ＶＩ特性という。）に傾きを与えるために設けられたものである。その詳細は後述する。

図２（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ，１Ｂを負荷２に接続していない状態（すなわち、無負荷状態）を表すものである。図３（Ａ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ単体のＶＩ特性を表し、図３（Ｂ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂ単体のＶＩ特性を表すものである。図３（Ｃ）は、外付け抵抗器ＲＡが付加された場合のＤＣ−ＤＣコンバータ１ＡのＶＩ特性を表し、図３（Ｄ）は、外付け抵抗器ＲＢが付加された場合のＤＣ−ＤＣコンバータ１ＢのＶＩ特性を表すものである。図３（Ｅ）は、図３（Ｃ），（Ｄ）に示したＶＩ特性をまとめて描いたものである。

図２（Ａ），（Ｂ）および図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａは、それ単体で定電圧ＶＡ０を出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂは、それ単体で定電圧ＶＢ０を出力するようになっている。本実施の形態では、ＶＡ０＞ＶＢ０である。定電圧ＶＡ０，ＶＢ０の差はごく僅かなものであり、例えば、ＶＡ０＝１４．０１［Ｖ］，ＶＢ０＝１３．９９［Ｖ］程度である。但し、図３では説明の便宜上、両者の差を誇張して描いている。

図３（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示したように、外付け抵抗器ＲＡが付加された状態のＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａは、無負荷状態（ＩＡ＝０）において電圧ＶＡ０を出力し、負荷の増加と共に出力電圧ＶＡが徐々に低下するという傾きをもったＶＩ特性線ＬＡを有する。一方、外付け抵抗器ＲＢが付加された状態のＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂは、無負荷状態において電圧ＶＢ０を出力し、負荷の増加と共に出力電圧ＶＢが徐々に低下するという傾きをもったＶＩ特性線ＬＢを有する。なお、外付け抵抗器ＲＡ，ＲＢは、例えば１〜２Ω程度の小さな抵抗値を有するものであるが、その値に応じてＶＩ特性線ＬＡ，ＬＢの傾きが変化する。本実施の形態では、動作範囲内の大部分において、ＶＩ特性線ＬＡ，ＬＢがほぼ同じ傾きを有して（すなわち、互いにほぼ平行になって）いる。

次に、図４〜図６を参照して、以上のような構成の並列駆動型電源装置１の動作を説明する。ここで、図４は、図３（Ｅ）に示したＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１ＢのＶＩ特性グラフをより詳細に描いたものである。図５は、この並列駆動型電源装置１における主な出力電圧値に対する出力電流値を表すものであり、図６は、図５に示した値をプロットして描いた並列駆動型電源装置１の総合ＶＩ特性線を表すものである。

図４に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａは、外付け抵抗器ＲＡの付加により、無負荷時の出力電圧ＶＡ０を始点として、負荷の増加と共に出力電圧ＶＡが漸減するＶＩ特性ＬＡを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂは、外付け抵抗器ＲＢの付加により、無負荷時の出力電圧ＶＢ０（＜ＶＡ０）を始点として、負荷の増加と共に出力電圧ＶＢがＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａの出力電圧ＶＡと同様の割合（傾き）で漸減するＶＩ特性ＬＢを有する。外付け抵抗器ＲＡの付加されたＤＣ−ＤＣコンバータ１ＡのＶＩ特性ＬＡは、出力電圧範囲ＶＡ０〜ＶＡ１（出力電流範囲０〜ＩＡmax ）においてほぼ直線状を呈するが、出力電流ＩＡmax を越えると出力電圧が急激に垂下する。同様に、外付け抵抗器ＲＢの付加されたＤＣ−ＤＣコンバータ１ＢのＶＩ特性ＬＢは、出力電圧範囲ＶＢ０〜ＶＢ１（出力電流範囲０〜ＩＢmax ）においてほぼ直線状を呈するが、出力電流ＩＢmax を越えると出力電圧が急激に垂下する。このような特性の２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ，１Ｂを含む並列駆動型電源装置１は、出力電圧範囲ＶＡ０〜ＶＢ１において動作可能である。すなわち、出力電圧範囲ＶＡ０〜ＶＢ１が並列駆動型電源装置１の動作範囲に該当する。この並列駆動型電源装置１の動作範囲の大部分において、ＶＩ特性ＬＡ，ＬＢは、電流軸（横軸）と平行な一の直線と交差する。このため、ある一つの出力電圧に対してＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方から電流が流れ出ることとなる範囲が広くなる。つまり、動作範囲の大部分においてＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方に負荷が分散されることになる。以下、これをより詳細に説明する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂは負荷２に対して並列接続されているので、並列駆動型電源装置１の出力電流（すなわち、実際に負荷２に供給される電流）の大きさは、より高い出力電圧をもつ方のＤＣ−ＤＣコンバータによって支配される。したがって、電圧ＶＢ０を超える出力電圧の範囲では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａのみが電流を出力する。例えば、電圧Ｖ１（＞ＶＢ０）のときは、出力電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａから出力される電流ＩＡ１のみである。また、電圧ＶＢ０のときは、出力電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａから出力される電流ＩＡｄのみである。

負荷が重くなり、出力電圧が電圧ＶＢ０よりも小さくなると、今度はＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａのみならず、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂからも電流が流れ始める。例えば、電圧Ｖ２（＜ＶＢ０）では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ，１Ｂから、それぞれ、電流ＩＡ２，ＩＢ２が流れ出る。

負荷がさらに重くなり、出力電圧がＶＡ１になったときは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａからの出力電流がＩＡｍａｘ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂからの出力電流がＩＢｓとなる。さらに負荷が重くなり、出力電圧がＶ３となったときは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａからの出力電流がＩＡ４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂからの出力電流がＩＢ３となる。そして、負荷がさらに重くなって出力電圧がＶＢ１になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａからの出力電流がＩＡ５、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂからの出力電流がＩＢmax となる。ここで、電流値ＩＡ４、ＩＡ５は電圧垂下過程の電流であり、ＩＡmax 、ＩＢmax は、それぞれ、上記したようにＶＩ特性ＬＡ，ＬＢが直線性を維持できる限界の電流値である。なお、電圧ＶＢ１を下回る電圧範囲では並列駆動型電源装置１自体の動作を停止させるようにするのが好ましい。

本実施の形態の並列駆動型電源装置では、上記したように、出力電圧がＶＡ０〜ＶＢ１の範囲を動作範囲として設定されている。その出力ＶＩ特性は、図６に示したように、無負荷時の出力電圧ＶＡ０を始点として負荷の増加と共に出力電圧Ｖが漸減するＶＩ特性となる。この図から明らかなように、出力電流が０〜ＩＡｄの範囲、すなわち、出力電圧がＶＡ０〜ＶＢ０の動作範囲では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａのみから電流が流れるが、それ以外の出力電流範囲（ＩＡｄ〜ＩＡ５＋ＩＢｍａｘ）、すなわち、出力電圧がＶＢ０〜ＶＢ１の動作範囲では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方から電流が流れる。このため、動作範囲の大部分において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａのみならず、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂも動作する。したがって、出力電圧がより大きいＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａにのみ負荷がかかってしまう、という不都合を回避することができる。

このように、本実施の形態の並列駆動型電源装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの各々に関するＶＩ特性線が、それぞれの動作範囲の大部分において、電流軸（横軸）と平行な一の直線と交差するようにしたので、ある一つの出力電圧に対して２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方から電流が流れ出ることとなる範囲が広くなる。つまり、動作範囲の大部分において２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方に負荷が分散される。この結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａの寿命が伸び、ひいては並列駆動型電源装置自体の高寿命化が可能になる。

なお、上記の説明では、電圧ＶＡ１を下回った場合には電圧垂下状態でＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａを動作させ、電圧ＶＢ１を下回る電圧範囲では並列駆動型電源装置１自体の動作を停止させるようにしたが、これに代えて、電圧ＶＡ１を下回る電圧範囲で並列駆動型電源装置１自体の動作を停止させるようにしてもよい。

また、上記の説明では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの各正極側に外付け抵抗器ＲＡ，ＲＢをそれぞれ配置するようにしたが、これに代えて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの各負極側に外付け抵抗器ＲＡ，ＲＢをそれぞれ配置するようにしてもよい。

次に、いくつかの変形例を説明する。
［変形例１］
上記実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂについて、それぞれ、外付け抵抗器ＲＡ，ＲＢを付加することにより、図４に示したような各ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１ＢについてのＶＩ特性を得るようにしたが、図７に示した並列駆動型電源装置１αのように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂのいずれか一方にのみ外付け抵抗器を設けるようにしてもよい。図７に示した例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａの出力ラインにのみ外付け抵抗器ＲＡを挿入配置している。なお、図７において、図１に示した構成要素と同じものには同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

本変形例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ自体のＶＩ特性は、図８（Ａ）に示したように、上記実施の形態（図３（Ａ））と同様、傾きをもたないものであるとする。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ＢのＶＩ特性は、上記図３（Ｂ）とは異なり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂ自体で既に傾きをもっているものとする。外付け抵抗器ＲＡの付加によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ＡのＶＩ特性が、図８（Ａ）の状態から、図８（Ｃ）に示した傾きをもつＶＩ特性線ＬＡへと変化する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ｂについては、ＶＩ特性線ＬＢに変化はない（図８（Ｄ）参照）。結局、両者のＶＩ特性を重ねて描いた図８（Ｅ）は、図３（Ｅ）と同じになる。

［変形例２］
上記実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの各ＶＩ特性線ＬＡ，ＬＢが互いにほぼ平行である場合について説明したが、必ずしもこれには限定されず、例えば図９に示したように、負荷の増大に伴ってＶＩ特性線ＬＡ，ＬＢが互いに離れる（すなわち、ＶＩ特性線ＬＡの方がＶＩ特性線ＬＢよりも傾きが小さい）ものであってもよい。ここで、無負荷時の出力電圧ＶＡ０，ＶＢ０が図４と図９の場合においてそれぞれ互いに等しく、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ＡのＶＩ特性線ＬＡが図４と図９の場合において互いに等しいものと仮定すると、図４の場合よりも図９の場合の方が、ＶＢ１の値が小さいので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの両方から電流が流れることとなる出力電圧範囲ＶＢ０〜ＶＢ１がやや広くなる。なお、装置としての長寿命化のためには、無負荷時の出力電圧ＶＡ０，ＶＢ０ができるだけ接近しているのが好ましい。ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａのみから電流が流れ出ることとなる出力電圧範囲ＶＡ０〜ＶＢ０がより狭くなる結果（言い換えると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの双方から電流が流れ出る範囲が相対的により広くなり）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａの早期劣化を緩和することができるからである。

［変形例３］
あるいは、例えば図１０に示したように、負荷の増大に伴ってＶＩ特性線ＬＡ，ＬＢが互いに近づく（すなわち、ＶＩ特性線ＬＡの方がＶＩ特性線ＬＢよりも傾きが大きい）ものであってもよい。この場合、高負荷領域（出力電流ＩＡ，ＩＢが大きい領域）に着目すると、図４の場合よりも図１０の場合の方が、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの出力電流の差（ＩＡ−ＩＢ）がより小さいので、特に高負荷領域での使用頻度が高い用途においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの劣化がより均等化されることとなり、長寿命化を図る上で有利である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

上記実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１Ａ、１Ｂの少なくとも一方に外付け抵抗器を付加することにより図４に示したようなＶＩ特性を得るようにしたが、各ＤＣ−ＤＣコンバータを、それ自体で図４に示したような傾きを有するＶＩ特性を持つように構成すれば、外付け抵抗器は不要である。この場合には、図１１に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａ、３Ｂの各出力線を負荷２の入力端子Ｔ１，Ｔ２に直接に並列接続して並列駆動型電源装置３を構成すればよい。なお、図１１で、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａ、３Ｂ自体が、図４に示したような傾きを有するＶＩ特性をもつようにするには、その内部回路を、例えば図１２に示したように構成すればよい。

図１２に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａは、１次側の基本回路として、入力直流電圧から電磁妨害（ＥＭＩ）成分を除去するための入力フィルタ３１Ａと、入力直流電圧を平滑化するための入力コンデンサ３２Ａと、平滑化された入力直流電圧をスイッチングしてほぼ矩形波状の交流電圧波形に変換するスイッチング回路３３Ａとを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａはまた、スイッチング回路３３Ａからの交流電圧が印加される１次側巻線と、入力交流電圧を電圧変換して出力する２次側巻線とを有するトランス３４Ａを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａはさらに、２次側の基本回路として、トランス３４Ａからの出力交流電圧を整流して平滑化するための整流平滑回路３５Ａと、電磁妨害成分の発生を阻止するための出力フィルタ３６Ａとを備えている。整流平滑回路３５Ａは、いずれも図示しないが、１対の整流ダイオードと、平滑回路をなすチョークコイルおよび出力コンデンサとを含んで構成される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａはまた、制御回路として、入力コンデンサ３２Ａからスイッチングか３３Ａに供給される電流の値を検出する電流検出回路３７Ａと、整流平滑回路３５Ａからの出力電圧の値を検出する出力電圧検出回路３８Ａと、スイッチング回路３３Ａを駆動するドライバ回路３９Ａと、電流検出回路３７Ａにより検出された検出電流値と出力電圧検出回路３８Ａにより検出された出力電圧値とに基づいてドライバ回路３９Ａを制御するカレントモード制御回路４０Ａとを備えている。電流検出回路３７Ａは、いわゆるカレントトランスとして構成され、ドライバ回路３９Ａは、いわゆるパルストランスとして構成される。出力電圧検出回路３８Ａは、いずれも図示しないが、例えば、整流平滑回路３５Ａの正極出力端と接地との間に直列接続された２つの分圧生成用抵抗器と、これらの２つの分圧生成用抵抗器の相互接続点に一端側が接続されたＶＩ特性傾き調整用抵抗器とから構成される。２つの分圧生成用抵抗器の相互接続点は、カレントモード制御回路４０Ａの定電位端子（図示せず）に接続され、ＶＩ特性傾き調整用抵抗器の他端側は、カレントモード制御回路４０Ａの比較電位端子（図示せず）に接続されている。カレントモード制御回路４０Ａは、いわゆるＰＷＭ（パルス幅モジュレーション）制御、すなわち、パルス幅デューティ制御によってドライバ回路３９Ａを制御するものである。

なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｂは、図１２に示したＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａと同様の構成を有するので、その説明を省略する。

この並列駆動型電源装置３は、次のように動作する。出力電圧検出回路３８Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａの出力電圧を検出し、また、電流検出回路３７Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａの出力電流を検出する。並列駆動型電源装置３に接続されている負荷が重くなる、すなわち、負荷抵抗が小さくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａ，３Ｂのそれぞれに流れる電流が大きくなるため、電流検出回路３７Ａによってそのことが検出される。このときカレントモード制御回路４０Ａは、比較電位端子の電圧を上げる。したがって、比較電位端子とＶＩ特性傾き調整用抵抗器を介して接続されている定電位端子の電圧も上がる。この定電位端子の電圧上昇に基づいて、カレントモード制御回路４０Ａは、ドライバ回路３９Ａを制御して、スイッチング回路３３Ａのスイッチング動作間隔を狭める。これにより、並列駆動型電源装置３の出力電圧が下がる。この結果、上記の第１の実施の形態で示したＶＩ特性（図６）と同様のＶＩ特性が得られる。

このように、本実施の形態によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ａ，３Ｂ自身が図４に示したＶＩ特性をもつように構成しているので、図４における外付け抵抗器ＲＡ，ＲＢが不要となる。このため、この外付け抵抗器による電力消費がなくなり、効率が上がるという利点を有する。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態では、２つのＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続した例について説明したが、本発明はこれに限られず、３以上のＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続した場合にも同様である。この場合には、それらのうちの任意の２つのＤＣ−ＤＣコンバータのＶＩ特性線が、図４に示したように、動作範囲内において電流軸と平行な一の直線と交差していればよい。

また、上記各実施の形態および変形例では、直流電圧を出力する電源として、２つのＤＣ−ＤＣコンバータを例示したが、２つの交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）コンバータや、２つのバッテリ電源についても適用可能であり、さらに、それらの任意の組み合わせについても適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る並列駆動型電源装置の全体構成を表すブロック図である。 図１に示した並列駆動型電源装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータの無負荷時の状態を表す図である。 図１に示した並列駆動型電源装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータのＶＩ特性を表す図である。 図３（Ｅ）に示したＶＩ特性をより詳細に表す図である。 図１に示した並列駆動型電源装置についての、主要な出力電圧における出力電流値を示す図である。 図５に基づいて得られる、並列駆動型電源装置のＶＩ特性を示す図である。 変形例に係る並列駆動型電源装置を示すブロック図である。 図７に示した並列駆動型電源装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータのＶＩ特性を表す図である。 他の変形例に係る並列駆動型電源装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータのＶＩ特性を表す図である。 さらに他の変形例に係る並列駆動型電源装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータのＶＩ特性を表す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る並列駆動型電源装置の全体構成を表すブロック図である。 図１１に示した並列駆動型電源装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。 従来のカレントシェア方式の並列駆動型電源装置における一例を説明する図である。 従来のカレントシェア方式の並列駆動型電源装置における他の例を説明する図である。 従来のオーバーフロー方式の並列駆動型電源装置における一例を説明する図である。

符号の説明

１，１α，３…並列駆動型電源装置、１Ａ，１Ｂ，３Ａ，３Ｂ…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２…負荷、ＲＡ，ＲＢ…外付け抵抗器、ＬＡ，ＬＢ…ＶＩ特性線。

Claims (5)

1. 負荷に対して並列に接続された２以上の直流電圧源を備え、
   前記２以上の直流電圧源のうち、任意の２つの直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性ラインが、動作範囲内において、電流軸と平行な一の直線と交差している
   ことを特徴とする並列駆動型電源装置。
2. 前記２つの直流電圧源に関する電圧対電流特性ラインが、前記動作範囲内において互いに同じ傾きを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の並列駆動型電源装置。
3. 前記２つの直流電圧源に関する電圧対電流特性ラインが、前記動作範囲内において互いに異なる傾きを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の並列駆動型電源装置。
4. 前記２つの直流電圧源の少なくとも一方の出力線に外付け抵抗器を挿入配置して電圧対電流特性ラインに傾きを与えることにより、前記２つの直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性ラインが、動作範囲内において、電流軸と平行な一の直線と交差するようにした
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の並列駆動型電源装置。
5. 前記２つの直流電圧源の各々として、それ自体の電圧対電流特性ラインが傾きをもつ直流電圧源を用いることにより、前記２つの直流電圧源の各々に関する電圧対電流特性ラインが、動作範囲内において、電流軸と平行な一の直線と交差するようにした
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の並列駆動型電源装置。
   

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