JP2011109871A - Dc power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続して構成される直流電源装置に関する。 The present invention relates to a DC power supply device configured by connecting a plurality of DC / DC converters in parallel.
従来、直流電圧を昇圧又は降圧させる複数の変換回路を並列接続することにより大電流にも対応し得るようにした直流電源装置が公知である。例えば特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて複数のスイッチング電源が並列接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動するＣＰＵの数に応じて、内部で動作させるスイッチング電源の数を変動させる技術が開示されている。また、特許文献２には、複数の昇圧回路を並列接続したＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、負荷の電力に応じていずれか１つの昇圧回路のオンデューティ比を調整し、残りの昇圧回路のオンデューティ比を最大または最小に制御する技術が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a DC power supply device that can cope with a large current by connecting a plurality of conversion circuits that step up or down a DC voltage in parallel is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a plurality of switching power supplies are connected in parallel in a DC / DC converter, and the number of switching power supplies to be operated is varied according to the number of CPUs driven by the DC / DC converter. It is disclosed. In Patent Document 2, in a DC / DC converter in which a plurality of booster circuits are connected in parallel, the on-duty ratio of any one booster circuit is adjusted according to the power of the load, and the on-duty ratios of the remaining booster circuits are adjusted. A technique for controlling the maximum value or the minimum value is disclosed.
ところで、従来、直流電源装置において複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続することによって大電力を消費する負荷を駆動できるようにした構成が採用されることもある。この場合、一般的には、並列接続される複数のＤＣ／ＤＣコンバータは、同一の電力容量であるものが使用される。 By the way, conventionally, a configuration in which a load that consumes a large amount of power can be driven by connecting a plurality of DC / DC converters in parallel in a DC power supply device may be employed. In this case, generally, a plurality of DC / DC converters connected in parallel have the same power capacity.
しかしながら、直流電源装置の効率性、コスト、サイズなどの制約により、複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうち、少なくとも１つのＤＣ／ＤＣコンバータは他のＤＣ／ＤＣコンバータよりも電力容量の小さいものが使用されることがある。この場合、電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータと電力容量の大きいＤＣ／ＤＣコンバータとの並列接続形態を、同一電力容量のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて構成する並列接続形態と同様にしてしまうと、電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータは許容電力を超えてしまうことがある。 However, due to the restrictions on the efficiency, cost, size, etc. of the DC power supply device, at least one DC / DC converter among the plurality of DC / DC converters is used with a smaller power capacity than the other DC / DC converters. Sometimes. In this case, if the parallel connection configuration of the DC / DC converter with a small power capacity and the DC / DC converter with a large power capacity is made the same as the parallel connection configuration configured using DC / DC converters with the same power capacity, A DC / DC converter with a small power capacity may exceed the allowable power.
そのため、従来は電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータの出力に抵抗を接続して電流を制限することにより、電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータを使用する場合であってもその許容電力の範囲内で使用するように構成される。 Therefore, conventionally, by connecting a resistor to the output of a DC / DC converter with a small power capacity and limiting the current, even when using a DC / DC converter with a small power capacity, within the allowable power range. Configured to use.
ところが、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に抵抗を接続して電流を制限するだけでは、負荷の変動に応じて各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力比を制御することができない。それ故、電力容量の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれを最適な状態に制御することができないという問題がある。 However, the output ratio of each DC / DC converter cannot be controlled according to load fluctuations only by connecting a resistor to the output of the DC / DC converter to limit the current. Therefore, there is a problem that each of a plurality of DC / DC converters having different power capacities cannot be controlled to an optimum state.
一方、上述した各特許文献１，２の技術は、負荷の電力に応じて最適な出力を得るための技術であり、電力容量の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続した場合に電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータを保護する点に関しては何ら開示するものではない。 On the other hand, the above-described techniques of Patent Documents 1 and 2 are techniques for obtaining an optimum output according to the power of the load. When a plurality of DC / DC converters having different power capacities are connected in parallel, the power capacity is reduced. Nothing is disclosed about protecting small DC / DC converters.
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、電力容量の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続した構成において、電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータを保護しつつ、負荷の変動に応じて複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれを最適な状態に制御することが可能な直流電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and in a configuration in which a plurality of DC / DC converters having different power capacities are connected in parallel, while protecting a DC / DC converter having a small power capacity, An object of the present invention is to provide a direct current power supply device capable of controlling each of a plurality of DC / DC converters in an optimum state in accordance with a change in load.
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、直流電源装置であって、入力に対して許容電力の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータが並列接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に対してスイッチング素子と整流素子とが直列接続され、各整流素子の出力を統合して平滑化させる積分回路を有し、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに直列接続された前記スイッチング素子を個別に駆動することによって各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段を備える構成であり、前記制御手段は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が許容電力を超えないように、各ＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続されている前記スイッチング素子のオンデューティ比を個別に設定して制御を行うことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a DC power supply device, wherein a plurality of DC / DC converters having different allowable powers with respect to inputs are connected in parallel, and the outputs of the respective DC / DC converters are connected. The switching element and the rectifying element are connected in series, and an integrating circuit for integrating and smoothing the outputs of the rectifying elements is provided, and the switching elements connected in series to each of the plurality of DC / DC converters are individually provided. The control means controls each DC / DC converter by driving, and the control means is connected in series to each DC / DC converter so that the output of each DC / DC converter does not exceed the allowable power. The on-duty ratios of the switching elements are individually set and controlled.
請求項２にかかる発明は、請求項１記載の直流電源装置において、前記制御手段は、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力の比率に応じて、各ＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続されている前記スイッチング素子のオンデューティ比を設定して制御を行うことを特徴とする構成である。 According to a second aspect of the present invention, in the DC power supply device according to the first aspect, the control means is connected in series to each DC / DC converter in accordance with a ratio of allowable power of the plurality of DC / DC converters. Control is performed by setting an on-duty ratio of the switching element.
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の直流電源装置において、前記制御手段は、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうちの少なくとも一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力に達するまで、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力の比率に応じて各スイッチング素子のオンデューティ比を設定することを特徴とする構成である。 According to a third aspect of the present invention, in the direct-current power supply device according to the first or second aspect, the control means is configured such that the output of at least one DC / DC converter of the plurality of DC / DC converters is the one DC. The ON duty ratio of each switching element is set according to the ratio of the allowable power of the plurality of DC / DC converters until the allowable power of the / DC converter is reached.
請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の直流電源装置において、前記制御手段は、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうちの少なくとも一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力に達した場合、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続されている前記スイッチング素子のオンデューティ比を一定に保持することを特徴とする構成である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the DC power supply device according to any one of the first to third aspects, the control means outputs an output of at least one of the plurality of DC / DC converters. When the allowable power of one DC / DC converter is reached, the on-duty ratio of the switching element connected in series to the one DC / DC converter is kept constant.
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の直流電源装置において、前記積分回路の出力電流を検出する電流検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される電流値に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータが許容電力を超えないように各スイッチング素子のオンデューティ比を設定して制御を行うことを特徴とする構成である。 The invention according to claim 5 is the DC power supply device according to any one of claims 1 to 4, further comprising current detection means for detecting an output current of the integration circuit, wherein the control means is controlled by the current detection means. The control is performed by setting the on-duty ratio of each switching element so that each DC / DC converter does not exceed the allowable power based on the detected current value.
請求項６にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の直流電源装置において、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれの出力電流を検出する電流検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータが許容電力を超えないように各スイッチング素子のオンデューティ比を設定して制御を行うことを特徴とする構成である。 The invention according to claim 6 is the DC power supply device according to any one of claims 1 to 4, further comprising current detection means for detecting output currents of the plurality of DC / DC converters, wherein the control means includes: The on-duty ratio of each switching element is controlled based on the output current of each DC / DC converter detected by the current detection means so that each DC / DC converter does not exceed the allowable power. The configuration is as follows.
請求項７にかかる発明は、請求項５又は６に記載の直流電源装置において、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれの出力電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される電流値に基づいて設定される各スイッチング素子のオンデューティ比を、前記電圧検出手段によって検出される各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に基づいて補正することを特徴とする構成である。 The invention according to claim 7 is the DC power supply device according to claim 5 or 6, further comprising voltage detection means for detecting output voltages of the plurality of DC / DC converters, wherein the control means includes the current An on-duty ratio of each switching element set based on the current value detected by the detecting means is corrected based on the output voltage of each DC / DC converter detected by the voltage detecting means. It is.
本発明にかかる直流電源装置によれば、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が許容電力を超えないように、各ＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続されているスイッチング素子のオンデューティ比を個別に設定して制御を行うので、電力容量の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続した構成において、電力容量の小さいＤＣ／ＤＣコンバータを保護しつつ、負荷の変動に応じて複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれを最適な状態に制御することが可能である。 According to the DC power supply device of the present invention, the on-duty ratio of the switching element connected in series to each DC / DC converter is individually set so that the output of each DC / DC converter does not exceed the allowable power. Since the control is performed, in a configuration in which a plurality of DC / DC converters having different power capacities are connected in parallel, each of the plurality of DC / DC converters is changed according to a load variation while protecting the DC / DC converter having a small power capacity. It is possible to control to an optimum state.
以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する幾つかの実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In some embodiments described below, members that are common to each other are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態における直流電源装置１の一構成例を示す図である。直流電源装置１は、入力する直流電圧Ｖｉｎを昇圧又は降圧する複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を備えており、それら複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が入力に対して並列接続されている。以下、本実施形態および他の実施形態では、説明を簡単にするため、並列接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の数が２つである場合を例示する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a DC power supply device 1 according to the first embodiment. The DC power supply device 1 includes a plurality of DC /
これらＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２はそれぞれの許容電力（電力容量）が異なっている。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の許容電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１２の許容電力よりも大きくなっている。
These DC /
そして直流電源装置１は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力に対して直列に接続されたスイッチング素子１３，１４と整流素子１５，１６とを備え、さらに各整流素子１５，１６の出力を統合して平滑化させるためのＲＣ回路などで構成された積分回路１７を備えている。また直流電源装置１は、スイッチング素子１３，１４のスイッチング動作を制御する制御部２０を備えている。
The DC power supply device 1 includes
制御部２０は、スイッチング素子１３に対して制御信号ＳＧ１を出力することにより、スイッチング素子１３をオンオフさせてＤＣ／ＤＣコンバータ１１の電流を制御する。これと同様に、制御部２０は、スイッチング素子１４に対して制御信号ＳＧ２を出力することにより、スイッチング素子１４をオンオフさせてＤＣ／ＤＣコンバータ１２の電流を制御する。このようにして制御される各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２からの出力は、各整流素子１５，１６で整流された後、積分回路１７で平滑化されて出力される。
The
図２は、制御部２０が出力する各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２の一例を示す図である。制御信号ＳＧ１は、一定周期ＴＡの信号となっており、各周期で所定時間ＴＡ１の間、オン状態となって出力される信号である。スイッチング素子１３はこの制御信号ＳＧ１に基づいてスイッチング動作を行う。例えば、制御信号ＳＧ１がオンであれば、スイッチング素子１３はオン状態となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力される電流を流す。一方、制御信号ＳＧ２もまた、一定周期ＴＢの信号となっており、各周期で所定時間ＴＢ１の間、オン状態となって出力される信号である。スイッチング素子１４はこの制御信号ＳＧ２に基づいてスイッチング動作を行う。例えば、制御信号ＳＧ２がオンであれば、スイッチング素子１４はオン状態となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から出力される電流を流す。尚、制御信号ＳＧ１の周期ＴＡと、制御信号ＳＧ２の周期ＴＢとは、同じ周期（すなわちＴＡ＝ＴＢ）であっても構わない。また図例では、２つの制御信号ＳＧ１，ＳＧ２が同時にオン状態となる場合を例示しているが、これら２つの制御信号ＳＧ１，ＳＧ２はなるべく交互にオン状態となるように出力することが好ましい。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the control signals SG1 and SG2 output from the
ここで、各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のそれぞれが各周期ＴＡ，ＴＢに対してオンとなる時間の比をオンデューティ比と呼ぶ。すなわち、制御信号ＳＧ１のオンデューティ比Ｒ１は、Ｒ１＝ＴＡ１／ＴＡとなる。また制御信号ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ２は、Ｒ２＝ＴＢ２／ＴＢとなる。したがって、各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２が増加すると、それに伴い、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が出力する電流が増加するようになる。
Here, the ratio of the time during which each of the control signals SG1 and SG2 is turned on for each of the periods TA and TB is referred to as an on-duty ratio. That is, the on-duty ratio R1 of the control signal SG1 is R1 = TA1 / TA. The on-duty ratio R2 of the control signal SG2 is R2 = TB2 / TB. Therefore, as the on-duty ratios R1 and R2 of the control signals SG1 and SG2 increase, the current output from the DC /
本実施形態の制御部２０は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のそれぞれの許容電力の比率に応じて、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２に直列接続されているスイッチング素子１３，１４に出力する各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を設定する。例えば、ＤＣコンバータ１１の許容電力がＰ１であり、ＤＣコンバータ１２の許容電力がＰ２である場合、制御部２０は、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２が、Ｒ１：Ｒ２＝Ｐ１：Ｐ２の関係を満たすように設定する。
The
そして制御部２０は、上記のようにして設定したオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２に基づいて各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２をスイッチング素子１１，１２のそれぞれに出力することにより各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が許容電力を超えないように制御する。これにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の許容電力Ｐ１，Ｐ２の比に応じてそれぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を動作させることができるようになり、特に許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２だけがその許容電力をオーバーしてしまうことを良好に防止することができるようになる。そのため、本実施形態の直流電源装置１では、許容電力の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を並列接続した構成において許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２を保護しつつ、負荷の変動に応じて複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のそれぞれを最適な状態に制御することが可能である。
Then, the
（第２の実施の形態）
次に図３は、第２の実施の形態における直流電源装置１ａの一構成例を示す図である。直流電源装置１ａは、第１の実施の形態と同様に、直流電圧Ｖｉｎを昇圧又は降圧する２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を備えており、これら２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が入力に対して並列接続されている。これらＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２はそれぞれの許容電力（電力容量）が異なっており、例えば第１の実施の形態と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の許容電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１２の許容電力よりも大きくなっている。
(Second Embodiment)
Next, FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the DC power supply device 1a according to the second embodiment. As in the first embodiment, the DC power supply device 1a includes two DC /
また本実施形態の直流電源装置１ａは、積分回路１７の出力側に、負荷に流れる電流を検出する電流検出回路３１を備えている。そして制御部２０は、電流検出回路３１によって検出される電流に基づいて負荷で消費される電力を算出し、その算出結果に基づいて各スイッチング素子１３，１４のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定するように構成されている。尚、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
Further, the DC power supply device 1a of the present embodiment includes a
図４は、本実施形態における制御部２０の詳細な構成の一例を示す図である。本実施形態の制御部２０は、図４に示すように、負荷電力算出部２１、オンデューティ比決定部２２および制御信号出力部２３として機能する。負荷電力算出部２１は、電流検出回路３１によって検出される電流に基づいて負荷で消費される電力を算出する。オンデューティ比決定部２２は、負荷電力算出部２１により算出された負荷電力に基づいて、スイッチング素子１３を制御するための制御信号ＳＧ１のオンデューティ比Ｒ１と、スイッチング素子１４を制御するための制御信号ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ２とを決定する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration of the
オンデューティ比決定部２２は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力がそれぞれの許容電力Ｐ１，Ｐ２を超えない範囲内では、負荷電力に応じて各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を予め定められた比率で変化させることにより、負荷の変動に対応させて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力を変動させる。つまり、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力がそれぞれの許容電力Ｐ１，Ｐ２を超えない範囲内では、負荷電力の増加に比例して各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２が決定される。
The on-duty
これに対し、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のうちの少なくとも一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力に達した場合、オンデューティ比決定部２２は、その後さらに負荷電力が増加する場合でも当該一のＤＣ／ＤＣコンバータのオンデューティ比を増加させることなく、一定のオンデューティ比を保持するようにして、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が許容電力を超えないようにする。
On the other hand, when the output of at least one DC / DC converter among the plurality of DC /
図５は、負荷電力に基づいて決定される制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のいくつかの例を示す図である。図５（ａ）の例では、負荷電力が所定電力Ｐｔｈに達するまで、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比が同じ値となるように設定される。ここで所定の電力Ｐｔｈは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力がその許容電力Ｐ２とほぼ等しくなる負荷の電力を示している。それ故、負荷電力が所定電力Ｐｔｈに達すると、許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、その許容電力Ｐ２にほぼ一致する出力を行っている状態となる。したがって、オンデューティ比決定部２２は、負荷電力が所定電力Ｐｔｈに達するまでは、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を同じ比率で増加させていき、負荷電力が所定電力Ｐｔｈに達すれば、制御信号ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ２を一定の値に保持する。そしてその後、負荷電力が所定電力Ｐｔｈを超えてさらに増加する場合には、許容電力の大きなＤＣ／ＤＣコンバータ１１のスイッチング信号に対応する制御信号ＳＧ１のオンデューティ比Ｒ１のみを増加させることにより、負荷電力の増加に対応した出力を行うように制御する。このとき、制御信号ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ２を一定値で保持することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力が許容電力Ｐ２を超えることを防止する。
FIG. 5 is a diagram illustrating some examples of the control signals SG1 and SG2 determined based on the load power. In the example of FIG. 5A, the on-duty ratios of the control signals SG1, SG2 are set to the same value until the load power reaches the predetermined power Pth. Here, the predetermined power Pth indicates the load power at which the output of the DC /
次に図５（ｂ）の例では、負荷電力が所定電力（Ｐ１＋Ｐ２）に達するまで、第１の実施の形態と同様に、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のそれぞれの許容電力Ｐ１，Ｐ２の比率に応じて決定する。つまり、負荷電力が所定電力（Ｐ１＋Ｐ２）に達するまでは、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２は、Ｒ１：Ｒ２＝Ｐ１：Ｐ２の関係を満たすように決定される。そして負荷電力が所定電力（Ｐ１＋Ｐ２）になると、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２は、それぞれの許容電力Ｐ１，Ｐ２にほぼ一致する出力を行っている状態となる。したがって、オンデューティ比決定部２２は、負荷電力が所定電力（Ｐ１＋Ｐ２）に達するまでは、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を、それぞれの許容電力Ｐ１，Ｐ２に応じた比率で増加させていき、負荷電力が所定電力（Ｐ１＋Ｐ２）となれば、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を一定の値に保持する。このように制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２が一定の値を保持するようになると、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２は出力可能な略最大の出力で負荷を駆動する状態となる。そしてそれ以上の出力は抑制されるので、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力が許容電力Ｐ１，Ｐ２を超えることを防止できる。
Next, in the example of FIG. 5B, the on-duty ratios R1 and R2 of the control signals SG1 and SG2 are set to the DC / DC ratios until the load power reaches the predetermined power (P1 + P2), as in the first embodiment. It is determined according to the ratio of the allowable powers P1 and P2 of the
尚、上記においては図５（ａ）と（ｂ）との２つの態様を示したが、オンデューティ比決定部２２において制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定する際には、上記２つの態様のうちのいずれを採用しても良い。
In the above description, the two modes of FIGS. 5A and 5B are shown. When the on-duty ratios R1 and R2 of the control signals SG1 and SG2 are determined by the on-duty
図４に戻り、制御信号出力部２３は、上記のようにして決定されるオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２に基づいて制御信号ＳＧ１，ＳＧ２を生成し、スイッチング素子１３，１４に出力することにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力を制御するように構成される。
Returning to FIG. 4, the control
以上のように本実施形態の制御部２０は、積分回路１７の出力電流に基づいて負荷電力を算出し、その負荷電力に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電力を調整する。そして複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のうちの少なくとも一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力に達した場合には、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータに対して接続されているスイッチング素子１３又は１４のオンデューティ比を一定に保持することで、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が許容電力を超えないように制御する。これにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を許容電力Ｐ１，Ｐ２の範囲内で動作させることができるようになり、特に許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２だけがその許容電力をオーバーしてしまうことを良好に防止することができるようになる。そのため、本実施形態の直流電源装置１ａにおいても、許容電力の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を並列接続した構成において許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２を保護しつつ、負荷の変動に応じて複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のそれぞれを最適な状態に制御することが可能である。
As described above, the
（第３の実施の形態）
次に図６は、第３の実施の形態における直流電源装置１ｂの一構成例を示す図である。直流電源装置１ｂは、第１の実施の形態と同様に、直流電圧Ｖｉｎを昇圧又は降圧する２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を備えており、これら２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が入力に対して並列接続されている。これらＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２はそれぞれの許容電力（電力容量）が異なっており、例えば第１の実施の形態と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の許容電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１２の許容電力よりも大きくなっている。
(Third embodiment)
Next, FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the DC power supply device 1b according to the third embodiment. As in the first embodiment, the DC power supply device 1b includes two DC /
また本実施形態の直流電源装置１ｂは、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力側に、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が出力する電流を検出するための電流検出回路３２，３３を備えている。そして制御部２０は、各電流検出回路３２，３３によって検出される電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力が許容電力を超えないように、各スイッチング素子１３，１４のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定するように構成されている。
Further, the DC power supply device 1b of the present embodiment includes
例えば、各電流検出回路３２，３３によって検出される電流に基づいて負荷電力を算出することができる。そのため、制御部２０は、第２の実施の形態と同様に負荷電力に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力が許容電力Ｐ１，Ｐ２を超えないように、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定する。ただし本実施形態では、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２から出力される電流を直接検出するので、必ずしも第２の実施の形態のように負荷電力を算出する必要はなく、各電流検出回路３２，３３で検出される電流に基づいて制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定するようにしても良い。
For example, the load power can be calculated based on the current detected by each of the
このようにして本実施形態の制御部２０は、各電流検出回路３２，３３で検出される電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電力を調整する。そして複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のうちの少なくとも一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの許容電力に達した場合には、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータに対して接続されているスイッチング素子１３又は１４のオンデューティ比を一定に保持することで、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力が許容電力を超えないように制御する。これにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を許容電力Ｐ１，Ｐ２の範囲内で動作させることができるようになり、特に許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２だけがその許容電力をオーバーしてしまうことを良好に防止することができるようになる。そのため、本実施形態の直流電源装置１ｂにおいても、許容電力の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を並列接続した構成において許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２を保護しつつ、負荷の変動に応じて複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のそれぞれを最適な状態に制御することが可能である。
In this way, the
（第４の実施の形態）
次に図７は、第４の実施の形態における直流電源装置１ｃの一構成例を示す図である。直流電源装置１ｃは、第１の実施の形態と同様に、直流電圧Ｖｉｎを昇圧又は降圧する２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を備えており、これら２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が入力に対して並列接続されている。これらＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２はそれぞれの許容電力（電力容量）が異なっており、例えば第１の実施の形態と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の許容電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１２の許容電力よりも大きくなっている。
(Fourth embodiment)
Next, FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the DC power supply device 1c according to the fourth embodiment. As in the first embodiment, the DC power supply device 1c includes two DC /
また本実施形態の直流電源装置１ｃは、第３の実施の形態と同様に、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力側に、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が出力する電流を検出するための電流検出回路３２，３３を備えている。さらに本実施形態では、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電圧を検出する電圧検出回路３４，３５を備えている。
Further, the DC power supply device 1c according to the present embodiment detects the current output from each DC /
ここで各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２は、入力電圧Ｖｉｎを所定の基準電圧Ｖｏｕｔに変換して出力するものであるが、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の固有の特性などにより、厳密には基準電圧Ｖｏｕｔとは若干異なる電圧が出力されることがある。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２が基準電圧として直流５Ｖを出力する場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の実際の出力電圧が４．９Ｖとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の実際の出力電圧が５．２Ｖとなる可能性がある。
Here, each of the DC /
このような場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の実際の出力電圧が基準電圧であると仮定し、第２および第３の実施の形態で説明したように電流のみを検出してスイッチング素子１４のオンデューティ比Ｒ２を決定してしまうと、実際のＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が基準電圧よりも高いため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力が許容電力Ｐ２を超えてしまう可能性がある。
In such a case, it is assumed that the actual output voltage of the DC /
そこで本実施形態の制御部２０は、第２又は第３の実施の形態と同様に、電流検出回路３２，３３で検出される電流に基づいて制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定し、さらに電圧検出回路３４，３５で検出される実際の出力電圧に基づいて各制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を補正するように構成される。
Therefore, as in the second or third embodiment, the
図８は、本実施形態における制御部２０の詳細構成の一例を示す図である。本実施形態の制御部２０は、図８に示すように、負荷電力算出部２１、オンデューティ比決定部２２、オンデューティ比補正部２４および制御信号出力部２３として機能する。負荷電力算出部２１は、電流検出回路３２，３３によって検出される電流に基づいて負荷で消費される電力を算出する。そしてオンデューティ比決定部２２は、負荷電力算出部２１により算出された負荷電力に基づいて、スイッチング素子１３を制御するための制御信号ＳＧ１のオンデューティ比Ｒ１と、スイッチング素子１４を制御するための制御信号ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ２とを決定する。ただし、これに限られず、例えば負荷電力算出部２１が電流検出回路３２，３３で検出される電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２から出力される電力を算出し、オンデューティ比決定部２２において各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力が許容電力Ｐ１，Ｐ２を超えないようにオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定するようにしても良い。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration of the
オンデューティ比補正部２４は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電圧に基づいて制御信号ＳＧ１，ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を補正する。例えば、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電圧が基準電圧よりも低い場合には、オンデューティ比決定部２２で決定されるオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を増加させて補正する。また各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電圧が基準電圧よりも高い場合には、オンデューティ比決定部２２で決定されるオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を減少させて補正する。したがって、上述したように、例えば許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が基準電圧５Ｖよりも高い５．２Ｖであった場合には、スイッチング素子１４に出力される制御信号ＳＧ２のオンデューティ比Ｒ２が、オンデューティ比決定部２２で決定されたオンデューティ比よりも小さな値となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力が許容電力Ｐ２を超えてしまうことを防止することができる。
The on-duty
そして制御信号出力部２３は、上記のようにして補正されたオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２に基づいて制御信号ＳＧ１，ＳＧ２を生成し、各スイッチング素子１３，１４に出力することにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力を調整する。
The control
以上のように本実施形態の制御部２０は、各電流検出回路３２，３３で検出される電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２に接続されたスイッチング素子１３，１４のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定し、さらに各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の実際の出力電圧に基づいてその決定されたオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を補正する。これにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電圧が基準電圧とは異なる場合でも、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力電圧に応じた制御が可能となり、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力が許容電力を超えないように制御することができる。その結果、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を許容電力Ｐ１，Ｐ２の範囲内で高精度に動作させることができるようになり、特に許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２だけがその許容電力をオーバーしてしまうことを良好に防止することができる。そのため、本実施形態の直流電源装置１ｃにおいても、許容電力の異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２を並列接続した構成において許容電力の小さいＤＣ／ＤＣコンバータ１２を保護しつつ、負荷の変動に応じて複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２のそれぞれを最適な状態に制御することが可能である。
As described above, the
尚、本実施形態では、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力側に設けられた電流検出回路３２，３３で検出される電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２に接続されたスイッチング素子１３，１４のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定し、さらに各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の実際の出力電圧に基づいてその決定されたオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を補正する場合を例示した。しかし、これに限らず、例えば第２の実施の形態で示したように、積分回路１７の出力側に設けられた電流検出回路３１（図３参照）で検出される電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２に接続されたスイッチング素子１３，１４のオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を決定し、さらに各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１，１２の出力側に設けられる各電圧検出回路３４，３５で検出される実際の出力電圧に基づいてその決定されたオンデューティ比Ｒ１，Ｒ２を補正する構成としても良い。
In the present embodiment, the switching elements connected to the DC /
（変形例）
以上、本発明に関する代表的な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、入力に対して並列接続されるＤＣ／ＤＣコンバータが２つである場合を例示したが、ＤＣ／ＤＣコンバータを３つ以上並列接続したものであっても構わない。またこの他にも、本発明には、種々の変形例が適用可能であることは言うまでもない。
(Modification)
As mentioned above, although typical embodiment regarding this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in each of the above embodiments, the case where there are two DC / DC converters connected in parallel to the input is exemplified, but three or more DC / DC converters connected in parallel may be used. In addition to this, it goes without saying that various modifications can be applied to the present invention.
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 直流電源装置
１１，１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３，１４ スイッチング素子
１５，１６ 整流素子
１７ 積分回路
２０ 制御部（制御手段）
２１ 負荷電力算出部
２２ オンデューティ比決定部
２３ 制御信号出力部
２４ オンデューティ比補正部
３１，３２，３３ 電流検出回路（電流検出手段）
３４，３５ 電圧検出回路（電圧検出手段）
ＳＧ１，ＳＧ２ 制御信号
1, 1a, 1b, 1c
DESCRIPTION OF
34, 35 Voltage detection circuit (voltage detection means)
SG1, SG2 control signal
Claims (7)
前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに直列接続された前記スイッチング素子を個別に駆動することによって各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段を備える構成であり、
前記制御手段は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が許容電力を超えないように、各ＤＣ／ＤＣコンバータに直列接続されている前記スイッチング素子のオンデューティ比を個別に設定して制御を行うことを特徴とする直流電源装置。 Multiple DC / DC converters with different allowable powers for the input are connected in parallel, and switching elements and rectifier elements are connected in series for the output of each DC / DC converter, and the outputs of the rectifier elements are integrated and smoothed. Having an integrating circuit
A configuration comprising control means for controlling each DC / DC converter by individually driving the switching elements connected in series to each of the plurality of DC / DC converters;
The control means performs control by individually setting on-duty ratios of the switching elements connected in series to each DC / DC converter so that the output of each DC / DC converter does not exceed allowable power. DC power supply device characterized.
前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される電流値に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータが許容電力を超えないように各スイッチング素子のオンデューティ比を設定して制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の直流電源装置。 A current detecting means for detecting an output current of the integrating circuit;
The control means performs control by setting an on-duty ratio of each switching element so that each DC / DC converter does not exceed the allowable power based on the current value detected by the current detection means. The DC power supply device according to any one of claims 1 to 4.
前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータが許容電力を超えないように各スイッチング素子のオンデューティ比を設定して制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の直流電源装置。 Current detection means for detecting each output current of the plurality of DC / DC converters;
The control means performs control by setting the on-duty ratio of each switching element based on the output current of each DC / DC converter detected by the current detection means so that each DC / DC converter does not exceed the allowable power. The DC power supply device according to claim 1, wherein the DC power supply device is performed.
前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出される電流値に基づいて設定される各スイッチング素子のオンデューティ比を、前記電圧検出手段によって検出される各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に基づいて補正することを特徴とする請求項５又は６に記載の直流電源装置。 Voltage detection means for detecting the output voltage of each of the plurality of DC / DC converters;
The control means corrects the on-duty ratio of each switching element set based on the current value detected by the current detection means based on the output voltage of each DC / DC converter detected by the voltage detection means. The DC power supply device according to claim 5 or 6, wherein
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