JP5950181B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子により電力変換を行うスイッチング電源装置に関する。

直流電力を、所望の電圧または電流で出力するため、スイッチング素子により電力変換を行うスイッチング電源装置がある。特許文献１に記載されたＤＣ／ＤＣコンバータを備えたスイッチング電源装置がその一例である。

例えば、バッテリーをスイッチング電源装置の出力端子に接続し、スイッチング電源装置を電流制御することにより、一定の電流をバッテリーに供給して充電を行う場合がある。この場合には、充電が進むにつれてバッテリーの電圧が上昇していく。このため、バッテリーへの電流の供給をそのまま続けると過電圧になってしまい、定格電圧を超えることによりバッテリーが破損することがある。

ところで、前記過電圧を防止するため、特許文献１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータは過電圧防止回路を備えている。この過電圧防止回路は、検出電圧と基準電圧とを比較する比較器を備える。この比較器により、検出電圧が基準電圧よりも高い場合にはスイッチング素子が切断される。これにより過電圧が防止される。

特開２００６−３４０４１４号公報

ところで、前記特許文献１に記載の過電圧防止回路は、スイッチング素子を制御するための回路とは別に設けられた専用回路である。

しかしながら、スイッチング電源装置にこのような専用回路を設けることは、スイッチング電源装置のコストが上昇するために好ましくない。

そこで本発明は、スイッチング素子を制御するための回路とは別の過電圧防止回路を設けずに過電圧を防止できる、スイッチング電源装置を提供することを課題とする。

本発明は、電圧制御、電流制御を切り替え可能に構成され、接続した負荷に直流電力を出力するスイッチング電源装置であって、直流電源と、前記直流電源から供給される電流をオンオフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子の出力側に接続されたリアクトルと、前記リアクトルを前記負荷に接続する接続線と、前記接続線から分岐し、前記負荷に対して並列に接続されるコンデンサと、前記接続線の電流を検出する電流検出手段と、出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチング素子に対して出力側が接続され、前記スイッチング素子を制御する制御部とを備え、前記制御部は、第１処理部と、当該第１処理部よりも前記スイッチング素子側に位置し、当該第１処理部に対して直列に接続された第２処理部と、当該第２処理部よりも前記スイッチング素子側に位置するＰＷＭ制御手段とを備え、電圧制御時にあっては、前記第１処理部は、前記負荷への出力電圧に関して入力された目標出力電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差に基づいて目標電流補償値を出力し、前記第２処理部は、前記第１処理部から出力された目標電流補償値と前記電流検出手段の検出値とに基づいてＰＷＭ指令値を出力し、前記ＰＷＭ制御手段は、前記第２処理部から出力されたＰＷＭ指令値に基づいて前記スイッチング素子を駆動させ、
電流制御時にあっては、前記第１処理部は、前記負荷への出力電圧が過電圧となることを避けるために入力された制限電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差に基づいて制限電流補償値を出力し、前記第２処理部は、前記第１処理部から出力された制限電流補償値と、前記負荷への出力電流に関して入力された目標出力電流値とに基づく値に対する、前記電流検出手段の検出値の偏差に基づいてＰＷＭ指令値を出力し、前記ＰＷＭ制御手段は、前記第２処理部から出力されたＰＷＭ指令値に基づいて前記スイッチング素子を駆動させる。

本発明によれば、前記第１処理部は、目標出力電圧値または制限電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差に基づいて目標電流補償値または制限電流補償値を出力するよう構成されている。そして、前記第１処理部は電圧制御時にも電流制御時にも使用され、特に電流制御時にあっては、この第１処理部が過電圧防止のために動作する。このため、過電圧防止のための専用の回路を有しないスイッチング電源装置とできる。

そして、本発明は、更なる態様として、前記第１処理部は、電流制御時にて、前記制限電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差が正または０である場合に、前記制限電流補償値を０とし、前記偏差が負である場合に、当該偏差を基とした前記制限電流補償値を前記第２処理部へと出力するリミット手段を備えても良い。

この態様によれば、前記リミット手段は、電流制御時にて、前記偏差が正または０である場合に、前記第２処理部へと出力する制限電流補償値を０とする。このため、過電圧対策の観点で、前記リミット手段は前記第２処理部に悪影響を及ぼさない。

そして、本発明は、更なる態様として、前記第１処理部には、前記目標出力電圧値の入力経路と、前記制限電圧値の入力経路とが接続され、前記各入力経路を切り替えるための入力切替スイッチを備えるものであっても良い。

この態様によれば、前記目標出力電圧値の入力経路と、前記制限電圧値の入力経路とを切り替えるための入力切替スイッチを備える。このため、入力切替スイッチにより入力経路を切り替えることで、前記第１処理部に対し、電圧制御時には目標出力電圧値を入力し、電流制御時には制限電圧値を入力できることから、入力値を容易に変更できる。

本発明によると、過電圧防止回路を、スイッチング素子の制御のための回路とは別に設けることなく、過電圧を防止できる。

本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。 同スイッチング電源装置における制御部の、電圧制御時の処理についての説明図である。 同スイッチング電源装置における制御部の、電流制御時の処理についての説明図である。 同スイッチング電源装置における第１処理部に設けられたリミット回路の入力値（ＡＶＲ出力値Ｉc'ref）と出力値（電流補償値Ｉcref）との関係を示す。（Ａ）は電流制御時を示し、（Ｂ）は電圧制御時を示す。

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。

図１に示す、本実施形態のスイッチング電源装置Ｄは、出力電圧を目標出力電圧値Ｖrefに近づける電圧制御（図２参照）、出力電流を目標出力電流値Ｉrefに近づける電流制御（図３参照）を切り替え可能に構成され、出力端子に接続した負荷１５に直流電力を出力するスイッチング電源装置である。このスイッチング電源装置は、例えば電気自動車に搭載されるバッテリーを充電するために用いられる。なお、バッテリーの充電はあくまでも用途の一例であり、このスイッチング電源装置は、種々の用途に用いることができる。

電圧制御と電流制御とは、後述する制御部９の入力切替スイッチ９１１、参照値切替スイッチ９１５、切替スイッチ９２３により切り替えられる。切り替えのための機構については説明を省略するが、手動の制御モード切替スイッチ等を設けても良いし、電流・電圧等の検出値の変化をトリガーとして自動的に前記各スイッチが切り替えられる機構を設けても良い。

このスイッチング電源装置Ｄは、直流電源１、２つのスイッチング素子２，３、リアクトル４、コンデンサ５、電流検出手段のうち一方である第１電流検出手段６、電流検出手段のうち他方である第２電流検出手段７、電圧検出手段８、制御部９を備えている。２つのスイッチング素子２，３とリアクトル４とコンデンサ５とから、ＤＣ−ＤＣコンバータが構成されている。なお、第１電流検出手段６、第２電流検出手段７はいずれか一方のみが設けられていても良い（その場合、後述の第２加算器９２２、減算器９２５も、設けられた電流検出手段に応じて設けられる）。

スイッチング素子２，３としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子を用いているが、これに限られず、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタを用いてもよい。また、２つのスイッチング素子２，３には、ダイオード１０，１１が逆方向でそれぞれ並列に接続されている。

なお、スイッチング電源装置Ｄに２つのスイッチング素子２，３が用いられているのは、力行動作及び回生動作の両方を実行するためである。

リアクトル４は、スイッチング素子２，３の出力側に接続される。具体的に、リアクトル４の一端（入力側端）は、一方（図１に示す上側）のスイッチング素子２のエミッタと他方（同下側）のスイッチング素子３のコレクタとを接続する接続線１２に接続されている。また、リアクトル４の他端（出力側端）には、接続線１３を介して負荷１５が接続されている。コンデンサ５は、接続線１２から分岐して、出力端子１４を介して負荷１５に並列に接続される。負荷１５としては、例えばバッテリーが用いられる。

リアクトル４及びコンデンサ５は、スイッチング素子２，３からのリップルを含んだ出力を平滑化する平滑フィルタとして機能する。

第１電流検出手段６は、コンデンサ５への分岐よりもスイッチング素子２，３側の位置にて接続線１３の電流を検出する。つまり、リアクトル４に流れる電流（リアクトル電流検出値Ｉdcl）を検出する。

そして、第２電流検出手段７は、コンデンサ５への分岐よりも負荷１５側の位置にて接続線１３の電流を検出する。つまり、出力電流（出力電流検出値Ｉo）を検出する。

電圧検出手段８は、接続線１３にて、負荷１５へ出力される電圧を検出する。つまり、出力電圧（出力電圧検出値Ｖo）を検出する。

制御部９は、スイッチング素子２，３を制御するために設けられ、当該スイッチング素子２，３のゲートに出力側が接続される。この制御部９は、第１処理部９１と、第１処理部９１よりも出力側（スイッチング素子２，３側）に位置する第２処理部９２と、第２処理部９２よりも出力側に位置するＰＷＭ制御手段９３とを備える。

また、この制御部９には、第２処理部９２に目標出力電流値入力経路Ｓ１が接続されて目標出力電流値Ｉrefが入力される。また、第１処理部９１及び第２処理部９２に上限電流値入力経路Ｓ２が接続されて、この上限電流値入力経路Ｓ２、及び、この上限電流値入力経路Ｓ２から分岐した上限電流値入力支路Ｓ２’により上限電流値Ｉlimit(+)が入力される。そして、第１処理部９１及び第２処理部９２に下限電流値入力経路Ｓ３が接続されて、この下限電流値入力経路Ｓ３、及び、この下限電流値入力経路Ｓ３から分岐した下限電流値入力支路Ｓ３’により下限電流値Ｉlimit(-)が入力される。また、第１処理部９１に目標出力電圧値入力経路Ｓ４が接続されて目標出力電圧値Ｖrefが入力される。そして、第１処理部９１に制限電圧値入力経路Ｓ５が接続されて制限電圧値Ｖlimitが入力される。

図２に示すように電圧制御を行う際、制御部９は、各電流検出手段６，７におけるリアクトル電流検出値Ｉdcl、出力電流検出値Ｉo、及び、電圧検出手段８における出力電圧検出値Ｖoに基づき、負荷Ｂへの出力電圧が目標出力電圧値Ｖrefとなるようにスイッチング素子２，３を制御する。なお、制御部９のうちＰＷＭ制御手段９３までで、制御に使用される要素及び配線は図２において太線表示し、使用されない要素及び配線は同破線表示している（図３も同様）。

一方、図３に示すように電流制御を行う際、制御部９は、各電流検出手段６，７におけるリアクトル電流検出値Ｉdclに基づき、負荷Ｂへの出力電流が目標出力電流値Ｉrefとなるようにスイッチング素子２，３を制御する。そして、前記リアクトル電流検出値Ｉdclに基づく制御に加え、電圧検出手段８における出力電圧検出値Ｖoに基づき、負荷Ｂへの出力電圧が制限電圧値Ｖlimitを超えた過電圧となることを避けるようにスイッチング素子２，３を制御する。

第１処理部９１は、入力切替スイッチ９１１、減算器９１２、ＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）９１３、リミット手段９１４、参照値切替スイッチ９１５を備える。この第１処理部９１は、電圧制御を行う際には、入力された目標出力電圧値Ｖref、出力電圧検出値Ｖo、上限電流値Ｉlimit(+)、下限電流値Ｉlimit(-)を基に、電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefを出力する。また、この第１処理部９１は、電流制御を行う際には、入力された制限電圧値Ｖlimit、出力電圧検出値Ｖo、下限電流値Ｉlimit(-)を基に、電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefを第２処理部９２へと出力する。

入力切替スイッチ９１１は、目標出力電圧値入力経路Ｓ４と制限電圧値入力経路Ｓ５とが接続されており、電圧制御時には、図２に示すように目標出力電圧値入力経路Ｓ４を介して目標出力電圧値Ｖrefを第１処理部９１に入力するべく導通する。一方、電流制御時には、図３に示すように制限電圧値入力経路Ｓ５を介して制限電圧値Ｖlimitを第１処理部９１に入力するべく導通する。このように、入力切替スイッチ９１１は、電圧制御時と電流制御時とで切り替えがなされる。

減算器９１２は、入力切替スイッチ９１１よりも出力側に位置し、負荷１５への出力の制御目標として設定されて入力された設定電圧値と、電圧検出手段２３における出力電圧検出値Ｖoとの偏差（具体的には、設定電圧値から出力電圧検出値Ｖoを減算した値）を求めるように構成されている。本実施形態における設定電圧値は、入力切替スイッチ９１１を介して減算器９１２に入力される、目標出力電圧値Ｖref（電圧制御時）または制限電圧値Ｖlimit（電流制御時）である。

ＡＶＲ９１３は、周知の構成を有する電圧調整器であり、入力信号の変換及び増幅を行い出力する。本実施形態では、減算器９１２よりも出力側に位置し、前記設定電圧値（目標出力電圧値Ｖrefまたは制限電圧値Ｖlimit）と出力電圧検出値Ｖoとの偏差に基づいて生成したＡＶＲ出力値Ｉc'refを出力する。

リミット手段９１４は、ＡＶＲ９１３よりも出力側に位置する。つまり、第１処理部９１におけるスイッチング素子２，３側の位置にリミット手段９１４が備えられている。このリミット手段９１４は、負荷１５への出力の制御目標として入力された設定電圧値Ｖref，Ｖlimitに対して電流補償値（目標電流補償値または制限電流補償値）Ｉcrefを出力する。このリミット手段９１４には、参照値切替スイッチ９１５を介して上限電流値入力支路Ｓ２’が接続され、また、下限電流値入力支路Ｓ３’が接続されている。前記各経路を介して、参照値である上限電流値Ｉlimit(+)と下限電流値Ｉlimit(-)とが入力される。そして、このリミット手段９１４には、参照値切替スイッチ９１５を介して０値入力経路Ｓ６が接続されている。この参照値切替スイッチ９１５は、電圧制御時には、図２に示すように上限電流値Ｉlimit(+)をリミット手段９１４に入力するべく導通するが、電流制御時には、図３に示すように参照値０をリミット手段９１４に入力するべく導通する。

このリミット手段９１４は、電流制御時には、図４（Ａ）に示すように、入力されたＡＶＲ出力値Ｉc'refを基に、前記減算器９１２における、制限電圧値Ｖlimitに対する出力電圧検出値Ｖoの偏差（具体的には、制限電圧値Ｖlimitから出力電圧検出値Ｖoを減算した値）が正または０である場合、リミット手段９１４から出力される電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefは０となる。一方、同差分値が負である場合、リミット手段９１４から出力される電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefは、ＡＶＲ出力値Ｉc'refの絶対値をマイナス値とした値となる。なお、同差分値が負である場合の電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefの絶対値の下限は、下限電流値Ｉlimit(-)である。

一方、リミット手段９１４は、電圧制御時には、図４（Ｂ）に示すように、入力されたＡＶＲ出力値Ｉc'refを基に、前記減算器９１２における、目標出力電圧値Ｖrefに対する出力電圧検出値Ｖoの偏差（具体的には、目標出力電圧値Ｖrefから出力電圧検出値Ｖoを減算した値）が正である場合、出力される電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefは、ＡＶＲ出力値Ｉc'refそのままの値（プラス値）となる。そして、前記偏差が０である場合、リミット手段９１４から出力される電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefは０となる。一方、前記偏差が負である場合、リミット手段９１４から出力される電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefは、ＡＶＲ出力値Ｉc'refの絶対値をマイナス値とした値となる。なお、前記偏差が正である場合の電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefの絶対値の上限は、上限電流値Ｉlimit(+)であり、前記偏差が負である場合の電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefの絶対値の下限は、下限電流値Ｉlimit(-)である。

電流制御時において、リミット手段９１４の電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefが０である場合とは、即ち、第２処理部９２から見て、第１処理部９１が存在していないのと同じことである。また、リミット手段９１４の電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefがマイナス値である場合には、後述のように、ＰＷＭ制御手段９３は、出力電圧が抑制される方向にスイッチング素子２，３を駆動制御する。つまり、リミット手段９１４が存在することによって出力電圧が増加することはない。このため、過電圧対策の観点で、リミット手段９１４は第２処理部９２に悪影響を及ぼさない。

第２処理部９２は、第１加算器９２１、第２加算器９２２、切替スイッチ９２３、リミット手段９２４、減算器９２５、ＡＣＲ（Automatic Current Regulator）９２６を備える。この第２処理部９２は、電圧制御を行う際には、第１処理部９１から入力された電流補償値（目標電流補償値）Ｉcref、リアクトル電流検出値Ｉdcl、出力電流検出値Ｉo、上限電流値Ｉlimit(+)、下限電流値Ｉlimit(-)を基に、ＰＷＭ指令値ＶDrefを出力する。また、この第２処理部９２は、電流制御を行う際には、第１処理部９１から入力された電流補償値（制限電流補償値）Ｉcref、目標出力電流値Ｉref、リアクトル電流検出値Ｉdcl、上限電流値Ｉlimit(+)、下限電流値Ｉlimit(-)を基に、ＰＷＭ指令値ＶDrefをＰＷＭ制御手段９３へと出力する。

第１加算器９２１は、第１処理部９１から出力される電流補償値（制限電流補償値（電流制御時））Ｉcrefを目標出力電流値入力経路Ｓ１を介して入力される目標出力電流値Ｉrefに加算し、出力値Ｉdcl'refを出力するように構成されている。

第２加算器９２２は、第１加算器９２１と並列の位置にあり、第１処理部９１から出力される電流補償値（目標電流補償値（電圧制御時））Ｉcrefを出力電流検出値Ｉoに加算し、出力値Ｉdcl'refを出力するように構成されている。

切替スイッチ９２３は、第１加算器９２１及び第２加算器９２２よりも出力側に位置している。電圧制御時には、図２に示すように第２加算器９２２とリミット手段９２４とを接続し、第２加算器９２２の出力値Ｉdcl'refをリミット手段９２４に入力する。一方、電流制御時には、図３に示すように第１加算器９２１とリミット手段９２４とを接続し、第１加算器９２１の出力値Ｉdcl'refをリミット手段９２４に入力する。

なお、例えば、第１加算器９２１と第２加算器９２２とを一つの加算器で構成し、当該一つの加算器に目標出力電流値Ｉrefまたは出力電流検出値Ｉoを導入するための切替スイッチを設けても良く、電流補償値（目標電流補償値または制限電流補償値）Ｉcrefに対して加算を行うための構成は限定されない。

リミット手段９２４は、切替スイッチ９２３よりも出力側に位置し、目標リアクトル電流値Ｉdclrefを出力する。このリミット手段９２４には、上限電流値入力経路Ｓ２と下限電流値入力経路Ｓ３とが接続されており、各経路を介して、参照値である上限電流値Ｉlimit(+)と下限電流値Ｉlimit(-)とが入力される。このリミット手段９２４は、切替スイッチ９２３を介して入力される第１加算器９２１または第２加算器９２２からの入力値（つまり出力値Ｉdcl'ref）を基に、当該入力値が正である場合、リミット手段９２４から出力される目標リアクトル電流値Ｉdclrefは、入力値そのままの値（プラス値）となる。同入力値が０である場合、リミット手段９２４から出力される目標リアクトル電流値Ｉdclrefは０となる。一方、同入力値が負である場合、リミット手段９２４から出力される目標リアクトル電流値Ｉdclrefは、ＡＶＲ出力値Ｉc'refの絶対値をマイナス値とした値となる。なお、入力値が正である場合の目標リアクトル電流値Ｉdclrefの絶対値の上限は、上限電流値Ｉlimit(+)となり、入力値が負である場合の目標リアクトル電流値Ｉdclrefの絶対値の下限は、下限電流値Ｉlimit(-)となる。

減算器９２５は、リミット手段９２４よりも出力側に位置し、入力された目標リアクトル電流値Ｉdclrefに対する、第１電流検出手段６におけるリアクトル電流検出値Ｉdclの偏差（具体的には、目標リアクトル電流値Ｉdclrefからリアクトル電流検出値Ｉdclを減算した値）を求めるように構成されている。

ＡＣＲ９２６は、周知の構成を有する電流調整器であり、入力信号の変換及び増幅を行い出力する。本実施形態では、減算器９２５よりも出力側に位置し、前記目標リアクトル電流値Ｉdclrefに対するリアクトル電流検出値Ｉdclの偏差に基づいて生成したＰＷＭ指令値ＶDrefを出力する。

なお、本実施形態の第２処理部９２では、電圧制御時に、第２加算器９２２にて出力電流検出値Ｉoが加算の対象となっており、減算器９２５にてリアクトル電流検出値Ｉdclが減算の対象（減算する側）となっている。ここで、出力電流検出値Ｉoとリアクトル電流検出値Ｉdclの差分値は、即ち、接続線１３からコンデンサ５に流入する電流の電流値Ｉcである。よって、電圧制御時に第２処理部９２にてＰＷＭ指令値ＶDrefを出力する処理は、コンデンサ５に流入する電流の電流値Ｉcを検出して行われると言い換えることもできる。

次に、ＰＷＭ制御手段９３は、第２処理部９２から入力されたＰＷＭ指令値ＶDrefに基づいてＰＷＭ制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいてスイッチング素子２，３を駆動制御する。

ここで、第２処理部９２に入力される電流補償値（目標電流補償値または制限電流補償値）Ｉcrefがマイナス値である場合、第１加算器９２１及び第２加算器９２２の出力値Ｉdcl'refは、電流補償値（目標電流補償値または制限電流補償値）Ｉcrefに対応して小さくなる。よって、目標リアクトル電流値Ｉdclrefが小さくなり、その結果、ＰＷＭ指令値ＶDrefも小さくなる。このようにＰＷＭ指令値ＶDrefが小さくなる場合、ＰＷＭ制御手段９３は、出力電圧が抑制される方向にスイッチング素子２，３を駆動制御する。

以上、電圧制御時と電流制御時とに分けて第１処理部９１及び第２処理部９２の動作をまとめる。

まず、電圧制御時にあっては、図２に示すように、第１処理部９１が、目標出力電圧値Ｖrefに対する、出力電圧検出値Ｖoの偏差に基づいて電流補償値（目標電流補償値）Ｉcrefを出力する。第２処理部９２は、前記電流補償値（目標電流補償値）Ｉcref、出力電流検出値Ｉo、リアクトル電流検出値Ｉdclに基づいてＰＷＭ指令値ＶDrefを出力する。

一方、電流制御時にあっては、図３に示すように、第１処理部９１が、制限電圧値Ｖlimitに対する、出力電圧検出値Ｖoの偏差に基づいて電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefを出力する。第２処理部９２は、前記電流補償値（制限電流補償値）Ｉcref、目標出力電流値Ｉref、リアクトル電流検出値Ｉdclに基づいてＰＷＭ指令値ＶDrefを出力する。

このように、第１処理部９１は、電圧制御時にも電流制御時にも使用されるため、回路の利用率が良い。そして、この第１処理部９１は、電流制御時には過電圧防止のために動作する。このため、過電圧防止のための専用の回路を備えることなく、過電圧を有効に防止できる。

また、電流制御時において過電圧防止のために動作する第１処理部９１は、第２処理部９２に常時接続されており、切断・接続の切り替えがなされる構成ではない。よって、例えば、過電圧が発生した場合にスイッチが投入されて過電圧防止回路が動作するような構成のスイッチング電源装置に比べ、スイッチ投入時において装置内の回路に突入電流が流れてしまうような不都合が発生せず、過電圧防止がシームレスになされる。

また、第１処理部９１が入力切替スイッチ９１１を備えたことにより、減算器９１２への入力値を、電圧制御時には目標出力電圧値Ｖref、電流制御時には制限電圧値Ｖlimitに容易に変更できる。

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態の第１処理部９１が備えるリミット手段９１４は、電圧制御時においては、出力が上限電流値Ｉlimit(+)と下限電流値Ｉlimit(-)との間でなされる点で、第２処理部９２が備えるリミット手段９２４と機能上共通する。よって、電圧制御時にこのリミット手段９１４を動作させないように構成しても良い。

また、本実施形態のリミット手段９１４は、電流制御時には、減算器９１２における、制限電圧値Ｖlimitと出力電圧検出値Ｖoとの差分値（制限電圧値Ｖlimitから出力電圧検出値Ｖoを減算した値）が負である場合、リミット手段９１４から出力される電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefはマイナス値となるが、この場合の電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefをプラス値で出力しても良い。電流補償値（制限電流補償値）Ｉcrefがプラス値である場合には、第１加算器９２１を加算器ではなく減算器とし、差分値を求めるように構成することで、本実施形態と同様の出力値Ｉdcl'refを出力できる。

Ｄ…スイッチング電源装置、１…直流電源、２，３…スイッチング素子、４…リアクトル、５…コンデンサ、６…第１電流検出手段、７…第２電流検出手段、８…電圧検出手段、９…制御部、１０，１１…ダイオード、１２，１３…接続線、１４…出力端子、１５…負荷、９１…第１処理部、９２…第２処理部、９３…ＰＷＭ制御手段、９１１…入力切替スイッチ、９１２…減算器、９１４…リミット手段、Ｓ４…目標出力電圧値の入力経路、Ｓ５…制限電圧値の入力経路、Ｖref…設定電圧値（目標出力電圧値）、Ｖo…出力電圧検出値、Ｉcref…電流補償値（目標電流補償値または制限電流補償値）、Ｉo…出力電流検出値、Ｉdcl…リアクトル電流検出値、ＶDref…ＰＷＭ指令値、Ｖlimit設定電圧値（制限電圧値）

Claims (3)

1. 電圧制御、電流制御を切り替え可能に構成され、接続した負荷に直流電力を出力するスイッチング電源装置であって、
   直流電源と、
   前記直流電源から供給される電流をオンオフするスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の出力側に接続されたリアクトルと、
   前記リアクトルを前記負荷に接続する接続線と、
   前記接続線から分岐し、前記負荷に対して並列に接続されるコンデンサと、
   前記接続線の電流を検出する電流検出手段と、
   出力電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記スイッチング素子に対して出力側が接続され、前記スイッチング素子を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、第１処理部と、当該第１処理部よりも前記スイッチング素子側に位置し、当該第１処理部に対して直列に接続された第２処理部と、当該第２処理部よりも前記スイッチング素子側に位置するＰＷＭ制御手段とを備え、
   電圧制御時にあっては、
   前記第１処理部は、前記負荷への出力電圧に関して入力された目標出力電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差に基づいて目標電流補償値を出力し、
   前記第２処理部は、前記第１処理部から出力された目標電流補償値と前記電流検出手段の検出値とに基づいてＰＷＭ指令値を出力し、
   前記ＰＷＭ制御手段は、前記第２処理部から出力されたＰＷＭ指令値に基づいて前記スイッチング素子を駆動させ、
   電流制御時にあっては、
   前記第１処理部は、前記負荷への出力電圧が過電圧となることを避けるために入力された制限電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差に基づいて制限電流補償値を出力し、
   前記第２処理部は、前記第１処理部から出力された制限電流補償値と、前記負荷への出力電流に関して入力された目標出力電流値とに基づく値に対する、前記電流検出手段の検出値の偏差に基づいてＰＷＭ指令値を出力し、
   前記ＰＷＭ制御手段は、前記第２処理部から出力されたＰＷＭ指令値に基づいて前記スイッチング素子を駆動させるスイッチング電源装置。
2. 前記第１処理部は、電流制御時にて、前記制限電圧値に対する、前記電圧検出手段の検出値の偏差が正または０である場合に、前記制限電流補償値を０とし、前記偏差が負である場合に、当該偏差を基とした前記制限電流補償値を前記第２処理部へと出力するリミット手段を備える請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 前記第１処理部には、前記目標出力電圧値の入力経路と、前記制限電圧値の入力経路とが接続され、前記各入力経路を切り替えるための入力切替スイッチを備える請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。

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