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JP2012244745A - Power unit and control voltage generation unit - Google Patents

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JP2012244745A
JP2012244745A JP2011111770A JP2011111770A JP2012244745A JP 2012244745 A JP2012244745 A JP 2012244745A JP 2011111770 A JP2011111770 A JP 2011111770A JP 2011111770 A JP2011111770 A JP 2011111770A JP 2012244745 A JP2012244745 A JP 2012244745A
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JP
Japan
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current
converter
control voltage
output
power supply
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JP2011111770A
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Inventor
Seiji Muramoto
誠二 村本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power unit whose reliability is higher than that of a conventional power unit.SOLUTION: In a power unit 1, one of control voltage generation units 5-1 to 5-n is provided one for one DC-DC converter, in which a first current generation unit 4 generates control even voltage Vr for controlling current to be output by the respective DC-DC converters by evenly dividing potential difference between an output part 4b which outputs current Ir and a termination unit 6 which establishes potential of the output part 4b for every DC-DC converter.

Description

本発明は、複数台のDC−DCコンバータを備える電源装置及び制御電圧生成ユニットに関するものである。   The present invention relates to a power supply device including a plurality of DC-DC converters and a control voltage generation unit.

負荷に対して所望の電力を供給するための機器である電力供給機器として、DC−DCコンバータ(DC-DC converter)等を用いた電源装置が、従来から用いられている。   As a power supply device that is a device for supplying desired power to a load, a power supply device using a DC-DC converter (DC-DC converter) or the like has been conventionally used.

ここで、負荷に供給される所望の電力が大きいために、1台の電力供給機器では、所望の電力を負荷に供給することが出来ない場合を考える。負荷に供給される所望の電力が大きいということは、負荷に対して流れる電流である負荷電流が大きいということを意味する。   Here, a case is considered in which the desired power supplied to the load is large, so that one power supply device cannot supply the desired power to the load. The fact that the desired power supplied to the load is large means that the load current that is the current flowing to the load is large.

この場合、電源装置において、電力供給機器を複数台並列に接続する。これにより、負荷が必要とする所望の電力を、複数台の電力供給機器から供給することが出来る。   In this case, in the power supply device, a plurality of power supply devices are connected in parallel. Thereby, desired power required by the load can be supplied from a plurality of power supply devices.

電力供給機器を複数台並列に接続するものとして、特許文献1において電源装置が開示されている。特許文献1の電源装置では、差動増幅器を備えるDC−DCコンバータが、複数台並列に接続されている。また、それぞれの差動増幅器の非反転入力端子(+)が、電流共通バスに並列に接続されている(即ち、共通に接続されている)。   Patent Document 1 discloses a power supply device that connects a plurality of power supply devices in parallel. In the power supply device of Patent Document 1, a plurality of DC-DC converters including differential amplifiers are connected in parallel. Further, the non-inverting input terminal (+) of each differential amplifier is connected in parallel to the current common bus (that is, connected in common).

上記構成において、電流共通バスにおける電流の最大値と、それぞれの差動増幅器における出力電流を検出した結果を示す電流の最大値とを比較する。そして、比較した結果に基づいて、各DC−DCコンバータが備えるスイッチング素子のゲートに入力される信号の周波数を制御する(スイッチング制御)。   In the above configuration, the maximum current value in the current common bus is compared with the maximum current value indicating the result of detecting the output current in each differential amplifier. And based on the comparison result, the frequency of the signal input into the gate of the switching element with which each DC-DC converter is provided is controlled (switching control).

電流共通バスにおける電位は、複数台のDC−DCコンバータの中で出力電流が最大であるDC−DCコンバータが出力する最大電流に応じた電位である最大電位となる。そして、他のDC−DCコンバータでは、上記最大電位に基づいて、自身が出力する電流を上記最大電流に追従させる制御が行われる。   The potential in the current common bus is a maximum potential that is a potential corresponding to the maximum current output from the DC-DC converter having the maximum output current among the plurality of DC-DC converters. In other DC-DC converters, control is performed so that the current output from the DC-DC converter follows the maximum current based on the maximum potential.

特開2006−262651号公報(2006年9月28日公開)JP 2006-262651 A (published on September 28, 2006)

特許文献1の電源装置では、並列に接続されている複数台のDC−DCコンバータにおいて、各DC−DCコンバータの出力電流が、上記最大電流に追従して、各DC−DCコンバータの出力電流が平衡に至る。   In the power supply device of Patent Document 1, in a plurality of DC-DC converters connected in parallel, the output current of each DC-DC converter follows the maximum current, and the output current of each DC-DC converter is It reaches equilibrium.

このため、各DC−DCコンバータの出力電流が平衡に至るまでの間に、複数台のDC−DCコンバータの間で、出力電流のばらつき(値の差異)が発生する。   For this reason, output current variation (value difference) occurs among the plurality of DC-DC converters until the output current of each DC-DC converter reaches equilibrium.

また、負荷は、負荷の動作状態に応じて、必要とする電力が変動する。これにより、各DC−DCコンバータから負荷へ供給される電力が変動する。よって、各DC−DCコンバータの出力電流が変動する。これにより、上記最大電流が変動する。各DC−DCコンバータの出力電流は、上記最大電流に追従するので、各DC−DCコンバータが負荷へ供給する電流に、ばらつきが発生しやすい。   Further, the required power of the load varies depending on the operating state of the load. Thereby, the electric power supplied from each DC-DC converter to a load fluctuates. Therefore, the output current of each DC-DC converter varies. Thereby, the maximum current fluctuates. Since the output current of each DC-DC converter follows the maximum current, variation is likely to occur in the current supplied to the load by each DC-DC converter.

電源装置の信頼性に関して、複数台のDC−DCコンバータの中で、1台のDC−DCコンバータのみが、他より出力電流が大きくなる(ばらつきが発生する)と、上記1台のDC−DCコンバータのみが、他より温度が高くなる。この場合、上記1台のDC−DCコンバータを構成する部品のみが、他より温度が高くなり、電源装置としての信頼性が損なわれる。具体的には、寿命が短くなったり、故障する確率が高くなったりする。   Regarding the reliability of the power supply device, when only one DC-DC converter among the plurality of DC-DC converters has an output current larger than that of others (variation occurs), the one DC-DC converter Only the converter is hotter than the others. In this case, only the parts constituting the one DC-DC converter have a higher temperature than the others, and the reliability as a power supply device is impaired. Specifically, the service life is shortened or the probability of failure is increased.

また、各DC−DCコンバータが負荷へ供給する電流に、ばらつきが発生すると、DC−DCコンバータが備えるトランスにおいて、異音が発生することもある。   In addition, when variation occurs in the current supplied to each load by each DC-DC converter, abnormal noise may occur in a transformer included in the DC-DC converter.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、従来の電源装置よりも信頼性が高い電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a power supply device having higher reliability than a conventional power supply device.

本発明の電源装置は、上記課題を解決するために、少なくとも2台のDC−DCコンバータが負荷に対して並列に接続され、各DC−DCコンバータが、それぞれ電力を供給することにより、負荷に電力を供給する電源装置であって、上記負荷に流れる電流である負荷電流に応じた第1電流を生成する第1電流生成部と、上記DC−DCコンバータ1台に対して1つ設けられるとともに、上記第1電流生成部が上記第1電流を出力する出力部と、当該出力部の電位を確定させる終端部との間の電位差を、各DC−DCコンバータの能力に比例して各DC−DCコンバータ毎に分割することにより、各DC−DCコンバータが出力する電流を制御するための制御電圧を生成する制御電圧生成部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the power supply device of the present invention has at least two DC-DC converters connected in parallel to the load, and each DC-DC converter supplies power to the load. A power supply device that supplies electric power, and a first current generation unit that generates a first current corresponding to a load current that is a current flowing through the load, and one power supply device are provided for one DC-DC converter. The potential difference between the output section from which the first current generating section outputs the first current and the termination section for determining the potential of the output section is proportional to the capability of each DC-DC converter. A control voltage generation unit that generates a control voltage for controlling a current output from each DC-DC converter by dividing each DC converter is provided.

上記発明によれば、各制御電圧生成部において、各DC−DCコンバータが出力する電流を制御するための制御電圧が生成される。   According to the above invention, the control voltage for controlling the current output from each DC-DC converter is generated in each control voltage generator.

上記制御電圧は、上記出力部と上記終端部との間の電位差を、各DC−DCコンバータの能力(各DC−DCコンバータが出力することが出来る電力の最大値(即ち電流の最大値))に比例して各DC−DCコンバータ毎に分割することにより生成される。各DC−DCコンバータの能力が同じ場合には、制御電圧は同じ大きさになる。   The control voltage is the potential difference between the output unit and the termination unit, and the capability of each DC-DC converter (the maximum value of power that each DC-DC converter can output (ie, the maximum value of current)). In proportion to each DC-DC converter. When the capabilities of the DC-DC converters are the same, the control voltages are the same.

各DC−DCコンバータには、各DC−DCコンバータの能力に比例した制御電圧が入力される。これにより、各DC−DCコンバータから出力される電流である上記直流電流は、DC−DCコンバータの能力に応じた電流となる。よって、各DC−DCコンバータは、負荷をその能力に比例して分担することとなるので、各DC−DCコンバータは、熱的平衡を取ることが出来る。なお、各DC−DCコンバータの能力が同じ場合には、負荷を均等に負担することとなるので、各DC−DCコンバータの温度は、互いに等しくなる。   A control voltage proportional to the capability of each DC-DC converter is input to each DC-DC converter. Thereby, the direct current, which is a current output from each DC-DC converter, becomes a current according to the capability of the DC-DC converter. Therefore, each DC-DC converter shares the load in proportion to its capacity, so that each DC-DC converter can achieve thermal equilibrium. In addition, when the capacity | capacitance of each DC-DC converter is the same, since it will bear a load equally, the temperature of each DC-DC converter becomes mutually equal.

電源装置の信頼性に関して、複数台のDC−DCコンバータの中で、1台のDC−DCコンバータのみが、能力以上の負担がかかると、あるいは、能力が同じ場合に他より出力電流が大きくなると、上記1台のDC−DCコンバータのみが、他より温度が高くなる。この場合、上記1台のDC−DCコンバータを構成する部品のみが、他より温度が高くなり、電源装置としての信頼性が損なわれる。具体的には、寿命が短くなったり、故障する確率が高くなったりする。   Regarding the reliability of the power supply device, if only one DC-DC converter among a plurality of DC-DC converters is burdened more than the capacity, or if the capacity is the same, the output current will be larger than the others. Only the one DC-DC converter has a higher temperature than the others. In this case, only the parts constituting the one DC-DC converter have a higher temperature than the others, and the reliability as a power supply device is impaired. Specifically, the service life is shortened or the probability of failure is increased.

しかし、本発明の電源装置では、各DC−DCコンバータから出力される電流である上記直流電流は、各DC−DCコンバータの能力に応じた電流となる。よって、特定のDC−DCコンバータにかかる負荷の割合が、他のDC−DCコンバータにかかる負荷の割合より大きくなることはない。従って、従来の電源装置よりも高い信頼性を得ることが出来る。   However, in the power supply device of the present invention, the direct current that is the current output from each DC-DC converter is a current according to the capability of each DC-DC converter. Therefore, the ratio of the load applied to a specific DC-DC converter does not become larger than the ratio of the load applied to another DC-DC converter. Therefore, higher reliability than the conventional power supply device can be obtained.

さらに、DC−DCコンバータの寿命は、自身の温度に依存して変化するが、各DC−DCコンバータは温度が等しくなるので、各DC−DCコンバータの寿命も等しくなる。その結果、従来の電源装置よりも高い信頼性を得ることが出来る。   Furthermore, the lifetime of the DC-DC converter varies depending on its own temperature, but since the temperature of each DC-DC converter is equal, the lifetime of each DC-DC converter is also equal. As a result, higher reliability than the conventional power supply device can be obtained.

上記電源装置では、上記制御電圧生成部は、対応するDC−DCコンバータの能力に比例した抵抗値を有したシャント抵抗を備え、各制御電圧生成部に備えられたシャント抵抗は、上記出力部と上記終端部との間に、直列に接続されていてもよい。   In the power supply device, the control voltage generator includes a shunt resistor having a resistance value proportional to the capability of the corresponding DC-DC converter, and the shunt resistor provided in each control voltage generator includes the output unit and the shunt resistor. You may connect in series between the said termination | terminus parts.

これにより、シャント抵抗の値に応じて、分圧された制御電圧を生成することが出来る。そして、各DC−DCコンバータの能力が同じ場合には、シャント抵抗を同じ抵抗値に設定して、均等に分圧された制御電圧を生成することが出来る。   Thereby, the divided control voltage can be generated according to the value of the shunt resistor. And when the capability of each DC-DC converter is the same, a shunt resistance can be set to the same resistance value, and the control voltage equally divided | segmented can be produced | generated.

上記電源装置では、上記DC−DCコンバータは、自身が出力する直流電流に応じた第2電流を生成する第2電流生成部と、上記制御電圧に応じて、上記直流電流の目標値である目標電流を生成する電流目標値設定部と、上記第2電流と上記目標電流とを比較する比較部とをさらに備えてもよい。   In the power supply apparatus, the DC-DC converter includes a second current generation unit that generates a second current corresponding to a direct current output by the DC-DC converter, and a target that is a target value of the direct current according to the control voltage. You may further provide the electric current target value setting part which produces | generates an electric current, and the comparison part which compares the said 2nd electric current and the said target electric current.

これにより、各DC−DCコンバータから出力される電流である上記直流電流は、上記第2電流と上記目標電流との比較結果に応じて制御され、DC−DCコンバータの能力に応じた電流となる。   Thus, the direct current that is the current output from each DC-DC converter is controlled according to the comparison result between the second current and the target current, and becomes a current according to the capability of the DC-DC converter. .

上記いずれかの電源装置では、各DC−DCコンバータが出力することが出来る電流の最大値は、同一であり、各シャント抵抗の抵抗値は、全て等しくてもよい。   In any one of the above power supply devices, the maximum value of the current that can be output by each DC-DC converter is the same, and the resistance values of the respective shunt resistors may all be equal.

これにより、均等に分圧された制御電圧を生成することが出来る。   This makes it possible to generate a control voltage that is evenly divided.

上記いずれかの電源装置では、各DC−DCコンバータが出力することが出来る電流の最大値は、それぞれ異なっており、各シャント抵抗の抵抗値は、対応するDC−DCコンバータが出力することが出来る電流の最大値に比例してもよい。   In any one of the above power supply devices, the maximum value of the current that can be output by each DC-DC converter is different, and the resistance value of each shunt resistor can be output by the corresponding DC-DC converter. It may be proportional to the maximum value of the current.

これにより、シャント抵抗器の抵抗値は、各DC−DCコンバータの能力に応じたシャント抵抗器の抵抗値となり、上記目標電流も、各DC−DCコンバータの能力に応じた値となる。   Thereby, the resistance value of the shunt resistor becomes the resistance value of the shunt resistor according to the capability of each DC-DC converter, and the target current also becomes the value according to the capability of each DC-DC converter.

例えば、能力の単位が1であるDC−DCコンバータに対応する制御電圧生成ユニットのシャント抵抗の抵抗値を1とする。この時、能力の単位が2倍であるDC−DCコンバータに対応する制御電圧生成ユニットのシャント抵抗の抵抗値を、抵抗値が1であるシャント抵抗の抵抗値の2倍とする。   For example, the resistance value of the shunt resistor of the control voltage generation unit corresponding to the DC-DC converter whose unit of capability is 1 is 1. At this time, the resistance value of the shunt resistor of the control voltage generation unit corresponding to the DC-DC converter whose capacity unit is twice is set to twice the resistance value of the shunt resistor whose resistance value is 1.

同様に、能力の単位がn倍のDC−DCコンバータに対応する制御電圧生成ユニットのシャント抵抗の抵抗値は、抵抗値が1であるシャント抵抗の抵抗値のn倍とする。   Similarly, the resistance value of the shunt resistor of the control voltage generation unit corresponding to the DC-DC converter whose capacity unit is n times is assumed to be n times the resistance value of the shunt resistor whose resistance value is 1.

このような構成とすることで、各能力に応じた大きさの電流目標値を、各DC−DCコンバータに入力することが出来る。その結果、各DC−DCコンバータは、自身の能力に応じた電流を出力することが出来るので、能力に対する負荷の割合を一定にすることが出来る。   By setting it as such a structure, the electric current target value of the magnitude | size according to each capability can be input into each DC-DC converter. As a result, each DC-DC converter can output a current corresponding to its own capacity, so that the ratio of the load to the capacity can be made constant.

よって、特定のDC−DCコンバータの温度が、他のDC−DCコンバータより高くなることはない。従って、従来の電源装置よりも高い信頼性を得ることが出来る。   Therefore, the temperature of a specific DC-DC converter does not become higher than other DC-DC converters. Therefore, higher reliability than the conventional power supply device can be obtained.

上記いずれかの電源装置では、上記制御電圧生成部はリレー回路を備え、当該リレー回路を動作させるインダクタを備え、上記インダクタには、対応するDC−DCコンバータが出力する電圧が印加され、対応するDC−DCコンバータが故障していなければ、上記DC−DCコンバータから上記インダクタへ電圧が印加されて、上記シャント抵抗に上記第1電流が流されることにより、上記直流電流を制御するための電圧である制御電圧が生成されて、上記DC−DCコンバータに出力し、上記DC−DCコンバータが故障していれば、上記DC−DCコンバータから上記インダクタへ電圧が印加されずに、上記シャント抵抗に上記第1電流が流されないことにより、上記制御電圧が生成されなくともよい。   In any one of the above power supply devices, the control voltage generation unit includes a relay circuit and includes an inductor that operates the relay circuit, and a voltage output from a corresponding DC-DC converter is applied to the inductor, and the corresponding If the DC-DC converter has not failed, a voltage is applied from the DC-DC converter to the inductor, and the first current is caused to flow through the shunt resistor, thereby controlling the DC current. If a certain control voltage is generated and output to the DC-DC converter, and the DC-DC converter fails, no voltage is applied from the DC-DC converter to the inductor, and the shunt resistor is Since the first current is not passed, the control voltage may not be generated.

接続されているDC−DCコンバータが、故障等で作動していない時は、上記制御電圧生成部が備える上記リレー回路が働かない。よって、上記第1電流が、上記シャント抵抗を迂回する(上記シャント抵抗に流れない)。このため、作動していないDC−DCコンバータに対応する上記制御電圧生成部が備えるシャント抵抗の抵抗値は、上記第1電流が流れる閉回路に対して加算されない。従って、作動していないDC−DCコンバータを除外して、正確な上記制御電圧を生成する電源装置を、簡単な構成で実現することが出来る。   When the connected DC-DC converter is not operating due to a failure or the like, the relay circuit included in the control voltage generator does not work. Therefore, the first current bypasses the shunt resistor (does not flow through the shunt resistor). For this reason, the resistance value of the shunt resistor included in the control voltage generation unit corresponding to the DC-DC converter that is not operating is not added to the closed circuit through which the first current flows. Therefore, it is possible to realize a power supply apparatus that generates the accurate control voltage with a simple configuration, excluding the inoperative DC-DC converter.

本発明の制御電圧生成ユニットは、上記課題を解決するために、負荷に対して並列に接続される少なくとも2台のDC−DCコンバータと、各DC−DCコンバータが、上記負荷に対してそれぞれ電力を供給することにより、上記負荷に流れる電流である負荷電流に応じた第1電流を生成する第1電流生成部とを備えた電源装置に搭載されるとともに、上記DC−DCコンバータ1台に対して1つ設けられる制御電圧生成ユニットであって、対応するDC−DCコンバータの能力に比例した抵抗値を有したシャント抵抗と、上記第1電流が上記シャント抵抗に流れることによって、上記対応するDC−DCコンバータの出力を制御するための制御電圧を発生するオン状態と、上記第1電流が上記シャント抵抗に流れないオフ状態とでスイッチ回路を切り替えるリレー回路とを備え、上記リレー回路は、上記対応するDC−DCコンバータの稼動に連動して、上記スイッチ回路をオンにすることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the control voltage generation unit of the present invention includes at least two DC-DC converters connected in parallel to the load, and each DC-DC converter supplies power to the load. Is mounted on a power supply device including a first current generation unit that generates a first current corresponding to a load current that is a current flowing through the load, and for one DC-DC converter. A control voltage generating unit provided with a shunt resistor having a resistance value proportional to the capability of the corresponding DC-DC converter, and the first current flows through the shunt resistor. A switch between an on state that generates a control voltage for controlling the output of the DC converter and an off state in which the first current does not flow through the shunt resistor And a relay circuit for switching the road, the relay circuit, in conjunction with the operation of the DC-DC converter to the corresponding, characterized by turning on the switch circuit.

上記発明によれば、上記リレー回路は、上記対応するDC−DCコンバータの稼動に連動して、上記スイッチ回路をオンにする。   According to the invention, the relay circuit turns on the switch circuit in conjunction with the operation of the corresponding DC-DC converter.

これにより、対応するDC−DCコンバータが故障していない場合に、各DC−DCコンバータの能力に比例した制御電圧を、対応するDC−DCコンバータに出力することが出来る。   Thereby, when the corresponding DC-DC converter has not failed, a control voltage proportional to the capability of each DC-DC converter can be output to the corresponding DC-DC converter.

よって、各DC−DCコンバータは、負荷を均等に負担することとなるので、各DC−DCコンバータの温度は、互いに等しくなり、特定のDC−DCコンバータの温度が、他のDC−DCコンバータより高くなることはない。   Therefore, since each DC-DC converter bears a load equally, the temperature of each DC-DC converter becomes equal to each other, and the temperature of a specific DC-DC converter is higher than that of other DC-DC converters. It wo n’t be expensive.

従って、本発明の制御電圧生成ユニットは、従来の電源装置よりも信頼性が高い電源装置を提供することが出来る。   Therefore, the control voltage generation unit of the present invention can provide a power supply device having higher reliability than the conventional power supply device.

従来の電源装置よりも信頼性が高い電源装置を提供するという効果を奏する。   There is an effect of providing a power supply device having higher reliability than the conventional power supply device.

本発明の実施形態に係る電源装置のブロック図である。1 is a block diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るDC−DCコンバータの回路図である。1 is a circuit diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御電圧生成ユニットの回路図である。It is a circuit diagram of a control voltage generation unit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電源装置において、電流がどのように流れるかを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating how an electric current flows in the power supply device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る電源装置のブロック図である。It is a block diagram of the power supply device which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る制御電圧生成ユニットの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a control voltage generation unit according to another embodiment of the present invention.

本発明の一実施形態について図1〜図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。まず、図1を用いて、本発明の一実施形態について説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜4に基づいて説明すれば、以下の通りである。
Embodiment 1
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(電源装置1の構成)
図1は、本実施形態1に係る電源装置1のブロック図である。電源装置1は、電源2、DC−DCコンバータ(DC-DC converter)3−1〜3−n、及びDC−DCコンバータ3−1〜3−nと1対1に対応した逆流防止ダイオードD−R1〜D−Rnを備えている。また、電源装置1は、第1電流生成ユニット4(第1電流生成部)、DC−DCコンバータ3−1〜3−nと1対1に対応した制御電圧生成ユニット5−1〜5−n(制御電圧生成部)、及び終端ユニット6(終端部)を備えている。
(Configuration of power supply device 1)
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device 1 according to the first embodiment. The power supply device 1 includes a power supply 2, a DC-DC converter (DC-DC converter) 3-1 to 3-n, and a backflow prevention diode D- 1 corresponding to the DC-DC converter 3-1 to 3-n. R1 to D-Rn are provided. Further, the power supply device 1 includes control voltage generation units 5-1 to 5-n that correspond one-to-one with the first current generation unit 4 (first current generation unit) and the DC-DC converters 3-1 to 3-n. (Control voltage generation unit) and termination unit 6 (termination unit).

また、DC−DCコンバータ3−1〜3−nは、少なくとも2台であり、本実施形態1の場合、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの能力は、同一である。即ち、DC−DCコンバータ3−1〜3−nが出力することが出来る電力の最大値(即ち電流の最大値であり、DC−DCコンバータの能力と称する)は、同一である。   Further, there are at least two DC-DC converters 3-1 to 3 -n, and in the case of the first embodiment, the capabilities of the DC-DC converters 3-1 to 3-n are the same. That is, the maximum value of electric power that can be output by the DC-DC converters 3-1 to 3-n (that is, the maximum value of current, which is called the capability of the DC-DC converter) is the same.

なお、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの1台あたりの能力には、制限(限界)がある。よって、複数台を用いて負荷7へ負荷電流Itotal(後述する)を流す。   Note that there is a limit (limit) on the capacity of each DC-DC converter 3-1 to 3-n. Therefore, a load current Itotal (described later) is caused to flow to the load 7 using a plurality of units.

さらに、逆流防止ダイオードD−R1〜D−Rnは、負荷7からDC−DCコンバータ3−1〜3−nへ電流が逆流することを防止するためのダイオードである。   Further, the backflow prevention diodes D-R1 to D-Rn are diodes for preventing a current from flowing back from the load 7 to the DC-DC converters 3-1 to 3-n.

さらに、第1電流生成ユニット4は、負荷電流測定ユニットと言い換えることもでき、検出部4aと出力部4bとを備えている。第1電流生成ユニット4については、図4を用いて後述する。   Furthermore, the first current generation unit 4 can be rephrased as a load current measurement unit, and includes a detection unit 4a and an output unit 4b. The first current generation unit 4 will be described later with reference to FIG.

なお、本実施形態1において、符号に含まれる「n」は、2以上の整数を意味する。図1の電源装置1では、DC−DCコンバータ及び制御電圧生成ユニットが、それぞれ4つずつ示されている。しかし、図1の電源装置1は、DC−DCコンバータ及び制御電圧生成ユニットを、それぞれ2つ備える構成を取ることも出来る。この場合はn=2となる。   In the first embodiment, “n” included in the sign means an integer of 2 or more. In the power supply device 1 of FIG. 1, four DC-DC converters and four control voltage generation units are shown. However, the power supply device 1 of FIG. 1 can be configured to include two DC-DC converters and two control voltage generation units. In this case, n = 2.

図1の電源装置1において、電源2の出力は、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの入力に接続されている。電源2のグランドは、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの第1グランドに接続されている。   In the power supply device 1 of FIG. 1, the output of the power supply 2 is connected to the inputs of DC-DC converters 3-1 to 3-n. The ground of the power supply 2 is connected to the first ground of the DC-DC converters 3-1 to 3-n.

DC−DCコンバータ3−1の出力は、逆流防止ダイオードD−R1のアノードに接続されている。DC−DCコンバータ3−2〜3−nの出力は、DC−DCコンバータ3−1の出力と同様に構成されている。即ち、DC−DCコンバータ3−2〜3−nの出力は、それぞれ、逆流防止ダイオードD−R2〜D−Rnのアノードに接続されている。   The output of the DC-DC converter 3-1 is connected to the anode of the backflow prevention diode D-R1. The outputs of the DC-DC converters 3-2 to 3-n are configured similarly to the output of the DC-DC converter 3-1. That is, the outputs of the DC-DC converters 3-2 to 3 -n are connected to the anodes of the backflow prevention diodes D-R 2 to D-Rn, respectively.

逆流防止ダイオードD−R1〜D−Rnのカソードは、それぞれ、ノードN1に接続されている。ノードN1は、第1電流生成ユニット4の検出部4aの一端に接続されている。第1電流生成ユニット4の検出部4aの他端は、負荷7の一端に接続されている。   The cathodes of the backflow prevention diodes D-R1 to D-Rn are each connected to the node N1. The node N1 is connected to one end of the detection unit 4a of the first current generation unit 4. The other end of the detection unit 4 a of the first current generation unit 4 is connected to one end of the load 7.

負荷7の他端は、ノードN2に接続されている。ノードN2は、DC−DCコンバータ3−1〜3−nがそれぞれ有する第2グランドに接続されている。   The other end of the load 7 is connected to the node N2. The node N2 is connected to a second ground that each of the DC-DC converters 3-1 to 3-n has.

第1電流生成ユニット4の出力部4bは、制御電圧生成ユニット5−1の雄型コネクタに接続されている。制御電圧生成ユニット5−1の雌型コネクタは、制御電圧生成ユニット5−2の雄型コネクタに接続されている。同様に、制御電圧生成ユニット5−(n−1)の雌型コネクタは、制御電圧生成ユニット5−nの雄型コネクタに接続されている。制御電圧生成ユニット5−nの雌型コネクタは、終端ユニット6に接続されている。   The output unit 4b of the first current generation unit 4 is connected to the male connector of the control voltage generation unit 5-1. The female connector of the control voltage generation unit 5-1 is connected to the male connector of the control voltage generation unit 5-2. Similarly, the female connector of the control voltage generation unit 5- (n-1) is connected to the male connector of the control voltage generation unit 5-n. The female connector of the control voltage generation unit 5-n is connected to the termination unit 6.

制御電圧生成ユニット5−1の出力コネクタは、DC−DCコンバータ3−1が備える電流目標値設定回路16−1(図2参照)の入力に接続されている。制御電圧生成ユニット5−2〜5−nの出力コネクタの接続先は、制御電圧生成ユニット5−1の出力コネクタと同様になっている。即ち、制御電圧生成ユニット5−2〜5−nの出力コネクタは、それぞれ、DC−DCコンバータ3−2〜3−nがそれぞれ備える電流目標値設定回路の入力に接続されている。   An output connector of the control voltage generation unit 5-1 is connected to an input of a current target value setting circuit 16-1 (see FIG. 2) provided in the DC-DC converter 3-1. The connection destination of the output connectors of the control voltage generation units 5-2 to 5-n is the same as that of the output connector of the control voltage generation unit 5-1. That is, the output connectors of the control voltage generation units 5-2 to 5-n are connected to the inputs of current target value setting circuits provided in the DC-DC converters 3-2 to 3-n, respectively.

そして、電源2のグランドと、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの第1グランドと、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの第2グランドと、負荷7の他端とは、電気的に接地されている。   The ground of the power source 2, the first ground of the DC-DC converters 3-1 to 3-n, the second ground of the DC-DC converters 3-1 to 3-n, and the other end of the load 7 are Electrically grounded.

なお、DC−DCコンバータ3−1〜3−nが備える電流目標値設定回路(16−1等)については、図2を用いて後述する。また、制御電圧生成ユニット5−1の、雄型コネクタ(12a−1)、雌型コネクタ(12b−1)及び出力コネクタ(11−1)については、図3を用いて後述する。   Note that a current target value setting circuit (16-1 and the like) included in the DC-DC converters 3-1 to 3-n will be described later with reference to FIG. The male connector (12a-1), female connector (12b-1), and output connector (11-1) of the control voltage generation unit 5-1 will be described later with reference to FIG.

(電源装置1の動作)
まず、図1及び(電源装置1の構成)の記載に示されるように、本実施形態1の電源装置1では、DC−DCコンバータ3−1〜3−nが、電源2と負荷7との間で、並列に接続されている。負荷7は、n台のDC−DCコンバータ3−1〜3−nを必要とする、あるいはn台のDC−DCコンバータ3−1〜3−nを用意することが好ましい負荷である。
(Operation of power supply 1)
First, as shown in FIG. 1 and the description of (configuration of the power supply device 1), in the power supply device 1 of the first embodiment, the DC-DC converters 3-1 to 3-n are connected between the power supply 2 and the load 7. Are connected in parallel. The load 7 is preferably a load that requires n DC-DC converters 3-1 to 3-n or prepare n DC-DC converters 3-1 to 3-n.

電源2は、DC−DCコンバータ3−1〜3−nに対して第1直流電力を供給する。電源2は、例えばAC−DCコンバータであり、商用の交流電源から入力された交流電力を第1直流電力に変換して、DC−DCコンバータ3−1〜3−nに供給する。   The power source 2 supplies first DC power to the DC-DC converters 3-1 to 3-n. The power source 2 is, for example, an AC-DC converter, converts AC power input from a commercial AC power source into first DC power, and supplies the first DC power to the DC-DC converters 3-1 to 3-n.

DC−DCコンバータ3−1は、第1直流電力を元に、第2直流電力を負荷7へ供給する。第2直流電力が負荷7へ供給される際は、第2直流電力に応じた電流である直流電流I1が、逆流防止ダイオードD−R1を介してノードN1へ出力される。   The DC-DC converter 3-1 supplies the second DC power to the load 7 based on the first DC power. When the second DC power is supplied to the load 7, a DC current I1 that is a current corresponding to the second DC power is output to the node N1 via the backflow prevention diode D-R1.

DC−DCコンバータ3−2〜3−nは、DC−DCコンバータ3−1と同様の動作を行う。即ち、DC−DCコンバータ3−2〜3−nは、第1直流電力を元に、第2直流電力を負荷7へ供給する。これとともに、各第2直流電力に応じた電流である直流電流I2〜Inは、それぞれ、逆流防止ダイオードD−R1〜D−Rnを介して、ノードN1へ出力される。   The DC-DC converters 3-2 to 3-n perform the same operation as the DC-DC converter 3-1. That is, the DC-DC converters 3-2 to 3-n supply the second DC power to the load 7 based on the first DC power. At the same time, DC currents I2 to In that are currents corresponding to the second DC powers are output to the node N1 via the backflow prevention diodes D-R1 to D-Rn, respectively.

ノードN1には、直流電流I1〜Inが入力される。よって、ノードN1から負荷7へ供給される電流である負荷電流Itotalは、
Itotal=I1+I2+I3+・・・+In (1)
となる。よって、負荷7が必要とする電力が大きい場合(即ち、負荷7に対して流れる電流である負荷電流Itotalが大きい場合)においても、複数台のDC−DCコンバータ3−1〜3−nにより、負荷7が必要とする、電力及び電流を供給することが出来る。
DC currents I1 to In are input to the node N1. Therefore, the load current Itotal, which is the current supplied from the node N1 to the load 7, is
Itotal = I1 + I2 + I3 +... + In (1)
It becomes. Therefore, even when the power required by the load 7 is large (that is, when the load current Itotal that is a current flowing to the load 7 is large), the plurality of DC-DC converters 3-1 to 3-n Electric power and current required by the load 7 can be supplied.

なお、上記説明において、n台のDC−DCコンバータ3−1〜3−nで、負荷電流Itotalを供給している。しかし、(n−1)台か(n−2)台のDC−DCコンバータで負荷電流Itotalを供給することが好ましい。少なくとも1台、好ましくは2台のDC−DCコンバータを予備とすることにより、電源装置1の信頼性を高めることが出来る。   In the above description, the load current Itotal is supplied by n DC-DC converters 3-1 to 3-n. However, it is preferable to supply the load current Itotal with (n-1) or (n-2) DC-DC converters. By using at least one, preferably two DC-DC converters as a spare, the reliability of the power supply device 1 can be improved.

ここで、上述するように、第1電流生成ユニット4は、検出部4aと出力部4bとを備えている。上記検出部4aには、ノードN1から負荷7へ供給される電流である負荷電流Itotalが流れる。上記出力部4bは、上記検出部4aに流れる電流である負荷電流Itotalに応じた電流である電流Ir(第1電流)を、制御電圧生成ユニット5−1に出力する。   Here, as described above, the first current generation unit 4 includes a detection unit 4a and an output unit 4b. A load current Itotal that is a current supplied from the node N1 to the load 7 flows through the detection unit 4a. The output unit 4b outputs a current Ir (first current) that is a current corresponding to a load current Itotal that is a current flowing through the detection unit 4a to the control voltage generation unit 5-1.

電流Irは、制御電圧生成ユニット5−1→制御電圧生成ユニット5−2→制御電圧生成ユニット5−3→・・・→制御電圧生成ユニット5−n→終端ユニット6の経路で流れる。この点については、図3を用いて後述する。   The current Ir flows through the path of the control voltage generation unit 5-1 → the control voltage generation unit 5-2 → the control voltage generation unit 5-3 →... → the control voltage generation unit 5 -n → the termination unit 6. This will be described later with reference to FIG.

制御電圧生成ユニット5−1〜5−nの各々は、シャント抵抗14を備えている。シャント抵抗14については、図3を用いて後述するが、制御電圧生成ユニット5−1〜5−nの数と同じn個のシャント抵抗14の抵抗値は、以下の通りである。即ち、シャント抵抗の抵抗値は、対応するDC−DCコンバータが出力する電流である直流電流に応じた抵抗値である。具体的には、n個のシャント抵抗14の抵抗値は、互いに等しいか、あるいは実質的に等しい。また、シャント抵抗14の抵抗値の精度は非常に高く、抵抗値の許容誤差が±0.5%である。   Each of the control voltage generation units 5-1 to 5-n includes a shunt resistor 14. The shunt resistors 14 will be described later with reference to FIG. 3. The resistance values of the n shunt resistors 14 that are the same as the number of the control voltage generation units 5-1 to 5-n are as follows. That is, the resistance value of the shunt resistor is a resistance value corresponding to a direct current that is a current output from the corresponding DC-DC converter. Specifically, the resistance values of the n shunt resistors 14 are equal to or substantially equal to each other. Further, the accuracy of the resistance value of the shunt resistor 14 is very high, and the tolerance of the resistance value is ± 0.5%.

制御電圧生成ユニット5−1〜5−nにおいて、互いに抵抗値が等しいシャント抵抗14に、同一の大きさの電流Irが流れる。これにより、制御電圧生成ユニット5−1〜5−nは、電流Irとシャント抵抗14−1〜14−nとに応じた電圧であって、均等な電圧である制御電圧Vrを、DC−DCコンバータ3−1〜3−nが備える電流目標値設定回路の入力に出力することが出来る。   In the control voltage generating units 5-1 to 5-n, the same current Ir flows through the shunt resistors 14 having the same resistance value. As a result, the control voltage generation units 5-1 to 5-n are voltages corresponding to the current Ir and the shunt resistors 14-1 to 14-n. It can be output to the input of the current target value setting circuit included in the converters 3-1 to 3-n.

DC−DCコンバータ3−1〜3−nは、自身が備える電流目標値設定回路の入力に入力される制御電圧Vrの値に応じて、自身が出力する直流電流I1〜Inを制御する(増減する)。   The DC-DC converters 3-1 to 3-n control the direct currents I1 to In output by the DC-DC converters 3-1 to 3-n according to the value of the control voltage Vr input to the input of the current target value setting circuit included therein. To do).

上述したように、本実施形態1に係る電源装置1は、第1電流生成ユニット4、制御電圧生成ユニット5−1〜5−n、及び、終端ユニット6を備えている。これにより、各DC−DCコンバータが備える電流目標値設定回路の入力には、均等な制御電圧Vrが自動的に入力される。よって、各DC−DCコンバータから出力される電流の目標値も自動的に等しくなり、直流電流I1〜Inは、互いに等しくなるように制御される。従って、
I1=I2=I3=・・・=In (2)
が成立する。また、(1)式と(2)式とから、
Itotal=n×In (3)
となる。
As described above, the power supply device 1 according to the first embodiment includes the first current generation unit 4, the control voltage generation units 5-1 to 5-n, and the termination unit 6. Thereby, the equal control voltage Vr is automatically input to the input of the current target value setting circuit included in each DC-DC converter. Therefore, the target value of the current output from each DC-DC converter is automatically equalized, and the direct currents I1 to In are controlled to be equal to each other. Therefore,
I1 = I2 = I3 = ... = In (2)
Is established. In addition, from Equation (1) and Equation (2),
Itotal = n × In (3)
It becomes.

このように、直流電流I1〜Inが、互いに等しくなる結果、DC−DCコンバータ3−1〜3−nにかかる負荷が均等になる。よって、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの温度も、互いに等しくなる(即ち、熱的平衡を取ることが出来る)。   Thus, as a result of the direct currents I1 to In being equal to each other, the load applied to the DC-DC converters 3-1 to 3-n is equalized. Therefore, the temperatures of the DC-DC converters 3-1 to 3-n are also equal to each other (that is, thermal equilibrium can be achieved).

電源装置の信頼性に関して、複数台のDC−DCコンバータの中で、1台のDC−DCコンバータのみが、他より出力電流が大きくなると、上記1台のDC−DCコンバータのみが、他より温度が高くなる。この場合、上記1台のDC−DCコンバータを構成する部品のみが、他より温度が高くなり、電源装置としての信頼性が損なわれる。具体的には、寿命が短くなったり、故障する確率が高くなったりする。   Regarding the reliability of the power supply device, when only one DC-DC converter among the plurality of DC-DC converters has an output current larger than the other, only the one DC-DC converter has a temperature higher than the other. Becomes higher. In this case, only the parts constituting the one DC-DC converter have a higher temperature than the others, and the reliability as a power supply device is impaired. Specifically, the service life is shortened or the probability of failure is increased.

しかし、本実施形態1に係る電源装置1では、各DC−DCコンバータから出力される電流である直流電流I1〜Inは、互いに等しくなる。これにより、特定のDC−DCコンバータから出力される電流が、他のDC−DCコンバータから出力される電流より大きくなることはない。よって、上記特定のDC−DCコンバータの温度が、他のDC−DCコンバータより高くなることはない。従って、従来の電源装置よりも高い信頼性を得ることが出来る。   However, in the power supply device 1 according to the first embodiment, the direct currents I1 to In that are currents output from the DC-DC converters are equal to each other. Thereby, the current output from a specific DC-DC converter does not become larger than the current output from other DC-DC converters. Therefore, the temperature of the specific DC-DC converter does not become higher than that of other DC-DC converters. Therefore, higher reliability than the conventional power supply device can be obtained.

さらに、DC−DCコンバータの寿命は、自身の温度に依存して変化するが、DC−DCコンバータ3−1〜3−nは温度が等しくなるので、DC−DCコンバータ3−1〜3−nの寿命も等しくなる。その結果、従来の電源装置よりも信頼性が高い電源装置1を提供することが出来る。   Further, the life of the DC-DC converter changes depending on its own temperature, but the DC-DC converters 3-1 to 3 -n have the same temperature, and thus the DC-DC converters 3-1 to 3 -n. The lifespan is equal. As a result, it is possible to provide the power supply device 1 having higher reliability than the conventional power supply device.

また、電流Irは、負荷電流Itotalに応じた電流である。よって、負荷電流Itotalが変動すると、この変動に応じて電流Irも変動する。そして、制御電圧Vrも、電流Irに応じて変動する。   The current Ir is a current corresponding to the load current Itotal. Therefore, when the load current Itotal varies, the current Ir also varies according to the variation. The control voltage Vr also varies according to the current Ir.

しかし、変動後の制御電圧Vrも、変動前の制御電圧Vrと同様に、各DC−DCコンバータに対して均等な電圧である。よって、負荷電流Itotalが変動しても、電流の目標値は、各DC−DCコンバータにかかる負荷に応じた値に、自動的に変更される。本実施形態1では、電流の目標値は、各DC−DCコンバータ間で常に等しい。従って、各DC−DCコンバータから出力される直流電流I1〜Inは、各DC−DCコンバータに能力に応じた電流になるように制御されて、均等になる。   However, similarly to the control voltage Vr before the fluctuation, the control voltage Vr after the fluctuation is an equal voltage for each DC-DC converter. Therefore, even if the load current Itotal fluctuates, the current target value is automatically changed to a value corresponding to the load applied to each DC-DC converter. In the first embodiment, the target value of current is always equal between the DC-DC converters. Therefore, the direct currents I1 to In output from the DC-DC converters are controlled to be equal to the currents according to the capabilities of the DC-DC converters, and are equalized.

本実施形態1に係る電源装置1は、少なくとも2台のDC−DCコンバータ3〜1〜3−nが負荷7に対して並列に接続され、各DC−DCコンバータが、それぞれ電力を供給することにより、負荷に電力を供給する電源装置である。   In the power supply device 1 according to the first embodiment, at least two DC-DC converters 3-1 to 3-n are connected in parallel to the load 7, and each DC-DC converter supplies power. Thus, the power supply device supplies power to the load.

電源装置1は、以下の構成要素を備えている。第1に、負荷7に流れる電流である負荷電流Itotalに応じた電流Irを生成する第1電流生成ユニット4を備えている。   The power supply device 1 includes the following components. First, a first current generation unit 4 that generates a current Ir corresponding to a load current Itotal that is a current flowing through the load 7 is provided.

第2に、上記DC−DCコンバータ1台に対して1つ設けられるとともに、各DC−DCコンバータが出力する電流を制御するための制御電圧Vrを生成する制御電圧生成ユニット5−1〜5−nとを備えている。   Secondly, one control voltage generating unit 5-1 to five for generating a control voltage Vr for controlling a current output from each DC-DC converter is provided for one DC-DC converter. n.

制御電圧Vrは、第1電流生成ユニット4が電流Irを出力する出力部4bと、当該出力部4bの電位を確定させる終端ユニット6との間の電位差を、各DC−DCコンバータの能力に比例して各DC−DCコンバータ毎に分割することにより生成される。各DC−DCコンバータの能力が同じ場合には、制御電圧は同じ大きさになる。即ち、上記電位差は、均等に分割される。   For the control voltage Vr, the potential difference between the output unit 4b from which the first current generating unit 4 outputs the current Ir and the termination unit 6 for determining the potential of the output unit 4b is proportional to the capability of each DC-DC converter. Then, it is generated by dividing each DC-DC converter. When the capabilities of the DC-DC converters are the same, the control voltages are the same. That is, the potential difference is divided equally.

さらに、制御電圧生成ユニット5−1〜5−nは、雄型コネクタと雌型コネクタとで接続を行うので、接続がより容易となる。   Furthermore, since the control voltage generation units 5-1 to 5-n are connected by the male connector and the female connector, the connection becomes easier.

(DC−DCコンバータの構成)
ここで、本実施形態1に係るDC−DCコンバータ3−1〜3−nについて、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態1に係るDC−DCコンバータ3−1の回路図である。なお、図2に示す負荷7は、図1に示す負荷7と概念的に同一である。
(Configuration of DC-DC converter)
Here, the DC-DC converters 3-1 to 3-n according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram of the DC-DC converter 3-1 according to the first embodiment. The load 7 shown in FIG. 2 is conceptually the same as the load 7 shown in FIG.

DC−DCコンバータ3−1は、キャパシタC1−1,C2−1、インダクタL−1、ダイオードD−1、スイッチング素子Q−1を備えている。   The DC-DC converter 3-1 includes capacitors C1-1 and C2-1, an inductor L-1, a diode D-1, and a switching element Q-1.

また、DC−DCコンバータ3−1は、コントローラー8−1(比較部)、PI動作部9−1、コンパレータ10−1、第2電流生成部15−1、及び、電流目標値設定回路16−1(電流目標値設定部)を備えている。コントローラー8−1、PI動作部9−1、コンパレータ10−1、第2電流生成部15−1、及び、電流目標値設定回路16−1は、制御系17−1を構成する。   The DC-DC converter 3-1 includes a controller 8-1 (comparison unit), a PI operation unit 9-1, a comparator 10-1, a second current generation unit 15-1, and a current target value setting circuit 16-. 1 (current target value setting unit). The controller 8-1, the PI operation unit 9-1, the comparator 10-1, the second current generation unit 15-1, and the current target value setting circuit 16-1 constitute a control system 17-1.

さらに、第2電流生成部15−1は、検出部と出力部とを備えている。   Furthermore, the second current generation unit 15-1 includes a detection unit and an output unit.

なお、図2は、DC−DCコンバータ3−1の図であるが、DC−DCコンバータ3−2〜DC−DCコンバータ3−nの回路構成は、DC−DCコンバータ3−1と同一である。   FIG. 2 is a diagram of the DC-DC converter 3-1, but the circuit configuration of the DC-DC converter 3-2 to the DC-DC converter 3-n is the same as that of the DC-DC converter 3-1. .

即ち、DC−DCコンバータ3−nは、キャパシタC1−n,C2−n、インダクタL−n、ダイオードD−n、及び、スイッチング素子Q−nを備えている。   That is, the DC-DC converter 3-n includes capacitors C1-n and C2-n, an inductor Ln, a diode Dn, and a switching element Qn.

また、DC−DCコンバータ3−nは、コントローラー8−n、PI動作部9−n、コンパレータ10−n、第2電流生成部15−n、及び、電流目標値設定回路16−nを備えている。コントローラー8−n、PI動作部9−n、コンパレータ10−n、第2電流生成部15−n、及び、電流目標値設定回路16−nは、制御系17−nを構成する。   The DC-DC converter 3-n includes a controller 8-n, a PI operation unit 9-n, a comparator 10-n, a second current generation unit 15-n, and a current target value setting circuit 16-n. Yes. The controller 8-n, the PI operation unit 9-n, the comparator 10-n, the second current generation unit 15-n, and the current target value setting circuit 16-n constitute a control system 17-n.

図2のDC−DCコンバータ3−1において、電源装置1の電源2の出力は、インダクタL−1の一端と、キャパシタC1−1の一端とに接続されている。   In the DC-DC converter 3-1 of FIG. 2, the output of the power supply 2 of the power supply device 1 is connected to one end of the inductor L-1 and one end of the capacitor C1-1.

インダクタL−1の他端は、ダイオードD−1のアノードと、スイッチング素子Q−1のコレクタとに接続されている。   The other end of the inductor L-1 is connected to the anode of the diode D-1 and the collector of the switching element Q-1.

ダイオードD−1のカソードは、第2電流生成部15−1の検出部の一端と、キャパシタC2−1の一端とに接続されている。第2電流生成部15−1の検出部の他端は、電源装置1の逆流防止ダイオードD−R1のアノードに接続されている。   The cathode of the diode D-1 is connected to one end of the detection unit of the second current generation unit 15-1 and one end of the capacitor C2-1. The other end of the detection unit of the second current generation unit 15-1 is connected to the anode of the backflow prevention diode D-R 1 of the power supply device 1.

電源装置1の逆流防止ダイオードD−R1のカソードは、電源装置1のノードN1と、電源装置1の第1電流生成ユニット4の検出部4aとを介して、前記負荷7の一端に接続されている。なお、図2では、電源装置1のノードN1と、電源装置1の第1電流生成ユニット4とは、図示を省略している。   The cathode of the backflow prevention diode D-R1 of the power supply device 1 is connected to one end of the load 7 via the node N1 of the power supply device 1 and the detection unit 4a of the first current generating unit 4 of the power supply device 1. Yes. In FIG. 2, the node N1 of the power supply device 1 and the first current generation unit 4 of the power supply device 1 are not shown.

第2電流生成部15−1の出力部は、コントローラー8−1の第1入力に接続されている。コントローラー8−1の第2入力は、電流目標値設定回路16−1の出力に接続されている。電流目標値設定回路16−1の入力には、電源装置1の制御電圧生成ユニット5−1が備える出力コネクタ11−1から、制御電圧Vrが入力される。   The output part of the 2nd electric current production | generation part 15-1 is connected to the 1st input of the controller 8-1. The second input of the controller 8-1 is connected to the output of the current target value setting circuit 16-1. The control voltage Vr is input from the output connector 11-1 included in the control voltage generation unit 5-1 of the power supply device 1 to the input of the current target value setting circuit 16-1.

コントローラー8−1の第1出力は、PI動作部9−1の一端に接続されている。コントローラー8−1の第2出力は、上記制御電圧生成ユニット5−1が備える出力コネクタ11−1の入力に接続されている。PI動作部9−1の他端は、コンパレータ10−1の非反転入力端子(+)に接続されている。コンパレータ10−1の反転入力端子(−)には、キャリア信号carrierが入力される。コンパレータ10−1の出力は、スイッチング素子Q−1のベースに接続されている。   The first output of the controller 8-1 is connected to one end of the PI operation unit 9-1. A second output of the controller 8-1 is connected to an input of an output connector 11-1 included in the control voltage generation unit 5-1. The other end of the PI operation unit 9-1 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 10-1. The carrier signal carrier is input to the inverting input terminal (−) of the comparator 10-1. The output of the comparator 10-1 is connected to the base of the switching element Q-1.

そして、電源2のグランド、キャパシタC1−1の他端、スイッチング素子Q−1のエミッタ、キャパシタC2−1の他端、及び、負荷7の他端は、電気的に接地されている。   The ground of the power source 2, the other end of the capacitor C1-1, the emitter of the switching element Q-1, the other end of the capacitor C2-1, and the other end of the load 7 are electrically grounded.

(DC−DCコンバータの動作)
図2のDC−DCコンバータ3−1では、まず、電源2からDC−DCコンバータ3−1へ、第1直流電力が供給される。即ち、電源2からインダクタL−1の一端へ電流が流れる。この電流は、交流成分を含んでいるので、キャパシタC1−1により高周波成分を除去される。
(Operation of DC-DC converter)
In the DC-DC converter 3-1, the first DC power is first supplied from the power source 2 to the DC-DC converter 3-1. That is, a current flows from the power supply 2 to one end of the inductor L-1. Since this current includes an alternating current component, the high frequency component is removed by the capacitor C1-1.

インダクタL1−1から出力される電流は、スイッチング素子Q−1においてオン・オフを交互に行う制御であるスイッチング制御により、矩形パルスを含む波形の電流となる。   The current output from the inductor L1-1 becomes a current having a waveform including a rectangular pulse by switching control, which is control for alternately turning on and off the switching element Q-1.

スイッチング制御後の電流は、ダイオードD−1により整流される。整流後の電流は、キャパシタC2−1により高周波成分を除去される。これにより、直流電流I1を、DC−DCコンバータ3−1の外部に出力することが出来る。   The current after switching control is rectified by the diode D-1. From the rectified current, the high frequency component is removed by the capacitor C2-1. Thereby, the direct current I1 can be output to the outside of the DC-DC converter 3-1.

直流電流I1は、第2電流生成部15−1の検出部→逆流防止ダイオードD−R1→負荷7の経路で流れる。   The direct current I1 flows through a path of the second current generation unit 15-1 from the detection unit → the backflow prevention diode DR1-R1.

次に、直流電流I1の制御について説明する。直流電流I1は、DC−DCコンバータ3−1の外部に出力される際に、第2電流生成部15−1の検出部にも流れる。   Next, control of the direct current I1 will be described. When the direct current I1 is output to the outside of the DC-DC converter 3-1, the direct current I1 also flows through the detection unit of the second current generation unit 15-1.

第2電流生成部15−1の検出部に直流電流I1が流れると、第2電流生成部15−1の出力部から、直流電流I1に応じた電流である電流Ir1(第2電流)が生成される。第2電流生成部15−1から出力された電流Ir1は、コントローラー8−1の第1入力に入力される。   When the direct current I1 flows through the detection unit of the second current generation unit 15-1, a current Ir1 (second current) that is a current corresponding to the direct current I1 is generated from the output unit of the second current generation unit 15-1. Is done. The current Ir1 output from the second current generator 15-1 is input to the first input of the controller 8-1.

また、上述したように、電流目標値設定回路16−1の入力には、制御電圧生成ユニット5−1が備える出力コネクタ11−1の出力から、制御電圧Vrが入力される。電流目標値設定回路16−1は、制御電圧Vrに基づいて、直流電流I1の目標値(電流目標値)を示す電流である目標電流Itを、コントローラー8−1の第2入力に出力する。   Further, as described above, the control voltage Vr is input to the input of the current target value setting circuit 16-1 from the output of the output connector 11-1 included in the control voltage generation unit 5-1. Based on the control voltage Vr, the current target value setting circuit 16-1 outputs a target current It that is a current indicating the target value (current target value) of the direct current I1 to the second input of the controller 8-1.

コントローラー8−1は、直流電流I1に応じた電流である電流Ir1と、上記目標電流Itとを比較して、比較結果に応じた信号であって、アナログ信号である制御信号Scを、PI動作部9−1へ出力する。   The controller 8-1 compares the current Ir1, which is a current corresponding to the DC current I1, and the target current It, and a control signal Sc which is a signal corresponding to the comparison result and which is an analog signal is converted into a PI operation. Output to unit 9-1.

コントローラー8−1における2つの電流の比較について、第1に、電流Ir1が目標電流Itよりも小さい場合は、制御信号Scのレベルをより高くする。第2に、電流Ir1が目標電流Itよりも大きい場合は、制御信号Scのレベルをより低くする。第3に、電流Ir1が目標電流Itに等しい場合は、制御信号Scのレベルを維持する。   Regarding the comparison of the two currents in the controller 8-1, first, when the current Ir1 is smaller than the target current It, the level of the control signal Sc is made higher. Second, when the current Ir1 is larger than the target current It, the level of the control signal Sc is made lower. Third, when the current Ir1 is equal to the target current It, the level of the control signal Sc is maintained.

制御信号Scのレベルがより高くなると、後述するパルス信号Spにおいて、スイッチング素子Q−1をオンするためのパルスの幅がより広くなる。これに対して、制御信号Scのレベルがより低くなると、パルス信号Spにおいて、スイッチング素子Q−1をオンするためのパルスの幅が狭くなる。   As the level of the control signal Sc becomes higher, the pulse width for turning on the switching element Q-1 becomes wider in the pulse signal Sp described later. On the other hand, when the level of the control signal Sc becomes lower, the pulse width for turning on the switching element Q-1 becomes narrower in the pulse signal Sp.

コントローラー8−1から出力される制御信号Scは、PI動作部9−1に入力される。PI動作のPは、比例動作(proportional action、P動作)を示し、PI動作のIは、積分動作(integral action、I動作)を示す。   The control signal Sc output from the controller 8-1 is input to the PI operation unit 9-1. P of PI action shows proportional action (P action), I of PI action shows integral action (integral action, I action).

PI動作部9−1では、P動作によって、直流電流I1を制御する制御系17−1の、安定度や早応性を補償する。このP動作にI動作を付加することによって、外乱に対するオフセットを除く。   The PI operation unit 9-1 compensates the stability and quick response of the control system 17-1 that controls the DC current I1 by the P operation. By adding the I operation to the P operation, the offset with respect to the disturbance is removed.

PI動作部9−1によってPI動作が行われた後の信号は、コンパレータ10−1の非反転入力端子(+)に入力される。コンパレータ10−1の反転入力端子(−)には、キャリア信号carrierが入力される。   The signal after the PI operation is performed by the PI operation unit 9-1 is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 10-1. The carrier signal carrier is input to the inverting input terminal (−) of the comparator 10-1.

コンパレータ10−1は、PI動作が行われた後の信号と、キャリア信号carrierとを比較することにより、矩形パルスを含むパルス信号Spを生成する。コンパレータ10−1は、生成したパルス信号Spを、自身の出力からスイッチング素子Q−1のベースへ出力する。   The comparator 10-1 generates a pulse signal Sp including a rectangular pulse by comparing the signal after the PI operation is performed with the carrier signal carrier. The comparator 10-1 outputs the generated pulse signal Sp from its own output to the base of the switching element Q-1.

スイッチング素子Q−1は、自身のベースに入力されたパルス信号Spに応じてオン・オフを交互に行う。これにより、DC−DCコンバータ3−1は、スイッチング制御を行って直流電流I1を出力することが出来る。また、DC−DCコンバータ3−2〜3−nも同様に、スイッチング制御を行って直流電流I2〜Inを出力することが出来る。   The switching element Q-1 is alternately turned on / off according to the pulse signal Sp input to its base. Thereby, the DC-DC converter 3-1 can perform the switching control and output the direct current I1. Similarly, the DC-DC converters 3-2 to 3 -n can perform switching control and output DC currents I 2 to In.

(制御電圧生成ユニットの構成)
ここで、本実施形態1に係る制御電圧生成ユニット5−1〜5−nについて、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態1に係る制御電圧生成ユニット5−1の回路図である。
(Configuration of control voltage generation unit)
Here, the control voltage generation units 5-1 to 5-n according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of the control voltage generation unit 5-1 according to the first embodiment.

制御電圧生成ユニット5−1は、出力コネクタ11−1、雄型コネクタ12a−1、雌型コネクタ12b−1、リレー回路13−1、及び、シャント抵抗14−1を備えている。また、出力コネクタ11−1には、第1出力端子11a−1、第2出力端子11b−1、第1入力端子11c−1、及び、第2入力端子11d−1が設けられている。さらに、リレー回路13−1は、インダクタLr−1と、切り替えスイッチSW−1とを備えている。   The control voltage generation unit 5-1 includes an output connector 11-1, a male connector 12a-1, a female connector 12b-1, a relay circuit 13-1, and a shunt resistor 14-1. The output connector 11-1 includes a first output terminal 11a-1, a second output terminal 11b-1, a first input terminal 11c-1, and a second input terminal 11d-1. Furthermore, the relay circuit 13-1 includes an inductor Lr-1 and a changeover switch SW-1.

なお、上記各端子11a−1〜11d−1の名称に含まれる「入力」および「出力」は、出力コネクタ11−1の接続先であるDC−DCコンバータ3−1に対する入力および出力を意味している。また、図3は、制御電圧生成ユニット5−1の図であるが、制御電圧生成ユニット5−2〜制御電圧生成ユニット5−nの回路構成は、制御電圧生成ユニット5−1と同一である。   The “input” and “output” included in the names of the terminals 11a-1 to 11d-1 mean inputs and outputs to the DC-DC converter 3-1 to which the output connector 11-1 is connected. ing. FIG. 3 is a diagram of the control voltage generation unit 5-1, but the circuit configuration of the control voltage generation unit 5-2 to the control voltage generation unit 5-n is the same as that of the control voltage generation unit 5-1. .

制御電圧生成ユニット5−nは、出力コネクタ11−n、雄型コネクタ12a−n、雌型コネクタ12b−n、リレー回路13−n、及び、シャント抵抗14−nを備えている。また、出力コネクタ11−nには、第1出力端子11a−n、第2出力端子11b−n、第1入力端子11c−n、及び、第2入力端子11d−nが設けられている。さらに、リレー回路13−nは、インダクタLr−nと、切り替えスイッチSW−nとを備えている。   The control voltage generation unit 5-n includes an output connector 11-n, a male connector 12a-n, a female connector 12b-n, a relay circuit 13-n, and a shunt resistor 14-n. The output connector 11-n includes a first output terminal 11a-n, a second output terminal 11b-n, a first input terminal 11c-n, and a second input terminal 11d-n. Further, the relay circuit 13-n includes an inductor Lr-n and a changeover switch SW-n.

図3の制御電圧生成ユニット5−1において、雄型コネクタ12a−1は、電源装置1の第1電流生成ユニット4の出力部4bに接続されている。雄型コネクタ12a−1の出力は、第1出力端子11a−1と、切り替えスイッチSW−1の第1端子とに接続されている。   In the control voltage generation unit 5-1 of FIG. 3, the male connector 12 a-1 is connected to the output unit 4 b of the first current generation unit 4 of the power supply device 1. The output of the male connector 12a-1 is connected to the first output terminal 11a-1 and the first terminal of the changeover switch SW-1.

切り替えスイッチSW−1の第2端子(NO)は、シャント抵抗14−1の一端に接続されている。シャント抵抗14−1の他端は、第2出力端子11b−1と、切り替えスイッチSW−1の第3端子(NC)と、雌型コネクタ12b−1の入力とに接続されている。   A second terminal (NO) of the changeover switch SW-1 is connected to one end of the shunt resistor 14-1. The other end of the shunt resistor 14-1 is connected to the second output terminal 11b-1, the third terminal (NC) of the changeover switch SW-1, and the input of the female connector 12b-1.

雌型コネクタ12b−1は、次段の制御電圧生成ユニット5−2の雄型コネクタ12a−2に接続されている。   The female connector 12b-1 is connected to the male connector 12a-2 of the control voltage generation unit 5-2 at the next stage.

そして、制御電圧生成ユニット5−1の内部において、雌型コネクタ12b−1の出力と、雄型コネクタ12a−1の入力とは、互いに接続されている。   In the control voltage generation unit 5-1, the output of the female connector 12b-1 and the input of the male connector 12a-1 are connected to each other.

図2に示すように、DC−DCコンバータ3−1が負荷7に接続された状態において、DC−DCコンバータ3−1の正負2つの出力端にかかる電圧が、上記第1入力端子11c−1、及び、第2入力端子11d−1に印加されるようになっている。ただし、この構成に限らず、DC−DCコンバータ3−1が稼動した状態を示す任意の電圧が、上記第1入力端子11c−1、及び、第2入力端子11d−1に印加されるようになっていてもよい。上記任意の電圧としては、例えば、前記電流Ir1に応じて、コントローラー8−1が生成した電圧が挙げられる。   As shown in FIG. 2, in the state where the DC-DC converter 3-1 is connected to the load 7, the voltage applied to the two positive and negative output terminals of the DC-DC converter 3-1 is the first input terminal 11c-1. And applied to the second input terminal 11d-1. However, not limited to this configuration, an arbitrary voltage indicating a state in which the DC-DC converter 3-1 is operated is applied to the first input terminal 11c-1 and the second input terminal 11d-1. It may be. Examples of the arbitrary voltage include a voltage generated by the controller 8-1 according to the current Ir1.

(制御電圧生成ユニットの動作)
図3の制御電圧生成ユニット5−1の動作について、以下に説明する。まず、DC−DCコンバータ3−1が正常に動作している(故障していない)場合は、インダクタLr−1の両端(即ち、第1入力端子11c−1と第2入力端子11d−1との間)に、DC−DCコンバータ3−1が稼動した状態を示す電圧がかかる。
(Operation of control voltage generation unit)
The operation of the control voltage generation unit 5-1 in FIG. 3 will be described below. First, when the DC-DC converter 3-1 is operating normally (not faulty), both ends of the inductor Lr-1 (that is, the first input terminal 11c-1 and the second input terminal 11d-1) In the meantime, a voltage indicating the state in which the DC-DC converter 3-1 operates is applied.

上記電圧がインダクタLr−1の両端に印加されることにより、リレー回路13−1が働く。これにより、リレー回路13−1の切り替えスイッチSW−1では、第1端子と第2端子(NO)とが接続される。従って、雄型コネクタ12a−1の一方の端子→切り替えスイッチSW−1→シャント抵抗14−1→雌型コネクタ12b−1の一方の端子の経路で、電流Irが流れる。   The relay circuit 13-1 works by applying the voltage across the inductor Lr-1. Thereby, in the changeover switch SW-1 of the relay circuit 13-1, the first terminal and the second terminal (NO) are connected. Accordingly, the current Ir flows through the path of one terminal of the male connector 12a-1 → the changeover switch SW-1 → the shunt resistor 14-1 → one terminal of the female connector 12b-1.

DC−DCコンバータ3−1が正常に動作していない(故障している)場合は、インダクタLr−1の両端に電圧が加えられなくなるので、リレー回路13−1が働かない。よって、リレー回路13−1の切り替えスイッチSW−1では、第1端子と第3端子(NC)とが接続された状態になる(ノーマリークローズ)。従って、雄型コネクタ12a−1の一方の端子→切り替えスイッチSW−1→雌型コネクタ12b−1の一方の端子の経路で、電流Irが流れる。   When the DC-DC converter 3-1 is not operating normally (failed), no voltage is applied across the inductor Lr-1, so the relay circuit 13-1 does not work. Therefore, in the changeover switch SW-1 of the relay circuit 13-1, the first terminal and the third terminal (NC) are connected (normally closed). Therefore, the current Ir flows through the path of one terminal of the male connector 12a-1 → the changeover switch SW-1 → one terminal of the female connector 12b-1.

一方、DC−DCコンバータ3−1が正常に動作している場合には、シャント抵抗14−1に電流が流れることにより、第1出力端子11a−1と第2出力端子11b−1との間に、制御電圧Vrが生じる。制御電圧Vrは、出力コネクタ11−1を介して、電流目標値設定回路16−1に入力される。従って、DC−DCコンバータ3−1は、制御電圧Vrに応じた直流電流I1を出力することが出来る。   On the other hand, when the DC-DC converter 3-1 is operating normally, a current flows through the shunt resistor 14-1 so that the first output terminal 11 a-1 and the second output terminal 11 b-1 are connected. Then, a control voltage Vr is generated. The control voltage Vr is input to the current target value setting circuit 16-1 via the output connector 11-1. Therefore, the DC-DC converter 3-1 can output a direct current I1 corresponding to the control voltage Vr.

なお、制御電圧生成ユニット5−2〜5−nは、制御電圧生成ユニット5−1と同様に動作する。即ち、制御電圧生成ユニット5−2〜5−nは、それぞれ、電流目標値設定回路16−2〜16−nに、制御電圧Vrを出力する。従って、DC−DCコンバータ3−2〜3−nは、それぞれ、制御電圧Vrに応じた直流電流I2〜Inを出力することが出来る。   The control voltage generation units 5-2 to 5-n operate in the same manner as the control voltage generation unit 5-1. That is, the control voltage generation units 5-2 to 5-n output the control voltage Vr to the current target value setting circuits 16-2 to 16-n, respectively. Therefore, the DC-DC converters 3-2 to 3-n can output direct currents I2 to In corresponding to the control voltage Vr, respectively.

また、雌型コネクタ12b−1の他方の端子から、雄型コネクタ12a−1の他方の端子へ、電流Irが流れるが、この点については、(電流Ir)及び図4を用いて後述する。   Further, the current Ir flows from the other terminal of the female connector 12b-1 to the other terminal of the male connector 12a-1. This point will be described later with reference to (current Ir) and FIG.

以上のように、本実施形態1に係る制御電圧生成ユニット5−1〜5−nは、電源装置1に搭載される。電源装置1は、第1に、負荷7に対して並列に接続される少なくとも2台のDC−DCコンバータを備える。第2に、各DC−DCコンバータが、上記負荷7に対してそれぞれ電力を供給することにより、上記負荷7に流れる電流である負荷電流Itotalに応じた電流Irを生成する第1電流生成ユニット4を備える。   As described above, the control voltage generation units 5-1 to 5-n according to the first embodiment are mounted on the power supply device 1. First, the power supply device 1 includes at least two DC-DC converters connected in parallel to the load 7. Second, each DC-DC converter supplies power to the load 7 to generate a current Ir corresponding to a load current Itotal that is a current flowing through the load 7. Is provided.

また、制御電圧生成ユニット5−1〜5−nは、上記DC−DCコンバータ1台に対して1つ設けられる。そして、上記第1電流生成ユニット4が上記電流Irを出力する出力部4bと、当該出力部4bの電位を確定させる終端ユニット6との間の電位差を、各DC−DCコンバータ毎に均等に分割する。これにより、各DC−DCコンバータが出力する電流を制御するための均等な制御電圧Vrを生成する。   One control voltage generation unit 5-1 to 5-n is provided for one DC-DC converter. The potential difference between the output unit 4b from which the first current generating unit 4 outputs the current Ir and the termination unit 6 for determining the potential of the output unit 4b is divided equally for each DC-DC converter. To do. Thereby, the equal control voltage Vr for controlling the current output from each DC-DC converter is generated.

また、制御電圧生成ユニット5−1〜5−nは、以下の構成要素を備えている。第1に、各DC−DCコンバータ毎に等しい抵抗値を有したシャント抵抗14−1〜14−nを1つずつ備えている。第2に、シャント抵抗14−1〜14−nと1対1に対応するリレー回路13−1〜13−nを備えている。   Further, the control voltage generation units 5-1 to 5-n include the following components. First, one shunt resistor 14-1 to 14-n having the same resistance value is provided for each DC-DC converter. Second, shunt resistors 14-1 to 14-n and relay circuits 13-1 to 13-n corresponding one-to-one are provided.

上記n個のシャント抵抗14−1〜14−nは、上記出力部4bと終端ユニット6との間に、直列に接続されることによって分圧回路を構成し、シャント抵抗14−1〜14−nのそれぞれが、上記制御電圧Vrを生成する。   The n shunt resistors 14-1 to 14-n are connected in series between the output unit 4b and the termination unit 6 to constitute a voltage dividing circuit, and the shunt resistors 14-1 to 14- Each of n generates the control voltage Vr.

リレー回路13−1は、切り替えスイッチSW−1(スイッチ回路)により、2つの状態が切り替えられる。第1の状態は、電流Irが上記シャント抵抗14−1に流れることによって、上記対応するDC−DCコンバータの出力を制御するための制御電圧Vrを発生するオン状態である。第2の状態は、電流Irがシャント抵抗14−1に流れないオフ状態である。   The relay circuit 13-1 is switched between two states by a changeover switch SW-1 (switch circuit). The first state is an ON state in which the control voltage Vr for controlling the output of the corresponding DC-DC converter is generated when the current Ir flows through the shunt resistor 14-1. The second state is an off state in which the current Ir does not flow through the shunt resistor 14-1.

リレー回路13−1は、上記対応するDC−DCコンバータの稼動に連動して、対応するDC−DCコンバータ3−1が故障していなければ、切り替えスイッチSW−1をオン状態とする。   The relay circuit 13-1 turns on the changeover switch SW-1 in conjunction with the operation of the corresponding DC-DC converter if the corresponding DC-DC converter 3-1 has not failed.

これにより、DC−DCコンバータ3−1からインダクタLr−1へ電圧が印加されて、シャント抵抗14−1に電流Irが流されることにより、直流電流I1を制御するための電圧である制御電圧Vrが生成されて、DC−DCコンバータ3−1に出力される。   As a result, a voltage is applied from the DC-DC converter 3-1 to the inductor Lr-1, and the current Ir flows through the shunt resistor 14-1, whereby the control voltage Vr that is a voltage for controlling the direct current I1. Is generated and output to the DC-DC converter 3-1.

一方、DC−DCコンバータ3−1が故障していれば、切り替えスイッチSW−1をオフ状態とする。これにより、DC−DCコンバータ3−1からインダクタLr−1へ電圧が印加されない。よって、シャント抵抗14−1に電流Irが流されないことにより、制御電圧Vrが生成されないようにすることが出来る。従って、故障したDC−DCコンバータ3−1を使用しないようにする(作動していないDC−DCコンバータを除外する)ことが出来る。   On the other hand, if the DC-DC converter 3-1 has failed, the changeover switch SW-1 is turned off. As a result, no voltage is applied from the DC-DC converter 3-1 to the inductor Lr-1. Therefore, the control voltage Vr can be prevented from being generated by preventing the current Ir from flowing through the shunt resistor 14-1. Therefore, it is possible not to use the failed DC-DC converter 3-1 (exclude the DC-DC converter that is not operating).

(電流Ir)
上述したように、電流Irは、第1電流生成ユニット4から制御電圧生成ユニット5−1へ出力される。本項では、本実施形態1に係る電源装置1において電流Irがどのように流れるかについて、図4を用いて説明する。
(Current Ir)
As described above, the current Ir is output from the first current generation unit 4 to the control voltage generation unit 5-1. In this section, how the current Ir flows in the power supply device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

なお、図4の第1電流生成ユニット4は、あくまで一例である。第1電流生成ユニット4は、検出部4aに負荷電流Itotalが流れることにより、出力部4bから雄型コネクタ12a−1の一方の端子へ電流Irを出力することが出来るものであればよい。   Note that the first current generation unit 4 in FIG. 4 is merely an example. The first current generation unit 4 only needs to be capable of outputting the current Ir from the output unit 4b to one terminal of the male connector 12a-1 when the load current Itotal flows through the detection unit 4a.

図4は、本実施形態1に係る電源装置1において、電流Irがどのように流れるかを説明するための説明図である。なお、説明の便宜上、図4は、制御電圧生成ユニットが2つ(即ち、DC−DCコンバータが2台)である場合の図とする。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining how the current Ir flows in the power supply device 1 according to the first embodiment. For convenience of explanation, FIG. 4 is a diagram in the case where there are two control voltage generation units (that is, two DC-DC converters).

図4に示すように、第1電流生成ユニット4の検出部4aには、ノードN1から負荷7へ供給される電流である負荷電流Itotalが流れる。検出部4aは、熱線(ヒータ)であり、負荷電流Itotalが流れることにより、ジュール熱を生じる。   As shown in FIG. 4, a load current Itotal that is a current supplied from the node N <b> 1 to the load 7 flows through the detection unit 4 a of the first current generation unit 4. The detection unit 4a is a hot wire (heater), and generates Joule heat when the load current Itotal flows.

第1電流生成ユニット4の出力部4bは、熱電対である。熱電対である出力部4bは、第1金属4b1と第2金属4b2とを備えている。   The output unit 4b of the first current generation unit 4 is a thermocouple. The output unit 4b, which is a thermocouple, includes a first metal 4b1 and a second metal 4b2.

図4において、第1金属4b1の一端と、第2金属4b2の一端とは、検出部4aの一点において接続されている。   In FIG. 4, one end of the first metal 4b1 and one end of the second metal 4b2 are connected at one point of the detection unit 4a.

第1金属4b1の他端は、雄型コネクタ12a−1の一方の端子へ接続されている。雌型コネクタ12b−1の一方の端子は、雄型コネクタ12a−2の一方の端子へ接続されている。   The other end of the first metal 4b1 is connected to one terminal of the male connector 12a-1. One terminal of the female connector 12b-1 is connected to one terminal of the male connector 12a-2.

雌型コネクタ12b−2の一方の端子と、雌型コネクタ12b−2の他方の端子とは、終端ユニット6の内部で短絡されている。   One terminal of the female connector 12b-2 and the other terminal of the female connector 12b-2 are short-circuited inside the termination unit 6.

雄型コネクタ12a−2の他方の端子は、雌型コネクタ12b−1の他方の端子へ接続されている。   The other terminal of the male connector 12a-2 is connected to the other terminal of the female connector 12b-1.

そして、雄型コネクタ12a−1の他方の端子は、第2金属4b2の他端に接続されている。   The other terminal of the male connector 12a-1 is connected to the other end of the second metal 4b2.

上記構成によれば、熱線(ヒータ)である検出部4aに負荷電流Itotalが流れると、熱電対である出力部4bの両端に、熱起電力が生じる。上述したように、制御電圧生成ユニット5−1,5−2はそれぞれ、抵抗値が等しいシャント抵抗を有しているので、熱起電力とシャント抵抗とにより、電流Irを流すことが出来る。   According to the above configuration, when the load current Itotal flows through the detection unit 4a that is a hot wire (heater), thermoelectromotive force is generated at both ends of the output unit 4b that is a thermocouple. As described above, since the control voltage generation units 5-1 and 5-2 have shunt resistors having the same resistance value, the current Ir can be caused to flow by the thermoelectromotive force and the shunt resistor.

図4に示す向きに電流Irを流すためには、例えば、第1金属4b1を亜鉛として、第2金属4b2に白金を用いればよい。これにより、+0.76mVの熱起電力を得ることが出来る。   In order to pass the current Ir in the direction shown in FIG. 4, for example, the first metal 4b1 may be zinc and the second metal 4b2 may be platinum. Thereby, a thermoelectromotive force of +0.76 mV can be obtained.

なお、図2の第2電流生成部15−1も、図4の第1電流生成ユニット4と同様に、熱線と熱電対とで実現してもよい。   The second current generation unit 15-1 in FIG. 2 may also be realized by a hot wire and a thermocouple, similarly to the first current generation unit 4 in FIG.

このように、電源装置1では、制御電圧生成ユニット5−1は、対応するDC−DCコンバータの能力に比例した抵抗値を有したシャント抵抗14−1を備えている。そして、各制御電圧生成ユニットに備えられたシャント抵抗14−1は、出力部4bと終端ユニット6との間に、直列に接続されていてもよい。   Thus, in the power supply device 1, the control voltage generation unit 5-1 includes the shunt resistor 14-1 having a resistance value proportional to the capability of the corresponding DC-DC converter. And the shunt resistance 14-1 provided in each control voltage generation unit may be connected in series between the output unit 4b and the termination unit 6.

これにより、シャント抵抗の値に応じて、分圧された制御電圧を生成することが出来る。そして、各DC−DCコンバータの能力が同じ場合には、シャント抵抗14−1を同じ抵抗値に設定して、均等に分圧された制御電圧Vrを生成することが出来る。   Thereby, the divided control voltage can be generated according to the value of the shunt resistor. And when the capability of each DC-DC converter is the same, the shunt resistance 14-1 can be set to the same resistance value, and the equally divided control voltage Vr can be generated.

(実施形態1の総括)
所望の電力を得るために、同じ能力を持つDC−DCコンバータを複数台接続して並列動作させるときに、負荷を各々の機器に均等に負担させるために、以下の構成を採用する。即ち、各DC−DCコンバータの電流目標値を、予め設定せずに、負荷電流Itotalに基づいて自動的に等しい値に設定する。
(Summary of Embodiment 1)
In order to obtain a desired electric power, when a plurality of DC-DC converters having the same ability are connected and operated in parallel, the following configuration is adopted in order to load each device equally. That is, the target current value of each DC-DC converter is automatically set to an equal value based on the load current Itotal without being set in advance.

各電流目標値が均等でないと、負担が大きいDC−DCコンバータの温度(動作温度)が上昇してしまい、部品への負担が増加して、信頼性が損なわれてしまう。   If each current target value is not uniform, the temperature (operating temperature) of a DC-DC converter with a large burden will rise, the burden on components will increase, and reliability will be impaired.

図1に電源装置1の全体構成を示す。図1のように、所望の電力を得るためにn台のDC-DCコンバータを並列に接続する。また、各DC−DCコンバータに対応して制御電圧生成ユニットが設けられている。   FIG. 1 shows the overall configuration of the power supply device 1. As shown in FIG. 1, n DC-DC converters are connected in parallel to obtain a desired power. A control voltage generation unit is provided corresponding to each DC-DC converter.

電源装置1において、負荷電流Itotalが流れるラインに、第1電流生成ユニット4を設ける。また、DC−DCコンバータとケーブル等で接続された制御電圧生成ユニット5−1〜5−nを、雄型コネクタと雌型コネクタとを用いて接続する。   In the power supply device 1, the first current generation unit 4 is provided on the line through which the load current Itotal flows. Further, the control voltage generation units 5-1 to 5-n connected to the DC-DC converter by a cable or the like are connected using a male connector and a female connector.

各々の制御電圧生成ユニット同士は、雄型コネクタと雌型コネクタとで接続される。よって、複数の制御電圧生成ユニットを、直列に接続することが出来る。最終段の制御電圧生成ユニットに、終端ユニット6を接続する。   Each control voltage generation unit is connected by a male connector and a female connector. Therefore, a plurality of control voltage generation units can be connected in series. The termination unit 6 is connected to the final control voltage generation unit.

各々の制御電圧生成ユニット5−1〜5−nには、高精度かつ同一の抵抗値を有するシャント抵抗が備えられている。   Each control voltage generating unit 5-1 to 5-n is provided with a shunt resistor having high accuracy and the same resistance value.

各DC−DCコンバータに対応した制御電圧生成ユニットを直列に接続するだけで、負荷電流Itotalにより生じる電圧を、制御電圧生成ユニットの台数分で分圧する。分圧された電圧は、制御電圧Vrとして、各DC−DCコンバータが備える電流目標値設定回路に入力される。   The voltage generated by the load current Itotal is divided by the number of control voltage generation units by simply connecting the control voltage generation units corresponding to each DC-DC converter in series. The divided voltage is input as a control voltage Vr to a current target value setting circuit included in each DC-DC converter.

また、同一の抵抗値を持つシャント抵抗を各々備えた制御電圧生成ユニットを直列に接続するだけで、第1電流生成ユニット4の上記出力部4bと、終端ユニット6との間の電位差を均等に分割して、制御電圧Vrを生成することが出来る。これにより、電流目標値を均等にすることが出来るため、並列動作するDC−DCコンバータに、電流目標値を予め設定する必要がない。また、負荷7の消費電力が変動する場合においても、変動に追従して、上記電位差が均等に分割された制御電圧Vrを生成することが出来る。   Moreover, the potential difference between the output unit 4b of the first current generation unit 4 and the termination unit 6 can be equalized only by connecting in series the control voltage generation units each having a shunt resistor having the same resistance value. The control voltage Vr can be generated by dividing. As a result, the current target value can be made uniform, so that it is not necessary to set the current target value in advance in DC-DC converters that operate in parallel. Further, even when the power consumption of the load 7 fluctuates, the control voltage Vr in which the potential difference is equally divided can be generated following the fluctuation.

なお、接続されているDC−DCコンバータが、故障等で作動していない時は、制御電圧生成ユニットが備えるリレー回路が働かない。よって、電流IrがNC端子側を経由して、シャント抵抗を迂回する(シャント抵抗に流れない)。このため、作動していないDC−DCコンバータに対応する制御電圧生成ユニットが備えるシャント抵抗の抵抗値は、電流Irが流れる閉回路に対して加算されない。従って、作動していないDC−DCコンバータを除外して、正確な制御電圧Vrを生成することが出来る。以上のような動作を、図1〜図4に示すような簡単な構成で実現することが出来る。   When the connected DC-DC converter is not operating due to a failure or the like, the relay circuit included in the control voltage generation unit does not work. Therefore, the current Ir bypasses the shunt resistor via the NC terminal side (does not flow to the shunt resistor). For this reason, the resistance value of the shunt resistor included in the control voltage generation unit corresponding to the DC-DC converter that is not operating is not added to the closed circuit through which the current Ir flows. Therefore, an accurate control voltage Vr can be generated by excluding the DC-DC converter that is not operating. The above operation can be realized with a simple configuration as shown in FIGS.

電流目標値は、図2の電流目標値設定回路(16−1)に入力される。そして、電流目標値設定回路から出力される目標電流Itと、DC−DCコンバータ3−1が出力する直流電流I1とを比較し、直流電流I1が目標電流Itに一致するように制御される。   The current target value is input to the current target value setting circuit (16-1) in FIG. Then, the target current It output from the current target value setting circuit is compared with the direct current I1 output from the DC-DC converter 3-1, and the direct current I1 is controlled to match the target current It.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について図5及び図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

本実施形態2と、実施形態1との相違点は、以下の通りである。まず、図5の電源装置21において、DC−DCコンバータ23−1〜23−nの能力は、同一ではない。即ち、DC−DCコンバータ23−1〜23−nが出力することが出来る電力の最大値(即ち電流の最大値)は、同一ではない。この点については、(電源装置21の動作)で後述する。また、制御電圧生成ユニット25−1〜25−n内部のシャント抵抗の抵抗値は、同一ではない。   The differences between the second embodiment and the first embodiment are as follows. First, in the power supply device 21 of FIG. 5, the capabilities of the DC-DC converters 23-1 to 23-n are not the same. That is, the maximum value of power that can be output by the DC-DC converters 23-1 to 23-n (that is, the maximum value of current) is not the same. This will be described later in (Operation of power supply device 21). Further, the resistance values of the shunt resistors inside the control voltage generation units 25-1 to 25-n are not the same.

図5は、本実施形態2に係る電源装置21のブロック図である。電源装置21は、DC−DCコンバータ23−1〜23−n、及び、DC−DCコンバータ23−1〜23−nと1対1に対応した制御電圧生成ユニット25−1〜25−nを備えている。その他の構成は、前記実施形態1に係る電源装置1と同じ構成である。   FIG. 5 is a block diagram of the power supply device 21 according to the second embodiment. The power supply device 21 includes DC-DC converters 23-1 to 23-n and control voltage generation units 25-1 to 25-n that correspond one-to-one with the DC-DC converters 23-1 to 23-n. ing. Other configurations are the same as those of the power supply device 1 according to the first embodiment.

(電源装置21の動作)
図5の電源装置21において、DC−DCコンバータ23−2〜23−nは、DC−DCコンバータ23−1と同様の動作を行うが、供給する直流電力、言い換えれば、能力が異なる。即ち、DC−DCコンバータ23−1〜23−nは、第1直流電力を元に、それぞれ異なる直流電力を負荷7へ供給する。これとともに、それぞれ異なる直流電力に応じた電流である直流電流I2’〜In’は、それぞれ、逆流防止ダイオードD−R1〜D−Rnを介して、ノードN3へ出力される。
(Operation of the power supply device 21)
In the power supply device 21 of FIG. 5, the DC-DC converters 23-2 to 23-n perform the same operation as the DC-DC converter 23-1, but have different direct-current power to be supplied, in other words, capabilities. That is, the DC-DC converters 23-1 to 23-n supply different DC powers to the load 7 based on the first DC power. At the same time, DC currents I2 ′ to In ′, which are currents corresponding to different DC powers, are output to the node N3 via the backflow prevention diodes D-R1 to D-Rn, respectively.

ノードN3には、直流電流I1’〜In’が入力される。よって、ノードN3から負荷7へ供給される電流である負荷電流Itotalは、実施形態1の(1)式で示される。   DC currents I1 'to In' are input to the node N3. Therefore, the load current Itotal that is the current supplied from the node N3 to the load 7 is expressed by the equation (1) in the first embodiment.

電流Ir’は、制御電圧生成ユニット25−1→制御電圧生成ユニット25−2→制御電圧生成ユニット25−3→・・・→制御電圧生成ユニット25−n→終端ユニット6の経路で流れる。この点については、図6を用いて後述する。   The current Ir ′ flows through the path of the control voltage generation unit 25-1 → the control voltage generation unit 25-2 → the control voltage generation unit 25-3 →... → the control voltage generation unit 25 -n → the termination unit 6. This will be described later with reference to FIG.

制御電圧生成ユニット25−1〜25−nは、シャント抵抗14−1’〜14−n’を備えている。シャント抵抗14−1’〜14−n’については、図6を用いて後述するが、制御電圧生成ユニット25−1〜25−nがそれぞれ有するn個のシャント抵抗の抵抗値は、以下の通りである。即ち、シャント抵抗の抵抗値は、対応するDC−DCコンバータが出力する電流である直流電流に応じた抵抗値である。具体的には、シャント抵抗14−1’の抵抗値がR、シャント抵抗14−2’の抵抗値が2×R、シャント抵抗14−3’の抵抗値が3×R、シャント抵抗14−n’の抵抗値がn×Rである。   The control voltage generation units 25-1 to 25-n include shunt resistors 14-1 'to 14-n'. The shunt resistors 14-1 ′ to 14-n ′ will be described later with reference to FIG. 6. The resistance values of the n shunt resistors included in the control voltage generation units 25-1 to 25-n are as follows. It is. That is, the resistance value of the shunt resistor is a resistance value corresponding to a direct current that is a current output from the corresponding DC-DC converter. Specifically, the resistance value of the shunt resistor 14-1 ′ is R, the resistance value of the shunt resistor 14-2 ′ is 2 × R, the resistance value of the shunt resistor 14-3 ′ is 3 × R, and the shunt resistor 14-n. The resistance value of 'is n × R.

ここで、直流電流I1’〜In’について、以下の式が成立する。
I2’=2×I1’ (4)
I3’=3×I1’ (5)
In’=n×I1’ (6)
(制御電圧生成ユニットの構成)
ここで、本実施形態2に係る制御電圧生成ユニット25−1〜25−nについて、図6を用いて説明する。図6は、本実施形態2に係る制御電圧生成ユニット25−1の回路図である。
Here, the following formulas are established for the direct currents I1 ′ to In ′.
I2 ′ = 2 × I1 ′ (4)
I3 ′ = 3 × I1 ′ (5)
In ′ = n × I1 ′ (6)
(Configuration of control voltage generation unit)
Here, the control voltage generation units 25-1 to 25-n according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of the control voltage generation unit 25-1 according to the second embodiment.

制御電圧生成ユニット25−1は、シャント抵抗14−1’、及び、交換式シャント抵抗モジュール30−1を備えている。シャント抵抗14−1’は、交換式シャント抵抗モジュール30−1に収容されているので、シャント抵抗14−1’は交換することが出来る。その他の構成は、実施形態1の制御電圧生成ユニット5−1と同じ構成である。   The control voltage generation unit 25-1 includes a shunt resistor 14-1 'and a replaceable shunt resistor module 30-1. Since the shunt resistor 14-1 'is accommodated in the replaceable shunt resistor module 30-1, the shunt resistor 14-1' can be replaced. Other configurations are the same as those of the control voltage generation unit 5-1 of the first embodiment.

同様に、制御電圧生成ユニット25−nは、シャント抵抗14−n’、及び、交換式シャント抵抗モジュール30−nを備えている。シャント抵抗14−n’は、交換式シャント抵抗モジュール30−nに収容されているので、シャント抵抗14−n’は交換することが出来る。その他の構成は、実施形態1の制御電圧生成ユニット5−nと同じ構成である。   Similarly, the control voltage generation unit 25-n includes a shunt resistor 14-n ′ and a replaceable shunt resistor module 30-n. Since the shunt resistor 14-n 'is housed in the replaceable shunt resistor module 30-n, the shunt resistor 14-n' can be replaced. Other configurations are the same as those of the control voltage generation unit 5-n of the first embodiment.

図6の制御電圧生成ユニット25−1において、切り替えスイッチSW−1の第2端子(NO)は、交換式シャント抵抗モジュール30−1の一端を介して、シャント抵抗14−1’の一端に接続されている。シャント抵抗14−1’の他端は、交換式シャント抵抗モジュール30−1の他端を介して、第2出力端子11b−1と、切り替えスイッチSW−1の第3端子(NC)と、雌型コネクタ12b−1の入力とに接続されている。   In the control voltage generation unit 25-1 in FIG. 6, the second terminal (NO) of the changeover switch SW-1 is connected to one end of the shunt resistor 14-1 ′ via one end of the replaceable shunt resistor module 30-1. Has been. The other end of the shunt resistor 14-1 ′ is connected to the second output terminal 11b-1, the third terminal (NC) of the changeover switch SW-1, and the female via the other end of the replaceable shunt resistor module 30-1. It is connected to the input of the mold connector 12b-1.

(制御電圧生成ユニットの動作)
図6の制御電圧生成ユニット25−1の動作について、以下に説明する。
(Operation of control voltage generation unit)
The operation of the control voltage generation unit 25-1 in FIG. 6 will be described below.

DC−DCコンバータ23−1が正常に動作しており、シャント抵抗14−1’に電流が流れることにより、第1出力端子11a−1と第2出力端子11b−1との間に、制御電圧Vr1が生じる。制御電圧Vr1は、出力コネクタ11−1を介して、DC−DCコンバータ23−1が備える電流目標値設定回路に入力される。従って、DC−DCコンバータ23−1は、制御電圧Vr1に応じた直流電流I1’を出力することが出来る。   When the DC-DC converter 23-1 is operating normally and a current flows through the shunt resistor 14-1 ′, a control voltage is generated between the first output terminal 11a-1 and the second output terminal 11b-1. Vr1 is generated. The control voltage Vr1 is input to the current target value setting circuit provided in the DC-DC converter 23-1 via the output connector 11-1. Accordingly, the DC-DC converter 23-1 can output a direct current I1 'corresponding to the control voltage Vr1.

なお、制御電圧生成ユニット25−2〜25−nは、制御電圧生成ユニット25−1と同様に動作する。即ち、制御電圧生成ユニット25−2〜25−nは、それぞれ、DC−DCコンバータ23−2〜23−nが備える電流目標値設定回路に、制御電圧Vr2〜Vrnを出力する。従って、DC−DCコンバータ23−2〜23−nは、それぞれ、制御電圧Vr2〜Vrnに応じた直流電流I2’〜In’を出力することが出来る。   The control voltage generation units 25-2 to 25-n operate in the same manner as the control voltage generation unit 25-1. That is, the control voltage generation units 25-2 to 25-n output the control voltages Vr2 to Vrn to current target value setting circuits provided in the DC-DC converters 23-2 to 23-n, respectively. Accordingly, the DC-DC converters 23-2 to 23-n can output DC currents I2 'to In' corresponding to the control voltages Vr2 to Vrn, respectively.

(実施形態2の総括)
各々の能力が異なるDC−DCコンバータを複数台接続して並列動作させることにより、所望の電力を得る電源装置(システム)において、各DC−DCコンバータに均等な電流目標値を設定した場合、各DC−DCコンバータの負荷電流は均等になる。
(Summary of Embodiment 2)
In a power supply device (system) that obtains desired power by connecting a plurality of DC-DC converters having different capacities and operating them in parallel, when a uniform current target value is set for each DC-DC converter, The load current of the DC-DC converter becomes equal.

しかしながら、本実施形態2のDC−DCコンバータ23−1〜23−nは、各々が異なる能力を有している。このため、各DC−DCコンバータに均等な電流目標値を設定すると、各DC−DCコンバータの能力に対する負荷の割合が異なってしまう。   However, each of the DC-DC converters 23-1 to 23-n of the second embodiment has different capabilities. For this reason, if an equal current target value is set for each DC-DC converter, the ratio of the load to the capability of each DC-DC converter will differ.

能力に対する負荷の割合が大きいほど、電源装置の温度が上昇したり、各部品への負担が大きくなったりする。このため、電源装置が故障し易くなる。よって、複数台のDC−DCコンバータを備える電源装置において、各DC−DCコンバータの故障が発生する時期が異なる。従って、電源装置全体としての動作可能期間が短くなり、結果として、電源装置の長期信頼性が損なわれる。   As the ratio of the load to the capacity increases, the temperature of the power supply device increases and the burden on each component increases. For this reason, the power supply device is likely to break down. Therefore, in a power supply device including a plurality of DC-DC converters, the time when a failure of each DC-DC converter occurs is different. Accordingly, the operable period of the entire power supply device is shortened, and as a result, the long-term reliability of the power supply device is impaired.

そこで、本実施形態2に係る電源装置21では、以下の構成を採用した。即ち、各々の能力が異なるDC−DCコンバータを複数台接続して並列動作させる場合は、能力に対する負荷の割合が等しくなるように、目標電流値を設定する。   Therefore, the power supply device 21 according to the second embodiment employs the following configuration. That is, when a plurality of DC-DC converters having different capacities are connected and operated in parallel, the target current value is set so that the ratio of the load to the capacity becomes equal.

これにより、各DC−DCコンバータにおける発熱のばらつきを抑え、部品への負担の偏りを無くすことが出来る。よって、故障のし易さの偏りをなくし、電源装置の長期信頼性を確保することができる。   As a result, variation in heat generation in each DC-DC converter can be suppressed, and the uneven burden on the components can be eliminated. Therefore, it is possible to eliminate the bias in the probability of failure and to ensure the long-term reliability of the power supply device.

具体的な方法として、各DC−DCコンバータに取り付けられる制御電圧生成ユニットに設けるシャント抵抗の抵抗値を、各DC−DCコンバータの能力に比例させて設定するようにする。   As a specific method, the resistance value of the shunt resistor provided in the control voltage generation unit attached to each DC-DC converter is set in proportion to the capability of each DC-DC converter.

これにより、シャント抵抗器の抵抗値は、各DC−DCコンバータの能力に応じたシャント抵抗器の抵抗値となり、目標電流も、各DC−DCコンバータの能力に応じた値となる。   Thereby, the resistance value of the shunt resistor becomes the resistance value of the shunt resistor according to the capability of each DC-DC converter, and the target current also becomes the value according to the capability of each DC-DC converter.

例えば、図5のように、能力の単位が1であるDC−DCコンバータ23−1に対応する制御電圧生成ユニット25−1のシャント抵抗14−1’の抵抗値を1とする。この時、能力の単位が2倍であるDC−DCコンバータ23−2に対応する制御電圧生成ユニット25−2のシャント抵抗14−2’の抵抗値を、シャント抵抗14−1’の抵抗値の2倍とする。   For example, as illustrated in FIG. 5, the resistance value of the shunt resistor 14-1 ′ of the control voltage generation unit 25-1 corresponding to the DC-DC converter 23-1 having a unit of capability is set to 1. At this time, the resistance value of the shunt resistor 14-2 ′ of the control voltage generation unit 25-2 corresponding to the DC-DC converter 23-2 whose capacity unit is double is set to the resistance value of the shunt resistor 14-1 ′. Double.

同様に、能力の単位がn倍のDC−DCコンバータ23−nに対応する制御電圧生成ユニット25−nのシャント抵抗14−n’の抵抗値は、シャント抵抗14−1’の抵抗値のn倍とする。   Similarly, the resistance value of the shunt resistor 14-n ′ of the control voltage generation unit 25-n corresponding to the DC-DC converter 23-n whose capacity unit is n times is n of the resistance value of the shunt resistor 14-1 ′. Double.

このような構成とすることで、各能力に応じた大きさの電流目標値を、各DC−DCコンバータに入力することが出来る。その結果、各DC−DCコンバータは、自身の能力に応じた電流を出力することが出来るので、能力に対する負荷の割合を一定にすることが出来る。   By setting it as such a structure, the electric current target value of the magnitude | size according to each capability can be input into each DC-DC converter. As a result, each DC-DC converter can output a current corresponding to its own capacity, so that the ratio of the load to the capacity can be made constant.

よって、特定のDC−DCコンバータの温度が、他のDC−DCコンバータより高くなることはない。従って、従来の電源装置よりも高い信頼性を得ることが出来る。   Therefore, the temperature of a specific DC-DC converter does not become higher than other DC-DC converters. Therefore, higher reliability than the conventional power supply device can be obtained.

さらに、DC−DCコンバータの寿命は、自身の温度に依存して変化するが、各DC−DCコンバータは温度が等しくなるので、各DC−DCコンバータの寿命も等しくなる。その結果、従来の電源装置よりも高い信頼性を得ることが出来る。   Furthermore, the lifetime of the DC-DC converter varies depending on its own temperature, but since the temperature of each DC-DC converter is equal, the lifetime of each DC-DC converter is also equal. As a result, higher reliability than the conventional power supply device can be obtained.

また、制御電圧生成ユニット(25−1)のシャント抵抗(14−1’)は、図6に示すように、交換式シャント抵抗モジュール(30−1)に差し込む(収容する)。DC−DCコンバータの能力に応じた大きさのシャント抵抗を、交換式シャント抵抗モジュールを差し込むことで、制御電圧生成ユニット内のシャント抵抗の抵抗値を変更することが出来る。   Further, the shunt resistor (14-1 ') of the control voltage generating unit (25-1) is inserted (accommodated) into the replaceable shunt resistor module (30-1) as shown in FIG. The resistance value of the shunt resistor in the control voltage generation unit can be changed by inserting a replaceable shunt resistor module into the shunt resistor having a magnitude corresponding to the capability of the DC-DC converter.

なお、接続されているDC−DCコンバータが、故障等で作動していない時は、制御電圧生成ユニットが備えるリレー回路が働かない。よって、電流Ir’がNC端子側を経由して、シャント抵抗を迂回する(シャント抵抗に流れない)。このため、作動していないDC−DCコンバータに対応する制御電圧生成ユニットが備えるシャント抵抗の抵抗値は、電流Ir’が流れる閉回路に対して加算されない。従って、作動していないDC−DCコンバータを除外して、正確な制御電圧Vr1〜Vrnを生成することが出来る。以上のような動作を、図5及び図6に示すような簡単な構成で実現することが出来る。   When the connected DC-DC converter is not operating due to a failure or the like, the relay circuit included in the control voltage generation unit does not work. Therefore, the current Ir ′ bypasses the shunt resistor via the NC terminal side (does not flow to the shunt resistor). For this reason, the resistance value of the shunt resistor included in the control voltage generation unit corresponding to the DC-DC converter that is not operating is not added to the closed circuit through which the current Ir ′ flows. Accordingly, it is possible to generate accurate control voltages Vr1 to Vrn by excluding a DC-DC converter that is not operating. The above operation can be realized with a simple configuration as shown in FIGS.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明の電源装置は、従来の電源装置よりも信頼性が高いので、電気自動車に搭載される電源装置に好適に用いることが出来る。   Since the power supply device of the present invention has higher reliability than the conventional power supply device, it can be suitably used for a power supply device mounted on an electric vehicle.

1,21 電源装置
2 電源
3−1〜3−n,23−1〜23−n DC−DCコンバータ
4 第1電流生成ユニット(第1電流生成部)
4a 検出部
4b 出力部
4b1 第1金属
4b2 第2金属
5−1〜5−n,25−1〜25−n 制御電圧生成ユニット(制御電圧生成部)
6 終端ユニット
7 負荷
8−1,8−n コントローラー(比較部)
9−1,9−n PI動作部
10−1,10−n コンパレータ
11−1,11−n 出力コネクタ
11a−1,11a−n 第1出力端子
11b−1,11b−n 第2出力端子
11c−1,11c−n 第1入力端子
11d−1,11d−n 第2入力端子
12a−1,12a−2,12a−n 雄型コネクタ
12b−1,12b−2,12b−n 雌型コネクタ
13−1,13−n リレー回路
14−1〜14−n,14−1’〜14−n’ シャント抵抗
15−1,15−n 第2電流生成部
16−1〜16−n 電流目標値設定回路(電流目標値設定部)
17−1,17−n 制御系
30−1,30−n 交換式シャント抵抗モジュール
C1−1,C1−n キャパシタ
C2−1,C2−n キャパシタ
D−1,D−n ダイオード
D−R1〜D−Rn 逆流防止ダイオード
I1〜In,I1’〜In’ 直流電流
Ir,Ir’ 電流(第1電流)
Ir1 電流(第2電流)
It 目標電流
Itotal 負荷電流
L−1,L−n,L1−1 インダクタ
Lr−1,Lr−n インダクタ
N1〜N4 ノード
Q−1,Q−n スイッチング素子
SW−1,SW−n スイッチ
Sc 制御信号
Sp パルス信号
Vr,Vr1〜Vrn 制御電圧
carrier キャリア信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Power supply device 2 Power supply 3-1 to 3-n, 23-1 to 23-n DC-DC converter 4 1st electric current generation unit (1st electric current generation part)
4a detection unit 4b output unit 4b1 first metal 4b2 second metal 5-1 to 5-n, 25-1 to 25-n control voltage generation unit (control voltage generation unit)
6 Termination unit 7 Load 8-1, 8-n Controller (comparison part)
9-1, 9-n PI operation unit 10-1, 10-n comparator 11-1, 11-n output connector 11a-1, 11a-n first output terminal 11b-1, 11b-n second output terminal 11c -1, 11c-n First input terminal 11d-1, 11d-n Second input terminal 12a-1, 12a-2, 12a-n Male connector 12b-1, 12b-2, 12b-n Female connector 13 -1, 13-n Relay circuit 14-1 to 14-n, 14-1 'to 14-n' Shunt resistor 15-1, 15-n Second current generator 16-1 to 16-n Current target value setting Circuit (current target value setting part)
17-1, 17-n Control system 30-1, 30-n Interchangeable shunt resistor module C1-1, C1-n Capacitor C2-1, C2-n Capacitor D-1, Dn Diode D-R1-D -Rn Backflow prevention diodes I1 to In, I1 'to In' DC current Ir, Ir 'current (first current)
Ir1 current (second current)
It Target current Ital Load current L-1, Ln, L1-1 Inductor Lr-1, Lr-n Inductor N1-N4 Node Q-1, Qn Switching element SW-1, SW-n Switch Sc Control signal Sp pulse signal Vr, Vr1 to Vrn Control voltage carrier Carrier signal

Claims (7)

少なくとも2台のDC−DCコンバータが負荷に対して並列に接続され、
各DC−DCコンバータが、それぞれ電力を供給することにより、負荷に電力を供給する電源装置であって、
上記負荷に流れる電流である負荷電流に応じた第1電流を生成する第1電流生成部と、
上記DC−DCコンバータ1台に対して1つ設けられるとともに、上記第1電流生成部が上記第1電流を出力する出力部と、当該出力部の電位を確定させる終端部との間の電位差を、各DC−DCコンバータの能力に比例して各DC−DCコンバータ毎に分割することにより、各DC−DCコンバータが出力する電流を制御するための制御電圧を生成する制御電圧生成部とを備えたことを特徴とする電源装置。
At least two DC-DC converters are connected in parallel to the load;
Each DC-DC converter is a power supply device that supplies power to a load by supplying power,
A first current generator that generates a first current according to a load current that is a current flowing through the load;
One is provided for one DC-DC converter, and a potential difference between an output unit from which the first current generator outputs the first current and a terminal unit that determines the potential of the output unit is provided. And a control voltage generator that generates a control voltage for controlling the current output from each DC-DC converter by dividing the DC-DC converter for each DC-DC converter in proportion to the capability of each DC-DC converter. A power supply device characterized by that.
上記制御電圧生成部は、対応するDC−DCコンバータの能力に比例した抵抗値を有したシャント抵抗を備え、各制御電圧生成部に備えられたシャント抵抗は、上記出力部と上記終端部との間に、直列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。   The control voltage generation unit includes a shunt resistor having a resistance value proportional to the capability of the corresponding DC-DC converter, and the shunt resistor included in each control voltage generation unit includes the output unit and the termination unit. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply devices are connected in series. 上記DC−DCコンバータは、
自身が出力する直流電流に応じた第2電流を生成する第2電流生成部と、
上記制御電圧に応じて、上記直流電流の目標値である目標電流を生成する電流目標値設定部と、
上記第2電流と上記目標電流とを比較する比較部とをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
The DC-DC converter is
A second current generation unit that generates a second current according to the direct current output by itself;
A current target value setting unit that generates a target current that is a target value of the DC current in accordance with the control voltage;
The power supply apparatus according to claim 2, further comprising a comparison unit that compares the second current with the target current.
各DC−DCコンバータが出力することが出来る電流の最大値は、同一であり、
各シャント抵抗の抵抗値は、全て等しいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置。
The maximum current that each DC-DC converter can output is the same,
4. The power supply device according to claim 1, wherein resistance values of the shunt resistors are all equal.
各DC−DCコンバータが出力することが出来る電流の最大値は、それぞれ異なっており、
各シャント抵抗の抵抗値は、対応するDC−DCコンバータが出力することが出来る電流の最大値に比例することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置。
The maximum current that each DC-DC converter can output is different.
4. The power supply device according to claim 1, wherein a resistance value of each shunt resistor is proportional to a maximum value of a current that can be output by a corresponding DC-DC converter.
上記制御電圧生成部はリレー回路を備え、当該リレー回路を動作させるインダクタを備え、
上記インダクタには、対応するDC−DCコンバータが出力する電圧が印加され、対応するDC−DCコンバータが故障していなければ、上記DC−DCコンバータから上記インダクタへ電圧が印加されて、上記シャント抵抗に上記第1電流が流されることにより、上記直流電流を制御するための電圧である制御電圧が生成されて、上記DC−DCコンバータに出力し、
上記DC−DCコンバータが故障していれば、上記DC−DCコンバータから上記インダクタへ電圧が印加されずに、上記シャント抵抗に上記第1電流が流されないことにより、上記制御電圧が生成されないことを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
The control voltage generation unit includes a relay circuit, and includes an inductor that operates the relay circuit.
A voltage output from the corresponding DC-DC converter is applied to the inductor. If the corresponding DC-DC converter is not broken, a voltage is applied from the DC-DC converter to the inductor, and the shunt resistor is applied. When the first current is caused to flow, a control voltage that is a voltage for controlling the direct current is generated and output to the DC-DC converter,
If the DC-DC converter has failed, no voltage is applied from the DC-DC converter to the inductor, and the first current does not flow through the shunt resistor, so that the control voltage is not generated. The power supply device according to claim 3.
負荷に対して並列に接続される少なくとも2台のDC−DCコンバータと、
各DC−DCコンバータが、上記負荷に対してそれぞれ電力を供給することにより、上記負荷に流れる電流である負荷電流に応じた第1電流を生成する第1電流生成部とを備えた電源装置に搭載されるとともに、上記DC−DCコンバータ1台に対して1つ設けられる制御電圧生成ユニットであって、
対応するDC−DCコンバータの能力に比例した抵抗値を有したシャント抵抗と、
上記第1電流が上記シャント抵抗に流れることによって、上記対応するDC−DCコンバータの出力を制御するための制御電圧を発生するオン状態と、上記第1電流が上記シャント抵抗に流れないオフ状態とでスイッチ回路を切り替えるリレー回路とを備え、
上記リレー回路は、上記対応するDC−DCコンバータの稼動に連動して、上記スイッチ回路をオンにすることを特徴とする制御電圧生成ユニット。
At least two DC-DC converters connected in parallel to the load;
A power supply apparatus comprising: a first current generation unit configured to generate a first current corresponding to a load current that is a current flowing through the load by each DC-DC converter supplying power to the load. A control voltage generation unit that is mounted and provided for one DC-DC converter,
A shunt resistor having a resistance value proportional to the capability of the corresponding DC-DC converter;
An ON state in which a control voltage for controlling the output of the corresponding DC-DC converter is generated by the first current flowing through the shunt resistor, and an OFF state in which the first current does not flow through the shunt resistor. And a relay circuit that switches the switch circuit with
The control voltage generation unit, wherein the relay circuit turns on the switch circuit in conjunction with the operation of the corresponding DC-DC converter.
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