JPH0561859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電圧変動要因を有する直流電源の電
圧に、互いに並列に接続された複数台のDC−DC
コンバータ（以下、ブースタコンバータと呼ぶ）
の出力電圧を重畳して負荷に規定範囲の電圧を供
給するブースタ電源装置におけるブースタコンバ
ータの異常判定方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のブースタ電源装置及びその異常判定装置
は、第３図に示す如く構成されている。この図に
おいて、１は電圧変動要因を有する直流電源、
２，３，４はブースタコンバータ、５は負荷、６
は負荷電流バイパス用ダイオードである。各ブー
スタコンバータ２，３，４の直流入力端子は直流
電源１に接続され、各ブースタコンバータ２，
３，４の一方の出力ライン７，８，９は直流電源
１の正の端子に接続され、他方の出力ライン１
０，１１，１２は負荷５の一端に接続されてい
る。バイパス用ダイオード６は一方の出力ライン
７，８，９と他方の出力ライン１０，１１，１２
との間に接続されているので、コンバータ２，
３，４から出力電圧V₀が発生している時には、
これに逆バイアスされて非導通状態に保たれてい
るが、コンバータ２，３，４が停止状態であり、
出力電圧V₀が発生していない時には導通状態と
なり、負荷電流はバイパス用ダイオード６を通つ
て流れる。１３，１４，１５は負荷電圧検出ライ
ンであり、バイパス用ダイオード６と負荷５との
間における負荷電圧V_Lを各ブースタコンバータ
２，３，４の電圧制御回路に供給するものであ
る。各ブースタコンバータ２，３，４は負荷電圧
V_Lと基準電圧とを比較し、負荷電圧を基準電圧
に近づけるように出力電圧を送出する。

１６，１７，１８は逆流阻止用ダイオードであ
り、各ブースタコンバータ２，３，４の出力ライ
ン１０，１１，１２に直列に接続されている。１
９，２０，２１は電流検出のための分流器であ
り、逆流阻止用ダイオード１６，１７，１８より
も負荷側において出力ライン１０，１１，１２に
接続されている。２２は異常判定用電流計であ
り、原理的に示す切替器２３によつて分流器１
９，２０，２１に選択的に接続される。

２４，２５，２６は出力電圧設定変更用スイツ
チであり、負荷電圧V_Lの検出ライン１３，１４，
１５における分圧抵抗の一部を短絡するように接
続されている。

第３図の装置で各ブースタコンバータ２，３，
４が異常であるか否かを判定する時には、まず、
切替器２３によつて電流計２２を順次に各コンバ
ータ２，３，４の出力ライン１０，１１，１２に
接続し、出力電流を測定する。そして、出力電流
が零のブースタコンバータがあつたら、これを異
常の可能性のあるブースタコンバータとして選び
出す。もし、この異常の可能性のあるものがブー
スタコンバータ２であるとすれば、この出力電圧
設定変更スイツチ２４をオンにし、出力電圧を上
昇させるように制御する。これにより、ブースタ
コンバータ２の出力電圧が上昇し、出力電流が流
れると、このブースタコンバータ２は正常であ
り、逆に出力電圧が上昇せず、出力電流が流れな
い時はブースタコンバータ２は異常である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、分流器１９，２０，２１は、負荷電流
の通路に設けるために必然的に大形になる。また
バイパス用ダイオード６を通して負荷電流が流れ
ている状態において、出力電圧設定変更スイツチ
２４，２５，２６の内の選択された１つをオン状
態にし、この出力電圧を上昇させると、バイパス
用ダイオード６が非導通状態に転換し、負荷電流
I_Lの全部が１台のブースタコンバータに集中して
流れ、これを破壊するおそれがある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の如き問題点を解決するための本発明は、
負荷に電力を供給するための直流電源と、前記直
流電源の電圧にその出力電圧を加える様にその出
力端子が前記直流電源と前記負荷との間に接続さ
れ、且つ互いに並列接続されている複数台のブー
スタコンバータと、前記ブースタコンバータの出
力端子間に接続された負荷電流バイパス用ダイオ
ードと、前記各ブースタコンバータの出力ライン
に接続された夫々の逆流阻止用ダイオードとから
成り、前記ブースタコンバータが前記負荷の電圧
の検出に基づいてこの負荷の電圧を一定に保つよ
うに制御する電圧制御回路を有しているブースタ
電源装置における前記ブースタコンバータの異常
を判定する方法であつて、前記逆流阻止用ダイオ
ードよりも前記ブースタコンバータ側でブースタ
コンバータ出力電圧を測定し、この出力電圧が零
のブースタコンバータを異常の可能性のあるもの
として選び出すこと、次に、前記ブースタコンバ
ータの出力電圧を所定値よりも高い第１の値まで
上昇させるように前記複数台のブースタコンバー
タを同時に制御すること、前記バイパス用ダイオ
ードが非導通状態であるか否かを判定し、非導通
状態であつたら前記出力電圧が前記第１の値より
も高い値になるように少なくとも前記異常の可能
性があると見なされたブースタコンバータを制御
すること、前記出力電圧を前記第２の値にするよ
うに制御することによつて前記ブースタコンバー
タの出力電圧が上昇するか否かを検知し、上昇し
た場合は異常が無いと判定し、上昇しなかつた場
合は異常が有ると判定することから成るブースタ
電源装置のブースタコンバータの異常判定方法に
係わるものである。

〔作 用〕

上記発明においては、異常の可能性のあると思
われるブースタコンバータのみの電圧設定を第２
の値になるようにする前に、全部のブースタコン
バータの出力電圧が第１の値になるように制御す
る。この結果、異常判定時にバイパス用ダイオー
ドが導通状態であつても、出力電圧を第１の値に
上昇させる操作により、非導通状態に転換させ、
複数台のブースタコンバータを通して電流を供給
する状態が得られる。従つて、出力電圧が第２の
値になるように特定のブースタコンバータを制御
した時に、これに負荷電流が集中するおそれがな
い。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図を参照して本発明の実
施例に係わるブースタ電源装置及びその異常判定
方法について説明する。但し、第１図の符号１〜
１８で示すものは第３図で同一符号で示すものと
実質的に同じであるので、その説明を省略する。

この第１図において、２７ａは切替器であり、
各ブースタコンバータ２，３，４の逆流阻止用ダ
イオード１６，１７，１８のアノード側における
出力ライン７，８，９と１０，１１，１２との間
に直流電圧計２８を選択的に接続するものであ
る。２７ｂは電圧設定回路に設けられた切替器で
あり、電圧検出用の切替器２７ａに連動するもの
である。

２９は出力電圧設定変更回路であり、出力電圧
V₀の第１の値に対応する第１の電圧V₁と出力電
圧V₀の第２の値に対応する第２の電圧V₂とを選
択的に出力する回路である。第１の電圧V₁と第
２の電圧V₂を得るために、＋Ｖの電源端子とグラ
ンドとの間に抵抗３０とツエナーダイオード３１
とが接続され、ツエナーダイオード３１の一端の
第１の電圧V₁を選択的に取り出すスイツチ３２
ａが設けられ、第２の電圧V₂を抵抗３０の上端
から取り出すためにリレー接点３３とスイツチ３
２ｂとが設けられている。第１の電圧V₁を供給
するためのスイツチ３２ａはダイオード３４，３
５，３６を介して各ブースタコンバータ２，３，
４の設定変更ライン３７，３８，３９に接続され
ている。また、第２の電圧V₂を選択的に供給す
るリレー接点３３は、スイツチ３２ａに連動する
スイツチ３２ｂと切替器２７ｂとを介して設定変
更ライン３７，３８，３９に選択的に接続され
る。

４０はバイパス用ダイオード電圧検出回路であ
り、バイパス用ダイオード６の両端に接続されて
いる。４１はリレーであり、電圧検出回路４０か
らバイパス用ダイオード６がオフ状態であること
を示す出力が発生している時にリレー接点３３を
オン制御するものである。

ブースタコンバータ２，３，４は、いずれも同
一構成であるので、今、第１のブースタコンバー
タ２を例にとつて説明すると、第２図に示す如
く、直流電源１に出力トランス４２の１次巻線４
３を介して接続されたスイツチ素子４４と、２次
巻線４５に接続された整流平滑回路４６と、誤差
増幅器を構成する演算増幅器４７と帰還抵抗R_f
と、基準電圧源４８と、比較器４９と、三角波発
生器５０と、駆動回路５１とから成る。演算増幅
器４７の非反転入力端子は負荷電圧検出ライン１
３に接続され、反転入力端子は逆流阻止ダイオー
ド４８ａを介して基準電圧源４８に接続されてい
るので、両入力の差に対応する電圧が得られ、こ
の誤差出力と三角波が比較器４９で比較されて制
御パルスが形成され、これが駆動回路５１を介し
てスイツチ素子４４に供給される。これにより、
負荷電圧V_Lを定電圧化する制御が可能になる。
なお、演算増幅器４７の反転入力端子には基準電
圧源４８が逆流阻止ダイオード４８ａを介して接
続されていると共に、設定変更ライン３７が接続
されているので、基準電圧V_Rよりも高い電圧V₁
又はV₂がライン３７が入力すると、これと負荷
電圧V_Lの検出電圧（分割電圧）とが比較される。
なお、第２図では負荷電圧検出のための分圧抵
抗、過電流保護回路の図示が省略されている。

次に、異常判定方法を説明する。まず、切替器
２７ａを切替操作し、各ブースタコンバータ２，
３，４の出力電圧を電圧計２８でチエツクする。
もし、出力電圧が零のものがあつたら、切替器２
７ａをその位置に保つ。もう一方の切替器２７ｂ
は２７ａに連動するので、出力電圧が零のブース
タコンバータに接続される。なお、出力電圧が零
であつても、異常とは限らない。あるブースタコ
ンバータの出力設定電圧が他のブースタコンバー
タの出力設定電圧よりも低い場合にもあるブース
タコンバータの出力が零になる。例えば、ブース
タコンバータ２の出力設定電圧が他よりも低い場
合には、その逆流阻止用ダイオード１６がオフに
なり、このブースタコンバータ２の出力電圧とは
無関係に、他の高い出力設定電圧のブースタコン
バータ３，４に依存する高い負荷電圧V_Lが検出
され、第２図の演算増幅器４７に入力する。演算
増幅器４７に基準電圧V_Rよりも高い検出電圧が
常に入力すれば、正常な誤差増幅動作が不可能と
なり、演算増幅器４７の出力電圧が三角波のピー
クよりも高レベルになり、比較器４９から制御パ
ルスが発生しなくなる。この結果、ブースタコン
バータ２の出力電圧が零ボルトになる。

次に、スイツチ３２ａ，３２ｂをオン操作す
る。この時、リレー接点３３が予めオンになつて
いなければ、ツエナーダイオード３１で決まる第
１の電圧V₁が３つのダイオード３４，３５，３
６を介して各ブースタコンバータ２，３，４の演
算増幅器４７の反転入力端子に供給される。第１
の電圧V₁は所定の負荷電圧（例えば48V）より
も高い例えば50.5Vの負荷電圧に対応するように
決定されているので、ブースタコンバータ３４，
３５，３６は出力電圧を上昇させるように動作す
る。この様に出力電圧を上昇させると、今迄たと
えばパイパス用ダイオード６が導通状態（パイパ
ス給電状態）であつても、これをブースタコンバ
ータ３４，３５，３６の上昇した電圧で逆バイア
スし、非導通状態に転換されることが可能にな
る。この時、各ブースタコンバータ２，３，４が
同時に負荷電流を分担するので、電流の集中が生
じない。なお、第１の電圧V₁を同時に加えたの
みでは、異常判定が不可能である。依然として出
力設定電圧の低いブースタコンバータの出力電圧
は零である。

一方、バイパス用ダイオード６が非導通状態で
あるか否かがその電圧検出回路４０で検出され、
そし非導通状態であれば、リレー４１が作動し、
リレー接点３３がオンになる。スイツチ３２ａ，
３２ｂをオン操作した時にはリレー接点３３がオ
フであり、スイツチ３２ａ，３２ｂのオン操作に
よつて第１の電圧V₁を印加し、バイパス用ダイ
オード６が非導通状態になり、リレー接点３３が
オンになつたとすれば、スイツチ３２ａ，３２ｂ
のオン時点からリレー４１等の応答遅れ時間後に
例えば負荷電圧V_Lを51Vにするように決定され
た第２の電圧V₂が切替器２７ｂで指定された例
えばブースタコンバータ２に供給される。そこ
で、電圧計２８によつてブースタコンバータ２の
出力電圧を測定し、異常か否かを判定する。もし
正常であればブースタコンバータ２の出力電圧が
上昇し、異常であれば、出力電圧が上昇せず、零
のままである。

スイツチ３２ａ，３２ｂをオン操作する前から
バイパス用ダイオード６が非導通状態であり、リ
レー接点３３がオン状態である時には、スイツチ
３２ａ，３２ｂのオン操作と同時に第２の電圧
V₂が異常の可能があるとして選択された例えば
ブースタコンバータ２に供給される。このため応
答遅れなしに直ちに電圧計２８が異常判定ができ
る。この場合、第１の電圧V₁の供給が省略され
るが、既に各ブースタコンバータ２，３，４が負
荷電流を分担しているので、電流集中は生じな
い。

上記異常判定において、電源電圧Viが異常に
高い場合には、スイツチ３２ａ，３２ｂをオン操
作して第１の電圧V₁を供給することによつてブ
ースタコンバータ２，３，４の出力電圧V₀を高
くしても、バイパス用ダイオード６を非導通状態
に転換することが不可能な場合がある。この場合
には、リレー接点３３がオンにならないので、第
２の電圧V₂が供給されない。従つて、切替器２
７ｂで指定された１台のブースタコンバータのみ
が高い出力電圧となつて負荷電流の全部を分担
し、破壊するという問題は生じない。なお、リレ
ー４１が動作しているか否かは、図示が省略され
ている表示装置で判別できるので、第１の電圧
V₁を供給してもリレー接点３３がオンにならな
い時は、異常判定を中断する。

〔変形例〕

本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、変形可能なものである。例えば、第１の電圧
V₁と第２の電圧V₂とによる出力電圧の上昇制御
を、基準電圧の切替えで行わずに、三角波電圧の
バイアス切り替え、又は負荷電圧検出の切り替
え、又は演算増幅器４７の出力の制御等で行つて
もよい。また切替器２７ａ，２７ｂ、リレー４１
とその接点３３を電子スイツチで構成してもよ
い。また、逆流阻止用ダイオード１６，１７，１
８を出力ライン７，８，９に移してもよい。ま
た、バイパス用ダイオード６を複数のダイオード
にしてもよい。

〔発明の効果〕

上述から明らかな如く、本発明によれば、全部
のブースタコンバータの出力電圧を同時に上げる
操作を行うので、バイパス用ダイオードの導通状
態から非導通状態への転換時に特定のブースタコ
ンバータに電流が集中することが防止され、ブー
スタコンバータの破壊が防止される。また、極め
て簡単な装置でブースタコンバータの異常判定を
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブースタ電源装置を示すブロ
ツク図、第２図は第１図のブースタコンバータを
示す回路図、第３図は従来のブースタ電源装置を
示すブロツク図である。 １…直流電源、２，３，４…ブースタコンバー
タ、５…負荷、６…バイパス用ダイオード、１
６，１７，１８…逆流阻止用ダイオード、２７
ａ，２７ｂ…切替器、２８…電圧計、３２ａ，３
２ｂ…スイツチ、４１…リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷に電力を供給するための直流電源と、前
   記直流電源の電圧にその出力電圧を加える様にそ
   の出力端子が前記直流電源と前記負荷との間に接
   続され、且つ互いに並列接続されている複数台の
   ブースタコンバータと、 前記ブースタコンバータの出力端子間に接続さ
   れた負荷電流バイパス用ダイオードと、 前記各ブースタコンバータの出力ラインに接続
   された夫々の逆流阻止用ダイオードと から成り、前記ブースタコンバータが前記負荷の
   電圧の検出に基づいてこの負荷の電圧を一定に保
   つように制御する電圧制御回路を有しているブー
   スタ電源装置における前記ブースタコンバータの
   異常を判定する方法であつて、 前記逆流阻止用ダイオードよりも前記ブースタ
   コンバータ側でブースタコンバータ出力電圧を測
   定し、この出力電圧が零のブースタコンバータを
   異常の可能性のあるものとして選び出すこと、 次に、前記ブースタコンバータの出力電圧を所
   定値よりも高い第１の値まで上昇させるように前
   記複数台のブースタコンバータを同時に制御する
   こと、 前記バイパス用ダイオードが非導通状態である
   か否かを判定し、非導通状態であつたら前記出力
   電圧が前記第１の値よりも高い第２の値になるよ
   うに少なくとも前記異常の可能性があると見なさ
   れたブースタコンバータを制御すること、 前記出力電圧を前記第２の値にするように制御
   することによつて前記ブースタコンバータの出力
   電圧が上昇するか否かを検知し、上昇した場合は
   異常が無いと判定し、上昇しなかつた場合は異常
   が有ると判定すること から成るブースタ電源装置のブースタコンバータ
   の異常判定方法。