CN112154596A - 电压转换装置 - Google Patents

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CN112154596A CN201980034015.0A CN201980034015A CN112154596A CN 112154596 A CN112154596 A CN 112154596A CN 201980034015 A CN201980034015 A CN 201980034015A CN 112154596 A CN112154596 A CN 112154596A
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Abstract

缩短对电压转换器进行驱动控制的PWM信号的切换所需的时间。基于第一电压值与第一目标值的比较结果来生成对电压转换部(20)进行驱动控制的反转PWM信号，并且基于第二电压值与第二目标值的比较结果来生成对电压转换部(20)进行驱动控制的第二PWM信号。并且，生成将反转PWM信号及第二PWM信号都表示接通状态的定时设为接通状态的定时的AND信号或将至少任一方的信号表示接通状态的定时设为接通状态的定时的OR信号。

Description

电压转换装置
技术领域
本发明涉及电压转换装置。
背景技术
以往，已知有能够将从高压侧输入的电压降压并向低压侧输出并且能够将从低压侧输入的电压升压并向高压侧输出的电压转换装置。例如，专利文献1所记载的升降压转换器具备电压转换部和对该电压转换部进行驱动控制的微机。该微机检测12V侧(低压侧)及48V侧(高压侧)的电压值，基于检测到的各电压值，能够对电压转换部进行降压驱动并且能够对电压转换部进行升压驱动。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2015-77933号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在该升降压转换器中，通过输出降压用的PWM信号而对电压转换部进行降压驱动，通过输出升压用的PWM信号而对电压转换部进行升压驱动。因此，在执行着降压驱动及升压驱动中的一个驱动的状况下切换为另一个驱动的情况下，伴随进行切换驱动形态的判断的处理和将输出中的PWM信号的输出停止后开始另一方的PWM信号的输出的处理。因此，存在PWM信号的切换需要一定的时间这样的问题。
本发明为了解决上述课题中的至少一个而作出，其所要解决的课题是提供能够缩短对电压转换器进行驱动控制的PWM信号的切换所需的时间的技术。
用于解决课题的手段
本发明的第一方案的电压转换装置具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过上述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过上述第二开关元件的接通断开动作而将施加于上述第二导电路的输入电压升压并向上述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测上述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测上述第二导电路的电压值即第二电压值；
第一信号生成部，并行地进行将第一PWM信号及第二PWM信号中的上述第一PWM信号反转而得到的PWM信号即反转PWM信号的生成和上述第二PWM信号的生成，上述第一PWM信号是基于上述第一电压值和第一目标值而以使上述第一导电路的电压值接近上述第一目标值的方式更新占空比的信号，上述第二PWM信号是基于上述第二电压值和第二目标值而以使上述第二导电路的电压值接近上述第二目标值的方式更新占空比的信号且是与上述第一PWM信号同步的信号；
第二信号生成部，被输入由上述第一信号生成部生成的上述反转PWM信号及上述第二PWM信号，生成AND信号和OR信号中的至少任一个信号作为控制信号，上述AND信号是在上述反转PWM信号及上述第二PWM信号都是接通信号的时期成为接通信号且在上述反转PWM信号及上述第二PWM信号中的至少一方是断开信号的时期成为断开信号的信号，上述OR信号是在上述反转PWM信号及上述第二PWM信号中的至少一方是接通信号的时期成为接通信号且在上述反转PWM信号及上述第二PWM信号都是断开信号的时期成为断开信号的信号；及
驱动部，向上述第一开关元件输入由上述第二信号生成部生成的上述控制信号，向上述第二开关元件输入使上述控制信号反转而得到的反转信号。
本发明的第二方案的电压转换装置具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过上述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过上述第二开关元件的接通断开动作而将施加于上述第二导电路的输入电压升压并向上述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测上述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测上述第二导电路的电压值即第二电压值；
第一信号生成部，并行地进行将第一PWM信号及第二PWM信号中的上述第二PWM信号反转而得到的PWM信号即反转PWM信号的生成和上述第一PWM信号的生成，上述第一PWM信号是基于上述第一电压值和第一目标值而以使上述第一导电路的电压值接近上述第一目标值的方式更新占空比的信号，上述第二PWM信号是基于上述第二电压值和第二目标值而以使上述第二导电路的电压值接近上述第二目标值的方式更新占空比的信号且是与上述第一PWM信号同步的信号；
第二信号生成部，被输入由上述第一信号生成部生成的上述反转PWM信号及上述第一PWM信号，生成AND信号和OR信号中的至少任一个信号作为控制信号，上述AND信号是在上述反转PWM信号及上述第一PWM信号都是接通信号的时期成为接通信号且在上述反转PWM信号及上述第一PWM信号中的至少一方是断开信号的时期成为断开信号的信号，上述OR信号是在上述反转PWM信号及上述第一PWM信号的至少一方是接通信号的时期成为接通信号且在上述反转PWM信号及上述第一PWM信号都是断开信号的时期成为断开信号的信号；及
驱动部，向上述第二开关元件输入由上述第二信号生成部生成的上述控制信号，向上述第一开关元件输入使上述控制信号反转而得到的反转信号。
本发明的第三方案的电压转换装置具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过上述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过上述第二开关元件的接通断开动作而将施加于上述第二导电路的输入电压升压并向上述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测上述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测上述第二导电路的电压值即第二电压值；
协调部，选择从100％减去第一占空比及第二占空比中的上述第一占空比而得到的值即反转占空比及上述第二占空比中的较大值或较小值，上述第一占空比是基于上述第一电压值和第一目标值而使上述第一导电路的电压值接近上述第一目标值的占空比，上述第二占空比是基于上述第二电压值和第二目标值而使上述第二导电路的电压值接近上述第二目标值的占空比；及
驱动部，将与上述协调部选择出的占空比对应的PWM信号作为控制信号而向上述第一开关元件输入，向上述第二开关元件输入使上述控制信号反转而得到的反转信号。
本发明的第四方案的电压转换装置具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过上述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过上述第二开关元件的接通断开动作而将施加于上述第二导电路的输入电压升压并向上述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测上述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测上述第二导电路的电压值即第二电压值；
协调部，选择从100％减去第一占空比及第二占空比中的上述第二占空比而得到的值即反转占空比及上述第一占空比中的较大值或较小值，上述第一占空比是基于上述第一电压值和第一目标值而使上述第一导电路的电压值接近上述第一目标值的占空比，上述第二占空比是基于上述第二电压值和第二目标值而使上述第二导电路的电压值接近上述第二目标值的占空比；及
驱动部，将与上述协调部选择出的占空比对应的PWM信号作为控制信号而向上述第二开关元件输入，向上述第一开关元件输入使上述控制信号反转而得到的反转信号。
发明效果
根据本发明的电压转换装置，能够进行持续算出、更新降压动作用的占空比及升压动作用的占空比这两方的动作，而且，在正在进行降压动作和升压动作中的任一方时占空比的平衡变化成应该使另一方优先的状态的情况下，能够立即以使另一方优先的方式使向第一开关元件及第二开关元件提供的信号变化。
附图说明
图1是例示实施例1的电源***的结构的框图。
图2是具体地例示了电压转换装置的结构的框图。
图3是概念性地例示了生成第二PWM信号的状况的说明图。
图4是概念性地例示了生成反转PWM信号的状况的说明图。
图5是概念性地例示了生成AND信号及OR信号的状况的说明图。
图6是概念性地例示了升压动作的状况的说明图。
图7是概念性地例示了在升压动作的执行期间继电器开关切换为了接通状态的情况下的状况的说明图。
图8是概念性地例示了从升压动作切换为了降压动作的状况的说明图。
图9是具体地例示了实施例2的电压转换装置的结构的框图。
图10是具体地例示了实施例3的电压转换装置的结构的框图。
图11是具体地例示了实施例4的电压转换装置的结构的框图。
具体实施方式
在第一或第二方案中，也可以是，第二信号生成部具有：AND电路，生成AND信号；OR电路，生成OR信号；及选择部，选择来自AND电路的输出信号和来自OR电路的输出信号中的任一个输出信号作为控制信号。
这样一来，能够选择在升压动作用的控制和降压动作用的控制发生了竞争的情况下使哪一个优先。
在第三、第四方案中，也可以是，协调部具有对提取上述较大值和上述较小值中的哪一个进行切换的切换部。
这样一来，能够选择在升压动作用的控制和降压动作用的控制发生了竞争的情况下使哪一个优先。
<实施例1>
以下，对将本发明具体化了的实施例1进行说明。
图1所示的电源***100搭载于例如车辆等，并且成为具备第一电源部3、第二电源部5、负载7及电压转换装置1的结构，构成为能够将第一电源部3或第二电源部5作为电力供给源而向负载7供给电力的***。
第一电源部3构成为例如锂离子电池等车载蓄电池。第一电源部3的高电位侧的端子与第一导电路10电连接，第一电源部3对第一导电路10施加预定的输出电压(例如48V)。
第二电源部5构成为例如铅蓄电池等车载蓄电池。第二电源部5的高电位侧的端子与第二导电路12电连接，第二电源部5对第二导电路12施加预定的输出电压(例如12V)。第二电源部5对第二导电路12施加的输出电压被设定为低于第一电源部3对第一导电路10施加的输出电压。
负载7例如是起动器，具备作为驱动源的马达，并且能够进行将转速提高至车辆的发动机适当地启动的状态的动作。负载7与第二导电路12电连接，能够通过从第二电源部5供给的电力而工作。另外，负载7经由电压转换装置1而与第一导电路10电连接，也能够通过从第一电源部3供给的电力而工作。
电压转换装置1具备设于第一导电路10与第二导电路12之间的电压转换部20。电压转换部20例如是电压转换器，能够进行将从第一导电路10输入的电压降压并向第二导电路12输出的降压动作，并且能够进行将从第二导电路12输入的电压升压并向第一导电路10输出的升压动作。
电压转换部20具备高压侧的第一开关元件22(以下，也称作开关元件22)、低压侧的第二开关元件24(以下，也称作开关元件24)及电感器26。开关元件22、24构成为N沟道型的MOSFET。在开关元件22的漏极上电连接有第一导电路10。在开关元件22的源极上连接有开关元件24的漏极和电感器26的一端。在开关元件22与电感器26之间的连接点上连接有开关元件24的漏极。开关元件24的源极接地。
电压转换部20具备高压侧的电容器28和低压侧的电容器30。电容器28的一端连接于第一导电路10，另一端接地。电容器30的一端连接于第二导电路12，另一端接地。
电压转换装置1具备：第一电压检测部32、第二电压检测部34、PWM生成部36及驱动部38。第一电压检测部32及第二电压检测部34分别构成为电压检测电路。第一电压检测部32检测第一导电路10的电压值(以下也称作“第一电压值”)，并且将表示检测到的第一电压值的模拟电压向PWM生成部36输出。第二电压检测部34检测第二导电路12的电压值(以下也称作“第二电压值”)，并且将表示检测到的第二电压值的模拟电压向PWM生成部36输出。
PWM生成部36使用表示第一电压值的模拟电压及表示第二电压值的模拟电压来生成PWM信号，并且向驱动部38输出。输入了PWM信号的驱动部38通过生成相互相辅的PWM信号并且向开关元件22、24的栅极(电压转换部20)施加来驱动电压转换部20。具体而言，驱动部38将由第二信号生成部72生成的控制信号向开关元件22输入，将使控制信号反转而得到的反转信号向开关元件24输入。
该电压转换部20以使第一电压值与第二电压值之比成为向开关元件24提供的PWM信号的占空比与向开关元件22提供的PWM信号的占空比之比的方式进行升压动作或降压动作。因此，本实施例1的电压转换装置1能够通过调整向电压转换部20提供的PWM信号的占空比而调整第一电压值与第二电压值之比。在该电压转换装置1中，以使第一电压值相对于第一电压值与第二电压值之和的比率(％)成为第一目标比率(％)且使第二电压值相对于第一电压值与第二电压值之和的比率(％)成为第二目标比率(100％-第一目标比率(％))的方式进行调整。该调整由以下的结构实现。
如图2所示，PWM生成部36主要具备第一信号生成部71和第二信号生成部72。第一信号生成部71具备：第二PWM生成电路42、第一PWM生成电路40及三角波生成部90。第二信号生成部72具备AND电路54、OR电路56及选择部58等。
第二PWM生成电路42生成基于第二电压值和第二目标值而以使第二导电路12的电压值接近第二目标值的方式更新占空比的信号即第二PWM信号。第二PWM生成电路42具有：第二比较电路44，比较表示第二电压值的模拟电压与第二目标值的大小关系；及第二信号生成电路46，基于第二比较电路44的比较结果和三角波来生成第二PWM信号。三角波由设于电源***100的三角波生成部90生成。
三角波生成部90构成为公知的三角波生成电路，生成三角波(例如锯齿波)。如图3那样，三角波生成部90生成的三角波是如下的波形：在1周期的开始时间点下是电压最小值，在1周期的期间电压逐渐上升，在1周期的结束时间点下从电压最大值下降为电压最小值。该三角波向第二信号生成电路46(第二PWM生成电路42)输出，并且也向后述的三角波反转电路52(第一PWM生成电路40)输出。
第二比较电路44具有未图示的电阻器及差动放大器，构成为输出将第二电压值放大后的电压Vth2。具体而言，第二比较电路44在第二电压值和第二目标值相同的情况下，将以成为第二基准电压Vs2的方式放大后的电压Vth2向第二信号生成电路46输出。另外，第二基准电压Vs2是对三角波的最大电压Vmax乘以上述第二目标比率而得到的电压。第二比较电路44例如能够构成为如下的差动放大电路：向正侧的端子输入预定电压且向负侧端子输入第二电压值，将预定电压(比第二电压值大的固定值)与第二电压值之差放大，在该情况下，第二电压值越大则输出的电压Vth2越小，第二电压值越小则输出的电压Vth2越大。并且，在第二电压值小于第二目标值的情况下电压Vth2大于第二基准电压Vs2，在第二电压值大于第二目标值的情况下电压Vth2小于第二基准电压Vs2。
第二信号生成电路46是例如比较器，通过基于电压Vth2和三角波的电压的大小关系以二值化的方式放大而生成第二PWM信号。更具体而言，生成在电压Vth2大于从三角波生成部90输入的电压的情况下设为高电平(Vcc)且在电压Vth2小于从三角波生成部90输入的电压的情况下设为低电平(0V)的第二PWM信号。
在电压Vth2与第二基准电压Vs2相同的情况下，第二PWM信号的占空比Da成为基准占空比Ds。在图3(A)所示的例子中，因为电压Vth2大于第二基准电压Vs2，所以第二PWM信号的占空比Da＝Tp2/T0大于基准占空比Ds。另外，在图3(B)所示的例子中，因为电压Vth2小于第二基准电压Vs2小，所以第二PWM信号的占空比Da＝Tn2/T0小于基准占空比Ds。
第一PWM生成电路40生成将基于第一电压值和第一目标值而以使第一导电路10的电压值接近第一目标值的方式更新占空比的信号(第一PWM信号)反转而得到的PWM信号即反转PWM信号。第一PWM生成电路40具有：第一比较电路48，比较表示第一电压值的模拟电压与第一目标值的大小关系；第一信号生成电路50，基于第一比较电路48的比较结果和三角波来生成反转PWM信号；及三角波反转电路52，使向第一信号生成电路50输入的三角波反转。
第一比较电路48具有未图示的电阻器及差动放大器，构成为输出将第一电压值放大后的电压Vth1。具体而言，在第一电压值和第一目标值相同的情况下，将以成为第一基准电压Vs1的方式放大后的电压Vth1向第一信号生成电路50输出。另外，第一基准电压Vs1成为了对三角波的最大电压Vmax乘以第一目标比率(％)而得到的电压。第一比较电路48例如能够构成为如下的差动放大电路：向正侧的端子输入预定电压且向负侧的端子输入第一电压值，将预定电压(大于第一电压值的固定值)与第一电压值之差放大，在该情况下，第一电压值越大则输出的电压Vth1越小，第一电压值越小则输出的电压Vth1越大。并且，电压Vth1在第一电压值小于第一目标值的情况下大于第一基准电压Vs1，在第一电压值大于第一目标值的情况下小于第一基准电压Vs1。
三角波反转电路52设于三角波生成部90与第一信号生成电路50之间，输入三角波生成部90输出的三角波，并且生成使最小值和最大值反转而得到的反转三角波并向第一信号生成电路50输出。如图4那样，反转三角波是以下波形：在1周期的开始时间点下是电压最大值，在1周期的期间电压逐渐下降，在1周期的结束时间点下从电压最小值上升为电压最大值。
第一信号生成电路50是例如比较器，通过基于电压Vth1与反转三角波的电压的大小关系以二值化的方式放大而生成反转PWM信号。更具体而言，生成在电压Vth1小于反转三角波的电压的情况下设为高电平(Vcc)且在电压Vth1大于反转三角波的电压的情况下设为低电平(0V)的反转PWM信号。
在电压Vth1与第一基准电压Vs1相同的情况下，反转PWM信号的占空比Da成为基准占空比Ds。在图4(A)所示的例子中，因为电压Vth1大于第一基准电压Vs1，所以反转PWM信号的占空比Da＝Tn1/T0小于基准占空比Ds。另一方面，在图4(B)所示的例子中，因为电压Vth1小于第一基准电压Vs1，所以反转PWM信号的占空比Da＝Tp1/T0大于基准占空比Ds。
这样，反转PWM信号及第二PWM信号通过使用从三角波生成部90输出的三角波生成而成为了相互同步的信号(更具体而言，以接通开始定时相同的方式同步的信号)。另外，基于电压Vth1与使三角波反转而得到的反转三角波的大小关系生成反转PWM信号，由此相对于第一电压值与第一目标值的大小关系的反转PWM信号的占空比的大小关系和相对于第二电压值与第二目标值的大小关系的第二PWM信号的占空比的大小关系相互相反。因此，反转PWM信号及第二PWM信号在第一电压值不满足第一目标值的情况和第二电压值不满足第二目标值的情况下，相对于电压转换部20的动作(降压动作或升压动作)相互相反。
另外，也可以为了使相对于第一电压值与第一目标值的大小关系的反转PWM信号的占空比的大小关系和相对于第二电压值与第二目标值的大小关系的第二PWM信号的占空比的大小关系相互相反而采用其他结构。例如，也可以与三角波比较而生成反转PWM信号，另一方面，与反转三角波比较而生成第二PWM信号。或者，也可以使电压Vth1相对于第一基准电压的大小关系反转，还可以使电压Vth2相对于第二基准电压的大小关系反转。
PWM生成部36具备AND电路54及OR电路56。AND电路54及OR电路56分别输入第一PWM生成电路40输出的反转PWM信号，并且输出第二PWM生成电路42输出的第二PWM信号。并且，AND电路54在反转PWM信号及第二PWM信号中的两方的信号是高电平的情况下输出高电平的AND信号，在至少任一方的信号是低电平的情况下输出低电平的AND信号。OR电路56在反转PWM信号及第二PWM信号中的至少任一方的信号是高电平的情况下输出高电平的OR信号，并且在双方的信号是低电平的情况下输出低电平的OR信号。
在图5中，示出了第一电压值不满足第一目标值且第二电压值不满足第二目标值的情况下的AND信号和OR信号的输出例。在该情况下，反转PWM信号的占空比Da小于基准占空比Ds，第二PWM信号的占空比Da大于基准占空比Ds。AND信号成为与反转PWM信号及第二PWM信号中的占空比Da较小一方的信号相同的信号，所以在此成为反转PWM信号。另一方面，OR信号成为与反转PWM信号及第二PWM信号中的占空比Da较大一方的信号相同的信号，所以在此成为第二PWM信号。即，在第一电压值及第二电压值都不满足目标值的状况下，AND电路54作为使反转PWM信号优先的电路发挥功能，OR电路56作为使第二PWM信号优先的电路发挥功能。AND电路54生成的AND信号及OR电路56生成的OR信号向设于PWM生成部36的选择部58输出。
选择部58是例如数据选择器，具有选择从AND电路54及OR电路56输入的AND信号及OR信号中的任一个信号并输出该信号的功能。选择部58按照来自设于电压转换装置1的控制部92的选择指示来选择输出的信号。来自控制部92的选择指示可以基于使用者等的任意的操作而进行，也可以基于车辆的状态而自动地进行。选择部58输出的AND信号或OR信号向驱动部38输入。
驱动部38具有如下的功能：输入选择部58输出的AND信号或OR信号，并且将基于输入的信号而生成的相互相辅的PWM信号向开关元件22、24(电压转换部20)提供，由此驱动开关元件22、24(电压转换部20)。
驱动部38具备FET驱动电路60、62和PWM反转电路64。FET驱动电路60通过按照输入的信号将接通信号向开关元件22的栅极施加而驱动开关元件22。具体而言，FET驱动电路60以在输入的PWM信号是高电平的状态下使开关元件22成为接通状态且在输入的PWM信号是低电平的状态下使开关元件22成为断开状态的方式进行驱动。
FET驱动电路62通过按照输入的信号将接通信号向开关元件24的栅极施加而驱动开关元件24。具体而言，FET驱动电路62以在输入的PWM信号是高电平的状态下使开关元件24成为接通状态且在输入的PWM信号是低电平的状态下使开关元件24成为断开状态的方式进行驱动。
PWM反转电路64具有使PWM生成部36生成的AND信号或OR信号的高电平及低电平反转的功能。PWM反转电路64配置于PWM生成部36和FET驱动电路60之间的连接点与FET驱动电路62之间。
由此，开关元件22以PWM生成部36输出的AND信号或OR信号的占空比驱动，开关元件24以从1减去PWM生成部36输出的AND信号或OR信号的占空比而得到的比率(换言之，从100％减去AND信号或OR信号的占空比的百分率(％)而得到的百分率)的占空比驱动。
这样，电压转换装置1在第二电压值不满足第二目标值的情况下，生成占空比Da大于基准占空比Ds的第二PWM信号，另一方面，在第二电压值超过了第二目标值的情况下，生成占空比Da小于基准占空比Ds的第二PWM信号。另外，在第一电压值不满足第一目标值的情况下，生成占空比Da小于基准占空比Ds的反转PWM信号，另一方面，在第一电压值超过了第一目标值的情况下，生成占空比Da大于基准占空比Ds的反转PWM信号。
因此，例如在选择部58选择了OR信号作为输出信号的情况下，在第二电压值不满足第二目标值且第一电压值超过了第一目标值的情况下，占空比Da较大一方的第二PWM信号作为OR信号而输出。相反，在第二电压值超过了第二目标值且第一电压值不满足第一目标值的情况下，占空比Da较大一方的反转PWM信号作为OR信号而输出。此外，在第二电压值及第一电压值都不满足目标值的情况下，占空比Da较大一方的第二PWM信号作为OR信号而输出。即，在第二电压值不满足第二目标值的情况下，能够以使第二电压值升高的方式对电压转换部20进行驱动控制，在第一电压值不满足第一目标值的情况下，能够以使第一电压值升高的方式对电压转换部20进行驱动控制，在第二电压值及第一电压值都不满足目标值的情况下，能够以使第二电压值升高的方式对电压转换部20进行驱动控制。另外，在选择部58选择了AND信号作为输出信号的情况下，在第二电压值及第一电压值都不满足目标值时，能够以使第一电压值升高的方式对电压转换部20进行驱动控制。
接着，使用图6～图8对电压转换装置1切换升压动作和降压动作时的具体例进行说明。在此，对在升压动作的执行期间切换为降压动作的情况的例子进行说明。另外，设为选择部58选择了OR信号作为输出信号。
在图6中，示出了例如使用者乘坐车辆时的电源***100的动作。在图6所示的例子中，第一电压值不满足第一目标值，但第二电压值超过了第二目标值，因此，为了从第二电源部5向第一电源部3供给电力而正在进行升压动作。然后，如图7所示，当根据使用者的启动操作而与负载7对应地设置的继电器开关94切换为接通状态时，向负载7供给第二电源部5的电力。即，第二电源部5向第一电源部3和负载7这两方供给电力。由此，当第二电源部5的输出电压下降而第二电压值变得低于第二目标值时，第二PWM信号的占空比Da超过基准占空比Ds。其结果是，OR信号的占空比Da超过基准占空比Ds，如图8所示，从升压动作切换为降压动作。
如以上说明那样，在电压转换装置1中，第一信号生成部71并行地进行将第一PWM信号及第二PWM信号中的第一PWM信号反转而得到的PWM信号即反转PWM信号的生成和第二PWM信号的生成，第一PWM信号是基于第一电压值和第一目标值而以使第一导电路10的电压值接近第一目标值的方式更新占空比的信号，第二PWM信号是基于第二电压值和第二目标值而以使第二导电路12的电压值接近第二目标值的方式更新占空比的信号且是与第一PWM信号同步的信号。并且，第二信号生成部72被输入由第一信号生成部71生成的反转PWM信号及第二PWM信号，能够生成AND信号和OR信号中的至少任一个作为控制信号，AND信号在反转PWM信号及第二PWM信号都是接通信号的时期成为接通信号且在反转PWM信号及第二PWM信号中的至少一方是断开信号的时期成为断开信号，OR信号在反转PWM信号及第二PWM信号的至少一方是接通信号的时期成为接通信号且在反转PWM信号及第二PWM信号都是断开信号的时期成为断开信号。在生成AND信号的结构中，生成反转PWM信号及第二PWM信号中的占空比较小一方的信号，在生成OR信号的结构中，生成反转PWM信号及第二PWM信号中的占空比较大一方的信号。因此，能够在不使PWM信号的输出停止的情况下切换PWM信号，所以与在切换PWM信号时执行使输出期间的PWM信号的输出停止后开始另一方的PWM信号的输出的处理的结构相比，能够缩短PWM信号的切换所需的时间。
另外，电压转换装置1以使相对于第一电压值与第一目标值的大小关系的反转PWM信号的占空比Da的大小关系和相对于第二电压值与第二目标值的大小关系的第二PWM信号的占空比Da的大小关系相互相反的方式生成反转PWM信号及第二PWM信号。因此，第一电压值不满足第一目标值的情况下的反转PWM信号及第二电压值不满足第二目标值的情况下的第二PWM信号的占空比Da的增减方向相互反向。例如，在第一电压值不满足第一目标值的情况下反转PWM信号的占空比Da变小的情况下，在第二电压值不满足第二目标值的情况下第二PWM信号的占空比Da变大。因此，在第一电压值不满足第一目标值的情况和第二电压值不满足第二目标值的情况下，能够使电压转换部20进行相反的动作，所以能够选择性地进行升压动作和降压动作，并且能够通过AND信号或OR信号而使任一动作优先进行。
另外，电压转换装置1通过使用三角波生成部90生成的三角波来生成相互同步的反转PWM信号及第二PWM信号。因此，能够简单地使反转PWM信号及第二PWM信号同步。
另外，电压转换装置1利用第一比较电路48来比较第一电压值和第一目标值。并且，利用第一信号生成电路50来生成基于第一比较电路48的比较结果和三角波的反转PWM信号。另外，利用第二比较电路44来比较第二电压值和第二目标值。并且，利用第二信号生成电路46来生成基于第二比较电路44的比较结果和三角波的第二PWM信号。因此，能够抑制生成反转PWM信号及第二PWM信号的结构的复杂化，并且能够进一步缩短PWM信号的切换所需的时间。
另外，电压转换装置1具备AND电路54和OR电路56，并且具备输入AND电路54生成的AND信号和OR电路56生成的OR信号并选择性地输出任一信号的选择部58。因此，能够选择使AND信号和OR信号中的哪个信号优先。
<实施例2>
接着，对实施例2进行说明。
上述实施例1的电压转换装置1不对表示第一电压值的模拟电压及表示第二电压值的模拟电压进行AD转换地生成了PWM信号。与此相对，实施例2的电压转换装置201基于对表示第一电压值的模拟电压及表示第二电压值的模拟电压进行AD转换而得到的数字值来生成PWM信号。在以下的说明及附图中，关于成为与实施例1的电压转换装置1相同的结构的部分，标注与实施例1的电压转换装置1相同的附图标记，并省略详细的说明。电压转换装置201的整体结构是在图1的电压转换装置1中将PWM生成部36变更为PWM生成部236而得到的结构。
电压转换装置201取代电压转换装置1的PWM生成部36而具备PWM生成部236。PWM生成部236具备AD转换部240和控制电路241。AD转换部240构成为AD转换器，将输入的模拟电压转换为数字值并向控制电路241输出。AD转换部240输入第一电压检测部32输出的表示第一电压值的模拟电压、第二电压检测部34输出的表示第二电压值的模拟电压。另外，关于第一目标值及第二目标值的数据，PWM生成部236是能够保持数据的结构即可，例如成为从未图示的外部装置对PWM生成部236提供数据的结构。
控制电路241构成为例如MCU(Micro Controller Unit：微控制器单元)，构成为具备由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成的运算处理部、由ROM、RAM等构成的存储部等。控制电路241主要具备协调部242和PWM输出部258。协调部242具备第一占空比生成部243、第二占空比生成部249、提取部254及选择指示部256等。协调部242是选择从100％减去第一占空比(％)及第二占空比(％)中的第一占空比(％)而得到的值即反转占空比(％)及第二占空比(％)中的较大值或较小值的部分，第一占空比(％)是基于第一电压值和第一目标值而使第一导电路10的电压值接近第一目标值的占空比，第二占空比(％)是基于第二电压值和第二目标值而使第二导电路12的电压值接近第二目标值的占空比。
第二占空比生成部249以数字值表示第二电压值与第二目标值的比较结果，并且基于表示第二电压值与第二目标值的比较结果的数字值来生成对电压转换部20进行驱动控制的PWM信号的占空比(具体而言是基于第二电压值和第二目标值而使第二导电路12的电压值接近第二目标值的占空比即第二占空比)。第二占空比生成部249具有第二差算出部250及第二调整部252。
第二差算出部250算出第二电压值与第二目标值之差即第二差(第二偏差)。第二调整部252具有反复进行如下的处理的功能：基于上述第二差，通过公知的反馈运算方式(例如PI运算方式、PID运算方式等)而以使第二导电路12的电压值接近第二目标值的方式算出占空比。更具体而言，以在第二电压值和第二目标值相同的情况下将第二占空比(％)设为预定的第二目标比率(％)，第二电压值低于第二目标值的量越大则使第二占空比(％)越大，第二电压值超过第二目标值的量越大则使第二占空比越小的方式，通过预定的运算方式算出第二占空比。
第一占空比生成部243以数字值表示第一电压值与第一目标值的比较结果，并且基于表示第一电压值与第一目标值的比较结果的数字值来生成对电压转换部20进行驱动控制的PWM信号的占空比(基于第一电压值和第一目标值而使第一导电路10的电压值接近第一目标值的占空比即第一占空比)。第一占空比生成部243具有第一差算出部244及第一调整部246。
第一差算出部244算出第一电压值与第一目标值之差即第一差(第一偏差)。第一调整部246具有反复进行如下的处理的功能：基于上述第一差，通过公知的反馈运算方式(例如PI运算方式、PID运算方式等)而以使第一导电路10的电压值接近第一目标值的方式算出占空比。更具体而言，以在第一电压值和第一目标值相同的情况下将第一占空比设为预定的第一目标比率(％)，第一电压值低于第一目标值的量越大则使第一占空比越大，第一电压值超过第一目标值的量越大则使第一占空比越小的方式，通过预定的运算方式算出第一占空比。第一目标比率(％)是从100％减去第二目标比率(％)而得到的值。反转部248生成从100％减去第一占空比而得到的值即反转占空比(％)。
提取部254提取反转占空比及第二占空比中的较小一方的值或较大一方的值。提取(选择)较小一方的值和较大一方的值中的哪个值由来自选择指示部256的指示设定，提取部254按照该设定来选择任一占空比。提取部254向PWM输出部258输出选择出的占空比。PWM输出部258生成提取部254选择出的占空比的PWM信号并向驱动部38输出。驱动部38是将与协调部242选择出的占空比对应的PWM信号(即，从PWM输出部258输出的PWM信号)作为控制信号而向第一开关元件22输入，并将使控制信号反转而得到的反转信号向第二开关元件24输入的部分。
如以上说明那样，在电压转换装置201中，协调部242选择“从100％减去第一占空比及第二占空比中的第一占空比而得到的值即反转占空比”及“第二占空比”中的较大值或较小值，第一占空比是基于第一电压值和第一目标值而使第一导电路10的电压值接近第一目标值的占空比，第二占空比是基于第二电压值和第二目标值而使第二导电路12的电压值接近第二目标值的占空比。并且，驱动部38将与协调部242选择出的占空比对应的PWM信号作为控制信号而向第一开关元件22输入，将使该控制信号反转而得到的反转信号向第二开关元件24输入。具体而言，电压转换装置201以数字值表示第一电压值与第一目标值的比较结果，并且基于表示第一电压值与第一目标值的比较结果的数字值来生成对电压转换部20进行驱动控制的PWM信号的占空比(第一占空比)。另外，以数字值表示第二电压值与第二目标值的比较结果，并且基于表示了第二电压值与第二目标值的比较结果的所述数字值来生成对电压转换部20进行驱动控制的PWM信号的占空比(第二占空比)。并且，提取从100％减去第一占空比而得到的值即反转占空比及第二占空比中的较小一方的值或较大一方的值，并且生成该提取出的占空比的PWM信号。因此，能够在不使PWM信号的输出停止的情况下切换PWM信号，所以与在切换PWM信号时执行使输出期间的PWM信号的输出停止后开始另一方的PWM信号的输出的处理的结构相比，能够缩短PWM信号的切换所需的时间。
另外，第一电压值低于第一目标值的量越大则电压转换装置201使第一占空比越大，第一电压值超过第一目标值的量越大则电压转换装置201使第一占空比越小。即，第一电压值低于第一目标值的量越大则使反转占空比越小，第一电压值超过第一目标值的量越大则使反转占空比越大。另一方面，第二电压值低于第二目标值的量越大则使第二占空比越大，第二电压值超过第二目标值的量越大则使第二占空比越小。因此，第一电压值不满足第一目标值的情况下的反转占空比的增减方向和第二电压值不满足第二目标值的情况下的第二占空比的增减方向相互反向。因此，在第一电压值不满足第一目标值的情况和第二电压值不满足第二目标值的情况下，能够使电压转换部20进行相反的动作，所以在反转占空比与第二占空比的大小关系逆转时，能够以切换升压动作和降压动作的方式工作。
另外，电压转换装置201具备将表示第一电压值的模拟电压转换为数字值并且将表示第二电压值的模拟电压转换为数字值的AD转换部240。第一占空比生成部243具有算出由数字值表示的第一电压值与第一目标值之差即第一差(第一偏差)的第一差算出部244和生成第一占空比的第一调整部246。第一调整部246以在第一电压值和第一目标值相同的情况下将第一占空比设为预定的第一目标比率(％)，第一电压值低于第一目标值的量越大则使第一占空比越大，第一电压值超过第一目标值的量越大则使第一占空比越小的方式，通过预定的运算方式来运算第一占空比。第二占空比生成部249具有算出由数字值表示的第二电压值与第二目标值之差即第二差的第二差算出部250和生成第二占空比的第二调整部252。第二调整部252以在第二电压值和第二目标值相同的情况下将第二占空比设为预定的第二目标比率(％)，第二电压值低于第二目标值的量越大则使第二占空比越大，第二电压值超过第二目标值的量越大则使第二占空比越小的方式，通过预定的运算方式来运算第二占空比。第二目标比率(％)是从100％减去第一目标比率(％)而得到的值。此外，第一占空比生成部243具有生成从100％减去第一占空比而得到的值即反转占空比的反转部248。因此，能够抑制生成PWM信号的结构的复杂化，所以能够进一步缩短PWM信号的切换所需的时间。
另外，在电压转换装置201中，提取部254根据来自选择指示部256的选择指示而比较反转占空比及第二占空比，切换为提取较小一方的值的状态和提取较大一方的值的状态。因此，能够选择优先生成反转占空比及第二占空比中的哪个占空比的PWM信号。
<实施例3>
接着，参照图10来对实施例3进行说明。实施例3仅三角波反转电路52及PWM反转电路64的位置与实施例1不同，除此以外与实施例1相同。实施例3的电压转换装置1的整体结构是与图1的电压转换装置1相同的结构，仅PWM生成部36及驱动部38的内部结构与实施例1些许不同。在图10的结构中，关于与图2的结构相同的部分，标注与图2的结构相同的附图标记而省略详细的说明。
在图10所示的实施例3的结构中，在第一信号生成部71中，第一PWM生成电路40生成基于由第一电压检测部32检测到的第一电压值和第一目标值而以使第一导电路10的电压值接近第一目标值的方式更新占空比的信号即第一PWM信号。并且，第二PWM生成电路42生成将第二PWM信号(基于由第二电压检测部34检测到的第二电压值和第二目标值而以使第二导电路12的电压值接近第二目标值的方式更新占空比的信号且与第一PWM信号同步的信号)反转而得到的PWM信号即反转PWM信号。这样，第一信号生成部71并行地进行反转PWM信号的生成和第一PWM信号的生成。
并且，第二信号生成部72被输入由第一信号生成部71生成的反转PWM信号及第一PWM信号，能够利用AND电路54来生成AND信号(在反转PWM信号及第一PWM信号都是接通信号的时期成为接通信号且在反转PWM信号及第一PWM信号中的至少一方是断开信号的时期成为断开信号的信号)。此外，能够利用OR电路56来生成OR信号(在反转PWM信号及第一PWM信号的至少一方是接通信号的时期成为接通信号且在反转PWM信号及第一PWM信号都是断开信号的时期成为断开信号的信号)。选择部58与实施例1的选择部58相同地进行动作。
驱动部38以向开关元件24输入由第二信号生成部72生成的控制信号且向开关元件22输入使控制信号反转而得到的反转信号的方式进行动作。
<实施例4>
接着，参照图11来对实施例4进行说明。实施例4仅反转部248及PWM反转电路64的位置与实施例2不同，除此以外与实施例2相同。实施例4的电压转换装置201的整体结构与实施例2相同，是在图1的电压转换装置1中将PWM生成部36变更为PWM生成部236且将图1的驱动部38变更为图11的驱动部38而得到的结构。关于在图11的结构中与图9的结构相同的部分，标注与图9的结构相同的附图标记并省略详细的说明。
在图11所示的实施例4的结构中，在协调部242中，第一占空比生成部243基于由第一电压检测部32检测到的第一电压值和第一目标值而算出使第一导电路10的电压值接近第一目标值的占空比即第一占空比。并且，第二占空比生成部249基于由第二电压检测部34检测到的第二电压值和第二目标值而算出从100％减去第二占空比(使第二导电路12的电压值接近第二目标值的占空比)而得到的值即反转占空比。并且，选择第一占空比及反转占空比中的较大值或较小值。提取部254、选择指示部256、PWM输出部258与实施例2相同地进行动作。
并且，驱动部38将与协调部242选择出的占空比对应的PWM信号作为控制信号而向开关元件24输入，将使控制信号反转而得到的反转信号向开关元件22输入。
<其他实施例>
本发明不限定于通过上述记述及附图而说明的实施例，例如以下这样的实施例也包含于本发明的技术范围。
在实施例2、4中，作为“以数字值表示第一电压值与第一目标值的比较结果”的结构，以数字值表示对AD转换后的第一电压值和第一目标值进行比较的比较结果。但是，也可以通过将对表示第一电压值的模拟电压和表示第一目标值的模拟电压进行比较的结果转换为数字值而以数字值表示第一电压值与第一目标值的比较结果。相同地，关于“以数字值表示第二电压值与第二目标值的比较结果”的结构，也可以通过将对表示第二电压值的模拟电压和表示第二目标值的模拟电压进行比较的结果转换为数字值而以数字值表示第二电压值与第二目标值的比较结果。
附图标记说明
1、201…电压转换装置
3…第一电源部
5…第二电源部
7…负载
10…第一导电路
12…第二导电路
20…电压转换部
22、24…开关元件
32…第一电压检测部
34…第二电压检测部
36、236…PWM生成部
40…第一PWM生成电路
42…第二PWM生成电路
44…第二比较电路
46…第二信号生成电路
48…第一比较电路
50…第一信号生成电路
54…AND电路
56…OR电路
58…选择部
71…第一信号生成部
72…第二信号生成部
90…三角波生成部
100…电源***
240…AD转换部
242…协调部
243…第一占空比生成部
244…第一差算出部
246…第一调整部
248…反转部
249…第二占空比生成部
250…第二差算出部
252…第二调整部
254…提取部(切换部)
256…选择指示部(切换部)。

Claims (6)

1.一种电压转换装置，具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过所述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过所述第二开关元件的接通断开动作而将施加于所述第二导电路的输入电压升压并向所述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测所述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测所述第二导电路的电压值即第二电压值；
第一信号生成部，并行地进行将第一PWM信号及第二PWM信号中的所述第一PWM信号反转而得到的PWM信号即反转PWM信号的生成和所述第二PWM信号的生成，所述第一PWM信号是基于所述第一电压值和第一目标值而以使所述第一导电路的电压值接近所述第一目标值的方式更新占空比的信号，所述第二PWM信号是基于所述第二电压值和第二目标值而以使所述第二导电路的电压值接近所述第二目标值的方式更新占空比的信号且是与所述第一PWM信号同步的信号；
第二信号生成部，被输入由所述第一信号生成部生成的所述反转PWM信号及所述第二PWM信号，生成AND信号和OR信号中的至少任一个信号作为控制信号，所述AND信号是在所述反转PWM信号及所述第二PWM信号都是接通信号的时期成为接通信号且在所述反转PWM信号及所述第二PWM信号中的至少一方是断开信号的时期成为断开信号的信号，所述OR信号是在所述反转PWM信号及所述第二PWM信号中的至少一方是接通信号的时期成为接通信号且在所述反转PWM信号及所述第二PWM信号都是断开信号的时期成为断开信号的信号；及
驱动部，向所述第一开关元件输入由所述第二信号生成部生成的所述控制信号，向所述第二开关元件输入使所述控制信号反转而得到的反转信号。
2.一种电压转换装置，具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过所述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过所述第二开关元件的接通断开动作而将施加于所述第二导电路的输入电压升压并向所述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测所述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测所述第二导电路的电压值即第二电压值；
第一信号生成部，并行地进行将第一PWM信号及第二PWM信号中的所述第二PWM信号反转而得到的PWM信号即反转PWM信号的生成和所述第一PWM信号的生成，所述第一PWM信号是基于所述第一电压值和第一目标值而以使所述第一导电路的电压值接近所述第一目标值的方式更新占空比的信号，所述第二PWM信号是基于所述第二电压值和第二目标值而以使所述第二导电路的电压值接近所述第二目标值的方式更新占空比的信号且是与所述第一PWM信号同步的信号；
第二信号生成部，被输入由所述第一信号生成部生成的所述反转PWM信号及所述第一PWM信号，生成AND信号和OR信号中的至少任一个信号作为控制信号，所述AND信号是在所述反转PWM信号及所述第一PWM信号都是接通信号的时期成为接通信号且在所述反转PWM信号及所述第一PWM信号中的至少一方是断开信号的时期成为断开信号的信号，所述OR信号是在所述反转PWM信号及所述第一PWM信号的至少一方是接通信号的时期成为接通信号且在所述反转PWM信号及所述第一PWM信号都是断开信号的时期成为断开信号的信号；及
驱动部，向所述第二开关元件输入由所述第二信号生成部生成的所述控制信号，向所述第一开关元件输入使所述控制信号反转而得到的反转信号。
3.根据权利要求1或2所述的电压转换装置，其中，
所述第二信号生成部具有：
AND电路，生成所述AND信号；
OR电路，生成所述OR信号；及
选择部，选择来自所述AND电路的输出信号和来自所述OR电路的输出信号中的任一个输出信号作为所述控制信号。
4.一种电压转换装置，具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过所述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过所述第二开关元件的接通断开动作而将施加于所述第二导电路的输入电压升压并向所述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测所述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测所述第二导电路的电压值即第二电压值；
协调部，选择从100％减去第一占空比及第二占空比中的所述第一占空比而得到的值即反转占空比及所述第二占空比中的较大值或较小值，所述第一占空比是基于所述第一电压值和第一目标值而使所述第一导电路的电压值接近所述第一目标值的占空比，所述第二占空比是基于所述第二电压值和第二目标值而使所述第二导电路的电压值接近所述第二目标值的占空比；及
驱动部，将与所述协调部选择出的占空比对应的PWM信号作为控制信号而向所述第一开关元件输入，向所述第二开关元件输入使所述控制信号反转而得到的反转信号。
5.一种电压转换装置，具备：
电压转换部，具备高压侧的第一开关元件和低压侧的第二开关元件，进行通过所述第一开关元件的接通断开动作而将施加于第一导电路的输入电压降压并向第二导电路输出的降压动作和通过所述第二开关元件的接通断开动作而将施加于所述第二导电路的输入电压升压并向所述第一导电路输出的升压动作；
第一电压检测部，检测所述第一导电路的电压值即第一电压值；
第二电压检测部，检测所述第二导电路的电压值即第二电压值；
协调部，选择从100％减去第一占空比及第二占空比中的所述第二占空比而得到的值即反转占空比及所述第一占空比中的较大值或较小值，所述第一占空比是基于所述第一电压值和第一目标值而使所述第一导电路的电压值接近所述第一目标值的占空比，所述第二占空比是基于所述第二电压值和第二目标值而使所述第二导电路的电压值接近所述第二目标值的占空比；及
驱动部，将与所述协调部选择出的占空比对应的PWM信号作为控制信号而向所述第二开关元件输入，向所述第一开关元件输入使所述控制信号反转而得到的反转信号。
6.根据权利要求4或5所述的电压转换装置，其中，
所述协调部具有对提取所述较大值和所述较小值中的哪一个进行切换的切换部。
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