JP2003009518A - Dc/dcコンバータ - Google Patents

Dc/dcコンバータ

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JP2003009518A
JP2003009518A JP2001185055A JP2001185055A JP2003009518A JP 2003009518 A JP2003009518 A JP 2003009518A JP 2001185055 A JP2001185055 A JP 2001185055A JP 2001185055 A JP2001185055 A JP 2001185055A JP 2003009518 A JP2003009518 A JP 2003009518A
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Joji Nagahira
譲二 永平
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DC/DCコンバータにおいて、出力負荷の
変動に対応して、出力電圧値を切り替えると共に高速応
答させる。 【解決手段】 DC/DCコンバータにおいて、負荷に
供給される予定のエネルギーに応じて、DC/DCコン
バータのスイッチ素子のON/OFF時間を決める。ま
た負荷に応じて、目標電圧を切り替えると共に、出力電
圧と目標電圧との差に応じて、スイッチ素子のON/O
FF時間を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DC/DCコンバ
ータに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、特開平6−233530号公報
に開示されたDC/DCコンバータを示す。図5は前記
図4のDC/DCコンバータの負荷変動時の応答を示す
説明図。
【0003】同図に示すように、このDC/DCコンバ
ータは、外部に接続された入力電源Eg110からの入
力電圧をスイッチング素子を有するブリッジ回路1のオ
ン/オフの切替えにより所望の電圧に変換し、フィルタ
用チョークコイル(Ls)104およびコンデンサ
(C)105により、フィルタリングして外部に出力
し、負荷RL108に所定の電圧を供給するものであ
る。
【0004】そして、このDC/DCコンバータでは、
出力電圧が一定となるようにフィードバック制御が行な
われている。
【0005】すなわち、このDC/DCコンバータには
平均電圧制御要素111、瞬時電圧制御要素112、可
変ゲイン制御要素113を含む電圧制御系103および
PWMゲート駆動回路102が設けられており、DC/
DCコンバータの出力電圧(V out)と予め設定さ
れてなる基準電圧(V ref)との差分に基づく誤差
信号を電圧制御系103により生成し、それを変調信号
としてPWMゲート駆動回路102によりブリッジ回路
101のオン/オフを制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のDC/DCコンバータでは、実際の出力電圧に基づ
いて、フィードバック制御を行っているため、例えば図
5に示すように出力電流が変動して実際の出力電圧が基
準電圧からずれた時に、それに対応してフィードバック
制御によりスイッチングトランジスタのオン/オフを制
御しているパルス信号のパルス幅が変化するのに時間を
要し、実際の出力電圧が基準電圧に一致するまでに時間
がかかり、制御性が悪いという問題点があった。
【0007】図4に示す構成のDC/DCコンバータで
は、電圧制御系103の高周波特性を下げなければなら
ず、高速応答を実現することは不可能であった。
【0008】また、負荷変動時に、電圧が一定の場合
は、配線抵抗など損失により、負荷に必要な電力を供給
できなかった。
【0009】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、負荷の変動に対応して、出力電圧値を切
り替えて、負荷に必要な電力を供給できるようにすると
共に、高速応答が可能なDC/DCコンバータを提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る発明は請求項1に係るDC/DCコン
バータは、入力電圧をスイッチングするスイッチング手
段と、スイッチング手段により、出力電圧を得る電力変
換手段と、出力電圧の平均電圧値を得る平均出力電圧検
出手段と、平均出力電圧検出手段の電圧値と制御電圧を
比較し、第一の制御信号をつくる電圧制御系と、第二の
出力状態検出手段と前記第二の出力状態検出手段から、
負荷変動タイミングを生成する手段と、負荷変動量制御
手段と前記出力電圧検出手段で得られた電圧値に応じ
て、前記スイッチング手段のオン時間またはオフ時間を
制御すると共に、前記第二の出力状態検出手段により検
出された負荷変動タイミングに、第二の検出値の変動量
に応じて、制御電圧を変えると共に、前記スイッチング
手段のオン時間またはオフ時間を制御するパルス信号生
成手段と、を具備することを特徴とする。
【0011】請求項1に係る発明によれば、前記第二の
出力状態検出手段により検出された負荷変動タイミング
に、第二の検出値の変動量に応じて、前記スイッチング
手段のオン時間またはオフ時間を制御するパルス信号に
より、負荷変動に対して高速に応答でき、出力電圧に対
しては、電圧制御系のフィードバック制御で、安定に保
つことができる。
【0012】また、負荷の変動情報により、制御電圧を
切り替えることにより、負荷に必要な電力を供給でき
る。
【0013】請求項2に係るDC/DCコンバータは、
請求項1の記載の発明において、前記第二の出力状態検
出手段として、負荷の変動タイムテーブル情報を取得し
たことを特徴とする。
【0014】請求項2に係る発明によれば、機器で予想
される負荷のタイムテーブル情報により、負荷変動に対
して、より安定的に高速に応答ができる。
【0015】請求項3に係るDC/DCコンバータは、
請求項1の記載の発明において、前記負荷の変動情報と
して、BJプリンター、感熱プリンター、ドットプリン
ターなどの印字画素数を検出したことを特徴とする。
【0016】請求項3に係る発明によれば、機器で予想
されるプリンターの負荷の情報により、プリンター負荷
変動に対して、より安定的に高速に応答ができる。
【0017】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1に本発明の第1
の実施例を示す。
【0018】図2は前記図1のDC/DCコンバータの
一例を示す動作タイミングチヤートである。
【0019】以下、この発明に係るDC/DCコンバー
タの実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【0020】図1に示すように、E1は入力電源、1は
スイッチング手段、L1はインダクタ、D1はダイオー
ド、C1はコンデンサで、電力変換手段2はスイッチン
グ手段1,L1,D1,C1で構成されている。
【0021】3はパルス信号生成手段、4は電圧制御
系、5は制御電圧、6は負荷変動タイミング生成手段、
7は負荷変動量制御手段、8は第二の出力状態検出手
段、9は負荷、12は平均出力電圧検出手段である。
【0022】パルス信号生成手段3から、図2のb−1
4のようなパルス信号で、入力電圧をスイッチング手段
1でスイッチングし、インダクタL1、コンデンサを介
して、出力電圧Voを得て、負荷9に電力を供給する。
即ち電力変換手段2は、パルス信号生成手段からの信号
に基づいて、入力電圧E1をスイッチングし、出力電圧
Voを得る。
【0023】平均出力電圧検出手段12は出力電圧Vo
(図2d−18)の波形の平均値を検出する手段であ
る。たとえば、スイッチング周波数で、電圧Voのほぼ
中央でサンプリングしたり、最大値と最小値を検出し
て、その中央値を検出すればよい。または、スイッチン
グ周波数をカットするフィルタを用いてもよい。
【0024】電圧制御系は、平均出力電圧検出手段の検
出値と制御電圧5を比較し、積分器、増幅器などを有
し、パルス信号生成手段に、図2のa−12のような信
号を生成し、パルス信号生成手段3の制御信号を供給す
る。
【0025】パルス信号生成手段は、負荷変動がない場
合には、図2のa−11のようなノコギリ波発振波形と
電圧制御系からの信号a−12と比較して図2のb−1
4のようなパルス信号を生成しスイッチング手段1をス
イッチングする。
【0026】即ち、平均出力電圧検出手段の検出値と制
御電圧5との差がほぼゼロになるように、出力電圧が一
定になるように、フィードバック制御を行うことができ
る。
【0027】ここで、負荷が変動する情報、例えば印字
に有する負荷としてのタイムテーブル情報などを機器の
コントローラから負荷変動情報として、第二の出力状態
検出手段で、図2e−21のような負荷切替え信号を検
出すると、図2f−22の区間が負荷変動タイミング信
号として、また、負荷変動量として、図2a−13のよ
うにパルス信号生成手段の制御値を変えることにより、
図2のb−14のような信号を生成し、スイッチング手
段をスイッチングする。
【0028】この時、出力に供給される電流は図2c−
15のような電流を供給でき、出力に供給できる平均電
流は図2c−16,17のようにかわり、平均電圧は図
2d−19,20のようにかわり、負荷電流、及び負荷
電圧を高速に切り替えることができ、負荷変動に対し
て、高速応答ができる。
【0029】また、図2e−21のような負荷切替え信
号を検出すると、制御電圧5を次の負荷情報値に切替
え、図2d−19から図2d−20の平均電圧値に切り
替えることができる。
【0030】また、負荷変動がない時は、出力電圧に対
しては、電圧制御系のフィードバック制御で、安定に保
たれている。
【0031】(実施例2)図3には本発明に係るDC/
DCコンバータの他の構成が示されている。図1に示す
DC/DCコンバータと異なる点は、プリンターの画素
数情報11の取得であり、負荷はプリンターの印字ドラ
イバーである。
【0032】その他、動作タイミング等は上記実施例1
と同じであるので詳細な説明を省略する。
【0033】この実施例2によれば、図1に示す上記実
施例1と同様に、プリンタードライバーの負荷変動に対
して、正確に制御することができるので、出力電圧変動
を最小に抑えることができるとともに出力に対しての高
速応答が実現できる。なお、本発明は上記各実施例に限
らず、種々設計変更可能であるのはいうまでもない。例
えば、上記実施例においては、スイッチング手段とし
て、スイッチングトランジスタ、FET、IGBTこれ
らに限らず、他のスイッチ素子でもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る第1
の発明によれば、前記第二の出力状態検出手段により検
出された負荷変動タイミングに、第二の検出値の変動量
に応じて、前記スイッチング手段のオン時間またはオフ
時間を制御するパルス信号により高速に制御でき、負荷
変動に対して高速に応答でき、また、出力電圧に対して
は、電圧制御系のフィードバック制御で、安定に保つこ
とができる。
【0035】また、負荷の変動情報により、制御電圧を
切り替えることにより、負荷に必要な電力を供給でき
る。
【0036】また、電圧リップルがあっても、制御は平
均電圧で制御しているので安定な制御ができると共に、
コンデンサCの容量も小さくでき、コストも安く、容積
も小さくでき、負荷に必要な電力を供給できる。
【0037】請求項2に係る発明によれば、機器で予想
される負荷のタイムテーブル情報により、負荷変動に対
して、より安定的に高速に応答ができる。
【0038】請求項3に係るDC/DCコンバータは、
請求項1の記載の発明において、前記負荷の変動情報と
して、BJプリンター、感熱プリンター、ドットプリン
ターなどの印字画素数を検出したことを特徴とする。
【0039】請求項3に係る発明によれば、機器で予想
されるプリンターの負荷の情報すなわち、BJプリンタ
ー、感熱プリンター、ドットプリンターなどの印字画素
数を検出することにより、プリンター負荷変動に対し
て、より安定的に高速に応答ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るDC/DCコンバータの実施例
1を示すブロック構成図
【図2】 本発明に係るDC/DCコンバータの実施例
1における動作タイミングの一例を示すタイミングチャ
ート
【図3】 本発明に係るDC/DCコンバータの実施例
2を示すブロック構成図
【図4】 従来におけるDC/DCコンバータを示すブ
ロック構成図
【図5】 従来におけるDC/DCコンバータの負荷変
動時の応答を示す説明図
【符号の説明】
1 スイッチング手段 2 電力変換手段 3 パルス信号生成手段 4 電圧制御系 5 制御電圧 6 負荷変動タイミング生成手段 7 負荷変動量制御手段 8 第二の出力状態検出手段 9 負荷 10 機器のコントローラ 11 プリンターの画素数情報 12 平均出力電圧検出手段 E1 入力電源 L1 インダクタ D1 ダイオード C1 コンデンサ 101 ブリッジ回路 102 PWMゲート駆動回路 103 電圧制御系 104 フィルタ用チョークコイル(Ls) 105 コンデンサ(C) 108 負荷RL 110 入力電源Eg 111 平均電圧制御要素 112 瞬間電圧制御要素 113 可変ゲイン制御要素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧をスイッチングするスイッチン
    グ手段と、スイッチング手段により、出力電圧を得る電
    力変換手段と、出力電圧の平均電圧値を得る平均出力電
    圧検出手段と、平均出力電圧検出手段の電圧値と制御電
    圧を比較し、第一の制御信号をつくる電圧制御系と、第
    二の出力状態検出手段と前記第二の出力状態検出手段か
    ら、負荷変動タイミングを生成する手段と、負荷変動量
    制御手段と前記出力電圧検出手段で得られた電圧値に応
    じて、前記スイッチング手段のオン時間またはオフ時間
    を制御すると共に、前記第二の出力状態検出手段により
    検出された負荷変動タイミングに、第二の検出値の変動
    量に応じて、制御電圧を変えると共に、前記スイッチン
    グ手段のオン時間またはオフ時間を制御するパルス信号
    生成手段と、を具備することを特徴とするDC/DCコ
    ンバータ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第二の出力状態
    検出手段として、負荷の変動タイムテーブル情報を取得
    したことを特徴とするDC/DCコンバータ。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記負荷の変動情報
    として、BJプリンター、感熱プリンター、ドットプリ
    ンターなどの印字画素数を検出したことを特徴とするD
    C/DCコンバータ。
JP2001185055A 2001-06-19 2001-06-19 Dc/dcコンバータ Withdrawn JP2003009518A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199561B2 (en) 2004-07-01 2007-04-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. DC-DC converter and converter device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199561B2 (en) 2004-07-01 2007-04-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. DC-DC converter and converter device

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Effective date: 20080902