JP2008099539A - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力電圧Vout1が基準電圧Vth以上か否かを判別する(S12)。出力電圧Vout1が基準電圧Vth以上のときには、制御量Δdを算出するための比例項の係数Kpとして通常より大きい値を採用し、積分項の係数Kiとして通常より大きい値を採用し、それらの係数を用いて制御量を算出する。これにより、出力電圧の変動が大きいときには、制御量を大きく変化させて出力電圧を目標電圧に短時間で収束させることができる。
【選択図】 図2
Description
特許文献3には、直流電圧制御装置が、定常状態か、負荷変動等による電圧変動のある過渡状態であるか否かを判定し、過渡状態と判定したときには、リミッタに過渡状態のリミット定数をセットすることで直流電圧変動を抑制することが記載されている。
このように構成することで、出力電圧が第1の基準電圧以上のとき、あるいは第1の基準電圧を超えたときには、制御量を大きく変化させて出力電圧を目標電圧に短時間で収束させることができる。
このように構成することで、出力電圧が第2の基準電圧以下のとき、あるいは第2の基準電圧未満のときには、制御量を大きく変化させて出力電圧を目標電圧に短時間で収束させることができる。
制御部12は、キャパシタCoutの出力電圧Voutを所定のサンプリング間隔でサンプリングし、サンプリングにより得られた複数の出力電圧Voutの平均値と目標電圧Vrefとの差電圧ΔVを算出する。そして、差電圧ΔVに比例項の比例係数Kpを乗算した値と、差電圧ΔVの累積値に積分項の積分係数Kiを乗算した値を加算した値を出力電圧Voutを制御するための制御量Δdとして算出する。出力電圧の平均値をVoutav、差電圧ΔV=Vref−Voutavとすると、制御量Δdは以下の式で表せる。
上記の制御量Δdに基づいてMOSトランジスタQ1、Q2のオン時間、オフ時間を可変制御するパルス幅制御信号をMOSトランジスタQ1、Q2のゲートに出力する。
Kp、Kiの値は、ステップS13で設定されるKp=Kp−1、Ki=Ki−1、あるいはステップS14で設定されるKp=Kp−2、Ki=Ki−2を使用する。
ここで、スイッチング電源装置11の出力電圧Voutが基準電圧Vth以上となったときの制御動作を図3の波形図を参照して説明する。
次に、図4は、本発明の第3の実施の形態のスイッチング電源装置11の動作を示すフローチャートである。この第3の実施の形態は、目標電圧Vrefと出力電圧Voutの差電圧ΔVの絶対値が基準値Vth3以上のとき、出力電圧のサンプル数を少なくして制御の応答性を高めるものである。以下の処理は、スイッチング電源装置11の制御部12により実行される。
上述した第3の実施の形態によれば、出力電圧と目標電圧Vrefの差電圧ΔVを算出し、差電圧ΔVの絶対値が基準値Vth3以上のときには、出力電圧の平均値を算出するためのサンプル数を少なくして制御量Δdを算出することで、出力電圧の制御の応答性を高めることができる。これにより、例えば、出力電圧Voutが目標電圧Vrefを大幅に超えているときには、制御の応答性を高めて出力電圧Voutが上限値を超えないように制御することができる。
(1)上述した実施の形態は、複数の出力電圧の平均値を求め、目標電圧とその平均値の差電圧を算出しているが、最新のサンプリングタイミングにおける出力電圧と目標電圧の差電圧に比例係数Kpを乗算した値と、目標電圧と各サンプリングタイミングにおける出力電圧の差電圧の累積値に積分係数Kiを乗算した値から制御量を算出しても良い。
(2)本発明は、昇圧チョッパ回路に限らず、出力電圧を目標電圧になるように制御する電源装置であればどのようなものにも適用できる。
(3)パルス幅制御PWMに限らず、周波数制御、パルス幅が一定でデューティ比を変化させる制御等の他の制御方法にも適用できる。
12 制御部
Q1、Q2 MOSトランジスタ
L1 インダクタ
Cin キャパシタ
Cout キャパシタ
Claims (11)
- 目標電圧と出力電圧の差電圧に応じて出力電圧を制御するスイッチング電源装置において、
所定のサンプリング間隔でサンプリングして得られる前記出力電圧と目標電圧の差電圧を算出し、前記差電圧の絶対値が基準電圧以上か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記差電圧の絶対値が前記基準電圧未満と判定されたときには、通常のサンプリング数で前記出力電圧の平均値を算出し、算出した前記平均値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出し、前記判定手段により前記差電圧の絶対値が前記基準電圧以上と判定されたときには、通常のサンプリング数より少ないサンプリング数で前記出力電圧の平均値を算出し、算出した前記平均値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出する制御量算出手段と、
前記制御量算出手段で算出された制御量に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御する制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えるスイッチング電源装置。 - 目標電圧と出力電圧の差電圧に応じて出力電圧を制御するスイッチング電源装置において、
所定のサンプリング間隔でサンプリングして得られる前記出力電圧と目標電圧の差電圧を算出し、前記差電圧の絶対値が基準電圧以上か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記差電圧の絶対値が前記基準電圧未満と判定されたときには、前記目標電圧と通常のサンプリング数で算出した前記出力電圧の平均値の差電圧に比例項の第1の比例係数を乗算した値と、前記差電圧の累積値に積分項の第1の積分係数を乗算した値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出し、前記判定手段により前記差電圧が前記基準値以上と判定されたときには、前記目標電圧と通常のサンプリング数より少ないサンプリング数で算出した前記出力電圧の平均値の差電圧に前記第1の比例係数より大きい第2の比例係数を乗算した値、または前記差電圧の累積値に前記第1の積分係数より大きい第2の積分係数を乗算した値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出する制御量算出手段と、
前記制御量算出手段で算出された制御量に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御する制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えるスイッチング電源装置。 - 目標電圧と出力電圧の差電圧に応じて出力電圧を制御するスイッチング電源装置において、
所定のサンプリング間隔で前記出力電圧をサンプリングし、前記出力電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にあると判定されたときには、前記目標電圧と前記出力電圧の差電圧を算出し、算出した前記差電圧に比例項の第1の比例係数を乗算した値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出し、前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にないと判定されたときには、前記目標電圧と前記出力電圧の差電圧に前記第1の比例係数より大きい第2の比例係数を乗算した値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出する制御量算出手段と、
前記制御量算出手段で算出された制御量に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御する制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えるスイッチング電源装置。 - 目標電圧と出力電圧の差電圧に応じて出力電圧を制御するスイッチング電源装置において、
所定のサンプリング間隔で前記出力電圧をサンプリングし、前記出力電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にあると判定されたときには、前記目標電圧と前記出力電圧の差電圧に比例項の第1の比例係数を乗算した値と、前記差電圧の累積値に積分項の第1の積分係数を乗算した値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出し、前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にないと判定されたときには、前記第1の比例係数より大きい第2の比例係数、または前記第1の積分係数より大きい第2の積分係数を用いて前記出力電圧の制御量を算出する制御量算出手段と、
前記制御量算出手段で算出された制御量に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御する制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えるスイッチング電源装置。 - 前記制御量算出手段は、前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にないと判定されたときには、前記第1の比例係数より大きい前記第2の比例係数と、前記第1の積分係数より大きい前記第2の積分係数を用いて前記出力電圧の制御量を算出する請求項4記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御量算出手段は、前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にないと判定されたときには、前記差電圧に前記第1の比例係数より大きい第2の比例係数を乗算した値と前記差電圧の累積値に前記第1の積分係数より大きい第2の積分係数を乗算した値の一方と、前記比例項と前記積分項の他方であって、前記差電圧の累積値に前記第1の積分係数を乗算した値と前記差電圧に前記第1の比例係数を乗算した値の一方に基づいて前記出力電圧の制御量を算出する請求項4記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御量算出手段は、前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にないと判定されたときには、最新のサンプリングタイミングの前記出力電圧を含む所定数の出力電圧の平均値を算出し、前記目標電圧と前記平均値の差電圧を算出し、前記平均値の差電圧及び前記差電圧の累積値と、前記第2の比例係数または前記第2の積分係数に基づいて前記出力電圧の制御量を算出する請求項4記載のスイッチング電源装置。
- 目標電圧と出力電圧の差電圧に応じて出力電圧を制御するスイッチング電源装置において、
所定のサンプリング間隔で前記出力電圧をサンプリングし、前記出力電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にあると判定されたときには、最新のサンプリングタイミングの前記出力電圧を含むm(≧2)個の前記出力電圧の平均値を算出し、前記判定手段により前記出力電圧が前記所定範囲内にないと判定されたときには、前記m個のデータ数より少ないn個の前記出力電圧の平均値を算出し、前記目標電圧と前記平均値の差電圧に比例項の比例係数を乗算した値と前記差電圧の累積値に積分項の積分係数を乗算した値に基づいて前記出力電圧の制御量を算出する制御量算出手段と、
前記制御量算出手段で算出された制御量に基づいてスイッチング素子をオン、オフ制御する制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えるスイッチング電源装置。 - 前記判定手段は、前記出力電圧が前記目標電圧より大きい第1の基準電圧を上限とする前記所定範囲内にあるか否かを判定する請求項3乃至8の何れか1項に記載のスイッチング電源装置。
- 前記判定手段は、前記出力電圧が前記目標電圧より小さい第2の基準電圧を下限とする前記所定範囲内にあるか否かを判定する請求項3乃至8の何れか1項に記載のスイッチング電源装置。
- 前記判定手段は、前記出力電圧が前記目標電圧より大きい第1の基準電圧と、前記目標電圧より小さい第2の基準電圧とにより定まる前記所定範囲内にあるか否かを判定する請求項3乃至8の何れか1項に記載のスイッチング電源装置。
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