JP5251594B2 - 電源制御装置、電源制御方法および電子機器 - Google Patents
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I(n)=i(n-1)+vin*d[n]*T/L+(vin-vo)*(1-d[n])*T …式(100)
すなわち、取得されデジタル値に変換された入力電圧VIN、出力電圧VO、コイル電流i(n-1)に基づいて演算が行われ、次サイクルのコイル電流i(n)が算出される。そして、算出されたコイル電流i(n)をPWM制御を行う回路ブロックに帰還して、PWM制御が行われる。
なお式(1)は、コイル電流の推測演算の基本式であるため、推測演算された電流値と実際の電流値との差の補正は行われない。
ここで、補正係数k1は増加傾きm1の補正係数であり、補正係数k2は減少傾きm2の補正係数である。また、補正係数k3は推測標本化電流の電流値の補正係数である。式(2)において、誤差電流iERRの値に応じて、補正係数k1ないしk3の少なくとも1つを制御すれば、誤差電流iERRを小さくする補正が可能となる。例として、第1実施形態では、補正係数k3を制御する場合を説明する。
しかし図1の回路において、実際に流れる実コイル電流imLは、下式(3a)で表される。
ここで、ERRは不図示の種々の誤差要因である。また、vLはコイルLLの両端電圧、vLXは端子LXの電圧である。なお、等価直列抵抗RLが存在するため、両端電圧vLを実測することはできない。実測することが出来るのは端子間電圧vmLである。
式(2)および式(4)の対比より、式(4)の第3項(-iL(t)* RL)が式(2)の補正の項(補正係数k3)に相当する。よって、等価直列抵抗RLを適当な値に設定すれば、大きな誤差電流iERRは生じないことが分かる。また細かい誤差については、等価直列抵抗RLをリアルタイムで動的に調整することで、吸収することができる。
V1(t)=kC×kE×{vLX(t)−vOUT(t)} …式(5)
V6(t)=∫{kC×kE×(vLX(t)−vOUT(t))−iL(t)×V3}・dt …式(6)
V2(t)=kC×iQ2(t) …式(7)
V4(t)=iL(t)×V3 …式(8)
V3(t)=kC×kE×RL(t) …式(9)
式(4)で説明したように、誤差電流iERRは(-iL(t)* RL)の項によって表すことができると考えられる。すると、式(6)と式(9)とから、下式(10)が得られる。
V6(t)=kC×kE×∫{(vLX(t)−vOUT(t))−iL(t)×RL}=kC×iL(t) …式(10)
ここでd’は、オフ状態の比率(デューティ)であり、コイル電流が連続なCCMでは(1−d)とほぼ等しい値である。
また、コイル電流の実際の増加傾きmm1およびmm2は、下式(26)で表される。
ここで、imAVEはその周期におけるコイル電流の平均値、RON1はトランジスタQ1のオン抵抗、RON2はトランジスタQ2のオン抵抗、である。よって、式(25)および式(26)によって、実標本化電流imSは下式(27)で表される。
式(27)において、ERRは不図示の種々の誤差要因である。また、RLはコイルの直列等価抵抗である。
ここで、kE×RL’×T=kL’、と置くと、式(28)は下式(29)で表すことができる。
よって、推測標本化電流iSを表す式(24)において、誤差電流iERRの補正を考慮するには、下式(30)で演算することが妥当である。
ここで、iAVE=iS+(1/2)×m1×d×T、である。また、iAVE≒iS、と近似してもよいことは上述の通りである。よって、−iAVE×kL’、が前述の補正係数k3に相当し、kL’を適当な値に設定すれば誤差電流iERRは生じないことが分かる。また、細かい誤差については、kL’をリアルタイムで動的に調整することで、吸収することができる。
X10(n)=kE*{vIN(n-1)-vOUT(n-1)}*d(n-1)}*T …式(41)
X11(n)= kE *{vOUT(n-1)}*d'(n-1)}*T …式(42)
X12(n)=iAVE(n-1)*kL' …式(43)
(付記1)
コイル電流を所定周期ごとに制御する電源制御装置であって、
前記コイル電流を検出する検出部と、
前記所定周期ごとに、動作条件に基づいて推測コイル電流を演算する演算部と、
過去の周期において検出された前記コイル電流と過去の周期において演算された前記推測コイル電流との差分値に基づいて、前記推測コイル電流の補正値を演算する補正部とを備え、
前記演算部は、前記動作条件により演算される値を前記補正値で補正して前記推測コイル電流を演算し、該推測コイル電流に応じて前記コイル電流が制御される
ことを特徴とする電源制御装置。
(付記2)
前記検出部は、複数の前記所定周期に1回、前記コイル電流を検出する
ことを特徴とする付記1に記載の電源制御装置。
(付記3)
前記検出部は、検出される前記コイル電流を保持する保持部を備える
ことを特徴とする付記1または2に記載の電源制御装置。
(付記4)
前記動作条件とは、入力電圧および出力電圧と前記コイルの端子間電圧との何れか一方、前記コイルのインダクタンス値、および前記所定周期である
ことを特徴とする付記1乃至3の少なくとも何れか1項に記載の電源制御装置。
(付記5)
前記演算部は、
前記動作条件により前記コイル電流の時間傾きを演算する電流傾き演算部と、
前周期の前記推測コイル電流に、前記時間傾きに基づいた現周期での前記コイル電流の変動分を累算する積分部と
を備えることを特徴とする付記1乃至4の少なくとも何れか1項に記載の電源制御装置。
(付記6)
前記補正部は、前記差分値を前記推測コイル電流に応じて増倍して前記補正値とする
ことを特徴とする付記1乃至5の少なくとも何れか1項に記載の電源制御装置。
(付記7)
所定周期ごとに制御されるコイル電流を検出するステップと、
前記所定周期ごとに、動作条件に基づいて推測コイル電流を演算するステップと、
過去の周期において検出された前記コイル電流と過去の周期において演算された前記推測コイル電流との差分値に基づいて、前記推測コイル電流の補正値を演算するステップと、
前記補正値で補正された前記推測コイル電流に応じて前記コイル電流を制御するステップと
を有することを特徴とする電源制御方法。
(付記8)
コイル電流を所定周期ごとに制御する電源制御装置を備える電子機器であって、
前記電源制御装置は、
前記コイル電流を検出する検出部と、
前記所定周期ごとに、動作条件に基づいて推測コイル電流を演算する演算部と、
過去の周期において検出された前記コイル電流と
過去の周期において演算された前記推測コイル電流と
の差分値に基づいて、前記推測コイル電流の補正値を演算する補正部とを備え、
前記演算部は、前記動作条件により演算される値を前記補正値で補正して前記推測コイル電流を演算し、該推測コイル電流に応じて前記コイル電流が制御される
ことを特徴とする電子機器。
2、2a 演算部
3、3a 補正部
4、4a 検出部
5、5a 制御部
21 第1ボトムホールド部
22 第2ボトムホールド部
25 推測演算ゲイン器
27 積分部
iERR 誤差電流
iL 推測コイル電流
imL 実コイル電流
Claims (7)
- コイル電流を所定周期ごとに制御する電源制御装置であって、
前記コイル電流を検出する検出部と、
前記所定周期ごとに、動作条件に基づいて推測コイル電流を演算する演算部と、
過去の周期において検出された前記コイル電流と過去の周期において演算された前記推測コイル電流との差分値に基づいて、前記推測コイル電流の補正値を演算する補正部とを備え、
前記演算部は、前記動作条件により演算される値を前記補正値で補正して前記推測コイル電流を演算し、該推測コイル電流に応じて前記コイル電流が制御される
ことを特徴とする電源制御装置。 - 前記検出部は、複数の前記所定周期に1回、前記コイル電流を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の電源制御装置。 - 前記検出部は、検出される前記コイル電流を保持する保持部を備える
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電源制御装置。 - 前記動作条件とは、入力電圧および出力電圧とコイルの端子間電圧との何れか一方、前記コイルのインダクタンス値、および前記所定周期である
ことを特徴とする請求項1乃至3の少なくとも何れか1項に記載の電源制御装置。 - 前記演算部は、
前記動作条件により前記コイル電流の時間傾きを演算する電流傾き演算部と、
前周期の前記推測コイル電流に、前記時間傾きに基づいた現周期での前記コイル電流の変動分を累算する積分部と
を備えることを特徴とする請求項1乃至4の少なくとも何れか1項に記載の電源制御装置。 - 所定周期ごとに制御されるコイル電流を検出するステップと、
前記所定周期ごとに、動作条件に基づいて推測コイル電流を演算するステップと、
過去の周期において検出された前記コイル電流と過去の周期において演算された前記推測コイル電流との差分値に基づいて、前記推測コイル電流の補正値を演算するステップと、
前記補正値で補正された前記推測コイル電流に応じて前記コイル電流を制御するステップと
を有することを特徴とする電源制御方法。 - コイル電流を所定周期ごとに制御する電源制御装置を備える電子機器であって、
前記電源制御装置は、
前記コイル電流を検出する検出部と、
前記所定周期ごとに、動作条件に基づいて推測コイル電流を演算する演算部と、
過去の周期において検出された前記コイル電流と
過去の周期において演算された前記推測コイル電流と
の差分値に基づいて、前記推測コイル電流の補正値を演算する補正部とを備え、
前記演算部は、前記動作条件により演算される値を前記補正値で補正して前記推測コイル電流を演算し、該推測コイル電流に応じて前記コイル電流が制御される
ことを特徴とする電子機器。
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