JP5305475B2 - スイッチング制御装置 - Google Patents
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Description
図11において、1は検出器でありその出力側にはスイッチング制御装置2を備え、このスイッチング制御装置2の出力側にドライバ3を配置している。このドライバ3と負荷4との間に降圧型DC/DCコンバータ5が介装されている。この降圧型DC/DCコンバータ5は電源ラインVccと負荷4の間に直列に接続したスイッチングトランジスタQ1およびチョークコイルL1と、チョークコイルL1の一端とグランドとの間に接続された整流用トランジスタQ2と、チョークコイルL1の他端とグランドとの間に接続された平滑コンデンサC1とにより構成されている。
そこで図12Aに示す一連のパルス信号波形すなわち波形パターンを持つパルス信号でスイッチングトランジスタQ1を動作させると、波形パターン内に周期の異なるパルス、例えば図12Aに示すパルスT1とパルスT2が混在しているため、スイッチングトランジスタQ1の動作周期が変動する。つまり、スイッチング周波数のスペクトルが拡散する。これに伴ってスイッチングノイズの周波数スペクトルも拡散し、特定周波数におけるノイズレベルが低減される。
そこで本発明は、パルス位置変調処理手段(PPM)2cを適用してもシフト時間φ0ないしφ2によってオンデューティサイクルが制限されることなく、具体的に、最長のシフト時間をパルス波形の周期の1/2に設定した場合にも50(%)以上のオンデューティサイクルのパルス信号を得ることが可能なスイッチング制御装置を提供することを目的とする。
図1は、本発明に係るスイッチング制御装置6Aと、それを内蔵した電源装置の構成を示している。該スイッチング制御装置6Aの部分を除けば、本発明に係るものと従来の技術に係る電源装置は同一構成となっており、ここで電源装置6は検出器1と、スイッチング制御装置6Aと、ドライバ3とで構成され、該ドライバ3の出力側には従来の技術と同様に降圧型DC/DCコンバータ5及び負荷4を備えている。
先ず、検出器1からの出力に応じた帰還信号を受信してパルス信号のオンデューティサイクルを決定する図1に示すパルス幅変調処理手段(PWM)2aによりパルス幅変調処理を行う。次にパルス幅変調処理手段(PWM)2aで得られた信号やデータに周波数スペクトルを拡散させるための更なる変調処理をするため、スイッチ切替手段2dにより非同期変調処理手段(ASM)2eとパルス位置変調処理手段(PPM)をランダムに選択して分岐処理し、パルス位置変調処理手段(PPM)が選択されたときには、更に第1のパルス位置変調処理手段(PPM1)2fと第2のパルス位置変調処理手段(PPM2)2gをオンデューティサイクルに応じて選択する分岐処理を行う。
例えば、図4(c)に於いて、所定の時間ts1においてパルス生成部10がパルス生成動作を開始したとする。動作開始後、パルス生成部10はレジスタ部9からデータを読み込み、当該データに従ってパルス波形を生成する。ここで、演算処理時間がパルス波形の周期に比べて無視できない長さになる場合、演算部8も時間ts1以後に動作を開始させるように構成する。
ちなみに、ここで得られたデータは、演算およびデータ処理の機能が終わると、レジスタ部9に入力される。その後、演算部8は図4(a)に示すように次のパルス生成動作が開始される時間ts2まで待機状態となる。このようにして演算部8とパルス生成部10を同時に平行して動作させれば、演算処理時間が長くなっても、パルス信号の生成に影響が及ばない。
ステップ1で演算処理動作が開始されると、ステップ2でA/D変換部7からデジタル化した帰還信号VFBを取り込むVFB入力処理動作を行い、ステップ3で帰還信号の値の大きさに応じてデューティ比Dを決めるデューティ比設定の処理動作が順次行われる。ここで、デューティ比設定の処理動作においては、例えば、図6に示すような帰還信号VFBとデューティ比Dの関係に基づき、帰還信号に応じてデューティ比を設定する。
ステップ26でPPM2処理ルーチンが開始されると、ステップ27の動作周期設定の処理動作とステップ28の標準ターンオフ時間設定の処理動作とが順次行われる。この動作周期設定の処理動作は動作周期を基準周期T0に設定するものであり、標準ターンオフ時間設定の処理動作は、先に得られた動作周期とデューティ比Dから標準ターンオフ時間t1を求め、設定するものである。
Claims (5)
- スイッチング素子からの出力に応じて前記スイッチング素子に対するパルス信号のデューティ比を決定するパルス幅変調処理手段を備えるスイッチング制御装置において、
前記パルス幅変調処理手段と接続され、第1の符号または第2の符号を設定する切替手段と、
前記切替手段が前記第1の符号を設定した場合に動作する非同期変調処理手段と、
前記切替手段が前記第2の符号を設定した場合に動作する第1および第2のパルス位置変調処理手段と
を備え、
前記非同期変調処理手段は、基準周期と異なる第1の動作周期を設定して、前記第1の動作周期および前記パルス幅変調処理手段が決定した前記デューティ比に基づいて前記パルス信号の第1のターンオフ時間を設定し、
前記第1のパルス位置変調処理手段は、前記デューティ比が0%以上50%以下のときに、前記基準周期と同一の第2の動作周期および前記パルス信号のオン期間の第1のシフト時間を設定して、前記動作周期、前記デューティ比、および前記第1のシフト時間に基づいて前記パルス信号の第2のターンオン時間および第2のターンオフ時間を設定し、
前記第2のパルス位置変調処理手段は、前記デューティ比が50%を超え100%以下のときに、前記基準周期と同一の前記第2の動作周期および前記パルス信号のオフ期間の第2のシフト時間を設定して、前記動作周期、前記デューティ比、および前記第2のシフト時間に基づいて前記パルス信号の第3のターンオン時間および第3のターンオフ時間を設定することを特徴とするスイッチング制御装置。 - 前記デューティ比、前記切替手段の前記設定、および、前記第1または第2の動作周期と、前記第1のターンオフ時間、前記第2のターンオン時間およびターンオフ時間、ならびに前記第3のターンオン時間およびターンオフ時間のいずれかとをデータとして周期毎に保持するレジスタ部と、
前記レジスタ部に保持された前記データを周期毎に読み込んで、前記データに基づくパルス波形を生成すると共に前記パルス波形に基づくパルス信号を出力するパルス生成部とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング制御装置。 - 前記パルス生成部は、読み込んだ前記データ中の前記切替手段の前記設定が前記第1の符号である場合に、周期の開始時に前記パルス波形の信号レベルを高値にし、前記第1のターンオフ時間のデータに応じて前記信号レベルを低値にし、前記第1の動作周期のデータに応じて周期を終了させるように動作し、
前記パルス生成部は、前記切替手段の前記設定が前記第2の符号である場合に、前記デューティ比が50%以下であるとき、周期の開始時に前記パルス波形の信号レベルを低値にし、前記第2のターンオン時間のデータに応じて前記信号レベルを高値にし、前記第2のターンオフ時間のデータに応じて前記信号レベルを低値にし、前記第2の動作周期のデータに応じて周期を終了させるように動作し、
前記パルス生成部は、前記切替手段の前記設定が前記第2の符号である場合に、前記デューティ比が50%を超えるであるとき、周期の開始時に前記パルス波形の信号レベルを高値にし、前記第3のターンオフ時間のデータに応じて前記信号レベルを低値にし、前記第3のターンオン時間のデータに応じて前記信号レベルを高値にし、前記第2の動作周期のデータに応じて周期を終了させることを特徴とする請求項2に記載したスイッチング制御装置。 - 前記第1のパルス位置変調処理手段は、前記オン期間の前記第1のシフト時間をランダムかつ択一的に設定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載したスイッチング制御装置。
- 前記第2のパルス位置変調処理手段は、前記オフ期間の前記第2のシフト時間をランダムかつ択一的に設定することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載したスイッチング制御装置。
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