JP6910497B1 - 電源電圧制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
直流電源の正極側に接続された正極側スイッチング素子と、
直流電源の負極側に接続された負極側スイッチング素子と、
直列に接続された正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との中間点と出力端子の間に設けられた複数のコイルと、出力端子と直流電源の負極側との間に設けられた複数のコンデンサとの組み合わせと、
複数のコイルと複数のコンデンサから、ひとつのコイルとひとつのコンデンサの組合せが選択された場合、選択された以外のコイルとコンデンサの組合せを選択されたコイルとコンデンサの組合せから電気的に切り離す切替え器と、
正極側スイッチング素子と、負極側スイッチング素子とをオン、オフ制御し、オン、オフする周波数に応じてコイルとコンデンサの組合せを決定し、切り替え器を操作する制御部とを備えたものである。
図1は、実施の形態1に係る電源電圧制御装置100の構成を示す図である。図2は、実施の形態1に係る電源電圧制御装置100のハードウェア構成図である。図3は、実施の形態1に係るスイッチング周期とコイル、コンデンサを選択するためのデータを示す図である。図4は、実施の形態1に係る負荷電流が一定時の電圧制御を示すタイミングチャートである。図5は、実施の形態1に係る負荷電流が増加する場合の電源電圧制御を示すタイミングチャートである。
図2は、実施の形態1に係る電源電圧制御装置100の構成要素である、制御モジュール60のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御モジュール60は、電源電圧制御装置100のスイッチングレギュレータを制御し、また切り替え器5と切り替え器7を操作して、スイッチングレギュレータが駆動するコイルとコンデンサをスイッチングレギュレータの駆動周波数に応じて切り替えている。制御モジュール60の各機能は、制御モジュール60が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御モジュール60は、図2に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りをする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
図1の、個別の回路、信号について説明する。電源電圧制御装置100の出力端子11の出力電圧Voutは、抵抗R1、R2で分圧されたモニタ電圧Vfとして制御モジュール60に入力線9から入力される。また、電源電圧制御装置100の出力すべき電圧が、リファレンス電圧Vrとして入力線10から入力される。
電源電圧制御装置100は、スイッチング周波数に適合する複数のコイルL1、L2、・・・、Lnと、複数のコンデンサC1、C2、・・・、Cnの組み合わせ、(L1、C1)、(L2、C2)、・・・、(Ln、Cn)を搭載している。図1では、コイル、コンデンサともn種類の組合せの例を示している。これらのコイルとコンデンサは、例えば半導体チップの中に作りこんでおくこともできるし、ディスクリート部品を制御モジュール60の印刷配線基板に実装して内蔵させてもよい。
図6は、実施の形態2に係る電源電圧制御装置101の構成を示す図である。図6では、特定のコイルとコンデンサのペアを選択するための配線の別の構成を示している。
図7は、実施の形態3に係る電源電圧制御装置102の構成を示す図である。図7では、スイッチングレギュレータを構成する、複数のコイル131、132、133と複数のコンデンサ141、142、143を同一チップ上に集積する、もしくは制御モジュールの印刷配線基板に設けるのではなく、制御モジュールの外側に取り付ける構成である。この場合、コイルLとコンデンサCの選択できる組み合わせ数に応じて、外部端子121、122、123を設ける。
図8は、実施の形態4に係るスイッチング周期とコイル、コンデンサを選択するためのデータを示す図である。実施の形態4に係る電源電圧制御装置は、制御仕様の変更が必要となった場合に、スイッチングレギュレータを構成する複数のコイルと複数のコンデンサを交換し、制御モジュールのソフトウェアを書き換えることで対応できるものである。
Claims (6)
- 直流電源の正極側に接続された正極側スイッチング素子と、
前記直流電源の負極側に接続された負極側スイッチング素子と、
直列に接続された前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子との中間点と出力端子の間に設けられた複数のコイルと、前記出力端子と前記直流電源の負極側との間に設けられた複数のコンデンサとの組み合わせと、
前記コイルと前記コンデンサの複数の組合せから、前記コイルと前記コンデンサのひとつの組合せが選択された場合、選択された以外の前記コイルと前記コンデンサの組合せを選択された前記コイルと前記コンデンサの組合せから電気的に切り離す切り替え器と、
前記正極側スイッチング素子と、前記負極側スイッチング素子とをオン、オフ制御し、オン、オフする周波数に応じて前記コイルと前記コンデンサの組合せを決定し、前記切り替え器を操作する制御部とを備えた電源電圧制御装置。 - 複数の前記コイルはそれぞれ複数の選択入力端子と複数の選択出力端子の間に設けられ、
複数の前記コンデンサはそれぞれ複数の前記選択出力端子と前記直流電源の負極側との間に設けられ、
前記切り替え器は、選択された前記コイルと前記コンデンサの組合せに対応する前記選択入力端子を前記中間点に接続し、選択された前記コイルと前記コンデンサの組合せに対応する前記選択出力端子を前記出力端子に接続する請求項1に記載の電源電圧制御装置。 - 複数の前記コイルはそれぞれ複数の選択入力端子と前記出力端子の間に設けられ、
複数の前記コンデンサはそれぞれ前記出力端子と複数の選択接地端子との間に設けられ、
前記切り替え器は、選択された前記コイルと前記コンデンサの組合せに対応する前記選択入力端子を前記中間点に接続し、選択された前記コイルと前記コンデンサの組合せに対応する前記選択接地端子を前記直流電源の負極側に接続する請求項1に記載の電源電圧制御装置。 - 前記制御部は、前記制御部の記憶装置に格納された書き換え可能なソフトウェアに基づいて、前記出力端子の出力電圧とフィードバック電流に応じて、前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子の制御周波数とデューティを制御し、前記制御周波数に応じて前記切り替え器を操作する請求項1から3のいずれか一項に記載の電源電圧制御装置。
- 前記中間点と前記出力端子の間に設けられた複数の前記コイルと、前記出力端子と前記直流電源の負極側との間に設けられた複数の前記コンデンサとは、前記制御部の外部に取り付けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の電源電圧制御装置。
- 前記中間点と前記出力端子の間に設けられた前記コイルと、前記出力端子と前記直流電源の負極側との間に設けられたコンデンサが変更されるとともに、記憶装置に格納されたソフトウェアが書き換えられることによって仕様変更が可能である請求項4または5に記載の電源電圧制御装置。
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