JPH04125707A - Output voltage controller for switching power source - Google Patents
Output voltage controller for switching power sourceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、マイクロプロセッサを用いてスイッチング電
源の出力電圧をデジタル制御するスイッチング電源の出
力電圧制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an output voltage control device for a switching power supply that digitally controls the output voltage of a switching power supply using a microprocessor.
近年、マイクロプロセッサの演算能力、速度の向上によ
り、スイッチング電源の出力電圧制御に高速のマイクロ
プロセッサを用いたデジタル制御が適用されている。In recent years, with improvements in the computing power and speed of microprocessors, digital control using high-speed microprocessors has been applied to output voltage control of switching power supplies.
第３図に、従来の代表的な制御装置の構成図を示す。第
３図中、１１はｌサンプル時間後のスイッチング電源出
力電圧を予測するオブザーバのプログラム、およびＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）信号演算用のプログラムの実行を行
うマイクロプロセッサ、１２はインバータ、ＤＣ／ＤＣ
コンパ−夕等のスイッチング電源の種類に応じて、交流
または直流の基準電圧値を記憶するためのメモリ、１３
はサンプリングしたスイッチング電源の出力電圧を数値
化するためのＡ／Ｄ変換器、１４はＰＷＭ信号出力用の
データバス、２０はスイッチング電源のスイッチ素子（
図示せず）を駆動する駆動回路である。FIG. 3 shows a configuration diagram of a typical conventional control device. In FIG. 3, 11 is an observer program that predicts the switching power supply output voltage after l sample time, and PW
A microprocessor that executes a program for M (pulse width modulation) signal calculation, 12 an inverter, DC/DC
Memory for storing AC or DC reference voltage values depending on the type of switching power supply such as a computer; 13
is an A/D converter for quantifying the sampled output voltage of the switching power supply, 14 is a data bus for outputting PWM signals, and 20 is a switch element of the switching power supply (
(not shown).
ここで、第４図に上記マイクロプロセッサの動作を説明
するための図を示す。第４図では、サンプリング時刻Ｋ
におけるサンプリングによって、スイッチング電源の出
力電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換器１３で数値化された出力
電圧値Ｖ （Ｋ）をマイクロプロセッサ１１に入力する
。マイクロプロセッサ１１では予め設定したオブザーバ
のプログラムを実行し、現在の出力電圧値Ｖ （Ｋ）お
よび過去ノ出力電圧値Ｖ （Ｋ−１）、Ｖ （Ｋ−２）
。Here, FIG. 4 shows a diagram for explaining the operation of the microprocessor. In Figure 4, sampling time K
The output voltage of the switching power supply is detected by sampling at , and the output voltage value V (K) digitized by the A/D converter 13 is input to the microprocessor 11 . The microprocessor 11 executes a preset observer program and calculates the current output voltage value V (K) and past output voltage values V (K-1), V (K-2).
.
・・・によりサンプリング時刻により１サンプル時間後
のサンプリング時刻に＋１における出力電圧予測値Ｖｆ
（Ｋ＋１）を求める。次に、出力電圧予測値Ｖｆ （
Ｋ＋１）と、メモリ１２から読みだしたサンプリング時
刻に＋１の基準電圧値Ｖｒ（Ｋ＋１）とを用いて、ＰＷ
Ｍ信号演算用のプログラムの実行により、サンプリング
時刻に＋１のスイッチのオン時間ｔ（Ｋ＋１）を決定し
てＰＷＭ信号を発生させる。そして、このＰＷＭ信号を
、データバス１４を通じて駆動回路２０に入力し、駆動
回路２０によって各スイッチを駆動する。以上の動作を
繰り返すことによって、スイッチング電源の出力電圧に
応じてＰＷＭ信号を変化させ出力電圧を制御している。..., the predicted output voltage value Vf at +1 at the sampling time after one sampling time according to the sampling time.
Find (K+1). Next, output voltage predicted value Vf (
PW
By executing the program for calculating the M signal, the ON time t(K+1) of the +1 switch is determined at the sampling time, and a PWM signal is generated. This PWM signal is then input to the drive circuit 20 through the data bus 14, and the drive circuit 20 drives each switch. By repeating the above operations, the PWM signal is changed according to the output voltage of the switching power supply to control the output voltage.
しかし、マイクロプロセッサ１１の演算能力には限界が
あるため、１個のマイクロプロセッサ１１を用いてシリ
アル演算を行うことによりＰＷＭ信号を発生させる装置
においては、オブザーバおよびＰＷＭ信号演算に必要な
１サンプル時間あたりの演算量とサンプリング周波数と
の間にトレードオフ関係が生じる。従って、サンプリン
グ周波数の高周波化、すなわちＰＷＭ信号の高周波化と
１サンプル時間あたりの演算量の増大による制御の高精
度化との双方を同時に満足させることができないという
問題かあった。However, since the computing power of the microprocessor 11 is limited, in a device that generates a PWM signal by performing serial computation using one microprocessor 11, one sample time required for the observer and PWM signal computation is limited. A trade-off relationship arises between the amount of calculation per unit and the sampling frequency. Therefore, there is a problem that it is not possible to simultaneously increase the sampling frequency, that is, increase the frequency of the PWM signal, and increase the precision of control by increasing the amount of calculation per sample time.
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、演算
能力を増大させて、ＰＷＭ信号の高周波化と制御の高精
度化とを同時に達成するスイッチング電源の出力電圧制
御装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an output voltage control device for a switching power supply that increases the computing power and simultaneously achieves higher frequency PWM signals and higher precision control. shall be.
上記課題は、スイッチング電源の出力電圧により所定時
間後の該出力電圧の予測を行い、該予測値と予め記憶さ
れている基準電圧値とにより、該スイッチング電源にお
ける該所定時間後のオン期間比を定める制御信号を発生
させて、該スイッチング電源を制御するスイッチング電
源の出力電圧制御装置において、演算により前記所定時
間後の出力電圧値の予測を行い、前記制御信号を発生さ
せる複数のマイクロプロセッサと、該複数のマイクロプ
ロセッサのそれぞれを、並列演算させ、前記オン期間比
を定めて該ｉ＃１ｍ信号を発生させるメインプロセッサ
と、を含む構成とすることにより解決される。The above problem is to predict the output voltage after a predetermined time based on the output voltage of the switching power supply, and calculate the on-period ratio of the switching power supply after the predetermined time using the predicted value and a reference voltage value stored in advance. In an output voltage control device for a switching power supply that generates a predetermined control signal to control the switching power supply, a plurality of microprocessors predict the output voltage value after the predetermined time by calculation and generate the control signal; This problem is solved by configuring each of the plurality of microprocessors to include a main processor that performs parallel operations, determines the on-period ratio, and generates the i#1m signal.
上述のように、複数のマイクロプロセッサのそれぞれは
、スイッチング電源におけるオン期間比を定めて制御信
号を発生する。そして、この複数のマイクロプロセッサ
は、メインプロセッサによりそれぞれが並列演算を行う
。すなわち、従来、−のマイクロプロセッサを用いてシ
リアル演算を行うことを複数のマイクロプロセッサで並
列処理させて演算能力を増大させ、制御の高精度化を実
現させるものである。As described above, each of the plurality of microprocessors determines the on-period ratio in the switching power supply and generates a control signal. The plurality of microprocessors each perform parallel calculations by the main processor. That is, conventional serial calculations performed using a microprocessor are processed in parallel by a plurality of microprocessors to increase calculation capacity and achieve high precision control.
これにより制御信号の高周波化が可能となり、延いては
スイッチング電源の小形、軽量化を図ることが可能とな
る。This makes it possible to increase the frequency of the control signal, which in turn makes it possible to reduce the size and weight of the switching power supply.
第１図に本発明の一実施例の構成図を示す。第１図は、
本発明のスイッチング電源の出力電圧制御装置のブロッ
ク構成図である。第１図中、３１１〜３１．、はオブザ
ーバのプログラム、およびＰＷＭ信号演算用のプログラ
ムの実行用のＮ個のマイクロプロセッサ、３５は、該各
マイクロプロセッサ３１、〜３１．間の同期制御、装置
内のデータの通信制御を行うためのメインプロセッサ、
１２はスイッチング電源の種類に応じて交流または直流
の基準電圧値を記憶するためのメモリ、１３はスイッチ
ング電源の出力電圧を数値化するためのＡ／Ｄ変換器、
１４はＰＷＭ信号出力用のデータバス、２０は制御信号
であるＰＷＭ信号によりスイッチング電源のスイッチ素
子（図示せず）を駆動する駆動回路、３６はこれらのデ
バイス間のデータの通信を行うための通信用バスである
。FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of the present invention. Figure 1 shows
FIG. 1 is a block configuration diagram of an output voltage control device for a switching power supply according to the present invention. In FIG. 1, 311-31. , 35 are N microprocessors for executing the observer program and the PWM signal calculation program, and 35 is each of the microprocessors 31, to 31. main processor for synchronization control between devices and data communication control within the device;
12 is a memory for storing an AC or DC reference voltage value depending on the type of switching power supply; 13 is an A/D converter for quantifying the output voltage of the switching power supply;
14 is a data bus for outputting PWM signals; 20 is a drive circuit that drives a switching element (not shown) of the switching power supply by a PWM signal that is a control signal; and 36 is a communication device for communicating data between these devices. This is a commercial bus.
そこで、第２図に第１図の各マイクロプロセッサの動作
を説明するための図を示し、制御動作を説明する。本発
明はＮ個のマイクロプロセッサ３１、〜３１゜をｌサン
プリングずつずらして並列演算させることで、当該割面
装置全体の演算能力の増大を図ろうとするもので、第２
図では３個のマイクロプロセッサ１〜３（３１，〜３１
３）を用いた場合を例として説明する。Therefore, FIG. 2 shows a diagram for explaining the operation of each microprocessor shown in FIG. 1, and the control operation will be explained. The present invention attempts to increase the computing power of the entire cutting surface apparatus by performing parallel operations on N microprocessors 31, 31 degrees by shifting l samplings.
In the figure, three microprocessors 1 to 3 (31, to 31
A case using 3) will be explained as an example.
まず、サンプリング時刻にではＡ／Ｄ変換器１３により
数値化されたスイッチング電源の出力電圧値Ｖ （Ｋ）
は、通信用バス３６を通じて送られるメインプロセッサ
３５の指令でマイクロプロセッサ１（３１，）に入力さ
れる。このマイクロプロセッサ１（３１１）では、オブ
ザーバのプ０グラムを実行することにより、３サンプル
時間後のサンプリング時刻に＋３の出力電圧予測値Ｖｆ
（Ｋ＋３）を求める。そして、出力電圧予測値Ｖｆ （
Ｋ＋３）と、メインプロセッサ３５の指令で通信用バス
３６を通じてメモリ１２から与えられる基準電圧値Ｖｒ
（Ｋ＋３）とを用いてＰＷＭ信号演算用プログラムの
実行により、サンプリング時刻に＋３のスイッチのオン
時間ｔ （Ｋ＋３）を決定し、ＰＷＭ信号を発生させる
。同様に、サンプリング時刻に＋１では、Ｖ（Ｋ＋１）
か、通信用バス３６を通じて送られるメインプロセッサ
３５の指令でマイクロプロセッサ２（３１２）に入力さ
れ、サンプリング時刻に＋４のスイッチのオン時間ｔ
（Ｋ＋４）を決定してＰＷＭ信号を発生させる。また、
サンプリング時刻に＋２では、Ｖ （Ｋ＋２）か、通信
用バス３６を通じて送られるメインプロセッサ３５の指
令でマイクロプロセッサ３（３１，）に入力され、サン
プリング時刻に＋５のスイッチのオン時間ｔ （Ｋ＋５
）を決定し、ＰＷＭ信号を発生される。First, at the sampling time, the output voltage value V (K) of the switching power supply digitized by the A/D converter 13
is input to the microprocessor 1 (31,) by a command from the main processor 35 sent through the communication bus 36. In this microprocessor 1 (311), by executing the program of the observer, a predicted output voltage value Vf of +3 is obtained at the sampling time after 3 sampling times.
Find (K+3). Then, the output voltage predicted value Vf (
K+3) and the reference voltage value Vr given from the memory 12 via the communication bus 36 in accordance with the command from the main processor 35.
By executing a PWM signal calculation program using (K+3), the on time t (K+3) of the +3 switch is determined at the sampling time, and a PWM signal is generated. Similarly, at +1 at the sampling time, V(K+1)
Or, the command from the main processor 35 sent through the communication bus 36 is input to the microprocessor 2 (312), and the on-time t of the +4 switch is input at the sampling time.
(K+4) and generates a PWM signal. Also,
At +2 at the sampling time, V (K+2) or a command from the main processor 35 sent through the communication bus 36 is input to the microprocessor 3 (31,), and at the sampling time +5 switch on time t (K+5
) is determined and a PWM signal is generated.
以上の動作を繰り返すことによって、複数個のマイクロ
プロセッサ（３１１〜３１．）の並列処理が可能となり
、スイッチング電源の出力電圧に応じたＰＷＭ信号の発
生が可能となる。従って、マイクロプロセッサを３個使
用した場合は、１個の場合よりＰＷＭ信号の周波数を３
倍まで高周波化することができる。By repeating the above operations, parallel processing by a plurality of microprocessors (311 to 31.) becomes possible, and it becomes possible to generate a PWM signal according to the output voltage of the switching power supply. Therefore, if three microprocessors are used, the frequency of the PWM signal will be 3 times higher than when using one microprocessor.
The frequency can be increased up to twice as high.
なお、上記実施例では、３個のマイクロプロセッサ（３
１□〜３１゜）の演算能力の限界に関わりなく、並列演
算に用いるマイクロプロセッサの個数を増加させること
によりＰＷＭ信号の超高周波化ができる。このことは、
スイッチング電源の小形、軽量化を図ることができる。Note that in the above embodiment, three microprocessors (3
By increasing the number of microprocessors used for parallel calculations, it is possible to increase the frequency of the PWM signal, regardless of the limit of the calculation capacity (1□ to 31 degrees). This means that
The switching power supply can be made smaller and lighter.
同様に、マイクロプロセッサの個数を増加させることに
よって、ＰＷＭ信号の周波数と無関係にｌサンプリング
時間あたりの演算量を増大することかでき、高精度な制
御を行うことかできる。Similarly, by increasing the number of microprocessors, the amount of calculation per sampling time can be increased regardless of the frequency of the PWM signal, and highly accurate control can be performed.
以上説明したように本発明によれば、スイッチング電源
に使用するスイッチのオン期間比を複数のマイクロプロ
セッサによる並列演算を用いて決定しＰＷＭ信号を発生
させることにより、ＰＷＭ信号の高周波化を達成するこ
とかできる。また、ＰＷＭ信号の周波数に関係なくｌサ
ンプル時間あたりの演算量を増大させることができるこ
とから、制御の高精度化を実現することができる。さら
に、高周波のＰＷＭ信号による高周波スイッチングによ
り、スイッチング電源の小形、軽量化を図ることができ
る。As explained above, according to the present invention, a high frequency PWM signal is achieved by determining the on-period ratio of a switch used in a switching power supply using parallel calculations by a plurality of microprocessors and generating a PWM signal. I can do it. Furthermore, since the amount of calculation per sample time can be increased regardless of the frequency of the PWM signal, it is possible to achieve higher control accuracy. Furthermore, high-frequency switching using high-frequency PWM signals allows the switching power supply to be made smaller and lighter.
第１図は本発明の一実施例の構成図、
第２図は第１図の各マイクロプロセッサの動作を説明す
るための図、
第３図は従来の代表的な制御装置の構成図、第４図は第
３図のマイクロプロセッサの動作を説明するための図で
ある。
１２・・・メモリ、１３・・・Ａ／Ｄ変換器、１４・・
・データバス、２０・・・駆動回路、３１＋〜３１．・
・・マイクロプロセッサ、３５・・・メインプロセッサ
、３６・・・通信用バス。
特許出願人 日本電信電話株式会社
１４デ
タバス
本発明の
実施例の構成図
第
図
−ζＱ−FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of each microprocessor in FIG. 1; FIG. 3 is a block diagram of a typical conventional control device; FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the microprocessor shown in FIG. 3. 12...Memory, 13...A/D converter, 14...
- Data bus, 20... Drive circuit, 31+ to 31.・
...Microprocessor, 35...Main processor, 36...Communication bus. Patent Applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation 14 Detabus Configuration diagram of an embodiment of the present invention Figure -ζQ-
Claims (1)
電圧の予測を行い、該予測値と予め記憶されている基準
電圧値とにより、該スイッチング電源における該所定時
間後のオン期間比を定める制御信号を発生させて、該ス
イッチング電源を制御するスイッチング電源の出力電圧
制御装置において、 演算により前記所定時間後の出力電圧値の予測を行い、
前記制御信号を発生させる複数のマイクロプロセッサと
、 該複数のマイクロプロセッサのそれぞれを、並列演算さ
せ、前記オン期間比を定めて該制御信号を発生させるメ
インプロセッサと、 を含むことを特徴とするスイッチング電源の出力電圧制
御装置。[Claims] The output voltage of the switching power supply is predicted after a predetermined time based on the output voltage of the switching power supply, and the on-period of the switching power supply after the predetermined time is determined based on the predicted value and a reference voltage value stored in advance. In an output voltage control device for a switching power supply that controls the switching power supply by generating a control signal that determines the ratio, predicting the output voltage value after the predetermined time by calculation,
A switching device characterized by comprising: a plurality of microprocessors that generate the control signal; and a main processor that causes each of the plurality of microprocessors to perform parallel operations, determines the on-period ratio, and generates the control signal. Power supply output voltage control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247999A JPH04125707A (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Output voltage controller for switching power source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247999A JPH04125707A (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Output voltage controller for switching power source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04125707A true JPH04125707A (en) | 1992-04-27 |
Family
ID=17171687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2247999A Pending JPH04125707A (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Output voltage controller for switching power source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04125707A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005512493A (en) * | 2001-12-07 | 2005-04-28 | ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・コロラド，ア・ボディー・コーポレイト | Digital controller for high frequency power supply |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP2247999A patent/JPH04125707A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005512493A (en) * | 2001-12-07 | 2005-04-28 | ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・コロラド，ア・ボディー・コーポレイト | Digital controller for high frequency power supply |
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