KR101048685B1 - 전압 변환 장치 및 전압 변환 방법 - Google Patents

전압 변환 장치 및 전압 변환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지하는 것을 과제로 한다.
변화 속도 산출부(110)는 부하 회로에 흐르는 출력 전류의 전류값을 감시하고, 전류값의 변화 속도를 산출한다. 보정량 취득부(120)는 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 보정량 테이블(41)로부터 판독한다. 기준 전압 비교부(130)는 부하 회로에 인가되는 출력 전압의 전압값과 소정의 기준 전압의 전압값을 비교하여, 비교 결과를 듀티비 결정부(140)로 통지한다. 듀티비 결정부(140)는 전압값의 비교 결과에 따른 피드백 제어를 실행하고, 듀티비를 수정한다. 또한, 듀티비 결정부(140)는 듀티비의 수정을 행한 후, 보정량 취득부(120)에 의해 취득된 보정량 분만큼 듀티비를 보정한다.
변화 속도 산출부, 보정량 취득부, 기준 전압 비교부, 듀티비 결정부

Description

전압 변환 장치 및 전압 변환 방법{VOLTAGE CONVERTING DEVICE AND VOLTAGE CONVERTING METHOD}
본 발명은 전압 변환 장치 및 전압 변환 방법에 관한 것으로서, 특히, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있는 전압 변환 장치 및 전압 변환 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 직류 전원이나 교류 전원 등의 전원으로부터 부하 회로에 전압을 공급할 때에는, 부하 회로를 동작시키는 데 필요한 전압이 안정적으로 공급되도록, 스위칭 컨버터가 사용되는 경우가 있다. 스위칭 컨버터는 고속으로 스위칭하는 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 구비하고 있고, 스위칭 소자의 듀티비(duty ratio)나 스위칭의 주파수를 제어함으로써, 전원으로부터 입력되는 전원 전압을 원하는 출력 전압으로 변환하는 컨버터이다.
도 14는 직류 전원(11)의 전원 전압(Vin)을 부하 회로(16)에 인가되는 출력 전압(V0)으로 변환하는 일반적인 DC/DC 컨버터의 구성예를 나타내는 도면이다. 상기 도면에 나타낸 DC/DC 컨버터는 트랜지스터(12), 트랜지스터(13), 코일(14), 콘 덴서(15), 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17), 및 PWM(Pulse Width Modulation: 펄스 폭 변조) 회로(18)를 갖고 있다. 도 14에 나타낸 DC/DC 컨버터는 부하 회로(16)로 흐르는 출력 전류(i0)가 부하 회로(16)의 동작 상황에 의해 변화되어도, 항상 일정한 출력 전압(V0)을 출력하는 스위칭 컨버터이다.
트랜지스터(12) 및 트랜지스터(13)는 서로 배반(背反) 동작하고, 일방(一方)이 도통 상태일 때에는 타방(他方)이 차단 상태로 된다. 그리고, 트랜지스터(12)가 도통 상태인 시간이 길수록, DC/DC 컨버터로부터의 출력 전압(V0)이 증대한다. 트랜지스터(12, 13)에서의 도통 상태 및 차단 상태의 변환은 PWM 회로(18)로부터 출력되는 펄스에 의해 제어된다. 즉, PWM 회로(18)로부터 출력되는 펄스가 온(on)인 동안에는 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되고, 펄스가 오프(off)인 동안에는 트랜지스터(13)가 도통 상태로 된다.
트랜지스터(12, 13)의 스위칭에 의해 원하는 직사각형 전압이 얻어지면, 코일(14) 및 콘덴서(15)에 의해 전압이 정류(整流) 및 평활화(平滑化)된 후, DC/DC 컨버터로부터 출력 전압(V0)이 출력된다. 또한, 출력 전압(V0)은 피드백 루프에 설치된 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17)에도 입력된다. 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17)에서는, 출력 전압(V0) 및 기준 전압이 차동(差動) 증폭되고, 차분(差分)이 PWM 회로(18)로 피드백된다.
PWM 회로(18)는 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17)로부터의 피드백에 따라, 트 랜지스터(12, 13)의 도통 상태 및 차단 상태를 전환하는 펄스 폭을 조정하고, 2개의 트랜지스터(12, 13)의 도통 상태 및 차단 상태를 제어한다. 구체적으로는, PWM 회로(18)는 출력 전압(V0)이 기준 전압보다 크고, 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17)로부터 출력되는 차분이 플러스이면, 듀티비를 작게 하여, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간을 짧게 한다. 한편, PWM 회로(18)는 출력 전압(V0)이 기준 전압보다 작고, 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17)로부터 출력되는 차분이 마이너스이면, 듀티비를 크게 하여, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간을 길게 한다.
이러한 피드백 제어에 의해, 출력 전압(V0)과 기준 전압이 항상 일치하도록 듀티비가 조정된다. 결과적으로, 가령 부하 회로(16)에 흐르는 출력 전류(i0)가 변화되어도, 출력 전압(V0)이 항상 일정하게 유지되고, 부하 회로(16)가 동작하는 데 필요한 전압을 확보할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허2000-227808호 공보
그러나, 스위칭 컨버터로부터의 출력 전압이 공급되는 부하 회로에서, 급격한 전류 변화가 있을 경우에는, 스위칭 컨버터에서의 피드백 제어를 충분히 추종(追從)할 수 없고, 일시적인 출력 전압의 저하나 상승을 초래한다는 문제가 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 14에 나타낸 부하 회로(16)에 흐르는 출력 전류(i0)가 급격하게 변화될 경우에는, 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17) 및 PWM 회로(18)에 의한 피드백 제어가 늦어져, 일시적으로 출력 전압(V0)이 부하 회로(16)의 허용 범위를 초과하게 되는 경우가 있다.
특히, 최근에는, 지구 환경에의 배려 등의 이유에 의해, 부하 회로(16)의 아이들링 시에 흐르는 대기 전류를 매우 작게 하는 경향이 있다. 따라서, 아이들링 상태로부터 동작 상태로 전환할 때에는, 예를 들어 10∼수100A/μS(암페어/마이크로 초) 정도의 급격한 속도로 부하 회로(16)에 흐르는 출력 전류(i0)가 증가한다. 결과적으로, 도 14에 나타낸 오퍼레이셔널 앰플리파이어(17) 및 PWM 회로(18)의 응답이 지연되어, 출력 전압(V0)이 일시적으로 저하되게 되는 경우가 있다.
즉, 예를 들어 도 15에 나타낸 바와 같이, 출력 전류(i0)가 급격하게 증가하면, 출력 전압(V0)은 전압 VC로부터 전압 VC´까지 저하된다. 이 때, 전압 VC´가 부하 회로(16)의 동작 전압에 충족되지 않으면, 부하 회로(16)의 오동작이나 동작 정지가 발생할 우려가 있다. 또한 반대로, 출력 전류(i0)가 급격하게 감소하면, 출력 전압(V0)은 일시적으로 상승하고, 부하 회로(16)에 과잉한 전압이 인가되어, 부하 회로(16) 내의 증폭기의 발진 등이 야기될 가능성이 있다.
통상, 출력 전류(i0)의 변화에 대해서는, 도 14에 나타낸 콘덴서(15)가 전류를 공급하는 역할을 하고 있고, 다소의 출력 전류(i0)의 변화이면, 콘덴서(15)에 축적된 전하에 의해 출력 전압(V0)의 증감은 억제된다. 그러나, 출력 전류(i0)의 변화량이 클 경우에는, 콘덴서(15)를 대용량화하거나, 다수의 콘덴서(15)를 배치하는 등의 대책이 필요해진다. 따라서, 급격하고 비교적 큰 출력 전류(i0)의 변화를 고려하면, 스위칭 컨버터 내의 회로 규모나 비용이 증대되게 된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있는 전압 변환 장치, 전압 변환 방법, 및 듀티비 결정 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 전압 변환 장치는, 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 출력 전압으로 변환하는 변환 수단과, 상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압이 인가되는 부하 회로에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 수단과, 상기 측정 수단에 의해 측정된 출력 전류의 변화 속 도를 산출하는 산출 수단과, 상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 따라 상기 변환 수단에서의 듀티비를 결정하는 결정 수단을 갖는 구성을 채용한다.
또한, 전압 변환 방법은, 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 출력 전압으로 변환하는 변환 스텝과, 상기 변환 스텝에서 변환되어 얻어진 출력 전압이 인가되는 부하 회로에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 스텝과, 상기 측정 스텝에서 측정된 출력 전류의 변화 속도를 산출하는 산출 스텝과, 상기 산출 스텝에서 산출된 변화 속도에 따라 새롭게 듀티비를 결정하는 결정 스텝을 갖도록 했다.
또한, 듀티비 결정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에서, 상기 듀티비 결정 프로그램은, 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 부하 회로에 인가되는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 컨버터의 듀티비를 결정하는 듀티비 결정 프로그램으로서, 컴퓨터에, 듀티비에 대응하는 출력 전압이 인가된 부하 회로에 흐르는 출력 전류의 전류값을 취득하는 취득 스텝과, 상기 취득 스텝에서 취득된 전류값의 변화 속도를 산출하는 산출 스텝과, 상기 산출 스텝에서 산출된 변화 속도에 따라 새롭게 듀티비를 결정하는 결정 스텝을 컴퓨터에 실행시키도록 했다.
이들에 의하면, 출력 전류의 급격한 변화에 따른 출력 전압의 증감을 미리 상정하여, 듀티비를 결정할 수 있다. 환언하면, 대용량의 콘덴서 등의 부가적인 회로를 설치하지 않아도, 출력 전류 및 출력 전압의 변화에 듀티비를 추종시킬 수 있고, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
본 명세서에 개시된 전압 변환 장치, 전압 변환 방법, 및 듀티비 결정 프로그램에 의하면, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하에서는, 스위칭 컨버터의 일례로서 직류 전원에 접속되는 DC/DC 컨버터에 대해서 설명하지만, 본 발명은 교류 전원에 접속되는 AC/DC 컨버터 등에도 동일하게 적용할 수 있다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도면에서, 도 14에 나타낸 일반적인 DC/DC 컨버터와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 1에 나타낸 DC/DC 컨버터는 직류 전원(11)의 전원 전압을 부하 회로(16)에 인가되는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 컨버터이다. 구체적으로는, DC/DC 컨버터는 트랜지스터(12), 트랜지스터(13), 코일(14), 콘덴서(15), 전류 센서(20), ADC(Analogue Digital Converter: 아날로그/디지털 변환기)(30-1), ADC(30-2), DSP(Digital Signal Processor)(100), 메모리(40), 및 드 라이버(50)를 갖고 있다.
트랜지스터(12) 및 트랜지스터(13)는 서로 배반 동작하고, 일방이 도통 상태일 때에는 타방이 차단 상태로 된다. 그리고, 트랜지스터(12)가 도통 상태인 시간이 길수록, DC/DC 컨버터로부터의 출력 전압이 증대된다. 트랜지스터(12, 13)에서의 도통 상태 및 차단 상태의 변환은 드라이버(50)로부터 출력되는 펄스에 의해 제어된다. 즉, 드라이버(50)로부터 출력되는 펄스가 온인 동안에는 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되고, 펄스가 오프인 동안에는 트랜지스터(13)가 도통 상태로 된다. 코일(14) 및 콘덴서(15)는 트랜지스터(12, 13)의 스위칭에 의해 원하는 직사각형 전압이 얻어지면, 전압을 정류 및 평활화한다.
또한, 직류 전원(11)은 직류의 전원 전압을 DC/DC 컨버터를 통하여 부하 회로(16)로 공급한다. 또한, 부하 회로(16)는 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 인가되면, 다양한 동작을 행하는 회로이다. 부하 회로(16)에 인가되는 출력 전압은 DC/DC 컨버터에 의해, 소정의 동작 전압 이상의 일정한 전압으로 유지되고 있다.
전류 센서(20)는 DC/DC 컨버터로부터 부하 회로(16)로 출력되는 출력 전류를 측정하고, 측정한 출력 전류의 전류값을 ADC(30-1)로 통지한다. 구체적으로는, 전류 센서(20)는 예를 들어, 저항값이 기지의 저항 소자를 구비하고 있고, 저항 소자에 인가되는 전압과 저항값으로부터 출력 전류를 산출하여 ADC(30-1)로 통지한다. 또한, 전류 센서(20)는 저항 소자 대신에, 홀(hall) 소자를 구비하고 있을 수도 있다. 홀 소자를 사용할 경우에는, 자계로부터 출력 전류를 측정할 수 있기 때문에, 저항 소자를 사용하는 경우에 비하여, 전류 센서(20)에서의 전압 강하를 방지할 수 있다.
ADC(30-1)는 전류 센서(20)로부터 통지되는 출력 전류의 전류값을 디지털 신호로 변환한다. 그리고, ADC(30-1)는 변환 후의 전류값을 DSP(100)로 출력한다. 마찬가지로, ADC(30-2)는 DC/DC 컨버터로부터 부하 회로(16)로 출력되는 출력 전압의 전압값을 디지털 신호로 변환한다. 그리고, ADC(30-2)는 변환 후의 전압값을 DSP(100)로 출력한다.
메모리(40)는 DSP(100)에 의해 이용되는 다양한 정보를 기억하는 기억부이다. 후술하는 바와 같이, 메모리(40)는 예를 들어, 출력 전류의 변화 속도와 드라이버(50)로부터 출력되는 펄스의 듀티비의 보정량을 대응시킨 보정량 테이블을 기억하고 있다. 드라이버(50)는 DSP(100)에 의해 결정되는 듀티비에 따른 펄스를 트랜지스터(12, 13)로 출력하여, 트랜지스터(12, 13)의 도통·차단을 제어한다. 구체적으로는, 드라이버(50)는 펄스가 온인 동안에는 트랜지스터(12)를 도통 상태로 하고, 펄스가 오프인 동안에는 트랜지스터(13)를 도통 상태로 한다. 드라이버(50)가 출력하는 펄스의 온과 오프 시간의 비가 듀티비이고, 본 실시예에서는, 듀티비가 DSP(100)에 의해 결정된다.
DSP(100)는 ADC(30-1)로부터 출력되는 전류값과 ADC(30-2)로부터 출력되는 전압값에 의거하여, 드라이버(50)로부터 출력되는 펄스의 듀티비를 결정한다. 즉, DSP(100)는 출력 전압이 항상 일정값으로 되도록 피드백 제어를 행함과 동시에, 출력 전류의 변화가 소정의 기준보다 급격한 경우에는, 피드백 제어에 의해 수정되는 듀티비를 더 보정한다.
구체적으로는, DSP(100)의 내부 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이 이루어져 있다. 즉, DSP(100)는 변화 속도 산출부(110), 보정량 취득부(120), 기준 전압 비교부(130), 및 듀티비 결정부(140)를 갖고 있다. 또한, 메모리(40)는 보정량 테이블(41)을 기억하고 있다.
변화 속도 산출부(110)는 ADC(30-1)로부터 출력되는 전류값을 감시하고, 전류값의 변화 속도를 산출한다. 변화 속도 산출부(110)가 산출하는 변화 속도가 소정의 임계값 속도보다 크면, DC/DC 컨버터로부터의 출력 전압이 급격하게 저하 또는 상승한다고 생각되고, 피드백 제어가 출력 전압의 증감에 추종할 수 없을 가능성이 있다.
보정량 취득부(120)는 변화 속도 산출부(110)에 의해 산출된 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 보정량 테이블(41)로부터 판독하여, 듀티비 결정부(140)로 출력한다. 즉, 보정량 취득부(120)는 출력 전압의 피드백 제어만으로는 수정할 수 없는 듀티비에 대해서, 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 보정량을 취득한다.
기준 전압 비교부(130)는 ADC(30-2)로부터 출력되는 전압값과 소정의 기준 전압의 전압값을 비교하여, 비교 결과를 듀티비 결정부(140)로 통지한다. 이 때, 기준 전압 비교부(130)는 부하 회로(16)에 공급해야 할 출력 전압에 대응하는 전압값을 기준 전압으로서 사용한다. 따라서, 기준 전압 비교부(130)는 부하 회로(16)에 의해 필요로 되는 전압이 DC/DC 컨버터로부터 적정하게 출력되고 있는지의 여부를 판정하게 된다.
듀티비 결정부(140)는 기준 전압 비교부(130)로부터 통지된 전압값의 비교 결과에 따라 듀티비를 수정한다. 즉, 듀티비 결정부(140)는 출력 전압과 기준 전압이 동일한 경우에는, DC/DC 컨버터의 출력 전압이 적정한 전압값으로 되어 있기 때문에, 전압값의 비교 결과에 의거하는 듀티비의 변경은 행하지 않는다. 또한, 듀티비 결정부(140)는 출력 전압이 기준 전압 미만으로 저하되어 있을 경우에는, 출력 전압을 상승시킬 필요가 있기 때문에, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 길어지도록 듀티비를 수정한다. 반대로, 듀티비 결정부(140)는 출력 전압이 기준 전압을 초과하여 상승하고 있을 경우에는, 출력 전압을 저하시킬 필요가 있기 때문에, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 짧아지도록 듀티비를 수정한다.
또한, 듀티비 결정부(140)는 출력 전압과 기준 전압의 비교 결과에 따라 듀티비의 수정을 행한 후, 보정량 취득부(120)에 의해 취득된 보정량 분만큼 듀티비를 보정한다. 즉, 듀티비 결정부(140)는 출력 전압이 기준 전압과 동일해지도록 피드백 제어를 행해 듀티비를 수정함과 동시에, 출력 전류의 변화 속도에 따라 듀티비를 보정한다. 따라서, 가령 출력 전압과 기준 전압이 동일해도, 출력 전류의 변화 속도가 커서 출력 전압이 저하 또는 상승한다고 생각되는 경우에는, 듀티비 결정부(140)는 출력 전압의 저하 또는 상승을 방지하도록 듀티비를 보정한다.
보정량 테이블(41)은 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 유지하고 있다. 구체적으로는, 보정량 테이블(41)은 임계값 속도 이하의 변화 속도에 대해서는 0을 듀티비의 보정량으로서 유지하고, 임계값 속도보다 큰 변화 속도에 대해서는 변화 속도의 크기에 따른 보정량을 유지한다. 즉, 보정량 테이 블(41)은 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 임계값 속도(P)까지의 변화 속도에 대응하는 보정량을 0으로 하고, 임계값 속도(P)를 초과하는 변화 속도에 대응하는 보정량을 각각의 변화 속도에 따른 값으로 하고 있다. 따라서, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하일 경우에는, 듀티비의 보정이 행해지지 않게 된다.
또한, 도 3에서는, 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 보정량의 크기만을 나타내고 있다. 따라서, 실제의 듀티비의 보정 시에는, 변화 속도에 대응하는 보정량이 가산되거나 감산되게 된다. 구체적으로는, 출력 전류가 급격하게 상승한 경우에는, 듀티비 결정부(140)는 피드백 제어에 의해 수정된 듀티비에 보정량을 가산한다. 이에 따라, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 길어지도록 듀티비가 보정되어, 출력 전압의 저하가 방지된다. 또한, 출력 전류가 급격하게 저하된 경우에는, 듀티비 결정부(140)는 피드백 제어에 의해 수정된 듀티비로부터 보정량을 감산한다. 이에 따라, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 짧아지도록 듀티비가 보정되어, 출력 전압의 상승이 방지된다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 DC/DC 컨버터에서의 전압 변환 방법에 대해서, 도 4에 나타낸 플로차트를 참조하면서 설명한다. 도 4는 주로 DSP(100)의 처리를 나타내는 플로차트이다.
트랜지스터(12, 13)가 드라이버(50)로부터 출력되는 펄스에 따라 스위칭 되면, 직류 전원(11)으로부터의 전원 전압이 펄스의 듀티비에 따른 출력 전압으로 변환되고, 출력 전압은 코일(14) 및 콘덴서(15)에 의해 정류 및 평활화된 후 부하 회로(16)에 인가된다.
이 때, 출력 전압에 따른 출력 전류는 전류 센서(20)에 의해 측정되고, 측정된 전류값이 ADC(30-1)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 또한, 출력 전압의 전압값은 ADC(30-2)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 출력 전류 및 출력 전압의 전류값 및 전압값은 DSP(100)에 의해 취득된다(스텝 S101). 즉, 출력 전류의 전류값은 변화 속도 산출부(110)로 입력되고, 출력 전압의 전압값은 기준 전압 비교부(130)로 입력된다.
그리고, 변화 속도 산출부(110)에 의해, 출력 전류의 변화 속도가 산출된다(스텝 S102). 환언하면, 변화 속도 산출부(110)에 의해, 출력 전류의 전류값이 감시되고, 출력 전류가 급격하게 변화하고 있는지의 여부의 지표로 되는 변화 속도가 산출된다. 여기서는, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 크면, 피드백 제어가 출력 전압의 증감에 추종할 수 없게 되는 것으로 하여 설명을 계속한다.
변화 속도 산출부(110)에 의해 산출된 변화 속도는 보정량 취득부(120)로 출력되고, 보정량 취득부(120)에 의해, 변화 속도에 대응하는 보정량이 보정량 테이블(41)로부터 취득된다(스텝 S103). 즉, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하일 경우에는, 보정량 취득부(120)에 의해, 듀티비의 보정량으로서 0이 취득된다. 또한, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 클 경우에는, 보정량 취득부(120)에 의해, 변화 속도에 따른 듀티비의 보정량이 취득된다. 보정량 취득부(120)에 의해 취득된 듀티비의 보정량은 듀티비 결정부(140)로 출력된다.
한편, 출력 전압의 전압값이 기준 전압 비교부(130)로 입력되면, 기준 전압 비교부(130)에 의해, 출력 전압과 기준 전압이 비교된다(스텝 S104). 여기서, 기 준 전압의 전압값은 부하 회로(16)에 공급해야 할 전압값에 대응하기 때문에, 출력 전압과 기준 전압이 동일하면, DC/DC 컨버터의 출력 전압은 적정한 것으로 된다. 따라서, 출력 전압과 기준 전압이 동일한 경우에는(스텝 S104 Yes), 그러한 취지의 비교 결과가 기준 전압 비교부(130)로부터 듀티비 결정부(140)로 통지되고, 출력 전압에 의거하는 듀티비의 수정이 행해지지 않는다.
반대로, 출력 전압과 기준 전압이 동일하지 않을 경우에는(스텝 S104 No), 출력 전압과 기준 전압의 차분을 포함하는 비교 결과가 기준 전압 비교부(130)로부터 듀티비 결정부(140)로 통지되고, 출력 전압과 기준 전압의 차분을 0으로 하도록 듀티비가 수정된다(스텝 S105). 즉, 출력 전압이 기준 전압보다 작으면, 듀티비 결정부(140)에 의해, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 길어지도록, 듀티비가 수정된다. 또한, 출력 전압이 기준 전압보다 크면, 듀티비 결정부(140)에 의해, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 짧아지도록, 듀티비가 수정된다.
이상의 처리는 출력 전압의 피드백 제어이고, 출력 전압이 실제로 기준 전압보다 작아지거나 커진 경우에, 출력 전압이 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는 처리이다. 그러나, 부하 회로(16)에 흐르는 출력 전류가 급격하게 변화될 경우에는, 출력 전압이 실제로 변화된 후 피드백 제어에 의해 듀티비를 수정해도 늦지 않고, 부하 회로(16)의 허용 범위 외의 전압값까지 출력 전압이 저하 또는 상승되게 되는 경우가 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 보정량이 보정량 취득부(120)에 의해 취득되어 있고, 취득된 보정량이 듀티비 결정부(140)로 출력되고 있다.
보정량 취득부(120)로부터 출력되는 듀티비의 보정량은 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰지의 여부에 의해, 변화 속도에 따른 값인지 0인지가 상이하다. 따라서, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰지의 여부에 의해, 듀티비 결정부(140)에 의한 듀티비의 결정 방법이 상이하다(스텝 S106). 즉, 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하일 경우에는(스텝 S106 No), 보정량 취득부(120)로부터 출력되는 보정량이 0이기 때문에, 듀티비는 출력 전압과 기준 전압의 비교에 의거하는 피드백 제어에 의해서만 결정되게 된다.
반대로, 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 클 경우에는(스텝 S106 Yes), 보정량 취득부(120)로부터 출력된 보정량이 변화 속도에 따른 값이기 때문에, 피드백 제어에 의해 수정된 듀티비가 보정량 분만큼 더 보정된다(스텝 S107). 즉, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 크고, 출력 전류가 급격하게 변화할 경우에는, 출력 전압과 기준 전압의 비교에 의거하는 피드백 제어와는 별도로, 듀티비가 보정된다. 구체적으로는, 출력 전류가 급격하게 상승할 경우에는, 듀티비 결정부(140)에 의해, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간을 길게 하도록 듀티비가 보정된다. 또한, 출력 전류가 급격하게 저하할 경우에는, 듀티비 결정부(140)에 의해, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간을 짧게 하도록 듀티비가 보정된다.
결과적으로, 가령 출력 전압과 기준 전압이 동일하고, 듀티비 결정부(140)에서 피드백 제어에 의한 듀티비의 수정이 행해지지 않아도, 출력 전류의 변화가 급격하면, 듀티비가 보정된다. 따라서, 출력 전압의 증감에 대하여 피드백 제어를 추종할 수 없게 될 정도의 급격한 출력 전류의 변화가 있는 경우에도, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있고, 확실하게 부하 회로(16)로 허용 범위 내의 전압을 공급할 수 있다. 또한, 상기한 처리를 위해, DC/DC 컨버터에는, 전류 센서(20), ADC(30-1), ADC(30-2), DSP(100), 및 메모리(40)가 새롭게 부가된다. 그러나, 이것에 의한 회로 규모의 증대는 DC/DC 컨버터에 대용량의 콘덴서를 부가하는 경우에 비하여 작다. 따라서, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
다음으로, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰 경우와 임계값 속도(P) 이하인 경우의 듀티비의 변화에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 본 실시예에 따른 듀티비의 변화의 예를 나타내는 도면이다. 도 5의 상측 도면은 출력 전류가 급격하게 상승할 경우의 듀티비의 변화를 나타내고, 도 5의 하측 도면은 출력 전류가 완만하게 상승할 경우의 듀티비의 변화를 나타낸다.
도 5의 상측 도면에 나타낸 바와 같이, 시간 T2에서 출력 전류가 급격하게 상승할 경우에는, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 크고, 보정량 테이블(41)로부터 취득된 보정량에 의해 듀티비가 보정되게 된다. 구체적으로는, 시간 T1에서는, 출력 전류가 일정하기 때문에, 출력 전류의 변화 속도는 임계값 속도(P) 이하이고, 듀티비 결정부(140)로 입력되는 보정량은 0이다. 따라서, 시간 T1에서는, 듀티비 결정부(140)는 기준 전압 비교부(130)에 의한 출력 전압과 기준 전압의 비교 결과에 따른 피드백 제어만을 실행한다.
그리고, 시간 T2에서는, 출력 전류가 급격하게 상승하고, 변화 속도가 임계 값 속도(P)보다 커지기 때문에, 보정량 취득부(120)에 의해, 트랜지스터(12)를 도통 상태로 하는 시간을 길게 하는 보정량이 취득되어, 듀티비 결정부(140)로 입력된다. 따라서, 시간 T2에서는, 듀티비 결정부(140)는 피드백 제어에 의해 수정된 후의 듀티비에 보정량을 부가하는 보정을 행한다. 따라서, 시간 T1과 시간 T2의 듀티비를 비교하면, 시간 T2에 들어간 시점에서, 트랜지스터(12)를 도통 상태로 하는 시간에 대응하는 펄스 폭이 급격하게 커지고 있다. 즉, 출력 전류의 상승에 부수하여 출력 전압이 실제로 저하하는 것 보다 빠르게, 출력 전압의 저하를 상정한 듀티비의 보정이 행해지고 있다. 이에 따라, 출력 전류가 급격하게 증가한 경우에도, 출력 전압이 저하하지 않고 일정하게 유지되게 된다.
또한, 듀티비 결정부(140)는 듀티비를 한번 조정하면, 다음에 조정이 필요해질 때까지는 조정된 듀티비를 유지한다. 따라서, 듀티비 결정부(140)는 시간 T2에 들어간 시점에서 듀티비를 보정하면, 이후에는 보정 후의 듀티비에 대하여 피드백 제어에 의한 수정이나 출력 전류의 변화 속도에 따른 보정을 행하게 된다.
그리고, 시간 T3에서는, 출력 전류가 다시 일정해지기 때문에, 출력 전류의 변화 속도는 임계값 속도(P) 이하이고, 듀티비 결정부(140)로 입력되는 보정량은 0이다. 따라서, 시간 T3에서는, 듀티비 결정부(140)는 기준 전압 비교부(130)에 의한 출력 전압과 기준 전압의 비교 결과에 따른 피드백 제어만을 실행한다. 이 때, 상술한 바와 같이, 듀티비 결정부(140)는 한번 조정된 듀티비를 유지하기 때문에, 시간 T2에서의 보정 후의 듀티비가 유지되어 있고, 시간 T3에 들어간 시점에서 듀티비가 돌연히 변화되지 않는다. 그리고, 듀티비가 유지되기 때문에, 시간 T3에서는, 시간 T1의 기간보다 출력 전류가 커지지만, 출력 전압은 일정하게 유지되게 된다.
한편, 도 5의 하측 도면에 나타낸 바와 같이, 출력 전류가 완만하게 상승하는 경우에는, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하이고, 보정량 테이블(41)로부터 취득되는 보정량은 0이다. 즉, 출력 전류의 변화가 완만하기 때문에, 듀티비 결정부(140)로 입력되는 보정량은 0이다. 따라서, 듀티비 결정부(140)는 출력 전류의 변화 속도에 의거하는 듀티비의 보정을 실행하지 않고, 기준 전압 비교부(130)에 의한 출력 전압과 기준 전압의 비교 결과에 따른 피드백 제어만을 실행한다. 이에 따라, 도 5의 하측 도면에서는, 출력 전압이 서서히 상승함에 따라, 트랜지스터(12)를 도통 상태로 하는 시간이 서서히 길어지고 있다.
이와 같이, 출력 전류의 변화가 완만한 경우에는, 보정량 취득부(120)로부터 듀티비 결정부(140)로 출력되는 보정량이 0이기 때문에, 듀티비 결정부(140)는 기준 전압 비교부(130)에서의 비교 결과로부터 피드백 제어만을 실행한다. 그러나, 출력 전류의 변화가 완만하고, 출력 전압도 급격하게 변화되지 않기 때문에, 피드백 제어를 충분히 추종할 수 있고, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 부하 회로로 흐르는 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 측정하여, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도보다 커지면, 출력 전압의 피드백 제어에 의해 수정되는 듀티비를 더 보정한다. 따라서, 출력 전류의 급격한 변화에 따른 출력 전압의 증감을 미리 상정하여, 듀티비를 결정할 수 있다. 환언하면, 대용량의 콘덴서 등의 부가적인 회로를 설치하지 않아도, 출력 전류 및 출력 전압의 변화에 듀티비를 추종시킬 수 있고, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예 2의 특징은, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도보다 클 경우에, 피드백 제어를 실행하는 피드백 루프의 루프 게인을 조정하고, 출력 전압과 기준 전압의 차분이 작아도, 통상보다 크게 듀티비를 수정하는 것이다.
본 실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성은, 실시예 1(도 1)과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다. 다만, 본 실시예에 따른 DC/DC 컨버터는 실시예 1에 따른 DSP(100)를 DSP(200)로 대체한 구성을 갖고 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 DSP(200)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 상기 도면에서, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 6에 나타낸 DSP(200)는 도 2에 나타낸 DSP(100)의 보정량 취득부(120) 및 듀티비 결정부(140) 대신에, 루프 게인 조정부(210) 및 듀티비 결정부(220)를 갖고 있다.
루프 게인 조정부(210)는 변화 속도 산출부(110)에 의해 산출된 변화 속도를 소정의 임계값 속도와 비교하고, 변화 속도가 소정의 임계값 속도보다 클 경우에, 듀티비 결정부(220)에서의 피드백 제어의 게인(루프 게인)을 증대시킨다. 즉, 루프 게인 조정부(210)는 출력 전류가 급격하게 변화될 경우에, 출력 전압의 미소한 변화에 대해서도 피드백 제어의 응답이 커지도록, 루프 게인을 증대시킨다. 이 때, 루프 게인 조정부(210)는 미리 정해진 소정량만큼 루프 게인을 증대시킬 수도 있고, 출력 전류의 변화 속도에 따른 양만큼 루프 게인을 증대시킬 수도 있다.
듀티비 결정부(220)는 기준 전압 비교부(130)로부터 통지된 전압값의 비교 결과에 따라 듀티비를 수정한다. 즉, 듀티비 결정부(220)는 출력 전압과 기준 전압이 동일한 경우에는, 전압값의 비교 결과에 의거하는 듀티비의 변경은 행하지 않는다. 또한, 듀티비 결정부(220)는 출력 전압이 기준 전압 미만으로 저하하고 있는 경우에는, 출력 전압을 상승시킬 필요가 있기 때문에, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 길어지도록 듀티비를 수정한다. 반대로, 듀티비 결정부(220)는 출력 전압이 기준 전압을 초과하여 상승하고 있을 경우에는, 출력 전압을 저하시킬 필요가 있기 때문에, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 짧아지도록 듀티비를 수정한다.
이 때, 듀티비 결정부(220)는 출력 전압과 기준 전압의 차분에 루프 게인을 곱한 양만큼 듀티비를 수정한다. 따라서, 듀티비 결정부(220)는 루프 게인이 크면, 출력 전압과 기준 전압의 차분이 미소해도 듀티비를 크게 변경하게 된다. 환언하면, 듀티비 결정부(220)는 루프 게인 조정부(210)에 의해 루프 게인이 증대하도록 조정되면, 통상보다 피드백 제어의 응답을 크게 한다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 DC/DC 컨버터에서의 전압 변환 방법에 대해서, 도 7에 나타낸 플로차트를 참조하면서 설명한다. 도 7은 주로 DSP(200)의 처리를 나타내는 플로차트이다. 상기 도면에서, 도 4와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
트랜지스터(12, 13)가 드라이버(50)로부터 출력되는 펄스에 따라 스위칭되면, 직류 전원(11)으로부터의 전원 전압이 펄스의 듀티비에 따른 출력 전압으로 변환되고, 출력 전압은 코일(14) 및 콘덴서(15)에 의해 정류 및 평활화된 후 부하 회로(16)에 인가된다.
이 때, 출력 전압에 따른 출력 전류는 전류 센서(20)에 의해 측정되고, 측정된 전류값이 ADC(30-1)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 또한, 출력 전압의 전압값은 ADC(30-2)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 출력 전류 및 출력 전압의 전류값 및 전압값은 각각 변화 속도 산출부(110) 및 기준 전압 비교부(130)에 의해 취득된다(스텝 S101). 그리고, 변화 속도 산출부(110)에 의해, 출력 전류의 변화 속도가 산출된다(스텝 S102). 여기서는, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 크면, 피드백 제어가 출력 전압의 증감에 추종할 수 없게 되는 것으로 하여 설명을 계속한다.
변화 속도 산출부(110)에 의해 산출된 변화 속도는 루프 게인 조정부(210)로 출력되고, 루프 게인 조정부(210)에 의해, 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰지의 여부가 판정된다(스텝 S201). 상술한 바와 같이, 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 크면, 피드백 제어를 추종할 수 없게 되기 때문에, 이 판정은 피드백 제어가 출력 전압의 증감에 추종할 수 없고, 출력 전압이 일정하지 않게 되는지의 여부의 판정이다.
이 판정의 결과, 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 클 경우에는(스텝 S201 Yes), 루프 게인 조정부(210)에 의해, 듀티비 결정부(220)에서의 피드백 제어의 게인이 증대하도록 조정된다(스텝 S202). 이에 따라, 출력 전압의 피드백 제어를 행하는 피드백 루프의 루프 게인이 증대하고, 출력 전압과 기준 전압의 차분이 미소해도, 듀티비는 크게 수정되게 된다.
또한, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하의 경우에는(스텝 S201 No), 루프 게인 조정부(210)에 의해 피드백 루프의 루프 게인이 조정되지 않는다. 따라서, 이 경우에는, 출력 전압과 기준 전압의 차분이 미소하면, 듀티비도 작게 수정될뿐이다.
한편, 출력 전압의 전압값이 기준 전압 비교부(130)로 입력되면, 기준 전압 비교부(130)에 의해, 출력 전압과 기준 전압이 비교된다(스텝 S104). 비교의 결과, 출력 전압과 기준 전압이 동일할 경우에는(스텝 S104 Yes), 그러한 취지의 비교 결과가 기준 전압 비교부(130)로부터 듀티비 결정부(220)로 통지되고, 출력 전압에 의거하는 듀티비의 수정이 행해지지 않는다.
반대로, 출력 전압과 기준 전압이 동일하지 않을 경우에는(스텝 S104 No), 출력 전압과 기준 전압의 차분을 포함하는 비교 결과가 기준 전압 비교부(130)로부터 듀티비 결정부(220)로 통지되고, 전압값의 차분에 루프 게인을 곱한 양만큼 듀티비가 수정된다(스텝 S203). 즉, 루프 게인 조정부(210)에 의해 루프 게인의 조정이 행해지고 있지 않을 경우에는, 출력 전압과 기준 전압의 실제의 차분에 따라 듀티비가 수정된다. 또한, 루프 게인 조정부(210)에 의해 루프 게인의 조정이 행해지고 있을 경우에는, 출력 전압과 기준 전압의 차분이 실제보다 큰 것으로 하여 듀티비가 수정된다.
따라서, 루프 게인이 조정되어 있는 경우에는, 출력 전압과 기준 전압의 차분이 미소해도, 차분이 큰 경우와 마찬가지로 듀티비가 수정되고, 피드백 제어의 응답이 커진다. 여기서, 루프 게인이 조정되는 것은 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰 경우이기 때문에, 출력 전류의 변화가 급격할 경우에, 실제의 출력 전압의 증감에 대한 것 보다도 피드백 제어의 응답이 커지게 된다. 따라서, 출력 전류의 급격한 변화에 부수하여 출력 전압이 증감할 경우, 출력 전압이 약간이라도 변화되면 듀티비가 크게 수정된다. 결과적으로, 출력 전류의 급격한 변화에 부수되는 출력 전압의 큰 증감을 상정하여, 듀티비가 수정되게 되고, 출력 전압의 증감에 대한 피드백 제어의 지연을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 부하 회로로 흐르는 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 측정하고, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도보다 커지면, 출력 전압의 피드백 제어에서의 루프 게인을 증대시킨다. 따라서, 출력 전류가 급격하게 변화된 경우에는, 출력 전압의 증감에 대하여 피드백 제어의 응답이 커지고, 출력 전류의 급격한 변화에 따른 출력 전압의 증감을 미리 상정하여, 듀티비를 결정할 수 있다. 환언하면, 대용량의 콘덴서 등의 부가적인 회로를 설치하지 않아도, 출력 전류 및 출력 전압의 변화에 듀티비를 추종시킬 수 있고, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
(실시예 3)
본 발명의 실시예 3의 특징은, 아날로그 회로를 사용한 피드백 제어를 실행 하는 동시에, 출력 전류의 변화 속도에 따른 듀티비의 보정을 행하는 것이다.
도 8은 본 실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도면에서, 도 1 및 도 14와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 8에 나타낸 DC/DC 컨버터는 직류 전원(11)의 전원 전압을 부하 회로(16)에 인가되는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 컨버터이다. 구체적으로는, 도 8에 나타낸 DC/DC 컨버터는 도 1에 나타낸 DC/DC 컨버터의 ADC(30-2) 및DSP(100) 대신에, 오퍼레이션 앰플리파이어(61), 콤퍼레이터(62), DSP(300), 및 합성부(350)를 갖고 있다.
오퍼레이션 앰플리파이어(61)는 부하 회로(16)에 인가되는 DC/DC 컨버터의 출력 전압과 기준 전압을 차동 증폭하는 차동 증폭기이고, 차동 증폭에 의해 얻어진 출력 전압과 기준 전압의 차분을 콤퍼레이터(62)로 출력한다. 콤퍼레이터(62)는 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로부터 출력되는 차분과 펄스 생성을 위한 기준 파형의 비교에 의해 듀티비를 수정하고, 수정 후의 듀티비를 합성부(350)로 출력한다. 즉, 오퍼레이션 앰플리파이어(61) 및 콤퍼레이터(62)는 출력 전압과 기준 전압의 비교에 의거하여 듀티비를 수정하는 피드백 제어를 실행한다.
여기서, 오퍼레이션 앰플리파이어(61) 및 콤퍼레이터(62)에 의한 듀티비의 수정에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9의 상단(上段)은 출력 전압과 기준 전압이 동일하고, 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로부터 출력되는 출력 전압과 기준 전압의 차분 △V가 0인 경우의 듀티비를 나타내고 있다. 이 경우, 콤퍼레이터(62)에 의해, 차분 △V가 삼각파 또는 톱니파 등의 기준 파형과 비교되고, 기준 파형의 레벨이 차분 △V 이상으로 되는 시간이 펄스의 온에 상당하고, 차분 △V 이하로 되는 시간이 펄스의 오프에 상당하는 듀티비로 되어 있다.
이 상태로부터, 예를 들어 출력 전압이 과대해지면, 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로부터 출력되는 차분 △V는 0보다 커진다. 따라서, 도 9의 좌측 하단에 나타낸 바와 같이, 차분 △V가 기준 파형의 최대 레벨 방향으로 이동하고, 기준 파형의 레벨이 차분 △V 이상으로 되는 시간이 짧아진다. 결과적으로, 펄스의 온에 상당하는 시간이 짧아지기 때문에, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 짧아져, 과대로 되어 있는 출력 전압을 저하시킬 수 있다.
마찬가지로, 예를 들어 출력 전압이 과소해지면, 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로부터 출력되는 차분 △V는 0보다 작아진다. 따라서, 도 9의 우측 하단에 나타낸 바와 같이, 차분 △V가 기준 파형의 최소 레벨 방향으로 이동하고, 기준 파형의 레벨이 차분 △V 이상으로 되는 시간이 길어진다. 결과적으로, 펄스의 온에 상당하는 시간이 길어지기 때문에, 트랜지스터(12)가 도통 상태로 되는 시간이 길어져, 과소로 되어 있는 출력 전압을 상승시킬 수 있다.
도 8로 되돌아와서, DSP(300)는 ADC(30-1)로부터 출력되는 전류값의 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 메모리(40)로부터 취득하고, 합성부(350)로 출력한다. 즉, DSP(300)는 출력 전류의 변화가 소정의 기준보다 급격할 경우에, 오퍼레이션 앰플리파이어(61) 및 콤퍼레이터(62)에 의해 피드백 제어된 듀티비에 대한 보정량을 얻는다.
구체적으로는, DSP(300)의 내부 구성은 도 10에 나타낸 바와 같이 되어 있 다. 상기 도면에서, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, DSP(300)는 도 2에 나타낸 DSP(100) 내의 변화 속도 산출부(110) 및 보정량 취득부(120)만을 갖고 있다. 또한, 메모리(40)는 도 2와 마찬가지로, 보정량 테이블(41)을 기억하고 있다. 도 10에 나타낸 변화 속도 산출부(110) 및 보정량 취득부(120)는 도 2에 나타낸 변화 속도 산출부(110) 및 보정량 취득부(120)와 동일한 처리를 행한다. 즉, 변화 속도 산출부(110)는 ADC(30-1)로부터 출력되는 전류값을 감시하고, 전류값의 변화 속도를 산출한다. 또한, 보정량 취득부(120)는 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 보정량 테이블(41)로부터 판독하여, 합성부(350)로 출력한다.
다시 도 8로 되돌아와서, 합성부(350)는 콤퍼레이터(62)로부터 출력되는 듀티비에 DSP(300)로부터 출력되는 보정량을 합성하여, 드라이버(50)로 지시할 최종적인 듀티비를 결정한다. 즉, 합성부(350)는 피드백 제어에 의해 수정된 듀티비를, 출력 전류의 변화 속도에 따른 보정량 분만큼 더 보정한다.
본 실시예에서는, 오퍼레이션 앰플리파이어(61) 및 콤퍼레이터(62)를 구비한 아날로그 회로에 의해, 출력 전압과 기준 전압의 비교에 의한 출력 전압의 피드백 제어가 행해짐과 동시에, DSP(300)에 의해 출력 전류에 의거하는 디지털 신호 처리가 행해진다. 즉, DSP(300)의 디지털 신호 처리에 의해, 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량이 취득되고, 합성부(350)에서, 콤퍼레이터(62)로부터 출력되는 피드백 제어 결과와 DSP(300)로부터 출력되는 보정량이 합성된다. 이 때, 콤퍼레이터(62)로부터 출력되는 피드백 제어 결과는 아날로그 출력인 것에 대해, DSP(300)로부터 출력되는 보정량은 디지털 출력이다. 그래서, 합성부(350)는 예를 들어, 콤퍼레이터(62)로부터 출력되는 피드백 제어 결과를 디지털 신호로 변환하는 ADC(도시 생략)를 구비하고 있을 수도 있다.
DC/DC 컨버터를 상기와 같은 구성으로 함으로써, 출력 전압에 관하여 오퍼레이션 앰플리파이어(61) 및 콤퍼레이터(62)에 의한 피드백 제어를 행함과 동시에, 출력 전류의 변화 속도로부터 듀티비를 보정할 수 있다. 그리고, 출력 전류의 변화 속도가 소정의 임계값 속도보다 클 경우에, 아날로그 회로에 의한 피드백 제어에 의해 수정되는 듀티비가 더 보정되게 된다.
결과적으로, 가령 출력 전압과 기준 전압이 동일하고, 콤퍼레이터(62)에서 듀티비의 수정이 행해지지 않아도, 출력 전류의 변화가 급격하면, 듀티비가 보정된다. 따라서, 출력 전압의 증감에 대하여 피드백 제어를 추종할 수 없게 될 정도의 급격한 출력 전류의 변화가 있는 경우에도, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있고, 확실하게 부하 회로(16)로 허용 범위 내의 전압을 공급할 수 있다. 또한, 상기한 처리를 위해, DC/DC 컨버터에는, 전류 센서(20), ADC(30-1), DSP(300), 및 메모리(40)가 새롭게 부가된다. 그러나, 이것에 의한 회로 규모의 증대는 DC/DC 컨버터에 대용량의 콘덴서를 부가하는 경우에 비하여 작다. 따라서, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 부하 회로로 흐르는 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 측정하고, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도보다 커지면, 아날로그 회로에 의한 피드백 제어에 의해 수정되는 듀티비를 더 보정한다. 따라서, 출력 전 류의 급격한 변화에 따른 출력 전압의 증감을 미리 상정하여, 듀티비를 결정할 수 있다. 환언하면, 대용량의 콘덴서 등의 부가적인 회로를 설치하지 않아도, 출력 전류 및 출력 전압의 변화에 듀티비를 추종시킬 수 있고, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
(실시예 4)
본 발명의 실시예 4의 특징은, 출력 전류의 변화가 급격한 경우, 듀티비 그 자체를 보정하는 대신에, 출력 전압을 보정한 후 피드백 제어를 실행하는 것이다.
도 11은 본 실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도면에서, 도 1, 도 8, 및 도 14와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 11에 나타낸 DC/DC 컨버터는 직류 전원(11)의 전원 전압을 부하 회로(16)에 인가되는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 컨버터이다. 구체적으로는, 도 11에 나타낸 DC/DC 컨버터는 도 8에 나타낸 DC/DC 컨버터의 DSP(300) 및 합성부(350) 대신에, DSP(400) 및 출력 전압 보정부(450)를 갖고 있다. 또한, 도 11에 나타낸 DC/DC 컨버터는 도 1 및 도 8에 나타낸 DC/DC 컨버터의 드라이버(50) 대신에, 앰플리파이어(71) 및 반전 회로(72)를 갖고 있다.
DSP(400)는 ADC(30-1)로부터 출력되는 전류값의 변화 속도에 의거하여 예측되는 출력 전압의 증감을 메모리(40)로부터 취득하고, 출력 전압 보정부(450)로 출력한다. 즉, DSP(400)는 출력 전류의 변화가 소정의 기준보다 급격할 경우에, 출력 전류의 변화에 따른 장래의 전압 변화량을 얻는다.
구체적으로는, DSP(400)의 내부 구성은 도 12에 나타낸 바와 같이 되어 있 다. 상기 도면에서, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, DSP(400)는 변화 속도 산출부(110) 및 전압 변화량 취득부(410)를 갖고 있다. 또한, 메모리(40)는 전압 변화량 테이블(42)을 기억하고 있다.
전압 변화량 취득부(410)는 변화 속도 산출부(110)에 의해 산출된 변화 속도가 소정의 임계값 속도보다 클 경우에, 변화 속도에 대응하는 출력 전압의 전압 변화량을 전압 변화량 테이블(42)로부터 판독하여, 출력 전압 보정부(450)로 출력한다. 즉, 전압 변화량 취득부(410)는 출력 전류의 변화가 급격할 경우에, 출력 전류의 변화에 부수되는 장래적인 출력 전압의 증감의 예측값을 나타내는 전압 변화량을 취득한다. 또한, 전압 변화량 취득부(410)는 출력 전류의 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이하일 경우에는, 전압 변화량 테이블(42)로부터 전압 변화량으로서 0을 취득한다.
전압 변화량 테이블(42)은 출력 전류의 변화 속도에 대응하는 출력 전압의 전압 변화량을 유지하고 있다. 구체적으로는, 전압 변화량 테이블(42)은 임계값 속도 이하의 변화 속도에 대해서는 0을 전압 변화량으로서 유지하고, 임계값 속도보다 큰 변화 속도에 대해서는 변화 속도의 크기에 따른 전압 변화량을 유지한다. 즉, 전압 변화량 테이블(42)은 급격하게 변화되는 출력 전류의 변화 속도에 대하여, 장래적으로 증감한다고 생각되는 출력 전압의 전압 변화량을 유지하고 있다.
도 11로 되돌아와서, 출력 전압 보정부(450)는 DC/DC 컨버터로부터 부하 회로(16)로 출력되는 출력 전압에 DSP(400)로부터 출력되는 전압 변화량을 더하여, 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로 출력한다. 즉, 출력 전압 보정부(450)는 현재의 출력 전압을 장래적으로 변화한다고 예측되는 출력 전압으로 보정한 후, 출력 전압의 피드백 제어를 실행하는 아날로그 회로로 출력한다.
앰플리파이어(71)는 콤퍼레이터(62)로부터 출력되는 피드백 제어 결과의 펄스를 증폭하여, 트랜지스터(12) 및 반전 회로(72)로 출력한다. 그리고, 앰플리파이어(71)는 증폭한 펄스가 온인 동안에 트랜지스터(12)를 도통 상태로 한다. 반전 회로(72)는 앰플리파이어(71)로부터 출력되는 펄스를 반전하고, 트랜지스터(13)에 트랜지스터(12)의 배반 동작을 시킨다. 즉, 반전 회로(72)는 앰플리파이어(71)에 의해 증폭된 펄스가 오프인 동안에 트랜지스터(13)를 도통 상태로 한다. 이들 앰플리파이어(71) 및 반전 회로(72)는 도 1 및 도 8의 드라이버(50)와 동등한 동작을 한다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 DC/DC 컨버터에서의 전압 변환 방법에 대해서, 도 13에 나타낸 플로차트를 참조하면서 설명한다. 도 13은 주로 DSP(400) 및 출력 전압 보정부(450)의 처리를 나타내는 플로차트이다.
트랜지스터(12, 13)가 앰플리파이어(71) 또는 반전 회로(72)로부터 출력되는 펄스에 따라 스위칭되면, 직류 전원(11)으로부터의 전원 전압이 펄스의 듀티비에 따른 출력 전압으로 변환되고, 출력 전압은 코일(14) 및 콘덴서(15)에 의해 정류 및 평활화된 후 부하 회로(16)에 인가된다.
이 때, 출력 전압에 따른 출력 전류는 전류 센서(20)에 의해 측정되고, 측정된 전류값이 ADC(30-1)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 출 력 전류의 전류값은 DSP(400)에 의해 취득된다(스텝 S301). 즉, 출력 전류의 전류값은 변화 속도 산출부(110)로 입력된다. 또한, 출력 전압은 출력 전압 보정부(450)로 입력된다.
그리고, 변화 속도 산출부(110)에 의해, 출력 전류의 변화 속도가 산출된다(스텝 S302). 환언하면, 변화 속도 산출부(110)에 의해, 출력 전류의 전류값이 감시되고, 출력 전류가 급격하게 변화되고 있는지의 여부의 지표로 되는 변화 속도가 산출된다. 여기서는, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 크면, 피드백 제어가 출력 전압의 증감에 추종할 수 없게 되는 것으로 하여 설명을 계속한다.
변화 속도 산출부(110)에 의해 산출된 변화 속도는 전압 변화량 취득부(410)로 출력되고, 전압 변화량 취득부(410)에 의해, 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰지의 여부가 판정된다(스텝 S303). 이 판정의 결과, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하의 경우에는(스텝 S303 No), 출력 전압의 증감에 대하여 피드백 제어를 추종할 수 없게 되지 않는다. 따라서, 전압 변화량 취득부(410)에 의해, 전압 변화량으로서 0이 전압 변화량 테이블(42)로부터 취득되고, 출력 전압을 그대로 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로 출력하도록 출력 전압 보정부(450)에 대하여 지시된다. 그리고, 출력 전압 보정부(450)에 의해, 실제의 출력 전압이 보정되지 않고 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로 출력된다.
한편, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 클 경우에는(스텝 S303 Yes), 전압 변화량 취득부(410)에 의해, 변화 속도에 대응하는 전압 변화량이 전압 변화량 테이블(42)로부터 취득된다(스텝 S304). 여기서 취득되는 전압 변화량은 출력 전류의 급격한 변화에 부수되는 출력 전압의 증감의 예측값이다. 그리고, 전압 변화량은 출력 전류의 급격한 변화에 대응하고 있기 때문에, 통상의 피드백 제어에서는 추종할 수 없을 정도의 증감인 것으로 된다.
전압 변화량 취득부(410)에 의해 취득된 전압 변화량은 출력 전압 보정부(450)로 출력되고, 출력 전압 보정부(450)에 의해, 출력 전압에 전압 변화량이 더해짐으로써, 출력 전압이 보정된다(스텝 S305). 따라서, 보정 후의 출력 전압은 실제의 출력 전압과는 상이하고, 출력 전류의 급격한 변화에 따른 장래의 출력 전압의 증감을 가미한 것으로 되어 있다. 그리고, 출력 전압 보정부(450)에 의해, 보정 후의 출력 전압이 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로 출력된다.
이상의 처리에 의해, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P) 이하인 경우에는, 실제의 출력 전압이 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로 입력되고, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 큰 경우에는, 보정된 출력 전압이 오퍼레이션 앰플리파이어(61)로 입력되게 된다. 그리고, 오퍼레이션 앰플리파이어(61)에 의해, 입력된 출력 전압과 기준 전압이 차동 증폭되고(스텝 S306), 얻어진 출력 전압과 기준 전압의 차분이 콤퍼레이터(62)에 의해 기준 파형과 비교되어, 듀티비가 조정된다(스텝 S307).
오퍼레이션 앰플리파이어(61) 및 콤퍼레이터(62)에 의한 듀티비의 조정은 실시예 3과 마찬가지로, 출력 전압의 증감에 대한 통상의 피드백 제어에 의한 것이다. 그러나, 본 실시예에서는, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도(P)보다 클 경우에, 출력 전압 보정부(450)에 의해 출력 전압이 보정되어 있다. 따라서, 출력 전류의 급격한 변화에 부수되어 출력 전압이 증감할 경우, 예측되는 장래의 출력 전압에 맞춰 듀티비가 수정된다. 결과적으로, 출력 전류의 급격한 변화에 부수되는 출력 전압의 큰 증감을 상정하여, 듀티비가 수정되게 되고, 출력 전압의 증감에 대한 피드백 제어의 지연을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 부하 회로로 흐르는 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 측정하고, 출력 전류의 변화 속도가 임계값 속도보다 커지면, 출력 전압을 예측되는 장래의 출력 전압으로 보정한 후 피드백 제어를 실행한다. 따라서, 출력 전류가 급격하게 변화한 경우에는, 예측되는 출력 전압의 증감에 따른 듀티비의 수정이 행해지게 된다. 결과적으로, 부가적인 회로를 설치하지 않아도, 출력 전류의 급격한 변화에 듀티비를 추종시킬 수 있고, 회로 규모 및 비용의 증대를 억제하면서, 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에서 설명한 전류 센서(20), DSP(100∼400), 합성부(350), 및 출력 전압 보정부(450)에 의한 처리를 컴퓨터가 실행 가능한 형식으로 기술한 듀티비 결정 프로그램을 생성하고, 이 듀티비 결정 프로그램을 컴퓨터에 실행시키는 것도 가능하다. 이 때, 듀티비 결정 프로그램을 컴퓨터가 판독 가능한 기록 매체에 기억시키고, 기록 매체를 사용하여 컴퓨터에 듀티비 결정 프로그램을 도입하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예 2는 실시예 3과 조합시켜 실시하는 것도 가능하다. 즉, 실시예 3에서, 보정량 분만큼 듀티비를 보정하는 대신에, 실시예 2와 마찬가지로, 오퍼레이션 앰플리파이어(61) 등의 게인을 조정함으로써 루프 게인이 조정되도록 할 수도 있다. 이 경우에도, 출력 전류가 급격하게 변화된 경우에는, 출력 전압의 증감에 대하여 피드백 제어의 응답이 커지고, 출력 전류의 급격한 변화에 따른 출력 전압의 증감을 미리 상정하여, 듀티비를 결정할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1, 3에서는, 보정량 취득부(120)가 메모리(40)에 기억된 보정량 테이블(41)로부터 듀티비의 보정량을 취득하는 것으로 했다. 그러나, 보정량 취득부(120)는 실시예 4에서의 전압 변화량 테이블(42)로부터 출력 전압의 전압 변화량을 취득하고, 취득된 전압 변화량에 대응하는 듀티비의 보정량을 산출할 수도 있다. 이 경우에는, 실시예 1, 3에 따른 메모리(40)는 보정량 테이블(41) 대신에, 전압 변화량 테이블(42)을 기억하게 된다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 스위칭 소자로서 트랜지스터(12, 13)를 사용하는 것으로 했지만, 펄스에 따른 도통 상태 및 차단 상태의 전환이 가능하면, 통상의 스위치 등을 스위칭 소자로서 사용하는 것도 가능하다. 또한, 트랜지스터(12)가 차단 상태인 때에 도통 상태로 되는 트랜지스터(13)에 대해서는, 다이오드 등으로 대용하는 것도 가능하다. 즉, 일방(一方)의 스위칭 소자가 도통 상태인 동안에는 타방(他方)의 스위칭 소자가 차단 상태이면 되고, 이들 도통 상태 및 차단 상태를 제어하는 듀티비가 본 발명에 의해 결정 가능하면 된다.
이상의 실시예에 관하여, 이하의 부기를 더 개시한다.
(부기 1) 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 출력 전압으로 변환하는 변환 수단과,
상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압이 인가되는 부하 회로에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 수단과,
상기 측정 수단에 의해 측정된 출력 전류의 변화 속도를 산출하는 산출 수단과,
상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 따라 상기 변환 수단에서의 듀티비를 결정하는 결정 수단
을 갖는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
(부기 2) 상기 결정 수단은,
상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압이 소정의 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는 피드백 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 3) 상기 결정 수단은,
상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 취득하는 보정량 취득 수단을 더 포함하고,
상기 피드백 수단에 의해 수정된 듀티비를 상기 보정량 취득 수단에 의해 취득된 보정량 분만큼 보정하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 4) 상기 보정량 취득 수단은,
변화 속도가 소정의 임계값 속도 이하인 경우에는, 보정량으로서 0을 취득하는 한편, 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상인 경우에는, 보정량으로서 변화 속 도에 따른 값을 취득하는 것을 특징으로 하는 부기 3에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 5) 상기 결정 수단은,
상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상인지의 여부를 판정하는 판정 수단을 더 포함하고,
상기 판정 수단에 의한 판정의 결과, 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상일 경우에, 상기 피드백 수단의 루프 게인을 증대시키는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 6) 상기 피드백 수단은,
출력 전압과 소정의 기준 전압을 비교하는 비교 수단과,
상기 비교 수단에 의한 비교의 결과, 출력 전압과 소정의 기준 전압의 차분에 따라 듀티비를 수정하는 수정 수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 7) 상기 결정 수단은,
상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 대응하고, 출력 전류의 변화에 따른 출력 전압의 증감의 예측값을 나타내는 전압 변화량을 취득하는 전압 변화량 취득 수단과,
상기 전압 변화량 취득 수단에 의해 취득된 전압 변화량 분만큼 상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압을 보정하는 출력 전압 보정 수단을 더 포함하고,
상기 피드백 수단은,
상기 출력 전압 보정 수단에 의한 보정 후의 출력 전압이 소정의 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는
것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 8) 상기 전압 변화량 취득 수단은,
변화 속도가 소정의 임계값 속도 이하인 경우에는, 전압 변화량으로서 0을 취득하는 한편, 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상인 경우에는, 전압 변화량으로서 변화 속도에 따른 값을 취득하는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재된 전압 변환 장치.
(부기 9) 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 출력 전압으로 변환하는 변환 스텝과,
상기 변환 스텝에서 변환되어 얻어진 출력 전압이 인가되는 부하 회로에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 스텝과,
상기 측정 스텝에서 측정된 출력 전류의 변화 속도를 산출하는 산출 스텝과,
상기 산출 스텝에서 산출된 변화 속도에 따라 새롭게 듀티비를 결정하는 결정 스텝
을 갖는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법.
(부기 10) 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 부하 회로에 인가되는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 컨버터의 듀티비를 결정하는 듀티비 결정 프로그램으로서, 컴퓨터에,
듀티비에 대응하는 출력 전압이 인가된 부하 회로에 흐르는 출력 전류의 전류값을 취득하는 취득 스텝과,
상기 취득 스텝에서 취득된 전류값의 변화 속도를 산출하는 산출 스텝과,
상기 산출 스텝에서 산출된 변화 속도에 따라 새롭게 듀티비를 결정하는 결정 스텝
을 실행시키는 것을 특징으로 하는 듀티비 결정 프로그램.
도 1은 실시예 1에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성을 나타내는 도면.
도 2는 실시예 1에 따른 DSP의 내부 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 실시예 1에 따른 보정량 테이블의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 실시예 1에 따른 전압 변환 방법을 나타내는 플로차트.
도 5는 실시예 1에 따른 듀티비의 변화의 예를 나타내는 도면.
도 6은 실시예 2에 따른 DSP의 내부 구성을 나타내는 블록도.
도 7은 실시예 2에 따른 전압 변환 방법을 나타내는 플로차트.
도 8은 실시예 3에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성을 나타내는 도면.
도 9는 출력 전압에 따른 듀티비의 수정의 예를 나타내는 도면.
도 10은 실시예 3에 따른 DSP의 내부 구성을 나타내는 블록도.
도 11은 실시예 4에 따른 DC/DC 컨버터의 개략 구성을 나타내는 도면.
도 12는 실시예 4에 따른 DSP의 내부 구성을 나타내는 블록도.
도 13은 실시예 4에 따른 전압 변환 방법을 나타내는 플로차트.
도 14는 DC/DC 컨버터의 구성예를 나타내는 도면.
도 15는 출력 전류와 출력 전압의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11: 직류 전원 12, 13: 트랜지스터
16: 부하 회로 17, 61: 오퍼레이셔널 앰플리파이어
20: 전류 센서 40: 메모리
41: 보정량 테이블 42: 전압 변화량 테이블
62: 콤퍼레이터 100, 200, 300, 400: DSP
110: 변화 속도 산출부 120: 보정량 취득부
130: 기준 전압 비교부 140, 220: 듀티비 결정부
210: 루프 게인 조정부 350: 합성부
410: 전압 변화량 취득부 450: 출력 전압 보정부

Claims (10)

  1. 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 출력 전압으로 변환하는 변환 수단과,
    상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압이 인가되는 부하 회로에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 수단과,
    상기 측정 수단에 의해 측정된 출력 전류의 변화 속도를 산출하는 산출 수단과,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 따라 상기 변환 수단에서의 듀티비를 결정하는 결정 수단
    을 가지며,
    상기 결정 수단은, 상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압이 소정의 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는 피드백 수단을 포함하고, 상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 따라 상기 피드백 수단에 의해 수정된 듀티비를 보정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 수단은,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 대응하는 듀티비의 보정량을 취득하는 보정량 취득 수단을 더 포함하고,
    상기 피드백 수단에 의해 수정된 듀티비를 상기 보정량 취득 수단에 의해 취득된 보정량 분만큼 보정하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보정량 취득 수단은,
    변화 속도가 소정의 임계값 속도 이하인 경우에는, 보정량으로서 0을 취득하는 한편, 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상인 경우에는, 보정량으로서 변화 속도에 따른 값을 취득하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 수단은,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상인지의 여부를 판정하는 판정 수단을 더 포함하고,
    상기 판정 수단에 의한 판정의 결과, 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상일 경우에, 상기 피드백 수단의 루프 게인(loop gain)을 증대시키는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 수단은,
    출력 전압과 소정의 기준 전압을 비교하는 비교 수단과,
    상기 비교 수단에 의한 비교의 결과, 출력 전압과 소정의 기준 전압의 차분(差分)에 따라 듀티비를 수정하는 수정 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 수단은,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 변화 속도에 대응하고, 출력 전류의 변화에 따른 출력 전압의 증감의 예측값을 나타내는 전압 변화량을 취득하는 전압 변화량 취득 수단과,
    상기 전압 변화량 취득 수단에 의해 취득된 전압 변화량 분만큼 상기 변환 수단에 의해 변환되어 얻어진 출력 전압을 보정하는 출력 전압 보정 수단을 더 포함하고,
    상기 피드백 수단은,
    상기 출력 전압 보정 수단에 의한 보정 후의 출력 전압이 소정의 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는
    것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압 변화량 취득 수단은,
    변화 속도가 소정의 임계값 속도 이하인 경우에는, 전압 변화량으로서 0을 취득하는 한편, 변화 속도가 소정의 임계값 속도 이상인 경우에는, 전압 변화량으로서 변화 속도에 따른 값을 취득하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  9. 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 출력 전압으로 변환하는 변환 스텝과,
    상기 변환 스텝에서 변환되어 얻어진 출력 전압이 인가되는 부하 회로에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 스텝과,
    상기 측정 스텝에서 측정된 출력 전류의 변화 속도를 산출하는 산출 스텝과,
    상기 변환 스텝에서 변환되어 얻어진 출력 전압이 소정의 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는 수정 단계와,
    상기 산출 스텝에서 산출된 변화 속도에 따라 상기 수정된 듀티비를 보정함으로써 새로운 듀티비를 결정하는 결정 스텝
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전압 변환 방법.
  10. 복수의 스위칭 소자의 도통 시간 및 차단 시간의 시간비를 나타내는 듀티비에 따라 각 스위칭 소자의 도통 및 차단을 전환함으로써, 전원 전압을 부하 회로에 인가되는 출력 전압으로 변환하는 스위칭 컨버터의 듀티비를 결정하는 듀티비 결정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
    상기 듀티비 결정 프로그램은,
    듀티비에 대응하는 출력 전압이 인가된 부하 회로에 흐르는 출력 전류의 전류값을 취득하는 취득 스텝과,
    상기 취득 스텝에서 취득된 전류값의 변화 속도를 산출하는 산출 스텝과,
    상기 변환 스텝에서 변환되어 얻어진 출력 전압이 소정의 기준 전압과 동일해지도록 듀티비를 수정하는 수정 단계와,
    상기 산출 스텝에서 산출된 변화 속도에 따라 상기 수정된 듀티비를 보정함으로써 새로운 듀티비를 결정하는 결정 스텝
    을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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