CN106416034A - 多相型dc/dc转换器以及多相型dc/dc转换器系统 - Google Patents

多相型dc/dc转换器以及多相型dc/dc转换器系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106416034A
CN106416034A CN201580028185.XA CN201580028185A CN106416034A CN 106416034 A CN106416034 A CN 106416034A CN 201580028185 A CN201580028185 A CN 201580028185A CN 106416034 A CN106416034 A CN 106416034A
Authority
CN
China
Prior art keywords
units
action number
transducer
switching frequency
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580028185.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106416034B (zh
Inventor
鹈野良之
志治肇
田子政成
森下康伸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN106416034A publication Critical patent/CN106416034A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106416034B publication Critical patent/CN106416034B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明具备：多个转换器部(11A、11B、…、11F)，输入部和输出部分别并联连接，并进行电力变换；输出电流检测电路(5)，检测输出电流Io；以及控制部(15)，根据检测到的输出电流Io来决定转换器部(11A、11B、…、11F)的动作台数N，并以开关频率F对决定出的动作台数N的转换器部进行开关控制，使得相位彼此不同。动作台数N与开关频率F之积在广播频带的范围外。由此，提供一种由于进行开关而产生的噪声不会对广播频带造成影响的多相型DC/DC转换器以及多相型DC/DC转换器系统。

Description

多相型DC/DC转换器以及多相型DC/DC转换器系统
技术领域
本发明涉及多相型DC/DC转换器以及多相型DC/DC转换器系统。
背景技术
已知有如下的多相型DC/DC转换器，即，以高输出化为目的，将多个DC/DC转换器进行并联连接，并根据输出负载的大小实时地切换DC/DC转换器的动作台数，从而能够得到最大效率。该多相型DC/DC转换器根据动作台数使DC/DC转换器的开关控制的相位错开，并向负载(例如，电子设备或电池)进行供给(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-50207号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的多相型的DC/DC转换器中，存在各个DC/DC转换器的开关噪声彼此协作的问题。例如，在一个DC/DC转换器的开关频率为200kHz的情况下，当动作台数增加为一台、两台、三台时，会产生200kHz、400kHz、600kHz的噪声。因此，在多相型DC/DC转换器用于无线电设备或其外围设备的情况下，产生的噪声有可能对广播频带(例如，AM广播频带510kHz～1.71MHz)造成干扰。
因此，本发明的目的在于，提供一种由于进行开关而产生的噪声不会对广播频带造成影响的多相型DC/DC转换器以及多相型DC/DC转换器系统。
用于解决课题的技术方案
本发明的特征在于，具备：多个转换器部，输入部和输出部分别并联连接，并进行电力变换；输出电流检测部，检测输出电流；动作台数决定部，根据所述输出电流检测部检测到的输出电流来决定所述转换器部的动作台数N；以及开关控制部，以开关频率F对所述动作台数决定部决定出的动作台数N的所述转换器部进行开关控制，使得相位彼此不同，所述动作台数N与所述开关频率F之积在广播频带的范围外。
在该构成中，使得多相控制时的动作台数N与开关频率F之积在广播频带的范围外，从而能够使得由于进行开关而产生的噪声不会对广播频带造成影响。
优选的是，在所述动作台数N少的情况下，所述动作台数N与所述开关频率F之积比所述广播频带低，在所述动作台数N多的情况下，所述动作台数N与所述开关频率F之积比所述广播频带高。
在该构成中，根据动作台数N来设定开关频率F，使得跳过广播频带，从而能够在适当范围内设定开关频率。
优选的是，所述动作台数决定部使所述动作台数N不连续地增加或减少，使得开关频率F在适当范围内。
在该构成中，能够避开与损耗等有可能增大的适当范围外的开关频率F建立对应的动作台数而对动作台数进行增减。
优选的是，所述开关控制部具有使所述开关频率F在给定范围内变动的频谱扩展功能，对于开关频率的变动幅度内的任一频率，其与所述动作台数N之积均在广播频带的范围外。
在该构成中，可通过频谱扩展得到噪声降低效果。
发明效果
根据本发明，能够使由于在多相控制时进行开关而产生的噪声不会对广播频带造成影响。
附图说明
图1是实施方式1涉及的DC/DC转换器的电路图。
图2是示出控制部所具有的功能的框图。
图3是示出相对于输出电流Io的效率特性的图表。
图4是示出与增加的输出电流Io匹配地增加了动作台数时的每一台转换器部的效率的图。
图5是用于说明存储于存储部的数据表的图。
图6是示出在动作台数为6时进行动作的情况下的各转换器部的开关元件的驱动信号的图。
图7是示出在动作台数为6的情况下向6个转换器部输入了驱动信号的情况下的电流的图。
图8是示出在动作台数为3的情况下向3个转换器部输入了驱动信号的情况下的电流的图。
图9是用于说明存储于存储部的数据表的图。
图10是实施方式4涉及的DC/DC转换器系统的电路图。
图11是示出控制部所具有的功能的框图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是实施方式1涉及的DC/DC转换器101的电路图。
本实施方式涉及的DC/DC转换器101是对并联连接的多个降压转换器电路进行多相控制而将输入电压Vi降压为输出电压Vo的多相型的DC/DC转换器。本实施方式涉及的DC/DC转换器101防止在动作时产生的噪声对无线电设备的AM广播频带(510kHz～1.71MHz)造成影响。该无线电设备可以是以DC/DC转换器101的输出作为电源进行动作的无线电设备，也可以是设置在以DC/DC转换器101的输出作为电源进行动作的电路或设备的附近的无线电设备。
DC/DC转换器101具备多个转换器部11A、11B、…、11F。虽然在图1中仅图示了3个转换器部11A、11B、11F，但是在本实施方式中，设DC/DC转换器101具备6个转换器部。而且，根据DC/DC转换器101的输出电流Io使6个转换器部中的N台进行动作。
转换器部11A是由开关元件Q1和电感器L1以及二极管D1构成的降压转换器电路，开关元件Q1和电感器L1与输入电源线串联连接，二极管D1连接在开关元件Q1和电感器L1的连接点与接地线之间。开关元件Q1例如是n型MOS-FET。其他转换器部11B、…、11F与转换器部11A是相同构成。多个转换器部11A、11B、…、11F构成为输入部和输出部分别并联连接。
在多个转换器部11A、11B、…、11F的输入侧设置有滤波电容器C1，在输出侧设置有平滑电容器C2。
DC/DC转换器101具备对多个转换器部11A、11B、…、11F进行开关控制的电流控制部12A、12B、…、12F、电压控制部13、时钟生成部14以及控制部15。
电压控制部13具备误差放大器131、由电容C3和电阻R3构成的相位补偿电路、以及基准电压源132。在DC/DC转换器101的输出侧连接有分压电阻R1、R2。在误差放大器131的反相输入端子(-)，连接有分压电阻R1、R2的连接点，输入了DC/DC转换器101的输出电压Vo的分压电压。在误差放大器131的非反相输入端子(+)，连接有基准电压源132，输入了基准电压Vref。误差放大器131将DC/DC转换器101的输出电压Vo(具体地，是其分压电压)和基准电压Vref进行比较，在输出电压Vo高的情况下，输出H电平的信号，在输出电压Vo低的情况下，输出L电平的信号。误差放大器131向多个电流控制部12A、12B、…、12F分别输出误差信号。
电流控制部12A、12B、…、12F是相同的构成，相对于多个转换器部11A、11B、…、11F的每一个来设置。电流控制部12A、12B、…、12F具备RS触发器(RSFF)121和比较器122。
在比较器122的非反相输入端子(+)，输入了对流向电感器L1的电感器电流进行检测的结果。此外，在反相输入端子(-)，连接有电压控制部13的误差放大器131的输出端，输入了从误差放大器131输出的误差信号。比较器122将输入到反相输入端子(-)的信号作为基准值，并与电感器电流(具体地，是与电感器电流成比例的电压)进行比较。在电感器电流比基准值高的情况下，比较器122向RSFF121的R(reset：重置)端子输出H电平的信号。
在电流控制部12A、12B、…、12F各自的RSFF121中，输出端子(Q)与转换器部11A、11B、…、11F各自的开关元件Q1的栅极端子连接。而且，当从比较器122输入H电平的信号时，RSFF121进行重置，即，使开关元件Q1截止。此外，在RSFF121的S(set：设置)端子，连接有时钟生成部14，输入了从时钟生成部14输出的时钟信号。当从时钟生成部14向S端子输入时钟信号时，RSFF121在时钟信号的上升沿将输出端子(Q)设为H电平，并使转换器部11A、11B、…、11F的开关元件Q1导通。
时钟生成部14对电流控制部12A、12B、…、12F各自的RSFF121输出时钟信号。时钟生成部14按照来自控制部15的控制信号以开关频率F将相位不同的时钟信号分别输出到电流控制部12A、12B、…、12F中的动作的电流控制部。
例如，在使两个电流控制部12A、12B动作的情况下，时钟生成部14向两个电流控制部12A、12B输出两相的时钟信号。输入了两相的时钟信号的电流控制部12A、12B从输出端子(Q)输出相位不同的驱动信号。由此，输入了驱动信号的转换器部11A、11B各自的开关元件Q1交替地导通。像这样，通过使转换器部11A、11B的开关元件Q1交替地导通，由此从转换器部11A、11B输出相位错开180°的电流。将从各转换器部11A、11B输出的相位错开180°的电流相加，并从DC/DC转换器101输出。
图2是示出控制部15所具有的功能的框图。控制部15具备电流获取部151、动作台数决定部152、频率决定部153、存储部154以及控制信号输出部155。
电流获取部151获取DC/DC转换器101的输出电流Io。在DC/DC转换器101的输出侧，设置有对DC/DC转换器101的输出电流Io进行检测的输出电流检测电路5。电流获取部151获取该输出电流检测电路5检测到的电流值。
动作台数决定部152根据电流获取部151获取到的输出电流Io来决定转换器部11A、11B、…、11F中的动作的台数N。例如，伴随着输出电流增高，动作台数决定部152使台数N增加，伴随着输出电流降低，动作台数决定部152台数N减少。
图3是示出相对于输出电流Io的效率特性的图表。在图3所示的图表中，将横轴设为一个DC/DC转换器101的输出电流[A]，将纵轴设为效率(％)。在该例子中，DC/DC转换器101的最大输出电流设为100A。而且，在输出电流为50A附近时，效率最高。因此，在使多个转换器部11A、11B、…、11F并行动作的情况下，通过切换动作台数，使得每一台转换器部的输出在50A附近(40A～70A)，从而能够维持高效率。
图4是示出与增加的输出电流Io匹配地增加了动作台数时的每一台转换器部的效率的图。在图4中，为了进行比较，还示出与输出电流Io无关地将转换器的动作台数设为6台的情况下的效率。
如在图3中说明的那样，通过设定转换器部的动作台数，使得各转换器部11A、11B、…、11F的输出电流在50A附近(例如，40A～70A)，从而DC/DC转换器101能够维持高效率。
例如，在输出电流Io为40A的情况下，动作台数决定部152将动作台数决定为一台。在该情况下，只有转换器部11A驱动，其他转换器部11B、…、11F成为停止状态。如图4所示，在仅使转换器部11A动作的情况下，与不变更台数而使6台转换器部动作的情况相比，效率更高。
在输出电流Io为180A的情况下，动作台数决定部152将动作台数决定为3台。在该情况下，使得包括转换器部11A在内的3台进行运转。如图4所示，在使3台单元动作的情况下，与不变更台数而使6台转换器部动作的情况相比，效率更高。
进而，在输出电流Io为320A的情况下，动作台数决定部152将动作台数决定为6台。在该情况下，转换器部11A、11B、…、11F全部进行动作。
如上所述，通过根据输出电流Io来设定动作台数，从而DC/DC转换器101能够维持高效率。另外，也可以使动作台数的切换具有滞后性，使得不会在某个负载下频繁地切换动作台数。例如，在图4中将动作台数的切换阈值设置为200A和220A的情况下，输出电流增加而负载成为210A的情况下的动作台数为3台，输出电流减少而负载成为210A的情况下的动作台数为4台。
在本实施方式中，在动作台数决定部152决定了台数N的情况下，相数P设定为与台数N相同的值。例如，在动作台数决定部152决定使6台转换器部11A、11B、…、11F动作的情况下，相数设定为6。即，分别从6个转换器部11A、11B、…、11F输出的信号的相位各错开60度。
频率决定部153根据动作台数决定部152决定出的动作台数N来决定转换器部11A、11B、…、11F的开关元件Q1的开关频率F。频率决定部153决定的开关频率F决定为，使得其与动作台数N之积在AM广播频带(510kHz～1.71MHz)的范围外。频率决定部153基于存储于存储部154的数据表来决定开关频率F。
图5是用于说明存储于存储部154的数据表的图。在该数据表中，存储有动作台数N和与该动作台数N对应的开关频率F。在图5所示的表中，还示出了动作台数N与开关频率F之积。
例如，在动作台数N为1、2的情况下，开关频率F设定为200kHz。在该情况下，动作台数N与开关频率F之积为200kHz、400kHz，在AM广播频带的范围外。在动作台数N为3、4的情况下，当与动作台数N为1、2的情况同样地将开关频率F设定为200kHz时，动作台数N与开关频率F之积在AM广播频带的范围内。因此，在动作台数N为3、4的情况下，将开关频率F设定为150kHz、125kHz。
进而，在动作台数N为5、6的情况下，当设为与动作台数N为3、4的情况相同的开关频率F时，动作台数N与开关频率F之积在AM广播频带的范围内。在该情况下，当进一步降低开关频率F时，电感器L1会饱和，铜损也会增大。因此，在动作台数N为5、6的情况下，开关频率F设定为350kHz、300kHz。由此，动作台数N与开关频率F之积为1750kHz、1800kHz，在AM广播频带的范围外。
像这样，通过设定使得动作台数N与开关频率F之积始终在AM广播频带的范围外，从而使DC/DC转换器101动作时产生的噪声不会对AM广播频带造成影响。此外，在动作台数N少时，使动作台数N与开关频率F之积比AM广播频带低，在动作台数N多时，使动作台数N与开关频率F之积比AM广播频带高，从而能够抑制电感器L1的饱和等不良，并且能够防止产生的噪声对AM广播频带造成的影响。
返回到图2，控制信号输出部155基于动作台数决定部152和频率决定部153分别设定的参数，向时钟生成部14输出控制信号。时钟生成部14基于来自控制信号输出部155的控制信号，向电流控制部12A、12B、…、12F输出时钟信号。
另外，在决定出动作台数N时，关于使转换器部11A、11B、…、11F中的哪一个动作，能够适宜地变更设计。例如，可以按照转换器部11A、11B的顺序进行动作，也可以按照转换器部11A、11F、11B、…的顺序进行动作。
图6是示出在动作台数为6时进行动作的情况下的各转换器部11A～11F的开关元件Q1的驱动信号的图。图6所示的转换器部11C、11D、11E是6个转换器部11A、11B、…、11F中的、在图1省略了图示的转换器部。
驱动信号是给定的占空比的PWM信号，开关元件Q1在驱动信号为H电平时导通，在L电平时截止。输入到转换器部11A的开关元件Q1的驱动信号和输入到转换器部11B的驱动信号的相位错开60°。同样地，输入到转换器部11B的开关元件Q1的驱动信号和输入到转换器部11C的开关元件Q1的驱动信号的相位错开60°。由此，如图6所示，按照转换器部11A、11B、11C、11D、11E、11F的顺序进行驱动。
图7是示出动作台数为6的情况下向6个转换器部11A、11B、…、11F输入了驱动信号的情况下的转换器部11A、11B、…、11F的输出点的电流的图。图7的横轴是相位[度]，纵轴是对流过电感器L1的电感器电流进行标准化表示的电感器电流。此外，图7所示的虚线、点线、单点划线以及双点划线分别示出转换器部11A、11B、…、11F各自的电感器电流，实线是这些电感器电流的合计。如在图6中说明的那样，通过向转换器部11A、11B、…、11F的开关元件Q1输入错开60°的驱动信号，从而如图7所示，各转换器部11A、11B、…、11F的电感器电流的相位错开60°。
图8是示出动作台数为3的情况下向3个转换器部输入了驱动信号的情况下的电流的图。在图6和图7中，对动作台数为6的情况进行了说明，但是在动作台数为6以外的情况下也是同样的。例如，在动作台数为3的情况下，向转换器部11A、11B、11C输入相位相差120°的驱动信号。而且，如图8所示，3个转换器部的电感器电流的相位错开120°。
如以上说明的那样，在本实施方式中，产生的噪声不会对AM广播频带造成影响，能够对DC/DC转换器101进行多相控制。
另外，在本实施方式中，将广播频带设为510kHz～1.71MHz的AM广播频带，但是广播频带根据地域而不同，因此动作台数N与开关频率F之积为范围外的频带可以覆盖实施了本发明的产品上市的全部的地域，也可以根据上市地域进行变更。此外，关于其变更方法，可以在上市时写入存储数据，也可以在上市后通过通信等接收数据并进行变更。此外，虽然DC/DC转换器101设为具有6个转换器部11A、11B、…、11F，但是转换器部的数目能够适宜地进行变更。进而，虽然相数P设为与动作台数决定部152决定出的动作台数N相同，但是只要满足相数P≤动作台数N的关系即可。例如，在动作台数决定为6台的情况下，也可以是如下的构成，即，将相数设为3，且两台两台地以同相位进行控制。在该情况下，设定使得相数P与开关频率F之积始终在AM广播频带的范围外。
此外，在本实施方式中，频率决定部153基于存储于存储部154的数据表来决定开关频率F，但是也可以是如下的构成，即，通过运算计算出开关频率F，使得其与驱动台数决定部152决定出的动作台数N之积在AM广播频带的范围外。
此外，在本实施方式中，虽然示出了降压转换器的例子，但是不限于此，也可以是升压转换器、前向型等的绝缘转换器。
(实施方式2)
以下对实施方式2涉及的DC/DC转换器进行说明。本实施方式涉及的DC/DC转换器是与实施方式1相同的构成。在实施方式1中，动作台数决定部152使动作台数N连续地增大为1台、2台、3台、…。相对于此，在本实施方式中，动作台数决定部152使动作台数N不连续地增大。例如，在动作台数为3台的情况下，在输出电流Io增加时，动作台数决定部152并不是使动作台数依次增加为4台、5台，而是可以使动作台数从3台增加至6台。在该情况下，动作台数决定部152会考虑开关频率F来决定动作台数N。
在各转换器部11A、11B、…、11F中，开关频率F具有适当范围，会由于开关频率F脱离该范围而产生不良。例如，当开关频率F低时，会产生电感器L1的饱和以及铜损的增大等异常动作或特性劣化。此外，当开关频率F高时，开关损耗会增大，效率会降低。
因此，在本实施方式中，将开关频率F的适当范围设定为150～300kHz。在该情况下，在使动作台数N增大的情况下，动作台数决定部152决定动作台数N，使得开关频率F在150～300kHz的范围内。例如，如图5所示，在动作台数N为4台或5台的情况下，开关频率F设定为125kHz或350kHz。而且，在动作台数N为3台的情况下，在输出电流Io增加时，动作台数决定部152并不是将动作台数N决定为4台或5台，而是决定为6台。由此，避开变成适当范围外的开关频率F，从而能够防止开关损耗的增大、效率的降低。
另外，在使动作台数N减少的情况下也是同样的。
(实施方式3)
以下对实施方式3涉及的DC/DC转换器进行说明。本实施方式涉及的DC/DC转换器是与实施方式1、2相同的构成。在本实施方式中，在对各转换器部11A、11B、…、11F的开关元件Q1进行开关控制时，应用使开关频率F在给定范围(例如，±5％)内变动的频谱扩展方式。
在该例子中，在使开关频率F变动的情况下，频率决定部153决定如下的开关频率(F±Δf)，即，对于开关频率F的变动幅度内的任一频率，使其与动作台数N之积均在AM广播频带的范围外。基于存储于存储部154的数据表来决定开关频率(F±Δf)。
图9是用于说明存储于存储部154的数据表的图。在该数据表中，存储有动作台数N和与该动作台数N对应的开关频率(F±Δf)。在图7所示的表中，还示出了动作台数N与开关频率(F±Δf)的最大值以及最小值之积。
例如，在动作台数N为1的情况下，开关频率F设定为(200±10)kHz。在该情况下，动作台数N与开关频率(F±Δf)的最大值以及最小值之积为210kHz以及190kHz，均在AM广播频带的范围外。此外，在动作台数N为5的情况下，当将开关频率F设定为(375±18.75)kHz时，动作台数N与开关频率(F±Δf)的最大值以及最小值之积为1968.75kHz以及1781.25kHz，均在AM广播频带的范围外。
像这样，在使开关频率F变动的情况下，对于变动的开关频率F的任一频率，使其与动作台数N之积均始终在AM广播频带的范围外，从而使DC/DC转换器101动作时产生的噪声不会对AM广播频带造成影响。此外，通过使用频谱扩展方式，从而能够降低由开关元件Q1的开关控制造成的噪声。
另外，在本实施方式中，虽然示出了使开关频率F在±5％的范围内变动的例子，但是开关频率F的变动幅度也可以根据动作台数N进行变更。
(实施方式4)
在实施方式4中，示出将具有并联连接的多个转换器部的多个DC/DC转换器模块的输入部和输出部分别进行并联连接而构成的DC/DC转换器系统的例子。
图10示出实施方式4涉及的DC/DC转换器系统的电路图。
DC/DC转换器系统(以下，称为转换器系统)201具备两个模块20、30。在模块20、30中，输入部和输出部分别并联连接，经由串行总线6进行通信，并经由同步脉冲总线线路7进行开关的同步。模块20、30分别是大致相同的构成，因此以下主要对模块20进行说明，对于模块30的与模块20相同的部分，将对应的附图标记写在括号内进行说明。
模块20(30)具备3个转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)。如在实施方式1中说明的那样，转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)是由开关元件和电感器、以及二极管构成的降压转换器电路，开关元件和电感器与输入电源线串联连接，二极管连接在开关元件和电感器的连接点与接地线之间。多个转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)构成为输入部和输出部分别并联连接。
在多个转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)的输入侧设置有滤波电容器C21(C31)，在输出侧设置有平滑电容器C22(C32)。
模块20(30)具备开关控制部22(32)和控制部23(33)。开关控制部22(32)输入由分压电阻R21、R22(R31、R32)分压后的输出电压Vo，并具有在实施方式1中说明的电流控制部、电压控制部以及时钟生成部。电流控制部相对于多个转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)的每一个来设置。该开关控制部22(32)按照来自控制部23(33)的控制信号，以不同的相位对转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)的开关元件进行开关控制，并从转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)输出相位不同的信号。对从转换器部21A、21B、21C(31A、31B、31C)输出的相位错开的电流进行相加，并从转换器系统201输出。
图11是示出控制部23、33所具有的功能的框图。
控制部23具备电流获取部231、动作台数决定部232、频率决定部233、存储部234、控制信号输出部235以及通信部236。此外，控制部33具备电流获取部331、控制信号输出部332以及通信部333。在控制部23、33中，通信部236、333经由串行总线6进行通信。控制信号输出部235、332经由同步脉冲总线线路7进行开关控制的同步。
控制部23、33的电流获取部231、331获取模块20、30的输出电流Io1、Io2。在模块20、30的输出侧设置有对输出电流Io1、Io2进行检测的输出电流检测电路24、34。电流获取部231、331获取该输出电流检测电路24、34检测到的电流值。此外，控制部23的电流获取部231经由串行总线6来获取由控制部33的电流获取部331获取到的输出电流1o2。
与实施方式1同样地，控制部23的动作台数决定部232根据电流获取部231获取到的输出电流Io1、Io2的合计，来决定转换器部21A、21B、21C、31A、31B、31C中的动作的台数N。例如，伴随着输出电流增高，动作台数决定部232使台数N增加，伴随着输出电流降低，动作台数决定部232使台数N减少。相数P设定为与动作台数决定部232决定出的动作台数N相同。
频率决定部233根据动作台数决定部232决定出的动作台数N来决定转换器部的开关元件的开关频率F。频率决定部233决定的开关频率F决定为，使其与动作台数N之积在AM广播频带(510kHz～1.71MHz)的范围外。频率决定部233基于存储于存储部234的数据表来决定开关频率F。
控制信号输出部235基于动作台数决定部232和频率决定部233分别设定的参数而向时钟生成部输出控制信号。时钟生成部基于来自控制信号输出部235的控制信号而向电流控制部输出时钟信号，该电流控制部向转换器部21A、21B、21C的开关元件输出驱动信号。
此外，在动作台数决定部232决定出的动作台数N为3台以上的情况下，即，在需要使模块30的转换器部31A、31B、31C进行动作的情况下，动作台数决定部232和频率决定部233从通信部236经由串行总线6还向控制部33输出动作台数和频率。此外，控制信号输出部235经由同步脉冲总线线路7向控制信号输出部332输出同步信号，使得在模块20和模块30中取得开关的同步。输入了这些控制信号的控制部33的控制信号输出部332向转换器部31A、31B、31C输出控制信号，使得转换器部31A、31B、31C在与转换器部21A、21B、21C具有相位差的情况下进行动作。
例如，在使6台转换器部动作的情况下，在模块20中，控制信号输出部235输出控制信号，以便按照转换器部21A、21B、21C的顺序使相位分别各错开120°。此外，在模块30中，控制信号输出部332输出控制信号，以便按照转换器部31A、31B、31C的顺序使相位分别各错开120°。进而，取得同步，使得转换器部21A与转换器部31A的相位错开60°。然后，按照转换器部21A、3lA、21B、31B、21C、31C的顺序，相位分别各错开60°。通过像这样进行多相控制，从而能够使得产生的噪声不会对AM广播频带造成影响。
另外，在本实施方式中，转换器系统201具备两个模块20、30，但是根据需要，也可以具备3个以上的模块。即，转换器系统201能够根据负载来变更模块数，定制性提高。此外，各模块20、30所具备的转换器部的数目也能够适宜地进行变更。
附图标记说明
5：输出电流检测电路；
6：串行总线；
7：同步脉冲总线线路；
11A：转换器部；
11A、11B：转换器部；
11A、11B、…、11F：转换器部；
12A、12B、…、12F：电流控制部；
13：电压控制部；
14：时钟生成部；
15：控制部；
20：模块；
20、30：模块；
21A、21B、21C：转换器部；
21A、21B、21C、31A、31B、31C：转换器部；
21A、31A、21B、31B、21C、31C：转换器部；
22：开关控制部；
23、33：控制部；
24、34：输出电流检测电路(输出电流检测部)；
30：模块；
31A、31B、31C：转换器部；
33：控制部；
50A：输出电流；
101：DC/DC转换器；
121：RSFF；
122：比较器；
131：误差放大器；
132：基准电压源；
151：电流获取部；
152：动作台数决定部；
153：频率决定部；
154：存储部；
155：控制信号输出部；
201：转换器系统；
231：电流获取部；
231、331：电流获取部；
232：动作台数决定部；
233：频率决定部；
234：存储部；
235：控制信号输出部；
235、332：控制信号输出部；
236：通信部；
236、333：通信部；
331：电流获取部；
332：控制信号输出部；
333：通信部；
C1：滤波电容器；
C2：平滑电容器；
C21、C31：滤波电容器；
C22、C32：平滑电容器；
C3：电容；
D1：二极管；
L1：电感器；
Q1：开关元件；
R1、R2、R21、R22、R31、R32：分压电阻；
R3：电阻；
Vi：输入电压；
Vo：输出电压。

Claims (9)

1.一种多相型DC/DC转换器，其中，具备：
多个转换器部，输入部和输出部分别并联连接，并进行电力变换；
输出电流检测部，检测输出电流；
动作台数决定部，根据所述输出电流检测部检测到的输出电流来决定所述转换器部的动作台数N；以及
开关控制部，以开关频率F对所述动作台数决定部决定出的动作台数N的所述转换器部进行开关控制，使得相位彼此不同，
所述动作台数N与所述开关频率F之积在广播频带的范围外。
2.根据权利要求1所述的多相型DC/DC转换器，其中，
在所述动作台数N少的情况下，所述动作台数N与所述开关频率F之积比所述广播频带低，
在所述动作台数N多的情况下，所述动作台数N与所述开关频率F之积比所述广播频带高。
3.根据权利要求1或2所述的多相型DC/DC转换器，其中，
所述动作台数决定部使所述动作台数N不连续地增加或减少，使得开关频率F在适当范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的多相型DC/DC转换器，其中，
所述开关控制部具有使所述开关频率F在给定范围内变动的频谱扩展功能，
对于开关频率的变动幅度内的任一频率，其与所述动作台数N之积均在广播频带的范围外。
5.一种多相型DC/DC转换器系统，具备多个转换器模块，所述转换器模块具有输入部和输出部分别并联连接并进行电力变换的多个转换器部，所述转换器模块的输入部和输出部分别并联连接，其中，
所述转换器模块是权利要求1～4中任一项所述的多相型DC/DC转换器。
6.一种多相型DC/DC转换器系统，具备多个转换器模块，所述转换器模块具有输入部和输出部分别并联连接并进行电力变换的多个转换器部，所述转换器模块的输入部和输出部分别并联连接，其中，
所述多相型DC/DC转换器系统具备：
输出电流检测部，检测输出电流；
动作台数决定部，根据所述输出电流检测部检测到的输出电流来决定所述转换器部的动作台数N；以及
开关控制部，以开关频率F对所述动作台数决定部决定出的动作台数N的所述转换器部进行开关控制，使得相位彼此不同，
所述动作台数N与所述开关频率F之积在广播频带的范围外。
7.根据权利要求6所述的多相型DC/DC转换器系统，其中，
在所述动作台数N少的情况下，所述动作台数N与所述开关频率F之积比所述广播频带低，
在所述动作台数N多的情况下，所述动作台数N与所述开关频率F之积比所述广播频带高。
8.根据权利要求6或7所述的多相型DC/DC转换器系统，其中，
所述动作台数决定部使所述动作台数N不连续地增加或减少，使得开关频率F在适当范围内。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的多相型DC/DC转换器系统，其中，
所述开关控制部具有使所述开关频率F在给定范围内变动的频谱扩展功能，
对于开关频率的变动幅度内的任一频率，其与所述动作台数N之积均在广播频带的范围外。
CN201580028185.XA 2014-06-03 2015-03-17 多相型dc/dc转换器以及多相型dc/dc转换器系统 Active CN106416034B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014114734 2014-06-03
JP2014-114734 2014-06-03
PCT/JP2015/057815 WO2015186404A1 (ja) 2014-06-03 2015-03-17 マルチフェーズ型ｄｃ／ｄｃコンバータ及びマルチフェーズ型ｄｃ／ｄｃコンバータシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106416034A true CN106416034A (zh) 2017-02-15
CN106416034B CN106416034B (zh) 2019-04-16

Family

ID=54766485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580028185.XA Active CN106416034B (zh) 2014-06-03 2015-03-17 多相型dc/dc转换器以及多相型dc/dc转换器系统

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6414593B2 (zh)
CN (1) CN106416034B (zh)
DE (1) DE112015002622T5 (zh)
WO (1) WO2015186404A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110224592A (zh) * 2019-06-13 2019-09-10 南京矽力杰半导体技术有限公司 多相临界导通功率变换器及其控制方法
US20220038008A1 (en) 2020-07-29 2022-02-03 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Control module and multi-phase power converter
US12027974B2 (en) 2021-01-06 2024-07-02 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Control circuit and switching converter

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6738616B2 (ja) * 2016-02-24 2020-08-12 本田技研工業株式会社 電源装置、機器及び制御方法
JP6980366B2 (ja) * 2016-07-22 2021-12-15 ローム株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ及びその制御回路、システム電源
JP6711250B2 (ja) * 2016-11-29 2020-06-17 オムロン株式会社 電力変換装置
CN107659150B (zh) * 2017-01-19 2023-05-23 深圳市华芯邦科技有限公司 Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统
JP6889078B2 (ja) 2017-09-22 2021-06-18 株式会社東芝 スイッチング電源装置
DE112018006871B4 (de) * 2018-01-16 2023-03-02 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Fahrzeugbeleuchtungssteuervorrichtung
JP6998252B2 (ja) * 2018-03-28 2022-01-18 株式会社Ｇｓユアサ インフラシステムズ スイッチング電源装置
CN114731111A (zh) * 2019-11-21 2022-07-08 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
WO2021192378A1 (ja) * 2020-03-26 2021-09-30 株式会社村田製作所 マルチコンバータ電源システム
AT524279B1 (de) * 2020-09-29 2023-02-15 Avl List Gmbh Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung
JP7275412B1 (ja) * 2022-07-29 2023-05-17 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117134A (ja) * 1990-09-04 1992-04-17 Fujitsu Ltd 電源装置
JP2003309968A (ja) * 2002-04-16 2003-10-31 Hitachi Ltd スイッチング電源回路
CN1841899A (zh) * 2005-04-01 2006-10-04 株式会社电装 开关装置和相关操作方法
CN1913310A (zh) * 2005-04-01 2007-02-14 株式会社电装 通过开/关转换操作以较少噪声的方式控制受控变量的装置
JP2012070527A (ja) * 2010-09-23 2012-04-05 Denso Corp Ｄｃ／ｄｃコンバータ回路
CN103023354A (zh) * 2011-09-21 2013-04-03 东芝照明技术株式会社 电源装置及照明装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006050891A (ja) * 2004-07-08 2006-02-16 Toshiba Tec Corp マルチフェーズ型ｄｃ／ｄｃコンバータ装置
US7535204B1 (en) * 2007-03-09 2009-05-19 Rf Micro Devices, Inc. Split-phase switching power converter
JP6034132B2 (ja) * 2012-10-24 2016-11-30 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびそれを用いたゲーム機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117134A (ja) * 1990-09-04 1992-04-17 Fujitsu Ltd 電源装置
JP2003309968A (ja) * 2002-04-16 2003-10-31 Hitachi Ltd スイッチング電源回路
CN1841899A (zh) * 2005-04-01 2006-10-04 株式会社电装 开关装置和相关操作方法
CN1913310A (zh) * 2005-04-01 2007-02-14 株式会社电装 通过开/关转换操作以较少噪声的方式控制受控变量的装置
JP2012070527A (ja) * 2010-09-23 2012-04-05 Denso Corp Ｄｃ／ｄｃコンバータ回路
CN103023354A (zh) * 2011-09-21 2013-04-03 东芝照明技术株式会社 电源装置及照明装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110224592A (zh) * 2019-06-13 2019-09-10 南京矽力杰半导体技术有限公司 多相临界导通功率变换器及其控制方法
CN110224592B (zh) * 2019-06-13 2021-08-13 南京矽力微电子技术有限公司 多相临界导通功率变换器及其控制方法
US11581812B2 (en) 2019-06-13 2023-02-14 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Multi-phase power converter, control circuit and control method thereof
US11942867B2 (en) 2019-06-13 2024-03-26 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Apparatus and method of controlling a multi-phase power converter, having a plurality of power stage circuits coupled in parallel
US20220038008A1 (en) 2020-07-29 2022-02-03 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Control module and multi-phase power converter
US11831242B2 (en) 2020-07-29 2023-11-28 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Control module and multi-phase power converter
US12027974B2 (en) 2021-01-06 2024-07-02 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Control circuit and switching converter

Also Published As

Publication number Publication date
DE112015002622T5 (de) 2017-02-23
JP6414593B2 (ja) 2018-10-31
WO2015186404A1 (ja) 2015-12-10
JPWO2015186404A1 (ja) 2017-04-20
CN106416034B (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106416034A (zh) 多相型dc/dc转换器以及多相型dc/dc转换器系统
CN103378731B (zh) 电源装置及电源的控制方法
CN104158399B (zh) 单电感正负电压输出装置
CN100505495C (zh) Dc-dc转换器电路
CN102761254B (zh) 开关电源装置
CN100578902C (zh) 一种电源输出电压控制装置
US10361573B2 (en) Battery pack
CN102377341A (zh) 对dc-dc变换器进行电流限流的系统和方法
CN102694469A (zh) 直流-直流电压转换器
CN107659150B (zh) Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统
CN105452882A (zh) 电池监视装置
CN102347684B (zh) 降低固定导通时间电源电路输出涟波的控制电路及其方法
US20160141958A1 (en) Switch control circuit and control method for a four-switch buck-boost converter
CN102055335A (zh) 升降压式电源转换器及其控制方法
CN104065266A (zh) 用于电压转换器的控制电路
CN104169834B (zh) 用于使用跟踪来支持ddr端接的负载开关控制器的方法和装置
CN203504410U (zh) 直流对直流转换器
CN107112899A (zh) 电压转换装置及电压转换方法
CN106787702A (zh) 开关电源及其音频噪声抑制方法
CN101471603A (zh) 直流到直流降压转换器及纹波改善电路
CN105162325B (zh) 基于参考电压比较振荡器的脉冲频率调制电路
CN102957319A (zh) 电源转换器脉宽调变控制电路及其控制方法
CN103427451A (zh) 充电控制电路以及充电电路
CN106300978A (zh) 电压转换器
CN102939704B (zh) 开关控制电路及开关电源装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant