CN106464136A - 开关电源 - Google Patents

Abstract

开关电源(1)的特征在于，包括：电源电路(2)，其具有开关方式的多个电力转换部(26)，该多个电力转换部(26)能个别地切换转换输入电压(Vin)并生成输出电压(Vout)的驱动状态、和停止电力的转换的停止状态；以及控制装置(3)，其计算电源电路(2)的电力转换效率，基于该计算的电力转换效率来控制多个电力转换部(26)，能执行个别地切换驱动状态和停止状态的控制。由此，取得的效果是：能够提高电力转换效率。

Description

开关电源

技术领域

本发明涉及开关电源。

背景技术

作为以往的开关电源，例如，在专利文献1中公开了使第一开关和第二开关交替地成为接通状态来进行整流的开关转换器的控制电路。该开关转换器的控制电路包括：分别驱动多个第一开关的多个第一驱动部；驱动第二开关的第二驱动部；以及根据负载电流、输入电压、输出电压或者输入输出电压差使多个第一驱动部的一部分停止的选择部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-296186号公报

发明内容

本发明欲解决的问题

可是，所述开关转换器的控制电路例如期望电力转换效率进一步提高。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够提高电力转换效率的开关电源。

用于解决问题的方案

为达到上述目的，本发明所涉及的开关电源的特征在于，包括：包括：电源电路，其具有开关方式的多个电力转换部，所述多个电力转换部能个别地切换为将输入电压转换并生成输出电压的驱动状态、和停止电力的转换的停止状态；以及控制装置，其计算所述电源电路的电力转换效率，基于该计算的电力转换效率来控制所述多个电力转换部，能执行个别地切换所述驱动状态与所述停止状态的控制。

另外，在所述开关电源中，所述控制装置可以还基于处于所述驱动状态的所述电力转换部的负载率来控制所述多个电力转换部，能执行个别地切换所述驱动状态和所述停止状态的控制。

另外，在所述开关电源中，所述控制装置可以在所述驱动状态的所述电力转换部的数量为相对少的状态且处于所述驱动状态的所述电力转换部的负载率为预先设定的驱动判定用负载率规定值以上，且所述电源电路的电力转换效率不到预先设定的驱动判定用效率规定值的情况下，相对增多所述驱动状态的所述电力转换部的数量，所述控制装置在所述驱动状态的所述电力转换部的数量为相对多的状态且处于所述驱动状态的所述电力转换部的负载率不到预先设定的停止判定用负载率规定值，且处于所述驱动状态的所述电源电路的电力转换效率不到预先设定的停止判定用效率规定值的情况下，相对减少所述驱动状态的所述电力转换部的数量。

另外，在所述开关电源中，所述驱动判定用负载率规定值和所述停止判定用负载率规定值设定有滞后。

另外，在所述开关电源中，所述控制装置可以获取被供给由所述电源电路转换后的电力的电气设备的负载信息，基于该负载信息来控制所述多个电力转换部，能够执行个别地切换所述驱动状态和所述停止状态的控制。

发明效果

本发明所涉及的开关电源由于利用控制装置来计算电源电路的电力转换效率，基于该计算的电力转换效率，执行个别地切换各电力转换部的驱动状态/停止状态的控制，因此，能够切换各电力转换部的状态，使得实际的电力转换效率达到最佳。其结果，取得的效果是：开关电源能够提高电力转换效率。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的开关电源的概要构成的构成图。

图2是表示实施方式1所涉及的开关电源的控制装置的概要构成的一个例子的框图。

图3是说明实施方式1所涉及的开关电源的与温度和电力转换效率相关的特性的一个例子的曲线图。

图4是说明实施方式1所涉及的开关电源的与负载率和电力转换效率相关的特性的一个例子的曲线图。

图5是表示实施方式1所涉及的开关电源的控制装置所进行的切换控制的一个例子的流程图。

图6是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置的概要构成的一个例子的框图。

图7是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置所进行的切换控制的一个例子的流程图。

图8是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置所进行的切换控制的另一个例子的流程图。

图9是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置所进行的通知控制的一个例子的流程图。

附图标记的说明

1、201：开关电源

2：电源电路

3、203：控制装置

23、23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h：晶体管

26：电力转换部

31：控制IC

300：上位ECU

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明本发明所涉及的实施方式。此外，本发明不限于本实施方式。另外，下述实施方式中的构成要素包含本领域技术人员能容易替换的要素、或者实际上相同的要素。

[实施方式1]

图1是表示实施方式1所涉及的开关电源的概要构成的构成图。图2是表示实施方式1所涉及的开关电源的控制装置的概要构成的一个例子的框图。图3是说明实施方式1所涉及的开关电源的与温度和电力转换效率相关的特性的一个例子的曲线图。图4是说明实施方式1所涉及的开关电源的与负载率和电力转换效率相关的特性的一个例子的曲线图。图5是表示实施方式1所涉及的开关电源的控制装置所进行的切换控制的一个例子的流程图。

图1所示的本实施方式所涉及的开关电源1包括：将输入电压Vin转换并生成输出电压Vout的开关方式的电源电路2；以及对该电源电路2的开关元件(晶体管23)进行控制的控制装置3。该开关电源1利用控制装置3来控制电源电路2的开关元件的接通(ON)、断开(OFF)，从而从该电源电路2生成、输出稳定的直流电压。

本实施方式的电源电路2是开关方式的降压型DC-DC转换器电路，包括输入端子21、输出端子22、作为开关元件的多个晶体管23、电感24、电容25等。输入端子21与电池等直流电源连接，从该直流电源输入作为直流电的输入电压Vin。输出端子22与消耗电力的电气设备连接，将由该电源电路2转换后的输出电压Vout输出至该电气设备。电源电路2在输入端子21与输出端子22之间并联连接有多个晶体管23，在这些输出端子22侧配置电感24、电容25。电源电路2通过并联设有开关元件即多个晶体管23，从而能够在电路整体中流过相对大的电流。

更详细而言，本实施方式的电源电路2包括晶体管23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h这合计8个，作为多个晶体管23。晶体管23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h例如能够使用场效应晶体管(FET：Field Effect Transistor)，但是不限于此，也可以其他开关元件。此处，晶体管23a、23b、23e、23f在漏极端子上连接有输入端子21，在源极端子上连接有电感24的一端和晶体管23c、23d、23g、23h的漏极端子，在栅极端子上连接有控制装置3。晶体管23c、23d、23g、23h在漏极端子上连接有电感24的一端和晶体管23a、23b、23e、23f的源极端子，在源极端子上连接有GND端子，在栅极端子上连接有控制装置3。电感24如上所述，在一端连接有晶体管23a、23b、23e、23f的源极端子和晶体管23c、23d、23g、23h的漏极端子，在另一端连接有电容25的一端和输出端子22。电容25是滤波用的电容，如上所述在一端连接有电感24的另一端和输出端子22，在另一端连接有GND端子。此外，在以下的说明中，在不需要特别区别说明多个晶体管23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h的情况下，有的情况下仅记作“晶体管23”。

本实施方式的电源电路2利用多个晶体管23构成有开关方式的多个电力转换部26，该多个电力转换部26能个别切换为将输入电压Vin转换并生成输出电压Vout的驱动状态(电力转换状态)、和停止电力的转换的停止状态。此处，属于区域A的晶体管23a、23b、23c、23d构成第1电力转换部26a，属于区域B的晶体管23e、23f、23g、23h构成第2电力转换部26b。电源电路2能够通过个别控制多个晶体管23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h的接通、断开，从而在第1电力转换部26a和第2电力转换部26b中个别切换驱动状态与停止状态。电源电路2在各电力转换部26(第1电力转换部26a、第2电力转换部26b)中，利用控制装置3来控制晶体管23的占空比期间(ON期间)，从而将输入至输入端子21的输入电压Vin电压转换为直流的输出电压Vout并从输出端子22输出至电气设备。

控制装置3如图2所示，包括控制IC(Integrated Circuit，集成电路)31、切换装置32、以及驱动器IC33。驱动器IC33与所述多个电力转换部26即此处的第1电力转换部26a、第2电力转换部26b对应地设有2个系统。即，驱动器IC33包括：与第1电力转换部26a对应设置的第1驱动器IC33a；以及与第2电力转换部26b对应设置的第2驱动器IC33b。

控制IC31控制电源电路2的驱动，是包含电子电路的集成电路，该电子电路以包含CPU、ROM、RAM和接口的已知的微型计算机为主体。控制IC31经由切换装置32、驱动器IC33等连接有各晶体管23的栅极端子，并且经由电压检测线4(参照图1等)连接有电源电路2的输出端子22，来自电源电路2的输出电压Vout被输入到控制IC31。而且，控制IC31例如基于目标电压与来自电源电路2的输出电压Vout的差电压，控制电源电路2的开关元件即晶体管23，执行反馈控制使来自该电源电路2的输出电压Vout收敛为该目标电压。控制IC31基于目标电压与输出电压Vout的差电压来计算各晶体管23的控制量，基于该控制量来控制该各晶体管23。

切换装置32切换控制IC31与各驱动器IC33(第1驱动器IC33a、第2驱动器IC33b)的连接关系。切换装置32包括开关SW1、SW2、SW3、SW4。开关SW1、SW2能切换为将控制IC31与第1驱动器IC33a连接的连接状态(接通)；和将控制IC31与第1驱动器IC33a的连接断开的断开状态(断开)。开关SW3、SW4能切换为将控制IC31与第2驱动器IC33b连接的连接状态(接通)；和将控制IC31与第2驱动器IC33b的连接断开的断开状态(断开)。

控制IC31通过向切换装置32输出信号5(后述信号1～4)，从而能够切换各开关SW1、SW2、SW3、SW4的状态。此处，信号5是SW控制信号，用于控制切换装置32的各开关SW1、SW2、SW3、SW4的状态。切换装置32的各开关SW1、SW2、SW3、SW4基于从控制IC31输入的信号5，其接通、断开被切换。控制IC31通过使开关SW1、SW2接通，从而能够使第1电力转换部26a成为驱动状态(电力转换状态)；通过使开关SW1、SW2断开，从而能够使第1电力转换部26a成为停止状态。同样，控制IC31通过使开关SW3、SW4接通，从而能够使第2电力转换部26b成为驱动状态(电力转换状态)；通过使开关SW3、SW4断开，从而能够使第2电力转换部26b成为停止状态。

驱动器IC33(第1驱动器IC33a、第2驱动器IC33b)是集成电路，根据来自控制IC31的指令向各晶体管23输出信号1～4，实际上其驱动控制，是包含电子电路的集成电路，该电子电路以包含CPU、ROM、RAM和接口的已知的微型计算机为主体。此处，第1驱动器IC33a与构成第1电力转换部26a的晶体管23a、23b、23c、23d连接，对晶体管23a、23b输出共通的信号1，从而控制该晶体管23a、23b的接通、断开，对晶体管23c、23d输出共通的信号2，从而控制该晶体管23c、23d的接通、断开。第2驱动器IC33b与构成第2电力转换部26b的晶体管23e、23f、23g、23h连接，对晶体管23e、23f输出共通的信号3从而控制该晶体管23e、23f的接通、断开，对晶体管23g、23h输出共通的信号4从而控制该晶体管23g、23h的接通、断开。此处，信号1～4是PWM信号，用于控制各晶体管23的接通、断开。各晶体管23基于从控制IC31经由各驱动器IC33输入的信号1～4，其接通、断开被切换。

更详细而言，控制IC31计算目标电压、与经由电压检测线4输入的来自电源电路2的输出电压Vout的差电压。目标电压是在反馈控制中成为输出电压Vout的目标的电压，典型地根据与电源电路2连接的电气设备所要求的电压等来决定。而且，控制IC31基于计算出的目标电压与输出电压Vout的差电压，计算各晶体管23的控制量。此处，各晶体管23的控制量典型地是占空比期间，相当于开关元件即晶体管23的接通期间的长度。电源电路2的输出电压Vout在各晶体管23的该占空比期间相对越长时相对越大，在该占空比期间相对越短时相对越小。控制IC31利用所谓的P控制、PI控制、或者PID控制来计算各晶体管23的控制量即占空比期间，使得计算出的目标电压与输出电压Vout的差电压变小(即，使得输出电压Vout收敛至目标电压)。控制IC31例如将规定了目标电压与输出电压Vout的差电压、和晶体管23的控制量即占空比期间的对应关系的控制量映射(或者数学式模型)等储存在储存部中，使用该控制量映射，根据目标电压与输出电压Vout的差电压来计算作为控制的目标的占空比期间。具体而言，控制IC31在目标电压与输出电压Vout的差电压相对越大时使占空比期间相对越长，在该差电压相对越小时使占空比期间相对越短。而且，控制IC31基于计算出的占空比期间，向各驱动器IC33输出指令，利用各驱动器IC33来生成脉宽调制后的PWM信号(脉冲信号)，作为信号1～4输出至各晶体管23，对该晶体管23进行接通断开控制，使得输出电压Vout收敛至目标电压。

而且，本实施方式的控制装置3的控制IC31计算电源电路2的电力转换效率η，基于该计算出的电力转换效率η来控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制，从而提高电力转换效率η。

此处，“电力转换效率η”表示在电源电路2中输入输出的电力被转换的效率。电源电路2的电力转换效率η典型地相当于除了处于停止状态的电力转换部26外处于驱动状态的电力转换部26所进行的电源电路2整体的电力转换效率η。电力转换效率η例如是电源电路2的输入功率与输出功率的比率，设输入功率为Pin，输出功率为Pout时，能够表示为η＝Pout/Pin×100[％]。电力转换效率η越接近100％效率越好，内部的损耗越少。该电力转换效率η例如如图3、图4所示，处于根据电源电路2的温度、负载率等而变动的倾向。

图3的横轴为温度，纵轴为电源电路2的电力转换效率η。电力转换效率η如图3所示，例如处于电力转换部26的温度(例如各晶体管23的温度)相对越高而越下降的倾向。

图4的横轴为负载率，纵轴为电源电路2的电力转换效率η。此处，“负载率”是以百分比来表示流过电源电路2的电流(负载电流)相对于额定电流(A)的比率(或者负载容量相对于额定输出容量(W)的比率)。即，负载率为100％的状态是指额定电流流过电源电路2的状态。进一步而言，处于驱动状态的电力转换部26的负载率典型地相当于处于驱动状态的电力转换部26的开关元件即各晶体管23的负载率。此处，由于各晶体管23电并联地设置，因此，基本上处于驱动状态的电力转换部26的各晶体管23的各负载率大致等同。处于驱动状态的各电力转换部26的负载率处于如下倾向：处于驱动状态的电力转换部26的数量相对越多时相对越低，处于驱动状态的电力转换部26的数量相对越少时相对越高。

而且，电力转换效率η如图4所示，处于如下倾向：处于驱动状态的各电力转换部26的负载率从相对低的状态随着该负载率的缓缓增加而增加，经过峰值(最大值)后，缓缓下降。即，电力转换效率η以该电力转换效率η达到峰值的负载率为边界，在低负载率侧的区域中典型地处于如下倾向：处于驱动状态的电力转换部26的数量相对越少且负载率相对越高时，电力转换效率η相对越高。另一方面，电力转换效率η以该电力转换效率η达到峰值的负载率为边界，在高负载率侧的区域中典型地处于如下倾向：处于驱动状态的电力转换部26的数量相对越多且负载率相对越低时，电力转换效率η相对越高。例如，控制IC31在处于驱动状态的电力转换部26的负载率太高的情况下，通过增加处于驱动状态的电力转换部26的数量，从而能够减小各电力转换部26的各晶体管23的ON电阻，能够抑制导通损耗。由此，控制IC31通过使流过各晶体管23的电流相对减少并抑制导通损耗，从而例如能够抑制发热并抑制温度上升，能够提高电力转换效率η。

本实施方式的控制IC31根据电力转换效率η的如上所述的倾向，控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制(以下，有的情况下仅记作“切换控制”)。控制IC31计算电源电路2的电力转换效率η，基于该计算出的电力转换效率η来选择设为驱动状态的电力转换部26，调节处于该驱动状态的电力转换部26的数量，从而调节各电力转换部26的负载率，由此，在电源电路2的整体中实现最佳的电力转换效率η。

并且，本实施方式的控制IC31基于处于驱动状态的电力转换部26的负载率，控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制，从而更适当地提高电力转换效率η。即，控制IC31基于电源电路2的电力转换效率η、和处于驱动状态的电力转换部26的负载率，进行电力转换部26的切换控制。

下面，参照图4，说明控制IC31所进行的电力转换部26的切换控制的具体例。此外，在以下的说明中，驱动状态的电力转换部26的数量相对少的状态是假定为单转换器状态进行的说明，在该单转换器状态下，第1电力转换部26a为驱动状态，第2电力转换部26b为停止状态。另一方面，驱动状态的电力转换部26的数量相对多的状态是假定为双转换器状态进行的说明，在该双转换器状态下，第1电力转换部26a和第2电力转换部26b这两者为驱动状态。即，在该开关电源1中，在电源电路2中进行电力转换的情况下，在基本上维持第1电力转换部26a为驱动状态(SW1、SW2为接通状态)的基础之上，基于电源电路2的电力转换效率η和处于驱动状态的电力转换部26的负载率，切换第2电力转换部26b的状态。

控制IC31在驱动状态的电力转换部26的数量为相对少的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率为预先设定的驱动判定用负载率规定值Th11以上，且电源电路2的电力转换效率η不到预先设定的驱动判定用效率规定值Th21的情况(例如相当于图4中的动作点A的情况)下，使驱动状态的电力转换部26的数量相对变多。即，控制IC31在单转换器状态且第1电力转换部26a的负载率为驱动判定用负载率规定值Th11以上，且电源电路2的电力转换效率η不到驱动判定用效率规定值Th21的情况下，使切换装置32的开关SW3、SW4为接通。由此，控制IC31除了第1电力转换部26a外还使第2电力转换部26b也成为驱动状态，切换至双转换器状态。此处，驱动判定用负载率规定值Th11是对于电力转换部26的负载率预先设定的阈值，例如是根据该电源电路2的负载率与电力转换效率的特性等而预先设定的值。驱动判定用负载率规定值Th11典型地被设定为比电力转换效率η达到峰值的负载率高的值(即，负载率越高电力转换效率η越差的区域内的值)。驱动判定用效率规定值Th21是对于电力转换效率η预先设定的阈值，例如是根据该电源电路2的负载率和电力转换效率的特性等而预先设定的值。驱动判定用效率规定值Th21典型地基于能够容许的电力转换效率η等而设定。其结果是，电源电路2由于处于驱动状态的电力转换部26的数量相对变多且各电力转换部26的负载率相对变低，因此，能够提高电力转换效率η。

控制IC31在即使驱动状态的电力转换部26的数量为相对少的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率为驱动判定用负载率规定值Th11以上，电源电路2的电力转换效率η也为驱动判定用效率规定值Th21以上的情况(例如相当于图4中的动作点B在情况)下，由于电力转换效率η的下降不那么大，因此维持驱动状态的电力转换部26的数量相对少的状态。另外，控制IC31在驱动状态的电力转换部26的数量为相对少的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率不到驱动判定用负载率规定值Th11的情况(例如相当于图4中的动作点C的情况)下，如果进一步减少驱动状态的电力转换部26的数量而不能提高负载率，则维持驱动状态的电力转换部26的数量相对少的状态。即，控制IC31在单转换器状态且第1电力转换部26a的负载率为驱动判定用负载率规定值Th11以上，且电源电路2的电力转换效率η为驱动判定用效率规定值Th21以上的情况下；或者在第1电力转换部26a的负载率不到驱动判定用负载率规定值Th11的情况下，原样维持单转换器状态。

控制IC31在驱动状态的电力转换部26的数量为相对多的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率不到预先设定的停止判定用负载率规定值Th12，且处于驱动状态的电源电路2的电力转换效率η不到预先设定的停止判定用效率规定值Th22的情况(例如相当于图4中的动作点D的情况)下，相对减少驱动状态的电力转换部26的数量。即，控制IC31在双转换器状态且第1电力转换部26a、第2电力转换部26b的负载率不到停止判定用负载率规定值Th12，且电源电路2的电力转换效率η不到停止判定用效率规定值Th22的情况下，将切换装置32的开关SW3、SW4断开。由此，控制IC31使第2电力转换部26b成为停止状态，切换至单转换器状态。此处，停止判定用负载率规定值Th12是对于电力转换部26的负载率预先设定的阈值，例如是根据该电源电路2的负载率与电力转换效率的特性等而预先设定的值。停止判定用负载率规定值Th12典型地被设定为比电力转换效率η达到峰值的负载率高的值(即，负载率越高电力转换效率η越差的区域内的值)(对于滞后α后述)。停止判定用效率规定值Th22是对于电力转换效率η预先设定的阈值，例如是根据该电源电路2的负载率和电力转换效率的特性等而预先设定的值。停止判定用效率规定值Th22典型地基于能够容许的电力转换效率η、电力转换效率η的峰值等来设定(对于滞后β后述)。其结果是，电源电路2由于处于驱动状态的电力转换部26的数量相对变少且各电力转换部26的负载率相对变高，因此，能够提高电力转换效率η。

控制IC31在即使驱动状态的电力转换部26的数量为相对多的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率不到停止判定用负载率规定值Th12，电源电路2的电力转换效率η也为停止判定用效率规定值Th22以上的情况(例如相当于图4中的动作点E的情况)下，由于电力转换效率η是良好的状态，因此，维持驱动状态的电力转换部26的数量相对多的状态。另外，控制IC31在驱动状态的电力转换部26的数量为相对多的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率为停止判定用负载率规定值Th12以上的情况(例如相当于图4中的动作点F的情况)下，如果进一步增多驱动状态的电力转换部26的数量而不能降低负载率，则维持驱动状态的电力转换部26的数量相对多的状态。即，控制IC31在双转换器状态且第1电力转换部26a、第2电力转换部26b的负载率不到停止判定用负载率规定值Th12，且电源电路2的电力转换效率η为停止判定用效率规定值Th22以上的情况下；或者第1电力转换部26a、第2电力转换部26b的负载率为停止判定用负载率规定值Th12以上的情况下，原样维持双转换器状态。

此外，在本实施方式的控制IC31所进行的切换控制中，驱动判定用负载率规定值Th11与停止判定用负载率规定值Th12都设定有滞后α，由此，抑制了振荡的产生。此处，停止判定用负载率规定值Th12被设定为相对于驱动判定用负载率规定值Th11小了滞后α的值。另外，驱动判定用效率规定值Th21与停止判定用效率规定值Th22设定有滞后β，由此，抑制了振荡的产生。此处，停止判定用效率规定值Th22被设定为相对于驱动判定用效率规定值Th21大了滞后β的值。预先任意设定滞后α、β即可。

接下来，参照图5的流程图说明控制IC31所进行的电力转换部26的切换控制的一个例子。此外，这些控制例程以每几ms至几十ms的控制周期(时钟单位)反复执行。

首先，控制IC31利用定期监视来获取电源电路2的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、负载率等相关的信息(步骤ST1)。

接下来，控制IC31基于步骤ST1中获取的信息(电源电路2的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等)，进行算出电源电路2的电力转换效率η的实测值的计算处理(步骤ST2)。

接下来，控制IC31判定区域B、即第2电力转换部26b是否在停止中(步骤ST3)。

控制IC31在判定为区域B、即第2电力转换部26b在停止中的情况下，换言之判定为是单转换器状态的情况(步骤ST3：是)下，基于步骤ST1中获取的信息(负载率)，判定处于驱动状态的电力转换部26的负载率是否在驱动判定用负载率规定值Th11以上(步骤ST4)。

控制IC31在判定为处于驱动状态的电力转换部26的负载率为驱动判定用负载率规定值Th11以上的情况(步骤ST4：是)下，判定步骤ST2中计算的电源电路2的电力转换效率η是否不到驱动判定用效率规定值Th21(步骤ST5)。

控制IC31在判定为电源电路2的电力转换效率η不到驱动判定用效率规定值Th21的情况(步骤ST5：是)下，使切换装置32的开关SW3、SW4成为接通，使区域B、即第2电力转换部26b成为驱动状态而切换至双转换器状态(步骤ST6)，结束本控制流程，返回步骤ST1。

控制IC31在步骤ST4中判定为处于驱动状态的电力转换部26的负载率不到驱动判定用负载率规定值Th11的情况(步骤ST4：否)下，在步骤ST5判定为电源电路2的电力转换效率η为驱动判定用效率规定值Th21以上的情况(步骤ST5：否)下，在仍然为单转换器状态下结束本控制流程，返回步骤ST1。

控制IC31在步骤ST3中判定为区域B、即第2电力转换部26b在驱动中的情况下，换言之判定为是双转换器状态的情况(步骤ST3：否)下，基于步骤ST1中获取的信息(负载率)，判定处于驱动状态的电力转换部26的负载率是否不到停止判定用负载率规定值Th12(Th12＝Th11-α)(步骤ST7)。

控制IC31在判定为处于驱动状态的电力转换部26的负载率不到停止判定用负载率规定值Th12的情况(步骤ST7：是)下，判定步骤ST2中计算的电源电路2的电力转换效率η是否不到停止判定用效率规定值Th22(Th22＝Th21-β)(步骤ST8)。

控制IC31在判定为电源电路2的电力转换效率η不到停止判定用效率规定值Th22的情况(步骤ST8：是)下，使切换装置32的开关SW3、SW4成为断开，使区域B、即第2电力转换部26b成为停止状态而切换至单转换器状态(步骤ST9)，结束本控制流程，返回步骤ST1。

控制IC31在步骤ST7中判定为处于驱动状态的电力转换部26的负载率为停止判定用负载率规定值Th12以上的情况(步骤ST7：否)下，在步骤ST8判定为电源电路2的电力转换效率η为停止判定用效率规定值Th22以上的情况(步骤ST8：否)下，在仍然为双转换器状态下结束本控制流程，返回步骤ST1。

根据以上所说明的开关电源1，包括：电源电路2，其具有开关方式的多个电力转换部26，该多个电力转换部26能个别切换为转换输入电压Vin并生成输出电压Vout的驱动状态、与停止电力的转换的停止状态；以及控制装置3，其计算电源电路2的电力转换效率η，基于该计算的电力转换效率η来控制多个电力转换部26，能执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制。

所以，开关电源1由于利用控制装置3来计算电源电路2的电力转换效率η，并基于该计算的电力转换效率η来执行个别地切换各电力转换部26的驱动状态/停止状态的控制，因此，能够切换各电力转换部26的状态，使得实际的电力转换效率η达到最佳。其结果是，开关电源1能够提高电力转换效率η。而且，开关电源1能够在从小容量(小电流时)到大容量(大电流时)的大范围中进行工作，且例如不论电气设备的负载的大小等如何都能够以高效率进行电力转换。

更详细而言，根据以上所说明的开关电源1，控制装置3能够进一步基于处于驱动状态的电力转换部26的负载率来控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制。所以，控制装置3由于基于电源电路2的电力转换效率η和处于驱动状态的电力转换部26的负载率来进行各电力转换部26的切换控制，因此，能够快速且高精度地使各电力转换部26的状态最优化，能够更适当地提高电力转换效率η。

具体而言，根据以上所说明的开关电源1，控制装置3在驱动状态的电力转换部26的数量为相对少的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率为预先设定的驱动判定用负载率规定值Th11以上，且电源电路2的电力转换效率η不到预先设定的驱动判定用效率规定值Th21的情况下，相对增多驱动状态的电力转换部26的数量。控制装置3在驱动状态的电力转换部26的数量为相对多的状态且处于驱动状态的电力转换部26的负载率不到预先设定的停止判定用负载率规定值Th12，且处于驱动状态的电源电路2的电力转换效率η不到预先设定的停止判定用效率规定值Th22的情况下，相对减少驱动状态的电力转换部26的数量。所以，开关电源1在驱动状态的电力转换部26的数量为相对少的状态且电力转换部26的负载率太高而电力转换效率η恶化的情况下，通过相对增多处于驱动状态的电力转换部26的数量，从而能够抑制各电力转换部26的负载率，提高电力转换效率η。另外，开关电源1在驱动状态的电力转换部26的数量为相对多的状态且电力转换部26的负载率太低而电力转换效率η恶化的情况下，通过相对减少处于驱动状态的电力转换部26的数量，从而能够增加各电力转换部26的负载率，提高电力转换效率η。

另外，根据以上所说明的开关电源1，至少驱动判定用负载率规定值Th11和停止判定用负载率规定值Th12设定有滞后α。所以，开关电源1由于在电力转换部26的切换控制中能够抑制产生振荡，能够抑制控制的不稳，因此，能够抑制在电力转换部26中在短期间频繁发生驱动状态与停止状态的切换。

此外，在以上的说明中，说明了开关电源1在电源电路2中进行电力转换的情况下，基本上第1电力转换部26a维持驱动状态，但例如在第1电力转换部26a故障的情况下，也可以使该第1电力转换部26a成为停止状态，而使第2电力转换部26b成为驱动状态。控制IC31例如基于电源电路2的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等，判定第1电力转换部26a的故障。而且，控制IC31在检测到第1电力转换部26a故障的情况下，使切换装置32的开关SW3、SW4成为接通而使第2电力转换部26b成为驱动状态，并且使切换装置32的开关SW1、SW2从为断开而使第1电力转换部26a成为停止状态。在该情况下，开关电源1即使在第1电力转换部26a故障的情况下也能够利用第2电力转换部26b来继续最低限的电力转换，能够抑制转换器功能完全停止。

[实施方式2]

图6是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置的概要构成的一个例子的框图。图7是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置所进行的切换控制的一个例子的流程图。图8是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置所进行的切换控制的另一个例子的流程图。图9是表示实施方式2所涉及的开关电源的控制装置所进行的通知控制的一个例子的流程图。实施方式2所涉及的开关电源与实施方式1的不同点在于，控制装置还与上位ECU连接。此外，关于与上述实施方式共通的构成、作用、效果，尽可能省略重复的说明。另外，关于开关电源的各部的构成，还适当参照图1。

本实施方式的开关电源201包括电源电路2、以及控制装置203(参照图1等)。电源电路2的构成与用开关电源1说明的电源电路2相同。另外，控制装置203如图6所示，被构成为包含控制IC31、切换装置32、驱动器IC33，这一点与用开关电源1说明的控制装置3相同。

本实施方式的控制装置203与上位ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)300连接，能够相互进行信息交换。上位ECU300与输出端子22连接，并对被从开关电源201供给电力的电气设备的驱动进行控制。上位ECU300例如在该开关电源201搭载在车辆中的情况下，相当于控制该车辆的各部ECU的等。

而且，本实施方式的控制装置203能够从上位ECU300获取被供给由电源电路2转换后的电力的电气设备的负载信息，并基于该负载信息来控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制。

具体而言，上位ECU300与控制装置203的控制IC31连接。控制IC31从上位ECU300获取电气设备的负载信息，例如，预测今后的负载变动，基于该预测来进行电力转换部26的切换控制。换言之，控制IC31从上位ECU300获取电气设备的负载信息，估计今后的负载变动并进行电力转换部26的切换控制。

在该情况下，控制IC31也可以在电力转换部26的切换控制的负载率的判定中，使基于电气设备的负载信息而预测的负载变动反映在电力转换部26的负载率中。

图7是表示反映了电气设备的负载信息的切换控制的一个例子的流程图。在图7的说明中，由于步骤ST2、ST3、ST5、ST6、ST8、ST9与所述图5同样，因此此处省略其说明。

在该情况下，控制IC31首先利用定期监视来获取电源电路2的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、负载率等相关的信息。然后，控制IC31从上位ECU300获取电气设备的负载信息，预测今后的负载变动，并且基于预测的负载变动来算出电力转换部26的负载率的预测值(步骤ST201)，转移至步骤ST2的处理。

然后，控制IC31在步骤ST3中判定为是单转换器状态的情况(步骤ST3：是)下，基于步骤ST201中获取并算出的信息(负载率的预测值)，判定处于驱动状态的电力转换部26的负载率的预测值是否为驱动判定用负载率规定值Th11以上(步骤ST204)，进行以后的处理。同样，控制IC31在步骤ST3中判定为是双转换器状态的情况(步骤ST3：否)下，基于ST201中获取并算出的信息(负载率的预测值)，判定处于驱动状态的电力转换部26的负载率的预测值是否不到停止判定用负载率规定值Th12(步骤ST207)，进行以后的处理。

所以，控制IC31由于能够基于将今后的负载变动预估在内的电力转换部26的负载率的预测值，进行切换控制，因此，例如在电气设备的负载大幅增加前，事先控制多个电力转换部26，能够使驱动状态的电力转换部26的数量相对增多而成为双转换器状态。由此，开关电源201通过对于电气设备的负载增大预先增多驱动状态的电力转换部26的数量，从而能够预备该负载的增大。

此外，控制IC31不限于如图7所说明的那样使电气设备的负载信息反映在负载率中并进行切换控制的方法，也可以根据基于电气设备的负载信息而预测的负载变动来直接地进行切换控制。例如，控制IC31在基于电气设备的负载信息而估计为今后电气设备的负载会增大的情况下，在实际上负载增大前事先控制多个电力转换部26，相对增多驱动状态的电力转换部26的数量而设为双转换器状态。由此，开关电源201通过对于电气设备的负载增大预先增多驱动状态的电力转换部26的数量，从而能够应对该负载的增大。同样，控制IC31在估计为今后电气设备的负载会下降的情况下，在实际上负载下降前事先控制多个电力转换部26，相对减少驱动状态的电力转换部26的数量而设为单转换器状态。由此，开关电源201通过对于电气设备的负载下降预先减少驱动状态的电力转换部26的数量，从而能够预备该负载的下降。此外，如上所述，预备电气设备的负载下降而设为单转换器状态的控制终归是在满足电负载所要求的电力的范围内进行的。

在该情况下，控制IC31例如作为与图5的控制不同的其他例程，进行图8所示的控制即可。

在该图8的控制中，控制IC31首先判定区域B、即第2电力转换部26b是否在停止中(步骤ST301)。

控制IC31在判定为区域B、即第2电力转换部26b在停止中的情况下，换言之在判定为是单转换器状态的情况(步骤ST301：是)下，基于从上位ECU300获取的电气设备的负载信息，判定是否估计为今后电气设备的负载会变得大于预定值(步骤ST302)。此处，预定值是对于电气设备的负载预先设定的阈值，是根据各电力转换部26的容量等而设定的。控制IC31在判定为电气设备的负载不会大于预定值的情况(步骤ST302：否)下，结束本控制流程，返回步骤ST301。

控制IC31在判定为估计为电气设备的负载会变得大于预定值的情况(步骤ST302：是)下，使切换装置32的开关SW3、SW4成为接通，使区域B、即第2电力转换部26b成为驱动状态而切换至双转换器状态(步骤ST303)，结束本控制流程，返回步骤ST301。

控制IC31在步骤ST301中判定为区域B、即第2电力转换部26b在驱动中的情况下，换言之在判定为是双转换器状态的情况(步骤ST301：否)下，基于从上位ECU300获取的电气设备的负载信息，判定是否估计为今后电气设备的负载会成为预定值以下(步骤ST304)。控制IC31在判定为电气设备的实际的负载不会成为预定值以下的情况(步骤ST304：否)下，结束本控制流程，返回步骤ST301。

控制IC31在判定为估计为电气设备的负载会成为预定值以下的情况(步骤ST304：是)下，使切换装置32的开关SW3、SW4成为断开，使区域B、即第2电力转换部26b成为停止状态而切换至单转换器状态(步骤ST305)，结束本控制流程，返回步骤ST301。

此外，本实施方式的控制IC31在检测到第1电力转换部26a发生了故障等异常的情况下，也可以如上所述使该第1电力转换部26a成为停止状态，并使第2电力转换部26b成为驱动状态，并且进一步向上位ECU300通知在电力转换部26的一部分产生了异常的事实。图9示出该情况的流程的一个例子。

在该图9的控制中，控制IC31例如基于电源电路2的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等，判定是否产生了电力转换部26的故障等异常(步骤ST401)。控制IC31在判定为未产生异常的情况(步骤ST401：否)下，结束本控制流程，返回步骤ST401。控制IC31在判定为产生了异常(有异常)的情况(步骤ST401：是)下，向上位ECU300通知在电力转换部26的一部分产生了异常的事实(步骤ST402)，结束本控制流程，返回步骤ST401。然后，上位ECU300在从控制IC31接收了在电力转换部26的一部分产生了异常的事实的通知的情况下，例如也可以对电气设备的负载进行上限限制。

以上所说明的开关电源201由于利用控制装置3来计算电源电路2的电力转换效率η，基于该计算的电力转换效率η，执行个别地切换各电力转换部26的驱动状态/停止状态的控制，因此，能够切换各电力转换部26的状态，使得实际的电力转换效率η达到最佳。其结果是，开关电源201能够提高电力转换效率η。

并且，根据以上所说明的开关电源201，控制装置3能够获取被供给由电源电路2转换后的电力的电气设备的负载信息，基于该负载信息来控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制。所以，开关电源201能够估计今后的负载变动并进行电力转换部26的切换控制。由此，开关电源201例如能够对于电气设备的负载增大而预先增多驱动状态的电力转换部26的数量，能够预备该负载的增大，另外，能够对于电气设备的负载下降而预先减少驱动状态的电力转换部26的数量，能够预备该负载的下降。其结果是，开关电源201由于对于电气设备的负载的变动等能够抑制电力转换效率η临时恶化，因此能够提高电力转换效率η。

此外，上述的本发明的实施方式所涉及的开关电源不限于上述的实施方式，能够在技术方案所记载的范围内进行各种变更。本实施方式所涉及的开关电源也可以通过适当组合以上所说明的各实施方式、变形例的构成要素来构成。

在以上的说明中，说明了电源电路2为开关方式的降压型DC-DC转换器电路，但不限于此，例如可以是开关方式的升压型DC-DC转换器电路，也可以是包括开关元件的其他电路。另外，对于电源电路2，也可以代替直流电源，而构成为包含被从其他电源电路等供给输入电压Vin的输入端子，例如也可以装入到AC-DC整流器电路的一部分。

另外，控制IC31也可以单纯基于负载电流值来进行以上所说明的负载率的比较。另外，控制IC31例如也能够通过使相当于第1电力转换部26a的区域A的布线电阻与其他区域B的布线电阻相同，从而省略开关SW1、SW2。

在以上的说明中，对于多个晶体管23，说明了晶体管23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h这合计8个，但不限于此，也可以是9个以上，只要是至少2个以上即可，可以是7个以下。关于多个电力转换部26，说明了第1电力转换部26a和第2电力转换部26b这2个，但不限于此，也可以是3个以上。另外，在以上的说明中，说明了第1电力转换部26a与第2电力转换部26b都被构成为包含4个晶体管23，但不限于此，构成为分别包含至少1个以上的晶体管23即可。另外，第1电力转换部26a与第2电力转换部26b的晶体管23的数量(换言之，电力转换容量)也可以不相同，也可以是一者相对少而另一者相对多的构成。即，电源电路2至少包括多个电力转换部26即可，搭载在各电力转换部26(各区域)的开关元件(晶体管23)的数量只要在驱动开关元件的电路、或者开关元件的规格的范围内即可，可以使用任意个数。

在以上的说明中，说明了控制IC31基于电力转换效率η和负载率来控制多个电力转换部26，能执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制，但也可以不管负载率如何，都基于电力转换效率η来控制多个电力转换部26，执行个别地切换驱动状态与停止状态的控制。在该情况下，控制IC31例如也可以预先设定最佳的目标电力转换效率ηt，并且利用反馈控制来执行电力转换部26的切换控制，在该反馈控制中，调节处于驱动状态的电力转换部26的数量，使得实测的电力转换效率η收敛至该目标电力转换效率ηt。

在以上的说明中，说明了驱动判定用负载率规定值Th11和停止判定用负载率规定值Th12设定有滞后α，但不限于此。即，也可以使滞后α＝0，设为驱动判定用负载率规定值Th11＝停止判定用负载率规定值Th12。同样，说明了驱动判定用效率规定值Th21和停止判定用效率规定值Th22设定有滞后β，但不限于此。即，可以使滞后β＝0，设为驱动判定用效率规定值Th21＝停止判定用效率规定值Th22。

Claims (5)

1.一种开关电源，其特征在于，

包括：

电源电路，其具有开关方式的多个电力转换部，所述多个电力转换部能个别地切换为将输入电压转换并生成输出电压的驱动状态、和停止电力的转换的停止状态；以及

控制装置，其计算所述电源电路的电力转换效率，基于该计算的电力转换效率来控制所述多个电力转换部，能执行个别地切换所述驱动状态与所述停止状态的控制。

2.如权利要求1所述的开关电源，

所述控制装置还基于处于所述驱动状态的所述电力转换部的负载率来控制所述多个电力转换部，能执行个别地切换所述驱动状态和所述停止状态的控制。

3.如权利要求2所述的开关电源，

所述控制装置在所述驱动状态的所述电力转换部的数量为相对少的状态且处于所述驱动状态的所述电力转换部的负载率为预先设定的驱动判定用负载率规定值以上，且所述电源电路的电力转换效率不到预先设定的驱动判定用效率规定值的情况下，相对增多所述驱动状态的所述电力转换部的数量，

所述控制装置在所述驱动状态的所述电力转换部的数量为相对多的状态且处于所述驱动状态的所述电力转换部的负载率不到预先设定的停止判定用负载率规定值，且处于所述驱动状态的所述电源电路的电力转换效率不到预先设定的停止判定用效率规定值的情况下，相对减少所述驱动状态的所述电力转换部的数量。

4.如权利要求3所述的开关电源，

所述驱动判定用负载率规定值和所述停止判定用负载率规定值设定有滞后。

5.如权利要求1至4的任一项所述的开关电源，

所述控制装置获取被供给由所述电源电路转换后的电力的电气设备的负载信息，基于该负载信息来控制所述多个电力转换部，能够执行个别地切换所述驱动状态和所述停止状态的控制。