CN109256947B - 车载用的信号产生电路及车载用电源装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够使PWM信号的周期变化且能够使PWM信号的占空比更接近作为目标的占空比的车载用的信号产生电路及车载用电源装置。在信号产生电路中，输出占空比设定部在将基于理想占空比与由周期设定部设定的周期设定值的接通时间作为第一接通时间，将基于预定的分辨率而确定的多个设定候补值中接近第一接通时间的值作为第二接通时间时，以使调整比率(第二接通时间相对于使周期设定值增加或减小而得到的周期调整值的比率)接近理想占空比的方式生成周期调整值，理想占空比是反映了由目标占空比设定部设定的目标占空比的值。并且，以将周期调整值作为PWM信号的周期并将第二接通时间作为PWM信号的接通时间的方式设定输出占空比。
Description
技术领域
本发明涉及车载用的信号产生电路及车载用电源装置。
背景技术
以往，通过以PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号驱动开关元件而变换电压的电压变换装置被广泛地利用。在该PWM控制方式的电压变换装置中，例如基于电压的目标值来计算电压指令值，对PWM信号的产生部设定与计算出的电压指令值对应的值，从而产生具有与设定的值对应的占空比的PWM信号。如此，通过使驱动开关元件的PWM信号的占空比根据电压的目标值变化，从而得到与电压的目标值对应的输出电压。
在此，在可对PWM信号的生成部设定的值的最小单位(即最小的增量)较大的情况下，无法相对于目标值的变化使PWM信号的占空比平滑地变化，输出电压会呈阶梯状地变化。另外，例如在作为PWM控制的操作量而计算应该对PWM信号的生成部设定的目标值的情况下，在可设定值的最小单位比目标值的最小单位大时，无法相对于电压的目标值的变化及负载变动使PWM信号的占空比平滑地变化，输出电压会产生误差。
对此，在专利文献1中公开了一种PWM变换器，在PWM控制的每一个周期运算PWM信号的接通/断开时间时，通过以舍掉以电压指令值为被除数的除法运算的余数的方式进行运算，来计算接通/断开时间，基于计算结果来输出PWM脉冲。在上述的运算中产生的余数相当于没有反映于接通/断开时间而被舍掉的电压指令值。
在该PWM变换器中，通过将舍掉的余数与下一个周期以后的运算中的电压指令值依次相加，在上次的运算中没有反映于接通/断开时间的余数在下次的运算时反映于新的接通/断开时间，此时的余数反映于再下一次的运算，如此反复。因此，能够使对PWM信号的产生部设定的接通/断开时间的平均值接近本来应该设定的目标的接通/断开时间。即，能够使对产生部设定的值的最小单位平均比实际的最小单位小。
另一方面，作为关于PWM控制的另一课题，存在因将PWM周期固定化而引起的噪声的问题。作为降低这样的噪声的方法，提出了一种频率扩散PWM控制，在该频率扩散PWM控制中，通过随机地变更PWM周期来抑制噪声的产生。作为与该频率扩散PWM控制相关的技术，例如有如专利文献2那样的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-98470号公报
专利文献2：日本特开2010-130850号公报
发明内容
[发明所要解决的课题]
但是，还没有提出将如专利文献1那样使对产生部设定的值的最小单位实质上比实际的最小单位小的时分控制的方法与如专利文献2那样利用频率扩散来降低噪声的方法组合的技术，在现有技术中，无法同时享受两种方法的优点。即使假设将如专利文献1那样的时分控制的技术与如专利文献2那样的频率扩散的技术组合，若不考虑各自对彼此带来的影响就一并使用，则会产生无法充分发挥各自的效果的事态。例如，在使用如专利文献1那样的时分控制来调整占空比的情况下，若只是组合频率扩散技术，则即使尝试利用时分控制来细微地调整占空比，周期也会随机地变化，因此，无法按预想那样设定期望的占空比，无法充分发挥时分控制的效果。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够使PWM信号的周期变化且能够使PWM信号的占空比更接近作为目标的占空比的技术。
[用于解决课题的技术方案]
作为本发明的一个例子的车载用的信号产生电路产生提供给电压变换装置的PWM信号，所述电压变换装置利用与PWM信号对应的开关的接通断开动作来变换输入电压并将输出电压输出，其中，所述车载用的信号产生电路具有：
产生部，对所述电压变换装置产生PWM信号；
目标占空比设定部，基于所述电压变换装置的输出来设定PWM信号的占空比的目标值即目标占空比；
周期设定部，构成为设定PWM信号的周期设定值，使设定的所述周期设定值根据时间经过而变化；及
输出占空比设定部，对所述产生部设定输出占空比，所述输出占空比是基于由所述目标占空比设定部设定的所述目标占空比和由所述周期设定部设定的所述周期设定值的占空比的值，
所述产生部产生将由所述输出占空比设定部设定的所述输出占空比作为占空比的值的PWM信号，
所述输出占空比设定部在将基于理想占空比和由所述周期设定部设定的所述周期设定值的接通时间作为第一接通时间，将基于预定的分辨率而确定的多个设定候补值中接近所述第一接通时间的值作为第二接通时间时，
以使所述第二接通时间相对于使所述周期设定值增加或减小而得到的周期调整值的比率即调整比率接近所述理想占空比的方式生成所述周期调整值，
以将所述周期调整值作为PWM信号的周期并将所述第二接通时间作为PWM信号的接通时间的方式设定所述输出占空比，
所述理想占空比是反映了由所述目标占空比设定部设定的所述目标占空比的值。
作为本发明的另一例子的车载用电源装置包括上述车载用的信号产生电路、电压变换装置及目标占空比生成部。
[发明效果]
在本发明中，信号产生电路具有使PWM信号的周期变化的功能，能够使周期变化而不固定化，因此能够降低由周期的固定化引起的噪声。
此外，占空比设定部以使调整比率(第二接通时间相对于使周期设定值增加或减小而得到的周期调整值的比率)接近理想占空比的方式生成周期调整值，以将周期调整值作为PWM信号的周期并将第二接通时间作为PWM信号的接通时间的方式设定输出占空比。这样一来，在即使只以周期设定值(由周期设定部设定的值)及第二接通时间(根据分辨率而确定的接通时间)设定输出占空比，与理想占空比的偏离也大的情况下，能够以使周期设定值增加或减小的方式进行周期的微调，使与输出占空比对应的微调后的比率(调整比率)接近目标占空比。
附图说明
图1是概略地例示出具备实施例1的车载用的信号产生电路的车载用电源系统的电路图。
图2是概念性地表示实施例1的车载用的信号产生电路的各个功能的功能框图。
图3是例示出由实施例1的车载用的信号产生电路执行的输出占空比设定控制的流程的流程图。
图4是例示出图3所示的输出占空比设定控制中的调整处理1的流程的流程图。
图5是例示出图3所示的输出占空比设定控制中的调整处理2的流程的流程图。
图6是对周期候补值的设定例子及从周期候补值变更得到的各周期进行说明的说明图。
图7的(A)是表示理想占空比、周期设定值、第一接通时间的设定例的说明图，图7的(B)是对(A)的条件时的第二接通时间的决定方法进行说明的说明图。
图8是对使周期设定值变动而取得周期调整值并使周期调整值与理想占空比之差缩小的例子进行说明的说明图。
具体实施方式
以下，例示出发明的优选的方式。
信号产生电路可以具有校正值生成部，该校正值生成部基于由目标占空比设定部设定的目标占空比与由输出占空比设定部设定的输出占空比之差来生成输出占空比设定部在下次以后所使用的校正值。输出占空比设定部可以将基于理想占空比和由周期设定部设定的周期设定值而确定的接通时间作为第一接通时间，该理想占空比是利用由校正值生成部在上次以前生成的校正值校正由目标占空比设定部设定的目标占空比而得到的值。
这样一来，既能在各次中使输出占空比接近目标占空比，也能使目标占空比中的未反映于输出占空比的部分反映于下次以后的输出占空比，通过多次的生成处理而精度进一步提高。
输出占空比设定部可以将由校正值生成部上次生成的校正值与目标占空比相加而得到的相加值作为理想占空比，将周期设定值与理想占空比相乘而得到的相乘值作为第一接通时间，将多个设定候补值中最接近第一接通时间的值作为第二接通时间。
这样一来，能够更可靠地将目标占空比中的未反映于输出占空比的部分反映于下次以后的输出占空比。
输出占空比设定部可以在第二接通时间相对于周期设定值的比率即基准比率与理想占空比之差小于预定值的情况下，将基准比率作为输出占空比，在基准比率与理想占空比之差为预定值以上的情况下，生成周期调整值，将周期调整值作为PWM信号的周期并将第二接通时间作为PWM信号的接通时间而设定输出占空比。
这样一来，在基准比率与理想占空比之差小的情况下，能够将基准比率直接作为输出占空比，能够迅速地生成高精度地反映了目标占空比的输出占空比。另一方面，在基准比率与理想占空比之差大的情况下，能够使周期设定值增加或减小而生成周期调整值，得到接近理想占空比的调整比率。因此，即使在基准比率与理想占空比之差大的情况下，也能够防止设定从理想占空比大幅偏离的输出占空比的事态。
周期设定部可以以从以第一周期间隔确定的多个周期候补值中选择任一值的方式设定周期设定值。输出占空比设定部可以使由周期设定部设定的周期设定值以比第一周期间隔短的第二周期间隔变化而生成周期调整值。
这样一来，能够使由周期设定部设定的周期设定值更细微地变化而得到周期调整值，在使调整比率接近理想占空比方面容易得到更优选的周期调整值。
在本发明中，“预定的分辨率”是“可设定的接通时间的分辨率”，具体而言，是指信号产生电路能够改变的接通时间的细微度。若分辨率大，则产生部能够该变的接通时间的最小单位大。反之，若分辨率小，则产生部能够该变的接通时间的最小单位小。在本发明中，“将基于预定的分辨率而确定的多个设定候补值中接近第一接通时间的值作为第二接通时间”是指从产生部能够输出的接通时间(根据分辨率而能够切换的接通时间)中选定接近第一接通时间的接通时间。
<实施例1>
以下，对将本发明具体化的实施例1进行说明。
图1所示的车载用电源系统100主要具备由信号产生电路1及电压变换装置2构成的车载用电源装置90(以下，也称为电源装置90)、作为电源部的电池3、作为电力供给对象的负载4，构成为基于来自电池3的电力而对车载用的负载4供给电力的车载用的电源系统。
电池3例如由铅蓄电池等公知的蓄电单元构成，产生预定电压。电池3的高电位侧的端子与第一导电路径31电连接，电池3的低电位侧的端子例如与大地电连接。
电压变换装置2具有利用与PWM信号对应的开关21、22的接通断开动作来变换输入电压而生成输出电压的功能。电压变换装置2与外部的电池3及负载4电连接，具有将来自电池3的直流电压降压并向负载4供给的功能。该电压变换装置2具备将直流电压降压的转换器CV、驱动转换器CV的驱动电路26、使转换器CV降压后的电压平滑化的电容器25、用于检测输出电流的电流检测电路28。来自转换器CV的输出电流经由电流检测电路28向负载4供给，向负载4供给的电压被提供给信号产生电路1。
转换器CV是所谓的单相转换器，设置在第一导电路径31与第二导电路径32之间，具备开关21、22和电感器23，利用开关21、22的开关动作来进行电压变换。高侧的开关21例如构成为半导体开关元件，在图1的例子中为漏极被施加从电池3供给的直流电压(向第一导电路径31施加的直流电压)的N沟道型的MOSFET。低侧的开关22例如构成为半导体开关元件，在图1的例子中构成为N沟道型的MOSFET。开关22构成为漏极与开关21及电感器23的连接点电连接且源极接地。电感器23的一端与电容器25电连接，另一端与开关21的源极电连接。
高侧的开关21的漏极与作为输入侧的导电路径的第一导电路径31电连接，源极与低侧的开关22的漏极及电感器23的一端电连接。对开关21的栅极输入来自驱动电路26的驱动信号(接通信号)及非驱动信号(断开信号)，开关21根据来自驱动电路26的信号而切换为接通状态和断开状态。同样，对开关22的栅极输入来自驱动电路26的驱动信号(接通信号)及非驱动信号(断开信号)，开关22根据来自驱动电路26的信号而切换为接通状态和断开状态。
驱动电路26基于从产生部16提供的PWM信号而对开关21、22的栅极施加用于将开关21、22分别在各控制周期中交替接通的接通信号。对开关21的栅极提供相对于提供给开关22的栅极的接通信号相位反转且确保了所谓的死区时间的接通信号。
信号产生电路1构成电源装置90的一部分，构成为在电源装置90中产生提供给电压变换装置2的PWM信号。信号产生电路1构成为能够基于设定的目标值(后述的目标接通时间ta)而从预先确定的多个可设定值中选择对电压变换装置2输出的PWM信号的接通时间并分别设定的电路。关于信号产生电路1的详细情况后述。
控制部10包含具有CPU11的微型计算机。CPU11与存储程序等信息的ROM12、暂时存储产生的信息的RAM13、将模拟的电压变换为数字值的A/D变换器14彼此通过总线而连接。CPU11还通过总线与产生部16连接。对A/D变换器14提供来自电流检测电路28的检测电压和向负载4供给的输出电压。在本结构中，电流检测电路28和向A/D变换器14输入电压的路径18构成输出检测部，以检测来自转换器CV(电压变换部)的输出电流及输出电压的方式发挥功能。此外，在图1的例子中，路径18构成为将输出侧的第二导电路径32的电压向A/D变换器14输入，但也可以构成为将第二导电路径32的电压分压并向A/D变换器14输入。
产生部16构成为公知的PWM信号产生电路，生成由控制部10设定的周期及接通信号的PWM信号。产生部16例如具备未图示的内部时钟，生成具有内部时钟的周期的整数倍的接通时间的PWM信号。产生部16所生成的PWM信号被提供给驱动电路26。
电流检测电路28具有电阻器24及差动放大器27。通过来自转换器CV的输出电流而在电阻器24产生的电压下降由差动放大器27放大而成为与输出电流对应的检测电压，并由A/D变换器14变换为数字值。
如此构成的电压变换装置2作为同步整流方式的降压型转换器发挥功能，通过使低侧的开关22的接通动作及断开动作的切换与高侧的开关21的动作同步进行，来使施加到第一导电路径31的直流电压降压，对第二导电路径32施加降压后的输出电压。“向第一导电路径31施加的直流电压”是向转换器CV输入的输入电压，具体而言，是第一导电路径31的电位与预定的基准电位(接地电位)的电位差。“向第二导电路径32施加的直流电压”是来自转换器CV的输出电压，具体而言，是第二导电路径32的电位与预定的基准电位(接地电位)的电位差。在图1所示的电压变换装置2中，通过从驱动电路26向各开关21、22的栅极互补地提供的各PWM信号，来将第一状态和第二状态以设定有死区时间的方式交替切换，通过该动作使施加到第一导电路径31的直流电压降压并向第二导电路径32输出，在第一状态下，使开关21为接通状态并使开关22为断开状态，在第二状态下，使开关21为断开状态并使开关22为接通状态。第二导电路径32的输出电压根据向开关21的栅极提供的PWM信号的占空比而确定。
接着，对信号产生电路1进行详细说明。
在包含由PWM信号控制输出的电压变换装置2(控制对象部)的电源装置90(控制装置)中，信号产生电路1构成为产生提供给电压变换装置2的PWM信号的电路。
信号产生电路1的控制部10具有如图2所示的各种功能，按照图3所示的流程进行运算控制。图3所示的运算控制是由控制部10执行的控制，是例如在PWM信号的每一个周期执行的控制。
如图3所示，在PWM信号的各周期中执行图3的控制的情况下，在步骤S1中，取得向电压变换装置2的输出侧的导电路径(第二导电路径32)施加的输出电压。作为图2所示的输出电压取得部101的功能具体而言由A/D变换器14及CPU11进行，取得向第二导电路径32施加的电压(输出电压)的值。该输出电压被暂时保持在控制部10内的存储部。
在利用图3所示的步骤S1取得向第二导电路径32施加的电压(输出电压V2)之后，执行步骤S2的处理，设定目标占空比Da。图2所示的目标占空比设定部102是实现步骤S2的功能的部分，具体而言，控制部10(或者，控制部10和存储单元)具有作为目标占空比设定部102的功能，基于电压变换装置2的输出来设定PWM信号的占空比的目标值即目标占空比Da。目标占空比Da是目标接通时间ta相对于预先确定的基准周期Tb的比率ta/Tb，在步骤S2中，确定基准周期Tb和目标接通时间ta作为决定目标占空比Da的值。基准周期Tb是预先确定的固定值，由基准周期设定部102B设定。基准周期设定部102B只要构成为能够将基准周期Tb保持为固定值即可，例如能够由ROM12等存储部实现。由于基准周期Tb是固定值，因此若目标接通时间ta确定，则目标占空比Da被设定。因此，在步骤S2中，计算目标接通时间ta。
在步骤S2中，控制部10基于在步骤S1中取得的输出电压V2和预先确定的目标电压Vt而利用公知的反馈运算方式来计算操作量(目标接通时间ta)。作为执行步骤S2的处理的反馈运算部(PID运算部)102A(图2)的功能具体而言由CPU11进行，CPU11作为基于电压变换装置2的输出来设定操作量的反馈运算部发挥功能。在该例子中，输出电压相当于PID控制中的控制量，接通时间相当于PID控制中的操作量。更具体而言，基于向第二导电路径32施加的输出电压V2与预先确定的目标电压Vt的偏差，以公知的PID运算方式进行反馈运算，将在下次的周期中作为目标的接通时间(目标接通时间ta)设定为操作量。以PID方式进行反馈运算时的比例增益、微分增益、积分增益的设定方法不受限制，能够进行各种设定。这样得到操作量(目标接通时间ta)和基准周期Tb的动作是步骤S2中的“目标占空比Da的设定”。
在图3所示的步骤S2之后，执行步骤S3的处理，决定理想占空比D1。图2所示的理想占空比决定部104A是实现步骤S2的功能的部分，具体而言，控制部10具有作为理想占空比决定部104A的功能，决定理想占空比D1。理想占空比D1是反映由目标占空比设定部102设定的目标占空比Da而得到的理想的占空比，具体而言，是利用由校正值生成部109在上次以前生成的校正值Df校正目标占空比Da所得到的值(更详细而言，是将由校正值生成部109上次生成的校正值Df与目标占空比Da相加而得到的相加值(Da+Df))。理想占空比决定部104A在PWM信号的每一个周期进行步骤S3的处理，将目标占空比Da(将由反馈运算部102A设定的最新的目标接通时间ta除以基准周期Tb所得到的值ta/Tb)与由校正值生成部109决定的最新的校正值Df(前一个周期的剩余值)相加而得到的值作为理想占空比D1计算。即，在PWM信号的每一个周期利用运算式D1＝ta/Tb+Df来计算理想占空比D1。
在图3所示的步骤S3之后，进行步骤S4的处理，取得周期设定值Ts。图2所示的周期设定部105是实现步骤S4的功能的部分，具体而言，CPU11及存储部(例如ROM12等)具有作为周期设定部105的功能。在周期设定部105中，作为能够由产生部16设定且处于预定的周期范围内的周期的多个周期被预定为候补，从该多个周期中随机设定任一周期。例如，在ROM12中存储有将作为能够由产生部16设定且处于预定的周期范围内的周期的多个周期表格化而得到的数据(频率扩散表)，CPU11在每个周期进行的步骤S4的处理中从频率扩散表随机选定任一周期。选定出的周期的值作为周期设定值Ts而保持于存储部(例如RAM13等)。周期设定值Ts是反映于接下来新发出的PWM信号的实际的周期的值，在预定的第一条件时，周期设定值Ts直接成为实际的周期，在预定的第二条件时，将周期设定值Ts利用后述的方法(图4、图5等所示的方法)进行微调而得到的值成为实际的周期。如此，周期设定部105具有设定周期设定值Ts的功能，而且以根据时间经过而使周期设定值Ts变化的方式发挥功能。在图3的例子中，在PWM信号的每一个周期进行步骤S4的处理，每次进行步骤S4的处理时更新周期设定值Ts的值。
在图3所示的步骤S4之后，进行步骤S5的处理，决定第一接通时间ty1(理想接通时间)。图2所示的第一接通时间决定部104B是实现步骤S5的功能的部分，具体而言，CPU11具有作为第一接通时间决定部104B的功能。第一接通时间ty1是在周期设定值Ts时用于得到理想占空比D1的理想的接通时间，是基于理想占空比D1和周期设定值Ts的接通时间(更详细而言，是将周期设定值Ts与理想占空比D1相乘而得到的相乘值(D1×Ts))。第一接通时间决定部104B在PWM信号的每一个周期进行步骤S5的处理，通过对在步骤S3中决定的理想占空比D1(将由反馈运算部102A设定的最新的目标接通时间ta除以基准周期Tb所得到的值与由校正值生成部109决定的最新的校正值Df(上次的剩余值)相加而得到的值)乘以由周期设定部105决定的最新的周期设定值Ts来决定第一接通时间ty1(理想接通时间)。即，在PWM信号的每一个周期，在步骤S5中进行ty1＝Ts×D1的运算，取得第一接通时间ty1。
如此，理想占空比决定部104A及第一接通时间决定部104B在PWM信号的每一个周期进行S3及S5的处理，基于最新的理想占空比D1和最新的周期设定值Ts来决定第一接通时间ty1。
在图3所示的步骤S5之后，进行步骤S6的处理，决定第二接通时间ty2(实际的接通时间)。图2所示的第二接通时间决定部104C是实现步骤S6的功能的部分，具体而言，CPU11具有作为第二接通时间决定部104C的功能，基于第一接通时间ty1(理想接通时间)和PWM分辨率来决定第二接通时间ty2(实际的接通时间)。第二接通时间ty2是基于信号产生电路1中的在设定接通时间方面上的分辨率(预定的分辨率)而确定的多个设定候补值中接近第一接通时间ty1的值(更详细而言，是多个设定候补值中最接近第一接通时间ty1的值)。第二接通时间决定部104C在PWM信号的每一个周期进行步骤S6的处理，从产生部16能够输出的接通时间的值即多个设定候补值中将接近由第一接通时间决定部104B决定的最新的第一接通时间ty1的设定候补值决定为第二接通时间ty2。这里所说的设定候补值是指在对产生部16设定时会反映于输出的PWM信号的变化的最小单位(最小的增量)的整数倍的值。此时的最小单位是分辨率，是指可设定的接通时间的间隔。具体而言，产生部16所输出的PWM信号的接通时间从上述最小单位的整数倍的值(设定候补值)中选择，第二接通时间决定部104C从预先确定的多个设定候补值中将由第一接通时间决定部104B决定的最新的第一接通时间ty1以上或以下的最接近的设定候补值决定为第二接通时间ty2。
在图3所示的步骤S6之后，进行步骤S7～S10的处理，进行输出占空比的设定。图2所示的PWM输出设定部104D是实现步骤S7～S10的功能的部分，具体而言，CPU11具有作为PWM输出设定部104D的功能，基于由目标占空比设定部设定的目标占空比Da和由周期设定部设定的周期设定值Ts来设定PWM信号中实际使用的占空比的值即输出占空比。作为PWM输出设定部104D发挥功能的CPU11首先进行步骤S7的处理，将理想占空比D1与基准比率Db进行比较。基准比率Db是第二接通时间ty2相对于周期设定值Ts的比率(ty2/Ts)。即，Db＝ty2/Ts。CPU11在步骤S7中将D1与Db进行比较，若D1＝Db，则进行步骤S8的处理，若D1<Db，则进行步骤S9的处理，若D1>Db，则进行步骤S10的处理。
CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S7中判定为D1＝Db的情况下，在步骤S8中将基准比率Db(ty2/Ts)设定为输出占空比Dr。D1＝Db的情况是指设为周期设定值Ts的周期且第二接通时间ty2的接通时间时的占空比与理想占空比D1一致的情况。在该情况下，即使以周期设定值Ts的周期且第二接通时间ty2的接通时间生成PWM信号，也不存在其占空比(基准比率)与理想占空比D1的误差，因此将基准比率设为输出占空比。在该情况下，PWM信号的周期更新为Ts，PWM信号的接通时间更新为ty2，各值被保持于存储部等。在由CPU11(PWM输出设定部104D)将PWM信号的周期更新为了Ts并将PWM信号的接通时间更新为了ty2的情况下，产生部16会产生周期为Ts、接通时间为ty2、基准比率Db(ty2/Ts)为输出占空比Dr的PWM信号。此外，产生部16反映在PWM信号的每一个周期保持于存储部等的周期及第二接通时间(由输出占空比设定部104设定的最新的周期及接通时间(第二接通时间))，产生PWM信号。
另外，在步骤S8中将基准比率Db(ty2/Ts)作为输出占空比Dr的情况下，在校正值生成部109中将校正值Df更新为0。在该情况下，在下次的步骤S3中生成理想占空比D1时所使用的校正值Df成为0。此外，在步骤S7、S8中，不只是理想占空比D1与基准比率Db之差完全为0的情况，也能够将理想占空比D1与基准比率Db之差小于预定值(例如，比0大的微小值)的情况视为D1＝Db。
接着，对图3所示的调整处理1进行说明。CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S7中判定为D1<Db情况下，在步骤S9中进行图4所示的调整处理1。在图4的调整处理中，求出多个使周期设定值Ts以预定的增加范围增加而得到的变更周期Tr，在得到的多个变更周期Tr中，求出变更比率Dc(ty2/Tr)最接近理想占空比D1的值。具体而言，首先，在步骤S21中设为N＝1。然后，在步骤S22中，将当前的N的值时的变更周期Tr计算为Tr＝Ts+N×D2，将此时的变更比率Dc计算为Dc＝ty2/Tr。然后，CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S22之后的步骤S23中判定当前的N的值是否是最大值Nmax，若当前的N的值小于最大值Nmax，则在步骤S24中进行对N加上1而设为新的N的处理(N的递增)。然后，在步骤S24之后，返回步骤S22而进行步骤S22以后的处理。如此，使N的值从1依次变化至Nmax，求出N为各值时的各变更周期及各变更比率。
CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S23中判定为当前的N的值为最大值Nmax的情况(在步骤S23为“是”的情况)下，在使N的值从1依次变化至Nmax时得到的多个变更比率Dc(ty2/Tr)中，确定最接近理想占空比D1的变更比率，选择该变更比率时的变更周期作为周期调整值Tx(步骤S25)。如此，以使调整比率Dg(第二接通时间ty2相对于使周期设定值Ts增加而得到的周期调整值Tx的比率ty2/Tx)接近理想占空比D1的方式生成周期调整值Tx。
CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S25之后，将周期调整值Tx作为PWM信号的周期，将第二接通时间ty2作为PWM信号的接通时间，将调整比率Dg(第二接通时间ty2相对于周期调整值Tx的比率ty2/Tx)设定为输出占空比Dr(步骤S26)。在该情况下，PWM信号的周期更新为Tx，PWM信号的接通时间更新为ty2，各值被保持于存储部等。
如此，CPU11(PWM输出设定部104D)在D1<Db的情况下，即，在基准比率Db(ty2/Ts)与理想占空比D1之差为预定值以上且基准比率Db比理想占空比D1大的情况下，生成周期调整值Tx，将周期调整值Tx作为PWM信号的周期并将第二接通时间ty2作为PWM信号的接通时间而设定输出占空比。并且，产生部16产生周期为Tx、接通时间为ty2且输出占空比Dr为调整比率Dg(ty2/Tx)的PWM信号。
此外，在步骤S26之后，进行步骤S27的处理。图2所示的校正值生成部109是实现步骤S26的功能的部分，具体而言，CPU11及存储部(RAM13等)具有作为校正值生成部109的功能。CPU11(校正值生成部109)在PWM信号的每一个周期进行步骤S8～S10中的任一个处理，基于由反馈运算部102A设定的最新的目标接通时间ta、基准周期Tb、在上次的周期的步骤S8～S10中设定的最新的校正值Df、由周期设定部105设定的最新的周期的值Ts以及由第二接通时间决定部104C决定的最新的第二接通时间ty2，来决定下次由理想占空比决定部104A使用的校正值Df。此外，在进行步骤S8的处理的情况下，如上所述，校正值Df更新为0。
在步骤S27中生成校正值的情况下，CPU11(校正值生成部109)将在最近的步骤S3中决定的理想占空比D1与在最近的步骤S26中设定的输出占空比Dr之差(剩余值)作为校正值Df。即，Df＝D1-Dr。如此计算出的校正值Df(占空比之差(剩余值))作为最新的校正值而保持于存储部(RAM13等)，成为在下次的步骤S3的运算(下次的周期)中由理想占空比决定部104A使用的校正值。
接着，对图3所示的调整处理2进行说明。CPU11(PWM输出设定部104D)在图3的步骤S7中判定为D1>Db的情况下，在步骤S10中进行图5所示的调整处理2。图5的调整处理2基本上与图4所示的调整处理1相同，只有步骤S32中的变更周期Tr的确定方法与图4的调整处理1不同。在图5所示的调整处理2中，求出多个使周期设定值Ts以预定的增加范围减小而得到的变更周期Tr，在得到的多个变更周期Tr中，求出变更比率Dc(ty2/Tr)最接近理想占空比D1的值。
在图5的处理中，在步骤S31中设为N＝1。在步骤S32中，将当前的N的值时的变更周期Tr计算为Tr＝Ts-N×D2，将此时的变更比率Dc计算为Dc＝ty2/Tr。CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S32之后的步骤S33中，判定当前的N的值是否是最大值Nmax，若当前的N的值小于最大值Nmax，则在步骤S34中进行对N加上1而设为新的N的处理(N的递增)。然后，在步骤S34之后，返回步骤S32而进行步骤S32以后的处理。如此，使N的值从1依次变化至Nmax，求出N为各值时的各变更周期及各变更比率。
CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S33中判定为当前的N的值为最大值Nmax的情况(在步骤S33中为“是”的情况)下，在当使N的值从1依次变化至Nmax时得到的多个变更比率Dc(ty2/Tr)中，确定最接近理想占空比D1的变更比率，选择该变更比率时的变更周期作为周期调整值Tx(步骤S35)。如此，以使调整比率Dg(第二接通时间ty2相对于使周期设定值Ts减小而得到的周期调整值Tx的比率ty2/Tx)接近理想占空比D1的方式生成周期调整值Tx。CPU11(PWM输出设定部104D)在步骤S35之后，将周期调整值Tx作为PWM信号的周期，将第二接通时间ty2作为PWM信号的接通时间，将调整比率Dg(第二接通时间ty2相对于周期调整值Tx的比率ty2/Tx)设定为输出占空比Dr(步骤S36)。在该情况下，PWM信号的周期更新为Tx，PWM信号的接通时间更新为ty2，各值被保持于存储部等。
如此，CPU11(PWM输出设定部104D)在D1>Db的情况下，即，在基准比率Db(ty2/Ts)与理想占空比D1之差为预定值以上且基准比率Db比理想占空比D1小的情况下，生成周期调整值Tx，将周期调整值Tx作为PWM信号的周期并将第二接通时间ty2作为PWM信号的接通时间而设定输出占空比。并且，产生部16产生周期为Tx、接通时间为ty2且输出占空比Dr为调整比率Dg(ty2/Tx)的PWM信号。
此外，在步骤S36之后，进行步骤S37的处理。在步骤37中生成校正值的情况下，CPU11(校正值生成部109)将在最近的步骤S3中决定的理想占空比D1与在最近的步骤S36中设定的输出占空比Dr之差(剩余值)作为校正值Df。即，Df＝D1-Dr。如此计算出的校正值Df(占空比之差(剩余值))作为最新的校正值而保持于存储部(RAM13等)，成为在下次的步骤S3的运算(下次的周期)中由理想占空比决定部104A使用的校正值。
图6～图8是表示上述的控制的具体例的说明图。在本结构中，图2所示的周期设定部105在设定周期设定值Ts的情况下，以从以第一周期间隔确定的多个周期候补值中选择任一值的方式设定周期设定值Ts。在图6的例子中，第一周期间隔为50ns，如…10175、10225、10275…这样，每隔50ns确定周期候补值。周期设定部105具有从将该多个周期候补值表格化的周期表或该多个周期候补值中随机选择任一个的随机数生成部等，在执行步骤S4的定时，从如此确定的多个周期候补值中选择任一值作为周期设定值Ts。另外，在每次执行步骤S4时设定新的周期候补值，更新周期设定值Ts。
另一方面，图4的步骤S22中使用的变动幅度D2为比上述的周期候补值的间隔(第一周期间隔)短的第二周期间隔，在图4、图5的调整处理1、2中，CPU11(输出占空比设定部104)使由周期设定部105设定的周期设定值Ts以比第一周期间隔短的第二周期间隔(变动幅度D2)变化而生成周期调整值Tx。在图6的例子中，第二周期间隔(变动幅度D2)为5ns。另外，在图6的例子中，图4、图5中的Nmax为4。例如，在周期设定值Ts设定在10225的情况下，能够将周期增加为10230、10235、10240、10245的各值，能够将周期减小为10220、10215、10210、10205的各值。
对在这样确定了周期候补值的情况下如图7的(A)那样在步骤S3中理想占空比D1决定在23.40％且在步骤S4中周期设定值Ts决定在10225ns的情况进行说明。如此，在周期设定值Ts成为10225ns且理想占空比D1成为23.40％的情况下，在步骤S5中决定的第一接通时间ty1(理想接通时间)成为2392.65ns。
如图7的(B)那样，在接通时间的分辨率为5ns且可设定的接通时间的设定候补值如图7的(B)那样确定的情况下，最接近第一接通时间ty1(理想接通时间)即2392.65ns的设定候补值为2395ns，因此选择2395ns作为第二接通时间ty2(实际的接通时间)。在该情况下，基准比率(ty2/Ts)成为23.4230％，但理想占空比D1与基准比率(ty2/Ts)之差依然剩下0.0230％。
因此，在图4的处理中，使设定的周期设定值Ts(10225ns)每次增加第二周期间隔(变动幅度D2：5ns)而得到变更周期Tr。图8是对这一点进行说明的图，从10225ns每次增加5ns，分别得到10230、10235、10240、10245的变更周期。并且，得到与各个变更周期对应的变更比率(ty2/Tr)。在图8的例子中，如与10230对应的变更比率23.4115％、与10235对应的变更比率23.4001％这样得到变更比率。并且，在得到的多个变更比率(各周期下的占空比)中，最接近理想占空比D1的变更比率是23.4001，此时的周期(变更周期Tr)为10235ns。在该情况下，选择10235ns作为周期调整值Tx，该值成为在PWM信号中实际使用的周期。另外，该周期调整值Tx时的变更比率(即，ty2/Tx)成为PWM信号的输出占空比Dr。并且，在将此时的输出占空比Dr与理想占空比D1进行比较时，输出占空比Dr大出0.0001％，因此将该值存储为新的校正值Df。校正值Df转入下一PWM周期。
在此，例示出本结构的效果。
在本发明中，信号产生电路1具有使PWM信号的周期变化的功能，能够使周期变化而不固定化，因此能够降低由周期的固定化引起的噪声。
此外，占空比设定部104以使调整比率(第二接通时间ty2相对于使周期设定值Ts增加或减小而得到的周期调整值Tx的比率)接近理想占空比D1的方式生成周期调整值Tx，以将周期调整值Tx作为PWM信号的周期并将第二接通时间ty2作为PWM信号的接通时间的方式设定输出占空比Dr。这样一来，在即使只以周期设定值Ts(由周期设定部105设定的值)及第二接通时间ty2(根据分辨率而确定的接通时间)来设定输出占空比，与理想占空比D1的偏离也大的情况下，能够以使周期设定值Ts增加或减小的方式进行周期的微调，使与输出占空比对应的微调后的比率(调整比率)接近目标占空比Da。
信号产生电路1具有校正值生成部109，该校正值生成部109基于由目标占空比设定部102设定的目标占空比Da与由输出占空比设定部104设定的输出占空比Dr之差(具体而言，理想占空比D1与输出占空比Dr之差)，来生成由输出占空比设定部104在下次以后使用的校正值Df。输出占空比设定部104将基于理想占空比D1和由周期设定部105设定的周期设定值Ts而确定的接通时间作为第一接通时间ty1，理想占空比D1是利用由校正值生成部109在上次以前生成的校正值Df校正由目标占空比设定部102设定的目标占空比Da所得到的值。
这样一来，既能够在各次中使输出占空比接近目标占空比Da，也能够使目标占空比Da中的没有反映于输出占空比Dr的部分反映于下次以后的输出占空比，通过多次的生成处理而精度进一步提高。
输出占空比设定部104将由校正值生成部109上次生成的校正值Df与目标占空比Da相加而得到的相加值作为理想占空比D1，将周期设定值Ts与理想占空比D1相乘而得到的相乘值作为第一接通时间ty1，将多个设定候补值中最接近第一接通时间ty1的值作为第二接通时间ty2。这样一来，能够更可靠地将目标占空比Da中的没有反映于输出占空比Dr的部分反映于下次以后的输出占空比。
输出占空比设定部104在第二接通时间ty2相对于周期设定值Ts的比率即基准比率(ty2/Ts)与理想占空比D1之差小于预定值的情况下，将基准比率(ty2/Ts)作为输出占空比Dr，在基准比率(ty2/Ts)与理想占空比D1之差为预定值以上的情况下，生成周期调整值Tx，将周期调整值Tx作为PWM信号的周期并将第二接通时间ty2作为PWM信号的接通时间而设定输出占空比Dr。
这样一来，在基准比率(ty2/Ts)与理想占空比D1之差小的情况下，能够将基准比率(ty2/Ts)直接作为输出占空比Dr，能够迅速地生成高精度地反映了理想占空比D1的输出占空比Dr。另一方面，在基准比率(ty2/Ts)与理想占空比D1之差大的情况下，能够使周期设定值Ts增加或减小而生成周期调整值Tx，得到接近理想占空比D1的调整比率(ty2/Tx)。因此，即使在基准比率(ty2/Ts)与理想占空比D1之差大的情况下，也能够防止设定从理想占空比D1大幅偏离的输出占空比的事态。
周期设定部105以从以第一周期间隔确定的多个周期候补值中选择任一值的方式设定周期设定值Ts。输出占空比设定部104使由周期设定部105设定的周期设定值Ts以比第一周期间隔短的第二周期间隔(变动幅度D2)变化而生成周期调整值Tx。这样一来，能够使由周期设定部105设定的周期设定值Ts更细微地变化而得到周期调整值Tx，在使调整比率(ty2/Tx)接近理想占空比D1方面容易得到更优选的周期调整值Tx。
<其他实施例>
本发明不限于利用上述记载及附图而说明的实施例，例如，如下的实施例也包含于本发明的技术范围。
在实施例1中，例示出了降压型的DCDC转换器作为电压变换装置，但在实施例1或对实施例1进行变更而得到的所有例子中，只要是由PWM信号控制的电压变换装置即可，既可以是升压型的DCDC转换器，也可以是升降压型的DCDC转换器。另外，电压变换装置既可以是输入侧与输出侧固定化的单向型的DCDC转换器，也可以是双向型的DCDC转换器。
在实施例1中，例示出了单相型的DCDC转换器，但在实施例1或对实施例1进行变更而得到的所有例子中，也可以是多相型的DCDC转换器。
在实施例1中，例示出了同步整流式的DCDC转换器，但在实施例1或对实施例1进行变更而得到的所有例子中，也可以是将一部分开关元件置换为二极管而得到的二极管方式的DCDC转换器。
在实施例1中，作为电压变换电路的开关元件，例示出了构成为N沟道型的MOSFET的开关21、22，但在实施例1或对实施例1进行变更而得到的所有例子中，也可以是P沟道型的MOSFET，还可以是双极型晶体管等其他开关元件。
在实施例1中，控制部10构成为微型计算机，构成为基于控制部10处的设定而由产生部16产生PWM信号，但产生部16的功能也可以包含于控制部10。例如，微型计算机也可以构成为能够执行产生部16的功能。
在实施例1中，控制部10以微型计算机为主体而构成，但也可以利用微型计算机以外的多个硬件电路来实现。
在实施例1中，展示了如下例子：利用作为反馈运算部发挥功能的反馈运算部102A，基于向第二导电路径32施加的输出电压V2与预先确定的目标电压Vt的偏差，以PID方式进行反馈运算，将在下次的周期中作为目标的接通时间(目标接通时间ta)作为操作量来进行计算，但在实施例1或对实施例1进行变更而得到的所有例子中，只要是基于向第二导电路径32施加的输出电压V2和预先确定的目标电压Vt而以使输出电压V2接近目标电压Vt的方式决定目标接通时间ta的反馈运算方式即可，能够使用公知的各种反馈运算方式。
在实施例1中，第二接通时间决定部104C从多个设定候补值中将由第一接通时间决定部104B决定的最新的第一接通时间ty1以上或以下的最接近的设定候补值决定为第二接通时间ty2，但在实施例1或对实施例1进行变更而得到的所有例子中，也可以从由第一接通时间决定部104B决定的最新的第一接通时间ty1以下的多个设定候补值中将最接近的设定候补值决定为第二接通时间ty2，还可以从由第一接通时间决定部104B决定的最新的第一接通时间ty1以上的多个设定候补值中将最接近的设定候补值决定为第二接通时间ty2。
在实施例1中，例示出了设置有校正值生成部109，反映校正值Df而生成理想占空比D1的结构，但也可以是不设置校正值生成部109的构成。在该情况下，将目标占空比Da作为理想占空比D1即可。
标号说明
1…车载用的信号产生电路
2…电压变换装置
16…产生部
21、22…开关
90…车载用电源装置
102…目标占空比设定部
104…输出占空比设定部
105…周期设定部
109…校正值生成部
Claims (6)
1.一种车载用的信号产生电路，产生提供给电压变换装置的PWM信号，所述电压变换装置利用与PWM信号对应的开关的接通断开动作来变换输入电压并将输出电压输出，其中，所述车载用的信号产生电路具有：
产生部，对所述电压变换装置产生PWM信号；
目标占空比设定部，基于所述电压变换装置的输出来设定PWM信号的占空比的目标值即目标占空比；
周期设定部，构成为设定PWM信号的周期设定值，使设定的所述周期设定值根据时间经过而变化；及
输出占空比设定部，对所述产生部设定输出占空比，所述输出占空比是基于由所述目标占空比设定部设定的所述目标占空比和由所述周期设定部设定的所述周期设定值的占空比的值，
所述产生部产生将由所述输出占空比设定部设定的所述输出占空比作为占空比的值的PWM信号，
所述输出占空比设定部在将基于理想占空比和由所述周期设定部设定的所述周期设定值的接通时间作为第一接通时间，将基于预定的分辨率而确定的多个设定候补值中接近所述第一接通时间的值作为第二接通时间时，
以使所述第二接通时间相对于使所述周期设定值增加或减小而得到的周期调整值的比率即调整比率接近所述理想占空比的方式生成所述周期调整值，
以将所述周期调整值作为PWM信号的周期并将所述第二接通时间作为PWM信号的接通时间的方式设定所述输出占空比，
所述理想占空比是反映了由所述目标占空比设定部设定的所述目标占空比的值。
2.根据权利要求1所述的车载用的信号产生电路，其中，
具有校正值生成部，所述校正值生成部基于所述理想占空比与由所述输出占空比设定部设定的所述输出占空比之差，来生成所述输出占空比设定部在下次以后所使用的校正值，
所述输出占空比设定部将基于所述理想占空比和由所述周期设定部设定的所述周期设定值而确定的接通时间作为所述第一接通时间，
所述理想占空比是利用由所述校正值生成部在上次以前生成的所述校正值校正由所述目标占空比设定部设定的所述目标占空比而得到的值。
3.根据权利要求2所述的车载用的信号产生电路，其中，
所述输出占空比设定部将由所述校正值生成部上次生成的所述校正值与所述目标占空比相加而得到的相加值作为所述理想占空比，将所述周期设定值与所述理想占空比相乘而得到的相乘值作为所述第一接通时间，将所述多个设定候补值中最接近所述第一接通时间的值作为所述第二接通时间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车载用的信号产生电路，其中，
在所述第二接通时间相对于所述周期设定值的比率即基准比率与所述理想占空比之差小于预定值的情况下，所述输出占空比设定部将所述基准比率作为所述输出占空比，
在所述基准比率与所述理想占空比之差为所述预定值以上的情况下，所述输出占空比设定部生成所述周期调整值，将所述周期调整值作为PWM信号的周期并将所述第二接通时间作为PWM信号的接通时间而设定所述输出占空比。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的车载用的信号产生电路，其中
所述周期设定部以从以第一周期间隔确定的多个周期候补值中选择任一值的方式设定所述周期设定值，
所述输出占空比设定部使由所述周期设定部设定的所述周期设定值以比所述第一周期间隔短的第二周期间隔变化而生成所述周期调整值。
6.一种车载用电源装置，包括：
权利要求1～5中任一项所述的车载用的信号产生电路；
所述电压变换装置；及
所述目标占空比设定部。
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