DE112014004594T5

DE112014004594T5 - Power system

Info

Publication number: DE112014004594T5
Application number: DE112014004594.2T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Uno
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-08-18
Also published as: JPWO2015050092A1; CN105580260B; CN105580260A; JP6191698B2; WO2015050092A1

Abstract

Es wird ein Energieversorgungssystem mit mehreren Energieversorgungsvorrichtungen vorgesehen, wobei Eingangsabschnitte derselben parallel zueinander geschaltet sind und Ausgangsabschnitte derselben ebenfalls parallel zueinander geschaltet sind. Die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen umfassen jeweils ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um eine Übermittlung eines seriellen Signals in Start-Stopp-Synchronisation vorzunehmen. Das Steuergerät mindestens einer der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen übermittelt das serielle Signal, während das Steuergerät jeder der anderen Energieversorgungsvorrichtungen das serielle Signal empfängt. Weiterhin umfassen die Energieversorgungsvorrichtungen jeweils einen Schaltsteuerkreis zum Schalten eines Schaltelements synchron mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals. Jede Energieversorgungsvorrichtung ist ohne Verwenden von einzelnen Taktleitungen für Synchronisation mit anderen Energieversorgungsvorrichtungen synchronisiert.There is provided a power supply system having a plurality of power supply devices, wherein input portions thereof are connected in parallel with each other, and output portions thereof are also connected in parallel with each other. The plurality of power supply devices each include a controller that is configured to perform a transmission of a serial signal in start-stop synchronization. The controller of at least one of the plurality of power supply devices transmits the serial signal while the controller of each of the other power supply devices receives the serial signal. Furthermore, the power supply devices each include a switching control circuit for switching a switching element in synchronization with a leading or trailing edge of the serial signal. Each power supply device is synchronized without using individual clock lines for synchronization with other power supply devices.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem mit mehreren Energieversorgungsvorrichtungen, wobei Eingangsabschnitte derselben parallel zueinander geschaltet sind und Ausgangsabschnitte derselben ebenfalls parallel zueinander geschaltet sind.The present invention relates to a power supply system having a plurality of power supply devices, wherein input portions thereof are connected in parallel to each other and output portions thereof are also connected in parallel with each other.

Technischer HintergrundTechnical background

Um eine hohe Leistungsabgabe zu erhalten, einen redundanten Betrieb zu verwirklichen usw. werden Energieversorgungssysteme mit einer Konfiguration, bei der mehrere Energieversorgungsvorrichtungen parallel zueinander geschaltet sind, verwendet. Bei Verwendung von mehreren Energieversorgungsvorrichtungen müssen die Betriebe der Energieversorgungsvorrichtungen miteinander synchronisiert werden, um ein Interferenzphänomen (Schaltschlag), das durch mehrere Schaltvorgänge hervorgerufen wird, zu unterbinden. Patentschrift 1 offenbart zum Beispiel eine mehrphasige Energieversorgungseinrichtung, bei der mehrere Energieversorgungsvorrichtungen parallel zueinander geschaltet sind. Bei der genannten Energieversorgungseinrichtung wird ein Taktsignal einer vorbestimmten Frequenz mit einer vorbestimmten Phase von einem Steuergerät MCU zu PWM-Einbau-Antriebseinheiten ausgegeben, um die Schaltfrequenzen zu synchronisieren. Die mehreren PWM-Einbau-Antriebseinheiten speisen mit anderen Worten jeweils das Taktsignal ein und treiben einen Induktor derselben synchronisiert mit dem Taktsignal an.In order to obtain a high output, realize a redundant operation, etc., power supply systems having a configuration in which a plurality of power supply devices are connected in parallel with each other are used. When using multiple power supply devices, the operations of the power supply devices must be synchronized with each other to prevent an interference phenomenon (switching shock) caused by multiple switching operations. Patent Document 1, for example, discloses a multi-phase power supply device in which a plurality of power supply devices are connected in parallel with each other. In the aforementioned power supply device, a clock signal of a predetermined frequency having a predetermined phase is output from a controller MCU to PWM built-in drive units to synchronize the switching frequencies. In other words, the plurality of PWM built-in drive units respectively feed the clock signal and drive an inductor thereof synchronized with the clock signal.

Liste der AnführungenList of quotations

PatentschriftPatent

Patent document 1: unaudited Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2012-80744

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Bei der in Patentschrift 1 offenbarten Energieversorgungseinrichtung werden mehr elektrische Leitungen, Anschlüsse und dergleichen nötig, wenn die Anzahl an PWM-Einbau-Antriebseinheiten zunimmt, da jede PWM-Einbau-Antriebseinheit eine Taktleitung benötigt, wodurch Kosten erhöht werden. Da die Taktleitung zu einer Rauscherzeugungsquelle wird und auch ein Rauschempfänger wird, müssen ferner Gegenmaßnahmen gegen eine solche Rauschproblematik ergriffen werden.In the power supply device disclosed in Patent Document 1, as the number of PWM installation drive units increases, since each PWM installation drive unit requires one clock line, more electric wires, terminals, and the like become necessary, thereby increasing costs. Further, since the clock line becomes a source of noise generation and also becomes a noise receiver, countermeasures against such a noise problem need to be taken.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Energieversorgungssystem vorzusehen, bei dem einzelne Taktleitungen zum Synchronisieren von mehreren Energieversorgungsvorrichtungen nicht erforderlich sind, wodurch die vorstehend erwähnte Geräuschproblematik gelöst wird.An object of the present invention is to provide a power supply system in which individual clock lines for synchronizing a plurality of power supply devices are not required, whereby the above-mentioned noise problem is solved.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystem umfasst mehrere Energieversorgungsvorrichtungen, bei denen Eingangsabschnitte der genannten Vorrichtungen zueinander parallel geschaltet sind und Ausgangsabschnitte der genannten Vorrichtungen ebenfalls zueinander parallel geschaltet sind. Die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen umfassen jeweils einen Wandler für Energieumwandlung, einen Schaltsteuerkreis für Schaltsteuerung eines Schaltelements und ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um eine Übermittlung eines seriellen Signals in Start-Stopp-Synchronisation vorzunehmen. Das Steuergerät mindestens einer der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen übermittelt das serielle Signal, während das Steuergerät jeder der anderen Energieversorgungsvorrichtungen das serielle Signal empfängt. Jeder Schaltsteuerkreis der mehrere Energieversorgungsvorrichtungen schaltet das Schaltelement synchron mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals.A power supply system according to the invention comprises a plurality of power supply devices in which input portions of said devices are connected in parallel with each other and output portions of said devices are also connected in parallel with each other. The plurality of power supply devices each include a power conversion converter, a switching control circuit for switching control of a switching element, and a controller configured to perform a transmission of a serial signal in start-stop synchronization. The controller of at least one of the plurality of power supply devices transmits the serial signal while the controller of each of the other power supply devices receives the serial signal. Each switching control circuit of the plurality of power supply devices switches the switching element in synchronization with a leading or trailing edge of the serial signal.

Ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystem umfasst mehrere Energieversorgungsvorrichtungen, wobei Eingangsabschnitte der genannten Vorrichtungen parallel zueinander geschaltet sind und Ausgangsabschnitte der genannten Abschnitte ebenfalls parallel zueinander geschaltet sind, und umfasst weiterhin ein externes Steuergerät, das ausgelegt ist, um zusätzlich zu den mehreren Energieversorgungsvorrichtungen eine Übermittlung eines seriellen Signals in Start-Stopp-Synchronisation vorzunehmen. Die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen umfassen jeweils einen Wandler für Energieumwandlung, einen Schaltsteuerkreis für Schaltsteuerung eines Schaltelements und ein Steuergerät, das ausgelegt ist, um eine Übermittlung des seriellen Signals in Start-Stopp-Synchronisation vorzunehmen. Das externe Steuergerät übermittelt das serielle Signal, während die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen das serielle Signal empfangen. Jeder Schaltsteuerkreis der mehrere Energieversorgungsvorrichtungen schaltet das Schaltelement synchron mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals.A power supply system according to the invention comprises a plurality of power supply devices, wherein input portions of said devices are connected in parallel and output portions of said portions are also connected in parallel with each other, and further comprises an external controller configured to provide, in addition to the plurality of power supply devices, a transmission of a serial signal Start-stop synchronization. The plurality of power supply devices each include a power conversion converter, a switching control circuit for switching control of a switching element, and a controller configured to perform a transmission of the serial signal in start-stop synchronization. The external controller transmits the serial signal while the plurality of power supply devices receive the serial signal. Each switching control circuit of the plurality of power supply devices switches the switching element in synchronization with a leading or trailing edge of the serial signal.

Mit der vorstehenden Konfiguration können Betriebe der Energieversorgungsvorrichtungen unter Verwenden weniger elektrischer Leitungen synchronisiert werden, wodurch es ermöglicht wird, eine Zunahme der elektrischen Leitungen und Anschlüsse zu unterbinden. Ferner können Probleme in Verbindung mit Rauschen verringert werden.With the above configuration, operations of the power supply devices can be synchronized using less electric wires, thereby making it possible to increase the electric wires and terminals prevention. Furthermore, problems associated with noise can be reduced.

Der Schaltsteuerkreis mindestens einer der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen kann eine konstante Verzögerungszeit zwischen einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals und dem Schalten des Schaltelements festlegen. Dies ermöglicht das Verwirklichen eines mehrphasigen Betriebs.The switching control circuit of at least one of the plurality of power supply devices may set a constant delay time between a leading or trailing edge of the serial signal and the switching of the switching element. This enables the realization of a multi-phase operation.

Es ist bevorzugt, dass eine Schaltperiode des Schaltelements, die durch den Schaltsteuerkreis festgelegt wird, und eine Länge eines Bits des seriellen Signals in einer Beziehung eines ganzzahligen Verhältnisses stehen. Dies ermöglicht ein Unterbinden von Wellenformrundung und Rauscherzeugung.It is preferable that a switching period of the switching element set by the switching control circuit and a length of one bit of the serial signal are in an integer ratio relationship. This enables suppression of waveform rounding and noise generation.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Da erfindungsgemäß Taktlinien zum Synchronisieren der Energieversorgungsvorrichtungen unnötig sind, kann eine Zunahme von elektrischen Leitungen, Anschlüssen und dergleichen unterbunden werden. Ferner können Probleme in Verbindung mit Rauschen verringert werden.Since, according to the invention, timing lines for synchronizing the power supply devices are unnecessary, an increase of electric wires, terminals and the like can be suppressed. Furthermore, problems associated with noise can be reduced.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 is a circuit diagram of a power supply system according to a first embodiment.

2 ist ein Blockdiagramm, das Schaltkreise oder Funktionen in Steuergeräten zeigt. 2 is a block diagram showing circuits or functions in ECUs.

3 ist ein Wellenformdiagramm eines seriellen Signals und von Rechteckwellensignalen, die durch Synchron-PWM-Generatoren der Steuergeräte erzeugt werden. 3 is a waveform diagram of a serial signal and square wave signals generated by synchronous PWM generators of the controllers.

4 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4 is a circuit diagram of a power supply system according to a second embodiment.

5 ist ein Wellenformdiagramm, das Betriebe des Energieversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 5 FIG. 15 is a waveform diagram showing operations of the power supply system according to the second embodiment. FIG.

6 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Interleaving-Operation zeigt. 6 is a waveform diagram showing an interleaving operation.

7 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform. 7 is a circuit diagram of a power supply system according to a third embodiment.

8 ist ein Wellenformdiagramm, das Betriebe eines Energieversorgungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. 8th FIG. 12 is a waveform diagram showing operations of a power supply system according to a fourth embodiment. FIG.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen zum Implementieren der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die Zeichnungen unter Heranziehen einiger spezifischer Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen tragen identische Bestandteile die gleichen Bezugszeichen. Natürlich sind die jeweiligen Ausführungsformen lediglich Beispiele, und es ist möglich, die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen teilweise zu ersetzen oder zu kombinieren.Hereinafter, several embodiments for implementing the present invention will be described with reference to the drawings taking a few specific examples. In the drawings, identical components bear the same reference numerals. Of course, the respective embodiments are merely examples, and it is possible to partially replace or combine the configurations described in the various embodiments.

<<Erste Ausführungsform>><< First Embodiment >>

1 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform. Ein Energieversorgungssystem 201 dieser Ausführungsform umfasst mehrere Energieversorgungsvorrichtungseinheiten (nachstehend einfach als ”Einheiten” bezeichnet) 100A, 100B usw., und Eingangsabschnitte derselben sind zueinander parallel geschaltet und Ausgangsabschnitte derselben sind ebenfalls zueinander parallel geschaltet. In 1 sind die dritte und folgende Einheiten weggelassen. Auch wenn die Einheiten 100A, 100B usw. im Grunde die gleiche Konfiguration haben, arbeitet in diesem Beispiel die Einheit 100A als Master, während die anderen Einheiten, einschließlich der Einheit 100B, als Slaves arbeiten. 1 is a circuit diagram of a power supply system according to a first embodiment. An energy supply system 201 This Embodiment Includes Multiple Power Supply Device Units (hereinafter referred to simply as "units") 100A . 100B etc., and input portions thereof are connected in parallel with each other, and output portions thereof are also connected in parallel with each other. In 1 the third and following units are omitted. Even if the units 100A . 100B etc. basically have the same configuration, the unit works in this example 100A as master, while the other units, including the unit 100B to work as slaves.

In dem Fall, da die Einheit 100A als Beispiel herangezogen wird, umfasst die Einheit 100A einen Wandler 1, ein PWM-Steuergerät 2, ein Steuergerät 10A und eine Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3. Der Wandler 1 umfasst ein Schaltelement Q1, eine Diode D1, einen Induktor L1 und einen Kondensator C1, um eine nicht isolierte Abwärtswandlerschaltung zu konfigurieren. Das PWM-Steuergerät 2 umfasst einen Fehlerverstärker OPAMP1, einen PWM-Komparator CMP1 und eine Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21. Der Wandler 1, das PWM-Steuergerät 2 und das Steuergerät 10A bilden einen erfindungsgemäßen ”Schaltsteuerkreis”.In the case, as the unit 100A as an example, the unit comprises 100A a converter 1 , a PWM controller 2 , a control unit 10A and an output voltage detection circuit 3 , The converter 1 includes a switching element Q1, a diode D1, an inductor L1, and a capacitor C1 to configure a non-isolated buck converter circuit. The PWM controller 2 comprises an error amplifier OPAMP1, a PWM comparator CMP1 and a triangular wave generating circuit 21 , The converter 1 , the PWM controller 2 and the controller 10A form a "switching control circuit" according to the invention.

Die Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 ist eine Spannungsteilerschaltung, die aus Widerständen R1 und R0 gebildet ist. Der Fehlerverstärker OPAMP1 vergleicht eine Referenzspannung Vref und eine Ausgangsspannung der Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 und liefert dann einem nichtinvertierenden Anschluss des PWM-Komparators CMP1 eine Fehlerspannung. Ein Kondensator C2 und ein Widerstand R2 sind zwischen einem invertierenden Anschluss und einem Ausgangsanschluss des Fehlerverstärkers OPAMP1 angeschlossen. Diese Schaltung dient als Phasenkompensationsschaltung, um Oszillation des Steuersystems zu verhindern.The output voltage detection circuit 3 is a voltage divider circuit formed of resistors R1 and R0. The error amplifier OPAMP1 compares a reference voltage Vref and an output voltage of the output voltage detection circuit 3 and then provides an error voltage to a non-inverting terminal of the PWM comparator CMP1. A capacitor C2 and a resistor R2 are connected between an inverting terminal and an output terminal of the error amplifier OPAMP1. This circuit serves as a phase compensation circuit to prevent oscillation of the control system.

Das Steuergerät 10A besteht aus einer Mikrosteuereinheit MCU. Das Steuergerät 10A liefert der Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21 ein Rechteckwellensignal. Die Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21 erzeugt ein Dreieckwellensignal synchron mit dem Rechteckwellensignal und liefert das erzeugte Dreieckwellensignal zu einem invertierenden Anschluss des PWM-Komparators CMP1. Der PWM-Komparator CMP1 vergleicht die zu dem nichtinvertierenden Anschluss eingespeiste Eingangsspannung und das Dreieckwellensignal, wodurch dem Schaltelement Q1 ein PWM-Signal geliefert wird. The control unit 10A consists of a microcontroller MCU. The control unit 10A provides the triangular wave generating circuit 21 a square wave signal. The triangular wave generating circuit 21 generates a triangular wave signal in synchronism with the square wave signal, and supplies the generated triangular wave signal to an inverting terminal of the PWM comparator CMP1. The PWM comparator CMP1 compares the input voltage fed to the non-inverting terminal and the triangular wave signal, thereby providing the switching element Q1 with a PWM signal.

Das Schaltelement Q1 wird von dem Signal, das der PWM unterzogen wurde, gesteuert. In dem Induktor 1 fließt während eines Zeitraums, da das Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, ein Erregerstrom, und während eines Zeitraums, da das Schaltelement Q1 abgeschaltet ist, fließt durch die Diode D1 ein Rückflussstrom.The switching element Q1 is controlled by the signal which has undergone the PWM. In the inductor 1 during a period when the switching element Q1 is turned on, an exciting current flows, and during a period when the switching element Q1 is turned off, a reverse current flows through the diode D1.

Das Steuergerät 10A gibt ein serielles Signal zur Übermittlung an eine serielle Signalleitung 4 aus. Das Rechteckwellensignal wird mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals synchronisiert. Das Steuergerät 10A gibt mit anderen Worten das serielle Signal zur Übermittlung aus und erzeugt das Rechteckwellensignal, das mit der vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals synchronisiert ist. Zu beachten ist aber, dass das Steuergerät 10A nicht ständig jederzeit das serielle Signal zur Übermittlung ausgeben muss.The control unit 10A gives a serial signal for transmission to a serial signal line 4 out. The square wave signal is synchronized with a leading or trailing edge of the serial signal. The control unit 10A In other words, it outputs the serial signal for transmission and generates the square wave signal synchronized with the leading or trailing edge of the serial signal. It should be noted, however, that the control unit 10A does not have to constantly output the serial signal for transmission at all times.

Ein Steuergerät 10B in der Einheit 100B speist das serielle Signal an der seriellen Signalleitung 4 ein, erzeugt ein mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals synchronisiertes Rechteckwellensignal und liefert das erzeugte Rechteckwellensignal zu der Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21.A control unit 10B in the unit 100B feeds the serial signal to the serial signal line 4 on, generates a square wave signal synchronized with a leading or trailing edge of the serial signal, and supplies the generated square wave signal to the triangular wave generating circuit 21 ,

2 ist ein Blockdiagramm, das Schaltkreise oder Funktionen in den Steuergeräten zeigt. Die Steuergeräte 10A, 10B usw. umfassen jeweils einen Synchron-PWM-Generator 11 und einen seriellen Übermittlungsabschnitt 12 mit Start-Stopp-Synchronisation. Der Synchron-PWM-Generator 11 in dem Steuergerät 10A erzeugt durch Eigenschwingung ein Rechteckwellensignal. Der serielle Übermittlungsabschnitt 12 mit Start-Stopp-Synchronisation in dem Steuergerät 10A speist das vorstehende Rechteckwellensignal ein und gibt Übermittlungsdaten von einem TX-Anschluss desselben synchron mit einer vorderen oder hinteren Flanke des Rechteckwellensignals aus. Ferner speist der serielle Übermittlungsabschnitt mit Start-Stopp-Synchronisation 12 Übermittlungsdaten von einem RX-Anschluss desselben ein. Der serielle Übermittlungsabschnitt 12 mit Start-Stopp-Synchronisation in dem Steuergerät 10B gibt Übermittlungsdaten von dem TX-Anschluss desselben in Start-Stopp-Synchronisation aus und speist die Übermittlungsdaten von dem RX-Anschluss desselben ein. Der Synchron-PWM-Generator 11 in dem Steuergerät 10B erzeugt ein Rechteckwellensignal synchron mit einer vorderen oder hinteren Flanke der Übermittlungsdaten an der seriellen Signalleitung 4. Die Perioden der Rechteckwellensignale, die von den Synchron-PWM-Generatoren in dem Steuergerät 10A, 10B usw. erzeugt werden, sind gleich. 2 is a block diagram showing circuits or functions in the controllers. The controllers 10A . 10B etc. each include a synchronous PWM generator 11 and a serial transmission section 12 with start-stop synchronization. The synchronous PWM generator 11 in the control unit 10A generates a square wave signal by self-oscillation. The serial transmission section 12 with start-stop synchronization in the control unit 10A feeds the above rectangular wave signal and outputs transmission data from a TX terminal thereof in synchronism with a leading or trailing edge of the rectangular wave signal. Further, the serial transmission section feeds start-stop synchronization 12 Transmission data from an RX port of the same. The serial transmission section 12 with start-stop synchronization in the control unit 10B outputs transmission data from the TX port thereof in start-stop synchronization and feeds the transmission data from the RX port thereof. The synchronous PWM generator 11 in the control unit 10B generates a square wave signal in synchronization with a leading or trailing edge of the transmission data on the serial signal line 4 , The periods of square wave signals generated by the synchronous PWM generators in the controller 10A . 10B etc. are generated are the same.

3 ist ein Wellenformdiagramm eines seriellen Signals und von Rechteckwellensignalen, die durch die Synchron-PWM-Generatoren der Steuergeräte erzeugt werden. In diesem Beispiel wird das serielle Signal synchron mit einer vorderen Flanke des Reckteckwellensignals, das von dem Synchron-PWM-Generator 11 in dem als Master arbeitenden Steuergerät 10A erzeugt wird, ausgegeben. Das von dem Synchron-PWM-Generator 11 in den als Slaves arbeitenden Steuergeräten, etwa dem Steuergerät 10B, erzeugte Rechteckwellensignal wird mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals synchronisiert. 3 Figure 12 is a waveform diagram of a serial signal and square wave signals generated by the synchronous PWM generators of the controllers. In this example, the serial signal becomes synchronous with a leading edge of the square wave wave signal received from the synchronous PWM generator 11 in the working as a master controller 10A is generated, issued. That of the synchronous PWM generator 11 in the operating as slaves controllers, such as the controller 10B , Generated square wave signal is synchronized with a leading or trailing edge of the serial signal.

Das als Master arbeitende Steuergerät hält die serielle Signalleitung bei einem H-Pegel, wenn keine zu übermittelnde Daten vorliegen. In dem Fall, da irgendwelche Daten zu übermitteln sind, übermittelt das genannte Steuergerät 0 (0-Pegel) als Start-Bit und gibt dann nach dem Start-Bit nacheinander Bits aus. Nach Übermitteln einer festgelegten Anzahl von Bits übermittelt das Steuergerät 1 (H-Pegel) als Stopp-Bit und beendet die Datenübertragung.The controller operating as a master keeps the serial signal line at an H level when there is no data to be transmitted. In the case where any data is to be transmitted, said controller transmits 0 (0 level) as a start bit, and then outputs bits successively after the start bit. After transmitting a fixed number of bits, the controller transmits 1 (H level) as a stop bit and stops the data transfer.

In der vorstehend erläuterten Weise stimmen die Rechteckwellensignale, die von den Steuergeräten 10A, 10B usw. erzeugt werden, überein, so dass die jeweiligen PWM-Steuergeräte 2 PWM beruhend auf den gleichen Dreieckwellensignalen vornehmen. Dadurch schaltet der Wandler 1 jeder Einheit das Schaltelement Q1 bei der gleichen Schaltperiode.In the manner explained above, the square wave signals coming from the control units are correct 10A . 10B etc., so that the respective PWM controllers 2 PWM based on the same triangular wave signals. This will switch the converter 1 of each unit, the switching element Q1 at the same switching period.

Da somit gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Schalten synchronisiert mit der seriellen Übermittlung von Start-Stopp-Synchronisation ausgeführt wird, ist das Verwenden von Taktsignalen unnötig. Dadurch kann eine Zunahme von elektrischen Leitungen, Anschlüssen und dergleichen, die für Taktsignale zu verwenden wären, unterbunden werden. Da keine Taktleitungen vorhanden sind, kann ferner auch eine Rauscherzeugung aufgrund der Taktleitungen unterbunden werden.Thus, according to the present embodiment, since the switching is performed synchronized with the serial transmission of start-stop synchronization, the use of clock signals is unnecessary. Thereby, an increase of electric wires, terminals and the like which would be used for clock signals can be suppressed. Furthermore, since there are no clock lines, noise generation due to the clock lines can be suppressed.

<<Zweite Ausführungsform>><< Second Embodiment >>

4 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform. Ein Energieversorgungssystem 202 dieser Ausführungsform umfasst zwei Einheiten 100A und 100B und ist so ausgelegt, dass die Eingangsabschnitte der jeweiligen Einheiten parallel zueinander geschaltet sind und Ausgangsabschnitte der jeweiligen Einheiten ebenfalls parallel zueinander geschaltet sind. Diese beiden Einheiten 100A und 100B sind von der gleichen grundlegenden Konfiguration wie die in 1 gezeigten Einheiten 100A und 100B, unterscheiden sich aber im Betrieb des Steuergeräts 10B oder dergleichen, das als Slave arbeitet. 4 is a circuit diagram of a power supply system according to a second embodiment. An energy supply system 202 This embodiment comprises two units 100A and 100B and is designed so that the input portions of the respective units are connected in parallel with each other and output portions of the respective units are also connected in parallel with each other. These two units 100A and 100B are of the same basic configuration as those in 1 shown units 100A and 100B , but differ in the operation of the controller 10B or the like that works as a slave.

5 ist ein Wellenformdiagramm, das Betriebe des Energieversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, d. h. ein Wellenformdiagramm eines seriellen Signals, das von dem als Master arbeitenden Steuergerät 10A ausgegeben wird, und von Rechteckwellensignalen, die von den Synchron-PWM-Generatoren der jeweiligen Steuergeräte erzeugt werden. In diesem Beispiel steigt das Rechteckwellensignal, das von dem Synchron-PWM-Generator 11 in dem als Slave arbeitenden Steuergerät 10B oder dergleichen erzeugt wird, verzögert um eine konstante Zeit von einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals an. Diese Verzögerungszeit ist so festgelegt, dass die Einheit 100A als Master und die Einheit 100B als Slave zusammen eine Interleaving-Operation ausführen. 5 FIG. 15 is a waveform diagram showing operations of the power supply system according to the second embodiment, that is, a waveform diagram of a serial signal supplied from the master controller 10A and square wave signals generated by the synchronous PWM generators of the respective controllers. In this example, the square wave signal rising from the synchronous PWM generator rises 11 in the slave controller 10B or the like is delayed by a constant time from a leading or trailing edge of the serial signal. This delay time is set so that the unit 100A as master and the unit 100B as slave perform an interleaving operation together.

6 ist ein Wellenformdiagramm, das die Interleaving-Operation zeigt. In dem Fall, in dem hier die Phase eines Schaltvorgangs der Einheit 100A als ”A-Phase” dargestellt ist und die Phase eines Schaltvorgangs der Einheit 100B als ”B-Phase” dargestellt ist, weisen die Induktorströme und die Gate-Spannungen der A-Phase und der B-Phase in 6 gezeigte Wellenformen auf. Zwischen der Gate-Spannung der A-Phase (Gate-Spannung des Schaltelements Q1 in der Einheit 100A) und der Gate-Spannung der B-Phase (Gate-Spannung des Schaltelements Q1 in der Einheit 100B) liegt eine Phasendifferenz vor. Zusammen damit wird eine Phasendifferenz zwischen dem Induktorstrom der A-Phase (durch den Induktor L1 in der Einheit 100A fließender Strom) und dem Induktorstrom der B-Phase (durch den Induktor L1 in der Einheit 100B fließender Strom) erzeugt, wodurch die Interleaving-Operation ausgeführt wird. Dies ermöglicht es, die Ripple-Komponenten des Ausgangsstroms zu unterdrücken. 6 is a waveform diagram showing the interleaving operation. In the case where here the phase of a switching operation of the unit 100A is represented as "A-phase" and the phase of a switching operation of the unit 100B is shown as "B-phase", the inductor currents and the gate voltages of the A-phase and the B-phase in 6 shown waveforms. Between the gate voltage of the A-phase (gate voltage of the switching element Q1 in the unit 100A ) and the gate voltage of the B phase (gate voltage of the switching element Q1 in the unit 100B ) there is a phase difference. Along with this, a phase difference between the inductor current of the A phase (through the inductor L1 in the unit 100A flowing current) and the inductor current of the B phase (through the inductor L1 in the unit 100B flowing current), whereby the interleaving operation is performed. This makes it possible to suppress the ripple components of the output current.

Durch fehlende Beschränkung auf eine zweiphasige Interleaving-Operation kann ein mehrphasiger Betrieb, der nicht weniger als drei Phasen umfasst, in analoger Weise ausgeführt werden. Es reicht mit anderen Worten aus, dass mehrere Einheiten als Slaves vorgesehen werden und mehrere Verzögerungszeiten entsprechend den Synchron-PWM-Generatoren der Steuergeräte in den mehreren Einheiten jeweils festgelegt werden. In dem Fall zum Beispiel, da zwei Verzögerungszeiten festgelegt sind, wird ein mehrphasiger Betrieb mit drei Phasen durchgeführt.By not limiting to a two-phase interleaving operation, a multi-phase operation comprising not less than three phases can be carried out in an analogous manner. In other words, it suffices that a plurality of units are provided as slaves, and a plurality of delay times corresponding to the synchronous PWM generators of the controllers in the plurality of units are respectively set. For example, in the case where two delay times are set, three-phase multi-phase operation is performed.

Ferner können die vorstehenden Verzögerungszeiten während des Herstellungszeitraums der Einheiten in den Einheiten gespeichert werden, oder die Verzögerungszeiten können in den als Slaves arbeitenden entsprechenden Einheiten durch einen Befehl festgelegt werden, der von der als Master arbeitenden Einheit durch die vorstehend erwähnte serielle Übermittlung erteilt wird.Further, the above delay times may be stored in the units during the manufacturing period of the units, or the delay times may be set in the corresponding units operating as slaves by a command given by the master operating unit through the serial communication mentioned above.

<<Dritte Ausführungsform>><< Third Embodiment >>

7 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform. Ein Energieversorgungssystem 203 dieser Ausführungsform, das sich von der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheidet, umfasst zusätzlich zu den Energieversorgungsvorrichtungseinheiten 100A und 100B ein externes Steuergerät 20. Die Konfiguration des externen Steuergeräts 20 ist die gleiche wie die des in 2 gezeigten Steuergeräts 10A. Zu beachten ist aber, dass ein Signal des Synchron-PWM-Generators 11 nicht nach außen ausgegeben wird. Das externe Steuergerät 20 führt die gleichen Operationen wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Steuergerät 10A aus. Wie vorstehend erläutert kann das Steuergerät an der Außenseite der Einheiten vorgesehen werden. 7 is a circuit diagram of a power supply system according to a third embodiment. An energy supply system 203 This embodiment, which differs from the first and second embodiments, includes in addition to the power supply device units 100A and 100B an external controller 20 , The configuration of the external controller 20 is the same as the one in 2 shown control unit 10A , Note, however, that a signal of the synchronous PWM generator 11 is not issued to the outside. The external control unit 20 performs the same operations as the controller described in the first embodiment 10A out. As explained above, the controller may be provided on the outside of the units.

<<Vierte Ausführungsform>><< Fourth Embodiment >>

In einer vierten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Schaltperiode eines Schaltelements, die durch den Schaltsteuerkreis festgelegt wird, und die Länge eines Bits eines seriellen Signals in einer Beziehung eines ganzzahligen Verhältnisses ausgenommen das Verhältnis 1 zu 1 stehen.In a fourth embodiment, an example will be described in which the switching period of a switching element set by the switching control circuit and the length of one bit of a serial signal are in an integer ratio relationship except the ratio of 1 to 1.

Auch wenn bei der ersten bis dritten Ausführungsform die Beispiele beschrieben werden, bei denen die Länge eines Bits eines seriellen Signals und die Periode eines PWM Trägersignals (Schaltperiode eines Schaltelements) jeweils gleich sind, reicht es aus, dass die Schaltperiode eines Schaltelements und die Länge eines Bits eines seriellen Signals in einer Beziehung eines Verhältnisses eines ganzzahligen Vielfachen stehen.Although the examples in which the length of one bit of a serial signal and the period of a PWM carrier signal (switching period of one switching element) are the same in each of the first to third embodiments, it suffices that the switching period of a switching element and the length of a switching element Bits of a serial signal in a relationship of an integer multiple.

8 ist ein Wellenformdiagramm, das Betriebe eines Energieversorgungssystems gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt, wie durch Vergleich von 8 mit 3 deutlich ist, die Periode eines PWM-Trägersignals (Schaltperiode eines Schaltelements) ein 1/n-faches der Länge eines Bits eines seriellen Signals, wobei n eine ganze Zahl ist. Zum Beispiel beträgt eine Datenübertragungsrate des seriellen Signals 100 kbps, während eine Frequenz des PWM-Trägersignals 400 kHz beträgt. 8th FIG. 10 is a waveform diagram showing operations of a power supply system according to the fourth embodiment. FIG. In the present embodiment, as by comparing 8th With 3 is clear, the period of a PWM carrier signal (switching period of a switching element) a 1 / n times the length of one bit of a serial signal, where n is an integer. For example, a data transmission rate of the serial signal is 100 kbps while a frequency of the PWM carrier signal is 400 kHz.

Selbst bei der vorstehend beschriebenen Beziehung wird ein serielles Signal synchron mit einem Anstieg eines Rechteckwellensignals, das von einem Synchron-PWM-Generator in einem als Master arbeitenden Steuergerät erzeugt wird, ausgegeben. Dann wird ein Rechteckwellensignal, das von einem Synchron-PWM-Generator in einem als Slave arbeitenden Steuergerät erzeugt wird, mit einer vorderen oder hinteren Flanke des seriellen Signals synchronisiert.Even in the above-described relationship, a serial signal is output in synchronism with a rise of a square wave signal generated by a synchronous PWM generator in a master controller. Then, a square wave signal generated by a synchronous PWM generator in a slave-operated controller is synchronized with a leading or trailing edge of the serial signal.

In dem Fall, da die Länge eines Bits des seriellen Signals gleich der Schaltperiode ist, wird die Übertragungsfrequenz der seriellen Übermittlung hoch. Dies wirft in manchen Fällen das Problem eines Übertragungsfehlers aufgrund von Wellenformrundung auf, lässt die serielle Signalleitung zu einer Rauschquelle werden usw. Solche Probleme können aber durch Senken der Übertragungsfrequenz der seriellen Übermittlung wie in der vorliegenden Ausführungsform verhindert oder abgestellt werden.In the case that the length of one bit of the serial signal is equal to the switching period, the transmission frequency of the serial transmission becomes high. This in some cases raises the problem of a transmission error due to waveform rounding, makes the serial signal line a noise source, etc. However, such problems can be prevented or eliminated by lowering the transmission frequency of the serial transmission as in the present embodiment.

Auch wenn in 2 das Beispiel beschrieben wird, in dem eine Vollduplex-Übermittlung mithilfe von zwei seriellen Signalleitungen ausgeführt wird, kann die vorliegende Erfindung auf einen Fall übertragen werden, bei dem eine Halbduplex-Übermittlung mithilfe einer einzelnen seriellen Signalleitung ausgeführt wird.Even if in 2 For example, when the example in which full-duplex transmission is performed by using two serial signal lines, the present invention can be applied to a case where half-duplex transmission is performed by using a single serial signal line.

Auch wenn in den vorstehend erläuterten Ausführungsformen die Beispiele beschrieben werden, bei denen der Wandler aus einer nicht isolierten Abwärtswandlerschaltung gebildet ist, kann der Wandler ein Aufwärtswandler, ein Aufwärts- und Abwärtswandler oder dergleichen sein; der Wandler kann ein Wandler von Isolationsausführung sein, der einen Trenntransformator verwendet. Auch wenn ferner bei den vorstehenden Ausführungsformen die Beispiele einer analogen Steuerung beschrieben werden, bei der das PWM-Steuergerät durch Kombinieren des Fehlerverstärkers, des PWM-Komparators und von passiven Elementen konfiguriert ist, kann stattdessen eine digitale Steuerung genutzt werden, bei der die Steuerungsverarbeitung von einem MCU vorgenommen wird.Although in the above-described embodiments the examples in which the converter is formed of a non-isolated buck converter circuit will be described, the converter may be a boost converter, an up and down converter, or the like; the converter may be an insulation-type converter using an isolation transformer. Further, although in the above embodiments the examples of an analog control in which the PWM controller is configured by combining the error amplifier, the PWM comparator and passive elements are described, a digital control in which the control processing of FIG an MCU is made.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

C1C1: Kondensatorcapacitor
CMP1CMP 1: PWM-KomparatorPWM comparator
D1D1: Diodediode
L1L1: Induktorinductor
OPAMP1OPAMP1: Fehlerverstärkererror amplifier
Q1Q1: Schaltelementswitching element
11: Wandlerconverter
22: PWM-SteuergerätPWM controller
33: AusgangsspannungsdetektionsschaltungOutput voltage detection circuit
44: serielle Signalleitungserial signal line
10A, 10B10A, 10B: Steuergerätcontrol unit
1111: Synchron-PWM-GeneratorSynchronous PWM generator
1212: serieller Übermittlungsabschnitt mit Start-Stopp-Synchronisationserial transmission section with start-stop synchronization
2121: DreieckwellenerzeugungsschaltungTriangular wave generating circuit
100A, 100B100A, 100B: EnergieversorgungsvorrichtungseinheitThe power supply apparatus unit
201, 202201, 202: EnergieversorgungssystemPower system

Claims

Energy supply system comprising: a plurality of power supply devices in which input portions of said devices are connected in parallel with each other and output portions of said devices are also connected in parallel with each other, wherein the plurality of power supply devices each comprise a power conversion converter, a switching control circuit for switching control of a switching element, and a control device configured to perform a transmission of a serial signal in start-stop synchronization; the controller transmits the serial signal to at least one of the plurality of power supply devices while the controller of each of the other power supply devices receives the serial signal, and each switching control circuit of the plurality of power supply devices switches the switching element in synchronization with a leading or trailing edge of the serial signal.

Energy supply system comprising: a plurality of power supply devices in which input portions of said devices are connected in parallel with each other and output portions of said devices are also connected in parallel with each other, wherein the power supply system further comprises an external controller configured to perform a transmission of a serial signal in start-stop synchronization in addition to the plurality of power supply devices. the plurality of power supply devices each comprise a power conversion converter, a switching control circuit for switching control of a switching element, and a control device configured to perform a transmission of the serial signal in start-stop synchronization; the external controller transmits the serial signal while the plurality of power supply devices receive the serial signal, and each switching control circuit of the plurality of power supply devices switches the switching element in synchronization with a leading or trailing edge of the serial signal.

The power supply system according to claim 1 or 2, wherein the switching control circuit of at least one of the plurality of power supply devices sets a constant delay time between a leading or trailing edge of the serial signal and the switching of the switching element.

The power supply system according to claim 1, 2 or 3, wherein a switching period of the switching element set by the switching control circuit and a length of one bit of the serial signal are in an integer ratio relationship.