JP2001258244A - 電流近似回路を備えるスイッチング電源装置 - Google Patents
電流近似回路を備えるスイッチング電源装置Info
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- JP2001258244A JP2001258244A JP2000067933A JP2000067933A JP2001258244A JP 2001258244 A JP2001258244 A JP 2001258244A JP 2000067933 A JP2000067933 A JP 2000067933A JP 2000067933 A JP2000067933 A JP 2000067933A JP 2001258244 A JP2001258244 A JP 2001258244A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング電源装置の効率を向上させる。
【解決手段】 スイッチング電源装置は、入力電圧Ｖin
が印加されるスイッチＭ１、スイッチＭ１に接続された
コイルＬ、および出力端子に接続された出力コンデンサ
Ｃout を含む。分圧回路１は、出力電圧Ｖout を分圧し
て電圧フィードバック信号Ｖfbを生成する。エラーアン
プ２は、電圧フィードバック信号Ｖfbに基づいて電流指
令値信号Ｉinstを生成する。電流近似回路３は、電圧フ
ィードバック信号Ｖfbを利用してコイル電流近似値Ｉap
を生成する。スイッチＭ１は、電流指令値信号Ｉinstお
よびコイル電流近似値Ｉapに従って制御される。
が印加されるスイッチＭ１、スイッチＭ１に接続された
コイルＬ、および出力端子に接続された出力コンデンサ
Ｃout を含む。分圧回路１は、出力電圧Ｖout を分圧し
て電圧フィードバック信号Ｖfbを生成する。エラーアン
プ２は、電圧フィードバック信号Ｖfbに基づいて電流指
令値信号Ｉinstを生成する。電流近似回路３は、電圧フ
ィードバック信号Ｖfbを利用してコイル電流近似値Ｉap
を生成する。スイッチＭ１は、電流指令値信号Ｉinstお
よびコイル電流近似値Ｉapに従って制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置においてコイル電流を間接的に検出する回路および
方法に係わる。
装置においてコイル電流を間接的に検出する回路および
方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、出力回路にコイルおよびコン
デンサを有するスイッチング電源装置は数多く知られて
いる。この種のスイッチング電源装置としては、例え
ば、ＤＣ／ＤＣコンバータが代表的な例である。
デンサを有するスイッチング電源装置は数多く知られて
いる。この種のスイッチング電源装置としては、例え
ば、ＤＣ／ＤＣコンバータが代表的な例である。
【０００３】図５は、既存のスイッチング電源装置の一
例の構成図である。ここでは、降圧型のＤＣ／ＤＣコン
バータを示す。このＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電圧
およびコイル電流を検出し、それらをフィードバック信
号として利用してスイッチＭ１およびＭ２を制御するこ
とにより出力電圧を一定の値に保持する。
例の構成図である。ここでは、降圧型のＤＣ／ＤＣコン
バータを示す。このＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電圧
およびコイル電流を検出し、それらをフィードバック信
号として利用してスイッチＭ１およびＭ２を制御するこ
とにより出力電圧を一定の値に保持する。
【０００４】出力電圧は、出力端子に接続された抵抗ネ
ットワークを利用して検出される。また、コイル電流
は、主電流が流れる経路に挿入された（ここでは、コイ
ルＬに直列的に接続されている）センス抵抗Ｒs におけ
る電圧降下を利用して検出される。なお、コイル電流
は、過電流を監視する目的でも検出されることがある。
ットワークを利用して検出される。また、コイル電流
は、主電流が流れる経路に挿入された（ここでは、コイ
ルＬに直列的に接続されている）センス抵抗Ｒs におけ
る電圧降下を利用して検出される。なお、コイル電流
は、過電流を監視する目的でも検出されることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、コイル
電流は、一般に、主電流が流れる経路に挿入されたセン
ス抵抗Ｒs における電圧降下を利用して検出される。こ
のとき、当然のことではあるが、このセンス抵抗Ｒs に
おいて損失が発生する。したがって、スイッチング電源
装置全体の効率の低下を招いてしまう。
電流は、一般に、主電流が流れる経路に挿入されたセン
ス抵抗Ｒs における電圧降下を利用して検出される。こ
のとき、当然のことではあるが、このセンス抵抗Ｒs に
おいて損失が発生する。したがって、スイッチング電源
装置全体の効率の低下を招いてしまう。
【０００６】なお、近年、バッテリにより駆動される電
子機器（例えば、ノート型パーソナルコンピュータ等）
が普及してきている。これらの電子機器では、バッテリ
駆動時間を長くすることが１つの課題となっている。こ
のため、これらの電子機器に搭載される電源装置の効率
を向上させることは、特に重要である。
子機器（例えば、ノート型パーソナルコンピュータ等）
が普及してきている。これらの電子機器では、バッテリ
駆動時間を長くすることが１つの課題となっている。こ
のため、これらの電子機器に搭載される電源装置の効率
を向上させることは、特に重要である。
【０００７】本発明の課題は、上述の問題を解決するこ
とであり、スイッチング電源装置の効率を向上させるこ
とである。また、本発明の他の課題は、出力回路にコイ
ルおよびコンデンサを有するスイッチング電源装置にお
いて、直接的に検出することなくコイル電流を求めるこ
とである。
とであり、スイッチング電源装置の効率を向上させるこ
とである。また、本発明の他の課題は、出力回路にコイ
ルおよびコンデンサを有するスイッチング電源装置にお
いて、直接的に検出することなくコイル電流を求めるこ
とである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源装置は、入力電圧が印加されるスイッチ、そのスイッ
チに接続されたコイル、および出力端子に接続されたコ
ンデンサを含む構成であり、出力電圧およびその出力電
圧を微分した値に基づいて上記コイルを介して流れる電
流を求める電流近似回路と、その電流近似回路により求
められたコイル電流を用いて上記スイッチを制御する制
御回路を有する。
源装置は、入力電圧が印加されるスイッチ、そのスイッ
チに接続されたコイル、および出力端子に接続されたコ
ンデンサを含む構成であり、出力電圧およびその出力電
圧を微分した値に基づいて上記コイルを介して流れる電
流を求める電流近似回路と、その電流近似回路により求
められたコイル電流を用いて上記スイッチを制御する制
御回路を有する。
【０００９】上記構成のスイッチング電源装置において
は、コイル電流は、直接的に検出されるのではなく、出
力電圧およびその出力電圧を微分した値に基づいて求め
られる。このため、コイル電流を求める際に発生する損
失は小さくなる。
は、コイル電流は、直接的に検出されるのではなく、出
力電圧およびその出力電圧を微分した値に基づいて求め
られる。このため、コイル電流を求める際に発生する損
失は小さくなる。
【００１０】上記電流近似回路（電流検出回路）は、予
め求められている当該スイッチング電源装置の出力電圧
と出力電流との対応関係に基づいて当該スイッチング電
源装置の出力電圧に対応する出力電流を求める出力電流
検出回路と、当該スイッチング電源装置の出力電圧を微
分する微分回路と、上記出力電流検出回路および上記微
分回路の出力に基づいて上記コイルを介して流れる電流
を求めるコイル電流検出回路とを有する。
め求められている当該スイッチング電源装置の出力電圧
と出力電流との対応関係に基づいて当該スイッチング電
源装置の出力電圧に対応する出力電流を求める出力電流
検出回路と、当該スイッチング電源装置の出力電圧を微
分する微分回路と、上記出力電流検出回路および上記微
分回路の出力に基づいて上記コイルを介して流れる電流
を求めるコイル電流検出回路とを有する。
【００１１】スイッチング電源装置におけるコイル電流
は、直流成分および交流成分に分けることが出来る。そ
して、コイル電流の直流成分は、概ね、当該スイッチン
グ電源装置の出力電流と一致する。ここで、当該スイッ
チング電源装置の出力電圧と出力電流との対応関係が予
め求められている場合には、出力電圧を検出することに
より出力電流を求めることが出来る。したがって、コイ
ル電流の直流成分は、出力電圧に基づいて求めることが
できる。一方、コイル電流の交流成分は、概ね上記コン
デンサへ流れ込む電流と一致する。ここで、このコンデ
ンサへ流れ込む電流を積分するとそのコンデンサの両端
電圧が得られる。また、このコンデンサの両端電圧は実
質的に当該スイッチング電源装置の出力電圧と同じもの
である。したがって、コイル電流の交流成分は、出力電
圧を微分した値に基づいて求めることができる。すなわ
ち、コイル電流は、スイッチング電源装置の出力電圧お
よびその出力電圧を微分した値に基づいて求めることが
できる。
は、直流成分および交流成分に分けることが出来る。そ
して、コイル電流の直流成分は、概ね、当該スイッチン
グ電源装置の出力電流と一致する。ここで、当該スイッ
チング電源装置の出力電圧と出力電流との対応関係が予
め求められている場合には、出力電圧を検出することに
より出力電流を求めることが出来る。したがって、コイ
ル電流の直流成分は、出力電圧に基づいて求めることが
できる。一方、コイル電流の交流成分は、概ね上記コン
デンサへ流れ込む電流と一致する。ここで、このコンデ
ンサへ流れ込む電流を積分するとそのコンデンサの両端
電圧が得られる。また、このコンデンサの両端電圧は実
質的に当該スイッチング電源装置の出力電圧と同じもの
である。したがって、コイル電流の交流成分は、出力電
圧を微分した値に基づいて求めることができる。すなわ
ち、コイル電流は、スイッチング電源装置の出力電圧お
よびその出力電圧を微分した値に基づいて求めることが
できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施
形態のスイッチング電源装置の構成図である。ここで
は、一例として、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを採り
上げる。
図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施
形態のスイッチング電源装置の構成図である。ここで
は、一例として、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを採り
上げる。
【００１３】図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータは、出力
電圧Ｖout およびコイル電流ＩL を検出し、それらをフ
ィードバック信号として利用しながら出力電圧Ｖout を
一定の値に保持する。ただし、コイル電流ＩL は、主電
流が流れる経路（コイルＬから出力端子へ向かう経路）
において直接的に検出されるのではなく、後述詳しく説
明する電流近似回路３により求められる。以下、このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの構成および動作を説明する。
電圧Ｖout およびコイル電流ＩL を検出し、それらをフ
ィードバック信号として利用しながら出力電圧Ｖout を
一定の値に保持する。ただし、コイル電流ＩL は、主電
流が流れる経路（コイルＬから出力端子へ向かう経路）
において直接的に検出されるのではなく、後述詳しく説
明する電流近似回路３により求められる。以下、このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの構成および動作を説明する。
【００１４】１組のスイッチＭ１およびＭ２は、入力電
圧Ｖinが印加されており、フリップフロップ５の状態に
従って交互に駆動される。なお、スイッチＭ２の代わり
にダイオードを用いることも可能である。この場合、ダ
イオードは、そのカソードがスイッチＭ１に接続するよ
うに設けられる。
圧Ｖinが印加されており、フリップフロップ５の状態に
従って交互に駆動される。なお、スイッチＭ２の代わり
にダイオードを用いることも可能である。この場合、ダ
イオードは、そのカソードがスイッチＭ１に接続するよ
うに設けられる。
【００１５】コイルＬは、スイッチＭ１およびＭ２に接
続され、エネルギーを蓄積する。出力コンデンサＣout
は、負荷に供給される電流を平滑化する。すなわち、出
力コンデンサＣout は、負荷が要求する電流よりもコイ
ル電流ＩL の方が大きかったときは、過剰な電荷を蓄積
し、負荷が要求する電流がコイル電流ＩL よりも大きか
ったときは、蓄積してある電荷を放出する。なお、コイ
ルＬおよび出力コンデンサＣout は、このＤＣ／ＤＣコ
ンバータの出力回路を構成する。
続され、エネルギーを蓄積する。出力コンデンサＣout
は、負荷に供給される電流を平滑化する。すなわち、出
力コンデンサＣout は、負荷が要求する電流よりもコイ
ル電流ＩL の方が大きかったときは、過剰な電荷を蓄積
し、負荷が要求する電流がコイル電流ＩL よりも大きか
ったときは、蓄積してある電荷を放出する。なお、コイ
ルＬおよび出力コンデンサＣout は、このＤＣ／ＤＣコ
ンバータの出力回路を構成する。
【００１６】分圧回路１は、複数の抵抗体を含む抵抗ネ
ットワークであり、出力電圧Ｖout（出力端子の電位）
を分圧する。なお、分圧回路１の出力は、出力電圧Ｖou
t を表す信号であり、以下ではこの信号を「電圧フィー
ドバック信号Ｖfb」と呼ぶことにする。
ットワークであり、出力電圧Ｖout（出力端子の電位）
を分圧する。なお、分圧回路１の出力は、出力電圧Ｖou
t を表す信号であり、以下ではこの信号を「電圧フィー
ドバック信号Ｖfb」と呼ぶことにする。
【００１７】エラーアンプ２は、電圧フィードバック信
号Ｖfb、および予め決められている参照電圧Ｖref が与
えられており、これらを互いに一致させるための信号を
出力する。エラーアンプ２の出力は、負荷に供給すべき
電流（あるいは、コイル電流ＩL ）を指示する信号であ
り、以下ではこの信号を「電流指令値信号Ｉinst」と呼
ぶことにする。
号Ｖfb、および予め決められている参照電圧Ｖref が与
えられており、これらを互いに一致させるための信号を
出力する。エラーアンプ２の出力は、負荷に供給すべき
電流（あるいは、コイル電流ＩL ）を指示する信号であ
り、以下ではこの信号を「電流指令値信号Ｉinst」と呼
ぶことにする。
【００１８】電流近似回路３は、電圧フィードバック信
号Ｖfbが与えられ、この信号に基づいてコイルＬに流れ
ているであろう電流を求める。電流近似回路３の出力
は、コイル電流ＩL の近似値（推定値）であり、以下で
はこの近似値を「コイル電流近似値Ｉap」と呼ぶことに
する。なお、電流近似回路３の具体的な構成については
後述する。
号Ｖfbが与えられ、この信号に基づいてコイルＬに流れ
ているであろう電流を求める。電流近似回路３の出力
は、コイル電流ＩL の近似値（推定値）であり、以下で
はこの近似値を「コイル電流近似値Ｉap」と呼ぶことに
する。なお、電流近似回路３の具体的な構成については
後述する。
【００１９】コンパレータ４は、エラーアンプ２から出
力される電流指令値信号Ｉinstと電流近似回路３から出
力されるコイル電流近似値Ｉapとを比較する。これによ
り、コイル電流ＩL が出力電圧Ｖout に基づいて決まる
電流指令値に達したか否かが検出される。
力される電流指令値信号Ｉinstと電流近似回路３から出
力されるコイル電流近似値Ｉapとを比較する。これによ
り、コイル電流ＩL が出力電圧Ｖout に基づいて決まる
電流指令値に達したか否かが検出される。
【００２０】フリップフロップ５は、１組のスイッチＭ
１およびＭ２を制御するための状態を保持する。即ち、
フリップフロップ５がセット状態を保持している期間
は、スイッチＭ１はオン状態に制御され、スイッチＭ２
はオフ状態に制御される。この場合、コイル電流ＩL
は、ほぼ直線的に上昇する。一方、フリップフロップ５
がリセット状態を保持している期間は、スイッチＭ１は
オフ状態に制御され、スイッチＭ２はオン状態に制御さ
れる。この場合、コイル電流ＩL は、ほぼ直線的に減少
していく。
１およびＭ２を制御するための状態を保持する。即ち、
フリップフロップ５がセット状態を保持している期間
は、スイッチＭ１はオン状態に制御され、スイッチＭ２
はオフ状態に制御される。この場合、コイル電流ＩL
は、ほぼ直線的に上昇する。一方、フリップフロップ５
がリセット状態を保持している期間は、スイッチＭ１は
オフ状態に制御され、スイッチＭ２はオン状態に制御さ
れる。この場合、コイル電流ＩL は、ほぼ直線的に減少
していく。
【００２１】フリップフロップ５のセット端子にはワン
ショット回路６の出力が与えられ、リセット端子にはコ
ンパレータ４の出力が与えられる。そして、コイル電流
ＩLが上記電流指令値よりも大きくなったことが検出さ
れると、フリップフロップ５はリセットされる。また、
ワンショット回路６は、コイル電流ＩL が上記電流指令
値よりも大きくなったことが検出されると、一定期間が
経過した後にフリップフロップ５をセットする。
ショット回路６の出力が与えられ、リセット端子にはコ
ンパレータ４の出力が与えられる。そして、コイル電流
ＩLが上記電流指令値よりも大きくなったことが検出さ
れると、フリップフロップ５はリセットされる。また、
ワンショット回路６は、コイル電流ＩL が上記電流指令
値よりも大きくなったことが検出されると、一定期間が
経過した後にフリップフロップ５をセットする。
【００２２】このように、このＤＣ／ＤＣコンバータに
おいては、コイル電流ＩL と出力電圧Ｖout に基づいて
決まる電流指令値とが比較され、その比較結果に基づい
て出力電圧Ｖout が制御される。ここで重要なことは、
コイル電流は、主電流が流れる経路において直接的に検
出されるのではなく、電流近似回路３により求められる
点である。
おいては、コイル電流ＩL と出力電圧Ｖout に基づいて
決まる電流指令値とが比較され、その比較結果に基づい
て出力電圧Ｖout が制御される。ここで重要なことは、
コイル電流は、主電流が流れる経路において直接的に検
出されるのではなく、電流近似回路３により求められる
点である。
【００２３】ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電
圧Ｖout は、上述の制御により、図２(a) に示すように
一定の値に保持されている。ところが、実際には、出力
電圧Ｖout は、図２(b) に示すように、出力電流Ｉout
（負荷に供給される電流）に応じて僅かに変化すること
が知られている。具体的には、出力電流Ｉout が小さい
ほど出力電圧Ｖout は高くなり、出力電流Ｉout が大き
くなるにつれて出力電圧Ｖout は低下していく。なお、
出力電流Ｉout と出力電圧Ｖout との対応関係は、実験
により、あるいはシミュレーションなどにより求めるこ
とができる。また、出力電圧Ｖout の変動範囲は、一般
に、ＤＣ／ＤＣコンバータにより保持される電圧値と比
べて十分に小さい。
圧Ｖout は、上述の制御により、図２(a) に示すように
一定の値に保持されている。ところが、実際には、出力
電圧Ｖout は、図２(b) に示すように、出力電流Ｉout
（負荷に供給される電流）に応じて僅かに変化すること
が知られている。具体的には、出力電流Ｉout が小さい
ほど出力電圧Ｖout は高くなり、出力電流Ｉout が大き
くなるにつれて出力電圧Ｖout は低下していく。なお、
出力電流Ｉout と出力電圧Ｖout との対応関係は、実験
により、あるいはシミュレーションなどにより求めるこ
とができる。また、出力電圧Ｖout の変動範囲は、一般
に、ＤＣ／ＤＣコンバータにより保持される電圧値と比
べて十分に小さい。
【００２４】電流近似回路３は、この特性を利用するこ
とにより、出力電圧Ｖout に基づいてコイル電流の近似
値を求める。以下、コイル電流の近似値を求める方法を
説明する。
とにより、出力電圧Ｖout に基づいてコイル電流の近似
値を求める。以下、コイル電流の近似値を求める方法を
説明する。
【００２５】コイル電流ＩL は、下記(1) 式により表さ
れる。 ＩL ＝Ｉout ＋Ｉc ・・・(1) なお、「Ｉc 」は、図１に示すように、出力コンデンサ
Ｃout へ流れ込む電流を表す。また、出力電流Ｉout
は、コイル電流ＩL の直流成分に相当し、コンデンサ電
流Ｉc は、コイル電流ＩL の交流成分に相当する。
れる。 ＩL ＝Ｉout ＋Ｉc ・・・(1) なお、「Ｉc 」は、図１に示すように、出力コンデンサ
Ｃout へ流れ込む電流を表す。また、出力電流Ｉout
は、コイル電流ＩL の直流成分に相当し、コンデンサ電
流Ｉc は、コイル電流ＩL の交流成分に相当する。
【００２６】出力電流Ｉout は、図２(b) に示す関係を
利用して、出力電圧Ｖout に基づいて求められる。ここ
で、出力電圧Ｖout が出力電流Ｉout に比例するものと
仮定し、出力電流Ｉout ＝０のときの出力電圧Ｖout を
「Ｖmax 」と置くと、出力電流Ｉout は下記(2) 式によ
り表される。なお、「ｍ」は、比例定数である。
利用して、出力電圧Ｖout に基づいて求められる。ここ
で、出力電圧Ｖout が出力電流Ｉout に比例するものと
仮定し、出力電流Ｉout ＝０のときの出力電圧Ｖout を
「Ｖmax 」と置くと、出力電流Ｉout は下記(2) 式によ
り表される。なお、「ｍ」は、比例定数である。
【００２７】 Ｉout ｍ（Ｖmax −Ｖout ） ・・・(2) 一方、コンデンサ電流Ｉc は、出力電圧Ｖout を時間微
分した値に基づいて求められる。すなわち、出力コンデ
ンサＣout はコンデンサ電流Ｉc により充電されるの
で、その出力コンデンサＣout の両端電圧はコンデンサ
電流Ｉc を積分することにより得られる。ここで、出力
コンデンサＣout の両端電圧は、実質的に出力電圧Ｖou
t と同じものである。したがって、コンデンサ電流Ｉc
は、出力電圧Ｖout を時間微分することにより得られ
る。すなわち、コンデンサ電流Ｉc は下記(3) 式により
表される。なお、「ｋ」は、比例定数である。
分した値に基づいて求められる。すなわち、出力コンデ
ンサＣout はコンデンサ電流Ｉc により充電されるの
で、その出力コンデンサＣout の両端電圧はコンデンサ
電流Ｉc を積分することにより得られる。ここで、出力
コンデンサＣout の両端電圧は、実質的に出力電圧Ｖou
t と同じものである。したがって、コンデンサ電流Ｉc
は、出力電圧Ｖout を時間微分することにより得られ
る。すなわち、コンデンサ電流Ｉc は下記(3) 式により
表される。なお、「ｋ」は、比例定数である。
【００２８】 Ｉc ＝ｋ（ｄＶout ／ｄｔ） ・・・(3) したがって、コイル電流ＩL は、下記(4) 式により表す
ことができる。 ＩL ｍ（Ｖmax −Ｖout ）＋ｋ（ｄＶout ／ｄｔ） ・・・(4) このように、コイル電流ＩL は、出力電圧Ｖout および
その出力電圧Ｖout を時間微分した値に基づいて求める
ことができる。したがって、図１において、電流近似回
路３には、出力電圧Ｖout を表す電圧フィードバック信
号Ｖfbが与えられている。
ことができる。 ＩL ｍ（Ｖmax −Ｖout ）＋ｋ（ｄＶout ／ｄｔ） ・・・(4) このように、コイル電流ＩL は、出力電圧Ｖout および
その出力電圧Ｖout を時間微分した値に基づいて求める
ことができる。したがって、図１において、電流近似回
路３には、出力電圧Ｖout を表す電圧フィードバック信
号Ｖfbが与えられている。
【００２９】図３は、電流近似回路３の一例の回路図で
ある。微分回路１１は、電圧フィードバック信号Ｖfbを
微分することにより、「ｋ・（ｄＶout ／ｄｔ）」を生
成する。ここで、比例定数ｋは、抵抗Ｒ1 の抵抗値とコ
ンデンサＣ1 の容量との積により決定される。
ある。微分回路１１は、電圧フィードバック信号Ｖfbを
微分することにより、「ｋ・（ｄＶout ／ｄｔ）」を生
成する。ここで、比例定数ｋは、抵抗Ｒ1 の抵抗値とコ
ンデンサＣ1 の容量との積により決定される。
【００３０】分圧回路１２は、抵抗ネットワークであ
り、電圧フィードバック信号Ｖfbを分圧することによ
り、「ｍ・Ｖout 」を生成する。なお、常数ｍは、分圧
回路１２を構成する複数の抵抗体の抵抗値の比率により
決定される。
り、電圧フィードバック信号Ｖfbを分圧することによ
り、「ｍ・Ｖout 」を生成する。なお、常数ｍは、分圧
回路１２を構成する複数の抵抗体の抵抗値の比率により
決定される。
【００３１】減算回路１３は、コイル電流近似値Ｉapと
して、反転入力端子に与えられる電圧と非反転入力端子
に与えられる電圧との差分を出力する。ここで、反転入
力端子には、微分回路１１により生成される「ｋ・（ｄ
Ｖout ／ｄｔ）」、および電圧源１４により生成される
「ｍ・Ｖmax 」が与えられる。一方、非反転入力端子に
は、分圧回路１２により生成される「ｍ・Ｖout 」が与
えられる。この結果、減算回路１３は、コイル電流近似
値Ｉapとして、上記(4) 式に示した値を出力する。
して、反転入力端子に与えられる電圧と非反転入力端子
に与えられる電圧との差分を出力する。ここで、反転入
力端子には、微分回路１１により生成される「ｋ・（ｄ
Ｖout ／ｄｔ）」、および電圧源１４により生成される
「ｍ・Ｖmax 」が与えられる。一方、非反転入力端子に
は、分圧回路１２により生成される「ｍ・Ｖout 」が与
えられる。この結果、減算回路１３は、コイル電流近似
値Ｉapとして、上記(4) 式に示した値を出力する。
【００３２】このように、本実施形態のＤＣ／ＤＣコン
バータでは、コイル電流は、主電流が流れる経路におい
て直接的に検出されるのではなく、出力電圧に基づいて
求められる。このため、コイル電流を検出するため発生
する損失は小さくなり、これによりＤＣ／ＤＣコンバー
タの効率が向上する。なお、電流近似回路３には大きな
電流は流れないので、電流近似回路３において発生する
損失は小さい。
バータでは、コイル電流は、主電流が流れる経路におい
て直接的に検出されるのではなく、出力電圧に基づいて
求められる。このため、コイル電流を検出するため発生
する損失は小さくなり、これによりＤＣ／ＤＣコンバー
タの効率が向上する。なお、電流近似回路３には大きな
電流は流れないので、電流近似回路３において発生する
損失は小さい。
【００３３】なお、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ
は、電源投入時にその動作が不安定になる可能性があ
る。すなわち、電源投入時は出力電圧Ｖout が低いの
で、その期間に電流近似回路３により生成されるコイル
電流近似値Ｉapは、必要以上に大きくなってしまうこと
がある（上記(4) 式参照）。そして、もし、コイル電流
近似値Ｉapの値が大きくなると、コンパレータ４の出力
は「Ｈ」となり、フリップフロップ５はリセット状態を
保持する。この結果、スイッチＭ１がオフ状態に制御さ
れるので、コイル電流ＩL を増加させることが出来な
い。
は、電源投入時にその動作が不安定になる可能性があ
る。すなわち、電源投入時は出力電圧Ｖout が低いの
で、その期間に電流近似回路３により生成されるコイル
電流近似値Ｉapは、必要以上に大きくなってしまうこと
がある（上記(4) 式参照）。そして、もし、コイル電流
近似値Ｉapの値が大きくなると、コンパレータ４の出力
は「Ｈ」となり、フリップフロップ５はリセット状態を
保持する。この結果、スイッチＭ１がオフ状態に制御さ
れるので、コイル電流ＩL を増加させることが出来な
い。
【００３４】この問題を解決する方法としては、例え
ば、電源投入時から出力電圧Ｖout が所定レベルに上昇
するまでの一定期間にはフリップフロップ５がリセット
されないように規制する機能を設ける方法が考えられ
る。この機能は、例えば、電源投入時にはコンパレータ
４の非反転入力端子を接地しておき、所定時間経過後に
その端子を電流近似回路３に接続するようなスイッチを
設けることにより実現可能である。この機能の実施例を
図４に示す。図４において、スイッチＳは電源投入時は
閉状態である。また、タイマ回路２１は、その電源投入
から所定時間が経過したときにスイッチＳを開状態に制
御する。
ば、電源投入時から出力電圧Ｖout が所定レベルに上昇
するまでの一定期間にはフリップフロップ５がリセット
されないように規制する機能を設ける方法が考えられ
る。この機能は、例えば、電源投入時にはコンパレータ
４の非反転入力端子を接地しておき、所定時間経過後に
その端子を電流近似回路３に接続するようなスイッチを
設けることにより実現可能である。この機能の実施例を
図４に示す。図４において、スイッチＳは電源投入時は
閉状態である。また、タイマ回路２１は、その電源投入
から所定時間が経過したときにスイッチＳを開状態に制
御する。
【００３５】なお、上述の実施例では、降圧型のＤＣ／
ＤＣコンバータを採り上げたが、本発明は、これに限定
されるものではなく、出力回路にコイルおよびコンデン
サを含むスイッチング電源装置（充電器を含む）に適用
可能である。
ＤＣコンバータを採り上げたが、本発明は、これに限定
されるものではなく、出力回路にコイルおよびコンデン
サを含むスイッチング電源装置（充電器を含む）に適用
可能である。
【００３６】また、上述の実施例では、電流制御型のス
イッチング電源装置において出力電圧を制御するために
コイル電流を求めているが、過電流を監視するためにコ
イル電流を求めるようにしてもよい。この場合は、負荷
のショートなどにより生ずる過電流によってスイッチが
破壊されないように設定された閾値と電流近似回路の出
力とを比較によって比較し、過電流と判定された場合に
リセット信号を出力するように構成してもよい。なお、
過電流の監視を目的とする場合は、スイッチング電源装
置は、電流制御型である必要はない。
イッチング電源装置において出力電圧を制御するために
コイル電流を求めているが、過電流を監視するためにコ
イル電流を求めるようにしてもよい。この場合は、負荷
のショートなどにより生ずる過電流によってスイッチが
破壊されないように設定された閾値と電流近似回路の出
力とを比較によって比較し、過電流と判定された場合に
リセット信号を出力するように構成してもよい。なお、
過電流の監視を目的とする場合は、スイッチング電源装
置は、電流制御型である必要はない。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、スイッチング電源装置
においてコイル電流を検出する際の損失が小さくなるの
で、スイッチング電源装置の効率が向上する。
においてコイル電流を検出する際の損失が小さくなるの
で、スイッチング電源装置の効率が向上する。
【図１】本発明の一実施形態のスイッチング電源装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】(a) および(b) は、スイッチング電源装置の出
力電流と出力電圧との関係を示す図である。
力電流と出力電圧との関係を示す図である。
【図３】電流近似回路の一例の回路図である。
【図４】電源投入時の動作を安定させるための回路の回
路図である。
路図である。
【図５】既存のスイッチング電源装置の一例の構成図で
ある。
ある。
１ 分圧回路 ２ エラーアンプ ３ 電流近似回路 ４ コンパレータ ５ フリップフロップ ６ ワンショット回路 １１ 微分回路 １２ 分圧回路 １３ 減算回路 １４ 電圧源
Claims (4)
- 【請求項１】 入力電圧が印加されるスイッチ、そのス
イッチに接続されたコイル、および出力端子に接続され
たコンデンサを含むスイッチング電源装置であって、 出力電圧およびその出力電圧を微分した値に基づいて上
記コイルを介して流れる電流を求める電流近似回路と、 その電流近似回路により求められたコイル電流を用いて
上記スイッチを制御する制御回路と、 を有するスイッチング電源回路。 - 【請求項２】 入力電圧が印加されるスイッチ、そのス
イッチに接続されたコイル、および出力端子に接続され
たコンデンサを含むスイッチング電源装置において上記
コイルを介して流れる電流を求める電流検出回路であっ
て、 予め求められている当該スイッチング電源装置の出力電
圧と出力電流との対応関係に基づいて、当該スイッチン
グ電源装置の出力電圧に対応する出力電流を求める出力
電流検出回路と、 当該スイッチング電源装置の出力電圧を微分する微分回
路と、 上記出力電流検出回路および上記微分回路の出力に基づ
いて上記コイルを介して流れる電流を求めるコイル電流
検出回路と、 を有する電流検出回路。 - 【請求項３】 入力電圧が印加されるスイッチ、そのス
イッチに接続されたコイル、および出力端子に接続され
たコンデンサを含むスイッチング電源装置を制御する方
法であって、 出力電圧およびその出力電圧を微分した値に基づいて上
記コイルを介して流れる電流を求めるステップと、 上記ステップにより求められたコイル電流を用いて上記
スイッチを制御するステップと、 を含むスイッチング電源装置の制御方法。 - 【請求項４】 入力電圧が印加されるスイッチ、そのス
イッチに接続されたコイル、および出力端子に接続され
たコンデンサを含むスイッチング電源装置において上記
コイルを介して流れる電流を検出する方法であって、 予め求められている当該スイッチング電源装置の出力電
圧と出力電流との対応関係に基づいて、当該スイッチン
グ電源装置の出力電圧に対応する出力電流を求めるステ
ップと、 当該スイッチング電源装置の出力電圧を微分するステッ
プと、 上記２つのステップによる各結果に基づいて上記コイル
を介して流れる電流を求めるステップと、 を有する電流検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067933A JP2001258244A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 電流近似回路を備えるスイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067933A JP2001258244A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 電流近似回路を備えるスイッチング電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001258244A true JP2001258244A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18587053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000067933A Withdrawn JP2001258244A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 電流近似回路を備えるスイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001258244A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088817A1 (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-22 | Rohm Co., Ltd | スイッチングレギュレータ |
| JP2009504128A (ja) * | 2005-08-01 | 2009-01-29 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 切換可能な推定器を有するｄｃ−ｄｃコンバータ |
| US7595620B2 (en) | 2004-03-16 | 2009-09-29 | Rohm Co., Ltd. | Switching regulator |
| JP2012205381A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Toshiba Corp | Ｄｃ−ｄｃ変換器 |
| JP2020096504A (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 富士電機株式会社 | 集積回路、スイッチング回路 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000067933A patent/JP2001258244A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088817A1 (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-22 | Rohm Co., Ltd | スイッチングレギュレータ |
| US7595620B2 (en) | 2004-03-16 | 2009-09-29 | Rohm Co., Ltd. | Switching regulator |
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| JP4702723B2 (ja) * | 2005-08-01 | 2011-06-15 | エスティー‐エリクソン、ソシエテ、アノニム | 切換可能な推定器を有するｄｃ−ｄｃコンバータ |
| US8159203B2 (en) | 2005-08-01 | 2012-04-17 | St-Ericsson Sa | DC-DC converter with switchable estimators |
| JP2012205381A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Toshiba Corp | Ｄｃ−ｄｃ変換器 |
| JP2020096504A (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 富士電機株式会社 | 集積回路、スイッチング回路 |
| JP7234788B2 (ja) | 2018-12-10 | 2023-03-08 | 富士電機株式会社 | 集積回路、スイッチング回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |