JP2003244941A - 同期整流型dc−dcコンバータの電流検出方法 - Google Patents
同期整流型dc−dcコンバータの電流検出方法Info
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Abstract
型DC−DCコンバータの電流検出方法を提供するこ
と。 【解決手段】チョークコイル4の他端Yの電流を検出
し、この電流と、MOSトランジスタ2、3のデューテ
ィ比や断続タイミングとにより、MOSトランジスタ2
の電流とMOSトランジスタ3の電流を検出する。これ
により、一つの電流センサを用いるだけで同期整流型D
C−DCコンバータの3種類の電流を検出することがで
き、スイッチング素子の過電流保護や定出力電流制御を
簡素な回路で実現することが可能となる。
Description
DCコンバータの電流検出方法に関する。
流型DC−DCコンバータの電流検出方法では、スイッ
チング用のトランジスタと、同期整流用のトランジスタ
とを用いているので、これらのトランジスタを過電流保
護するために両トランジスタの電流をそれぞれ検出して
いた。
を用いる方式やホール素子を用いる方式が通常である
が、両者は複雑な回路処理を必要とし、コストアップ、
装置の大型化という問題があった。
あり、簡素な回路構成で十分な昇圧比をもつ同期整流型
DC−DCコンバータの電流検出方法を提供することを
その目的としている。
型DC−DCコンバータの電流検出方法は、チョークコ
イルと、前記チョークコイルの一端と第一電源の一端と
を接続して所定のデューティ比、所定周波数で断続され
る第一のスイッチング素子と、一端が前記チョークコイ
ルの他端に接続される第二電源と、前記チョークコイル
の前記一端と前記第一電源の他端とを接続して前記第一
のスイッチング素子と逆位相で断続される第二のスイッ
チング素子とを備える同期整流型DC−DCコンバータ
の電流検出方法において、前記両スイッチング素子の電
流と前記チョークコイルの前記他端の電流とのうちの一
つと前記デューティ比とから他の前記電流を推定するこ
とを特徴としている。
を小型軽量化し、製造コストの低減を実現することがで
きる。
整流型DC−DCコンバータの電流検出方法において、
前記チョークコイルの前記他端の電流と前記デューティ
比とから前記両スイッチング素子の電流を検出すること
を特徴とするので、一個の電流センサにより両スイッチ
ング素子の過電流保護が可能なる。
バータの電流検出方法は、チョークコイルと、前記チョ
ークコイルの一端と第一電源の一端とを接続して所定の
デューティ比、所定周波数で断続される第一のスイッチ
ング素子と、一端が前記チョークコイルの他端に接続さ
れる第二電源と、前記チョークコイルの前記一端と前記
第一電源の他端とを接続して前記第一のスイッチング素
子と逆位相で断続される第二のスイッチング素子とを備
える同期整流型DC−DCコンバータの電流検出方法に
おいて、前記チョークコイルの前記他端の電流の増加期
間成分を第一のスイッチング素子の電流として抽出し、
前記チョークコイルの前記他端の電流の減少期間成分を
第一のスイッチング素子の電流として抽出することを特
徴としている。
を小型軽量化し、製造コストの低減を実現することがで
きる。
増加期間成分を抽出するには、チョークコイルの上記他
端の電流を第一のスイッチング素子のオン期間だけサン
プリングすればよく、チョークコイルの上記他端の電流
の減少期間成分を抽出するには、チョークコイルの上記
他端の電流を第二のスイッチング素子のオン期間だけサ
ンプリングすればよい。
の増加期間成分を抽出するには、チョークコイルの上記
他端の電流をそのボトム値からピーク値までサンプリン
グすればよく、チョークコイルの上記他端の電流の減少
期間成分を抽出するには、チョークコイルの上記他端の
電流をそのピーク値からボトム値までサンプリングすれ
ばよい。
りも精確に両スイッチング素子の電流を検出することが
できる。
期整流型DC−DCコンバータの好適な実施態様を図面
を参照して以下説明する。
ンバータの回路構成の一例を図1に示す。
圧約42V)、2はスイッチング用のMOSトランジス
タ(第一のスイッチング素子)、3は同期整流用のMO
Sトランジスタ(第二のスイッチング素子)、4はチョ
ークコイル、5、6は平滑コンデンサ、7は第二電源を
なす低圧直流電源、8は電流センサである。これらのM
OSトランジスタ2、3は図示しないコントローラによ
り所定のデューティ比、所定周波数で断続される。
4の一端Xと高圧直流電源1の高位端(一端)とを接続
し、MOSトランジスタ3は、チョークコイル4の一端
Xと接地ラインLとを接続している。チョークコイル4
の他端Yは、低圧直流電源7の高位端(一端)および平
滑コンデンサ5の一端に接続され、平滑コンデンサ6の
一端は高圧直流電源1の高位端(一端)に接続されてい
る。
3、平滑コンデンサ5、6の各他端が接続され、高圧直
流電源1および低圧直流電源7の各低位端(他端)が接
地ラインLに接続されている。電流センサ8はチョーク
コイル4の他端Yの電流を検出している。
ジスタ2を所定の搬送周波数でPWM制御し、MOSト
ランジスタ3をそれと逆の位相で断続制御する。また、
コントローラは、チョークコイル4の他端Yの電圧と所
定の参照電圧とを比較し、この比較結果に基づいてMO
Sトランジスタ2、3のPWMデューティ比を制御して
チョークコイル4の他端Yの電圧をこの参照電圧に収束
させる。また、コントローラは、MOSトランジスタ2
のゲート電極に印加されるゲート電圧や上記比較結果な
どをモニタして、上記デューティ比を検出する。更に、
コントローラは、検出した電流とデューティ比とに基づ
いて、MOSトランジスタ2、3の電流を検出する。
OSとも呼ばれるMOSトランジスタ2のゲート電圧
と、同期整流用MOSとも呼ばれるMOSトランジスタ
3のゲート電圧の波形を図2に示す。
流)は、所定のリップルを含む直流電流であり、図2に
示すように、MOSトランジスタ2のオン期間に出力電
流は略直線的に増大し、MOSトランジスタ3のオン期
間に出力電流は略直線的に減少するとみなすことができ
る。なお、正確には、MOSトランジスタ2のオン期間
に出力電流は次第に電流増加率が減少する指数関数とな
り、MOSトランジスタ3のオン期間に出力電流は略直
線的に減少する指数関数となるが、上記両者の誤差は僅
かである。
ン期間に出力される部分は、MOSトランジスタ2を流
れる電流であり、出力電流のうちMOSトランジスタ3
のオン期間に出力される部分は、MOSトランジスタ3
を流れる電流である。
ジスタ2のデューティ比はMOSトランジスタ2の平均
電流と略みなすことができ、出力電流の平均値×MOS
トランジスタ3のデューティ比(1ーMOSトランジス
タ2のデューティ比)はMOSトランジスタ2の平均電
流と略みなすことができる。この実施例では、各平均電
流の上記量的関係を利用してMOSトランジスタ2、3
の平均電流を推定する。これにより、一個の電流センサ
により、簡素な回路構成で同期整流型DC−DCコンバ
ータの残る2つの電流すなわち二つのMOSトランジス
タ2、3の電流を推定することができるので、これらの
推定電流が所定しきい値を超えないようにフィードバッ
ク制御することにより、両MOSトランジスタ2、3の
過電流保護を実現することができる。なお、上記した誤
差を補償するための計算をコントローラで行うことも可
能である。
い場合があるので、この場合にも応用することができ
る。
力電流とデューティ比とからMOSトランジスタ2、3
の平均電流を検出したが、MOSトランジスタ2又は3
の平均電流とデューティ比とから同様に、他の二つの平
均電流を推定できることは明白である。たとえば、MO
Sトランジスタ2の平均電流を検出する場合、このMO
Sトランジスタ2の平均電流に計数K=(1−D)/D
を掛ければMOSトランジスタ3の平均電流とすること
ができる。
DC−DCコンバータにおける高圧直流電源1から低圧
直流電源7への降圧動作における電流検出について述べ
たが、デューティ比を変更することにより低圧直流電源
7から高圧直流電源1への昇圧動作における電流検出に
ついても同様に実施できることは明らかであり、この場
合においても、各MOSトランジスタ2、3の過電流制
御や出力電流の定電流制御を一つの電流センサにより実
施することができる。
の電流検出方法の他の実施例を図3を参照して以下に説
明する。
ョークコイル4の他端Yの瞬時値電流を、MOSトラン
ジスタ2又は3のゲート電圧でサンプリングして分別す
るものである。9はデマルチプレクサであり、電流セン
サ8から出力される電流比例の出力電圧Viはこのデマ
ルチプレクサ9により二つの出力電圧Vs1、Vs2に分
割される。出力電圧Vs1は、MOSトランジスタ2を
流れる電流に比例し、MOSトランジスタ2のゲート電
圧V2のハイレベル期間(オン期間)に出力電圧Viを
サンプリングすることにより得られる。出力電圧Vs2
は、MOSトランジスタ3を流れる電流に比例し、MO
Sトランジスタ3のゲート電圧V2のハイレベル期間
(オン期間)に出力電圧Viをサンプリングすることに
より得られる。用途に応じて、これら出力電圧Vs1、
Vs2、Vsを平均化したり、ピーク値を求めたり、電
圧を掛けて電力を求めたりするなどして利用することが
できる。このようにすれば、単一の電流センサにより同
期整流型DC−DCコンバータの3種類の電流を精確に
検出することができ、スイッチング素子の過電流保護や
定電流出力制御のための回路の簡素化を実現することが
できる。
ンジスタ2、3のゲート電圧を用いてサンプリングを行
ったが、これらゲート電圧形成のもととなるパルス電圧
からサンプリング制御電圧を形成してもよいことはもち
ろんである。
ンジスタ2、3のゲート電圧を用いてサンプリングを行
ったが、リップルする出力電圧Viのピーク値とボトム
値とを検出することにより、ピーク値からボトム値まで
の期間の出力電圧ViをMOSトランジスタ2の電流と
し、ボトム値からピーク値までの期間の出力電圧Viを
MOSトランジスタ3の電流としてサンプリングしても
よいことは明白である。
示す回路図である。
を示すタイミングチャートである。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】チョークコイルと、前記チョークコイルの
一端と第一電源の一端とを接続して所定のデューティ
比、所定周波数で断続される第一のスイッチング素子
と、一端が前記チョークコイルの他端に接続される第二
電源と、前記チョークコイルの前記一端と前記第一電源
の他端とを接続して前記第一のスイッチング素子と逆位
相で断続される第二のスイッチング素子とを備える同期
整流型DC−DCコンバータの電流検出方法において、 前記両スイッチング素子の電流と前記チョークコイルの
前記他端の電流とのうちの一つとデューティ比とから他
の前記電流を推定することを特徴とする同期整流型DC
−DCコンバータの電流検出方法。 - 【請求項2】請求項1記載の同期整流型DC−DCコン
バータの電流検出方法において、 前記チョークコイルの前記他端の電流と前記デューティ
比とから前記両スイッチング素子の電流を検出すること
を特徴とする同期整流型DC−DCコンバータの電流検
出方法。 - 【請求項3】チョークコイルと、前記チョークコイルの
一端と第一電源の一端とを接続して所定のデューティ
比、所定周波数で断続される第一のスイッチング素子
と、一端が前記チョークコイルの他端に接続される第二
電源と、前記チョークコイルの前記一端と前記第一電源
の他端とを接続して前記第一のスイッチング素子と逆位
相で断続される第二のスイッチング素子とを備える同期
整流型DC−DCコンバータの電流検出方法において、 前記チョークコイルの前記他端の電流の増加期間成分を
第一のスイッチング素子の電流として抽出し、前記チョ
ークコイルの前記他端の電流の減少期間成分を第一のス
イッチング素子の電流として抽出することを特徴とする
同期整流型DC−DCコンバータの電流検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002037445A JP3782019B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 同期整流型dc−dcコンバータの電流検出方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006027917A1 (ja) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Honda Motor Co., Ltd. | 電源装置 |
JP2007143384A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-06-07 | Asahi Kasei Microsystems Kk | 電力コンバータ |
JP2014220862A (ja) * | 2013-05-01 | 2014-11-20 | コーセル株式会社 | スイッチング電源装置及びその制御方法 |
US9843251B2 (en) | 2015-06-17 | 2017-12-12 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Rectifier and method of controlling the same |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002037445A patent/JP3782019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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