JP2004096937A

JP2004096937A - Dc-dc converter

Info

Publication number: JP2004096937A
Application number: JP2002257416A
Authority: JP
Inventors: Kana Tanigaki; 谷垣　佳奈; Hisashi Saito; 齋藤　久; Kimihide Aoyama; 青山　公英
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: JP3651460B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that an output voltage is varied stepwise since a characteristic generated when the output voltage is gradually increased for controlling a rush current at powering on is constituted of hardware using a counter and a comparator, and that it is difficult to change a control characteristic. <P>SOLUTION: The control characteristic of the rush current is generated by the firmware of a microcomputer. The output voltage is smoothly varied and a variety of control characteristics can be obtained. The control characteristic can be changed by only changing the firmware. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＣ−ＤＣ変換器に関し、特に電源投入時の特性を容易に変更することができるＤＣ−ＤＣ変換器に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
出願人は特許第３０６３９６１号において、電源投入時の突入電流を制御できるＤＣ−ＤＣ変換器の発明を提案した。
【０００２】
【特許文献１】
特許第３０６３９６１号
【０００３】
図４は特許文献１に記載されている先願発明（以下単に先願発明という）のＤＣ−ＤＣ変換器の構成図であり、いわゆるプッシュプル形式になっている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は周期的にオンオフされ、そのためトランス６の１次側巻き線Ｎ１１およびＮ１２にはパルス状の電流が流れる。この電流によりトランス６の２次側巻き線Ｎ２１，Ｎ２２に電力が誘起される。この電力はダイオードＤ１，Ｄ２およびコンデンサＣで整流、平滑される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は制御回路５によってそのオンオフが制御される。
【０００４】
このようなＤＣ−ＤＣ変換器は、電源を投入したときにコンデンサＣが急激に充電されるので、大きな突入電流が流れて他の機器に悪影響を及ぼす。そのため、徐々に出力電圧を増加させる、いわゆるソフトスタートの機能が必要になる。制御回路５によってこのソフトスタートの機能を持たせている。
【０００５】
ＣＮＴは４ビットのカウンタであり、クロック信号ＣＬＫが入力される。比較器ＣＭＰ１はカウンタＣＮＴのカウント値が０になるとフリップフロップＦＦ１をセットする。そのため、スイッチング素子Ｑ１はオンになる。同様に、比較器ＣＭＰ２はカウンタＣＮＴのカウント値が８になるとフリップフロップＦＦ２をセットし、そのため、スイッチング素子Ｑ２はオンになる。
【０００６】
比較器ＣＭＰ３にはドライブパターン設定値０〜７が入力される。比較器ＣＭＰ３はこのドライブパターン設定値とカウンタＣＮＴのカウント値の下位３ビットを比較し、一致するとフリップフロップＦＦ１およびＦＦ２をクリアする。そのため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオフになる。
【０００７】
電源投入時に、比較器ＣＭＰ３にはドライブパターン設定値として０〜７の値がこの順番に設定される。カウンタＣＮＴのカウント値が０になるとスイッチング素子Ｑ１がオンになり、下位３ビットがドライブパターン設定値になるとオフになる。次に、カウント値が８になるとスイッチング素子Ｑ２がオンになり、下位３ビットがドライブパターン設定値になるとオフになる。
【０００８】
カウンタＣＮＴがオーバーフローする毎にドライブパターン設定値を増加させていくと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオンする時間のデューティ比が徐々に増加し、コンデンサＣの両端電圧も徐々に大きくなる。
【０００９】
図５は電源を投入したときの、出力電圧の変化を表したものである。ドライブパターン設定値を０から７まで順番に増加させていくと、電圧は階段状に増加する。そのため、大きな突入電流が流れることはなくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＤＣ−ＤＣ変換器の突入電流制御回路には次のような課題があった。
【００１１】
カウンタＣＮＴのカウント値とドライブパターン設定値を比較してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン時間を制御する構成であるために、図５に示すように電圧変化が階段状になってしまうという課題があった。カウンタＣＮＴのビット数を増加させて、クロックＣＬＫの周波数を上げるとステップ幅を小さくすることができるが、構成が複雑になり、かつＥＭＩ対策が難しくなる。
【００１２】
また、電源投入時の電圧変化のパターン（突入特性）を変えるためにはハードウエアの変更が必要になるので、簡単に変えることができないという課題があった。さらに、カウンタや比較器などの部品が必要になるために、コストアップになってしまうという課題もあった。
【００１３】
従って本発明が解決しようとする課題は、構成が簡単で任意の突入特性が得られ、かつ簡単に特性を変えることができるＤＣ−ＤＣ変換器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、電源投入時に、出力電圧が徐々に増加するようにインダクタンスに流す電流を制御するスイッチング素子のオンオフを操作して、電源投入時の突入電流を制御するようにしたＤＣ−ＤＣ変換器であって、スイッチング素子１３を内蔵したＤＣ−ＤＣ電源部１と、マイクロコンピュータを内蔵し、スイッチング素子１３を制御するパルス信号を出力する制御部２とを有し、前記マイクロコンピュータは、電源が投入されたときにＤＣ−ＤＣ電源部１の出力電圧が徐々に増加するように、前記パルス信号のデューティ比または周波数を制御するようにしたものである。電源投入時の特性を容易に変更できる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＤＣ−ＤＣ変換器は入力電圧を昇圧して出力する昇圧型のＤＣ−ＤＣ変換器であることを特徴としたものである。よく用いられるＤＣ−ＤＣ変換器に用いて好適である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、制御部２は電源が投入されたときに一定期間リセット信号を出力し、このリセット信号が出力されている間、パルス信号をスイッチング素子１３に出力しないようにしたものである。電源投入直後にスイッチング素子１３がオフであることを保証できる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、制御部２は論理積回路２２を有し、この論理積回路によって前記リセット信号と前記パルス信号の論理積を演算してスイッチング素子１３に出力するようにしたものである。電源投入直後にスイッチング素子１３がオフであることを保証できる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記マイクロコンピュータのファームウエアは、電源が投入されたときに前記ＤＣ−ＤＣ変換器の出力電圧が非直線的に増加するように、前記パルス信号のデューティ比または周波数を制御するようにしたものである。突入電流の特性に合わせた特性を実現できる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記マイクロコンピュータのファームウエアは、電源が投入されたときに所定期間は前記ＤＣ−ＤＣ変換器の出力電圧を緩やかに増加させ、所定期間後は急峻に増加させるようにしたものである。突入電流が大きいときに用いて好適である。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明において、複数のＤＣ−ＤＣ電源部１を有し、単一の制御部２から前記パルス信号を複数のＤＣ−ＤＣ電源部１に出力するようにしたものである。構成が簡単になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係るＤＣ−ＤＣ変換器の一実施例を示す。図１において、１はＤＣ−ＤＣ電源部であり、インダクタ１１，ダイオード１２，ＦＥＴ１３およびコンデンサ１４で構成されている。
【００２２】
インダクタ１１の一端とダイオード１２のアノード、およびＦＥＴ１３のドレインは共通接続されている。インダクタ１１の他端は電源４に接続され、ダイオード１２のカソードは負荷３に接続される。コンデンサ１４の一端はダイオード１２のカソードに接続される。コンデンサ１４、負荷、電源の他端およびＦＥＴ１３のソースは共通電位点に接続される。この構成は昇圧型のＤＣ−ＤＣ変換器の構成である。
【００２３】
２は制御装置部であり、制御装置２１およびＡＮＤ回路２２で構成されている。制御装置２１はＦＥＴ１３を制御するパルス信号およびリセット信号をＡＮＤ回路２２に出力する。このＡＮＤ回路２２の出力はＦＥＴ１３のゲートに入力される。
【００２４】
リセット信号が出力されている（低レベルになる）とＡＮＤ回路２２の出力は低レベルになり、ＦＥＴ１３はオフ状態を維持する。リセット信号が解除されるとパルス信号がＦＥＴ１３のゲートに印可され、ＦＥＴ１３はこのパルス信号によってオンオフ動作を行う。
【００２５】
ＦＥＴ１３がオンになるとエネルギーがインダクタンス１１に蓄えられ、オフになると蓄えられたエネルギーはダイオード１２を介して負荷３に供給される。ＦＥＴ１３を所定の周期でオンオフすることにより、負荷３に印可する電圧を変えることができる。
【００２６】
制御装置２１はマイクロコンピュータを内蔵し、このマイクロコンピュータはファームウエアで動作する。ファームウエアは予めＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶されており、電源投入直後に実行されるプログラムである。このファームウエアによってパルス信号が生成される。ファームウエアを書き換えることによって任意の周波数およびデューティ比のパルスを生成することができる。
【００２７】
制御装置２１は電源が投入されてから一定期間低レベルのリセット信号を出力する。このリセット信号とＦＥＴ１３をオンオフするパルス信号はＡＮＤ回路２２で論理積が取られる。従って、リセット信号が出力されている間はＡＮＤ回路２２の出力は低レベルになり、ＦＥＴ１３はオフになる。すなわち、電源投入から所定の期間はＦＥＴ１３がオフであることが保証される。
【００２８】
図２に電源が投入されてから出力電圧が安定するまでの、出力電圧の値の推移の一例を示す。横軸は時間、縦軸は出力電圧であり、時刻０で電源が投入される。電源投入から時刻ｔ１まではリセット信号が出力されているので、出力電圧は低い値を保持する。
【００２９】
時刻ｔ１から出力電圧は上昇を始め、時刻ｔ２で一定値になる。ファームウエアによって、この間はパルス信号のデューティ比あるいは周波数を少しずつ大きくしていく。
【００３０】
図４の従来例ではカウンタＣＮＴのビット数によってステップ幅が制限されるので、出力電圧は階段状に変化した。しかし、本実施例ではファームウエアによってパルス信号を生成しておりそのデューティ比は細かく制御できるので、出力電圧を滑らかに変化させることができる。また、ファームウエアを変更するだけで、出力電圧が到達点に至る時刻ｔ２を任意に変えることができる。
【００３１】
ファームウエアによってパルス信号を生成しているので、デューティ比あるいは周波数を非直線的に変化させることによって、出力電圧を非直線的に推移させることが簡単にできる。図３にこのような例を示す。なお、図２と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図３の直線ａは図２と同じく時刻ｔ１とｔ２との間で出力電圧が直線的に変化するようにパルス信号を生成した例である。同ｂは時刻ｔ１近辺での出力電圧の変化が少なくなるようにパルス信号の生成を制御した例であり、起動時の突入電流が大きい場合に使用する。
【００３３】
同ｃは時刻ｔ１近辺での出力電圧の変化を大きくし、その後緩やかに到達点に至るようにした例である。突入電流が比較的小さく、かつ出力電圧を早く立ち上げなければならない場合に好適である。この他、ファームウエアを変えるだけで、任意のパターンを生成することができる。また、出力電圧が上昇を始める時刻ｔ１、あるいは出力電圧が変化する時間ｔｓｔａｒｔ（＝ｔ２−ｔ１）も、ファームウエアを変えるだけで任意の値にすることができる。
【００３４】
なお、ＤＣ−ＤＣ電源部２が複数ある場合でも、１つの制御装置部１からこれら複数のＤＣ−ＤＣ電源部２内のＦＥＴ２３にパルス信号を印加することができる。このようにすると、１つの制御装置部１で複数のＤＣ−ＤＣ電源部の突入電流の制御ができるので、構成を簡単にすることができる。
【００３５】
また、図１の実施例では入力と出力が絶縁されていないＤＣ−ＤＣ変換器について説明したが、図４のように入力と出力が絶縁されたＤＣ−ＤＣ変換器、あるいはプッシュプル方式のＤＣ−ＤＣ変換器にも応用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果が期待できる。
請求項１記載の発明によれば、電源投入時に、出力電圧が徐々に増加するようにインダクタンスに流す電流を制御するスイッチング素子のオンオフを操作して、電源投入時の突入電流を制御するようにしたＤＣ−ＤＣ変換器であって、スイッチング素子を内蔵したＤＣ−ＤＣ電源部と、マイクロコンピュータを内蔵し、スイッチング素子を制御するパルス信号を出力する制御部とを有し、前記マイクロコンピュータは、電源が投入されたときにＤＣ−ＤＣ電源部の出力電圧が徐々に増加するように、前記パルス信号のデューティ比または周波数を制御するようにした。
【００３７】
マイクロコンピュータによって電源投入時の突入電流の制御特性を得るようにしたので、任意の制御特性を作ることができるという効果がある。また、出力電圧のステップ幅を細かくすることができるので、滑らかな特性が得られるという効果もある。さらに、マイクロコンピュータのファームウエアを変更するだけで制御特性を変えることができ、かつファームウエアでパルス信号を作成しているので、ハードウエアの構成が簡単になるという効果もある。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記ＤＣ−ＤＣ変換器は入力電圧を昇圧して出力する昇圧型のＤＣ−ＤＣ変換器であることを特徴とした。よく用いられるＤＣ−ＤＣ変換器に用いることにより、より大きな効果が得られる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明において、制御部は電源が投入されたときに一定期間リセット信号を出力し、このリセット信号が出力されている間、パルス信号をスイッチング素子に出力しないようにした。電源投入時にスイッチング素子がオンになると過大電流が流れる危険性があるが、オフであることを保証できるので、信頼性を高くすることができるという効果がある。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明において、制御部２は論理積回路を有し、この論理積回路によって前記リセット信号と前記パルス信号の論理積を演算してスイッチング素子に出力するようにした。電源投入時にスイッチング素子がオフであることを保証でき、かつ構成が簡単なるという効果がある。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記マイクロコンピュータのファームウエアは、電源が投入されたときに前記ＤＣ−ＤＣ変換器の出力電圧が非直線的に増加するように、前記パルス信号のデューティ比または周波数を制御するようにした。突入電流の特性に合わせた特性を実現できるという効果がある。
【００４２】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明において、前記マイクロコンピュータのファームウエアは、電源が投入されたときに最初は前記ＤＣ−ＤＣ変換器の出力電圧を緩やかに増加させ、その後比較的急峻に増加させるようにした。突入電流が大きいときに、ソフトスタートの時間を短縮することができるという効果がある。
【００４３】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明において、複数のＤＣ−ＤＣ電源部を有し、単一の制御部から前記パルス信号を複数のＤＣ−ＤＣ電源部に出力するようにした。１つの制御部で複数のＤＣ−ＤＣ電源部を制御できるので、構成が簡単になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】出力電圧の変化を示す特性図である。
【図３】出力電圧の変化を示す特性図である。
【図４】従来のＤＣ−ＤＣ変換器の構成図である。
【図５】従来のＤＣ−ＤＣ変換器の出力電圧の特性図である。
【符号の説明】
１　ＤＣ−ＤＣ電源部
１１　インダクタ
１２　ダイオード
１３　ＦＥＴ
１４　コンデンサ
２　制御装置部
２１　制御装置
２２　ＡＮＤ回路
３　負荷TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly, to a DC-DC converter that can easily change characteristics at power-on.
[0001]
[Prior art]
The applicant has proposed an invention of a DC-DC converter capable of controlling an inrush current at power-on in Japanese Patent No. 3063961.
[0002]
[Patent Document 1]
Patent No. 3063962 [0003]
FIG. 4 is a configuration diagram of a DC-DC converter according to the prior application invention (hereinafter simply referred to as the prior application invention) described in Patent Document 1, which is a so-called push-pull type. The switching elements Q1 and Q2 are periodically turned on and off, so that a pulse current flows through the primary windings N11 and N12 of the transformer 6. This current induces power in the secondary windings N21 and N22 of the transformer 6. This power is rectified and smoothed by the diodes D1 and D2 and the capacitor C. On / off of the switching elements Q1 and Q2 is controlled by the control circuit 5.
[0004]
In such a DC-DC converter, the capacitor C is rapidly charged when the power is turned on, so that a large rush current flows and adversely affects other devices. Therefore, a so-called soft start function for gradually increasing the output voltage is required. The soft start function is provided by the control circuit 5.
[0005]
CNT is a 4-bit counter to which a clock signal CLK is input. When the count value of the counter CNT becomes 0, the comparator CMP1 sets the flip-flop FF1. Therefore, the switching element Q1 is turned on. Similarly, when the count value of the counter CNT becomes 8, the comparator CMP2 sets the flip-flop FF2, so that the switching element Q2 is turned on.
[0006]
Drive pattern set values 0 to 7 are input to the comparator CMP3. The comparator CMP3 compares the set value of the drive pattern with the lower three bits of the count value of the counter CNT, and when they match, clears the flip-flops FF1 and FF2. Therefore, the switching elements Q1 and Q2 are turned off.
[0007]
When the power is turned on, the values of 0 to 7 are set in the comparator CMP3 in this order as drive pattern set values. When the count value of the counter CNT becomes 0, the switching element Q1 turns on, and when the lower 3 bits become the drive pattern set value, the switching element Q1 turns off. Next, when the count value becomes 8, the switching element Q2 is turned on, and when the lower 3 bits become the drive pattern set value, it is turned off.
[0008]
When the drive pattern set value is increased each time the counter CNT overflows, the duty ratio of the time when the switching elements Q1 and Q2 are turned on gradually increases, and the voltage across the capacitor C also gradually increases.
[0009]
FIG. 5 shows a change in the output voltage when the power is turned on. When the drive pattern set value is sequentially increased from 0 to 7, the voltage increases stepwise. Therefore, a large inrush current does not flow.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a rush current control circuit of the DC-DC converter has the following problems.
[0011]
Since the on-time of the switching elements Q1 and Q2 is controlled by comparing the count value of the counter CNT with the drive pattern set value, there is a problem that the voltage changes in a step-like manner as shown in FIG. Was. If the frequency of the clock CLK is increased by increasing the number of bits of the counter CNT, the step width can be reduced, but the configuration becomes complicated and EMI countermeasures become difficult.
[0012]
In addition, there is a problem that it is not possible to easily change the pattern of the voltage change (rush characteristic) at the time of turning on the power because the hardware needs to be changed. Further, there is a problem that the cost increases because parts such as a counter and a comparator are required.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a DC-DC converter that has a simple configuration, can obtain an arbitrary rush characteristic, and can easily change the characteristic.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, an invention according to claim 1 of the present invention operates by turning on / off a switching element that controls a current flowing through an inductance so that an output voltage gradually increases when power is turned on. A DC-DC converter for controlling an inrush current at power-on, a DC-DC power supply unit 1 having a built-in switching element 13, and a pulse signal having a built-in microcomputer and controlling the switching element 13. The microcomputer controls the duty ratio or the frequency of the pulse signal so that the output voltage of the DC-DC power supply unit 1 gradually increases when the power is turned on. It is intended to be. The characteristics at power-on can be easily changed.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the DC-DC converter is a step-up DC-DC converter that boosts an input voltage and outputs the boosted input voltage. It is suitable for use in a frequently used DC-DC converter.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, the control unit 2 outputs a reset signal for a certain period when the power is turned on. A signal is not output to the switching element 13. It can be guaranteed that the switching element 13 is off immediately after the power is turned on.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the control unit 2 has an AND circuit 22, and calculates the AND of the reset signal and the pulse signal by the AND circuit. Output. It can be guaranteed that the switching element 13 is off immediately after the power is turned on.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, when the power of the microcomputer is turned on, the output voltage of the DC-DC converter is non- The duty ratio or the frequency of the pulse signal is controlled so as to increase linearly. The characteristics according to the characteristics of the inrush current can be realized.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the firmware of the microcomputer gradually increases the output voltage of the DC-DC converter for a predetermined period when the power is turned on. After the period, it is increased steeply. It is suitable for use when the inrush current is large.
[0020]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, further comprising a plurality of DC-DC power supply units 1, wherein a single control unit 2 transmits the pulse signal to a plurality of DC-DC power supply units. -Output to the DC power supply unit 1. The configuration is simplified.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a DC-DC converter according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC-DC power supply unit, which includes an inductor 11, a diode 12, an FET 13, and a capacitor 14.
[0022]
One end of the inductor 11, the anode of the diode 12, and the drain of the FET 13 are commonly connected. The other end of the inductor 11 is connected to the power supply 4, and the cathode of the diode 12 is connected to the load 3. One end of the capacitor 14 is connected to the cathode of the diode 12. The capacitor 14, the load, the other end of the power supply, and the source of the FET 13 are connected to a common potential point. This configuration is that of a step-up DC-DC converter.
[0023]
Reference numeral 2 denotes a control unit, which includes a control unit 21 and an AND circuit 22. The control device 21 outputs a pulse signal for controlling the FET 13 and a reset signal to the AND circuit 22. The output of the AND circuit 22 is input to the gate of the FET 13.
[0024]
When the reset signal is output (becomes low level), the output of the AND circuit 22 becomes low level, and the FET 13 maintains the off state. When the reset signal is released, a pulse signal is applied to the gate of the FET 13, and the FET 13 performs an on / off operation by the pulse signal.
[0025]
When the FET 13 is turned on, energy is stored in the inductance 11, and when the FET 13 is turned off, the stored energy is supplied to the load 3 via the diode 12. The voltage applied to the load 3 can be changed by turning the FET 13 on and off at a predetermined cycle.
[0026]
The control device 21 has a built-in microcomputer, and this microcomputer operates by firmware. The firmware is stored in a nonvolatile memory such as a ROM in advance, and is a program that is executed immediately after the power is turned on. A pulse signal is generated by this firmware. By rewriting the firmware, a pulse having an arbitrary frequency and a duty ratio can be generated.
[0027]
The control device 21 outputs a low-level reset signal for a certain period after the power is turned on. The logical product of this reset signal and the pulse signal for turning on / off the FET 13 is obtained by the AND circuit 22. Therefore, while the reset signal is being output, the output of the AND circuit 22 is at a low level, and the FET 13 is turned off. That is, it is guaranteed that the FET 13 is off for a predetermined period after the power is turned on.
[0028]
FIG. 2 shows an example of the transition of the output voltage value from when the power is turned on until the output voltage is stabilized. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents output voltage. Power is turned on at time 0. Since the reset signal is output from power-on to time t1, the output voltage maintains a low value.
[0029]
The output voltage starts increasing at time t1 and becomes constant at time t2. During this time, the duty ratio or frequency of the pulse signal is gradually increased by the firmware.
[0030]
In the conventional example shown in FIG. 4, since the step width is limited by the number of bits of the counter CNT, the output voltage changes stepwise. However, in the present embodiment, the pulse signal is generated by firmware and the duty ratio can be finely controlled, so that the output voltage can be smoothly changed. Further, the time t2 at which the output voltage reaches the destination can be arbitrarily changed only by changing the firmware.
[0031]
Since the pulse signal is generated by firmware, the output voltage can be easily changed non-linearly by changing the duty ratio or the frequency non-linearly. FIG. 3 shows such an example. The same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0032]
A straight line a in FIG. 3 is an example in which a pulse signal is generated such that the output voltage changes linearly between times t1 and t2 as in FIG. The example b is an example in which the generation of the pulse signal is controlled so that the change in the output voltage near the time t1 is reduced, and is used when the inrush current at the time of startup is large.
[0033]
The example c shows an example in which the change of the output voltage near time t1 is increased, and then the output voltage gradually reaches the reaching point. This is suitable when the rush current is relatively small and the output voltage needs to be raised quickly. In addition, an arbitrary pattern can be generated only by changing the firmware. Also, the time t1 at which the output voltage starts to rise or the time tstart (= t2-t1) at which the output voltage changes can be set to an arbitrary value only by changing the firmware.
[0034]
Note that even when there are a plurality of DC-DC power supply units 2, a pulse signal can be applied from one controller unit 1 to the FETs 23 in the plurality of DC-DC power supply units 2. In this way, the rush current of the plurality of DC-DC power supply units can be controlled by one control device unit 1, so that the configuration can be simplified.
[0035]
In the embodiment of FIG. 1, a DC-DC converter whose input and output are not insulated has been described. However, as shown in FIG. 4, a DC-DC converter whose input and output are insulated, or a push-pull type DC-DC converter. -It can also be applied to DC converters.
[0036]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the following effects can be expected.
According to the first aspect of the present invention, when the power is turned on, the inrush current when the power is turned on is controlled by turning on and off the switching element that controls the current flowing through the inductance so that the output voltage gradually increases. A DC-DC converter, including a DC-DC power supply unit having a built-in switching element, and a control unit having a built-in microcomputer and outputting a pulse signal for controlling the switching element. The duty ratio or the frequency of the pulse signal is controlled so that the output voltage of the DC-DC power supply gradually increases when the power is turned on.
[0037]
Since the control characteristic of the rush current at the time of turning on the power is obtained by the microcomputer, there is an effect that any control characteristic can be created. Further, since the step width of the output voltage can be reduced, there is also an effect that a smooth characteristic can be obtained. Further, the control characteristics can be changed only by changing the firmware of the microcomputer, and the pulse signal is created by the firmware, so that the hardware configuration is simplified.
[0038]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the DC-DC converter is a step-up DC-DC converter that boosts an input voltage and outputs the boosted voltage. A larger effect can be obtained by using a DC-DC converter that is frequently used.
[0039]
According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the control unit outputs a reset signal for a predetermined period when the power is turned on, and while the reset signal is being output, The pulse signal is not output to the switching element. When the switching element is turned on when the power is turned on, there is a risk that an excessive current flows. However, since it can be guaranteed that the switching element is turned off, there is an effect that reliability can be improved.
[0040]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the control unit 2 has a logical product circuit, and calculates a logical product of the reset signal and the pulse signal by using the logical product circuit. Output to It is possible to guarantee that the switching element is turned off when the power is turned on, and to simplify the configuration.
[0041]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the power of the microcomputer is turned on, the output voltage of the DC-DC converter is changed. The duty ratio or the frequency of the pulse signal is controlled so that the value increases nonlinearly. There is an effect that characteristics matching the characteristics of the rush current can be realized.
[0042]
According to the invention described in claim 6, in the invention described in claim 5, the firmware of the microcomputer first gradually increases the output voltage of the DC-DC converter when the power is turned on, Thereafter, it was increased relatively steeply. When the inrush current is large, there is an effect that the time for soft start can be reduced.
[0043]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a plurality of DC-DC power supply units are provided, and the pulse signal is supplied from a single control unit to a plurality of DC-DC power supply units. -Output to DC power supply. Since a plurality of DC-DC power supply units can be controlled by one control unit, there is an effect that the configuration is simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change in output voltage.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in output voltage.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional DC-DC converter.
FIG. 5 is a characteristic diagram of an output voltage of a conventional DC-DC converter.
[Explanation of symbols]
1 DC-DC power supply section 11 Inductor 12 Diode 13 FET
14 Capacitor 2 Controller 21 Controller 22 AND circuit 3 Load

Claims

At power-on, in a DC-DC converter that controls the inrush current at power-on by operating the switching element that controls the current flowing through the inductance so that the output voltage gradually increases,
A DC-DC power supply unit incorporating the switching element, and a control unit incorporating a microcomputer and outputting a pulse signal for controlling the switching element, wherein the microcomputer is configured such that when the power is turned on, A DC-DC converter characterized in that a duty ratio or a frequency of the pulse signal is controlled so that an output voltage of a DC-DC power supply gradually increases.

The DC-DC converter according to claim 1, wherein the DC-DC converter is a boost DC-DC converter that boosts an input voltage and outputs the boosted input voltage.

2. The control unit outputs a reset signal for a predetermined period when power is turned on, and does not output the pulse signal to the switching element while the reset signal is output. Or the DC-DC converter according to claim 2.

4. The DC according to claim 3, wherein the control unit has a logical product circuit, and the logical product circuit calculates a logical product of the reset signal and the pulse signal and outputs the logical product to the switching element. -DC converter.

The microcomputer firmware controls the duty ratio or frequency of the pulse signal so that the output voltage of the DC-DC converter increases nonlinearly when power is turned on. The DC-DC converter according to any one of claims 1 to 4, wherein

Wherein the firmware of the microcomputer gradually increases the output voltage of the DC-DC converter for a predetermined period when the power is turned on, and increases sharply after the predetermined period. Item 6. A DC-DC converter according to item 5.

7. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of said DC-DC power supply units, wherein said pulse signal is outputted from said single control unit to said plurality of DC-DC power supply units. The DC-DC converter according to any one of the above.