JP2007124886A - Switching power supply device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply device that can reduce noises generated, when operating switching means at a reference switching frequency. <P>SOLUTION: In a switching power supply device 1 that adjusts the input voltages to the target voltage and outputs, by operating a switch 11 at a reference switching frequency that is related to a target voltage, a switching frequency changing portion 10, for changing the switching frequencies at which to operate the switch 11, is provided in the range of a predetermined frequency, including the reference switching frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させるスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply apparatus that operates switching means at a reference switching frequency corresponding to a target voltage.

一般に、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させることにより、入力電圧を前記目標電圧に調整して出力する電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のスイッチング電源装置では、入力電圧を目標電圧に調整して出力する際に、この目標電圧に対応した基準スイッチング周波数を規定し、この基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させている。
特開２００１−２９８９５２号公報 In general, there is known a power supply device that adjusts an input voltage to the target voltage by operating a switching unit at a reference switching frequency corresponding to the target voltage (for example, see Patent Document 1). In this type of switching power supply, when the input voltage is adjusted to the target voltage and output, the reference switching frequency corresponding to the target voltage is defined, and the switching means is operated at the reference switching frequency.
JP 2001-298952 A

しかし、従来の構成では、基準スイッチング周波数は目標電圧に応じて規定された単一の周波数であるため、この基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させた場合には、この基準スイッチング周波数、及び当該基準スイッチング周波数の高調波成分（第２高調波、第３高調波など）が、それぞれ特定の周波数に集中してしまい、それがノイズとなって他の機器に悪影響を及ぼすといった問題があった。   However, in the conventional configuration, the reference switching frequency is a single frequency defined according to the target voltage. Therefore, when the switching means is operated at this reference switching frequency, the reference switching frequency and the reference There is a problem in that harmonic components (second harmonic, third harmonic, etc.) of the switching frequency are concentrated on specific frequencies, which become noise and adversely affect other devices.

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング手段を基準スイッチング周波数で動作させる際に発生するノイズを低減化するスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a switching power supply apparatus that reduces noise generated when a switching unit is operated at a reference switching frequency.

上記目的を達成するために、本発明は、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させることにより、入力電圧を前記目標電圧に調整して出力するスイッチング電源装置において、前記基準スイッチング周波数を含む所定周波数の範囲で、前記スイッチング手段を動作させるスイッチング周波数を変更するスイッチング周波数変更手段を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a switching power supply that adjusts an input voltage to the target voltage by operating a switching means at a reference switching frequency corresponding to the target voltage, and outputs the reference voltage. And a switching frequency changing means for changing a switching frequency for operating the switching means.

この場合において、前記スイッチング周波数変更手段は、前記スイッチング周波数を連続的あるいは断続的に変更する構成としても良い。また、前記スイッチング周波数変更手段は、前記スイッチング周波数を周期的に変更する構成としても良い。また、前記スイッチング周波数変更手段は、コンデンサとこのコンデンサの一端にカソード側が接続されたダイオードとを有し、前記基準スイッチング周波数を規定する周波数規定部と、この周波数規定部の静電容量に応じたスイッチング周波数で前記スイッチング手段を動作させるスイッチング制御手段と、前記ダイオードに逆電圧である制御電圧を印加し、前記静電容量を変更する電圧供給部と、を備える構成としても良い。   In this case, the switching frequency changing means may be configured to change the switching frequency continuously or intermittently. The switching frequency changing means may be configured to periodically change the switching frequency. The switching frequency changing means includes a capacitor and a diode having a cathode connected to one end of the capacitor, a frequency defining portion for defining the reference switching frequency, and a capacitance according to the capacitance of the frequency defining portion. It is good also as a structure provided with the switching control means which operates the said switching means with a switching frequency, and the voltage supply part which applies the control voltage which is a reverse voltage to the said diode, and changes the said electrostatic capacitance.

また、前記スイッチング周波数変更手段は、前記基準スイッチング周波数を生成させるためのクロック信号を出力する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の前記クロック信号の発振周波数に基づいたスイッチング周波数で前記スイッチング手段を動作させるスイッチング制御手段と、前記電圧制御発振器に制御電圧を印加し、前記クロック信号の発振周波数を変更する電圧供給部と、を備える構成としても良い。   The switching frequency changing means operates a voltage controlled oscillator that outputs a clock signal for generating the reference switching frequency, and operates the switching means at a switching frequency based on the oscillation frequency of the clock signal of the voltage controlled oscillator. It is good also as a structure provided with the switching control means to be applied, and the voltage supply part which applies a control voltage to the said voltage control oscillator, and changes the oscillation frequency of the said clock signal.

また、前記スイッチング周波数変更手段は、前記基準スイッチング周波数を生成させるための制御信号を調整する制御信号調整手段と、この制御信号に基づいたスイッチング周波数で前記スイッチング手段を動作させるスイッチング制御手段とを備え、前記制御信号調整手段は、前記スイッチング周波数が前記所定周波数内で変更するように、分周比を変更する分周比変更制御手段と、所定の基準クロックを前記分周比で分周して前記制御信号を生成する分周回路と、を備える構成としても良い。この場合、前記分周比変更制御手段は、前記分周比を所定サイクルごとにランダムに変更する構成としても良い。   The switching frequency changing means includes control signal adjusting means for adjusting a control signal for generating the reference switching frequency, and switching control means for operating the switching means at a switching frequency based on the control signal. The control signal adjustment means divides a predetermined reference clock by the division ratio and a division ratio change control means for changing a division ratio so that the switching frequency is changed within the predetermined frequency. It is good also as a structure provided with the frequency divider circuit which produces | generates the said control signal. In this case, the frequency division ratio change control means may change the frequency division ratio at random every predetermined cycle.

本発明によれば、基準スイッチング周波数を含む所定周波数の範囲でスイッチング手段を動作させるスイッチング周波数を変更することにより、このスイッチング周波数成分に基づくノイズを分散化することができるため、このノイズが他の機器に及ぼす影響を抑制できる。   According to the present invention, the noise based on the switching frequency component can be dispersed by changing the switching frequency for operating the switching means in a predetermined frequency range including the reference switching frequency. The influence on the equipment can be suppressed.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかるスイッチング電源装置１の構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置１は、スイッチングトランジスタ素子などのスイッチ（スイッチング手段）１１を動作させることにより、入力された直流電流を交流に変換し、これを平滑化することによって再び直流に変換して出力する電源装置である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a switching power supply device 1 according to the present embodiment. The switching power supply device 1 operates a switch (switching means) 11 such as a switching transistor element to convert an input direct current into alternating current, and smoothes this to convert it to direct current again to output it. It is a power supply device.

スイッチング電源装置１は、所定のスイッチング周波数Ｆｓｗに基づいてオンオフ動作をするスイッチ１１と、このスイッチ１１を介して出力された交流のスイッチング電圧Ｖｓｗを平滑化するためのＬＣフィルタ１２と、このＬＣフィルタ１２を通じて出力される電圧値を検出する出力検出器１３と、上記スイッチング周波数Ｆｓｗを変更して上記スイッチ１１に出力するスイッチング周波数変更部（スイッチング周波数変更手段）１０とを備える。   The switching power supply device 1 includes a switch 11 that performs an on / off operation based on a predetermined switching frequency Fsw, an LC filter 12 for smoothing an AC switching voltage Vsw output through the switch 11, and the LC filter 12 includes an output detector 13 for detecting a voltage value output through 12 and a switching frequency changing unit (switching frequency changing means) 10 for changing the switching frequency Fsw and outputting the same to the switch 11.

本実施形態では、このスイッチング周波数変更部１０に特徴を有する。このスイッチング周波数変更部１０は、目標電圧に応じて規定された基準スイッチング周波数を含む所定の範囲内で、上記スイッチング周波数Ｆｓｗを連続的に変更して出力するものである。このスイッチング周波数変更部１０は、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数を規定する周波数規定部２１と、この周波数規定部２１の静電容量に応じたスイッチング周波数Ｆｓｗでスイッチ１１を動作させるスイッチング制御手段としてのＤＣ−ＤＣコントローラ２０と、周波数規定部２１に制御電圧を印加する電圧供給部２２とを備える。周波数規定部２１は、コンデンサとダイオードとの組み合わせにより構成されており、これらコンデンサとダイオードとの合成静電容量に応じたスイッチング周波数ＦｓｗをＤＣ−ＤＣコントローラ２０に出力させる。   The present embodiment is characterized by this switching frequency changing unit 10. The switching frequency changing unit 10 continuously changes and outputs the switching frequency Fsw within a predetermined range including a reference switching frequency defined according to the target voltage. The switching frequency changing unit 10 is a frequency defining unit 21 that defines a reference switching frequency according to a target voltage, and a switching control unit that operates the switch 11 at a switching frequency Fsw that corresponds to the capacitance of the frequency defining unit 21. The DC-DC controller 20 and a voltage supply unit 22 for applying a control voltage to the frequency defining unit 21 are provided. The frequency defining unit 21 is configured by a combination of a capacitor and a diode, and causes the DC-DC controller 20 to output a switching frequency Fsw corresponding to the combined capacitance of the capacitor and the diode.

詳述すると、周波数規定部２１は、第１ダイオード２３と第２ダイオード２４とコンデンサ２５とを備える。このコンデンサ２５の一端は接地されており、他端にはそれぞれ第１ダイオード２３及び第２ダイオード２４のカソード側が接続されている。第１ダイオード２３のアノード側にはＤＣ−ＤＣコントローラ２０が接続され、第２ダイオード２４のアノード側には電圧供給部２２が接続されている。ここで、第２ダイオード２４は、電圧供給部２２への電流の逆流を防止するためのものである。
本構成では、第１ダイオード２３と、この第１ダイオード２３に直列接続されたコンデンサ２５との合成静電容量を変更させることによって、スイッチング周波数Ｆｓｗを変更している。一般にダイオードは、ダイオードに逆電圧を印加すると、その電圧値に反比例して当該ダイオードの静電容量値が減少するといった性質を有する事が知られている。このため、電圧供給部２２を介して、第１ダイオード２３のカソード側から逆方向に制御電圧を印加する際に、この制御電圧を変更することにより、上記第１ダイオード２３とコンデンサ２５との合成静電容量を変更させることができ、従って、この合成静電容量に応じてスイッチング周波数Ｆｓｗを変更させることができる。 Specifically, the frequency defining unit 21 includes a first diode 23, a second diode 24, and a capacitor 25. One end of the capacitor 25 is grounded, and the cathode ends of the first diode 23 and the second diode 24 are connected to the other ends, respectively. A DC-DC controller 20 is connected to the anode side of the first diode 23, and a voltage supply unit 22 is connected to the anode side of the second diode 24. Here, the second diode 24 is for preventing a backflow of current to the voltage supply unit 22.
In this configuration, the switching frequency Fsw is changed by changing the combined capacitance of the first diode 23 and the capacitor 25 connected in series to the first diode 23. In general, it is known that a diode has a property that when a reverse voltage is applied to the diode, the capacitance value of the diode decreases in inverse proportion to the voltage value. Therefore, when the control voltage is applied in the reverse direction from the cathode side of the first diode 23 via the voltage supply unit 22, the control diode is changed to combine the first diode 23 and the capacitor 25. The capacitance can be changed, and therefore the switching frequency Fsw can be changed according to the combined capacitance.

電圧供給部２２は、図２に示すように、制御電圧を、最大電圧値Ａを頂点とする三角波状に周期的に変更させて出力するようになっている。この場合、制御電圧の最大値Ａ及び最小値Ｂ（本実施形態では０（Ｖ））は、ＬＣフィルタ１２を介して出力される電圧値が目標電圧の許容範囲内（例えば、プラスマイナス１％以内）に収まるように設定されている。   As shown in FIG. 2, the voltage supply unit 22 outputs the control voltage by periodically changing the control voltage into a triangular wave shape having the maximum voltage value A as a vertex. In this case, the maximum value A and the minimum value B (0 (V) in the present embodiment) of the control voltage are such that the voltage value output via the LC filter 12 is within the allowable range of the target voltage (for example, plus or minus 1%) Is set to fall within.

このように制御電圧の電圧値を周期的に変化させることにより、第１ダイオード２３とコンデンサ２５とに印加される電圧値が変更されるため、これら第１ダイオード２３とコンデンサ２５との合成静電容量が変更される。これによれば、周波数規定部２１は、図３に示すように、この合成静電容量に応じて、スイッチング周波数を下限周波数Ｆｓｗ-から上限周波数Ｆｓｗ+の範囲内で変更してＤＣ−ＤＣコントローラ２０に出力させることができる。 Since the voltage value applied to the first diode 23 and the capacitor 25 is changed by periodically changing the voltage value of the control voltage in this manner, the combined electrostatic capacitance of the first diode 23 and the capacitor 25 is changed. The capacity is changed. According to this, as shown in FIG. 3, the frequency defining unit 21 changes the switching frequency within the range from the lower limit frequency Fsw − to the upper limit frequency Fsw + according to the combined capacitance, and the DC-DC controller. 20 can be output.

スイッチング周波数変更部１０は、スイッチング周波数Ｆｓｗを下限周波数Ｆｓｗ-から上限周波数Ｆｓｗ+の範囲内で変化させることにより、図４に示すように、このスイッチング周波数Ｆｓｗ及び当該スイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分（第２高調波、第３高調波など）が特定の周波数に集中することなく、それぞれ各高調波成分の下限周波数から上限周波数の範囲内（例えば、２Ｆｓｗ-〜２Ｆｓｗ+、３Ｆｓｗ-〜３Ｆｓｗ+など）に分散させるとともに、各周波数成分のレベルを低減させることもできる。このため、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分に基づいて発生するスイッチングノイズのレベルを低く抑えることができ、このノイズが他の機器に及ぼす影響を抑制することができる。
特に、本構成では、スイッチング周波数Ｆｓｗを変化させるための制御電圧を三角波状に周期的に変化させているため、当該スイッチング周波数Ｆｓｗも上記範囲内で周期的に変化している。これによれば、このスイッチング周波数Ｆｓｗを上記所定の範囲内で分散させることができるとともに、当該スイッチング周波数Ｆｓｗに基づいて動作するスイッチ１１の追従性を確保することができる。 The switching frequency changing unit 10 changes the switching frequency Fsw within the range from the lower limit frequency Fsw − to the upper limit frequency Fsw + , and as shown in FIG. 4, the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw ( Within the range from the lower limit frequency of each harmonic component to the upper limit frequency (for example, 2Fsw − to 2Fsw + , 3Fsw − to 3Fsw + , etc.) without the second harmonic, the third harmonic, etc. being concentrated on a specific frequency. ) And the level of each frequency component can be reduced. For this reason, the level of the switching noise generated based on the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw can be suppressed low, and the influence of this noise on other devices can be suppressed.
In particular, in this configuration, since the control voltage for changing the switching frequency Fsw is periodically changed in a triangular waveform, the switching frequency Fsw is also periodically changed within the above range. According to this, the switching frequency Fsw can be dispersed within the predetermined range, and the followability of the switch 11 that operates based on the switching frequency Fsw can be ensured.

本実施形態によれば、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチ１１を動作させることにより、入力電圧を目標電圧に調整して出力するスイッチング電源装置において、基準スイッチング周波数を含む所定周波数の範囲で、スイッチ１１を動作させるスイッチング周波数Ｆｓｗを変更するスイッチング周波数変更部１０を備えるため、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分が特定の周波数に集中することなく、それぞれ各高調波成分の下限周波数から上限周波数の範囲内に分散させるとともに、各周波数成分のレベルを低減させることもできる。このため、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分に基づいて発生するスイッチングノイズのレベルを低く抑えることができ、このノイズが他の機器に及ぼす影響を抑制することができる。特に、このスイッチング電源装置１を、例えば車載オーディオに搭載した場合には、スイッチング周波数Ｆｓｗ等に基づいて発生するスイッチングノイズが、車載オーディオのラジオ受信機等に悪影響を及ぼすことが防止される。これによれば、従来、スイッチングノイズ対策用に設けられていたフィルタ等が不要となるため、機器の製造コストの低下を図ることができる。   According to the present embodiment, by operating the switch 11 at the reference switching frequency corresponding to the target voltage, the switching power supply device that adjusts the input voltage to the target voltage and outputs it in a range of a predetermined frequency including the reference switching frequency. Since the switching frequency changing unit 10 that changes the switching frequency Fsw for operating the switch 11 is provided, the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw are not concentrated on a specific frequency, and the lower limit of each harmonic component. The frequency can be dispersed within the range of the upper limit frequency, and the level of each frequency component can be reduced. For this reason, the level of the switching noise generated based on the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw can be suppressed low, and the influence of this noise on other devices can be suppressed. In particular, when the switching power supply device 1 is mounted on, for example, an in-vehicle audio, switching noise generated based on the switching frequency Fsw or the like is prevented from adversely affecting an in-vehicle audio radio receiver or the like. According to this, since the filter etc. which were provided conventionally for the countermeasure against switching noise become unnecessary, the fall of the manufacturing cost of an apparatus can be aimed at.

また、本実施形態によれば、スイッチング周波数変更部１０の電圧供給部２２は、制御電圧を変更することにより、第１ダイオード２３とコンデンサ２５との合成静電容量を変更するため、スイッチング周波数Ｆｓｗを下限周波数Ｆｓｗ-から上限周波数Ｆｓｗ+の範囲内で変化させることができる。これによれば、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分が特定の周波数に集中することなく、それぞれ各高調波成分の下限周波数から上限周波数の範囲内に分散させるとともに、各周波数成分のレベルを低減させることもできる。このため、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分に基づいて発生するスイッチングノイズのレベルを低く抑えることができ、このノイズが他の機器に及ぼす影響を抑制することができる。 In addition, according to the present embodiment, the voltage supply unit 22 of the switching frequency changing unit 10 changes the combined capacitance of the first diode 23 and the capacitor 25 by changing the control voltage, so that the switching frequency Fsw Can be changed within the range of the lower limit frequency Fsw − to the upper limit frequency Fsw + . According to this, the switching frequency Fsw and the harmonic components of the switching frequency Fsw are not concentrated on a specific frequency, but are dispersed within the range from the lower limit frequency to the upper limit frequency of each harmonic component, and The level can also be reduced. For this reason, the level of the switching noise generated based on the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw can be suppressed low, and the influence of this noise on other devices can be suppressed.

図５は、別の実施形態にかかるスイッチング電源装置５１を示す。
このスイッチング電源装置５１は、所定のスイッチング周波数Ｆｓｗに基づいてオンオフ動作をするスイッチ（スイッチング手段）５３と、このスイッチ５３を介して出力された交流のスイッチング電圧Ｖｓｗを平滑化するためのＬＣフィルタ５４と、このＬＣフィルタ５４を通じて出力される電圧値を基準電圧とを比較する誤差増幅器５５と、上記スイッチング周波数Ｆｓｗを変更してスイッチ５３に出力可能とするスイッチング周波数変更部（スイッチング周波数変更手段）５２とを備える。 FIG. 5 shows a switching power supply device 51 according to another embodiment.
This switching power supply 51 includes a switch (switching means) 53 that performs an on / off operation based on a predetermined switching frequency Fsw, and an LC filter 54 for smoothing an alternating switching voltage Vsw output through the switch 53. And an error amplifier 55 that compares the voltage value output through the LC filter 54 with a reference voltage, and a switching frequency changing unit (switching frequency changing means) 52 that can change the switching frequency Fsw and output it to the switch 53. With.

スイッチング周波数変更部５２は、基準スイッチング周波数を生成させるためのクロック信号を出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）６２と、この電圧制御発振器６２のクロック信号の発振周波数に基づいたスイッチング周波数Ｆｓｗで、スイッチ５３を動作させるスイッチング制御手段としてのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）６０と、電圧制御発振器６２に制御電圧を印加する電圧供給部６１とを備える。電圧制御発振器６２は、制御電圧の電圧値に応じてクロック信号の発振周波数を変更可能とするものである。ここで、スイッチング周波数Ｆｓｗは、クロック信号の発振周波数を整数倍したものが用いられているため、電圧供給部６１を介して制御電圧を変更することにより、クロック信号の発振周波数及びスイッチング周波数Ｆｓｗを変更するようになっている。これ以外の点は、上記実施形態とほぼ同一であるため、説明を省略する。   The switching frequency changing unit 52 is a voltage controlled oscillator (VCO) 62 that outputs a clock signal for generating a reference switching frequency, and a switching frequency Fsw based on the oscillation frequency of the clock signal of the voltage controlled oscillator 62. Thus, a PWM (Pulse Width Modulation) 60 as switching control means for operating the switch 53 and a voltage supply unit 61 for applying a control voltage to the voltage controlled oscillator 62 are provided. The voltage controlled oscillator 62 can change the oscillation frequency of the clock signal in accordance with the voltage value of the control voltage. Here, since the switching frequency Fsw is obtained by multiplying the oscillation frequency of the clock signal by an integer, the oscillation frequency of the clock signal and the switching frequency Fsw are changed by changing the control voltage via the voltage supply unit 61. It is supposed to change. Since points other than this are substantially the same as those of the above-described embodiment, description thereof is omitted.

この実施形態によれば、電圧供給部６１を介して制御電圧を変更することにより、電圧制御発振器６２は、この制御電圧の電圧値に応じてクロック信号の発振周波数を変更することができる。このため、クロック信号の発振周波数の変更に伴い、この発振周波数の整数倍に設定されているスイッチング周波数Ｆｓｗを、上記実施形態と同様に、下限周波数Ｆｓｗ-から上限周波数Ｆｓｗ+の範囲内で変更することができる。これによれば、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分が特定の周波数に集中することなく、それぞれ各高調波成分の下限周波数から上限周波数の範囲内に分散させるとともに、各周波数成分のレベルを低減させることもできる。このため、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分に基づいて発生するスイッチングノイズのレベルを低く抑えることができ、このノイズが他の機器に及ぼす影響を抑制することができる。特に、このスイッチング電源装置５１を、例えば車載オーディオに搭載した場合には、スイッチング周波数Ｆｓｗ等に基づいて発生するスイッチングノイズが、車載オーディオのラジオ受信機等に悪影響を及ぼすことが防止される。これによれば、従来、スイッチングノイズ対策用に設けられていたフィルタ等が不要となるため、機器の製造コストの低下を図ることができる。 According to this embodiment, by changing the control voltage via the voltage supply unit 61, the voltage controlled oscillator 62 can change the oscillation frequency of the clock signal in accordance with the voltage value of the control voltage. Therefore, along with the change of the oscillation frequency of the clock signal, the switching frequency Fsw set to an integral multiple of this oscillation frequency is changed within the range of the lower limit frequency Fsw − to the upper limit frequency Fsw + as in the above embodiment. can do. According to this, the switching frequency Fsw and the harmonic components of the switching frequency Fsw are not concentrated on a specific frequency, but are dispersed within the range from the lower limit frequency to the upper limit frequency of each harmonic component, and The level can also be reduced. For this reason, the level of the switching noise generated based on the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw can be suppressed low, and the influence of this noise on other devices can be suppressed. In particular, when the switching power supply device 51 is mounted on, for example, an in-vehicle audio, switching noise generated based on the switching frequency Fsw or the like is prevented from adversely affecting an in-vehicle audio radio receiver or the like. According to this, since the filter etc. which were provided conventionally for the countermeasure against switching noise become unnecessary, the fall of the manufacturing cost of an apparatus can be aimed at.

図６は、別の実施形態にかかるスイッチング電源装置７１を示す。このスイッチング電源装置７１は、上記スイッチング電源装置１と比べて、スイッチング周波数変更部７２（スイッチング周波数変更手段）の構成が異なり、その他は同一の構成となっている。
このスイッチング周波数変更部７２は、基準スイッチング周波数を生成させるための制御信号Ｓを調整して出力するマイコン７３（制御信号調整手段）と、この制御信号Ｓに基づいたスイッチング周波数Ｆｓｗで上記スイッチ１１を動作させるＤＣ−ＤＣコントローラ７４（スイッチング制御手段）とを備える。
マイコン７３は、所定の基準クロックを出力するカウンタタイマ８１と、スイッチング周波数Ｆｓｗを所定周波数の範囲内で変更するように分周比を変更し、設定する分周比変更回路８２（分周比変更制御手段）と、この分周比変更回路８２にて変更された分周比に基づいて、上記基準クロックを分周して制御信号Ｓを出力する分周回路８３とを備える。 FIG. 6 shows a switching power supply device 71 according to another embodiment. The switching power supply device 71 is different from the switching power supply device 1 in the configuration of the switching frequency changing unit 72 (switching frequency changing means), and the other configuration is the same.
The switching frequency changing unit 72 adjusts and outputs a control signal S for generating a reference switching frequency, and a microcomputer 73 (control signal adjusting means), and switches the switch 11 at a switching frequency Fsw based on the control signal S. A DC-DC controller 74 (switching control means) to be operated.
The microcomputer 73 changes the division ratio so as to change the counter timer 81 that outputs a predetermined reference clock and the switching frequency Fsw within the range of the predetermined frequency, and sets the division ratio change circuit 82 (the division ratio change) Control means) and a frequency dividing circuit 83 that divides the reference clock and outputs a control signal S based on the frequency dividing ratio changed by the frequency dividing ratio changing circuit 82.

この分周回路８３は、図７に示すように、カウンタタイマ８１から出力された基準クロックを分周比変更回路８２により設定された分周比で分周して矩形波状の制御信号Ｓを生成する。この制御信号Ｓは、ハイレベル期間Ｈとローレベル期間Ｌとを一対備えて１サイクルＴとなっている。本実施形態では、分周回路８３は、分周比に応じてハイレベル期間Ｈの長さを変更し、このハイレベル期間Ｈに応じて１サイクルＴの期間が変更された（例えばＴ、Ｔ２、Ｔ３・・・）制御信号Ｓを生成し、出力するようになっている。
分周比変更回路８２は、上記分周比を所定サイクル（本実施形態では、１サイクル）ごとにランダムに変更して分周回路８３に出力している。この分周比は、ＬＣフィルタ１２を介して出力される電圧値が目標電圧の許容範囲内に収まるように設定された所定の範囲内で変更される。これによれば分周比を上記範囲内でランダムに変更することにより、この分周比に応じて変更されるスイッチング周波数Ｆｓｗを分散させることができるとともに、出力電圧値を目標電圧の許容範囲内に収めることができる。 As shown in FIG. 7, the frequency dividing circuit 83 divides the reference clock output from the counter timer 81 by the frequency dividing ratio set by the frequency dividing ratio changing circuit 82 to generate a rectangular wave control signal S. To do. This control signal S is provided with a pair of a high level period H and a low level period L and is one cycle T. In the present embodiment, the frequency dividing circuit 83 changes the length of the high level period H according to the frequency dividing ratio, and the period of one cycle T is changed according to the high level period H (for example, T, T2). , T3..., A control signal S is generated and output.
The frequency division ratio changing circuit 82 randomly changes the frequency division ratio every predetermined cycle (one cycle in the present embodiment) and outputs it to the frequency dividing circuit 83. This frequency division ratio is changed within a predetermined range set so that the voltage value output via the LC filter 12 falls within the allowable range of the target voltage. According to this, by randomly changing the frequency dividing ratio within the above range, the switching frequency Fsw changed according to the frequency dividing ratio can be dispersed, and the output voltage value is within the allowable range of the target voltage. Can fit in.

この実施形態によれば、スイッチング周波数変更部７２は、スイッチング周波数Ｆｓｗが所定周波数内で変更するように、分周比を変更し、設定する分周比変更回路８２と、所定の基準クロックを分周比変更回路８２にて設定された分周比で分周して制御信号Ｓを生成する分周回路８３とを備えるため、この分周回路８３が分周比変更回路８２からの分周比に応じて制御信号Ｓを変更して出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコントローラ７４は、この制御信号Ｓに基づいて、スイッチング周波数Ｆｓｗを、上記実施形態と同様に、下限周波数Ｆｓｗ-から上限周波数Ｆｓｗ+の範囲内で変更することができる。これによれば、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分が特定の周波数に集中することなく、それぞれ各高調波成分の下限周波数から上限周波数の範囲内に分散させるとともに、各周波数成分のレベルを低減させることもできる。
このため、スイッチング周波数Ｆｓｗ及びこのスイッチング周波数Ｆｓｗの高調波成分に基づいて発生するスイッチングノイズのレベルを低く抑えることができ、このノイズが他の機器に及ぼす影響を抑制することができる。特に、このスイッチング電源装置５１を、例えば車載オーディオに搭載した場合には、スイッチング周波数Ｆｓｗ等に基づいて発生するスイッチングノイズが、車載オーディオのラジオ受信機等に悪影響を及ぼすことが防止される。これによれば、従来、スイッチングノイズ対策用に設けられていたフィルタ等が不要となるため、機器の製造コストの低下を図ることができる。 According to this embodiment, the switching frequency changing unit 72 changes the frequency division ratio so that the switching frequency Fsw changes within the predetermined frequency, and divides the frequency division ratio changing circuit 82 to be set and the predetermined reference clock. A frequency dividing circuit 83 that generates a control signal S by dividing the frequency by the frequency dividing ratio set by the frequency dividing circuit 82, and the frequency dividing circuit 83 receives the frequency dividing ratio from the frequency dividing ratio changing circuit 82. In response to this, the control signal S is changed and output. Thereby, the DC-DC controller 74 can change the switching frequency Fsw within the range of the lower limit frequency Fsw − to the upper limit frequency Fsw + based on the control signal S, as in the above embodiment. According to this, the switching frequency Fsw and the harmonic components of the switching frequency Fsw are not concentrated on a specific frequency, but are dispersed within the range from the lower limit frequency to the upper limit frequency of each harmonic component, and The level can also be reduced.
For this reason, the level of the switching noise generated based on the switching frequency Fsw and the harmonic component of the switching frequency Fsw can be suppressed low, and the influence of this noise on other devices can be suppressed. In particular, when the switching power supply device 51 is mounted on, for example, an in-vehicle audio, switching noise generated based on the switching frequency Fsw or the like is prevented from adversely affecting an in-vehicle audio radio receiver or the like. According to this, since the filter etc. which were provided conventionally for the countermeasure against switching noise become unnecessary, the fall of the manufacturing cost of an apparatus can be aimed at.

また、この実施形態によれば、分周比変更回路８２は、分周比を１サイクルＴごとにランダムに変更するため、この分周比に応じて変更されるスイッチング周波数Ｆｓｗを分散させることができる。   In addition, according to this embodiment, the frequency division ratio changing circuit 82 randomly changes the frequency division ratio every cycle T, so that the switching frequency Fsw that is changed according to the frequency division ratio can be dispersed. it can.

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電圧供給部２２、６１は、制御電圧を三角波状に周期的に変更させて出力しているが、これに限るものではなく、正弦波状に周期的に変更させて出力する構成としても良い。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the voltage supply units 22 and 61 output the control voltage by periodically changing the control voltage into a triangular wave shape. It is good also as composition to do.

本実施形態にかかるスイッチング電源装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the switching power supply device concerning this embodiment. 発振回路に印加される制御電圧の変化状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change state of the control voltage applied to an oscillation circuit. スイッチング周波数の上限及び下限を示した図である。It is the figure which showed the upper limit and lower limit of switching frequency. スイッチング周波数が分散されている状態を示した図である。It is the figure which showed the state by which the switching frequency is disperse | distributed. 別の実施形態にかかるスイッチング電源装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the switching power supply device concerning another embodiment. 別の実施形態にかかるスイッチング電源装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the switching power supply device concerning another embodiment. 基準クロックと制御信号との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a reference clock and a control signal.

符号の説明Explanation of symbols

１、５１、７１ スイッチング電源装置
１０、５２、７２ スイッチング周波数変更部（スイッチング周波数変更手段）
１１、５３ スイッチ（スイッチング手段）
１２、５４ ＬＣフィルタ
２０、７４ ＤＣ−ＤＣコントローラ（スイッチング制御手段）
２１ 周波数規定部
２２、６１ 電圧供給部
２３ 第１ダイオード
２４ 第２ダイオード
２５ コンデンサ
６０ ＰＷＭ制御部（スイッチング制御手段）
６２ 電圧制御発振器
７３ マイコン（制御信号調整手段）
８１ タイマカウンタ
８２ 分周比変更回路（分周比変更制御手段）
８３ 分周回路 1, 51, 71 Switching power supply 10, 52, 72 Switching frequency changing unit (switching frequency changing means)
11, 53 switch (switching means)
12, 54 LC filter 20, 74 DC-DC controller (switching control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Frequency regulation part 22, 61 Voltage supply part 23 1st diode 24 2nd diode 25 Capacitor 60 PWM control part (switching control means)
62 Voltage controlled oscillator 73 Microcomputer (control signal adjusting means)
81 Timer counter 82 Frequency division ratio change circuit (frequency division ratio change control means)
83 divider circuit

Claims (7)

目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させることにより、入力電圧を前記目標電圧に調整して出力するスイッチング電源装置において、
前記基準スイッチング周波数を含む所定周波数の範囲で、前記スイッチング手段を動作させるスイッチング周波数を変更するスイッチング周波数変更手段を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 In a switching power supply apparatus that adjusts an input voltage to the target voltage by operating a switching means at a reference switching frequency corresponding to the target voltage, and outputs the target voltage,
A switching power supply apparatus comprising switching frequency changing means for changing a switching frequency for operating the switching means within a predetermined frequency range including the reference switching frequency. 前記スイッチング周波数変更手段は、前記スイッチング周波数を連続的あるいは断続的に変更することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching frequency changing unit changes the switching frequency continuously or intermittently. 前記スイッチング周波数変更手段は、前記スイッチング周波数を周期的に変更することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching frequency changing unit periodically changes the switching frequency. 前記スイッチング周波数変更手段は、コンデンサとこのコンデンサの一端にカソード側が接続されたダイオードとを有し、前記基準スイッチング周波数を規定する周波数規定部と、この周波数規定部の静電容量に応じたスイッチング周波数で前記スイッチング手段を動作させるスイッチング制御手段と、前記ダイオードに逆電圧である制御電圧を印加し、前記静電容量を変更する電圧供給部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The switching frequency changing means includes a capacitor and a diode having a cathode connected to one end of the capacitor, a frequency defining portion for defining the reference switching frequency, and a switching frequency corresponding to the capacitance of the frequency defining portion. 4. A switching control means for operating the switching means, and a voltage supply section for applying a control voltage which is a reverse voltage to the diode to change the capacitance. The switching power supply device according to any one of the above. 前記スイッチング周波数変更手段は、前記基準スイッチング周波数を生成させるためのクロック信号を出力する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の前記クロック信号の発振周波数に基づいたスイッチング周波数で前記スイッチング手段を動作させるスイッチング制御手段と、前記電圧制御発振器に制御電圧を印加し、前記クロック信号の発振周波数を変更する電圧供給部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The switching frequency changing means is a voltage controlled oscillator that outputs a clock signal for generating the reference switching frequency, and a switching that operates the switching means at a switching frequency based on the oscillation frequency of the clock signal of the voltage controlled oscillator. 4. The switching power supply device according to claim 1, further comprising: a control unit; and a voltage supply unit that applies a control voltage to the voltage-controlled oscillator and changes an oscillation frequency of the clock signal. 5. . 前記スイッチング周波数変更手段は、前記基準スイッチング周波数を生成させるための制御信号を調整する制御信号調整手段と、この制御信号に基づいたスイッチング周波数で前記スイッチング手段を動作させるスイッチング制御手段とを備え、前記制御信号調整手段は、前記スイッチング周波数が前記所定周波数内で変更するように、分周比を変更する分周比変更制御手段と、所定の基準クロックを前記分周比で分周して前記制御信号を生成する分周回路と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   The switching frequency changing means includes a control signal adjusting means for adjusting a control signal for generating the reference switching frequency, and a switching control means for operating the switching means at a switching frequency based on the control signal, The control signal adjustment unit is configured to change the division ratio so that the switching frequency is changed within the predetermined frequency, and to divide a predetermined reference clock by the division ratio and perform the control. 4. A switching power supply device according to claim 1, further comprising: a frequency dividing circuit that generates a signal. 5. 前記分周比変更制御手段は、前記分周比を所定サイクルごとにランダムに変更することを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。   7. The switching power supply device according to claim 6, wherein the frequency division ratio change control means randomly changes the frequency division ratio every predetermined cycle.
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