JP2010183747A - Dc/dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PI演算を利用して出力電圧を制御するDC/DCコンバータに係わる。 The present invention relates to a DC / DC converter that controls an output voltage using a PI operation.
図5は、従来のDC/DCコンバータの構成を示す図である。図5に示すDC/DCコンバータ50は、トランスTによりその一次側と二次側とが電気的に絶縁された構成である。トランスTの一次側には、トランジスタQ1〜Q4を含んで構成されるスイッチ回路としてのHブリッジ回路が設けられている。トランジスタQ1〜Q4は、それぞれ、CPU10により生成される制御データに従って、スイッチとして動作する。一方、トランスTの二次側には、ダイオードD1〜D4を含んで構成される整流回路が設けられている。さらに、その整流回路の出力側には、エネルギーを伝達するためのチョークコイルLと、出力電圧を平滑化するための電解コンデンサCを備えている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional DC / DC converter. The DC / DC converter 50 shown in FIG. 5 has a configuration in which a primary side and a secondary side are electrically insulated by a transformer T. On the primary side of the transformer T, an H bridge circuit is provided as a switch circuit including transistors Q1 to Q4. Transistors Q1-Q4 each operate as a switch in accordance with control data generated by
CPU10は、フィードバック制御によりDC/DCコンバータ50の出力電圧Voutを目標電圧Vrefに一致させるための制御データを生成する。
差分演算部11は、DC/DCコンバータ50の出力電圧Voutと目標電圧Vrefとの差分を表す電圧差分ΔVを演算しPI演算部12に出力する。なお、出力電圧Voutは、所定のサンプリング間隔で、デジタルデータに変換されて差分演算部11に与えられる。したがって、差分演算部11は、随時、最新の電圧差分ΔVを出力する。
The
The
PI演算部12は、入力される電圧差分ΔVを記憶部15に格納するとともに、上記所定のサンプリング間隔で、前回の電圧差分ΔVと今回の電圧差分ΔVとを累積加算しその累積加算結果である積分値ΣΔVを記憶部15に格納した後、記憶部15に格納した電圧差分ΔV及び積分値ΣΔVを下記式(1)に代入してPI(比例および積分)演算を実行することにより、制御データとしての目標電流Itargetを出力する。
Itarget=(Kp +Ki Σ)×ΔV=Kp ×ΔV + Ki ×ΣΔV ・・・(1)
なお、「Kp×ΔV」は比例項であり、「Kp」はその係数である。また、「Ki×ΣΔV」は積分項であり、「Ki」はその係数である。すなわち、式(1)では、電圧差分ΔVとPI演算のKpとの積算値(比例項)と、積分値ΣΔVとPI演算のKiとの積算値(積分項)とを加算して目標電流Itargetを生成する。
The
Target = (Kp + Ki Σ) × ΔV = Kp × ΔV + Ki × ΣΔV (1)
“Kp × ΔV” is a proportional term, and “Kp” is a coefficient thereof. “Ki × ΣΔV” is an integral term, and “Ki” is a coefficient thereof. That is, in the expression (1), the target current Itarget is obtained by adding the integrated value (proportional term) of the voltage difference ΔV and the PI calculation Kp and the integrated value (integral term) of the integral value ΣΔV and the PI calculation Ki. Is generated.
デジタル出力部13は、PI演算部12から出力される目標電流ItargetをD/A変換部21に出力する。
パルス出力部14a、14bは、所定の周期、かつ、所定のデューティ(50%のデューティからデッドタイム分を除いたデューティ)を持ったパルス信号を生成する。なお、パルス出力部14a、14bにより生成される1組のパルス信号は、例えば、その位相が互いに反転している。
The
The
電流センサ23は、DC/DCコンバータ50に流れる電流の電流値Iinを検出する。
絶対値回路24は、電流センサ23により検出される電流値Iinの絶対値を生成する。
The
The
D/A変換部21は、デジタル出力部13から出力される目標電流Itargetをデジタル信号からアナログ信号に変換し、コンパレータ22の正側端子に与える。コンパレータ22の負側端子には、絶対値回路24で生成された電流値Iinの絶対値が与えられる。
The D /
保持回路25a、25bは、例えばD−フリップフロップ回路であり、コンパレータ22の比較結果を保持する。
AND回路26aは、パルス出力部14aにより生成されるパルス信号と、保持回路25aの出力信号との論理積を表す信号を生成する。同様に、AND回路26bは、パルス出力部14bにより生成されるパルス信号と、保持回路25bの出力信号との論理積を表す信号を生成する。
The
The
ここで、電流値Iinの絶対値が目標電流Itargetよりも小さければ、パルス出力部14a、14bにより生成されるパルス信号がそのままAND回路26a、26bを通過する。一方、電流値Iinの絶対値が目標電流Itargetを超えると、コンパレータ22の出力が反転し、AND回路26a、26bのそれぞれの出力信号はLレベルに変化する。すなわち、電流値Iinの絶対値と目標電流Itargetとの比較結果に応じて、AND回路26a、26bのそれぞれの出力信号のデューティが制御されることになる。
If the absolute value of the current value Iin is smaller than the target current Itarget, the pulse signals generated by the
ドライブ回路27aは、AND回路26aの出力信号に応じて、トランジスタQ1、Q4を駆動するための駆動信号を生成する。同様に、ドライブ回路27bは、AND回路26bの出力信号に応じて、トランジスタQ2、Q3を駆動するための駆動信号を生成する。これにより、1組のトランジスタQ1、Q4と、1組のトランジスタQ2、Q3は、交互に駆動される。すなわち、コンパレータ22、保持回路25a、25b、AND回路26a、26b、ドライブ回路27a、27bは、制御データとしての目標電流Itargetに従ってトランジスタQ1〜Q4を駆動する駆動回路として動作する。そして、このフィードバック制御により、DC/DCコンバータ50は、電流モードで出力電圧Voutを目標電圧Vrefに保持される。
The
特許文献1には、PI演算を利用して出力電圧を制御する電圧変換システムが記載されている。この電力変換システムは、フィードバックゲイン決定部によるフィードバックゲインKp、Kiを用いて、DC/DCコンバータの出力目標電圧に対する偏差をゼロにするためのフィードバック制御を行うフィードバック演算部を含む。そして、フィードバックゲイン決定部は、直流電源での充電率に応じた内部抵抗変化を反映するように、フィードバックゲインKp、Kiを決定する。
例えば、上記DC/DCコンバータ50において、Kp、Kiを小さくすると、目標電流Itargetの変動率を小さくすることができ、出力電圧Voutを目標電圧Vrefに制御する際の安定性を向上させることができる。 For example, in the DC / DC converter 50, if Kp and Ki are reduced, the variation rate of the target current Itarget can be reduced, and the stability when the output voltage Vout is controlled to the target voltage Vref can be improved. .
ところで、上記DC/DCコンバータ50を温度変化が激しい環境におく場合では、低温時、電解コンデンサCのESR(Equivalent Series Resistance)が悪化し出力電圧Voutが不安定になってしまう。 By the way, when the DC / DC converter 50 is placed in an environment where the temperature change is severe, at low temperatures, the ESR (Equivalent Series Resistance) of the electrolytic capacitor C is deteriorated and the output voltage Vout becomes unstable.
そこで、例えば、低温時に出力電圧Voutが不安定にならないようにするために、Kp、Kiを小さくすることが考えられる。 Therefore, for example, in order to prevent the output voltage Vout from becoming unstable at low temperatures, it is conceivable to reduce Kp and Ki.
しかしながら、上記DC/DCコンバータ50において、低温時に出力電圧Voutが不安定にならないようにKp、Kiを小さくする場合では、高負荷時(上記DC/DCコンバータ50の出力側の負荷が多くの電流を必要としているとき)において目標電流Itargetが上がらなくなるため、駆動信号のデューティが所望な値にならず、出力電圧Voutが目標電圧Vrefに対して落ち込んでしまうという問題がある。 However, in the DC / DC converter 50, when Kp and Ki are reduced so that the output voltage Vout does not become unstable at a low temperature, the load on the output side of the DC / DC converter 50 has a large current. In this case, the target current Itarget cannot increase, and the duty of the drive signal does not become a desired value, and the output voltage Vout drops with respect to the target voltage Vref.
そこで、本発明では、低温時において、出力信号の安定性を確保しつつ、高負荷時の出力電圧の落ち込みを低減することが可能なDC/DCコンバータを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a DC / DC converter capable of reducing the drop in the output voltage at the time of a high load while ensuring the stability of the output signal at a low temperature.
本発明のDC/DCコンバータは、スイッチ回路を利用して電圧を変換するDC/DCコンバータであって、出力電圧と目標電圧との電圧差分を演算する差分演算手段と、前記電圧差分及び前記電圧差分の累積加算結果である積分値を記憶部に格納するとともに、前記記憶部に格納した電圧差分とPI演算の比例項の係数との積算値と、前記記憶部に格納した積分値とPI演算の積分項の係数との積算値とを加算して目標電流を生成するPI演算手段と、当該DC/DCコンバータに流れる電流が前記目標電流よりも大きくなるとデューティが小さくなる駆動信号により前記スイッチ回路を駆動する駆動回路とを備え、前記PI演算手段は、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせる場合、前記積分値の格納量を増加させる。 The DC / DC converter of the present invention is a DC / DC converter that converts a voltage by using a switch circuit, a difference calculating means for calculating a voltage difference between an output voltage and a target voltage, the voltage difference and the voltage The integrated value that is the cumulative addition result of the difference is stored in the storage unit, the integrated value of the voltage difference stored in the storage unit and the coefficient of the proportional term of the PI operation, the integrated value stored in the storage unit and the PI operation PI operation means for generating a target current by adding the integrated value with the coefficient of the integral term, and the switch circuit by a drive signal that reduces the duty when the current flowing through the DC / DC converter becomes larger than the target current. The PI calculation means increases the storage amount of the integral value when the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term are reduced.
この構成によれば、PI演算の比例項の係数及び積分項の係数が小さくなっても、目標電流の低下を抑えることができるので、低温時に出力電圧の安定性を確保するためにPI演算の比例項の係数及び積分項の係数を小さくする場合において、駆動信号のデューティを所望な値に近づけることができ、高負荷時の出力電圧の落ち込みを低減することができる。 According to this configuration, even if the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term of the PI calculation are reduced, the decrease in the target current can be suppressed. Therefore, in order to ensure the stability of the output voltage at low temperatures, the PI calculation can be performed. In the case where the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term are reduced, the duty of the drive signal can be brought close to a desired value, and the drop in the output voltage at the time of high load can be reduced.
また、上記PI演算手段は、低温時、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせるように構成してもよい。
また、上記PI演算手段は、温度が低下するに従って前記積分値の格納量を増加させるように構成してもよい。
The PI calculation means may be configured to reduce the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term at a low temperature.
The PI calculation means may be configured to increase the storage amount of the integral value as the temperature decreases.
また、上記PI演算手段は、温度が第1の所定温度以下になると、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせ、温度が前記第1の所定温度よりも大きい第2の所定温度よりも大きくなると、前記比例項の係数、前記積分項の係数、及び前記積分値の格納量をそれぞれ元の値に戻すように構成してもよい。 In addition, the PI calculating means reduces the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term when the temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature, so that the second predetermined temperature is higher than the first predetermined temperature. It may be configured such that the proportional term coefficient, the integral term coefficient, and the integral value storage amount are returned to their original values.
また、上記PI演算手段は、温度が低下するに従って、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせるとともに、前記積分値の格納量を増加させるように構成してもよい。 Further, the PI calculating means may be configured to decrease the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term and increase the storage amount of the integral value as the temperature decreases.
本発明によれば、PI演算を利用して出力電圧を制御するDC/DCコンバータにおいて、低温時において、安定性を確保しつつ、高負荷時の出力電圧の落ち込みを低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the DC / DC converter which controls an output voltage using PI calculation, the fall of the output voltage at the time of a high load can be reduced, ensuring stability at the time of low temperature.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態のDC/DCコンバータの構成を示す図である。なお、図5に示す構成と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。また、本実施形態のDC/DCコンバータ1は、例えば、車両のパワーステアリング装置の電源に採用されるものとする。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the structure shown in FIG. 5, and the description is abbreviate | omitted. Moreover, the DC /
図1に示す第1実施形態のDC/DCコンバータ1は、トランジスタQ1〜Q4と、トランスTと、ダイオードD1〜D4と、チョークコイルLと、電解コンデンサCと、CPU10と、D/A変換部21と、コンパレータ22と、電流センサ23と、絶対値回路24と、保持回路25a、25bと、AND回路26a、26bと、ドライブ回路27a、27bと、温度センサ28(例えば、サーミスタ)とを備えて構成されている。なお、温度センサ28の設置場所は、特に限定されないが、例えば、トランジスタQ1〜Q4が搭載される基板上であってもよい。
A DC /
上記CPU10は、差分演算部11(差分演算手段)と、PI演算部12(PI演算手段)と、デジタル出力部13と、パルス出力部14a、14bとを備えて構成されている。
The
図2は、第1実施形態のDC/DCコンバータ1において所定サンプリング間隔毎に実行される目標電流Itargetの算出処理を示すフローチャートである。なお、上記サンプリング間隔とは、デジタルデータ変換後の出力電圧Voutが差分演算部11に与えられてから次のデジタルデータ変換後の出力電圧Voutが差分演算部11に与えられるまでの時間である。
FIG. 2 is a flowchart showing a target current Itarget calculation process executed at predetermined sampling intervals in the DC /
まず、CPU10は、出力電圧Voutを読み込み、差分演算部11において電圧差分ΔVを演算するとともに、PI演算部12において積分値ΣΔVを求める(S1)。
次に、CPU10は、電圧差分ΔVを記憶部15に格納し(S2)、積分値ΣΔVを記憶部15に格納する(S3)。
First, the
Next, the
次に、CPU10は、温度センサ28で検出された温度Tを読み込む(S4)。
次に、CPU10は、PI演算部12において温度Tが低温(例えば、−20℃以下)であるか否かを判断する(S5)。
Next, the
Next, the
温度Tが低温であると判断した場合(S5がYes)、CPU10は、上記式(1)のKpとしてKp2を、上記式(1)のKiとしてKi2を設定した後(S6)、ΣΔVmaxとしてmax2を、ΣΔVminとしてmin2を設定する(S7)。
When it is determined that the temperature T is low (S5 is Yes), the
一方、温度Tが低温でないと判断した場合(S5がNo)、CPU10は、上記式(1)のKpとしてKp1を、上記式(1)のKiとしてKi1を設定した後(S8)、ΣΔVmaxとしてmax1を、ΣΔVminとしてmin1を設定する(S9)。
On the other hand, when it is determined that the temperature T is not low (S5 is No), the
なお、Kp1>Kp2>0、Ki1>Ki2>0、max2>max1>0、0>min1>min2とする。また、Kp1、Kp2、Ki1、Ki2、max1、max2、min1、及びmin2は、出力電圧Voutを目標電圧Vrefに制御する際の安定性と応答性とのバランスが最適になるように設定されることが望ましく、それぞれの値は特に限定されないが、例えば、Kp1:Kp2=8:5、Ki1:Ki2=3:1、max1:max2=65:72、min1:min2=−65:−72となるように設定してもよい。 Note that Kp1> Kp2> 0, Ki1> Ki2> 0, max2> max1> 0, and 0> min1> min2. Kp1, Kp2, Ki1, Ki2, max1, max2, min1, and min2 are set so that the balance between stability and responsiveness when controlling the output voltage Vout to the target voltage Vref is optimal. Each value is not particularly limited. For example, Kp1: Kp2 = 8: 5, Ki1: Ki2 = 3: 1, max1: max2 = 65: 72, min1: min2 = −65: −72 May be set.
次に、CPU10は、記憶部15に格納した積分値ΣΔVがΣΔVmaxよりも大きいか否かを判断する(S10)。
積分値ΣΔVがΣΔVmaxよりも大きいと判断した場合(S10がYes)、CPU10は、積分値ΣΔVとしてΣΔVmaxを記憶部15に格納する(S11)。
Next, the
When determining that the integrated value ΣΔV is larger than ΣΔVmax (S10 is Yes), the
一方、積分値ΣΔVがΣΔVmaxよりも大きくないと判断した場合(S10がNo)、CPU10は、積分値ΣΔVがΣΔVminよりも小さいか否かを判断する(S12)。
On the other hand, when it is determined that the integral value ΣΔV is not larger than ΣΔVmax (S10 is No), the
積分値ΣΔVがΣΔVminよりも小さいと判断した場合(S12がYes)、CPU10は、積分値ΣΔVとしてΣΔVminを記憶部15に格納する(S13)。
そして、CPU10は、PI演算部12において、Kp及びKi、並びに記憶部15に格納されている電圧差分ΔV及び積分値ΣΔVを上記式(1)に代入してPI演算を実行し、目標電流Itargetを算出する(S14)。
When it is determined that the integral value ΣΔV is smaller than ΣΔVmin (S12 is Yes), the
Then, the
なお、S4〜S9の一連の処理は、S3よりも前のタイミングで行われてもよい。
上述したように、Kp1>Kp2、Ki1>Ki2であるため、温度Tが低温であるとき、Kp、Kiは小さくなり、温度Tが低温でないとき、Kp、Kiが元の値に戻る。
Note that the series of processing from S4 to S9 may be performed at a timing before S3.
As described above, since Kp1> Kp2 and Ki1> Ki2, when the temperature T is low, Kp and Ki become small, and when the temperature T is not low, Kp and Ki return to their original values.
また、max2>max1、min1>min2であるため、例えば、温度Tが低温であるとき、ΣΔVmaxが大きくなるとともに、ΣΔVminが小さくなる。「ΣΔVmaxが大きくなるとともに、ΣΔVminが小さくなる」ということは、記憶部15に格納される積分値ΣΔVの量が増加することといえる。すなわち、温度Tが低温のとき、積分値ΣΔVの格納量が増加する。そして、温度Tが低温でなくなると、積分値ΣΔVの格納量が元の値に戻る。
Further, since max2> max1 and min1> min2, for example, when the temperature T is low, ΣΔVmax increases and ΣΔVmin decreases. The phrase “ΣΔVmax increases and ΣΔVmin decreases” can be said to increase the amount of the integral value ΣΔV stored in the
このように、第1実施形態のDC/DCコンバータ1では、低温時にKp、Kiを小さくする構成であるため、低温時において、出力電圧Voutを目標電圧Vrefに制御する際の安定性を確保することができる。また、第1実施形態のDC/DCコンバータ1では、低温時に積分値ΣΔVの格納量を増加させる構成であるため、目標電流Itargetの低下を抑えることができ、駆動信号のデューティを所望な値に近づけることができる。そのため、低温時に出力電圧Voutの安定性を確保するためにKp、Kiを小さくさせる場合において高負荷になっても、出力電圧Voutが落ち込むことを低減することができる。また、第1実施形態のDC/DCコンバータ1では、CPU10によりPI演算を行っているため、Kp、Ki、ΣΔVmax、ΣΔVminを容易に変更することができる。
<第2実施形態>
図3は、第2実施形態のDC/DCコンバータにおいて上記所定サンプリング間隔毎に実行される目標電流Itargetの算出処理を示すフローチャートである。なお、第2実施形態のDC/DCコンバータの回路構成は、図1と同様である。また、S1〜S4は、図2に示すS1〜S4と同様であるため説明を省略する。
As described above, the DC /
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a flowchart showing a target current Itarget calculation process executed at the predetermined sampling intervals in the DC / DC converter of the second embodiment. The circuit configuration of the DC / DC converter of the second embodiment is the same as that shown in FIG. Moreover, since S1-S4 is the same as S1-S4 shown in FIG. 2, description is abbreviate | omitted.
S4において温度Tを読み込んだ後、CPU10は、PI演算部12において温度Tが所定温度A(例えば、−20℃)以下であるか否かを判断する(S5−1)。
温度Tが所定温度A以下であると判断した場合(S5−1がYes)、CPU10は、上記式(1)のKpとしてKp2を、上記式(1)のKiとしてKi2を設定した後(S6)、ΣΔVmaxとしてmax2を、ΣΔVminとしてmin2を設定する(S7)。
After reading the temperature T in S4, the
When it is determined that the temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature A (Yes in S5-1), the
一方、温度Tが所定温度A以下でないと判断した場合(S5−1がNo)、CPU10は、PI演算部12において温度Tが、所定温度Aよりも大きい所定温度B(例えば、0℃)以下であるか否かを判断する(S5−2)。
On the other hand, when it is determined that the temperature T is not equal to or lower than the predetermined temperature A (S5-1 is No), the
温度Tが所定温度B以下であると判断した場合(S5−2がYes)、CPU10は、ΣΔVmax及びΣΔVminを前回設定された値のまま変更せずS10に進む。
一方、温度Tが所定温度B以下でないと判断した場合(S5−2がNo)、CPU10は、上記式(1)のKpとしてKp1を、上記式(1)のKiとしてKi1を設定した後(S8)、ΣΔVmaxとしてmax1を、ΣΔVminとしてmin1を設定する(S9)。
When it is determined that the temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature B (Yes in S5-2), the
On the other hand, if the
すなわち、温度Tが所定温度A以下になると、Kp、Kiを小さくさせるとともに、積分値ΣΔVの格納量を増加させた後、温度Tが所定温度Bよりも大きくなるまで、Kp、Ki、及び積分値ΣΔVの格納量をそれぞれ維持し、温度Tが所定温度Bよりも大きくなると、Kp、Ki、及び積分値ΣΔVの格納量をそれぞれ元の値に戻す。 That is, when the temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature A, Kp and Ki are decreased and the stored amount of the integrated value ΣΔV is increased, and then the Kp, Ki, and integration are continued until the temperature T becomes higher than the predetermined temperature B. When the storage amount of the value ΣΔV is maintained, and the temperature T becomes higher than the predetermined temperature B, the storage amounts of Kp, Ki and the integral value ΣΔV are returned to the original values.
以降のS10〜S14は、図2に示すS10〜S14と同様であるため説明を省略する。また、S5−1及びS5−2を含むS4〜S9の一連の処理は、S3よりも前のタイミングで行われてもよい。 Subsequent S10 to S14 are the same as S10 to S14 shown in FIG. Moreover, a series of processes of S4 to S9 including S5-1 and S5-2 may be performed at a timing before S3.
このように、第2実施形態のDC/DCコンバータ1では、温度Tが所定温度A以下である場合、Kp、Kiを小さくする構成であるため、例えば、所定温度Aを−20℃の低い温度に設定した場合、低温時において、出力電圧Voutを目標電圧Vrefに制御する際の安定性を確保することができる。また、第2実施形態のDC/DCコンバータ1では、例えば、所定温度Aを−20℃の低い温度に設定した場合、低温時に積分値ΣΔVの格納量が増加するため、目標電流Itargetの低下を抑えることができ、駆動信号のデューティを所望な値に近づけることができる。そのため、低温時に出力電圧Voutの安定性を確保するためにKp、Kiを小さくさせる場合において高負荷になっても、出力電圧Voutが落ち込むことを低減することができる。また、第2実施形態のDC/DCコンバータ1では、Kp、Ki、及び積分値ΣΔVの格納量のそれぞれの可変制御に対してヒステリシスを設けることができるため、温度Tの変化による目標電流Itargetのチャタリングを抑えることができる。また、第2実施形態のDC/DCコンバータ1においては、CPU10によりPI演算を行っているため、Kp、Ki、ΣΔVmax、ΣΔVmin、所定温度A、所定温度Bを容易に変更することができる。
<第3実施形態>
図4は、第3実施形態のDC/DCコンバータにおいて上記所定サンプリング間隔毎に実行される目標電流Itargetの算出処理を示すフローチャートである。なお、第3実施形態のDC/DCコンバータの回路構成は、図1と同様である。また、S1〜S4は、図2に示すS1〜S4と同様であるため説明を省略する。
As described above, in the DC /
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a flowchart showing a target current Itarget calculation process executed at the predetermined sampling intervals in the DC / DC converter of the third embodiment. The circuit configuration of the DC / DC converter of the third embodiment is the same as that shown in FIG. Moreover, since S1-S4 is the same as S1-S4 shown in FIG. 2, description is abbreviate | omitted.
S4において温度Tを読み込んだ後、CPU10は、PI演算部12において、温度Tが低くなるに従って小さくなる関数d(T)により上記式(1)のKpを、温度Tが低くなるに従って小さくなる関数e(T)により上記式(1)のKiを、温度Tが低くなるに従って大きくなる関数f(T)によりΣΔVmaxを、温度Tが低くなるに従って小さくなる関数g(T)によりΣΔVminを、それぞれ求める(S5−3)。なお、例えば、温度Tを変数とする一次関数d(T)=hT+iによりKpを、温度Tを変数とする一次関数e(T)=jT+kによりKiを、温度Tを変数とする一次関数f(T)=−mT+nによりΣΔVmaxを、温度Tを変数とする一次関数g(T)=pT+qによりΣΔVminを、それぞれ求めてもよい。上記h、j、m、及びpは、それぞれ、ゼロよりも大きい値であり、傾きを示している。また、上記i、k、及びnは、それぞれ、ゼロよりも大きい値であり、上記qはゼロよりも小さい値であり、切片を示している。また、それら傾きや切片は、出力電圧Voutを目標電圧Vrefに制御する際の安定性と応答性とのバランスが最適になるように設定されているものとする。
After reading the temperature T in S4, the
以降のS10〜S14は、図2に示すS10〜S14と同様であるため説明を省略する。また、S4及びS5−3の一連の処理は、S3よりも前のタイミングで行われてもよい。 Subsequent S10 to S14 are the same as S10 to S14 shown in FIG. Moreover, a series of processes of S4 and S5-3 may be performed at a timing before S3.
このように、第3実施形態のDC/DCコンバータ1では、温度Tが低くなるに従って、Kp、Kiを小さくさせているため、低温時において、出力電圧Voutを目標電圧Vrefに制御する際の安定性を確保することができる。また、第3実施形態のDC/DCコンバータ1では、温度Tが低くなるに従って、積分値ΣΔVの格納量を増加させているため、目標電流Itargetの低下を抑えることができ、駆動信号のデューティを所望な値に近づけることができる。そのため、低温時に出力電圧Voutの安定性を確保するためにKp、Kiを小さくさせる場合において高負荷になっても、出力電圧Voutが落ち込むことを低減することができる。また、第3実施形態のDC/DCコンバータ1では、温度Tを変数とする関数d(T)、関数e(T)、関数f(T)、及び関数g(T)を用いることにより、Kp、Ki、及び積分値ΣΔVの格納量をそれぞれ温度Tに応じて連続的に可変させることができるため、温度Tの変化による目標電流Itargetのチャタリングをさらに抑えることができる。また、第3実施形態のDC/DCコンバータ1においては、CPU10によりPI演算を行っているため、関数d(T)、関数e(T)、関数f(T)、及び関数g(T)を容易に変更することができる。
As described above, in the DC /
なお、上記実施形態では、温度Tに基づいて、Kp、Ki、ΣΔVmax、ΣΔVminをそれぞれ可変させる構成であるが、DC/DCコンバータ1のチョークコイルLのインダクタンスや電解コンデンサCの容量により決まるKp及びKiに応じて、ΣΔVmax、ΣΔVminをそれぞれ可変してもよい。このように構成する場合、例えば、DC/DCコンバータ1の製造時において設定されるチョークコイルLのインダクタンスや電解コンデンサCの容量によりKp、Kiを小さくせざるを得なくなってしまっても、ΣΔVmaxを大きくするとともに、ΣΔVminを小さくして積分値ΣΔVの格納量を増加させることにより、高負荷時において、目標電流Itargetの低下を抑えることができ、出力電圧Voutが落ち込むことを低減することができる。
In the above embodiment, Kp, Ki, ΣΔVmax, and ΣΔVmin are each variable based on the temperature T, but Kp and Kp determined by the inductance of the choke coil L of the DC /
また、上記実施形態では、Kp1>Kp2>0、Ki1>Ki2>0、max2>max1>0、0>min1>min2としたが、Kp1とKp2、Ki1とKi2、max1とmax2、及びmin1とmin2のうちの少なくとも1組の数値を互いに同じにしてもよいし、Kp2、Ki2、max1、及びmin1のうちの少なくとも1つをゼロとしてもよい。例えば、Kp1≧Kp2>0、Ki1>Ki2>0、max2>max1>0、0>min1>min2としたり、Kp1>Kp2>0、Ki1≧Ki2>0、max2>max1≧0、0>min1>min2としたりしてもよい。 In the above embodiment, Kp1> Kp2> 0, Ki1> Ki2> 0, max2> max1> 0, 0> min1> min2, but Kp1 and Kp2, Ki1 and Ki2, max1 and max2, and min1 and min2 Among them, at least one set of numerical values may be the same, or at least one of Kp2, Ki2, max1, and min1 may be zero. For example, Kp1 ≧ Kp2> 0, Ki1> Ki2> 0, max2> max1> 0, 0> min1> min2, or Kp1> Kp2> 0, Ki1 ≧ Ki2> 0, max2> max1 ≧ 0, 0> min1> It may be set to min2.
また、図2に示すフローチャートにおいて、温度Tが低温であるとCPU10が判断した場合(S5がYes)、上記式(1)のKpとしてKp2を、上記式(1)のKiとしてKi2を設定した後(S6)、S7において、上記関数f(T)によりΣΔVmaxを、上記関数g(T)によりΣΔminをそれぞれ求めるように構成してもよい。このように構成しても、低温時において、安定性を確保しつつ、高負荷時の出力電圧の落ち込みを低減することができる。
In the flowchart shown in FIG. 2, when the
1 DC/DCコンバータ
11 差分演算部
12 PI演算部
13 デジタル出力部
14a、14b パルス出力部
15 設定部
21 D/A変換部
22 コンパレータ
23 電流センサ
24 絶対値回路
25a、25b 保持回路
26a、26b AND回路
27a、27b ドライブ回路
28 温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
出力電圧と目標電圧との電圧差分を演算する差分演算手段と、
前記電圧差分及び前記電圧差分の累積加算結果である積分値を記憶部に格納するとともに、前記記憶部に格納した電圧差分とPI演算の比例項の係数との積算値と、前記記憶部に格納した積分値とPI演算の積分項の係数との積算値とを加算して目標電流を生成するPI演算手段と、
当該DC/DCコンバータに流れる電流が前記目標電流よりも大きくなるとデューティが小さくなる駆動信号により前記スイッチ回路を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記PI演算手段は、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせる場合、前記積分値の格納量を増加させる
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 A DC / DC converter that converts voltage using a switch circuit,
Difference calculating means for calculating a voltage difference between the output voltage and the target voltage;
The voltage difference and the integrated value that is the cumulative addition result of the voltage difference are stored in the storage unit, and the integrated value of the voltage difference stored in the storage unit and the coefficient of the proportional term of the PI operation is stored in the storage unit. PI calculation means for adding the integrated value and the integrated value of the integral term coefficient of the PI calculation to generate a target current;
A drive circuit that drives the switch circuit with a drive signal that reduces the duty when the current flowing through the DC / DC converter becomes larger than the target current;
With
The said PI calculating means increases the storage amount of the said integral value, when making the coefficient of the said proportional term and the coefficient of the said integral term small. The DC / DC converter characterized by the above-mentioned.
前記PI演算手段は、低温時、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせる
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 The DC / DC converter according to claim 1,
The said PI calculating means makes the coefficient of the said proportional term and the coefficient of the said integral term small at the time of low temperature. The DC / DC converter characterized by the above-mentioned.
前記PI演算手段は、温度が低下するに従って前記積分値の格納量を増加させる
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 The DC / DC converter according to claim 2, wherein
The said PI calculating means increases the storage amount of the said integral value as temperature falls. DC / DC converter characterized by the above-mentioned.
前記PI演算手段は、温度が第1の所定温度以下になると、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせ、温度が前記第1の所定温度よりも大きい第2の所定温度よりも大きくなると、前記比例項の係数、前記積分項の係数、及び前記積分値の格納量をそれぞれ元の値に戻す
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 The DC / DC converter according to claim 1,
When the temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature, the PI calculating means decreases the coefficient of the proportional term and the coefficient of the integral term so that the temperature is higher than the second predetermined temperature that is higher than the first predetermined temperature. The DC / DC converter is characterized in that, when it becomes larger, the proportional term coefficient, the integral term coefficient, and the integral value storage amount are returned to their original values.
前記PI演算手段は、温度が低下するに従って、前記比例項の係数及び前記積分項の係数を小さくさせるとともに、前記積分値の格納量を増加させる
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 The DC / DC converter according to claim 1,
The said PI calculating means makes the coefficient of the said proportional term and the coefficient of the said integral term small as the temperature falls, and increases the storage amount of the said integral value. The DC / DC converter characterized by the above-mentioned.
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