JP2013150424A - Switching power supply device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply device capable of enhancing especially an accuracy of an output voltage in a steady state while improving responsibility of control to an output voltage in a transient state.SOLUTION: A switching power supply device comprises: a DC-DC converter having switching elements 2 and 3, a reactor 4, and a capacitor 5; reactor current detection means 6; output current detection means 7; average reactor current value calculation means 81; target output current value compensation means 83 compensating a target output current value and outputting the compensated target output current value as a target reactor current value Idclref; and PWM control means 84 determining a duty ratio of PWM control on the basis of a reactor current deviation between the target reactor current value Idclref compensated and outputted by the target output current value compensation means 83 and an average reactor current value calculated by the average reactor current value calculation means 81, and driving and controlling the switching elements 2 and 3 on the basis of the duty ratio.

Description

本発明は、スイッチング素子、リアクトル、コンデンサを有し、直流電源からの入力電圧を大きさの異なる出力電圧に変換して負荷へ出力するDC−DCコンバータを備えたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply apparatus including a DC-DC converter that includes a switching element, a reactor, and a capacitor and converts an input voltage from a DC power supply into an output voltage having a different magnitude and outputs the output voltage to a load.

上記スイッチング電源装置は、スイッチング素子をON−OFF制御することにより、リアクトルにおけるエネルギーの蓄積と放出とを繰り返し行うことで、直流入力電圧を昇圧又は降圧して大きさの異なる直流出力電圧を得ることができるように構成されている。   The switching power supply device performs ON / OFF control of the switching element, thereby repeatedly storing and releasing energy in the reactor, thereby increasing or decreasing the DC input voltage to obtain DC output voltages of different sizes. It is configured to be able to.

上記構成のスイッチング電源装置は、直流出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの入力電圧を出力電圧に変換するように構成されている。具体的には、スイッチング電源装置は、上下に配置された2個のスイッチング素子と、上側のスイッチング素子のエミッタと下側のスイッチング素子のコレクタとを接続する接続線に一端が接続されたリアクトルと、このリアクトルの他端に接続線を介して負荷が接続され、その接続線から分岐して負荷に並列に接続されるコンデンサとを備えている。これら2個のスイッチング素子とリアクトルとコンデンサとから、降圧型のDC−DCコンバータを構成している。また、DC−DCコンバータからリアクトルへ流れるリアクトル電流を検出する電流検出器と、コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出器とを備えている。さらに、目標の出力電圧値となる直流電圧設定値を設定するコントローラと、コントローラからの直流電圧設定値から電圧検出器で検出されるコンデンサの両端の電圧値を差し引くための第1減算器と、その結果得られる電圧誤差の値を0にするための電流指令値を出力するための自動電圧調整器(AVR)と、電流検出器で検出されたリアクトル電流を前記出力された電流指令値から差し引くための第2減算器と、第2減算器からの減算結果に基づいて電圧指令値を発生する自動電流調整器(ACR)と、電流検出器で検出されたリアクトル電流を平均したリアクトル電流の時間平均値を出力するローパスフィルタと、ローパスフィルタからのリアクトル電流の時間平均値に基づいて補償信号を出力する補償信号発生器と、自動電流調整器(ACR)からの電圧指令値に補償信号発生器からの補償信号を加える加算器と、加算器により加算された電圧指令値に応じてパルス幅を変調するPWMパルス発生手段とを備えている(例えば、特許文献1参照)。   The switching power supply device having the above configuration is configured to convert an input voltage from a DC power source into an output voltage so that the DC output voltage becomes a command voltage. Specifically, the switching power supply apparatus includes two reactors arranged one above the other, a reactor having one end connected to a connection line connecting the emitter of the upper switching element and the collector of the lower switching element. A load is connected to the other end of the reactor via a connection line, and a capacitor is branched from the connection line and connected in parallel to the load. The two switching elements, the reactor, and the capacitor constitute a step-down DC-DC converter. Moreover, the current detector which detects the reactor current which flows into a reactor from a DC-DC converter, and the voltage detector which detects the voltage of the both ends of a capacitor | condenser are provided. And a controller for setting a DC voltage set value to be a target output voltage value, a first subtractor for subtracting a voltage value at both ends of the capacitor detected by the voltage detector from the DC voltage set value from the controller, An automatic voltage regulator (AVR) for outputting a current command value for setting the voltage error value obtained as a result to 0, and a reactor current detected by the current detector are subtracted from the output current command value. A second subtractor, an automatic current regulator (ACR) that generates a voltage command value based on a subtraction result from the second subtractor, and a reactor current time obtained by averaging the reactor current detected by the current detector A low-pass filter that outputs an average value, a compensation signal generator that outputs a compensation signal based on the time average value of the reactor current from the low-pass filter, and an automatic current regulator An adder for adding the compensation signal from the compensation signal generator to the voltage command value from the ACR), and PWM pulse generation means for modulating the pulse width in accordance with the voltage command value added by the adder (for example, , See Patent Document 1).

このように構成されたスイッチング電源装置では、コントローラによって設定された直流電圧設定値から電圧検出器で検出されるコンデンサの両端の電圧値を第1減算器で差し引き、その結果得られる電圧誤差の値を0にするための電流指令値を自動電圧調整器(AVR)から出力する。続いて、電流検出器で検出されたリアクトル電流を前記出力された電流指令値から第2減算器で差し引き、この減算結果に基づいて自動電流調整器(ACR)から電圧指令値を加算器へ出力する。   In the switching power supply device configured as described above, the voltage value at both ends of the capacitor detected by the voltage detector is subtracted by the first subtracter from the DC voltage setting value set by the controller, and the voltage error value obtained as a result is obtained. A current command value for setting 0 to 0 is output from the automatic voltage regulator (AVR). Subsequently, the reactor current detected by the current detector is subtracted from the output current command value by the second subtracter, and the voltage command value is output from the automatic current regulator (ACR) to the adder based on the subtraction result. To do.

前記加算器は、前記出力された電圧指令値に、補償信号発生器からの補償信号を加算し、その加算した電圧指令値をPWMパルス発生手段に出力する。このPWMパルス発生手段は、電圧指令値に応じてパルス幅が変調されたパルスを発生し、発生したパルスに基づいてスイッチング素子をON−OFFするフィードバック制御を行っている。   The adder adds the compensation signal from the compensation signal generator to the output voltage command value, and outputs the added voltage command value to the PWM pulse generating means. This PWM pulse generating means generates a pulse whose pulse width is modulated in accordance with the voltage command value, and performs feedback control for turning on and off the switching element based on the generated pulse.

特開2000−295869号公報(図1参照)JP 2000-295869 A (see FIG. 1)

上記のようにスイッチング素子のON−OFFのためのフィードバック制御に用いるリアクトル電流は、コンデンサを流れる前の電流であるため、応答に対する時間の遅れがない。そのため、リアクトル電流に基づいてスイッチング素子のON−OFF制御を行うことによって、指令電圧に対する制御の応答性を良くすることができるものの、以下のような不都合があった。   As described above, the reactor current used for feedback control for turning on and off the switching element is a current before flowing through the capacitor, and therefore there is no time delay with respect to the response. Therefore, by performing ON / OFF control of the switching element based on the reactor current, the control responsiveness to the command voltage can be improved, but there are the following disadvantages.

かかるスイッチング電源装置は、電流検出器でリアクトル電流を検出し、それら検出した複数のリアクトル電流の平均値を演算し、その演算された平均リアクトル電流値に基づいてスイッチング素子のON−OFFを制御するように構成されているが、電流検出器が、例えばリアクトル電流を所定周期毎に検出(デジタルサンプリング)するように構成されている場合には、次のような不都合が発生する。つまり、リアクトル電流には、大きなリップル(スイッチング周波数に依存した交流電流)が含まれているため、このリアクトル電流を所定周期で検出して演算した平均リアクトル電流値は、出力電圧の大小によって、リアクトルに流れる電流を連続的(アナログ的)に検出しそれら検出した実リアクトル電流を平均した平均実リアクトル電流値に対して誤差を含んでしまう。   Such a switching power supply device detects a reactor current with a current detector, calculates an average value of the detected plurality of reactor currents, and controls ON / OFF of the switching element based on the calculated average reactor current value. However, when the current detector is configured to detect the reactor current at predetermined intervals (digital sampling), the following inconvenience occurs. That is, since the reactor current includes a large ripple (AC current depending on the switching frequency), the average reactor current value calculated by detecting the reactor current at a predetermined period depends on the magnitude of the output voltage. Current is continuously detected (analog), and an error is included in the average actual reactor current value obtained by averaging the detected actual reactor currents.

次に、前記誤差を含んでしまうことを説明する。スイッチング電源装置を構成する上側のトランジスタがON状態である場合に、リアクトルに流れるリアクトル電流を電流検出器により検出すると、検出したリアクトル電流はリップルを含むことになる。ここで、前記リアクトル電流を所定周期毎に検出しそれら検出した複数の電流の平均値を演算した平均リアクトル電流値と、リアクトルに流れる電流を連続的(アナログ的)に検出しそれら検出した実リアクトル電流を平均した平均実リアクトル電流値とをプロットしてグラフにしたものを、図6〜図11に示している。   Next, it will be described that the error is included. When the reactor current flowing through the reactor is detected by the current detector when the upper transistor constituting the switching power supply device is in the ON state, the detected reactor current includes a ripple. Here, the reactor current is detected every predetermined period, the average reactor current value obtained by calculating the average value of the detected currents, and the current flowing through the reactor is detected continuously (analog), and the detected actual reactor is detected. A graph obtained by plotting an average actual reactor current value obtained by averaging currents is shown in FIGS.

図6〜図11は、特許文献1のスイッチング電源装置を用いて実験を行った時のデータをグラフにしたものである。尚、図においてfcは、PWMの搬送波である。sampは、リアクトル電流Idclを検出するためのタイミング信号である。VGPは、上側のスイッチング素子(特許文献1の図1では11)のON信号である。VGNは、下側のスイッチング素子(特許文献1では13)のON信号である。Idclは、リアクトル(特許文献1の図1では16)に流れる電流を連続的(アナログ的)に検出した連続リアクトル電流の値である。IdclAveは、リアクトル(特許文献1の図1では16)に流れるリアクトル電流を連続的(アナログ的)に検出して平均することで得られる平均実リアクトル電流値、つまり、連続リアクトル電流の平均値である。IdclSampは、リアクトル電流を所定周期毎に検出した検出値(リアクトル電流値)である。IdclSampAveは、前記複数のリアクトル電流値を平均した平均リアクトル電流値である。   6 to 11 are graphs of data obtained when an experiment was performed using the switching power supply device disclosed in Patent Document 1. FIG. In the figure, fc is a PWM carrier wave. samp is a timing signal for detecting the reactor current Idcl. VGP is an ON signal of the upper switching element (11 in FIG. 1 of Patent Document 1). VGN is an ON signal of the lower switching element (13 in Patent Document 1). Idcl is a value of a continuous reactor current in which a current flowing through the reactor (16 in FIG. 1 of Patent Document 1) is detected continuously (analog). IdclAve is an average actual reactor current value obtained by continuously detecting and averaging the reactor current flowing through the reactor (16 in FIG. 1 of Patent Document 1), that is, the average value of the continuous reactor current. is there. IdclSamp is a detection value (reactor current value) obtained by detecting the reactor current at predetermined intervals. IdclSampAve is an average reactor current value obtained by averaging the plurality of reactor current values.

まず、図6(a),(b),(c)及び図7(a),(b),(c)は、いずれも出力電圧Vout=0.5×入力電圧Viの時、つまり出力電圧が入力電圧の半分になっている時で、誤差が発生しない例を挙げている。また、図6は、力行時の場合を示し、図7は、回生時の場合を示している。図6(c)及び図7(c)を見れば、いずれの場合も、リアクトル(特許文献1の図1では16)に流れるリアクトル電流を連続的(アナログ的)に検出した電流値を平均したときの平均実リアクトル電流値IdclAveと、リアクトル電流を所定周期毎に検出し、それら検出したリアクトル電流値を平均した平均リアクトル電流値IdclSampAveとが同一線上にある。これは、両者の電流値の差が零になっており、よって、平均リアクトル電流値IdclSampAveには、誤差は含まれていない。   First, FIGS. 6A, 6B, and 7C, and FIGS. 7A, 7B, and 7C are all output voltage Vout = 0.5 × input voltage Vi, that is, output voltage. In this example, no error occurs when is half the input voltage. FIG. 6 shows the case of powering, and FIG. 7 shows the case of regeneration. 6 (c) and 7 (c), in each case, the current values obtained by continuously detecting the reactor current flowing through the reactor (16 in FIG. 1 of Patent Document 1) are averaged. The average actual reactor current value IdclAve and the average reactor current value IdclSampAve obtained by detecting the reactor current every predetermined period and averaging the detected reactor current values are on the same line. This is because the difference between the current values of the two is zero, and thus the average reactor current value IdclSampAve does not include an error.

これに対して、図8〜図11は、誤差が発生している例を挙げている。図8(a),(b),(c)は、出力電圧Vout>0.5×入力電圧Vi時、つまり出力電圧が入力電圧の半分よりも大きい値の時で、力行時の場合を示し、図9(a),(b),(c)は、図8と同様に、出力電圧Vout>0.5×入力電圧Vi時であるが、回生時の場合を示している。また、図10(a),(b),(c)は、出力電圧Vout<0.5×入力電圧Vi時、つまり出力電圧が入力電圧の半分よりも小さい場合で、力行時の場合を示し、図11(a),(b),(c)は、図10と同様に、出力電圧Vout<0.5×入力電圧Vi時で、回生時の場合を示している。図8(c)、図9(c)、図10(c)、図11(c)を見れば、平均実リアクトル電流値IdclAveと、平均リアクトル電流値IdclSampAveとの間には差があり、よって、平均リアクトル電流値IdclSampAveには、前記差に相当する誤差Sが含まれていることがわかる。尚、この例では、前記誤差Sをわかりやすくするために、デッドタイム(2つのスイッチング素子11,13のスイッチング空き時間)を極端に大きくした場合を示している。   On the other hand, FIGS. 8 to 11 show examples in which an error occurs. FIGS. 8A, 8B and 8C show the case of power running when the output voltage Vout> 0.5 × the input voltage Vi, that is, when the output voltage is larger than half of the input voltage. FIGS. 9A, 9B, and 9C show the case where the output voltage Vout> 0.5 × the input voltage Vi, but the regeneration time, as in FIG. FIGS. 10A, 10B, and 10C show the case where the output voltage Vout <0.5 × the input voltage Vi, that is, the case where the output voltage is smaller than half of the input voltage and during power running. 11 (a), 11 (b), and 11 (c) show the case where the output voltage Vout <0.5 × the input voltage Vi at the time of regeneration, as in FIG. 8 (c), 9 (c), 10 (c), and 11 (c), there is a difference between the average actual reactor current value IdclAve and the average reactor current value IdclSampAve. It can be seen that the average reactor current value IdclSampAve includes an error S corresponding to the difference. In this example, in order to make the error S easy to understand, the dead time (the switching free time of the two switching elements 11 and 13) is extremely increased.

このように、目標の出力電圧値が入力電圧値の半分の電圧値よりも大きい又は小さい値に設定されている場合に、平均リアクトル電流値IdclSampAveと平均実リアクトル電流値IdclAveとの間に誤差が発生してしまう。   Thus, when the target output voltage value is set to a value larger or smaller than half the input voltage value, there is an error between the average reactor current value IdclSampAve and the average actual reactor current value IdclAve. Will occur.

上記誤差Sは、出力電圧値の大きさに応じてリアクトル電流の増減についての傾きが変化してしまうために発生する。具体的には、誤差Sの発生がない図6及び図7では、リアクトル電流値Idclの立ち上がりの傾きK1と立ち下がりの傾きK2との絶対値が同一になっているのに対して、図8及び図9のリアクトル電流値Idclの立ち上がりの傾きK11と立ち下がりの傾きK21との絶対値が異なっている。また、図10及び図11のリアクトル電流値Idclの立ち上がりの傾きK12と立ち下がりの傾きK22の傾きとの絶対値が異なっている。このため、前記誤差Sが発生する。この誤差Sを無くすためには、リアクトル電流の検出回数を多くすることが考えられるが、平均リアクトル電流値を計算するCPUの演算能力に限界があるため、検出回数を多くすることができない。そのため、特に精度を必要とする定常状態でのフィードバック制御時において、出力電圧(出力電流)が指令値に対してずれてしまい、出力電圧の精度を上げることができない不都合がある。   The error S occurs because the slope of the increase or decrease of the reactor current changes according to the magnitude of the output voltage value. Specifically, in FIGS. 6 and 7 where the error S does not occur, the absolute value of the rising slope K1 and the falling slope K2 of the reactor current value Idcl is the same, whereas FIG. The absolute values of the rising slope K11 and the falling slope K21 of the reactor current value Idcl in FIG. 9 are different. Also, the absolute values of the rising slope K12 and the falling slope K22 of the reactor current value Idcl in FIGS. 10 and 11 are different. For this reason, the error S occurs. In order to eliminate this error S, it is conceivable to increase the number of detections of the reactor current. However, the number of detections cannot be increased because there is a limit to the calculation capability of the CPU that calculates the average reactor current value. For this reason, the output voltage (output current) is deviated from the command value during feedback control in a steady state that particularly requires accuracy, and there is a disadvantage that the accuracy of the output voltage cannot be increased.

因みに、負荷への出力電流を検出し、検出した複数の出力電流値を平均して得られた平均出力電流値に基づいて、スイッチング素子をON−OFF制御することが考えられる。しかし、出力電流値を用いたフィードバック制御では、過渡状態での応答性が悪く、使用し難いものである。   Incidentally, it is conceivable to perform ON / OFF control of the switching element based on an average output current value obtained by detecting an output current to the load and averaging a plurality of detected output current values. However, the feedback control using the output current value has poor response in a transient state and is difficult to use.

そこで本発明は、過渡状態における出力電圧への制御の応答性を良くしながらも、特に、定常状態における出力電圧の精度を高めることができるスイッチング電源装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can improve the accuracy of output voltage in a steady state, while improving the control response to an output voltage in a transient state.

本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング素子、リアクトル、コンデンサを有し、直流電源からの入力電圧を大きさの異なる出力電圧に変換して負荷へ出力するDC−DCコンバータと、前記負荷へ出力される電流の目標出力電流値を入力する入力手段と、前記リアクトルに流れる電流を所定周期毎に検出するリアクトル電流検出手段と、前記リアクトルから負荷へ出力される電流を検出する出力電流検出手段と、前記リアクトル電流検出手段により検出された複数の電流値の平均値を割り出す平均リアクトル電流値割出手段と、前記目標出力電流値に対する前記出力電流検出手段により検出された出力電流値の出力電流偏差に基づいて該目標出力電流値を補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値として出力する目標出力電流値補償手段と、該目標出力電流値補償手段により補償されて出力された目標リアクトル電流値に対する前記平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御するPWM制御手段とを備えることを特徴とする。   The switching power supply apparatus of the present invention includes a switching element, a reactor, and a capacitor, converts a DC power supply input voltage into an output voltage of a different magnitude and outputs the output voltage to a load, and is output to the load. Input means for inputting a target output current value of the current to be output; reactor current detection means for detecting the current flowing through the reactor every predetermined period; output current detection means for detecting a current output from the reactor to a load; An average reactor current value indexing means for determining an average value of a plurality of current values detected by the reactor current detection means, and an output current deviation of the output current value detected by the output current detection means with respect to the target output current value The target output current value is compensated based on the output, and the compensated target output current value is output as the target reactor current value. Based on the output current value compensation means, and the reactor current deviation of the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing means relative to the target reactor current value compensated and output by the target output current value compensation means PWM control means for determining a duty ratio of PWM control and drivingly controlling the switching element based on the duty ratio is provided.

本発明によれば、PWM制御手段が、目標リアクトル電流値に対する平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、スイッチング素子を駆動制御する。この平均リアクトル電流値は、コンデンサへ流れる前の電流の平均値であるため、応答に対する時間の遅れがない。従って、平均リアクトル電流値を用いてスイッチング素子を駆動制御することによって、過渡状態における出力電圧への制御の応答性を良くすることができる。また、目標出力電流値補償手段より出力される目標リアクトル電流値は、目標出力電流値に対する出力電流値の出力電流偏差に基づいて目標出力電流値を補償して得られる値である。つまり、目標リアクトル電流値は、リップルが平滑にされた出力電流値に基づいて目標出力電流値を補償して得られる値である。ここで、前記出力電流偏差は、平均リアクトル電流値と、リアクトルに流れるリアクトル電流を連続的(アナログ的)に検出して平均することで得られる平均実リアクトル電流値との誤差に相当する。よって、目標出力電流値を前記出力電流偏差に基づいて補償することによって、平均リアクトル電流値と平均実リアクトル電流値との間に発生している誤差を見込んだ目標リアクトル電流値を得ることができる。よって、特に定常状態における出力電圧(出力電流)の精度を高めることができる。また、過渡状態においても出力電圧(出力電流)の精度も高めることが可能になる。   According to the present invention, the PWM control means determines the duty ratio of the PWM control based on the reactor current deviation of the average reactor current value with respect to the target reactor current value, and drives and controls the switching element. Since the average reactor current value is an average value of the current before flowing into the capacitor, there is no time delay with respect to the response. Therefore, the control response to the output voltage in the transient state can be improved by controlling the driving of the switching element using the average reactor current value. The target reactor current value output from the target output current value compensation means is a value obtained by compensating the target output current value based on the output current deviation of the output current value with respect to the target output current value. That is, the target reactor current value is a value obtained by compensating the target output current value based on the output current value in which the ripple is smoothed. Here, the output current deviation corresponds to an error between the average reactor current value and the average actual reactor current value obtained by continuously (analogically) detecting and averaging the reactor current flowing through the reactor. Therefore, by compensating the target output current value based on the output current deviation, it is possible to obtain a target reactor current value that allows for an error occurring between the average reactor current value and the average actual reactor current value. . Therefore, it is possible to improve the accuracy of the output voltage (output current) particularly in the steady state. Also, the accuracy of the output voltage (output current) can be increased even in a transient state.

また、本発明のスイッチング電源装置は、前記出力電流検出手段により所定周期毎に検出された複数の電流値の平均値を割り出す平均出力電流値割出手段を更に備え、前記目標出力電流値補償手段は、前記出力電流偏差を、前記目標出力電流値から、前記平均出力電流値割出手段により割り出された平均出力電流値を差し引いて求め、前記出力電流偏差がプラスである場合には、前記目標出力電流値に該出力電流偏差を加算し、前記出力電流偏差がマイナスである場合には、前記目標出力電流値から該出力電流偏差を減算することで該目標出力電流値を補償する手段であってもよい。   The switching power supply apparatus according to the present invention further includes an average output current value indexing unit that calculates an average value of a plurality of current values detected at predetermined intervals by the output current detecting unit, and the target output current value compensating unit Is obtained by subtracting the average output current value calculated by the average output current value indexing means from the target output current value, if the output current deviation is positive, A means for compensating the target output current value by adding the output current deviation to the target output current value and subtracting the output current deviation from the target output current value when the output current deviation is negative. There may be.

上記構成によれば、目標出力電流値から平均出力電流値を差し引いて出力電流偏差を求め、求めた出力電流偏差がプラスである場合には、目標出力電流値に出力電流偏差を加算し、該出力電流偏差がマイナスである場合には、目標出力電流値から出力電流偏差を減算した値を目標リアクトル電流値とすることによって、出力電流偏差の状態に応じて適切に目標出力電流値の補償を行うことができる。   According to the above configuration, the output current deviation is obtained by subtracting the average output current value from the target output current value, and when the obtained output current deviation is positive, the output current deviation is added to the target output current value, When the output current deviation is negative, the target reactor current value is obtained by subtracting the output current deviation from the target output current value, so that the target output current value is appropriately compensated according to the output current deviation state. It can be carried out.

また、本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング素子、リアクトル、コンデンサを有し、直流電源からの入力電圧を大きさの異なる出力電圧に変換して負荷へ出力するDC−DCコンバータと、前記負荷への出力電圧指令値に基づいて前記負荷へ出力される電流の目標出力電流値を入力する入力手段と、前記リアクトルに流れる電流を所定周期毎に検出するリアクトル電流検出手段と、前記リアクトルから負荷へ出力される電流を検出する出力電流検出手段と、前記リアクトル電流検出手段により検出された複数の電流値の平均値を割り出す平均リアクトル電流値割出手段と、該平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値の、リアクトルに流れるリアクトル電流を連続的(アナログ的)に検出して平均することで得られる平均実リアクトル電流値に対する誤差を、目標出力電流値に見込むことで該目標出力電流値を補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値として出力する目標出力電流値補償手段と、該目標出力電流値補償手段より出力された目標リアクトル電流値に対する前記平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御するPWM制御手段とを備えることを特徴とする。   In addition, the switching power supply device of the present invention includes a switching element, a reactor, and a capacitor, converts a DC power supply input voltage into an output voltage having a different magnitude and outputs the output voltage to a load, and the load Input means for inputting the target output current value of the current output to the load based on the output voltage command value, reactor current detection means for detecting the current flowing through the reactor at predetermined intervals, and from the reactor to the load An output current detecting means for detecting the output current, an average reactor current value calculating means for calculating an average value of a plurality of current values detected by the reactor current detecting means, and an average reactor current value calculating means. The reactor current flowing through the reactor is continuously detected (analog) and averaged from the average reactor current value The target output current value is compensated by estimating the error with respect to the average actual reactor current value obtained by the target output current value, and outputting the compensated target output current value as the target reactor current value. And a duty ratio of the PWM control based on the reactor current deviation of the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing unit with respect to the target reactor current value output from the target output current value compensating unit And PWM control means for drivingly controlling the switching element based on the duty ratio.

上記構成によれば、PWM制御手段は、目標リアクトル電流値に対する平均リアクトル電流値の偏差であるリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、スイッチング素子を駆動制御する。この平均リアクトル電流値は、コンデンサへ流れる前の電流の平均値であるため、応答に対する時間の遅れがない。従って、平均リアクトル電流値を用いてスイッチング素子を駆動制御することによって、過渡状態における出力電圧への制御の応答性を良くすることができる。また、目標出力電流値補償手段より出力される目標リアクトル電流値は、平均リアクトル電流値の平均実リアクトル電流値に対する誤差を目標出力電流値に見込む補償を行うことで得られる値である。よって、特に定常状態における出力電圧(出力電流)の精度を高めることができる。また、過渡状態においても出力電圧(出力電流)の精度も高めることが可能になる。   According to the above configuration, the PWM control means determines the duty ratio of the PWM control based on the reactor current deviation that is the deviation of the average reactor current value from the target reactor current value, and drives and controls the switching element. Since the average reactor current value is an average value of the current before flowing into the capacitor, there is no time delay with respect to the response. Therefore, the control response to the output voltage in the transient state can be improved by controlling the driving of the switching element using the average reactor current value. Further, the target reactor current value output from the target output current value compensating means is a value obtained by performing compensation that allows an error of the average reactor current value with respect to the average actual reactor current value to the target output current value. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the output voltage (output current) particularly in the steady state. Also, the accuracy of the output voltage (output current) can be increased even in a transient state.

本発明によれば、平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値、つまり応答に対する時間の遅れがないリアクトルに流れる電流値を用いてスイッチング素子を駆動制御することによって、過渡状態における制御の応答性を良くすることができる。しかも、目標出力電流値補償手段より目標出力電流値を補償して目標リアクトル電流値とすることによって、平均リアクトル電流値と平均実リアクトル電流値との間の誤差を見込んだ目標リアクトル電流値を得ることができる。その目標リアクトル電流値と平均リアクトル電流値とのリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、その決定したデューティ比に基づいてスイッチング素子を駆動制御することによって、特に、定常状態における出力電圧の精度を高めることができる。   According to the present invention, the switching state of the switching element is controlled by using the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing means, that is, the current value flowing through the reactor with no time delay with respect to the response. The control responsiveness can be improved. In addition, the target output current value is compensated by the target output current value compensation means to obtain the target reactor current value, thereby obtaining a target reactor current value that allows for an error between the average reactor current value and the average actual reactor current value. be able to. By determining the duty ratio of the PWM control based on the reactor current deviation between the target reactor current value and the average reactor current value, and driving the switching element based on the determined duty ratio, in particular, the output in the steady state Voltage accuracy can be increased.

本発明のスイッチング電源装置の一実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the switching power supply device of this invention. 制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a control part. 目標出力電流と出力電流補正無しの実際の出力電流とを示すグラフである。It is a graph which shows a target output current and the actual output current without output current correction. 目標出力電流と本発明の出力電流補正有りの実際の出力電流とを示すグラフである。4 is a graph showing a target output current and an actual output current with output current correction according to the present invention. 目標出力電流とACR定数を安定に設定して出力電流のみでフィードバック制御したときの実際の出力電流とを示すグラフである。It is a graph which shows the actual output current when the target output current and the ACR constant are set stably and feedback control is performed only by the output current. 出力電圧=0.5×入力電圧時で力行時の場合を示し、(a)はpwm搬送波とサンプリングのタイミングを示すグラフ、(b)は2つのスイッチング素子のON信号を示すグラフ、(c)はリアクトルに流れる実際のリアクトル電流、そのリアクトル電流の平均値、リアクトル電流をサンプリングした電流値、そのリアクトル電流の平均値である。(A) is a graph showing the timing of pwm carrier wave and sampling, (b) is a graph showing ON signals of two switching elements, (c) Is an actual reactor current flowing through the reactor, an average value of the reactor current, a current value obtained by sampling the reactor current, and an average value of the reactor current. 出力電圧=0.5×入力電圧時で回生時の場合を示し、(a)はpwm搬送波とサンプリングのタイミングを示すグラフ、(b)は2つのスイッチング素子のON信号を示すグラフ、(c)はリアクトルに流れる実際の電流、そのリアクトル電流の平均値、リアクトル電流をサンプリングした電流値、そのリアクトル電流の平均値である。Output voltage = 0.5 × input voltage and regenerative case, (a) graph showing pwm carrier wave and sampling timing, (b) graph showing ON signals of two switching elements, (c) Is an actual current flowing through the reactor, an average value of the reactor current, a current value obtained by sampling the reactor current, and an average value of the reactor current. 出力電圧>0.5×入力電圧時で力行時の場合を示し、(a)はpwm搬送波とサンプリングのタイミングを示すグラフ、(b)は2つのスイッチング素子のON信号を示すグラフ、(c)はリアクトルに流れる実際のリアクトル電流、そのリアクトル電流の平均値、リアクトル電流をサンプリングした電流値、そのリアクトル電流の平均値である。(A) is a graph showing pwm carrier wave and sampling timing, (b) is a graph showing ON signals of two switching elements, (c). Is an actual reactor current flowing through the reactor, an average value of the reactor current, a current value obtained by sampling the reactor current, and an average value of the reactor current. 出力電圧>0.5×入力電圧時で回生時の場合を示し、(a)はpwm搬送波とサンプリングのタイミングを示すグラフ、(b)は2つのスイッチング素子のON信号を示すグラフ、(c)はリアクトルに流れる実際のリアクトル電流、そのリアクトル電流の平均値、リアクトル電流をサンプリングした電流値、そのリアクトル電流の平均値である。When output voltage> 0.5 × input voltage and regenerative, (a) is a graph showing pwm carrier wave and sampling timing, (b) is a graph showing ON signals of two switching elements, (c) Is an actual reactor current flowing through the reactor, an average value of the reactor current, a current value obtained by sampling the reactor current, and an average value of the reactor current. 出力電圧<0.5×入力電圧時で力行時の場合を示し、(a)はpwm搬送波とサンプリングのタイミングを示すグラフ、(b)は2つのスイッチング素子のON信号を示すグラフ、(c)はリアクトルに流れる実際のリアクトル電流値、そのリアクトル電流の平均値、リアクトル電流をサンプリングした電流値、そのリアクトル電流の平均値を示すグラフである。(A) is a graph showing the pwm carrier wave and sampling timing, (b) is a graph showing the ON signals of the two switching elements, and (c). These are the graphs which show the actual reactor current value which flows into a reactor, the average value of the reactor current, the current value which sampled the reactor current, and the average value of the reactor current. 出力電圧<0.5×入力電圧時で回生時の場合を示し、(a)はPWM搬送波とサンプリングのタイミングを示すグラフ、(b)は2つのスイッチング素子のON信号を示すグラフ、(c)はリアクトルに流れる実際のリアクトル電流値、そのリアクトル電流の平均値、リアクトル電流をサンプリングした電流値、そのリアクトル電流の平均値を示すグラフである。When the output voltage is less than 0.5 × input voltage, the case of regeneration is shown, (a) is a graph showing the PWM carrier wave and sampling timing, (b) is the graph showing the ON signals of the two switching elements, (c) These are the graphs which show the actual reactor current value which flows into a reactor, the average value of the reactor current, the current value which sampled the reactor current, and the average value of the reactor current.

次に、本発明につき、実施形態を取り上げて説明を行う。   Next, the present invention will be described by taking up embodiments.

図1に示す本発明に係るスイッチング電源装置Dは、例えば電気自動車に搭載されるバッテリユニットを模擬したバッテリシミュレータ(バッテリエミュレータ)に可変電圧電源として用いられるものである。あるいは、スイッチング電源装置Dは、電気自動車に実際に搭載される製品としてのスイッチング電源装置であってもよい。特に、高い応答性と高い精度が要求されるバッテリシミュレータ(バッテリエミュレータ)にとって本発明に係るスイッチング電源装置Dは有効である。   A switching power supply device D according to the present invention shown in FIG. 1 is used as a variable voltage power supply in a battery simulator (battery emulator) simulating a battery unit mounted on an electric vehicle, for example. Alternatively, the switching power supply device D may be a switching power supply device as a product that is actually mounted on an electric vehicle. In particular, the switching power supply D according to the present invention is effective for a battery simulator (battery emulator) that requires high responsiveness and high accuracy.

スイッチング電源装置Dは、直流電源1、2つのスイッチング素子2,3、リアクトル4、コンデンサ5、2つの電流検出器6,7、制御部8を備えている。2つのスイッチング素子2,3とリアクトル4とコンデンサ5とから、DC−DCコンバータを構成し、図1のDC−DCコンバータは、直流電源1の入力電圧を下げて出力する降圧型に構成されている。   The switching power supply device D includes a DC power supply 1, two switching elements 2 and 3, a reactor 4, a capacitor 5, two current detectors 6 and 7, and a control unit 8. The two switching elements 2 and 3, the reactor 4 and the capacitor 5 constitute a DC-DC converter, and the DC-DC converter of FIG. 1 is configured as a step-down type that lowers the input voltage of the DC power source 1 and outputs it. Yes.

スイッチング素子2,3としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子を用いているが、これに限られず、FET(Field Effect Transistor)やバイポーラトランジスタを用いてもよい。また、2つのスイッチング素子2,3には、ダイオード9,10が逆方向でそれぞれ並列に接続されている。   As the switching elements 2 and 3, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements are used. However, the present invention is not limited to this, and FETs (Field Effect Transistors) and bipolar transistors may be used. Further, diodes 9 and 10 are connected in parallel to the two switching elements 2 and 3 in opposite directions, respectively.

なお、スイッチング電源装置Dに2つのスイッチング素子2,3が用いられているのは、力行及び回生の動作の両方を実行するためである。   The reason why the two switching elements 2 and 3 are used in the switching power supply device D is to execute both power running and regenerative operations.

リアクトル4の一端(入力側端)は、一方(図の上側)のスイッチング素子2のエミッタと他方(図の下側)のスイッチング素子3のコレクタとを接続する接続線11に接続されている。また、リアクトル4の他端(出力側端)には、接続線12を介して負荷13が接続されている。コンデンサ5は、接続線12から分岐して負荷13に並列に接続される。負荷13としては、供試体としてのインバータが用いられる。   One end (input side end) of the reactor 4 is connected to a connection line 11 that connects the emitter of one switching element 2 (upper side in the figure) and the collector of the other switching element 3 (lower side in the figure). Further, a load 13 is connected to the other end (output side end) of the reactor 4 via a connection line 12. The capacitor 5 branches from the connection line 12 and is connected to the load 13 in parallel. As the load 13, an inverter as a specimen is used.

リアクトル4及びコンデンサ5は、スイッチング素子2,3からのリップル(スイッチング周波数に依存した交流電流)を含んだ出力を平滑化する平滑フィルタとして機能する。   The reactor 4 and the capacitor 5 function as a smoothing filter that smoothes the output including ripples (AC current depending on the switching frequency) from the switching elements 2 and 3.

一方の電流検出器6は、接続線12からコンデンサ5へ分岐する前の電流(つまりリアクトル4に流れるリアクトル電流Idcl)を検出するリアクトル電流検出手段を構成する。また、他方の電流検出器7は、コンデンサ5側とは反対側の負荷13へ出力される出力電流Ioを検出する出力電流検出手段を構成する。   One current detector 6 constitutes a reactor current detecting means for detecting a current before branching from the connection line 12 to the capacitor 5 (that is, a reactor current Idcl flowing through the reactor 4). The other current detector 7 constitutes output current detection means for detecting the output current Io output to the load 13 on the side opposite to the capacitor 5 side.

なお、出力電流検出手段7で検出される電流値は、力行時においては、スイッチング電源装置Dから負荷13への出力電流Ioとなるが、回生時においては負荷13からスイッチング電源装置Dへの入力電流Iinとなる。   Note that the current value detected by the output current detecting means 7 is the output current Io from the switching power supply D to the load 13 during power running, but the input from the load 13 to the switching power supply D during regeneration. The current Iin.

制御部8は、電流検出器6,7で検出された電流値Idcl、Ioに基づき、負荷13への出力電圧Voutが目標の出力電圧(出力電圧指令値)となるようにスイッチング素子2,3を制御するものである。   Based on the current values Idcl and Io detected by the current detectors 6 and 7, the control unit 8 switches the switching elements 2 and 3 so that the output voltage Vout to the load 13 becomes the target output voltage (output voltage command value). Is to control.

前記負荷13への出力電圧を所定電圧とするための指令値に基づいて負荷13へ出力される電流の目標出力電流値(Iref)を演算して制御部8に入力する入力手段14(図2参照)を設けている。   An input means 14 for calculating a target output current value (Iref) of a current output to the load 13 based on a command value for setting the output voltage to the load 13 to a predetermined voltage and inputting the target output current value (Iref) to the controller 8 (FIG. 2). See).

図1及び図2に示すように、制御部8は、リアクトル電流検出手段6により所定周期毎に検出された複数のリアクトル電流値の平均値を割り出す平均リアクトル電流値割出手段81と、出力電流検出手段7により所定周期毎に検出された複数の出力電流値の平均値を割り出す平均出力電流値割出手段82と、入力手段14から入力された目標出力電流値Irefに対する平均出力電流値割出手段82により割り出された平均出力電流値の出力電流偏差を求め、その出力電流偏差に基づいて目標出力電流値Irefを補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値Idclrefとして出力する目標出力電流値補償手段83と、目標出力電流値補償手段83により補償されて出力された目標リアクトル電流値Idclrefを受け取り、その目標リアクトル電流値Idclrefに対する平均リアクトル電流値割出手段81により割り出された平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいてスイッチング素子2,3を駆動制御するPWM制御手段84とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the control unit 8 includes an average reactor current value indexing unit 81 that calculates an average value of a plurality of reactor current values detected every predetermined period by the reactor current detection unit 6, and an output current. An average output current value indexing means 82 for calculating an average value of a plurality of output current values detected at predetermined intervals by the detecting means 7, and an average output current value index for the target output current value Iref input from the input means 14 The output current deviation of the average output current value determined by the means 82 is obtained, the target output current value Iref is compensated based on the output current deviation, and the compensated target output current value is output as the target reactor current value Idclref. The target output current value compensating means 83 and the target reactor current value Idclref output after being compensated by the target output current value compensating means 83 are received and the target reactor is received. The duty ratio of the PWM control is determined based on the reactor current deviation of the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing means 81 with respect to the flow value Idclref, and the switching elements 2 and 3 are driven based on the duty ratio. PWM control means 84 for controlling.

前記リアクトル電流検出手段6によりリアクトル電流を検出するタイミングは、例えば図6(a)に示すタイミング信号sampの立ち上がり時であり、図6(b)に示すスイッチング素子2,3のスイッチングの一周期内に複数(ここでは2回であるが何回でもよい)の割合で検出している。また、前記出力電流検出手段7により出力電流を検出するタイミングは、リアクトル電流を検出するタイミングと同一に設定されている。   The timing at which the reactor current is detected by the reactor current detection means 6 is, for example, when the timing signal samp shown in FIG. 6A rises, and within one cycle of switching of the switching elements 2 and 3 shown in FIG. Are detected at a ratio of plural (here, two times, but any number of times). The timing for detecting the output current by the output current detecting means 7 is set to be the same as the timing for detecting the reactor current.

制御部8に備えている前記各種手段を更に具体的に説明する。平均リアクトル電流値割出手段81は、CPUでリアクトル電流検出手段6により前述したタイミング(所定周期)で検出した複数の電流値を平均する演算を行い、演算された平均リアクトル電流値をRAM(メモリ)に順次記憶する手段である。また、平均出力電流値割出手段82は、CPUで出力電流検出手段7により前述したタイミング(所定周期)で検出した複数の電流値を平均する演算を行い、演算された平均出力電流値をRAM(メモリ)に順次記憶する手段である。   The various means included in the control unit 8 will be described more specifically. The average reactor current value indexing means 81 performs an operation of averaging a plurality of current values detected at the timing (predetermined period) by the reactor current detection means 6 by the CPU, and the calculated average reactor current value is stored in a RAM (memory). ) In order. The average output current value indexing means 82 performs an arithmetic operation for averaging a plurality of current values detected by the output current detecting means 7 at the timing (predetermined period) by the CPU, and the calculated average output current value is stored in the RAM. It is means for sequentially storing in (memory).

目標出力電流値補償手段83は、平均リアクトル電流値割出手段81で割り出した平均リアクトル電流値の、リアクトル4に流れる電流を連続的(アナログ的)に検出して平均することで得られる平均実リアクトル電流値に対する誤差を目標出力電流値Irefに盛り込んで補償する手段である。具体的には、目標出力電流値補償手段83は、平均実リアクトル電流値に対する平均リアクトル電流値の誤差分だけ目標出力電流値Irefを補償(補正)する機能を有している。詳細には、目標出力電流値補償手段83は、入力手段14から入力される目標出力電流値Irefから、平均出力電流値割出手段82により割り出(ここでは演算)された平均出力電流値を差し引いて出力電流偏差を演算する減算器831と、減算器831により演算された出力電流偏差を出力するACR(Automatic Current Regulator)832と、ACR832から出力された出力電流偏差を目標出力電流値Irefに加える加算器833とから構成されている。本実施形態の加算器833では、前記出力電流偏差がプラスである場合には、目標出力電流値に出力電流偏差を加算し、該出力電流偏差がマイナスである場合には目標出力電流値に出力電流偏差を減算している。目標出力電流値補償手段83は、補償した目標出力電流値を、目標リアクトル電流値Idclrefとして(換言すると、目標リアクトル電流値という呼び名で)PWM制御手段84に送る。   The target output current value compensating means 83 detects the average actual current value obtained by the average reactor current value calculated by the average reactor current value calculating means 81 by continuously detecting and averaging the current flowing through the reactor 4. This is a means for compensating for the error with respect to the reactor current value by incorporating it into the target output current value Iref. Specifically, the target output current value compensating means 83 has a function of compensating (correcting) the target output current value Iref by an error of the average reactor current value with respect to the average actual reactor current value. Specifically, the target output current value compensation unit 83 calculates the average output current value calculated (calculated here) by the average output current value indexing unit 82 from the target output current value Iref input from the input unit 14. A subtracter 831 for subtracting and calculating the output current deviation, an ACR (Automatic Current Regulator) 832 for outputting the output current deviation calculated by the subtractor 831, and the output current deviation output from the ACR 832 as the target output current value Iref And an adder 833 to be added. In the adder 833 of this embodiment, when the output current deviation is positive, the output current deviation is added to the target output current value, and when the output current deviation is negative, the output current deviation is output to the target output current value. Current deviation is subtracted. The target output current value compensation means 83 sends the compensated target output current value to the PWM control means 84 as the target reactor current value Idclref (in other words, the target reactor current value).

PWM制御手段84は、目標リアクトル電流値Idclrefから、平均リアクトル電流値割出手段81により割り出(ここでは演算)された平均リアクトル電流値を減算してリアクトル電流偏差を演算する減算器841と、減算器841により演算されたリアクトル電流偏差を出力するACR(Automatic Current Regulator)842と、ACR842からのリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、デューティ比に基づいてスイッチング素子2,3を駆動制御するPWM制御部(Pulse Width Modulation)843とから構成されている。このPWM制御部843は、決定されたデューティ比に基づいて、2つのスイッチング素子2,3のゲートに加えられるゲート信号をそれぞれ制御する。つまり、ACR842からのリアクトル電流偏差がプラスである場合には、デューティ比を増加させ、ACR842からのリアクトル電流偏差がマイナスである場合には、デューティ比を減少させる。   The PWM control unit 84 subtracts the average reactor current value calculated (calculated here) by the average reactor current value indexing unit 81 from the target reactor current value Idclref, and calculates a reactor current deviation. The ACR (Automatic Current Regulator) 842 that outputs the reactor current deviation calculated by the subtractor 841 and the duty ratio of the PWM control are determined based on the reactor current deviation from the ACR 842, and the switching elements 2 and 3 are determined based on the duty ratio. And a PWM control unit (Pulse Width Modulation) 843 for controlling the driving of the. The PWM control unit 843 controls the gate signals applied to the gates of the two switching elements 2 and 3 based on the determined duty ratio. That is, when the reactor current deviation from ACR 842 is positive, the duty ratio is increased, and when the reactor current deviation from ACR 842 is negative, the duty ratio is decreased.

加算器833と減算器841との間に、加算器833から出力される目標リアクトル電流値Idclrefが上限の電流閾値と下限の電流閾値との間に位置しているか否かを監視する電流監視部85を設けている。   A current monitoring unit that monitors whether the target reactor current value Idclref output from the adder 833 is positioned between the upper limit current threshold and the lower limit current threshold between the adder 833 and the subtractor 841. 85 is provided.

前記のように補償された目標リアクトル電流値Idclrefに対する平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてスイッチング素子2,3のON−OFFを制御する。その際、目標出力電圧値が入力電圧値の半分の電圧値よりも大きい又は小さい値に設定されている場合において、平均リアクトル電流値と平均実リアクトル電流値との間に誤差が発生する。この誤差は、目標出力電流値Irefから、平均出力電流値を差し引いたときの出力電流偏差に含まれる。本実施形態では、その出力電流偏差(誤差)を出力の目標値である目標出力電流値Irefに見込んだ目標リアクトル電流値IdclrefをPWM制御の基準値とすることによって、誤差を含む平均リアクトル電流値を、目標出力電流値Irefに対して誤差(補償量)を見込んだ目標リアクトル電流値Idclrefに一致させることができ、その結果、誤差を含まない平均実リアクトル電流値(ひいては、平均出力電流値)を、誤差(補償量)を含まない出力の目標値である目標出力電流値Irefに一致させることができる。   Based on the reactor current deviation of the average reactor current value with respect to the target reactor current value Idclref compensated as described above, ON / OFF of the switching elements 2 and 3 is controlled. At this time, when the target output voltage value is set to a value that is larger or smaller than half the input voltage value, an error occurs between the average reactor current value and the average actual reactor current value. This error is included in the output current deviation when the average output current value is subtracted from the target output current value Iref. In the present embodiment, the average reactor current value including an error is obtained by setting the target reactor current value Idclref in which the output current deviation (error) is estimated as the target output current value Iref, which is the output target value, as a reference value for PWM control. Can be made to coincide with the target reactor current value Idclref that anticipates an error (compensation amount) with respect to the target output current value Iref, and as a result, the average actual reactor current value (and hence the average output current value) that does not include an error. Can be made to coincide with the target output current value Iref which is the target value of the output not including an error (compensation amount).

前記誤差が発生することは、前述したように、図6(a),(b),(c)〜図11(a),(b),(c)で示されている。   The occurrence of the error is shown in FIGS. 6 (a), (b), and (c) to FIGS. 11 (a), (b), and (c) as described above.

誤差が発生する場合と、誤差が発生しない場合について説明する。まず誤差が発生しない場合は、目標出力電圧が入力電圧の半分の電圧値に設定されている場合である。これは、図6(a),(b),(c)に力行時の場合を示し、図7(a),(b),(c)に回生時の場合を示し、いずれにおいても誤差が発生しない場合を示している。図6(a)及び図7(a)は、PWMの搬送波fcと、リアクトル電流Idclを検出するためのタイミング信号sampとの関係を示すグラフであり、図6(b)及び図7(b)は、図1に示す上側のスイッチング素子2のON信号VGPと、図1に示す下側のスイッチング素子3のON信号VGNとの関係を示すグラフであり、図6(c)及び図7(c)は、リアクトル4に流れるリアクトル電流を連続的(アナログ的)に検出した電流値Idclと、リアクトル4に流れるリアクトル電流を連続的(アナログ的)に検出し平均することで得られる平均実リアクトル電流値IdclAveと、リアクトル電流を所定周期毎(デジタル的)に検出したときのリアクトル電流値IdclSampと、リアクトル電流を所定周期毎(デジタル的)に検出した複数のリアクトル電流値を平均した平均リアクトル電流値IdclSampAveとの関係を示すグラフである。   A case where an error occurs and a case where no error occurs will be described. First, when no error occurs, the target output voltage is set to a voltage value that is half the input voltage. 6 (a), (b), and (c) show the case of power running, and FIGS. 7 (a), (b), and (c) show the case of regeneration. The case where it does not occur is shown. FIGS. 6A and 7A are graphs showing the relationship between the PWM carrier fc and the timing signal samp for detecting the reactor current Idcl. FIGS. 6B and 7B are graphs. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ON signal VGP of the upper switching element 2 shown in FIG. 1 and the ON signal VGN of the lower switching element 3 shown in FIG. ) Indicates the current value Idcl obtained by continuously detecting the reactor current flowing through the reactor 4 (analog) and the average actual reactor current obtained by continuously detecting and averaging the reactor current flowing through the reactor 4 (analog). The value IdclAve, the reactor current value IdclSamp when the reactor current is detected every predetermined cycle (digitally), and a plurality of reactor currents where the reactor current is detected every predetermined cycle (digitally) Is a graph showing the relationship between the average reactor current value IdclSampAve obtained by averaging the.

図6(c)及び図7(c)を見れば、リアクトル電流値Idclの三角波の立ち上がりの傾きK1と立下りの傾きK2との絶対値が同一になっている。このため、三角波の立ち上がりの周期と三角波の立ち下がりの周期が同一になり、三角波の最低値と最高値との中間値が平均実リアクトル電流値IdclAveとなる。一方、リアクトル電流の所定周期毎(デジタル的)の検出は、PWM搬送波fcに同期したタイミングで行われるため、所定周期毎(デジタル的)に検出したリアクトル電流値IdclSampは、連続的(アナログ的)に検出したリアクトル電流値Idclと同様に、最高値と最低値とが同一周期で切り換わる。よって、平均リアクトル電流値IdclSampAveは、平均実リアクトル電流値IdclAveと一致し、平均リアクトル電流値IdclSampAveには、誤差は含まれていないことがわかる。   6C and 7C, the absolute value of the rising slope K1 and the falling slope K2 of the triangular wave of the reactor current value Idcl is the same. For this reason, the rising period of the triangular wave and the falling period of the triangular wave are the same, and an intermediate value between the lowest value and the highest value of the triangular wave is the average actual reactor current value IdclAve. On the other hand, since the detection of the reactor current at every predetermined cycle (digital) is performed at a timing synchronized with the PWM carrier wave fc, the reactor current value IdclSamp detected at every predetermined cycle (digital) is continuously (analog). Similarly to the detected reactor current value Idcl, the highest value and the lowest value are switched in the same cycle. Therefore, it can be seen that the average reactor current value IdclSampAve coincides with the average actual reactor current value IdclAve, and the average reactor current value IdclSampAve does not include an error.

これに対して、前記誤差が発生するのは、図8(a),(b),(c)〜図11(a),(b),(c)に示されている。図8(a),(b),(c)は、出力電圧が入力電圧の半分よりも大きい値の時で、力行時の場合を示し、図9(a),(b),(c)は、出力電圧が入力電圧の半分よりも大きい値の時で、回生時の場合を示している。また、図10(a),(b),(c)は、出力電圧が入力電圧の半分よりも小さい場合で、力行時の場合を示し、図11(a),(b),(c)は、出力電圧が入力電圧の半分よりも小さい場合で、回生時の場合を示している。図8〜図11のグラフは、図6及び図7と波形が異なるだけで、同じ関係を示すグラフを示し、グラフに関する説明は省略する。   On the other hand, the occurrence of the error is shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C to 11A, 11B, and 11C. 8 (a), (b), and (c) show the case of powering when the output voltage is larger than half of the input voltage, and FIGS. 9 (a), (b), and (c). Indicates a case where the output voltage is larger than half of the input voltage and is in regeneration. FIGS. 10A, 10B, and 10C show a case where the output voltage is smaller than half of the input voltage and during powering. FIGS. 11A, 11B, and 11C are used. Indicates a case where the output voltage is smaller than half of the input voltage and during regeneration. The graphs of FIG. 8 to FIG. 11 are graphs showing the same relationship only with different waveforms from those of FIG. 6 and FIG.

図8(c)及び図9(c)を見れば、リアクトル電流値Idclの三角波の立ち上がりの傾きK11と立下りの傾きK21との絶対値が異なっている。このため、三角波の立ち上がりの周期と三角波の立ち下がりの周期が異なって、検出のタイミングとの間にズレが生じ、三角波の最低値と最高値との中間値が、平均実リアクトル電流値IdclAveとなっているのに対して、平均リアクトル電流値IdclSampAveは、平均実リアクトル電流値IdclAveよりも下方へずれた位置に位置している。このため、平均実リアクトル電流値IdclAveと平均リアクトル電流値IdclSampAveとの間に差があり、よって、平均リアクトル電流値IdclSampAveには、差に相当する誤差Sが含まれていることがわかる。   8C and 9C, the absolute values of the rising slope K11 and the falling slope K21 of the triangular wave of the reactor current value Idcl are different. For this reason, the rising period of the triangular wave is different from the falling period of the triangular wave, and there is a gap between the detection timing, and the intermediate value between the lowest value and the highest value of the triangular wave is the average actual reactor current value IdclAve. On the other hand, the average reactor current value IdclSampAve is located at a position shifted downward from the average actual reactor current value IdclAve. For this reason, there is a difference between the average actual reactor current value IdclAve and the average reactor current value IdclSampAve. Therefore, it can be seen that the average reactor current value IdclSampAve includes an error S corresponding to the difference.

また、図10(c)及び図11(c)を見れば、リアクトル電流値Idclの三角波の立ち上がりの傾きK12と立下りの傾きK22との絶対値が異なっている。このため、三角波の立ち上がりの周期と三角波の立ち下がりの周期が異なって、検出のタイミングとの間にズレが生じ、三角波の最低値と最高値との中間値が、平均実リアクトル電流値IdclAveとなっているのに対して、平均リアクトル電流値IdclSampAveは、平均実リアクトル電流値IdclAveよりも上方へずれた位置に位置している。このため、平均実リアクトル電流値IdclAveと平均リアクトル電流値IdclSampAveとの間に差があり、よって、平均リアクトル電流値IdclSampAveには、差に相当する誤差Sが含まれていることがわかる。   10C and 11C, the absolute values of the rising slope K12 and the falling slope K22 of the triangular wave of the reactor current value Idcl are different. For this reason, the rising period of the triangular wave is different from the falling period of the triangular wave, and there is a gap between the detection timing, and the intermediate value between the lowest value and the highest value of the triangular wave is the average actual reactor current value IdclAve. On the other hand, the average reactor current value IdclSampAve is located at a position shifted upward from the average actual reactor current value IdclAve. For this reason, there is a difference between the average actual reactor current value IdclAve and the average reactor current value IdclSampAve. Therefore, it can be seen that the average reactor current value IdclSampAve includes an error S corresponding to the difference.

本実施形態におけるスイッチング電源装置Dにあっては、前記のように誤差Sが発生した場合でも、誤差Sを出力の目標値である目標出力電流値Irefに見込むことで補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値Idclrefとして出力し、目標リアクトル電流値IdclrefをPWM制御の基準値として平均リアクトル電流値IdclSampAveが目標リアクトル電流値Idclrefに一致するようにスイッチング素子2,3をPWM制御する。その結果、平均リアクトル電流値IdclSampAveから誤差を除いた平均実リアクトル電流値IdclAve(出力電流値Ioに相当)と、目標リアクトル電流値Idclrefから補償分を除いた目標出力電流値Irefとが一致し、特に定常時における出力電圧Voutの精度を高めることができる。   In the switching power supply device D according to the present embodiment, even when the error S occurs as described above, the target output current value compensated by considering the error S to the target output current value Iref that is the target value of the output. Is output as the target reactor current value Idclref, and the switching elements 2 and 3 are subjected to PWM control so that the average reactor current value IdclSampAve matches the target reactor current value Idclref using the target reactor current value Idclref as a reference value for PWM control. As a result, the average actual reactor current value IdclAve (corresponding to the output current value Io) obtained by removing the error from the average reactor current value IdclSampAve matches the target output current value Iref obtained by removing the compensation from the target reactor current value Idclref. In particular, the accuracy of the output voltage Vout in the steady state can be increased.

次に、スイッチング電源装置Dの動作説明に基づいて説明する。まず、出力電圧Voutを得るために、スイッチング素子2がONされ、スイッチング素子3がOFFされる。これにより、負荷13に電圧及び電流が印加され、負荷13により電力が消費される。   Next, description will be made based on the operation description of the switching power supply device D. First, in order to obtain the output voltage Vout, the switching element 2 is turned on and the switching element 3 is turned off. As a result, voltage and current are applied to the load 13, and power is consumed by the load 13.

続いて、スイッチング素子2がOFFされ、スイッチング素子3がONされる。これにより、コンデンサ5に充電された電荷が放電される。   Subsequently, the switching element 2 is turned off and the switching element 3 is turned on. Thereby, the electric charge charged in the capacitor 5 is discharged.

なお、力行時においてスイッチング素子3がONされる。これは、スイッチング素子2,3を交互にONする制御が実行されているからであり、スイッチング回路の原理では、コンデンサ5に充電された電荷が放電されるためには、必ずしもスイッチング素子3がONである必要はない。   Note that the switching element 3 is turned on during powering. This is because the control for alternately turning on the switching elements 2 and 3 is executed. According to the principle of the switching circuit, the switching element 3 is not necessarily turned on in order for the charge charged in the capacitor 5 to be discharged. Need not be.

回生時においても、力行時と同様に、スイッチング素子2,3は、交互にONとなるようにスイッチングされる。スイッチング素子2がONのときも、スイッチング素子3がONのときも、負荷13からスイッチング電源装置D側へ電力が供給される。   Also at the time of regeneration, the switching elements 2 and 3 are switched so that they are alternately turned on, as in the case of powering. Even when the switching element 2 is ON and the switching element 3 is ON, power is supplied from the load 13 to the switching power supply D side.

次に、スイッチング電源装置Dの制御部8の動作について説明する。   Next, the operation of the control unit 8 of the switching power supply device D will be described.

制御部8は、出力電流検出手段7により検出した複数の出力電流の平均値を平均出力電流値割出手段82を用いて演算して減算器831に出力する。減算器831は、入力手段14から入力された目標出力電流値Irefから平均出力電流値を差し引いて出力電流偏差を演算する。続いて、演算された出力電流偏差をACR832から加算器833に出力する。尚、出力電流偏差が零の場合も、零をACR832から加算器833に出力し、加算器833は、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値IdclrefとしてPWM制御手段84に出力する。また、加算器833は、出力電流偏差がプラスである場合には、目標出力電流値Irefに出力電流偏差を加算し、出力電流偏差がマイナスである場合には、目標出力電流値Irefに出力電流偏差を減算することで目標出力電流値Irefを補償し、その補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値Idclrefという呼び名でPWM制御手段84の減算器841に出力する。尚、出力される目標リアクトル電流値Idclrefは、電流監視部85で上限の電流閾値と下限の電流閾値との間に位置しているか否かを確認し、位置している場合には、減算器841に出力する。また、制御部8は、リアルトル電流検出手段6により検出した複数のリアクトル電流の平均値を平均リアクトル電流値割出手段81を用いて演算し、その演算された平均リアクトル電流値を減算器841に出力する。減算器841は、目標リアクトル電流値Idclrefから平均リアクトル電流値を減算してリアクトル電流偏差を求める。そのリアクトル電流偏差をACR842が増幅してPWM制御部843に出力する。PWM制御部843は、リアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定(演算)し、そのデューティ比に基づいてスイッチング素子2,3を駆動制御する。   The control unit 8 calculates the average value of the plurality of output currents detected by the output current detection unit 7 using the average output current value indexing unit 82 and outputs the result to the subtracter 831. The subtractor 831 calculates the output current deviation by subtracting the average output current value from the target output current value Iref input from the input means 14. Subsequently, the calculated output current deviation is output from the ACR 832 to the adder 833. Even when the output current deviation is zero, zero is output from the ACR 832 to the adder 833, and the adder 833 outputs the compensated target output current value to the PWM control unit 84 as the target reactor current value Idclref. The adder 833 adds the output current deviation to the target output current value Iref when the output current deviation is positive, and outputs the output current to the target output current value Iref when the output current deviation is negative. The target output current value Iref is compensated by subtracting the deviation, and the compensated target output current value is output to the subtracter 841 of the PWM control means 84 under the name of the target reactor current value Idclref. The output target reactor current value Idclref is checked by the current monitoring unit 85 to determine whether it is located between the upper limit current threshold and the lower limit current threshold. 841 is output. Further, the control unit 8 calculates an average value of a plurality of reactor currents detected by the real-toler current detection means 6 using an average reactor current value indexing means 81, and outputs the calculated average reactor current value to a subtracter 841. Output. The subtractor 841 obtains a reactor current deviation by subtracting the average reactor current value from the target reactor current value Idclref. The reactor current deviation is amplified by the ACR 842 and output to the PWM controller 843. The PWM control unit 843 determines (calculates) the duty ratio of the PWM control based on the reactor current deviation, and drives and controls the switching elements 2 and 3 based on the duty ratio.

従って、応答に対する時間の遅れがないリアクトルに流れる電流値(平均リアクトル電流値)を用いてスイッチング素子2,3を駆動制御することによって、過渡状態における制御の応答性を良くすることができる。しかも、目標出力電流値補償手段83により補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値Idclrefとして出力することによって、平均リアクトル電流値と平均実リアクトル電流値との間の誤差を見込んだ目標リアクトル電流値Idclrefを得ることができる。その目標リアクトル電流値Idclrefと平均リアクトル電流値とのリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、その決定したデューティ比に基づいてスイッチング素子2,3を駆動制御することによって、特に、定常状態における出力電圧Vout(出力電流Io)の精度を高めることができる。   Therefore, the control response in the transient state can be improved by driving and controlling the switching elements 2 and 3 using the current value (average reactor current value) flowing through the reactor with no time delay with respect to the response. In addition, by outputting the target output current value compensated by the target output current value compensating means 83 as the target reactor current value Idclref, the target reactor current that allows for an error between the average reactor current value and the average actual reactor current value. The value Idclref can be obtained. By determining the duty ratio of the PWM control based on the reactor current deviation between the target reactor current value Idclref and the average reactor current value, and driving the switching elements 2 and 3 based on the determined duty ratio, in particular, The accuracy of the output voltage Vout (output current Io) in the steady state can be increased.

前述のように、過渡状態における出力電圧Voutへの制御の応答性を良くすることができるとともに、定常状態における出力電圧Voutの精度を高めることができることを実験により確かめることができる。図3に従来のスイッチング電源装置(目標出力電流値を補償していない場合)の出力電流の波形を示し、図4に本発明のスイッチング電源装置(目標出力電流値を補償した場合)の出力電流の波形を示している。図において破線が目標出力電流値Irefであり、実線が測定した出力電流値である。図3と図4を見てみると、過渡状態である立ち上がり部分W1の勾配の角度が図3よりも図4の方が大きくなっており、応答性が良いことがわかる。また、過渡状態から一定電流値となる定常状態W2において、図3では、目標出力電流値Irefに対して実際の出力電流値が低い値になっているのに対して、図4では、目標出力電流値Irefと実際の出力電流値とが同一の値になっており、出力電圧Voutの精度を高めることができることがわかる。また、立ち下り部分の過渡状態W3においても、目標出力電流値Irefへの追従性が、図3よりも図4の方が良好な結果である。   As described above, it is possible to confirm by experiments that the control response to the output voltage Vout in the transient state can be improved and the accuracy of the output voltage Vout in the steady state can be improved. FIG. 3 shows the waveform of the output current of the conventional switching power supply device (when the target output current value is not compensated), and FIG. 4 shows the output current of the switching power supply device (when the target output current value is compensated) of the present invention. The waveform is shown. In the figure, the broken line is the target output current value Iref, and the solid line is the measured output current value. 3 and FIG. 4, it can be seen that the slope angle of the rising portion W1, which is a transient state, is larger in FIG. 4 than in FIG. 3, and the responsiveness is good. Further, in the steady state W2 where the current value is constant from the transient state, the actual output current value is lower than the target output current value Iref in FIG. 3, whereas in FIG. It can be seen that the current value Iref and the actual output current value are the same value, and the accuracy of the output voltage Vout can be increased. Further, even in the transient state W3 in the falling portion, the followability to the target output current value Iref is better in FIG. 4 than in FIG.

また、比較例として、図5のグラフを示している。図5では、ACRの定数を安定に設定した状態にし、出力電流を検出し、その検出した出力電流値でスイッチング素子2,3を制御した場合の出力電流波形を示している。この場合には、過渡状態W1における出力電流値の応答が非常に悪いため、出力電圧の応答性も非常に悪く、使用できないものとなる。   Moreover, the graph of FIG. 5 is shown as a comparative example. FIG. 5 shows an output current waveform in the case where the ACR constant is set stably, the output current is detected, and the switching elements 2 and 3 are controlled by the detected output current value. In this case, since the response of the output current value in the transient state W1 is very bad, the response of the output voltage is also very bad and cannot be used.

尚、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The switching power supply device according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

前記実施形態では、出力電流検出手段7を、所定周期毎に検出する手段で構成したが、常時出力電流を検出する(連続的に検出する)手段から構成してもよい。また、出力電流検出手段7で検出される電流は、リップルをほとんど含んでいないため、実際に流れている実出力電流値との差が少ない。よって、平均値を演算することなく、そのままの検出値を目標出力電流値補償手段84に出力して目標出力電流Irefを補償するように構成してもよい。   In the above embodiment, the output current detecting means 7 is constituted by means for detecting every predetermined period, but it may be constituted by means for constantly detecting (continuously detecting) the output current. Further, since the current detected by the output current detection means 7 contains almost no ripple, the difference from the actual output current value actually flowing is small. Therefore, the detected value as it is may be output to the target output current value compensation means 84 without calculating the average value so as to compensate the target output current Iref.

また、前記実施形態では、降圧型のDC−DCコンバータに本発明を適用した場合を示したが、昇圧型のDC−DCコンバータに本発明を適用してもよい。また、スイッチング素子の数は、2個に限定されるものではなく、1個又は3個以上のスイッチング素子を設けて実施することもできる。   In the above embodiment, the present invention is applied to the step-down DC-DC converter. However, the present invention may be applied to a step-up DC-DC converter. Further, the number of switching elements is not limited to two, and one or three or more switching elements may be provided.

また、前記実施形態では、リアクトル電流値割出手段81及び出力電流値割出手段82が、検出手段6,7により検出した複数の電流値を平均する計算(演算)を行うことによって、電流値を割り出す手段であったが、電流値に対する平均値がプロットされたグラフを読み出したり、電流値に対する平均値を表にしたテーブルを読み出すことにより電流値を割り出す構成であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, the reactor current value indexing means 81 and the output current value indexing means 82 perform the calculation (calculation) that averages the plurality of current values detected by the detecting means 6 and 7, thereby obtaining the current value. However, the current value may be determined by reading a graph in which the average value with respect to the current value is plotted or by reading a table in which the average value with respect to the current value is tabulated.

また、前記実施形態では、目標出力電流値補償手段84が、入力手段14から入力された目標出力電流値Irefに対する平均出力電流値割出手段82により割り出された平均出力電流値の出力電流偏差を求め、その出力電流偏差に基づいて目標出力電流値Irefを補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値Idclrefとして出力する手段であったが、平均リアクトル電流値割出手段81により割り出された平均リアクトル電流値IdclSampAveと、リアクトル4に流れる電流を連続的(アナログ的)に検出して平均することで得られる平均実リアクトル電流値IdclAveとの間の誤差を目標出力電流値Irefに見込むことで目標出力電流値を補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値Idclrefとして出力する手段であってもよい。   In the embodiment, the output current deviation of the average output current value calculated by the average output current value indexing means 82 with respect to the target output current value Iref input from the input means 14 is detected by the target output current value compensating means 84. Is calculated, the target output current value Iref is compensated based on the output current deviation, and the compensated target output current value is output as the target reactor current value Idclref. The error between the determined average reactor current value IdclSampAve and the average actual reactor current value IdclAve obtained by continuously detecting and averaging the current flowing through the reactor 4 is the target output current value Iref. In this case, the target output current value may be compensated for, and the compensated target output current value may be output as the target reactor current value Idclref.

また、前記実施形態では、リアクトル電流検出手段6をリアクトル4の負荷側で検出するように配置したが、リアクトル4のスイッチング素子2,3側で検出するように配置してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the reactor current detection means 6 was arrange | positioned so that it might detect on the load side of the reactor 4, you may arrange | position so that it may detect on the switching elements 2 and 3 side of the reactor 4. FIG.

1…直流電源、2,3…スイッチング素子、4…リアクトル、5…コンデンサ、6…リアクトル電流検出手段(電流検出器)、7…出力電流検出手段(電流検出器)、8…制御部、9,10…ダイオード、11,12…接続線、13…負荷、81…平均リアクトル電流値割出手段、82…平均出力電流値割出手段、83…目標出力電流値補償手段、84…PWM制御手段、85…電流監視部、831…減算器、833…加算器、841…減算器、D…スイッチング電源装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply, 2, 3 ... Switching element, 4 ... Reactor, 5 ... Capacitor, 6 ... Reactor current detection means (current detector), 7 ... Output current detection means (current detector), 8 ... Control part, 9 , 10 ... Diode, 11, 12 ... Connection line, 13 ... Load, 81 ... Average reactor current value indexing means, 82 ... Average output current value indexing means, 83 ... Target output current value compensating means, 84 ... PWM control means 85 ... Current monitoring unit, 831 ... Subtractor, 833 ... Adder, 841 ... Subtractor, D ... Switching power supply

Claims (3)

スイッチング素子、リアクトル、コンデンサを有し、直流電源からの入力電圧を大きさの異なる出力電圧に変換して負荷へ出力するDC−DCコンバータと、
前記負荷へ出力される電流の目標出力電流値を入力する入力手段と、
前記リアクトルに流れる電流を所定周期毎に検出するリアクトル電流検出手段と、
前記リアクトルから負荷へ出力される電流を検出する出力電流検出手段と、
前記リアクトル電流検出手段により検出された複数の電流値の平均値を割り出す平均リアクトル電流値割出手段と、
前記目標出力電流値に対する前記出力電流検出手段により検出された出力電流値の出力電流偏差に基づいて該目標出力電流値を補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値として出力する目標出力電流値補償手段と、
該目標出力電流値補償手段により補償されて出力された目標リアクトル電流値に対する前記平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御するPWM制御手段と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
A DC-DC converter having a switching element, a reactor, a capacitor, converting an input voltage from a DC power source into an output voltage of a different size and outputting the output voltage to a load;
Input means for inputting a target output current value of the current output to the load;
Reactor current detection means for detecting the current flowing through the reactor at predetermined intervals;
Output current detection means for detecting current output from the reactor to the load;
Average reactor current value indexing means for calculating an average value of a plurality of current values detected by the reactor current detection means;
A target that compensates the target output current value based on an output current deviation of the output current value detected by the output current detection unit with respect to the target output current value, and outputs the compensated target output current value as a target reactor current value Output current value compensation means;
The duty ratio of the PWM control is determined based on the reactor current deviation of the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing unit with respect to the target reactor current value compensated and output by the target output current value compensating unit. PWM control means for driving and controlling the switching element based on the duty ratio;
A switching power supply device comprising:
前記出力電流検出手段により所定周期毎に検出された複数の電流値の平均値を割り出す平均出力電流値割出手段を更に備え、前記目標出力電流値補償手段は、前記出力電流偏差を、前記目標出力電流値から、前記平均出力電流値割出手段により割り出された平均出力電流値を差し引いて求め、前記出力電流偏差がプラスである場合には、前記目標出力電流値に該出力電流偏差を加算し、前記出力電流偏差がマイナスである場合には、前記目標出力電流値から該出力電流偏差を減算することで該目標出力電流値を補償する手段であ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 output current detecting means further comprises an average output current value calculating means for calculating an average value of a plurality of current values detected at predetermined intervals, and the target output current value compensating means is configured to calculate the output current deviation as the target current value. When the average output current value calculated by the average output current value indexing unit is subtracted from the output current value, and the output current deviation is positive, the output current deviation is added to the target output current value. 2. The means according to claim 1, wherein when the output current deviation is negative, the target output current value is compensated by subtracting the output current deviation from the target output current value. The switching power supply device described. スイッチング素子、リアクトル、コンデンサを有し、直流電源からの入力電圧を大きさの異なる出力電圧に変換して負荷へ出力するDC−DCコンバータと、
前記負荷へ出力される電流の目標出力電流値を入力する入力手段と、
前記リアクトルに流れる電流を所定周期毎に検出するリアクトル電流検出手段と、
前記リアクトルから負荷へ出力される電流を検出する出力電流検出手段と、
前記リアクトル電流検出手段により検出された複数の電流値の平均値を割り出す平均リアクトル電流値割出手段と、
該平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値の、リアクトルに流れるリアクトル電流を連続的に検出して平均することで得られる平均実リアクトル電流値に対する誤差を、目標出力電流値に見込むことで該目標出力電流値を補償し、補償された目標出力電流値を目標リアクトル電流値として出力する目標出力電流値補償手段と、
該目標出力電流値補償手段より出力された目標リアクトル電流値に対する前記平均リアクトル電流値割出手段により割り出された平均リアクトル電流値のリアクトル電流偏差に基づいてPWM制御のデューティ比を決定し、そのデューティ比に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御するPWM制御手段と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
A DC-DC converter having a switching element, a reactor, a capacitor, converting an input voltage from a DC power source into an output voltage of a different size and outputting the output voltage to a load;
Input means for inputting a target output current value of the current output to the load;
Reactor current detection means for detecting the current flowing through the reactor at predetermined intervals;
Output current detection means for detecting current output from the reactor to the load;
Average reactor current value indexing means for calculating an average value of a plurality of current values detected by the reactor current detection means;
An error relative to the average actual reactor current value obtained by continuously detecting and averaging the reactor current flowing through the reactor of the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing means is calculated as a target output current value. A target output current value compensating means for compensating the target output current value by expecting and outputting the compensated target output current value as a target reactor current value;
The duty ratio of PWM control is determined based on the reactor current deviation of the average reactor current value calculated by the average reactor current value indexing unit with respect to the target reactor current value output from the target output current value compensating unit, PWM control means for driving and controlling the switching element based on a duty ratio;
A switching power supply device comprising:
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