JP2016140168A - 電圧変換装置及び電圧変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング周波数を切り替えた直後にあっても、出力電圧の変動を抑制することができ、定電圧を安定して出力できる電圧変換装置及び電圧変換方法を提供する。【解決手段】スイッチング周波数を第１周波数から第２周波数に切り替える際に、切替え直後のＰＷＭ信号の１周期目にあって、切替え前より小さくなるようにデューティ比を変更する。この場合の変更量は、インダクタ電流の下限値が、スイッチング周波数切替え直後と定常状態とで一致するように決定する。このような変更により、切替え直後におけるインダクタ電流の上昇が抑えられて、出力電圧の変動が抑制され、安定した定電圧が負荷に出力される。【選択図】図４

Description

本発明は、スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を変圧して負荷に出力する電圧変換装置及び電圧変換方法に関する。

バッテリを電源とする機器にあっては、負荷に電力を供給するための電源回路として、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えているものが多い。このＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子及びインダクタを備え、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、バッテリからの電圧を変圧（昇圧または降圧）して負荷に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータでは、外部のバッテリの電圧が変動しても、バッテリからの電圧を変圧（昇圧または降圧）して、負荷に一定の電圧を加えることができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を安定化するための制御方式として、出力電圧を帰還する電圧モード制御方式、出力電圧に加えて出力電流を帰還する電流モード制御方式などが知られている。

特許文献１には、リプル電流を抑制して高い変圧効率を維持できるＤＣ／ＤＣコンバータを実現するために、出力電流に応じてスイッチング素子に対するスイッチング周波数を切り替える技術が開示されている。

特開平１０−３２３０２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＤＣ／ＤＣコンバータのように、スイッチング周波数を切り替える場合には、切り替えた直後に出力電圧が大きく変動するという問題がある。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、インダクタを流れるインダクタ電流の平均値によって決まるが、スイッチング周波数を切り替えた直後では、インダクタ電流が定常状態よりも大きくなっているので、出力電圧も大きくなってしまう。この結果、定電圧を安定して負荷に出力できないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチング周波数を切り替えた直後にあっても、出力電圧の変動を抑制することができ、定電圧を安定して負荷に出力できる電圧変換装置及び電圧変換方法を提供することにある。

本発明に係る電圧変換装置は、スイッチング素子及びインダクタを備え、該スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を変圧して負荷に出力する電圧変換装置において、前記負荷への出力電流の大きさに応じて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を切り替える手段と、前記スイッチング周波数を切り替える際に、前記ＰＷＭ信号の波形を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電圧変換方法は、スイッチング素子及びインダクタを備え、該スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を変圧して負荷に出力する電圧変換装置による電圧変換方法において、前記負荷への出力電流の大きさに応じて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を切り替える際に、前記ＰＷＭ信号の波形を変更することを特徴とする。

本発明にあっては、スイッチング素子に対するスイッチング周波数を切り替える際に、ＰＷＭ信号の波形を変更しておく。この変更により、スイッチング周波数切替え直後のインダクタ電流の平均値の上昇が抑えられて、スイッチング周波数切替え直後の出力電圧の変動が抑えられる。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段は、前記インダクタを流れるインダクタ電流の下限値がスイッチング周波数切替え直後と定常状態とで一致するように、前記ＰＷＭ信号の波形の変更量を決定することを特徴とする。

本発明にあっては、ＰＷＭ信号の波形の変更量を、インダクタ電流の下限値がスイッチング周波数切替え直後と定常状態とで一致するように決定する。よって、スイッチング周波数切替え直後のインダクタ電流の平均値の上昇が効率良く抑えられる。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段が変更する前記ＰＷＭ信号の波形の変更量は、ＰＷＭ信号のオン時間、ＰＷＭ信号のデューティ比、及びＰＷＭ信号の周波数の内の少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本発明にあっては、変更するＰＷＭ信号の波形の変更量が、ＰＷＭ信号のオン時間、ＰＷＭ信号のデューティ比、及びＰＷＭ信号の周波数の内の少なくとも一つである。よって、スイッチング周波数切替え直後の出力電圧の変動が確実に抑えられる。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段は、前記スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の一周期における波形を変更することを特徴とする。

本発明にあっては、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の一周期分だけその波形が変更される。よって、スイッチング周波数切替え直後に迅速に出力電圧の変動が抑えられる。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段は、前記スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の複数周期における波形を変更することを特徴とする。

本発明にあっては、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の複数周期にわたってその波形が変更される。よって、スイッチング周波数切替え直後の大きな変動なしに出力電圧の変動が抑えられる。

本発明によれば、スイッチング周波数を切り替える際にＰＷＭ信号の波形を変更するようにしたので、スイッチング周波数を切り替えた直後にあっても、出力電圧の変動を抑制することができ、定電圧を安定して負荷に出力することが可能となる。

本発明に係る電圧変換装置の構成例を示すブロック図である。 電圧変換装置における制御部の機能構成を示すブロック図である。 比較例に係るスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係るスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。 変更量の導出を説明するためのスイッチング周波数切替え前後におけるスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。 本発明に係る電圧変換装置の動作手順を示すフローチャートである。 オン時間算出処理の動作手順（ステップＳ１のサブルーチン）を示すフローチャートである。 周波数切替え処理の動作手順（ステップＳ２のサブルーチン）を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係るスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電圧変換装置の構成例を示すブロック図であり、図２は、電圧変換装置における制御部２の機能構成を示すブロック図である。図１に示す電圧変換装置は、例えば外部のバッテリ３の電圧を降圧して負荷４に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１にＰＷＭ信号を与える制御部２とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、一端がバッテリ３に接続されたスイッチング素子１１と、スイッチング素子１１の他端に夫々の一端が接続された第２のスイッチング素子１２及びインダクタ１３と、インダクタ１３の他端に一端が接続された抵抗器１４と、抵抗器１４の他端及び接地電位の間に接続されたコンデンサ１５とを備える。第２のスイッチング素子１２の他端は、接地電位に接続されている。負荷４はコンデンサ１５の両端に接続される。スイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２は、例えば夫々の一端をドレインとするＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、また、スイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２をオン／オフに駆動する駆動信号を与える駆動回路１６を備える。駆動回路１６は、制御部２から与えられたＰＷＭ信号及び該ＰＷＭ信号と相補的なＰＷＭ信号の夫々をスイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２のゲートに与える。

制御部２は、ＣＰＵ２１を有し、ＣＰＵ２１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ２２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ２３及びＰＷＭ制御の周期等の各種時間を計時するタイマ２４と互いにバス接続されている。

ＣＰＵ２１には、また、駆動回路１６に与えるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路２５、抵抗器１４の両端の電圧を検出して抵抗器１４に流れる電流をデジタルの電流値に変換するＡ／Ｄ変換回路２６、及びコンデンサ１５の両端の電圧をデジタルの電圧値に変換するＡ／Ｄ変換回路２７がバス接続されている。

図２にあって、制御部２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１から負荷４に出力される出力電圧を、所謂電圧モード制御方式によって制御するための電圧ループ制御器２８の機能を実現する。図中「○」の記号は減算器を表す。

電圧ループ制御器２８は、負荷４に出力された出力電圧をＡ／Ｄ変換回路２７で変換したデジタルの電圧値Ｖｏを、目標の電圧値Ｖｒｅｆから減算した偏差に基づき、ＰＷＭ信号のオン時間を算出してＰＷＭ回路２５へ出力する。ＰＷＭ回路２５は、与えられたオン時間に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成する。

このような構成をなす電圧変換装置にあっては、電圧の変換効率が良好となるように、負荷４への出力電流の大きさに応じて、スイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２に対するスイッチング周波数を切り替えている。例えば、出力電流が２０Ａ以上である場合にはスイッチング周波数を１５０ｋＨｚとし、出力電流が２０Ａ未満である場合にはスイッチング周波数を１００ｋＨｚとしている。

このようにスイッチング周波数を切り替える場合には、スイッチング周波数を切り替えた直後に、インダクタ１３を流れるインダクタ電流が定常状態よりも大きくなって、インダクタ電流の平均値に比例する出力電圧も大きくなって変動する。

そこで、本発明の電圧変換装置では、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の波形に変更（補正）を施すことにより、スイッチング周波数切替え時に発生するこのような出力電圧の変動を抑えている。

図３及び図４は、スイッチング周波数切替え前後におけるスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートであり、図３は本発明のような変更を行わない比較例（従来例）を示し、図４は本発明の第１実施形態に係る例を示している。両例とも、タイミングＡにて、スイッチング周波数を１５０ｋＨｚから１００ｋＨｚに切り替える。

図３に示す比較例（従来例）では、切替え直後のＰＷＭ信号におけるデューティ比は切替え前と同じであって、変更を行っていない。よって、切替え直後でのインダクタ電流は大きくなり、その平均値（破線ａで表される）は、定常状態での平均値（実線ｂで表される）に比べて上昇する。この結果、出力電圧も大きく変動する。

これに対して、図４に示す本発明例では、スイッチング周波数切替えに伴うインダクタ電流の変化を予測して、切替え直後のインダクタ電流の下限値が定常状態での下限値（破線ｃで表される）と一致するように、切替え直後のＰＷＭ信号の１周期におけるデューティ比を変更している。具体的には、切替え直後のＰＷＭ信号の１周期目にあって、切替え前よりデューティ比が小さくなるように補正する。よって、切替え直後でのインダクタ電流はあまり大きくならず、その平均値（破線ｄで表される）の定常状態での平均値（実線ｅで表される）に対する上昇度は少ない。この結果、出力電圧の変動は抑制される。

以下、この切替え直後のＰＷＭ信号における変更量、即ちスイッチング周波数を切り替えた直後における変更後のデューティ比及び変更後のオン時間の具体的な値について説明する。

変更後のデューティ比Ｄ′は、下記（１）式で算出される。
Ｄ′＝［Ｄ（１−Ｄ）／２×（１／Ｆ１）＋Ｄ（１＋Ｄ）／２×（１／Ｆ２）］
×Ｆ２ ・・・（１）
但し、Ｆ１：切替え前のスイッチング周波数
Ｆ２：切替え後のスイッチング周波数
Ｄ：変更前のデューティ比

変更後のオン時間ＯＮ′は、Ｄ′×（１／Ｆ２）で求められるので、変更前のオン時間をＯＮとした場合にＤ＝ＯＮ×Ｆ１となる関係を上記（１）式に代入することにより、下記（２）式で算出される。
ＯＮ′＝［ＯＮ×Ｆ１×（１−ＯＮ×Ｆ１）］／（２×Ｆ１）＋
［ＯＮ×Ｆ１×（１＋ＯＮ×Ｆ１）］／（２×Ｆ２）・・・（２）

上記の算出式の導出過程について、図５を参照して説明する。スイッチング周波数切替え前のインダクタ電流の上昇幅をＩα、スイッチング周波数切替え直後のインダクタ電流の上昇幅を（Ｉα／２）＋Ｉβとした場合に、スイッチング周波数切替え前後におけるスイッチング周波数、ＰＷＭ信号及びインダクタ電流の関係を表すと図５のようになる。なお、図５において、Ｔβはスイッチング周波数切替え直後のオン時間の一部を示している。

図５にあって、スイッチング周波数をＦ１からＦ２に切り替えた直後に着目した場合、まず、オフ中のインダクタ電流の傾きがオン中のインダクタ電流の傾きの（１−Ｄ）／Ｄ倍となるため、切替え後の周期１／Ｆ２は、下記（３）式にて求められる。
１／Ｆ２＝（Ｄ／２）×（１／Ｆ１）＋Ｔβ＋［（１−Ｄ）／Ｄ］×Ｔβ＋
［（１−Ｄ）／２］×（１／Ｆ２）・・・（３）

変更後のデューティ比は、オン時間÷周期で示されるので、変更後のデューティ比Ｄ′は、下記（４）式にて求められる。
Ｄ′＝［（Ｄ／２）×（１／Ｆ１）＋Ｔβ］×Ｆ２・・・（４）

上記（３）式を、Ｔβについて解くと、下記（５）式のようになる。
Ｔβ＝［Ｄ（１＋Ｄ）／２］×（１／Ｆ２）−（Ｄ² ／２）×（１／Ｆ１）
・・・（５）

上記（５）式を上記（４）式に代入することにより、変更後のデューティ比Ｄ′は、以下のように求められて、上記（１）式が得られる。
Ｄ′＝[（Ｄ／２）×（１／Ｆ１）＋［Ｄ（１＋Ｄ）／２］×（１／Ｆ２）−
（Ｄ² ／２）×（１／Ｆ１）] ×Ｆ２
＝［Ｄ（１−Ｄ）／２×（１／Ｆ１）＋Ｄ（１＋Ｄ）／２×（１／Ｆ２）］
×Ｆ２

次に、動作について説明する。図６は、電圧変換装置の動作手順を示すフローチャートである。図６に示す動作は、ＰＷＭ制御の制御周期毎に実施され、ＲＯＭ２２に予め格納されている制御プログラムに従ってＣＰＵ２１により実行される。

電圧変換装置の動作には、検出した出力電圧に基づくＰＷＭ信号におけるフィードバック制御であるオン時間算出処理（ステップＳ１）と、スイッチング周波数切替えの要否を判断して、必要ならＰＷＭ信号における変更量を算出して切替えを行う周波数切替え処理（ステップＳ２）とが含まれており、ＣＰＵ２１がこれらの処理を実行する。以下、このオン時間算出処理（ステップＳ１）及び周波数切替え処理（ステップＳ２）について詳述する。

図７は、ＣＰＵ２１が行うオン時間算出処理の動作手順、即ち、図６のステップＳ１のサブルーチンを示すフローチャートである。

ＣＰＵ２１は、負荷４に出力された出力電圧をＡ／Ｄ変換回路２７で変換したデジタルの電圧値を取得する（ステップＳ１１）。次いで、ＣＰＵ２１は、取得した出力電圧の電圧値（Ｖｏ）に基づいて、出力電圧が目標の電圧値（Ｖｒｅｆ）になるようにＰＩＤ演算を行って、オン時間を算出する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ２１は、算出したオン時間をＰＷＭ回路２５に送出して（ステップＳ１３）、処理を終了する。送出されたオン時間に従ってＰＷＭ回路２５にてＰＷＭ信号が生成される。

図８は、ＣＰＵ２１が行う周波数切替え処理の動作手順、即ち、図６のステップＳ２のサブルーチンを示すフローチャートである。

ＣＰＵ２１は、負荷４に出力された出力電流をＡ／Ｄ変換回路２６で変換したデジタルの電流値を取得する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ２１は、取得した出力電流の電流値に適したスイッチング周波数を特定する（ステップＳ２２）。具体的には、ＣＰＵ２１は、取得した電流値が２０Ａ以上である場合にはスイッチング周波数を１５０ｋＨｚと特定し、取得した電流値が２０Ａ未満である場合にはスイッチング周波数を１００ｋＨｚと特定する。

ＣＰＵ２１は、特定したスイッチング周波数が現時点のスイッチング周波数に一致するか否かを判断する（ステップＳ２３）。一致する場合に（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は処理を終了する。

一方、一致しない場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、前述した（２）式に従って、変更前のオン時間と、現時点のスイッチング周波数（変更前のスイッチング周波数）と、特定したスイッチング周波数（変更後のスイッチング周波数）とを用いて、変更後のオン時間を算出する（ステップＳ２４）。そして、ＣＰＵ２１は、現時点のスイッチング周波数を、特定したスイッチング周波数に切り替えて（ステップＳ２５）、処理を終了する。ＰＷＭ信号のスイッチング周波数切替え直後の１周期目におけるオン時間は、ステップＳ２４で算出されたオン時間である。

上述したような第１実施形態では、バッテリ３からの電圧の変換効率を高めるためにスイッチング素子１１、１２に対するスイッチング周波数を切り替える際に、切替え直後のＰＷＭ信号の波形の特性（オン時間）を変更するようにしたので、切替えに起因する切替え直後のインダクタ電流の上昇を抑えることができ、その結果、出力電圧の変動を抑制することができて、定電圧を安定して負荷４に出力することが可能である。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態に係る電圧変換装置の構成は、前述した第１実施形態に係る電圧変換装置の構成（図１及び図２）と同様である。

前述した第１実施形態では、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の１周期におけるオン時間のみを変更したが、第２実施形態では、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の複数周期におけるオン時間を変更する。この第２実施形態は、出力電圧に基づくフィードバック制御をＰＷＭ信号の１周期ごとに行わない場合に好適である。

図９は、第２実施形態に係るスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。第１実施形態と同様に、タイミングＡにてスイッチング周波数を１５０ｋＨｚから１００ｋＨｚに切り替える。この際、図９に示す例では、スイッチング周波数切替え直後の２周期にわたってオン時間を変更している。即ち、スイッチング周波数切替え直後の１周期目では、インダクタ電流の上限値を定常状態における上限値に一致させるように、オン時間を−０．２μｓだけ変更し、２周期目では、インダクタ電流の下限値を定常状態における下限値に一致させるように、オン時間を＋０．１μｓだけ変更し、３周期目以降からは、通常の制御を行っている。

第２実施形態では、出力電圧の変動が、増加する方向ではなくて減少する方向となるため、スイッチング周波数を切り替える際に、仕様に示された上限電圧を超える虞がなくなる。

なお、変更するオン時間については、スイッチング周波数を切り替えた際のインダクタ電流の推移を想定し、その想定結果からインダクタ電流の上限値または下限値が定常状態での上限値または下限値に一致するように、切替え前のスイッチング周波数、切替え後のスイッチング周波数、及び変更前のオン時間を用いて、前述した第１実施形態と同様に算出すれば良い。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態に係る電圧変換装置の構成は、前述した第１実施形態に係る電圧変換装置の構成（図１及び図２）と同様である。

前述した第１実施形態では、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の１周期におけるオン時間を変更したが、第３実施形態では、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の１周期における周波数を変更する。

図１０は、第３実施形態に係るスイッチング周波数とＰＷＭ信号とインダクタ電流との関係を示すタイミングチャートである。第１実施形態と同様に、タイミングＡにてスイッチング周波数を切り替える。この際、図１０に示す例では、スイッチング周波数切替え直後の１周期だけはオン時間を変更することなくＰＷＭ信号の周波数を１２０ｋＨｚとして、２周期目以降からはＰＷＭ信号の周波数を１００ｋＨｚとする。

このように、第３実施形態では、スイッチング周波数切替え直後のインダクタ電流の下限値を定常状態での下限値に揃えるために、スイッチング周波数切替え直後に、ＰＷＭ信号のオン時間を変更するのではなく、ＰＷＭ信号の周波数を変更している。

なお、切替え直後の１周期目で変更する周波数については、スイッチング周波数を切り替えた際のインダクタ電流の推移を想定し、その想定結果からインダクタ電流の下限値が定常状態での下限値に一致するように、切替え前のスイッチング周波数、切替え後の２周期目以降のスイッチング周波数、及び変更前のオン時間を用いて、前述した第１実施形態と同様に算出すれば良い。

（第４実施形態）
上記第３実施形態では、スイッチング周波数切替え直後のオン時間を固定としたが、第１及び第３実施形態を組み合わせた形態として、スイッチング周波数切替え直後にオン時間と周波数とを同時に変更するようにし、切替え直後のインダクタ電流の下限を揃えることも可能である。

なお、第１〜第４実施形態では、出力電流の大きさに応じて、スイッチング周波数を１５０ｋＨｚから１００ｋＨｚに切り替える場合について説明したが、これは例示であり、例えば、スイッチング周波数を１２５ｋＨｚから１１０ｋＨｚに切り替える場合についても本発明は同様に適用できる。即ち、出力電流の大きさに応じた切替え前後のスイッチング周波数の数値に関して、明細書に記載した数値は一例に過ぎず、対象となる電圧変換装置の製品形態に応じて、任意の数値から任意の数値への変更に、本発明は対応できる。

なお、第１〜第４実施形態では、検出した出力電圧を帰還する電圧モード制御方式を用いる場合について説明したが、出力電圧に加えて検出した出力電流を帰還する電流モード制御方式を用いる場合にも本発明は適用できる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１がバッテリ３の電圧を降圧して負荷４に供給する場合について説明したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１はバッテリ３の電圧を昇圧または昇降圧するものであってもよい。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２ 制御部
３ バッテリ
４ 負荷
１１、１２ スイッチング素子
１３ インダクタ
１６ 駆動回路
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２５ ＰＷＭ回路
２６、２７ Ａ／Ｄ変換回路
２８ 電圧ループ制御器

本発明に係る電圧変換装置は、スイッチング素子と、インダクタと、駆動回路とを備え、前記駆動回路により前記スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を、インダクタ電流を発生させて変圧して負荷に出力する電圧変換装置において、前記負荷への出力電流の大きさに応じて、前記駆動回路によるスイッチング周波数を切り替える切替え手段と、前記切替え手段により前記スイッチング周波数を切り替える際に、前記ＰＷＭ信号の波形を変更する変更手段とを備え、前記変更手段は、前記ＰＷＭ信号のオン時間を変更し、前記スイッチング素子のオン／オフを駆動することを特徴とする。

本発明に係る電圧変換方法は、スイッチング素子と、インダクタと、駆動回路とを備え、前記駆動回路により前記スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を、インダクタ電流を発生させて変圧して負荷に出力する電圧変換装置による電圧変換方法において、前記負荷への出力電流の大きさに応じて、前記駆動回路によるスイッチング周波数を切り替える際に、前記ＰＷＭ信号の波形を変更することとし、前記ＰＷＭ信号のオン時間を変更し、前記スイッチング素子のオン／オフを駆動することを特徴とする。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段は、前記インダクタ電流の下限値がスイッチング周波数切替え直後と定常状態とで一致するように、前記ＰＷＭ信号の波形の変更量を決定することを特徴とする。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段が変更する前記ＰＷＭ信号の波形の変更量は、ＰＷＭ信号のオン時間及びＰＷＭ信号のデューティ比の少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本発明にあっては、変更するＰＷＭ信号の波形の変更量が、ＰＷＭ信号のオン時間、ＰＷＭ信号のデューティ比の少なくとも一つである。よって、スイッチング周波数切替え直後の出力電圧の変動が確実に抑えられる。

本発明に係る電圧変換装置は、前記変更手段は、前記スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の１周期のみにおける波形を変更することを特徴とする。

本発明にあっては、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の１周期分だけその波形が変更される。よって、スイッチング周波数切替え直後に迅速に出力電圧の変動が抑えられる。

本発明にあっては、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の複数周期にわたってその波形が変更される。よって、スイッチング周波数切替え直後の大きな変動なしに出力電圧の変動が抑えられる。
本発明に係る電圧変換装置は、前記切替え手段により前記スイッチング周波数を切り替える際に、切替え直後の前記ＰＷＭ信号のオン時間は、切替え直前の前記ＰＷＭ信号のオン時間よりも短いことを特徴とする。
本発明にあっては、スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号のオン時間を切替え直前より短くする。よって、スイッチング周波数切替え直後の出力電圧の変動が確実に抑えられる。

Claims (6)

1. スイッチング素子及びインダクタを備え、該スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を変圧して負荷に出力する電圧変換装置において、
   前記負荷への出力電流の大きさに応じて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を切り替える手段と、
   前記スイッチング周波数を切り替える際に、前記ＰＷＭ信号の波形を変更する変更手段と
   を備えることを特徴とする電圧変換装置。
2. 前記変更手段は、前記インダクタを流れるインダクタ電流の下限値がスイッチング周波数切替え直後と定常状態とで一致するように、前記ＰＷＭ信号の波形の変更量を決定することを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
3. 前記変更手段が変更する前記ＰＷＭ信号の波形の変更量は、ＰＷＭ信号のオン時間、ＰＷＭ信号のデューティ比、及びＰＷＭ信号の周波数の内の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電圧変換装置。
4. 前記変更手段は、前記スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の一周期における波形を変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電圧変換装置。
5. 前記変更手段は、前記スイッチング周波数切替え直後のＰＷＭ信号の複数周期における波形を変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電圧変換装置。
6. スイッチング素子及びインダクタを備え、該スイッチング素子のオン／オフをＰＷＭ信号で駆動することにより、入力された電圧を変圧して負荷に出力する電圧変換装置による電圧変換方法において、
   前記負荷への出力電流の大きさに応じて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を切り替える際に、前記ＰＷＭ信号の波形を変更することを特徴とする電圧変換方法。

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