JP2016220462A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ、ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路およびｄｃ−ｄｃコンバータの基準電圧生成回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、出力電圧の急激な変化を防止する。
【解決手段】入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータであって、ＯＶＰ基準電圧を生成するＯＶＰ基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧と、出力電圧に対応するフィードバック電圧とを比較するＯＶＰ比較部と、ＯＶＰ比較部の出力に基づいて出力電圧を生成する出力部とを備え、ＯＶＰ基準電圧生成部は、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧として、複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部とを有し、基準電圧生成部は、ＯＶＰ基準電圧が第１基準電圧に切り替わったときに、第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、制御回路および基準電圧生成回路に関する。

従来、負荷に電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータが知られている（例えば特許文献１参照）。ＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電圧が所定の目標値となるように動作する。
特許文献１ 特開２０１０−２２０４５４号公報

出力電圧が目標値に向けて急激に変化すると、オーバーシュート等が発生してしまい、好ましくない。

本発明の第１の態様においては、入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータであって、ＯＶＰ基準電圧を生成するＯＶＰ基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧と、出力電圧に対応するフィードバック電圧とを比較するＯＶＰ比較部と、ＯＶＰ比較部の出力に基づいて出力電圧を生成する出力部とを備え、ＯＶＰ基準電圧生成部は、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧として、複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部とを有し、基準電圧生成部は、ＯＶＰ基準電圧が第１基準電圧に切り替わったときに、第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。

本発明の第２の態様においては、ＯＶＰ基準電圧を生成するＯＶＰ基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧と、出力電圧に対応するフィードバック電圧とを比較して、後段回路を制御する制御信号を出力するＯＶＰ比較部とを備え、ＯＶＰ基準電圧生成部は、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧として、複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部とを有し、基準電圧生成部は、ＯＶＰ基準電圧が第１基準電圧に切り替わったときに、第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を提供する。

本発明の第３の態様においては、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、ＯＶＰ基準電圧として、複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部とを有し、基準電圧生成部は、ＯＶＰ基準電圧が第１基準電圧に切り替わったときに、第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータの基準電圧生成回路を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ１００の構成例を、負荷３００とともに示す図である。 ＯＶＰ基準電圧生成部１０の構成例を示す図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の動作例を示す図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の他の動作例を示す図である。 第１基準電圧生成部３１の他の構成例を示す図である。 放電制御部３０を制御する他の構成例を示す図である。 ＰＷＭ制御部９０の構成例を示す図である。 ＰＷＭ制御部９０の構成例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ１００の構成例を、負荷３００とともに示す図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、ＰＷＭ制御等の所定の制御方式で、出力電圧を所定の目標電圧に制御する。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、出力電圧が過電圧状態になった場合には、出力電圧を低下させる過電圧保護機能を有する。本例のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、当該過電圧保護回路機能を用いて、出力電圧が急激に変化することを防ぐ機能を更に有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、制御回路１１０および出力部２００を備える。

本例の出力部２００は、１以上のスイッチ（本例ではスイッチ２０２およびスイッチ２０４）を有するスイッチ部、コイル２０６およびコンデンサ２０８を有する。スイッチ部は、コイル２０６に入力電圧を印加するか否かを切り替える。スイッチ２０２およびスイッチ２０４は、一方がオン状態の場合に他方がオフ状態となるように相補制御される。スイッチ２０２がオン状態、スイッチ２０４がオフ状態になると、コイル２０６には入力電圧が印加される。スイッチ２０４がオン状態、スイッチ２０２がオフ状態になると、コイル２０６は接地電位等の基準電位に接続される。

コイル２０６は、スイッチ部の動作に応じてエネルギーを蓄積して、蓄積したエネルギーに応じてコンデンサ２０８を充電する。コンデンサ２０８は、負荷３００が接続される出力端子と、基準電位との間に設けられる。コンデンサ２０８の両極間の電圧に相当する出力電圧が、負荷３００に印加される。

制御回路１１０は、出力部２００のスイッチ部を制御する。本例の制御回路１１０は、ＯＶＰ基準電圧生成部１０、ＯＶＰ比較部７６、スイッチング制御部７０、過電流保護回路７８、ＰＷＭ誤差増幅器８４、ＰＷＭ基準電圧生成部８８、ＰＷＭ制御部９０、フィードバック分圧抵抗８０、フィードバック分圧抵抗８２、バッファ７２およびバッファ７４を有する。

フィードバック分圧抵抗８０およびフィードバック分圧抵抗８２は、出力部２００の出力電圧を分圧する。これにより、出力電圧に対応するフィードバック電圧（ＦＢ電圧）を生成する。本例の制御回路１１０は、出力電圧の大きさを示す情報として、出力電圧を分圧したＦＢ電圧を用いるが、ＦＢ電圧に代えて、出力電圧の大きさを示す他の情報を用いてもよい。制御回路１１０は、ＦＢ電圧に代えて出力電圧そのものを用いてもよい。本例では制御回路１１０がＦＢ電圧を用いる例を説明するが、一部または全部の回路要素に入力されるＦＢ電圧を、出力電圧の大きさを示す他の情報に置き換えることができる。

ＰＷＭ基準電圧生成部８８は、出力部２００が出力すべき目標電圧に対応するＰＷＭ基準電圧を生成する。ＰＷＭ誤差増幅器８４は、ＦＢ電圧とＰＷＭ基準電圧とが入力される。ＰＷＭ誤差増幅器８４は、ＦＢ電圧とＰＷＭ基準電圧との差分に応じた誤差信号を出力する。

ＰＷＭ制御部９０は、ＰＷＭ誤差増幅器８４が出力する誤差信号に基づいて、予め定められた期間のうち、スイッチ２０２がオン状態になる期間を示すＤｕｔｙ比情報を生成する。スイッチング制御部７０は、Ｄｕｔｙ比情報に基づいて、スイッチ２０２およびスイッチ２０４を制御するスイッチ制御信号を出力する。バッファ７２およびバッファ７４は、スイッチ制御信号をスイッチ２０２およびスイッチ２０４の制御端子に入力する。本例のスイッチ２０２およびスイッチ２０４はＭＯＳトランジスタであり、バッファ７２およびバッファ７４は、スイッチ２０２およびスイッチ２０４のゲート端子にスイッチ制御信号を入力する。

ＯＶＰ（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）基準電圧生成部１０は、出力部２００の出力電圧が過電圧か否かを判定するためのＯＶＰ基準電圧を生成する基準電圧生成回路として機能する。ＯＶＰ比較部７６は、ＯＶＰ基準電圧とＦＢ電圧とを比較する。ＯＶＰ比較部７６は、例えばＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧より大きい場合にＨ論理を出力し、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧以下の場合にＬ論理を出力する。

過電流保護回路７８は、出力部２００が出力する電流が過電流か否かを判定して、判定結果を出力する。過電流保護回路７８は、例えば出力部２００が出力する電流が基準電流より大きい場合にＨ論理を出力し、当該電流が基準電流以下の場合にＬ論理を出力する。

スイッチング制御部７０は、ＯＶＰ比較部７６、過電流保護回路７８、および、ＰＷＭ制御部９０の出力に基づいて出力部２００を制御する。スイッチング制御部７０は、ＯＶＰ比較部７６および過電流保護回路７８の両方の出力がともにＬ論理の場合、ＰＷＭ制御部９０からのスイッチング制御信号に基づいて出力部２００を制御する。スイッチング制御部７０は、ＯＶＰ比較部７６および過電流保護回路７８の少なくとも一方の出力がＨ論理の場合、当該出力がＬ論理に遷移するまで出力部２００の出力電圧を低下させる。このような制御により、制御回路１１０はＤＣ−ＤＣコンバータ１００を保護する。

本例のＯＶＰ基準電圧生成部１０は、複数のＯＶＰ基準電圧を生成する。ＯＶＰ基準電圧生成部１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の動作状態に応じたＯＶＰ基準電圧を選択して出力する。ＯＶＰ基準電圧生成部１０は、出力するＯＶＰ基準電圧を、予め定められた第１基準電圧に切り替えた場合に、第１基準電圧を所定の増加率で徐々に増加させてよい。本例において増加率とは、単位時間当たりに増加する電圧値を指す。

例えば、何らかの理由でＦＢ電圧がＰＷＭ基準電圧より小さい所定の判定電圧以下となった場合、スイッチング制御部７０は、ＦＢ電圧がＰＷＭ基準電圧に近づくように、出力部２００の出力電圧を上昇させる。このとき、ＯＶＰ基準電圧生成部１０は、予め定められた初期値の第１基準電圧を、ＯＶＰ基準電圧として出力する。そして、ＯＶＰ基準電圧生成部１０は、出力電圧の上限値として機能する第１基準電圧を徐々に増加させることで、出力電圧が急激に変化することを防ぐ。これにより、出力電圧のオーバーシュート等を防止する。

図２は、ＯＶＰ基準電圧生成部１０の構成例を示す図である。本例のＯＶＰ基準電圧生成部１０は、第１基準電圧生成部３１、第２基準電圧生成部３２、第３基準電圧生成部３３、切替部４０、監視部２６、増加率制御部２４、第１基準電圧比較部２８、放電制御部３０、カウンタ３６およびカウンタ３８を有する。

第１基準電圧生成部３１は、所定の増加率で徐々に増加する第１基準電圧を生成する。第１基準電圧の初期値は、ＰＷＭ基準電圧より小さい。ＰＷＭ基準電圧は例えば５Ｖ程度であり、第１基準電圧の初期値は１Ｖ程度であってよい。本例の第１基準電圧生成部３１は、第１基準電圧の増加率として、第１の増加率および第２の増加率のいずれかを選択する。第１基準電圧生成部３１は、増加率選択部１２、容量素子２０および放電スイッチ２２を有する。

容量素子２０は、電荷を蓄積することで第１基準電圧を生成する。本例の容量素子２０は、増加率選択部１２が出力する電流によって充電される。本例の容量素子２０は、ＶＲＥＦ端子およびＳＲ端子の間に設けられる。第１基準電圧生成部３１は、ＳＲ端子の電圧を第１基準電圧として出力する。ＶＲＥＦ端子には、第１基準電圧の初期値に相当する電圧が印加される。本例においてＶＲＥＦ端子に印加される電圧は、１．２Ｖである。

増加率選択部１２は、定電流源１４、スイッチ１６および抵抗１８を有する。定電流源１４は予め定められた一定の電流を生成する。スイッチ１６および抵抗１８は、定電流源１４とは並列に設けられる。スイッチ１６および抵抗１８は互いに直列に接続される。スイッチ１６がオフ状態の場合、増加率選択部１２は定電流源１４が生成した電流を出力する。スイッチ１６がオン状態の場合、増加率選択部１２は、定電流源１４が生成した電流と、抵抗１８に応じた電流との和電流を出力する。

つまり増加率選択部１２は、スイッチ１６の状態に応じて、容量素子２０を充電する電流の大きさを切り替える。これにより、第１基準電圧の増幅率を切り替えることができる。本例では、スイッチ１６がオン状態の場合に第１基準電圧は第１の増加率で上昇し、スイッチ１６がオフ状態の場合に第１基準電圧は第１の増加率よりも小さい第２の増加率で上昇する。

スイッチ２２は、容量素子２０と並列に設けられる。スイッチ２２がオン状態になると容量素子２０の両端が電気的に接続されるので、容量素子２０が放電して第１基準電圧が低下する。

第１基準電圧比較部２８は、ＦＢ電圧と第１基準電圧とを比較する。増加率制御部２４は、第１基準電圧がＦＢ電圧以下の場合にはスイッチ１６をオン状態に制御して、第１基準電圧がＦＢ電圧より大きい場合にはスイッチ１６をオフ状態に制御する。つまり、第１基準電圧がＦＢ電圧以下の場合には第１基準電圧は第１の増加率で上昇し、第１基準電圧がＦＢ電圧より大きい場合には第１基準電圧は第１の増加率より小さい第２の増加率で上昇する。なお、ここでは第１基準電圧比較部２８が出力する比較結果に応じて、増加率制御部２４がスイッチ１６を制御し、第１の増加率と第２の増加率を選択する形態について述べたが、第１基準電圧がＦＢ電圧より大きいことを第１基準電圧比較部２８が一度検出した後には、第１基準電圧が第２の増加率で上昇するように増加率を固定する形態を取ることもできる。当該増加率の固定は、ＯＶＰ基準電圧が第１基準電圧から他の基準電圧に切り替わるまで継続してよい。

第２基準電圧生成部３２は、第１基準電圧とは異なる第２基準電圧を生成する。本例の第２基準電圧生成部３２は、ＰＷＭ基準電圧より大きい第２基準電圧を生成する。また、第２基準電圧は、第１基準電圧の初期値より大きい。第２基準電圧は、ＰＷＭ基準電圧より１％から１０％程度大きくてよい。本例の第２基準電圧は５．２Ｖである。第３基準電圧生成部３３は、第２基準電圧より大きい第３基準電圧を生成する。本例の第３基準電圧は５．５Ｖである。

監視部２６は、ＦＢ電圧が予め定められた電圧範囲内に含まれたか否かを判定する。本例の監視部２６は、ＦＢ電圧が所定の判定電圧より大きいか否かを判定する。判定電圧は、ＰＷＭ基準電圧より小さい電圧である。例えば判定電圧は３Ｖ程度である。監視部２６は、ＦＢ電圧が判定電圧以下の場合にＨ論理を示し、ＦＢ電圧が判定電圧より大きい場合にはＬ論理を示すイネーブル信号を出力する。

上述した増加率制御部２４は、イネーブル信号に更に基づいてスイッチ１６を制御してよい。本例の増加率制御部２４は、イネーブル信号がＨ論理であり、且つ、第１基準電圧がＦＢ電圧以下の場合に、スイッチ１６をオン状態に制御する。他の場合には、増加率制御部２４はスイッチ１６をオフ状態に制御する。

切替部４０は、監視部２６が出力するイネーブル信号、および、カウンタ３６が出力する信号に基づいて、第１基準電圧、第２基準電圧および第３基準電圧のいずれかを選択して、ＯＶＰ基準電圧として出力する。本例の切替部４０は、第１基準電圧を選択する第１スイッチ４２、第２基準電圧を選択する第２スイッチ４４、および、第３基準電圧を選択する第３スイッチ４６を有する。

切替部４０は、イネーブル信号がＨ論理の場合、第１スイッチ４２をオン状態、第２スイッチ４４および第３スイッチ４６をオフ状態にして第１基準信号を選択する。また、切替部４０は、イネーブル信号がＨ論理からＬ論理に遷移した場合、第２スイッチ４４をオン状態、第１スイッチ４２および第３スイッチ４６をオフ状態にして第２基準電圧を選択する。

切替部４０は、第２スイッチ４４をオン状態にしてから所定の期間が経過するまで、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧より大きくならない場合、第３スイッチ４６をオン状態、第１スイッチ４２および第２スイッチ４４をオフ状態に制御して、第３基準電圧を選択する。当該所定の期間は、ＯＶＰ比較部７６の出力に基づいて、カウンタ３６が計測する。このような制御により、切替部４０は基準電圧を選択する。

放電制御部３０は、イネーブル信号、ＯＶＰ比較部７６の出力、および、カウンタ３８の出力に基づいて、スイッチ２２を制御する。例えば放電制御部３０は、イネーブル信号がＬ論理になった場合、スイッチ２２をオン状態に制御して、第１基準電圧を初期値に戻す。すなわち、放電制御部３０は、切替部４０が第１基準電圧以外の基準電圧を選択する場合、第１基準電圧を初期値に戻す。

また、放電制御部３０は、イネーブル信号がＨ論理であって、且つ、ＯＶＰ基準電圧がＦＢ電圧以上であり、且つ、ＯＶＰ基準電圧がＦＢ電圧以上の期間が所定期間以上継続した場合、スイッチ２２をオン状態に制御する。すなわち、放電制御部３０は、切替部４０が第１基準電圧を選択している状態において、ＯＶＰ基準電圧がＦＢ電圧以上である期間が所定期間以上継続した場合、スイッチ２２をオン状態に制御して、第１基準電圧を減少させる。これにより、何らかの理由で出力電圧が上昇できない場合に、第１基準電圧だけが上昇して、第１基準電圧と出力電圧との乖離が大きくなることを防ぐ。当該所定期間は、ＯＶＰ比較部７６の出力に基づいて、カウンタ３８が計測する。

図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の動作例を示す図である。図３では、ＦＢ電圧およびＯＶＰ基準電圧を示す。図３の横軸は時間を示し、縦軸は電圧レベルを示す。本例では、時刻Ｔ１において、ＦＢ電圧が判定電圧以下になった場合を説明する。時刻Ｔ１より前は、ＦＢ電圧が判定電圧より大きいので、監視部２６が出力するイネーブル信号はＬ論理である。この場合、切替部４０は第１基準電圧以外の基準電圧を選択しているが、図３では省略している。

時刻Ｔ１においてイネーブル信号がＨ論理に遷移すると、切替部４０は第１基準電圧を選択する。また、増加率制御部２４はスイッチ１６をオン状態にして、第１の増加率で第１基準電圧（すなわちＯＶＰ基準電圧）を増加させる。

時刻Ｔ２において、ＯＶＰ基準電圧（すなわち第１基準電圧）がＦＢ電圧より大きくなると、第１基準電圧比較部２８の出力が切り替わり、増加率制御部２４はスイッチ１６をオフ状態に制御する。これにより、第１基準電圧（すなわちＯＶＰ基準電圧）は第１の増加率より小さい第２の増加率で増加する。

ＯＶＰ比較部７６は、ＦＢ電圧とＯＶＰ基準電圧とを比較する。スイッチング制御部７０は、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧より大きい場合に出力電圧を低下させ、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧以下の場合に出力電圧を増大させる。このため、ＦＢ電圧はＯＶＰ基準電圧を基準に増減を繰り返す。ただし、ＯＶＰ基準電圧（第１基準電圧）が徐々に増大するので、ＦＢ電圧（すなわち出力電圧）もＯＶＰ基準電圧に沿って徐々に増大する。

なお、スイッチング制御部７０は、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧以下の場合に、ＰＷＭ制御部９０からのスイッチング制御信号に基づいて出力部２００を制御してよい。ＦＢ信号が、ＰＷＭ基準電圧より小さいので、ＰＷＭ制御部９０は出力電圧を増大させる方向の制御信号を出力する。また、スイッチング制御部７０は、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧以下の場合に、一定の増加率で出力信号を増加させるように出力部２００を制御してもよい。

このような制御により、出力電圧を増加させる場合に、所定の増加率で徐々に増加させることができる。また、ＰＷＭ誤差増幅器８４の出力も徐々に変動させることができる。従って、時刻Ｔ３において制御方式が切り替わっても、出力電圧のオーバーシュート等を低減することができる。また、負荷３００に入力する電圧の急激な変動を低減することができる。

ＦＢ電圧が上昇してＰＷＭ基準電圧に近づき、時刻Ｔ３においてＦＢ電圧が判定電圧以上になる。切替部４０は、時刻Ｔ３において第２基準電圧を選択する。なお、放電制御部３０は、時刻Ｔ３においてスイッチ２２をオン状態にして、第１基準電圧を初期値に戻す。第２基準電圧は、ＰＷＭ基準電圧より大きく、第３基準電圧より小さい一定電圧である。

スイッチング制御部７０は、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧（第２基準電圧）以下の場合にＰＷＭ制御部９０からの制御信号に基づいて出力部２００を制御する。また、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧より大きくなると、スイッチング制御部７０は出力電圧を低下させる。

切替部４０は、第２基準電圧を選択している状態で、ＦＢ電圧がＯＶＰ基準電圧を超えない状態が所定の期間継続した場合に、第２基準電圧より大きい第３基準電圧を選択する。図３の例では、時刻Ｔ４において切替部４０は第３基準電圧を選択する。第３基準電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００または負荷３００を過電圧から保護するために設定される基準電圧である。

このように、時刻Ｔ３において、ＯＶＰ基準電圧を第２基準電圧に上昇させ、その後、ＦＢ電圧が安定してからＯＶＰ基準電圧を第３基準電圧に上昇させることで、時刻Ｔ３後における出力電圧のオーバーシュートを防ぐことができる。時刻Ｔ３において、ＯＶＰ基準電圧が徐々に上昇する第１基準電圧から、一定値の第２基準電圧に変化する。時刻Ｔ３においては、ＦＢ電圧はＰＷＭ目標電圧に達していないので、ＰＷＭ誤差増幅器８４は、ＦＢ電圧とＰＷＭ目標電圧との差に応じた誤差信号を出力する。このときＯＶＰ基準電圧が高すぎると、出力電圧にオーバーシュートが生じやすい。本例では、ＯＶＰ基準電圧を段階的に引き上げることで、出力電圧を安定させることができる。

また、切替部４０は、第２基準電圧を選択している状態で、ＰＷＭ誤差増幅器８４の出力が予め定められた値以下になった場合に、ＯＶＰ基準電圧を第３基準電圧に上昇させてもよい。このような動作によっても、ＦＢ電圧が安定してからＯＶＰ基準電圧を第３基準電圧に上昇させることができる。

本例の制御回路１１０によれば、出力電圧を目標電圧まで上昇させる場合に、過電圧保護用の基準電圧を変化させることで、出力電圧の急激な変化を防ぐことができる。また、出力電圧が目標電圧の近傍まで上昇した場合に、基準電圧を段階的に引き上げることで、出力電圧のオーバーシュート等を防ぐことができる。なお図３においては、出力電圧が何らかの理由で低下した後に、目標電圧まで上昇させる例を説明したが、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１００の電源投入時に出力電圧を目標電圧まで上昇させる場合も、同様に動作することができる。

図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の他の動作例を示す図である。本例では、時刻Ｔ５においてＦＢ電圧が判定電圧以下となる。そして、時刻Ｔ６においてＯＶＰ基準電圧（第１基準電圧）が、ＦＢ電圧以上になる。ただし本例では、時刻Ｔ６を過ぎても出力電圧が上昇しない例を説明する。この場合、第１基準電圧生成部３１は、予め定められた時間範囲においてＯＶＰ比較部７６の出力が一定（本例ではＬ論理）の場合に、第１基準電圧をＦＢ電圧に相当する電圧に設定する。つまり、第１基準電圧生成部３１は、ＯＶＰ基準電圧がＦＢ電圧以上である期間が所定期間継続した場合に、第１基準電圧をＦＢ電圧に相当する電圧まで低下させる。

本例では、放電制御部３０は、ＯＶＰ比較部７６の出力がＨ論理からＬ論理に遷移してから、ＯＶＰ比較部７６の出力がＬ論理を維持する期間を、カウンタ３８を用いて計測する。当該期間が所定値となった場合に、スイッチ２２をオン状態に制御する。放電制御部３０は、スイッチ２２をオン状態に制御した後、ＯＶＰ比較部７６の出力がＨ論理に遷移した場合に、スイッチ２２をオフ状態に制御する。このような制御により、出力電圧が何らかの理由で増加しない場合であっても、図３に示すように、ＯＶＰ基準電圧がＦＢ電圧に対して大きくなりすぎるのを防ぐことができる。

本例では、時刻Ｔ７において出力電圧が一定電圧となるが、まだ増加できない場合を示す。時刻Ｔ７の後も、放電制御部３０は、ＯＶＰ基準電圧がＦＢ電圧から乖離しないように、第１基準電圧の増減を繰り返させる。時刻Ｔ８において、出力電圧が増加し始めた後は、ＯＶＰ基準電圧およびＦＢ電圧は図３の時刻Ｔ２以降と同様に変化する。

このような制御により、何らかの原因で出力電圧が増加できない場合であっても、当該原因が取り除かれ、出力電圧が増加できるようになるまで、ＯＶＰ基準電圧とＦＢ電圧との乖離を防ぐことができる。このため、出力電圧が増加できるようになった場合に、出力電圧が急激に上昇することを防ぐことができる。

図５は、第１基準電圧生成部３１の他の構成例を示す図である。本例の第１基準電圧生成部３１は、デジタルカウンタ部４８およびＤＡコンバータ５０を有する。デジタルカウンタ部４８は、所定の周期の入力クロックを受け取る。

デジタルカウンタ部４８は、入力クロックの所定の設定周期毎に、所定値ずつ増加するデジタル値を出力する。また、デジタルカウンタ部４８は、増加率制御部２４からの信号に応じて当該設定周期を変化させることで、デジタル値の出力周期を変化させる。これにより、デジタルカウンタ部４８が出力するデジタル信号の傾きが変化する。ＤＡコンバータ５０は、デジタルカウンタ部４８が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換し、第１基準電圧として出力する。このような構成によっても、第１基準電圧の増加率を変化させることができる。

また、デジタルカウンタ部４８は、放電制御部３０からの信号に応じて、出力するデジタル値を減少させる。このような構成によって、第１基準電圧を減少させることができる。

図６は、放電制御部３０を制御する他の構成例を示す図である。本例の制御回路１１０は、比較部５２を更に備える。放電制御部３０は、図２に示した入力情報に加え、比較部５２の出力信号に更に基づいてスイッチ２２を制御する。

比較部５２は、ＦＢ電圧を所定の増幅率で増幅した増幅ＦＢ電圧と、第１基準電圧とを比較する。増幅ＦＢ電圧は、例えばＦＢ電圧の１．１倍程度である。放電制御部３０は、第１基準電圧を徐々に増加させる場合において、スイッチ２２のオン／オフを繰り返させる。放電制御部３０は、第１基準電圧が、増幅ＦＢ電圧よりも大きい場合にスイッチ２２をオン状態にし、第１基準電圧が増幅ＦＢ電圧以下の場合にスイッチ２２をオフ状態にする。このような制御によっても、第１基準電圧を徐々に増加させることができる。

図７は、ＰＷＭ制御部９０の構成例を示す図である。本例のＰＷＭ制御部９０は電流モードでＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭ制御部９０は、位相補償素子部９２、ランプ波生成部９３、減算器９５、電流検出部９６および比較部９８を有する。

位相補償素子部９２は、コイル２０６およびコンデンサ２０８において生じる、ＰＷＭ誤差増幅器８４の出力の位相遅れを補償する。ランプ波生成部９３は、位相補償素子部９２が出力する電圧信号のスロープ補償を行うランプ波を生成する。減算器９５は、当該電圧信号からランプ波成分を減算する。なお、ここではランプ波生成部９３が生成するランプ波成分を、位相補償素子部９２が出力する電圧信号から減算する形態について述べたが、ランプ波成分を電流検出部９６が出力する電流値に加算する形態を取ることもできる。

電流検出部９６は、コイル２０６に流れる電流を検出する。比較部９８は、電流検出部９６が出力する電流値と、減算器９５が出力する信号値を比較して、比較結果に応じた論理値を出力する。スイッチング制御部７０は、比較部９８が出力する論理値に応じてスイッチ２０２およびスイッチ２０４を制御する。

図８は、ＰＷＭ制御部９０の構成例を示す図である。本例のＰＷＭ制御部９０は電圧モードでＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭ制御部９０は、位相補償素子部９２、ランプ波生成部９４および比較部９７を有する。

位相補償素子部９２は、図７に示した位相補償素子部９２と同一である。ランプ波生成部９４は、所定の周期のランプ波を生成する。比較部９７は、位相補償素子部９２が出力するＰＷＭ誤差信号と、ランプ波とを比較し、比較結果に応じた論理値を出力する。なお、ＰＷＭ制御部９０の構成は、図７または図８に示した構成に限定されない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・ＯＶＰ基準電圧生成部、１２・・・増加率選択部、１４・・・定電流源、１６・・・スイッチ、１８・・・抵抗、２０・・・容量素子、２２・・・スイッチ、２４・・・増加率制御部、２６・・・監視部、２８・・・第１基準電圧比較部、３０・・・放電制御部、３１・・・第１基準電圧生成部、３２・・・第２基準電圧生成部、３３・・・第３基準電圧生成部、３６、３８・・・カウンタ、４０・・・切替部、４２・・・第１スイッチ、４４・・・第２スイッチ、４６・・・第３スイッチ、４８・・・デジタルカウンタ部、５０・・・ＤＡコンバータ、５２・・・比較部、７０・・・スイッチング制御部、７２、７４・・・バッファ、７６・・・ＯＶＰ比較部、７８・・・過電流保護回路、８０、８２・・・フィードバック分圧抵抗、８４・・・ＰＷＭ誤差増幅器、８８・・・ＰＷＭ基準電圧生成部、９０・・・ＰＷＭ制御部、９２・・・位相補償素子部、９３、９４・・・ランプ波生成部、９５・・・減算器、９６・・・電流検出部、９７、９８・・・比較部、１００・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１１０・・・制御回路、２００・・・出力部、２０２、２０４・・・スイッチ、２０６・・・コイル、２０８・・・コンデンサ、３００・・・負荷

Claims (16)

1. 入力電圧を昇圧または降圧した出力電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータであって、
   ＯＶＰ基準電圧を生成するＯＶＰ基準電圧生成部と、
   前記ＯＶＰ基準電圧と、前記出力電圧に対応するフィードバック電圧とを比較するＯＶＰ比較部と、
   前記ＯＶＰ比較部の出力に基づいて前記出力電圧を生成する出力部と
   を備え、
   前記ＯＶＰ基準電圧生成部は、
   複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
   前記ＯＶＰ基準電圧として、前記複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部と
   を有し、
   前記基準電圧生成部は、前記ＯＶＰ基準電圧が予め定められた第１基準電圧に切り替わったときに、前記第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータ。
2. 前記ＯＶＰ基準電圧生成部は、前記フィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が予め定められた電圧範囲内に含まれたか否かに応じた監視信号を出力する監視部を更に有し、
   前記切替部は、前記監視信号に応じて前記複数の基準電圧のいずれかを選択する
   請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
3. 前記基準電圧生成部は、前記ＯＶＰ基準電圧が前記第１基準電圧に切り替わったときに、前記第１基準電圧を第１の増加率で上昇させた後に前記第１の増加率よりも小さい第２の増加率で上昇させる請求項１または２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
4. 前記基準電圧生成部は、
   前記第１基準電圧と前記フィードバック電圧を比較する第１基準電圧比較部を含み、
   前記第１基準電圧比較部の出力に応じて、前記第１基準電圧の増加率を前記第１の増加率から前記第２の増加率に切り替える請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
5. 前記基準電圧生成部は、予め定められた時間範囲において前記ＯＶＰ比較部の出力が一定の場合に、前記第１基準電圧を前記フィードバック電圧に相当する電圧に設定する請求項１から４のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
6. 前記基準電圧生成部は、電荷を蓄積することで前記第１基準電圧を生成する容量素子を含み、
   一定電流で前記容量素子に電荷を蓄積することで、前記第１基準電圧を徐々に上昇させる請求項１から５のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
7. 前記基準電圧生成部は、デジタルカウンタ部とＤＡコンバータを含み、
   前記デジタルカウンタ部は、前記第１基準電圧の増加率に応じた周期で、予め定められた値ずつ増加するデジタル値を出力する
   請求項１から５のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
8. ＰＷＭ基準電圧を生成するＰＷＭ基準電圧生成部と、
   前記フィードバック電圧と前記ＰＷＭ基準電圧が入力されるＰＷＭ誤差増幅器と、
   前記ＯＶＰ比較部および前記ＰＷＭ誤差増幅器の出力に基づいて前記出力部を制御するスイッチング制御部と、
   をさらに備え、
   前記基準電圧生成部は、前記ＰＷＭ基準電圧より大きい第２基準電圧を更に生成し、
   前記切替部は、前記フィードバック電圧が予め定められた判定電圧より大きくなった場合に、前記ＯＶＰ基準電圧を前記第１基準電圧から前記第２基準電圧に切り替える
   請求項１から７のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
9. 前記基準電圧生成部は、前記第２基準電圧より大きい第３基準電圧を更に生成し、
   前記切替部は、前記ＯＶＰ基準電圧が前記第２基準電圧の場合において、予め定められた期間、前記フィードバック電圧が前記第２基準電圧を超えない場合に、前記ＯＶＰ基準電圧を前記第３基準電圧に切り替える
   請求項８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
10. 前記基準電圧生成部は、前記第２基準電圧より大きい第３基準電圧を更に生成し、
    前記切替部は、前記ＯＶＰ基準電圧が前記第２基準電圧の場合において、前記ＰＷＭ誤差増幅器の出力が予め定められた範囲内になった場合に、前記ＯＶＰ基準電圧を前記第３基準電圧に切り替える
    請求項８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
11. 出力電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路であって、
    ＯＶＰ基準電圧を生成するＯＶＰ基準電圧生成部と、
    前記ＯＶＰ基準電圧と、前記出力電圧に対応するフィードバック電圧とを比較して、後段回路を制御する制御信号を出力するＯＶＰ比較部と、
    を備え、
    前記ＯＶＰ基準電圧生成部は、
    複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
    前記ＯＶＰ基準電圧として、前記複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部と
    を有し、
    前記基準電圧生成部は、前記ＯＶＰ基準電圧が予め定められた第１基準電圧に切り替わったときに、前記第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
12. 前記ＯＶＰ基準電圧生成部は、前記フィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が予め定められた電圧範囲内に含まれたか否かに応じた監視信号を出力する監視部を更に有し、
    前記切替部は、前記監視信号に応じて前記複数の基準電圧のいずれかを選択する
    請求項１１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
13. 前記基準電圧生成部は、前記ＯＶＰ基準電圧が前記第１基準電圧に切り替わったときに、前記第１基準電圧を、第１の増加率で上昇させた後に前記第１の増加率よりも小さい第２の増加率で上昇させる請求項１１または１２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
14. 出力電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータのＯＶＰ基準電圧を生成する基準電圧生成回路であって、
    複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
    前記ＯＶＰ基準電圧として、前記複数の基準電圧のうちいずれの基準電圧を出力するかを切り替える切替部と
    を有し、
    前記基準電圧生成部は、前記ＯＶＰ基準電圧が予め定められた第１基準電圧に切り替わったときに、前記第１基準電圧を予め定められた増加率で徐々に上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータの基準電圧生成回路。
15. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧に対応するフィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が予め定められた電圧範囲内に含まれたか否かに応じた監視信号を出力する監視部を更に有し、
    前記切替部は、前記監視信号に応じて前記複数の基準電圧のいずれかを選択する
    請求項１４に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの基準電圧生成回路。
16. 前記基準電圧生成部は、前記ＯＶＰ基準電圧が前記第１基準電圧に切り替わったときに、前記第１基準電圧を、第１の増加率で上昇させた後に前記第１の増加率よりも小さい第２の増加率で上昇させる
    請求項１４または１５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの基準電圧生成回路。

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