JP2017158301A

JP2017158301A - スイッチング電源装置及びスイッチング電源制御方法

Info

Publication number: JP2017158301A
Application number: JP2016039317A
Authority: JP
Inventors: 好紘山▲崎▼; Yoshihiro Yamazaki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2016-03-01
Publication date: 2017-09-07

Abstract

【課題】整流回路のスイッチング素子を制御するモードを切り替えるときに、電圧の変動を抑制できるスイッチング電源装置及びスイッチング電源制御方法を提供する。【解決手段】スイッチング電源装置１は、電流連続モードにおける検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さくなった時点からタイマー値ｔｉに基づいて経過時間を求め、経過時間が遅延時間を過ぎた後、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える。これにより、スイッチング電源装置１は、検出電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧Ｖｏｕｔが安定した状態で電流連続モードから電流不連続モードに切り替えることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチング電源装置及びスイッチング電源制御方法に関する。

従来、スイッチング電源装置は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、スイッチング回路から出力される交流電圧を変圧し、変圧された交流電圧を整流回路により整流する。スイッチング電源装置は、整流回路による電力損失を抑制するために同期整流を行うものがある（例えば、特許文献１）。スイッチング電源装置は、同期整流において、電流が整流回路側に逆流することを防止するために、整流回路のスイッチング素子を制御するモードを切り替えている。

特開２０１０−２０６８５８号公報

しかしながら、スイッチング電源装置は、整流回路のスイッチング素子を制御するモードを切り替えるときに、電圧の変動が大きくなる問題があった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、整流回路のスイッチング素子を制御するモードを切り替えるときに、電圧の変動を抑制できるスイッチング電源装置及びスイッチング電源制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路により変換された前記交流電圧を直流電圧に整流する同期整流回路と、コイルとコンデンサとを有し、前記同期整流回路により整流された前記直流電圧を平滑化する平滑回路と、電流を検出して検出電流を出力する電流検出部と、前記スイッチング回路及び前記同期整流回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記コイルに流れるコイル電流が連続して流れる電流連続モードと、前記コイル電流が逆流せずに不連続に流れる電流不連続モードと、を切り替えて前記同期整流回路を制御する同期整流制御部を有し、前記同期整流制御部は、前記電流連続モードにおける前記検出電流と電流閾値とを比較し、前記検出電流が前記電流閾値より小さくなった時点から経過した経過時間を求め、前記経過時間が遅延時間を過ぎた後、前記電流連続モードから前記電流不連続モードに切り替えることを特徴とする。

また、本発明に係るスイッチング電源制御方法は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチングステップと、前記スイッチングステップで変換された前記交流電圧を直流電圧に同期整流する同期整流ステップと、前記同期整流ステップで同期整流された前記直流電圧を平滑化する平滑ステップと、電流を検出して検出電流を出力する電流検出ステップと、平滑回路のコイルに流れるコイル電流が連続して流れる電流連続モードと、前記コイル電流が逆流せずに不連続に流れる電流不連続モードと、を切り替えて前記同期整流を制御する同期整流制御ステップと、を有し、前記同期整流制御ステップでは、前記電流連続モードにおける前記検出電流と電流閾値とを比較し、前記検出電流が前記電流閾値より小さくなった時点から経過した経過時間を求め、前記経過時間が遅延時間を過ぎた後、前記電流連続モードから前記電流不連続モードに切り替えることを特徴とする。

本発明に係るスイッチング電源装置及びスイッチング電源制御方法は、電流連続モードにおける検出電流が電流閾値より小さくなった時点から経過した経過時間を求め、経過時間が遅延時間を過ぎた後、電流連続モードから電流不連続モードに同期整流回路を切り替えるので、電圧の変動を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るスイッチング電源装置の構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るスイッチング電源装置の制御部の構成例を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る電流連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。図４は、実施形態に係る電流連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。図５は、実施形態に係る電流不連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。図６は、実施形態に係る電流不連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。図７は、実施形態に係る電流閾値の計算例を示す図である。図８は、実施形態に係るスイッチング電源装置の動作例を示すフローチャートである。図９は、比較例に係る電流連続モードから電流不連続モードに切り替える例を示す図である。図１０は、実施形態に係る電流連続モードから電流不連続モードに切り替える例を示す図である。図１１は、変形例に係るスイッチング電源装置の構成例を示すブロック図である。図１２は、変形例に係るスイッチング電源装置の構成例を示すブロック図である。図１３は、変形例に係るスイッチング電源装置の構成例を示すブロック図である。図１４は、変形例に係るスイッチング電源装置の制御部の構成例を示すブロック図である。図１５は、変形例に係る電流連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。図１６は、変形例に係る電流不連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。図１７は、変形例に係る電流不連続モードにおけるＰＷＭ信号及びコイル電流の波形を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係るスイッチング電源装置及びスイッチング電源制御方法について説明する。スイッチング電源装置１は、例えば、車両などに適用される降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。スイッチング電源装置１は、ＤＣ／ＤＣ変換時に、後述する電流連続モードと電流不連続モードとを切り替えて同期整流を行うものである。スイッチング電源装置１は、図１に示すように、高圧バッテリ２と、負荷３と、入力平滑コンデンサ４と、入力電圧検出部５と、電流検出部６と、スイッチング回路７と、同期整流回路８と、平滑回路９と、出力電圧検出部１０と、パルス生成部１１と、制御部１２と、ドライブ回路１３とを備える。

高圧バッテリ２は、相対的に電圧の高いバッテリであり、例えば１００Ｖ〜５００Ｖの電圧を蓄電するバッテリである。負荷３は、相対的に電圧の低い低圧バッテリであり、例えば１２Ｖ程度の電圧を蓄電するバッテリである。

入力平滑コンデンサ４は、高圧バッテリ２に接続される入力端子２ａから入力された直流の電圧を平滑化するものである。

入力電圧検出部５は、高圧バッテリ２側に設けられ、高圧バッテリ２側の電圧を検出するものである。入力電圧検出部５は、検出した入力電圧Ｖｉｎを制御部１２に出力する。

電流検出部６は、電流を検出して検出電流Ｉｏｕｔを出力するものである。例えば、電流検出部６は、後述するスイッチング回路７のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と１次コイルＬ１との間に設けられ、１次コイルＬ１に流れる電流を検出する。電流検出部６は、検出した検出電流Ｉｏｕｔを制御部１２に出力する。

スイッチング回路７は、直流電圧を交流電圧に変換するものである。スイッチング回路７は、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、１次コイルＬ１と、２次コイルＬ２とを備える。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、例えば、電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）であり、フルブリッジ回路として構成される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は、上アームに相当し、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４は、下アームに相当する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、後述するドライブ回路１３から制御端子（例えばゲート端子等）に出力されるＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）に基づいてオン／オフが設定される。スイッチング回路７は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４のオン状態と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のオン状態とが交互に設定され、交流電圧を１次コイルＬ１に出力する。

１次コイルＬ１は、２次コイルＬ２と共に変圧器７ａを構成する。変圧器７ａは、スイッチング回路７のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から出力された交流電圧を変圧する。変圧の度合いは、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との巻数比によって定まる。１次コイルＬ１は、１次コイルＬ１の一端側が、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間に接続され、１次コイルＬ１の他端側が、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との間に接続される。

２次コイルＬ２は、２次コイルＬ２の両端部が同期整流回路８及び平滑回路９を介してマイナス側の出力端子３ｂに接続される。また、２次コイルＬ２は、中間タップＣＴを備え、中間タップＣＴが平滑回路９を介してプラス側の出力端子３ａに接続される。

同期整流回路８は、スイッチング回路７により変換された交流電圧を直流電圧に整流するものである。同期整流回路８は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を備える。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、例えば、電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）であり、単相全波整流回路として構成される。同期整流回路８は、スイッチング素子Ｑ５が２次コイルＬ２の一端に接続され、スイッチング素子Ｑ６が２次コイルＬ２の他端に接続される。同期整流回路８は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のオン／オフ制御により交流電圧を整流して直流電圧を生成し、生成した直流電圧を平滑回路９に出力する。

平滑回路９は、同期整流回路８により整流された直流電圧を平滑化するものである。平滑回路９は、コイル９ａとコンデンサ９ｂとを備える。平滑回路９は、コイル９ａが２次コイルＬ２の中間タップＣＴとプラス側の出力端子３ａとの間に設けられ、コンデンサ９ｂが出力端子３ａ、３ｂの間に設けられる。平滑回路９は、コイル９ａ及びコンデンサ９ｂにより直流電圧を平滑化して出力端子３ａ、３ｂに出力する。

出力電圧検出部１０は、例えば低圧バッテリである負荷３側に設けられ、負荷３側の電圧を検出するものである。出力電圧検出部１０は、検出した出力電圧Ｖｏｕｔを制御部１２に出力する。

パルス生成部１１は、スイッチング回路７及び同期整流回路８を制御するためのパルス信号を生成するものである。パルス生成部１１は、図２に示すように、１次側パルス生成部１１ａと、２次側パルス生成部１１ｂとを備える。１次側パルス生成部１１ａは、スイッチング回路７のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御するためのパルス信号を生成する。例えば、１次側パルス生成部１１ａは、制御部１２から出力される制御信号Ｓ１に基づいて、パルス信号のデューティー比を変化させてＰＷＭ信号Ｔ１〜Ｔ４を生成し、当該ＰＷＭ信号Ｔ１〜Ｔ４をドライブ回路１３に出力する。ここで、ＰＷＭ信号Ｔ１は、スイッチング素子Ｑ１を制御するための信号であり、ＰＷＭ信号Ｔ２は、スイッチング素子Ｑ２を制御するための信号であり、ＰＷＭ信号Ｔ３は、スイッチング素子Ｑ３を制御するための信号であり、ＰＷＭ信号Ｔ４は、スイッチング素子Ｑ４を制御するための信号である。

２次側パルス生成部１１ｂは、同期整流回路８のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を制御するためのパルス信号を生成する。例えば、２次側パルス生成部１１ｂは、制御部１２から出力される制御信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて、パルス信号のデューティー比を変化させてＰＷＭ信号Ｔ５、Ｔ６を生成し、当該ＰＷＭ信号Ｔ５、Ｔ６をドライブ回路１３に出力する。ここで、ＰＷＭ信号Ｔ５は、スイッチング素子Ｑ５を制御するための信号であり、ＰＷＭ信号Ｔ６は、スイッチング素子Ｑ６を制御するための信号である。図３に示すＰＷＭ信号Ｔ５ａ、Ｔ６ａは、同期整流回路８を電流連続モードで制御する信号である。ここで、電流連続モードは、コイル電流ＩＬａが連続して流れるモードである。例えば、電流連続モードは、検出電流Ｉｏｕｔが低電流領域において、コイル電流ＩＬａが、順方向と逆方向に繰り返し連続して流れる。なお、同期整流回路８を電流連続モードで制御する信号は、図４に示すＰＷＭ信号Ｔ５ｂ、Ｔ６ｂのように生成してもよい。

図５に示すＰＷＭ信号Ｔ５ｃ、Ｔ６ｃは、同期整流回路８を電流不連続モードで制御する信号である。ここで、電流不連続モードは、コイル電流ＩＬｂが逆流せずに不連続に流れるモードである。例えば、電流不連続モードは、検出電流Ｉｏｕｔが低電流領域において、コイル電流ＩＬｂが、逆方向に流れず順方向のみに不連続（間欠的）に流れる。なお、同期整流回路８を電流不連続モードで制御する信号は、図６に示すＰＷＭ信号Ｔ５ｄ、Ｔ６ｄのように生成してもよい。また、電流不連続モードは、同期整流回路８のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をオフして内蔵ダイオードにより整流してもよい。

ドライブ回路１３は、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動させるものである。例えば、ドライブ回路１３は、パルス生成部１１から出力されたＰＷＭ信号を増幅し、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフを設定する。

制御部１２は、パルス生成部１１に制御信号Ｓ１、Ｓ２を出力し、スイッチング回路７及び同期整流回路８を制御するものである。制御部１２は、スイッチング回路７のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオン／オフ制御して直流電圧を交流電圧に変換する。また、制御部１２は、同期整流回路８のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をオン／オフ制御して交流電圧を直流電圧に全波整流する。このとき、制御部１２は、電流連続モードと電流不連続モードとを切り替えてスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をオン／オフ制御する。制御部１２は、図２に示すように、目標電圧設定部１２ａと、フィードバック制御部１２ｂと、電流閾値計算部１２ｃと、タイマー１２ｄと、同期整流制御部１２ｅとを回路の機能として備える。

目標電圧設定部１２ａは、予め目標電圧Ｖｔｈを記憶し、記憶した目標電圧Ｖｔｈを設定するものである。ここで、目標電圧Ｖｔｈは、スイッチング電源装置１が目標とする電圧であり、出力電圧Ｖоｕｔが目標電圧Ｖｔｈに保たれる。目標電圧設定部１２ａは、目標電圧Ｖｔｈをフィードバック制御部１２ｂに出力する。

フィードバック制御部１２ｂは、電圧を一定に制御するものである。例えば、フィードバック制御部１２ｂは、目標電圧設定部１２ａから出力される目標電圧Ｖｔｈと、出力電圧検出部１０から出力される出力電圧Ｖоｕｔとを比較し、目標電圧Ｖｔｈと出力電圧Ｖоｕｔとの差分に基づいて、出力電圧Ｖоｕｔを一定に保つ制御信号Ｓ１を生成して１次側パルス生成部１１ａ及び２次側パルス生成部１１ｂに出力する。

電流閾値計算部１２ｃは、電流連続モードと電流不連続モードとを切り替えるための電流閾値Ｉｔｈを計算するものである。電流閾値計算部１２ｃは、例えば、検出電流Ｉｏｕｔ、出力電圧Ｖоｕｔ、及び、入力電圧Ｖｉｎに基づいて電流閾値Ｉｔｈを計算する。例えば、電流閾値計算部１２ｃは、検出電流Ｉｏｕｔに基づいて電流閾値Ｉｔｈを計算する。この場合、電流閾値計算部１２ｃは、図７に示すように、検出電流Ｉｏｕｔの実効値に基づいて電流閾値Ｉｔｈを計算する。

タイマー１２ｄは、時間を計測するためのタイマー値ｔｉを出力するものである。タイマー１２ｄは、例えば、一定間隔のタイマー値ｔｉを生成し、当該タイマー値ｔｉを同期整流制御部１２ｅに出力する。

同期整流制御部１２ｅは、同期整流回路８を制御して同期整流を行うものである。同期整流制御部１２ｅは、検出電流Ｉｏｕｔに基づいて電流連続モードと電流不連続モードとを切り替えて同期整流を行う。例えば、同期整流制御部１２ｅは、検出電流Ｉｏｕｔが相対的に大電流の場合には電流連続モードで同期整流を行い、検出電流Ｉｏｕｔが相対的に低電流の場合には電流不連続モードで同期整流を行う。具体的には、同期整流制御部１２ｅは、電流連続モードにおける検出電流Ｉｏｕｔと電流閾値Ｉｔｈとを比較し、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さくなった時点からタイマー値ｔｉに基づいて経過時間を求め、経過時間が遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎた後、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える。これにより、同期整流制御部１２ｅは、検出電流Ｉｏｕｔが相対的に低電流の場合に、電流が逆流しないので効率を向上できる。ここで、遅延時間ｔ_ｓｙｎｃは、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さくなった時点から検出電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧Ｖｏｕｔが安定するまでの時間である。同期整流制御部１２ｅは、電流連続モード又は電流不連続モードを示す制御信号Ｓ２を２次側パルス生成部１１ｂに出力する。

次に、図８〜図１０を参照して、スイッチング電源装置１の動作例について説明する。この例では、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える例について説明する。スイッチング電源装置１は、電流を検出する（ステップＳＴ１）。例えば、電流検出部６は、電流を検出し、検出した検出電流Ｉｏｕｔを制御部１２に出力する。次に、制御部１２は、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２）。制御部１２は、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さいと判定した場合（ステップＳＴ２；Ｙｅｓ）、タイマー１２ｄのタイマー値ｔｉのカウントを開始し、経過時間を求める（ステップＳＴ３）。次に、制御部１２は、経過時間が遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎたか否かを判定する（ステップＳＴ４）。例えば、同期整流制御部１２ｅは、経過時間と遅延時間ｔ_ｓｙｎｃとを比較し、経過時間が遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎたと判定した場合（ステップＳＴ４；Ｙｅｓ）、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える（ステップＳＴ５）。例えば、同期整流制御部１２ｅは、電流不連続モードを示す制御信号Ｓ２を２次側パルス生成部１１ｂに出力する。２次側パルス生成部１１ｂは、電流不連続モードを示す制御信号Ｓ２に基づいて、ＰＷＭ信号Ｔ５ｃ、Ｔ６ｃ（ＰＷＭ信号Ｔ５ｄ、Ｔ６ｄ）を生成し、ドライブ回路１３に出力する。ドライブ回路１３は、ＰＷＭ信号Ｔ５ｃ、Ｔ６ｃ（ＰＷＭ信号Ｔ５ｄ、Ｔ６ｄ）に基づいて同期整流回路８のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のオン／オフを設定する。スイッチング電源装置１は、電流不連続モードに設定された後、低電流領域において、図５（図６）に示す不連続のコイル電流ＩＬｂが流れる。次に、制御部１２は、タイマー１２ｄのタイマー値ｔｉのカウントを停止し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。

なお、制御部１２は、上述のステップＳＴ２で、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈ以上と判定した場合（ステップＳＴ２；Ｎｏ）、上述のステップＳＴ１に戻り、再び電流を検出する。また、同期整流制御部１２ｅは、上述のステップＳＴ４で、経過時間が遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎていないと判定した場合（ステップＳＴ４；Ｎｏ）、再び経過時間が遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎたか否かを判定する。

次に、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える際に発生する電圧の変動について比較例を用いて説明する。比較例は、図９に示すように、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さくなると、直ぐに電流連続モードから電流不連続モードに切り替えている。このとき、比較例では、電流連続モードから電流不連続モードに切り替えた時点（時刻ｔ１）から出力電圧Ｖｏｕｔが大きく変動し、オーバーシュートが発生している。これは、検出電流Ｉｏｕｔが低下しているときに、電流連続モードから電流不連続モードに切り替えて同期整流回路８の回路特性を変更するためである。

これに対して、実施形態に係るスイッチング電源装置１は、図１０に示すように、検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さくなった時点（時刻ｔ１）から遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを経過後に、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える。このとき、スイッチング電源装置１は、電流連続モードから電流不連続モードに切り替えても出力電圧Ｖｏｕｔがほとんど変動せず、オーバーシュートの発生が抑制されている。これは、検出電流Ｉｏｕｔが低下しているときには電流連続モードから電流不連続モードに切り替えず、検出電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧Ｖｏｕｔが安定した時点（時刻ｔ２）で電流連続モードから電流不連続モードに切り替えるためである。

以上のように、実施形態に係るスイッチング電源装置１及びスイッチング電源制御方法は、電流連続モードにおける検出電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈより小さくなった時点（時刻ｔ１）から経過時間を求め、経過時間が遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎた後、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える。これにより、スイッチング電源装置１は、検出電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧Ｖｏｕｔが安定した状態で電流連続モードから電流不連続モードに切り替えることができる。従って、スイッチング電源装置１は、電流連続モードから電流不連続モードに切り替えるときに出力電圧Ｖｏｕｔの変動を抑制することができ、オーバーシュートが発生することを抑制できる。また、スイッチング電源装置１は、簡素な構成とすることができ、コストを削減することができる。

〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。スイッチング電源装置１は、電流検出部６をスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と１次コイルＬ１との間以外に設けてもよい。例えば、スイッチング電源装置１Ａは、図１１に示すように、電流検出部６Ａを高圧バッテリ２とスイッチング回路７との間に設けている。また、スイッチング電源装置１Ｂは、図１２に示すように、電流検出部６Ｂを２次コイルＬ２と負荷３との間に設けている。また、スイッチング電源装置１、１Ａ、１Ｂは、同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータでもよい。例えば、図１３に示すように、スイッチング電源装置１Ｃは、スイッチング回路７Ｃのスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８をオン／オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換し、当該交流電圧を平滑回路９Ａにより平滑化して直流電圧を生成する。例えば、スイッチング電源装置１Ｃは、図１４に示すように、第１パルス生成部１１ｃによりＰＷＭ信号Ｔ７を生成してスイッチング素子Ｑ７をオン／オフ制御し、第２パルス生成部１１ｄによりＰＷＭ信号Ｔ８を生成してスイッチング素子Ｑ８をオン／オフ制御する。図１５に示すＰＷＭ信号Ｔ７ａ、Ｔ８ａは、スイッチング回路７Ｃを電流連続モードで制御する信号である。コイル電流ＩＬｃは、電流連続モードにおいて、低電流領域で順方向と逆方向に繰り返して流れる。図１６に示すＰＷＭ信号Ｔ７ｂ、Ｔ８ｂは、スイッチング回路７Ｃを電流不連続モードで制御する信号である。コイル電流ＩＬｄは、電流不連続モードにおいて、低電流領域で逆方向に流れず順方向のみに不連続（間欠的）に流れる。なお、スイッチング回路７Ｃを電流不連続モードで制御する信号は、図１７に示すＰＷＭ信号Ｔ７ｃ、Ｔ８ｃのように生成してもよい。

また、同期整流制御部１２ｅは、検出電流Ｉоｕｔが変化する変化率や検出電流Ｉоｕｔが下がる勾配などに基づいて、電流連続モードから電流不連続モードに切り替えるか否かを判定してもよい。例えば、同期整流制御部１２ｅは、変化率又は勾配が基準値よりも大きい場合、遅延時間ｔ_ｓｙｎｃを過ぎた後に電流連続モードから電流不連続モードに切り替える。また、同期整流制御部１２ｅは、変化率又は勾配が基準値以下の場合、遅延時間ｔ_ｓｙｎｃの経過を待たないで直ぐに、電流連続モードから電流不連続モードに切り替える。

また、電流不連続モードから電流連続モードへ切り替えるときも、同様に制御してもよい。例えば、同期整流制御部１２ｅは、検出電流Ｉоｕｔが電流閾値Ｉｔｈ以上になった時点から経過した経過時間を求め、経過時間が所定の遅延時間を過ぎた後、電流不連続モードから電流連続モードに切り替える。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃスイッチング電源装置
６、６Ａ、６Ｂ電流検出部
７、７Ｃスイッチング回路
８同期整流回路
９平滑回路
９ａコイル
９ｂコンデンサ
１２制御部
１２ａ目標電圧設定部
１２ｂフィードバック制御部
１２ｃ電流閾値計算部
１２ｅ同期整流制御部
Ｖｉｎ入力電圧
Ｖｏｕｔ出力電圧
Ｉｔｈ電流閾値
Ｉｏｕｔ検出電流
Ｔ１〜Ｔ８ＰＷＭ信号
Ｔ５ａ〜Ｔ５ｄ、Ｔ６ａ〜Ｔ６ｄＰＷＭ信号
ＩＬａ〜ＩＬｄコイル電流
ｔ_ｓｙｎｃ遅延時間

Claims

直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路により変換された前記交流電圧を直流電圧に整流する同期整流回路と、
コイルとコンデンサとを有し、前記同期整流回路により整流された前記直流電圧を平滑化する平滑回路と、
電流を検出して検出電流を出力する電流検出部と、
前記スイッチング回路及び前記同期整流回路を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記コイルに流れるコイル電流が連続して流れる電流連続モードと、前記コイル電流が逆流せずに不連続に流れる電流不連続モードと、を切り替えて前記同期整流回路を制御する同期整流制御部を有し、
前記同期整流制御部は、
前記電流連続モードにおける前記検出電流と電流閾値とを比較し、前記検出電流が前記電流閾値より小さくなった時点から経過した経過時間を求め、前記経過時間が遅延時間を過ぎた後、前記電流連続モードから前記電流不連続モードに切り替えることを特徴とするスイッチング電源装置。
直流電圧を交流電圧に変換するスイッチングステップと、
前記スイッチングステップで変換された前記交流電圧を直流電圧に同期整流する同期整流ステップと、
前記同期整流ステップで同期整流された前記直流電圧を平滑化する平滑ステップと、
電流を検出して検出電流を出力する電流検出ステップと、
平滑回路のコイルに流れるコイル電流が連続して流れる電流連続モードと、前記コイル電流が逆流せずに不連続に流れる電流不連続モードと、を切り替えて前記同期整流を制御する同期整流制御ステップと、を有し、
前記同期整流制御ステップでは、
前記電流連続モードにおける前記検出電流と電流閾値とを比較し、前記検出電流が前記電流閾値より小さくなった時点から経過した経過時間を求め、前記経過時間が遅延時間を過ぎた後、前記電流連続モードから前記電流不連続モードに切り替えることを特徴とするスイッチング電源制御方法。