JP2019017149A - Multiphase converter - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書中に開示されている発明は、多相コンバータに関する。 The invention disclosed herein relates to a polyphase converter.
近年、様々な電子機器の電源手段として、多相コンバータが用いられている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, multiphase converters have been used as power supply means for various electronic devices (see, for example, Patent Document 1).
複数相のスイッチコンバータを並列に駆動する多相コンバータであれば、単相のスイッチコンバータよりも、重負荷時の導通損失を抑えることができるので、高い変換効率を実現することが可能である。 A multiphase converter that drives a plurality of phase switch converters in parallel can suppress a conduction loss at a heavy load as compared with a single phase switch converter, so that high conversion efficiency can be realized.
しかしながら、従来の多相コンバータでは、各相のスイッチコンバータにそれぞれ流れる出力電流(以下では各相出力電流と略称する)の平衡が崩れると、各相毎の損失が増大してしまう。そのため、電流センサを複数設けて各相出力電流を検出し、それぞれの平衡制御を行わなければならず、回路規模やコストの面で更なる改善の余地があった。 However, in the conventional multiphase converter, if the balance of the output currents flowing through the switch converters of each phase (hereinafter abbreviated as each phase output current) is lost, the loss for each phase will increase. Therefore, it is necessary to provide a plurality of current sensors to detect each phase output current and perform respective balance control, and there is room for further improvement in terms of circuit scale and cost.
本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者らが見出した上記課題に鑑み、各相出力電流の平衡制御を必要としない多相コンバータを提供することを目的とする。 An object of the invention disclosed in the present specification is to provide a multiphase converter that does not require balanced control of each phase output current in view of the above-mentioned problems found by the inventors of the present application.
本明細書中に開示されている多相コンバータは、入力部と出力部との間で電力変換を行うハードスイッチコンバータと、前記ハードスイッチコンバータに対して並列接続された少なくとも一つのソフトスイッチコンバータを有する構成(第1の構成)とされている。 A polyphase converter disclosed in the present specification includes a hard switch converter that performs power conversion between an input unit and an output unit, and at least one soft switch converter connected in parallel to the hard switch converter. It is set as the structure (1st structure) to have.
なお、上記第1の構成から成る多相コンバータは、前記出力部に現れる出力電圧を検出して電圧検出信号を生成する電圧検出部と、前記電圧検出信号に応じて前記出力電圧が目標値となるように前記ハードスイッチコンバータの駆動制御を行う出力電圧制御部と、をさらに有する構成(第2の構成)にするとよい。 The multi-phase converter having the first configuration includes a voltage detection unit that detects an output voltage appearing in the output unit and generates a voltage detection signal, and the output voltage is a target value according to the voltage detection signal. An output voltage control unit that performs drive control of the hard switch converter may be further configured (second configuration).
また、上記第2の構成から成る多相コンバータは、前記出力部に流れる負荷電流を検出して電流検出信号を生成する電流検出部と、前記電流検出信号に応じて前記ソフトスイッチコンバータの駆動相数切替制御を行う駆動相数切替制御部とをさらに有する構成(第3の構成)にするとよい。 The multiphase converter having the second configuration includes a current detection unit that detects a load current flowing through the output unit and generates a current detection signal, and a driving phase of the soft switch converter according to the current detection signal. A configuration (third configuration) that further includes a drive phase number switching control unit that performs number switching control is preferable.
また、上記第3の構成から成る多相コンバータにおいて、前記駆動相数切替制御部は、駆動中のソフトスイッチコンバータにそれぞれ流れるソフトスイッチング出力電流の合計が前記負荷電流を超えないように、前記ソフトスイッチコンバータの駆動相数切替制御を行う構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the multiphase converter having the third configuration, the drive phase number switching control unit is configured so that the total of the soft switching output currents flowing through the soft switch converter being driven does not exceed the load current. A configuration (fourth configuration) for performing switching phase switching control of the switch converter is preferable.
また、上記第4の構成から成る多相コンバータにおいて、前記駆動相数切替制御部は、前記電流検出信号と所定の閾値信号を比較して比較信号を生成するコンパレータを含み、前記比較信号に応じて前記ソフトスイッチコンバータの駆動相数切替制御を行う構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the multiphase converter having the fourth configuration, the drive phase number switching control unit includes a comparator that generates a comparison signal by comparing the current detection signal with a predetermined threshold signal, and according to the comparison signal. Thus, a configuration (fifth configuration) for performing the drive phase number switching control of the soft switch converter is preferable.
また、上記第5の構成から成る多相コンバータにおいて、前記コンパレータは、ヒステリシスコンパレータである構成(第6の構成)にするとよい。 In the multiphase converter having the fifth configuration, the comparator may be a hysteresis comparator (sixth configuration).
また、上記第4の構成から成る多相コンバータにおいて、前記負荷電流をIoとして、前記ソフトスイッチング出力電流をIsfとして、ヒステリシス設定電流をIx及びIy(ただし0≦Iy<Ix)とすると、前記駆動相数切替制御部は、前記負荷電流の増大時に(Io−Ix)/Isfに応じて駆動相数を決定し、前記負荷電流の減少時に(Io−Iy)/Isfに応じて駆動相数を決定する構成(第7の構成)にするとよい。 In the multiphase converter having the fourth configuration, when the load current is Io, the soft switching output current is Isf, and hysteresis setting currents are Ix and Iy (where 0 ≦ Iy <Ix), the drive The phase number switching control unit determines the number of drive phases according to (Io−Ix) / Isf when the load current increases, and sets the number of drive phases according to (Io−Iy) / Isf when the load current decreases. The configuration to be determined (seventh configuration) may be used.
また、上記第1〜第7いずれかの構成から成る多相コンバータにおいて、前記ソフトスイッチコンバータは、出力トランジスタと、コイルと、キャパシタと、を含み、LC共振により前記出力トランジスタの両端間電圧または両端間電流がゼロ値となるタイミングで前記出力トランジスタをスイッチングする構成(第8の構成)にするとよい。 Further, in the multiphase converter having any one of the first to seventh configurations, the soft switch converter includes an output transistor, a coil, and a capacitor, and a voltage across the output transistor or both ends of the output transistor by LC resonance. A configuration (eighth configuration) may be employed in which the output transistor is switched at a timing when the inter-current becomes a zero value.
また、本明細書中に開示されている電子機器は、上記第1〜第8いずれかの構成から成る多相コンバータと、前記多相コンバータから電力供給を受けて動作する負荷と、を有する構成(第9の構成)とされている。 An electronic device disclosed in the present specification includes a multiphase converter having any one of the first to eighth configurations, and a load that operates by receiving power supply from the multiphase converter. (Ninth configuration).
また、本明細書中に開示されている車両は、バッテリと、前記バッテリから電力供給を受けて動作する上記第9の構成から成る電子機器と、を有する構成(第10の構成)とされている。 In addition, the vehicle disclosed in the present specification has a configuration (tenth configuration) including a battery and the electronic apparatus having the ninth configuration that operates by receiving power supply from the battery. Yes.
本明細書中に開示されている発明によれば、各相出力電流の平衡制御を必要としない多相コンバータを提供することが可能となる。 According to the invention disclosed in the present specification, it is possible to provide a multiphase converter that does not require balanced control of each phase output current.
<多相コンバータ>
図1は、多相コンバータの全体構成を示す図である。本構成例の多相コンバータ1は、直流電圧源Eから供給される入力電圧Viを所望の出力電圧Voに変換して負荷Zに供給する非絶縁型DC/DCコンバータであり、ハードスイッチコンバータ10と、n相(ただしn≧1)のソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)と、制御ユニット30と、電圧検出部40と、電流検出部50を有する。なお、本図において、実線はパワーラインを示しており、破線は信号ラインを示している。
<Multi-phase converter>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a multiphase converter. The
ハードスイッチコンバータ10は、入力部(=直流電圧源Eの正極端)と出力部(=負荷Zの高電位端)との間で電力変換を行うことにより、出力電圧Vo及びハードスイッチング出力電流IHを生成する。
The
ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)は、それぞれ、ハードスイッチコンバータ10に対して並列に接続されており、ソフトスイッチング出力電流IS1〜ISnを生成する。
Soft switch converters 20 (1) to 20 (n) are connected in parallel to
制御ユニット30は、ハードスイッチコンバータ10及びソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)それぞれの動作を統括的に制御する主体であり、出力電圧制御部31と、駆動相数切替制御部32と、を含む。
The
出力電圧制御部31は、電圧検出信号DET1に応じて出力電圧Voが目標値となるようにハードスイッチコンバータ10の駆動制御を行う。このように、電圧検出信号DET1は、あくまで、ハードスイッチコンバータ10の駆動制御に用いられるものであって、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)それぞれの駆動制御に用いられるものではない。
The output
駆動相数切替制御部32は、電流検出信号DET2に応じてソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の駆動相数切替制御を行う。この点については後述する。
The drive phase number
電圧検出部40は、出力部に現れる出力電圧Voを検出して電圧検出信号DET1を生成する。例えば、電圧検出信号DET1は、出力電圧Voの分圧電圧とすればよい。
The
電流検出部50は、出力部に流れる負荷電流Io(≒IH+IS1+…+ISn)を検出して電流検出信号DET2を生成する。例えば、電流検出信号DET1は、負荷電流Ioを電流/電圧変換して得られるセンス電圧とすればよい。
The
このように、本構成例の多相コンバータ1は、ハードスイッチコンバータ10とソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)を並列動作させる構成とされている。以下では、その技術的意義について詳述する。
Thus, the
図2は、ソフトスイッチコンバータ20(*)(ただし*=1,2,…,n)として、非絶縁型の降圧DC/DCコンバータを用いた場合における、ソフトスイッチング出力電流IS*と出力電圧Voとの相関図である。 FIG. 2 shows a soft switching output current IS * and an output voltage Vo when a non-insulated step-down DC / DC converter is used as the soft switch converter 20 (*) (* = 1, 2,..., N). FIG.
本図で示したように、ソフトスイッチング出力電流IS*と出力電圧Voとの間には、明確な相関があり、出力電圧Voを固定すれば、ソフトスイッチング出力電流IS(*)も固定される。本図の例に即して述べると、出力電圧Voを20Vに固定すれば、ソフトスイッチング出力電流IS(*)が11A程度で固定される。 As shown in the figure, there is a clear correlation between the soft switching output current IS * and the output voltage Vo. If the output voltage Vo is fixed, the soft switching output current IS (*) is also fixed. . In the example of this figure, if the output voltage Vo is fixed at 20V, the soft switching output current IS (*) is fixed at about 11A.
上記の知見に鑑みれば、ハードスイッチコンバータ10とソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)を並列動作させ、ハードスイッチコンバータ10を用いて出力電圧Voを固定することにより、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)をそれぞれ定電流源として使用することが可能となる。
In view of the above knowledge, the
従って、出力電圧Voに応じて定まるソフトスイッチング出力電流Is(*)が流れているときに最も変換効率が高くなるように、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の回路設計を行っておけば、各相出力電流の平衡制御を何ら要することなく、高い変換効率を実現することが可能となる。 Therefore, the circuit design of the soft switch converters 20 (1) to 20 (n) is performed so that the conversion efficiency becomes the highest when the soft switching output current Is (*) determined according to the output voltage Vo flows. In this case, high conversion efficiency can be realized without requiring any balanced control of the output current of each phase.
<駆動相数切替制御>
次に、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の駆動相数切替制御についてその技術的意義を説明する。
<Drive phase switching control>
Next, the technical significance of the drive phase number switching control of the soft switch converters 20 (1) to 20 (n) will be described.
図3〜図5は、それぞれ、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の駆動相数Pnumが「1」に固定されている場合の出力波形図である。なお、各図の上段には、出力電圧Voが描写されており、各図の下段には、負荷電流Io、ハードスイッチング出力電流IH、及び、ソフトスイッチング出力電流IS(=ソフトスイッチング出力電流IS1〜ISnの合計に相当)が描写されている。 3 to 5 are output waveform diagrams in the case where the drive phase number Pnum of the soft switch converters 20 (1) to 20 (n) is fixed to "1", respectively. The output voltage Vo is depicted in the upper part of each figure, and the load current Io, the hard switching output current IH, and the soft switching output current IS (= soft switching output currents IS1 to IS1) are shown in the lower part of each figure. Equivalent to the total ISn).
また、シミュレーション条件としては、出力電圧Voの目標値を20V(全図共通)とし、負荷電流Ioをそれぞれ40A(図3),20A(図4),5A(図5)とする。 As simulation conditions, the target value of the output voltage Vo is 20 V (common to all drawings), and the load current Io is 40 A (FIG. 3), 20 A (FIG. 4), and 5 A (FIG. 5), respectively.
先にも述べたように、ソフトスイッチコンバータ20は、基本的に、負荷Zの重さ(=負荷電流Ioの大きさ)に依ることなく、出力電圧Voに応じた一定のソフトスイッチング電流ISを流そうとする。例えば、出力電圧Voが目標値の20Vで固定されているときには、ソフトスイッチング出力電流ISが10A程度で固定される。
As described above, the
なお、負荷電流Ioがソフトスイッチング電流ISよりも大きいときには、ハードスイッチング電流IHが流れるので、ハードスイッチコンバータ10が正常に動作し、出力電圧Voが目標値(=20V)に固定される。
When the load current Io is larger than the soft switching current IS, the hard switching current IH flows, so that the
例えば、図3で示したように、Io=40A(>IS)であるときには、IH≒30Aとなり、IS≒10Aとなる。また、図4で示したように、Io=20A(>IS)であるときには、IH≒IS≒10Aとなる。 For example, as shown in FIG. 3, when Io = 40A (> IS), IH≈30A and IS≈10A. As shown in FIG. 4, when Io = 20A (> IS), IH≈IS≈10A.
しかしながら、負荷電流Ioがソフトスイッチング電流ISよりも小さいときには、ハードスイッチング電流IHが流れなくなるので、ハードスイッチコンバータ10が正常に動作しなくなり、出力電圧Voを目標値(=20V)に固定することができなくなる。
However, when the load current Io is smaller than the soft switching current IS, the hard switching current IH does not flow, so the
例えば、図5で示したように、Io=5A(<IS)であるときには、IH≒0Aとなり、IS≒Ioとなる。その結果、ハードスイッチコンバータ10の出力帰還制御が働かなくなり、出力電圧Voが目標値(=20V)から上昇してしまう。
For example, as shown in FIG. 5, when Io = 5A (<IS), IH≈0A and IS≈Io. As a result, the output feedback control of the
上記の知見に鑑み、駆動相数切替制御部32は、駆動中のソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)にそれぞれ流れるソフトスイッチング出力電流IS1〜ISnの合計が負荷電流Ioを超えないように、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の駆動相数切替制御を行う。
In view of the above knowledge, the drive phase number switching
図6は、負荷電流Ioと駆動相数Pnumとの相関図である。なお、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の仕様は、出力電圧Voが20Vで固定されているときに、ソフトスイッチング出力電流IS1〜ISnが10Aで固定されるものとする。 FIG. 6 is a correlation diagram between the load current Io and the drive phase number Pnum. The specifications of the soft switch converters 20 (1) to 20 (n) assume that the soft switching output currents IS1 to ISn are fixed at 10A when the output voltage Vo is fixed at 20V.
例えば、本図で示すように、Io=8AであるときにPnum=0とし、Io=16AであるときにPnum=1とし、Io=24AであるときにPnum=2とするように、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の駆動相数切替制御を行えば、ハードスイッチング出力電流IHが0Aにはならない。従って、負荷電流Ioの大きさに依ることなく、常にハードスイッチコンバータ10の出力帰還制御が掛かるようになるので、出力電圧Voを目標値に維持することが可能となる。
For example, as shown in the figure, the soft switch is set so that Pnum = 0 when Io = 8A, Pnum = 1 when Io = 16A, and Pnum = 2 when Io = 24A. If the drive phase number switching control of the converters 20 (1) to 20 (n) is performed, the hard switching output current IH does not become 0A. Therefore, since the output feedback control of the
図7は、駆動相数切替制御時の出力波形図である。なお、本図の上段には、出力電圧Voが描写されており、本図の下段には、負荷電流Io(実線)、ハードスイッチング出力電流IH(破線)、並びに、ソフトスイッチング出力電流IS1及びIS2(一点鎖線及び二点鎖線)。また、これらと時間軸を合わせて、駆動相数Pnumも描写されている。 FIG. 7 is an output waveform diagram during drive phase number switching control. The output voltage Vo is depicted in the upper part of the figure, and the load current Io (solid line), the hard switching output current IH (dashed line), and the soft switching output currents IS1 and IS2 are shown in the lower part of the figure. (Dash-dot and two-dot chain lines). In addition, the number of drive phases Pnum is also drawn together with the time axis.
時刻t1以前には、負荷電流Ioが8Aなので、駆動相数Pnumが「0」とされている。従って、ソフトスイッチング出力電流IS1及びIS2がいずれも0Aとなるので、負荷電流Ioは、全てハードスイッチング出力電流IHにより賄われる(Io≒IH)。 Prior to time t1, since the load current Io is 8 A, the drive phase number Pnum is set to “0”. Accordingly, since the soft switching output currents IS1 and IS2 are both 0 A, the load current Io is all covered by the hard switching output current IH (Io≈IH).
時刻t1において、負荷電流Ioが8Aから16Aに増大すると、駆動相数Pnumが「0」から「1」に切り替わる。従って、ソフトスイッチング出力電流IS1が10Aまで増大していく。一方、ハードスイッチング出力電流IHは、過渡的に増大するが、その後、ソフトスイッチング出力電流IS1の増大に伴い、6Aまで減少する。以降、時刻t1〜t2において、負荷電流Ioは、ハードスイッチング出力電流IHとソフトスイッチング出力電流IS1により賄われる(=Io≒IH+IS1)。なお、ソフトスイッチング出力電流IS2は、0Aのままである。 When the load current Io increases from 8A to 16A at time t1, the drive phase number Pnum switches from “0” to “1”. Therefore, the soft switching output current IS1 increases to 10A. On the other hand, the hard switching output current IH increases transiently, but then decreases to 6 A as the soft switching output current IS1 increases. Thereafter, at time t1 to t2, the load current Io is covered by the hard switching output current IH and the soft switching output current IS1 (= Io≈IH + IS1). Note that the soft switching output current IS2 remains 0A.
時刻t2において、負荷電流Ioが16Aから24Aに増大すると、駆動相数Pnumが「1」から「2」に切り替わる。従って、ソフトスイッチング出力電流IS2が10Aまで増大していく。一方、ハードスイッチング出力電流IHは、過渡的に増大するが、その後、ソフトスイッチング出力電流IS2の増大に伴い、4Aまで減少する。以降、時刻t2〜t3において、負荷電流Ioは、ハードスイッチング出力電流IHとソフトスイッチング出力電流IS1及びIS2により賄われる(=Io≒IH+IS1+IS2)。なお、ソフトスイッチング出力電流IS1は、10Aのままである。 When the load current Io increases from 16A to 24A at time t2, the drive phase number Pnum is switched from “1” to “2”. Therefore, the soft switching output current IS2 increases to 10A. On the other hand, the hard switching output current IH increases transiently, but then decreases to 4 A as the soft switching output current IS2 increases. Thereafter, at times t2 to t3, the load current Io is covered by the hard switching output current IH and the soft switching output currents IS1 and IS2 (= Io≈IH + IS1 + IS2). The soft switching output current IS1 remains 10A.
時刻t3において、負荷電流Ioが24Aから16Aに減少すると、駆動相数Pnumが「2」から「1」に切り替わる。従って、ソフトスイッチング出力電流IS2が0Aに戻る。一方、ハードスイッチング出力電流IHは、過渡的に減少するが、その後、ソフトスイッチング出力電流IS2の減少に伴い、6Aまで増大する。以降、時刻t3〜t4において、負荷電流Ioは、ハードスイッチング出力電流IHとソフトスイッチング出力電流IS1により賄われる(=Io≒IH+IS1)。なお、ソフトスイッチング出力電流IS1は、10Aのままである。 When the load current Io decreases from 24A to 16A at time t3, the number of drive phases Pnum switches from “2” to “1”. Therefore, the soft switching output current IS2 returns to 0A. On the other hand, the hard switching output current IH decreases transiently, but then increases to 6 A as the soft switching output current IS2 decreases. Thereafter, at times t3 to t4, the load current Io is covered by the hard switching output current IH and the soft switching output current IS1 (= Io≈IH + IS1). The soft switching output current IS1 remains 10A.
時刻t4において、負荷電流Ioが16Aから8Aに減少すると、駆動相数Pnumが「1」から「0」に切り替わる。従って、ソフトスイッチング出力電流IS1が0Aに戻る。一方、ハードスイッチング出力電流IHは、過渡的に減少するが、その後、ソフトスイッチング出力電流IS1の減少に伴い、8Aまで増大する。時刻t4以降、ソフトスイッチング出力電流IS1及びIS2がいずれも0Aとなるので、負荷電流Ioは、全てハードスイッチング出力電流IHにより賄われる状態に戻る(Io≒IH)。 When the load current Io decreases from 16A to 8A at time t4, the drive phase number Pnum switches from “1” to “0”. Therefore, the soft switching output current IS1 returns to 0A. On the other hand, the hard switching output current IH decreases transiently, but then increases to 8 A as the soft switching output current IS1 decreases. After time t4, both the soft switching output currents IS1 and IS2 become 0A, so that the load current Io returns to the state covered by the hard switching output current IH (Io≈IH).
以上で説明したように、本構成例の多相コンバータ1であれば、ハードスイッチング出力電流IH及びソフトスイッチング出力電流IS1〜ISnそれぞれの平衡制御が不要なので、ソフトスイッチコンバータ20(1)〜20(n)の相数を増やしても、電流センサが一つ(電流検出部50のみ)で済む。従って、回路規模やコストの面で有利となる。
As described above, since the
以下では、多相コンバータ1各部の具体的な回路構成及び動作について説明する。
Below, the specific circuit structure and operation | movement of each part of the
<スイッチコンバータ>
図8は、ハードスイッチコンバータ10、並びにソフトスイッチコンバータ20(1)及び20(2)それぞれの一構成例を示す図である。
<Switch converter>
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of each of the
ハードスイッチコンバータ10は、同期整流方式の降圧DC/DCコンバータであり、出力トランジスタ11と、同期整流トランジスタ12と、コイル13と、を含む。出力トランジスタ11のソース及びバックゲートは、入力電圧Viの入力端に接続されている。出力トランジスタ11のドレインと同期整流トランジスタ12のドレインは、いずれも、コイル13の第1端に接続されている。同期整流トランジスタ12のソース及びバックゲートは、いずれも接地端に接続されている。コイル13の第2端は、出力電圧Voの出力端に接続されている。
The
本構成例のハードスイッチコンバータ10は、出力トランジスタ11と同期整流トランジスタ12を相補的にオン/オフすることにより、入力電圧Viから出力電圧Voを生成する。なお、本明細書中における「相補的」という文言は、出力トランジスタ11と同期整流トランジスタ12のオン/オフ状態が完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点から、両者の同時オフ期間が設けられている場合も含む意味で用いられている。
The
ソフトスイッチコンバータ20(1)及び20(2)は、それぞれ、ダイオード整流方式の降圧DC/DCコンバータであり、出力トランジスタ21と、キャパシタ22と、コイル23及び24と、整流ダイオード25と、を含む。出力トランジスタ21のソース及びバックゲートとキャパシタ22の第1端は、入力電圧Viの入力端に接続されている。出力トランジスタ21のドレインとキャパシタ22の第2端は、コイル23の第1端に接続されている。コイル23の第2端は、コイル24の第1端と整流ダイオード25のカソードに接続されている。整流ダイオード25のアノードは、接地端に接続されている。コイル24の第2端は、出力電圧Voの出力端に接続されている。
Each of the soft switch converters 20 (1) and 20 (2) is a diode rectification step-down DC / DC converter, and includes an
本構成例のソフトスイッチコンバータ20(1)及び20(2)は、LC共振により出力トランジスタ21の両端間電圧または両端間電流がゼロ値となるタイミングで、出力トランジスタ21をスイッチングする。
The soft switch converters 20 (1) and 20 (2) of this configuration example switch the
基本的に、LC共振の周期は、キャパシタ22の容量値C、コイル23のインダクタンス値L、及び、負荷Zにより決定される(その他の素子も全く無関係ではないが、ここでは無視して考える)。上記の容量値Cとインダクタンス値Lは、素子パラメータなので、回路動作に関わらず一定である。また、今回の動作方法では、負荷Zが変わってもソフトスイッチング電流IS1及びIS2が一定なので、ソフトスイッチコンバータ20(1)及び20(2)を各個に見ると、負荷Zが一定であると看做すことができる。従って、上記3つのパラメータ(L,C,Z)が全て一定であると看做すことができるので、全体のシステムに依らず、LC共振の周期は、常に一定となる。
Basically, the period of the LC resonance is determined by the capacitance value C of the
そのため、LC共振により出力トランジスタ21の両端間電圧または両端間電流がゼロ値となるタイミングで、出力トランジスタ21をスイッチングするように、一定のスイッチング周波数を持つクロック信号CLK1及びCLK2(図10を参照)を設定すれば、特段の制御を要することなく、ソフトスイッチング動作を実現することが可能となる。
Therefore, clock signals CLK1 and CLK2 having a constant switching frequency so that the
なお、出力電圧Voを固定する場合には、上記のような回路設計が可能であるが、出力電圧Voを変えたい場合には、それに伴い負荷Zも変わるので、何らかのタイミング制御が必要となる。 When the output voltage Vo is fixed, the circuit design as described above is possible. However, when the output voltage Vo is to be changed, the load Z also changes accordingly, so some timing control is required.
なお、入力電圧Viの入力端と接地端との間には、各コンバータ共通の入力平滑手段として、キャパシタC1が接続されている。また、出力電圧Voの出力端と接地端との間には、各コンバータ共通の出力平滑手段として、キャパシタC2が接続されている。 A capacitor C1 is connected between the input terminal of the input voltage Vi and the ground terminal as input smoothing means common to each converter. A capacitor C2 is connected between the output terminal of the output voltage Vo and the ground terminal as an output smoothing means common to each converter.
<出力電圧制御部>
図9は、出力電圧制御部31の一構成例を示す図である。本構成例の出力電圧制御部31は、抵抗R1〜R4と、コンパレータCMPと、ドライバDRVとを含む。
<Output voltage controller>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the output
抵抗R1の第1端は、出力電圧Vo(=電圧検出信号DET1に相当)の入力端に接続されている。抵抗R1の第2端と抵抗R2の第1端は、コンパレータCMPの反転入力端(−)に接続されている。抵抗R2の第2端は、接地端に接続されている。抵抗R3の第1端は、基準電圧Vrefの入力端に接続されている。抵抗R3の第2端と抵抗R4の第1端は、コンパレータCMPの非反転入力端(+)に接続されている。抵抗R4の第2端は、コンパレータCMPの出力端に接続されている。 The first end of the resistor R1 is connected to the input end of the output voltage Vo (= corresponding to the voltage detection signal DET1). The second end of the resistor R1 and the first end of the resistor R2 are connected to the inverting input terminal (−) of the comparator CMP. A second end of the resistor R2 is connected to the ground end. A first end of the resistor R3 is connected to an input end of the reference voltage Vref. The second end of the resistor R3 and the first end of the resistor R4 are connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP. The second end of the resistor R4 is connected to the output end of the comparator CMP.
コンパレータCMPは、非反転入力信号(+)と反転入力信号(−)とを比較して比較信号S1を生成する。比較信号S1は、非反転入力信号(+)が反転入力信号(−)よりも高いときにハイレベルとなり、非反転入力信号(+)が反転入力信号(−)よりも低いときにローレベルとなる。 The comparator CMP compares the non-inverted input signal (+) and the inverted input signal (−) to generate a comparison signal S1. The comparison signal S1 is at a high level when the non-inverting input signal (+) is higher than the inverting input signal (−), and is at a low level when the non-inverting input signal (+) is lower than the inverting input signal (−). Become.
なお、抵抗R1〜R4とコンパレータCMPは、比較信号S1の論理レベルに応じてその閾値が切り替わるヒステリシスコンパレータとして機能する。 The resistors R1 to R4 and the comparator CMP function as a hysteresis comparator whose threshold is switched according to the logic level of the comparison signal S1.
ドライバDRVは、比較信号S1に応じたゲート信号G1を生成してハードスイッチコンバータ10に出力する。ハードスイッチコンバータ10では、このゲート信号G1に応じて、出力トランジスタ11及び同期整流トランジスタ12がスイッチングされる。例えば、比較信号S1がハイレベルであるときには、出力トランジスタ11をオンして同期整流トランジスタ12をオフし、逆に、比較信号S1がローレベルであるときには、出力トランジスタ11をオフして同期整流トランジスタ12をオンすればよい。
The driver DRV generates a gate signal G1 corresponding to the comparison signal S1 and outputs it to the
本図では、出力電圧制御部31の出力帰還制御方式として、ヒステリシス方式を例に挙げたが、その他の出力帰還制御方式(例えば、電圧モード制御方式や電流モード制御方式などの線形制御方式、若しくは、オン時間固定方式やオフ時間固定方式などの非線形制御方式)を採用しても構わない。
In this figure, the hysteresis method is exemplified as the output feedback control method of the output
<駆動相数切替制御部>
図10は、駆動相数切替制御部32の一構成例を示す図である。抵抗R11〜R14及びR21〜R24と、コンパレータCMP1及びCMP2と、ドライバDRV1及びDRV2と、論理積演算器AND1及びAND2と、を含む。
<Drive phase number switching control unit>
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the drive phase number switching
抵抗R11の第1端は、負荷電流Ioに応じた電圧信号(=図1の電流検出信号DET2に相当)の入力端に接続されている。抵抗R11の第2端と抵抗R12の第1端は、コンパレータCMP1の反転入力端(−)に接続されている。抵抗R12の第2端は、接地端に接続されている。抵抗R13の第1端は、基準電流Iref1に応じた電圧信号の入力端に接続されている。抵抗R13の第2端と抵抗R14の第1端は、コンパレータCMP1の非反転入力端(+)に接続されている。抵抗R14の第2端は、コンパレータCMP1の出力端に接続されている。 A first end of the resistor R11 is connected to an input end of a voltage signal corresponding to the load current Io (= corresponding to the current detection signal DET2 in FIG. 1). The second end of the resistor R11 and the first end of the resistor R12 are connected to the inverting input terminal (−) of the comparator CMP1. A second end of the resistor R12 is connected to the ground end. A first end of the resistor R13 is connected to an input end of a voltage signal corresponding to the reference current Iref1. The second end of the resistor R13 and the first end of the resistor R14 are connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP1. The second end of the resistor R14 is connected to the output end of the comparator CMP1.
コンパレータCMP1は、非反転入力信号(+)と反転入力信号(−)を比較して比較信号S11を生成する。比較信号S11は、非反転入力信号(+)が反転入力信号(−)よりも高いときにハイレベルとなり、非反転入力信号(+)が反転入力信号(−)よりも低いときにローレベルとなる。 The comparator CMP1 compares the non-inverted input signal (+) and the inverted input signal (−) to generate a comparison signal S11. The comparison signal S11 is at a high level when the non-inverting input signal (+) is higher than the inverting input signal (−), and is at a low level when the non-inverting input signal (+) is lower than the inverting input signal (−). Become.
なお、抵抗R11〜R14とコンパレータCMP1は、比較信号S11の論理レベルに応じてその閾値が切り替わるヒステリシスコンパレータとして機能する。 The resistors R11 to R14 and the comparator CMP1 function as a hysteresis comparator whose threshold is switched according to the logic level of the comparison signal S11.
論理積演算器AND1は、比較信号S11の論理反転信号とクロック信号CLK1との論理積信号S12を生成する。従って、比較信号S11がハイレベルであるときには、論理積信号S12がローレベルに固定される。一方、比較信号S11がローレベルであるときには、論理積信号S12としてクロック信号CLK1がスルー出力される。 The AND operator AND1 generates a logical product signal S12 of the logical inversion signal of the comparison signal S11 and the clock signal CLK1. Therefore, when the comparison signal S11 is at a high level, the logical product signal S12 is fixed at a low level. On the other hand, when the comparison signal S11 is at a low level, the clock signal CLK1 is output through as the logical product signal S12.
ドライバDRV1は、論理積信号S12に応じたゲート信号G11を生成してソフトスイッチコンバータ20(1)に出力する。ソフトスイッチコンバータ20(1)では、このゲート信号G11に応じて、出力トランジスタ21がスイッチングされる。例えば、論理積信号S12がハイレベルであるときには、出力トランジスタ21をオンし、逆に、論理積信号S12がローレベルであるときには、出力トランジスタ21をオフすればよい。
The driver DRV1 generates a gate signal G11 corresponding to the logical product signal S12 and outputs it to the soft switch converter 20 (1). In the soft switch converter 20 (1), the
抵抗R21の第1端は、負荷電流Ioに応じた電圧信号(=図1の電流検出信号DET2に相当)の入力端に接続されている。抵抗R21の第2端と抵抗R22の第1端は、コンパレータCMP2の反転入力端(−)に接続されている。抵抗R22の第2端は、接地端に接続されている。抵抗R23の第1端は、基準電流Iref2(>Iref1)に応じた電圧信号の入力端に接続されている。抵抗R23の第2端と抵抗R24の第1端は、コンパレータCMP2の非反転入力端(+)に接続されている。抵抗R24の第2端は、コンパレータCMP2の出力端に接続されている。 A first end of the resistor R21 is connected to an input end of a voltage signal corresponding to the load current Io (= corresponding to the current detection signal DET2 in FIG. 1). The second end of the resistor R21 and the first end of the resistor R22 are connected to the inverting input terminal (−) of the comparator CMP2. A second end of the resistor R22 is connected to the ground end. A first end of the resistor R23 is connected to an input end of a voltage signal corresponding to the reference current Iref2 (> Iref1). The second end of the resistor R23 and the first end of the resistor R24 are connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator CMP2. The second end of the resistor R24 is connected to the output end of the comparator CMP2.
コンパレータCMP2は、非反転入力信号(+)と反転入力信号(−)を比較して比較信号S21を生成する。比較信号S21は、非反転入力信号(+)が反転入力信号(−)よりも高いときにハイレベルとなり、非反転入力信号(+)が反転入力信号(−)よりも低いときにローレベルとなる。 The comparator CMP2 compares the non-inverting input signal (+) and the inverting input signal (−) to generate a comparison signal S21. The comparison signal S21 is at a high level when the non-inverting input signal (+) is higher than the inverting input signal (−), and is at a low level when the non-inverting input signal (+) is lower than the inverting input signal (−). Become.
なお、抵抗R21〜R24とコンパレータCMP2は、比較信号S21の論理レベルに応じてその閾値が切り替わるヒステリシスコンパレータとして機能する。 The resistors R21 to R24 and the comparator CMP2 function as a hysteresis comparator whose threshold is switched according to the logic level of the comparison signal S21.
論理積演算器AND2は、比較信号S21の論理反転信号とクロック信号CLK2との論理積信号S22を生成する。従って、比較信号S21がハイレベルであるときには、論理積信号S22がローレベルに固定される。一方、比較信号S21がローレベルであるときには、論理積信号S22としてクロック信号CLK2がスルー出力される。 The AND operator AND2 generates a logical product signal S22 of the logical inversion signal of the comparison signal S21 and the clock signal CLK2. Therefore, when the comparison signal S21 is at a high level, the logical product signal S22 is fixed at a low level. On the other hand, when the comparison signal S21 is at a low level, the clock signal CLK2 is output through as the logical product signal S22.
クロック信号CLK1及びCLK2は、同一の信号であってもよいし、異なる信号であってもよい。例えば、出力電圧Voのリップル成分を抑える必要がある場合には、クロック信号CLK1及びCLK2それぞれの位相を互いに反転させることにより、インターリーブ制御を行うことも任意である。 The clock signals CLK1 and CLK2 may be the same signal or different signals. For example, when it is necessary to suppress the ripple component of the output voltage Vo, it is also optional to perform the interleave control by inverting the phases of the clock signals CLK1 and CLK2.
ドライバDRV2は、論理積信号S22に応じたゲート信号G21を生成してソフトスイッチコンバータ20(2)に出力する。ソフトスイッチコンバータ20(2)では、このゲート信号G21に応じて、出力トランジスタ21がスイッチングされる。例えば、論理積信号S22がハイレベルであるときには、出力トランジスタ21をオンし、逆に、論理積信号S22がローレベルであるときには、出力トランジスタ21をオフすればよい。
The driver DRV2 generates a gate signal G21 corresponding to the logical product signal S22 and outputs it to the soft switch converter 20 (2). In the soft switch converter 20 (2), the
このように、本構成例の駆動相数切替制御部32は、電流検出信号DET2(=出力電流Ioに相当)と所定の閾値信号(=基準電流Iref1及びIref2に相当)とを比較して比較信号S11及びS21を生成するコンパレータCMP1及びCMP2を含み、比較信号S11及びS21に応じてソフトスイッチコンバータ20(1)及び20(2)の駆動相数切替制御を行う。以下では、図面を参照しながらその動作について詳述する。
As described above, the drive phase number switching
図11は、駆動相数切替制御の一例を示すタイミングチャートであり、上から順に、負荷電流Io(実線)、基準電流Iref1及びIref2(一点鎖線及び二点鎖線)、比較信号S11及びS21、論理積信号S12及びS22、並びに、駆動相数Pnumが描写されている。 FIG. 11 is a timing chart showing an example of drive phase number switching control. From the top, load current Io (solid line), reference currents Iref1 and Iref2 (one-dot chain line and two-dot chain line), comparison signals S11 and S21, logic The product signals S12 and S22 and the drive phase number Pnum are depicted.
なお、本図では、説明の便宜上、基準電流Iref1及びIref2がそれぞれヒステリシスを持って変動するように描写されている。すなわち、基準電流Iref1は、比較信号S11に応じて、上側基準電流Iref1Hと下側基準電流Iref1Lとの間で変動する。また、基準電流Iref2は、比較信号S21に応じて、上側基準電流Iref2Hと下側基準電流Iref2Lとの間で変動する。 In the drawing, for convenience of explanation, the reference currents Iref1 and Iref2 are depicted so as to fluctuate with hysteresis. That is, the reference current Iref1 varies between the upper reference current Iref1H and the lower reference current Iref1L in accordance with the comparison signal S11. Further, the reference current Iref2 varies between the upper reference current Iref2H and the lower reference current Iref2L in accordance with the comparison signal S21.
時刻t11以前には、Io<Iref1H<Iref2Hなので、比較信号S11及びS21がいずれもハイレベルとなっている。従って、論理積信号S12及びS22がいずれもローレベルに固定されるので、ソフトスイッチコンバータ20(1)及び20(2)の双方で、出力トランジスタ21がオフされたままとなる。このような状態は、駆動相数Pnumが「0」とされている状態に相当する。
Prior to time t11, since Io <Iref1H <Iref2H, both comparison signals S11 and S21 are at a high level. Accordingly, since both the logical product signals S12 and S22 are fixed at the low level, the
時刻t11において、Iref1H<Io<Iref2Hになると、比較信号S11がローレベルに立ち下がる。従って、論理積信号S12としてクロック信号CLK1がスルー出力されるので、ソフトスイッチコンバータ20(1)において、出力トランジスタ21のスイッチングが開始される。一方、論理積信号S22は、ローレベルに維持されているので、ソフトスイッチコンバータ20(2)では、出力トランジスタ21がオフされたままとなる。このような状態は、駆動相数Pnumが「0」から「1」に切り替わった状態に相当する。なお、時刻t11以降、基準電流Iref1は、上側基準電流Iref1Hから下側基準電流Iref1Lに引き下げられる。従って、出力リップル等の影響を受けて負荷電流Ioが上側基準電流Iref1Hの近傍で変動しても、比較信号S11の論理レベルが過敏に反応しないので、駆動相数Pnumが不必要に切り替わることはない。
When Iref1H <Io <Iref2H at time t11, the comparison signal S11 falls to a low level. Accordingly, since the clock signal CLK1 is output through as the logical product signal S12, switching of the
時刻t12において、Iref2H<Ioになると、比較信号S21もローレベルに立ち下がる。従って、論理積信号S22としてクロック信号CLK2がスルー出力されるので、ソフトスイッチコンバータ20(2)でも、出力トランジスタ21のスイッチングが開始される。このような状態は、駆動相数Pnumが「1」から「2」に切り替わった状態に相当する。なお、時刻t12以降、基準電流Iref2は、上側基準電流Iref2Hから下側基準電流Iref2Lに引き下げられる。従って、出力リップル等の影響を受けて負荷電流Ioが上側基準電流Iref2Hの近傍で変動しても、比較信号S21の論理レベルが過敏に反応しないので、駆動相数Pnumが不必要に切り替わることはない。
When Iref2H <Io at time t12, the comparison signal S21 also falls to a low level. Accordingly, since the clock signal CLK2 is output through as the logical product signal S22, the switching of the
時刻t13において、Iref1L<Io<Iref2Lになると、比較信号S21がハイレベルに立ち上がる。従って、論理積信号S22がローレベルに固定されるので、ソフトスイッチコンバータ20(2)において、出力トランジスタ21のスイッチングが停止される。一方、論理積信号S12として、クロック信号CLK1のスルー出力が維持されているので、ソフトスイッチコンバータ20(1)では、出力トランジスタ21のスイッチングが継続される。このような状態は、駆動相数Pnumが「2」から「1」に切り替わった状態に相当する。なお、時刻t13以降、基準電流Iref2は、下側基準電流Iref2Lから上側基準電流Iref2Hに引き上げられる。従って、出力リップル等の影響を受けて負荷電流Ioが下側基準電流Iref2Lの近傍で変動しても、比較信号S21の論理レベルが過敏に反応しないので、駆動相数Pnumが不必要に切り替わることはない。
When Iref1L <Io <Iref2L at time t13, the comparison signal S21 rises to a high level. Accordingly, since the logical product signal S22 is fixed at the low level, the switching of the
時刻t14において、Io<Iref1Lになると、比較信号S11がハイレベルに立ち上がる。従って、論理積信号S12がローレベルに固定されるので、ソフトスイッチコンバータ20(1)においても、出力トランジスタ21のスイッチングが停止される。このような状態は、駆動相数Pnumが「1」から「0」に切り替わった状態に相当する。なお、時刻t14以降、基準電流Iref1は、下側基準電流Iref1Lから上側基準電流Iref1Hに引き上げられる。従って、出力リップル等の影響を受けて負荷電流Ioが下側基準電流Iref1Lの近傍で変動しても、比較信号S11の論理レベルが過敏に反応しないので、駆動相数Pnumが不必要に切り替わることはない。
When Io <Iref1L at time t14, the comparison signal S11 rises to a high level. Therefore, since the logical product signal S12 is fixed at the low level, the switching of the
なお、上記では、駆動相数切替制御部32をアナログ回路で構成した例を挙げたが、同様の動作を演算処理により実装することもできる。以下、図面を参照しながら詳述する。
In the above, an example in which the drive phase number switching
図12は、駆動相数切替制御の変形例を示すタイミングチャートであり、上から順に、負荷電流Io、上側基準電流Iref2H(=2Isf+Ix)、下側基準電流Iref2L(=2Isf+Iy)、及び、駆動相数Pnumが描写されている。 FIG. 12 is a timing chart showing a modified example of the drive phase number switching control. In order from the top, the load current Io, the upper reference current Iref2H (= 2Isf + Ix), the lower reference current Iref2L (= 2Isf + Iy), and the drive phase A number Pnum is depicted.
なお、本図では、負荷電流をIoとし、出力電圧Voに応じて決定されるソフトスイッチング出力電流をIsfとし、ヒステリシス設定電流をIx及びIy(ただし0≦Iy<Ix)とする。特に、以下では、Isf=10Aとし、Ix=3Aとし、Iy=1Aとして具体的な説明を行う。 In this figure, the load current is Io, the soft switching output current determined according to the output voltage Vo is Isf, and the hysteresis setting currents are Ix and Iy (where 0 ≦ Iy <Ix). In particular, a specific description will be given below assuming that Isf = 10A, Ix = 3A, and Iy = 1A.
時刻t21では、負荷電流Ioが22Aから24Aに増大している。このように、負荷電流Ioの増大時において、駆動相数切替制御部32は、(Io−Ix)/Isfなる演算処理を行い、その演算結果(小数点以下切り捨て)を駆動相数Pnumとして用いる。より具体的に述べると、Io=22Aでは、(Io−Ix)/Isf=(22−3)/10=1.9となり、その演算結果が「1」となる。一方、Io=24Aでは、(Io−Ix)/Isf=(24−3)/10=2.1となり、その演算結果が「2」となる。従って、時刻t21を境に、駆動相数Pnumが「1」から「2」に切り替わる。
At time t21, the load current Io increases from 22A to 24A. As described above, when the load current Io increases, the drive phase number switching
時刻t22では、負荷電流Ioが24Aから22Aに減少している。このように、負荷電流Ioの減少時において、駆動相数切替制御部32は、(Io−Iy)/Isfの演算処理を行い、その演算結果(小数点以下切り捨て)を駆動相数Pnumとして採用する。より具体的に述べると、Io=24Aでは、(Io−Iy)/Isf=(24−1)/10=2.3となり、その演算結果が「2」となる。一方、Io=22Aでは、(Io−Iy)/Isf=(22−1)/10=2.1となり、その演算結果が「2」となる。従って、時刻t22では、駆動相数Pnumが「2」に維持される。
At time t22, the load current Io decreases from 24A to 22A. As described above, when the load current Io decreases, the drive phase number switching
時刻t23では、負荷電流Ioが22Aから18Aに減少している。このように、負荷電流Ioの減少時において、駆動相数切替制御部32は、先にも述べたように、(Io−Iy)/Isfの演算処理を行い、その演算結果(小数点以下切り捨て)を駆動相数Pnumとして採用する。より具体的に述べると、Io=22Aでは、(Io−Iy)/Isf=(22−1)/10=2.1となり、その演算結果が「2」となる。一方、Io=18Aでは、(Io−Iy)/Isf=(18−3)/10=1.5となり、その演算結果が「1」となる。従って、時刻t23を境に、駆動相数Pnumが「2」から「1」に切り替わる。
At time t23, the load current Io decreases from 22A to 18A. As described above, when the load current Io is decreased, the drive phase number switching
なお、上記では、駆動相数Pnumを「1」と「2」との間で切り替える例を挙げて説明を行ったが、上記の演算処理による駆動相数切替制御は、駆動相数Pnumを「k」と「k+1」(k=0,1,2,…,n−1)との間で切り替える場合に一般化して適用することが可能である。 In the above description, the example of switching the drive phase number Pnum between “1” and “2” has been described. However, the drive phase number switching control by the above arithmetic processing is performed by changing the drive phase number Pnum to “ It can be generalized and applied when switching between “k” and “k + 1” (k = 0, 1, 2,..., n−1).
<車両への適用>
図13は、車両Xの一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、不図示のバッテリ(図1の直流電圧源Eに相当)から入力電圧Viの供給を受けて動作する種々の電子機器X11〜X18と、を搭載している。なお、本図における電子機器X11〜X18の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
<Application to vehicles>
FIG. 13 is an external view showing a configuration example of the vehicle X. The vehicle X of this configuration example includes various electronic devices X11 to X18 that operate by receiving an input voltage Vi from a battery (not shown) (corresponding to the DC voltage source E in FIG. 1). In addition, about the mounting position of the electronic devices X11-X18 in this figure, it may differ from the actual for convenience of illustration.
電子機器X11は、エンジンに関連する制御(インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など)を行うエンジンコントロールユニットである。 The electronic device X11 is an engine control unit that performs control related to the engine (injection control, electronic throttle control, idling control, oxygen sensor heater control, auto cruise control, and the like).
電子機器X12は、HID[high intensity discharged lamp]やDRL[daytime running lamp]などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。 The electronic device X12 is a lamp control unit that performs on / off control such as HID [high intensity discharged lamp] and DRL [daytime running lamp].
電子機器X13は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。 The electronic device X13 is a transmission control unit that performs control related to the transmission.
電子機器X14は、車両Xの運動に関連する制御(ABS[anti-lock brake system]制御、EPS[electric power steering]制御、電子サスペンション制御など)を行う制動ユニットである。 The electronic device X14 is a braking unit that performs control (ABS [anti-lock brake system] control, EPS [electric power steering] control, electronic suspension control, etc.) related to the motion of the vehicle X.
電子機器X15は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。 The electronic device X15 is a security control unit that performs drive control such as a door lock and a security alarm.
電子機器X16は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー(ショックアブソーバー)、電動サンルーフ、及び、電動シートなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Xに組み込まれている電子機器である。 The electronic device X16 is an electronic device that is incorporated into the vehicle X at the factory shipment stage as a standard equipment item or manufacturer's option product, such as a wiper, an electric door mirror, a power window, a damper (shock absorber), an electric sunroof, and an electric seat. It is.
電子機器X17は、車載A/V[audio/visual]機器、カーナビゲーションシステム、及び、ETC[electronic toll collection system]など、ユーザオプション品として任意で車両Xに装着される電子機器である。 The electronic device X17 is an electronic device that is optionally mounted on the vehicle X as a user option product such as an in-vehicle A / V [audio / visual] device, a car navigation system, and an ETC [electronic toll collection system].
電子機器X18は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。 The electronic device X18 is an electronic device that includes a high-voltage motor such as an in-vehicle blower, an oil pump, a water pump, and a battery cooling fan.
なお、先に説明した多相コンバータ1は、電子機器X11〜X18のいずれにも組み込むことが可能である。
In addition, the
<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variations>
The various technical features disclosed in the present specification can be variously modified within the scope of the technical creation in addition to the above-described embodiment. That is, the above-described embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive, and the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and It should be understood that all modifications that fall within the meaning and range are included.
本明細書中に開示されている発明は、例えば、車両に搭載される電子機器の電源として好適に利用することが可能である。 The invention disclosed in the present specification can be suitably used, for example, as a power source for an electronic device mounted on a vehicle.
1 多相コンバータ
10 ハードスイッチコンバータ
11 出力トランジスタ
12 同期整流トランジスタ
13 コイル
20(1)〜20(n) ソフトスイッチコンバータ
21 出力トランジスタ
22 キャパシタ
23、24 コイル
25 整流ダイオード
30 制御ユニット
31 出力電圧制御部
32 駆動相数切替制御部
40 電圧検出部
50 電流検出部
E 直流電圧源
Z 負荷
R1〜R4、R11〜R14、R21〜R24 抵抗
C1、C2 キャパシタ
CMP、CMP1、CMP2 コンパレータ
DRV、DRV1、DRV2 ドライバ
AND1、AND2 論理積演算器
X 車両
X11〜X18 電子機器
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ハードスイッチコンバータに対して並列に接続された少なくとも一つのソフトスイッチコンバータと、
を有することを特徴とする多相コンバータ。 A hard switch converter that performs power conversion between the input unit and the output unit;
At least one soft switch converter connected in parallel to the hard switch converter;
A multiphase converter characterized by comprising:
前記電圧検出信号に応じて前記出力電圧が目標値となるように前記ハードスイッチコンバータの駆動制御を行う出力電圧制御部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の多相コンバータ。 A voltage detection unit that detects an output voltage appearing in the output unit and generates a voltage detection signal;
An output voltage control unit that performs drive control of the hard switch converter so that the output voltage becomes a target value according to the voltage detection signal;
The multiphase converter according to claim 1, further comprising:
前記電流検出信号に応じて前記ソフトスイッチコンバータの駆動相数切替制御を行う駆動相数切替制御部と、
をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の多相コンバータ。 A current detection unit that detects a load current flowing through the output unit and generates a current detection signal;
A drive phase number switching control unit for performing drive phase number switching control of the soft switch converter according to the current detection signal;
The multiphase converter according to claim 2, further comprising:
前記多相コンバータから電力供給を受けて動作する負荷と、
を有することを特徴とする電子機器。 The multiphase converter according to any one of claims 1 to 8,
A load that operates by receiving power supply from the multiphase converter;
An electronic device comprising:
前記バッテリから電力供給を受けて動作する請求項9に記載の電子機器と、
を有することを特徴とする車両。 Battery,
The electronic device according to claim 9, which operates by receiving power supply from the battery;
The vehicle characterized by having.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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