JP6469493B2 - Voltage converter and control method of voltage converter - Google Patents

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Description

本発明は、例えばDCDCコンバータなど、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源変換装置、及び電源変換装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device that converts an input voltage into a predetermined output voltage, such as a DCDC converter, and a control method for the power conversion device.

スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、バッテリの電圧を昇圧したり降圧したりして出力するスイッチング方式の電源変換装置が一般的に用いられている。例えば、自動車のアイドリングストップからのエンジン再始動時などにおいては、バッテリの電圧降下を補償するため、パルス幅変調(PWM)の駆動電圧によりスイッチング素子を駆動するDCDCコンバータが用いられている。このようなDCDCコンバータでは、エンジン再始動時はバッテリ電圧を早く昇圧させるためデューティ比を大きくするが、バッテリ電圧が回復して定常状態に近づいてくると、デューティ比を小さくして微小な電圧昇圧が必要となる。   2. Description of the Related Art A switching type power conversion device that drives a switching element to generate an induced voltage in an inductor and thereby outputs a voltage of a battery that is boosted or lowered is generally used. For example, when an engine is restarted from an idling stop of an automobile, a DCDC converter that drives a switching element with a driving voltage of pulse width modulation (PWM) is used to compensate for a voltage drop of the battery. In such a DCDC converter, when the engine is restarted, the duty ratio is increased in order to increase the battery voltage quickly. However, when the battery voltage recovers and approaches a steady state, the duty ratio is decreased and a small voltage boost is performed. Is required.

PWMで駆動電圧を制御する場合に設定できる最小デューティ比、つまり最小パルス幅に限界がある場合は、例えば、特許文献1には、DCDCコンバータの動作モードパルススキップモードに変更することが記載されている。   When the minimum duty ratio that can be set when the drive voltage is controlled by PWM, that is, the minimum pulse width is limited, for example, Patent Document 1 describes changing to the operation mode pulse skip mode of the DCDC converter. Yes.

特開2014−57469号公報JP 2014-57469 A

上述した特許文献1に記載のように、パルススキップモードによって微小昇圧動作を行った場合では、パルス幅を変えずにパルス周期を長くする、つまり、1パルスによる昇圧を大きくするため、出力電圧に発生するリップルが増大するという問題がある。   As described in Patent Document 1 described above, when a minute boosting operation is performed in the pulse skip mode, the pulse period is lengthened without changing the pulse width, that is, the boosting by one pulse is increased. There is a problem that the generated ripple increases.

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、例えば微小に昇圧または降圧する低負荷動作時においても出力電圧波形に生じるリップルが抑制された電圧を出力可能な電圧変換装置、及び、その制御方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention has been made in view of the above-described problems. For example, a voltage conversion device capable of outputting a voltage in which ripple generated in an output voltage waveform is suppressed even during a low load operation in which the voltage is stepped up or down slightly, And it aims at providing the control method.

本発明に係る電圧変換装置は、スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記スイッチング素子の制御端子に駆動電圧を出力して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる制御部と、を備え、前記制御部は、パルス状の電圧を出力するパルス電圧出力部と、前記パルス電圧出力部から出力された電圧のパルス幅を短くし、前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力するパルス幅可変部と、を有することを特徴とする。   A voltage converter according to the present invention drives a switching element to generate an induced voltage in an inductor, thereby converting an input voltage into a predetermined output voltage, and a drive voltage to a control terminal of the switching element. A control unit that outputs and drives the switching element at a predetermined timing, and the control unit outputs a pulse voltage to the pulse voltage output unit and the voltage output from the pulse voltage output unit. And a pulse width variable unit that shortens the pulse width and outputs the driving voltage to the switching element.

本発明によれば、パルス電圧出力部から出力可能な最小パルス幅と比べて更に短いパルス幅の電圧により、スイッチング素子を駆動することができる。つまり、微小に昇圧または降圧する軽負荷動作時において、リップルを抑制しながら、入力電圧を所定の出力電圧に変圧して出力することができる。   According to the present invention, the switching element can be driven by a voltage having a shorter pulse width than the minimum pulse width that can be output from the pulse voltage output unit. That is, during a light load operation where the voltage is stepped up or down slightly, the input voltage can be transformed to a predetermined output voltage and output while suppressing ripples.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記制御部が、前記パルス電圧出力部が出力したパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第1出力経路、または、前記パルス幅可変部によりパルス幅を短くしたパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第2出力経路に切り替える出力経路切替部をさらに有することを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the control unit outputs a pulse voltage output from the pulse voltage output unit to the switching element as the drive voltage, or the pulse width. It further has an output path switching section that switches to a second output path that outputs a pulse voltage whose pulse width is shortened by the variable section to the switching element as the drive voltage.

本態様によれば、第1出力経路または第2出力経路に切り替えることにより、幅広いパルス幅の電圧をスイッチング素子の駆動電圧として出力することができる。これにより、軽負荷動作時でのリップルの発生を抑制しつつ、電圧変換回路で昇圧または降圧可能なダイナミックレンジをできるだけ広くすることができる。   According to this aspect, by switching to the first output path or the second output path, a voltage having a wide pulse width can be output as the drive voltage of the switching element. As a result, the dynamic range that can be stepped up or stepped down by the voltage conversion circuit can be made as wide as possible while suppressing the occurrence of ripples during light load operation.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記出力経路切替部が、前記第1出力経路または前記第2出力経路に切り替えるリレー回路を有することを特徴とする。   The voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention is characterized in that the output path switching unit includes a relay circuit that switches to the first output path or the second output path.

本態様によれば、電圧変換回路の負荷状態に応じて第1及び第2出力経路を自律的に切り替えることで、出力経路切替専用のマイクロプロセッサを別途設ける必要がないため、装置規模の増大を抑えることができる。   According to this aspect, since the first and second output paths are autonomously switched according to the load state of the voltage conversion circuit, there is no need to separately provide a microprocessor dedicated to output path switching. Can be suppressed.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記制御部が、前記入力電圧と前記所定の出力電圧との入出力電圧差を算出する電圧差算出部をさらに有し、前記出力経路切替部は、前記入出力電圧差が閾値以下の場合に、前記第2出力経路に切り替えることを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the control unit further includes a voltage difference calculation unit that calculates an input / output voltage difference between the input voltage and the predetermined output voltage, and the output path switching unit includes: When the input / output voltage difference is less than or equal to a threshold value, the second output path is switched.

本態様によれば、入出力電圧差が閾値以下の場合には、電圧変換回路が重負荷動作から軽負荷動作時に遷移したものとして、パルス幅の短い電圧をスイッチング素子の駆動電圧として出力することができる。   According to this aspect, when the input / output voltage difference is equal to or smaller than the threshold value, the voltage conversion circuit outputs a voltage having a short pulse width as the driving voltage of the switching element, assuming that the voltage conversion circuit has transitioned from the heavy load operation to the light load operation. Can do.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記制御部が、前記パルス電圧出力部が出力したパルス状の電圧のパルス幅を算出するパルス幅算出部をさらに有し、前記出力経路切替部は、前記算出したパルス幅が閾値以下の場合に、前記第2出力経路に切り替えることを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the control unit further includes a pulse width calculation unit that calculates a pulse width of the pulsed voltage output from the pulse voltage output unit, and the output path switching unit includes When the calculated pulse width is equal to or smaller than a threshold value, the second output path is switched.

本態様によれば、パルス電圧出力部が出力した電圧のパルス幅が閾値以下の場合には、電圧変換回路が重負荷動作から軽負荷動作時に遷移したものとして、パルス幅の短い電圧をスイッチング素子の駆動電圧として出力することができる。   According to this aspect, when the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit is equal to or less than the threshold value, the voltage conversion circuit is assumed to have transitioned from the heavy load operation to the light load operation, and a voltage having a short pulse width is applied to the switching element. Can be output as the drive voltage.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記電圧変換回路が、2以上のスイッチング素子を、各スイッチング素子に対応する位相ごとに駆動することで入力電圧を所定の出力電圧に変換し、前記制御部は、前記2以上のスイッチング素子のうち、少なくとも1つの位相に対応するスイッチング素子に、前記パルス幅可変部によりパルス幅を短くした電圧を前記駆動電圧として出力することを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the voltage conversion circuit converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving two or more switching elements for each phase corresponding to each switching element, The control unit outputs a voltage having a pulse width shortened by the pulse width varying unit to the switching element corresponding to at least one phase among the two or more switching elements as the driving voltage.

本態様によれば、例えば2相以上のマルチフェーズタイプの電圧変換処理において、任意のフェーズ(相)に対応するスイッチング素子を、他のフェーズに比べてより短いパルス幅の電圧により駆動させることができる。   According to this aspect, for example, in a multi-phase type voltage conversion process of two or more phases, a switching element corresponding to an arbitrary phase can be driven by a voltage having a shorter pulse width than other phases. it can.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記制御部が、前記2以上のスイッチング素子のうち、前記パルス幅可変部から駆動電圧を出力するスイッチング素子以外の1以上のスイッチング素子に対して、駆動電圧の出力を停止することを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the control unit is configured for one or more switching elements other than the switching element that outputs a drive voltage from the pulse width variable unit among the two or more switching elements. The output of the drive voltage is stopped.

本態様によれば、例えば2相以上のマルチフェーズタイプの電圧変換処理において、任意のフェーズ(相)に対応するスイッチング素子を、他のフェーズに比べて短いパルス幅の電圧により駆動させ、当該他のフェーズについてはスイッチング素子の動作を停止することができる。このようにして1以上のスイッチング素子の動作を停止することにより、リップルの発生を抑制しながら、より微小な電圧変換を行うことができる。   According to this aspect, for example, in a multi-phase type voltage conversion process of two or more phases, a switching element corresponding to an arbitrary phase is driven with a voltage having a shorter pulse width than other phases, and the other In this phase, the operation of the switching element can be stopped. Thus, by stopping the operation of one or more switching elements, it is possible to perform more minute voltage conversion while suppressing the generation of ripples.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記制御部が、前記パルス電圧出力部が出力した電圧の振幅を変化させる振幅可変部をさらに有することを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the control unit further includes an amplitude variable unit that changes the amplitude of the voltage output from the pulse voltage output unit.

本態様によれば、パルス振幅を変化させることで、スイッチング素子の駆動電流を制御して、スイッチング素子を緩やかにONにすることができ、リップルの発生を抑制することができる。   According to this aspect, by changing the pulse amplitude, the driving current of the switching element can be controlled, and the switching element can be gradually turned on, and the occurrence of ripple can be suppressed.

本発明の好ましい態様に係る電圧変換装置は、前記電圧変換回路が、前記スイッチング素子の電源電圧を変化させる電源電圧可変部をさらに有することを特徴とする。   In the voltage conversion device according to a preferred aspect of the present invention, the voltage conversion circuit further includes a power supply voltage variable unit that changes a power supply voltage of the switching element.

本態様によれば、スイッチング素子の電源電圧を変化させることで、より微小な動作範囲でスイッチング素子を動作させることができ、リップルの発生を抑制することができる。   According to this aspect, by changing the power supply voltage of the switching element, the switching element can be operated in a smaller operation range, and the occurrence of ripple can be suppressed.

本発明は、上述した電圧変換装置に限定されず、当該電圧変換装置の制御方法として捉えることも可能である。   The present invention is not limited to the voltage converter described above, and can also be understood as a method for controlling the voltage converter.

本発明によれば、例えば微小に昇圧または降圧する軽負荷動作時においても出力電圧波形に生じるリップルが抑制された電圧を出力可能な電圧変換装置、及び、その制御方法を提供することができる。   According to the present invention, for example, it is possible to provide a voltage conversion device capable of outputting a voltage in which a ripple generated in an output voltage waveform is suppressed even during a light load operation in which the voltage is stepped up or down slightly, and a control method thereof.

第1実施形態に係るDCDCコンバータの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the DCDC converter which concerns on 1st Embodiment. パルス幅可変部の動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of a pulse width variable part. アイドリングストップ車に搭載されるバッテリの電圧変動について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage fluctuation of the battery mounted in an idling stop vehicle. 第2実施形態に係るDCDCコンバータの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the DCDC converter which concerns on 2nd Embodiment. 第1出力経路で出力可能なパルス幅の範囲と、第2出力経路で出力可能なパルス幅の範囲を示した図である。It is the figure which showed the range of the pulse width which can be output by a 1st output path | route, and the range of the pulse width which can be output by a 2nd output path | route. 第2実施形態に係るDCDCコンバータの機能を実現する具体的な回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure which implement | achieves the function of the DCDC converter which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係るDCDCコンバータを用いて、アイドリングストップ車に搭載されるバッテリの電圧を補償する処理について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process which compensates the voltage of the battery mounted in an idling stop vehicle using the DCDC converter which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の第1変形例に係るDCDCコンバータの機能を実現する具体的な回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure which implement | achieves the function of the DCDC converter which concerns on the 1st modification of 2nd Embodiment. 第2実施形態の第2変形例に係るDCDCコンバータの機能を実現する具体的な回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure which implement | achieves the function of the DCDC converter which concerns on the 2nd modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るDCDCコンバータの機能を実現する具体的な回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure which implement | achieves the function of the DCDC converter which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るDCDCコンバータで行われる処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process performed with the DCDC converter which concerns on 3rd Embodiment.

本発明を実施するための形態(以下、本実施形態という。)について具体例を示して説明する。本発明は、スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源変換装置に関する。   A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described with a specific example. The present invention relates to a power conversion device that converts an input voltage into a predetermined output voltage by driving a switching element to generate an induced voltage in an inductor.

(1)第1実施形態
第1実施形態では、本発明が適用された電源変換装置の具体例として、図1に示すような、入力端子111と出力端子112とが絶縁されていない非絶縁型のDCDCコンバータ1aの構成について説明する。
(1) First Embodiment In the first embodiment, as a specific example of a power converter to which the present invention is applied, a non-insulated type in which an input terminal 111 and an output terminal 112 are not insulated as shown in FIG. The configuration of the DCDC converter 1a will be described.

DCDCコンバータ1は、図1に示すように、入力端子111に印加された直流入力電圧を所定の直流出力電圧に昇圧して出力端子112から出力するため、電圧変換回路120と、制御部130とを備える。   As shown in FIG. 1, the DCDC converter 1 boosts the DC input voltage applied to the input terminal 111 to a predetermined DC output voltage and outputs it from the output terminal 112, so that the voltage conversion circuit 120, the control unit 130, Is provided.

具体的に、電圧変換回路120は、チョークコイル121と、スイッチング素子であるFET122と、逆流防止用ダイオード123と、平滑化コンデンサ124と、から構成される。チョークコイル121は、一端が入力端子111に接続され、他端がFET122のドレイン端子および逆流防止用ダイオード123のアノード側に接続されている。FET122は、ソース端子が接地されたNチャネルのMOSFETであって、ドレイン端子がチョークコイル121に接続され、ゲート端子が制御部130のバッファアンプ134に接続されている。逆流防止用ダイオード123は、アノード側がチョークコイル121およびFET122のドレイン端子に接続され、カソード側が平滑化コンデンサ124および出力端子112に接続されている。   Specifically, the voltage conversion circuit 120 includes a choke coil 121, an FET 122 that is a switching element, a backflow prevention diode 123, and a smoothing capacitor 124. The choke coil 121 has one end connected to the input terminal 111 and the other end connected to the drain terminal of the FET 122 and the anode side of the backflow prevention diode 123. The FET 122 is an N-channel MOSFET whose source terminal is grounded, and has a drain terminal connected to the choke coil 121 and a gate terminal connected to the buffer amplifier 134 of the control unit 130. The backflow prevention diode 123 has an anode connected to the choke coil 121 and the drain terminal of the FET 122, and a cathode connected to the smoothing capacitor 124 and the output terminal 112.

上記の接続関係からなる電圧変換回路120は、FET122によるオンオフ動作に応じてチョークコイル121に流れる電流を変化させて誘導電圧を発生させる。そして、電圧変換回路120は、誘導電圧によって入力電圧を変圧した出力電圧を、逆流防止用ダイオード123を介して平滑化コンデンサ124で平滑化して出力端子112から出力する。   The voltage conversion circuit 120 having the above connection relationship generates an induced voltage by changing the current flowing through the choke coil 121 according to the on / off operation by the FET 122. The voltage conversion circuit 120 smoothes the output voltage obtained by transforming the input voltage with the induced voltage by the smoothing capacitor 124 via the backflow prevention diode 123 and outputs the smoothed voltage from the output terminal 112.

制御部130は、FET122のオンオフ動作を制御するため、パルス電圧出力部131と、ローパスフィルタ132と、ダイオード133と、バッファアンプ134とから構成される。   The control unit 130 includes a pulse voltage output unit 131, a low-pass filter 132, a diode 133, and a buffer amplifier 134 in order to control the on / off operation of the FET 122.

パルス電圧出力部131は、出力端子112と直列に接続された2つの抵抗素子131a、131bからなる分圧回路を有し、出力端子112の出力電圧を分圧で変換して検出する。また、パルス電圧出力部131は、入力端子111と接続されており、例えば入力電圧と出力電圧との差に応じてパルス幅変調した電圧をローパスフィルタ132側に出力する。   The pulse voltage output unit 131 includes a voltage dividing circuit including two resistance elements 131a and 131b connected in series with the output terminal 112, and detects the voltage output from the output terminal 112 by converting the voltage. The pulse voltage output unit 131 is connected to the input terminal 111 and outputs, for example, a voltage that has been subjected to pulse width modulation according to the difference between the input voltage and the output voltage to the low-pass filter 132 side.

ローパスフィルタ132は、抵抗素子132Rとコンデンサ132Cとから構成される。抵抗素子132Rは、一端が接続点Aを介してパルス電圧出力部131に接続され、他端が接続点Bを介してコンデンサ132Cおよびバッファアンプ134に接続されている。   The low-pass filter 132 includes a resistance element 132R and a capacitor 132C. One end of the resistance element 132R is connected to the pulse voltage output unit 131 via the connection point A, and the other end is connected to the capacitor 132C and the buffer amplifier 134 via the connection point B.

ダイオード133は、アノード側が接続点Bに接続され、カソード側が接続点Aに接続されている。   The diode 133 has an anode side connected to the connection point B and a cathode side connected to the connection point A.

バッファアンプ134は、接続点Bの電圧をバッファしてFET122の駆動電圧として出力する。   The buffer amplifier 134 buffers the voltage at the connection point B and outputs it as a drive voltage for the FET 122.

上記の接続関係からなる制御部130では、ローパスフィルタ132、ダイオード133およびバッファアンプ134が、パルス電圧出力部131から出力された電圧のパルス幅を短くするパルス幅可変部13aとして機能する。接続点A〜Cの電圧波形を図2に示す。まず、図2(A)は、パルス電圧出力部131から最小パルス幅dminよりも大きいパルス幅(通常パルス幅)の電圧を出力したときの、接続点A〜Cの電圧波形である。また、図2(B)は、パルス電圧出力部131から最小パルス幅dminの電圧を出力したときの、接続点A〜Cの電圧波形である。図2(A)及び図2(B)から明らかなように、接続点Aの電圧波形に対して、周波数の高い成分がローパスフィルタ132で除去されることにより接続点Bの電圧波形はパルスの立ち上がり部分が緩やかになることから、接続点Aの電圧波形と比較して接続点Cの電圧はパルス幅が短くなる。   In the control unit 130 configured as described above, the low-pass filter 132, the diode 133, and the buffer amplifier 134 function as the pulse width variable unit 13a that shortens the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit 131. The voltage waveforms at the connection points A to C are shown in FIG. First, FIG. 2A shows voltage waveforms at connection points A to C when a voltage having a pulse width (normal pulse width) larger than the minimum pulse width dmin is output from the pulse voltage output unit 131. FIG. 2B shows voltage waveforms at connection points A to C when a voltage having a minimum pulse width dmin is output from the pulse voltage output unit 131. As is clear from FIGS. 2A and 2B, the high-frequency component is removed from the voltage waveform at the connection point A by the low-pass filter 132, so that the voltage waveform at the connection point B is a pulse waveform. Since the rising portion becomes gradual, the voltage at the connection point C has a shorter pulse width than the voltage waveform at the connection point A.

したがって、図2(B)に着目すれば、最小パルス幅dminよりも小さいパルス幅の電圧を、接続点CからFET122の駆動電圧として出力することができる。このようにしてパルス幅が短くなるように調整できるため、電圧変換回路120が微小に入力電圧を昇圧する軽負荷動作時において、リップルを抑制しながら入力電圧を出力電圧に変圧して出力することができる。   2B, a voltage having a pulse width smaller than the minimum pulse width dmin can be output from the connection point C as the drive voltage of the FET 122. Since the pulse width can be adjusted in this way, the voltage conversion circuit 120 transforms the input voltage to the output voltage and outputs it while suppressing ripples during light load operation where the input voltage is boosted slightly. Can do.

上述したリップルの抑制を実現する具体例として、アイドリングストップ車の搭載バッテリの電圧を補償する用途として、DCDCコンバータ1を適用した適用例を挙げて説明する。まず、アイドリングストップ車に搭載されるバッテリの電圧は、エンジン再始動期間T0に降下するため、図3(A)の破線Vin301で示す当該電圧降下の期間に、バッテリの電圧を昇圧して実線Vout301の波形で出力することを要する。実際には図3(A)のように一様に電圧が降下せず、図3(B)の波形Vin302に示すように、エンジン始動が始まった瞬間にバッテリ電圧が一気に降下し、その後バッテリー電圧が徐々に回復する。このようにバッテリ電圧の立ち上がる時間(回復時間)は立ち下がり時間に比べ長いため、入力電圧が閾値電圧Vth以上であるが要求出力(12V)以下である期間(軽負荷期間TL)が発生する。この特性は車両ならではのもので、バッテリーの劣化具合によっては立ち上がり時間(回復時間)がさらに長くなる。バッテリーの劣化具合によってはバッテリー電圧が要求出力以上まで回復できず、エンジン再始動前から昇圧しなければならない場合もある。   As a specific example for realizing the above-described ripple suppression, an application example in which the DCDC converter 1 is applied will be described as an application for compensating the voltage of the battery mounted on the idling stop vehicle. First, since the voltage of the battery mounted on the idling stop vehicle drops during the engine restart period T0, the battery voltage is boosted during the voltage drop period indicated by the broken line Vin301 in FIG. It is necessary to output in the waveform. Actually, the voltage does not drop uniformly as shown in FIG. 3 (A), but as shown by the waveform Vin302 in FIG. 3 (B), the battery voltage drops all at once when the engine starts, and then the battery voltage. Gradually recovers. Thus, since the rise time (recovery time) of the battery voltage is longer than the fall time, a period (light load period TL) in which the input voltage is not less than the threshold voltage Vth but not more than the required output (12 V) occurs. This characteristic is unique to vehicles, and the rise time (recovery time) becomes longer depending on the deterioration of the battery. Depending on the deterioration of the battery, the battery voltage cannot be recovered beyond the required output, and it may be necessary to boost the voltage before restarting the engine.

ここで、上記の軽負荷動作期間TLでは、入力電圧に対して微小に昇圧することが要求され、例えばパルス電圧出力部131の最小パルス幅dminの電圧でFET122を駆動した場合には、リップルが発生し得る。一方、本実施形態に係るDCDCコンバータ1は、微小な昇圧が要求される軽負荷動作期間TLにおいて、最小パルス幅dminよりも小さいパルス幅の駆動電圧でFET122を駆動することができるため、軽負荷動作期間TLで発生し得るリップルを抑制しながら、入力電圧を出力電圧に変圧して出力することができる。   Here, in the light load operation period TL, it is required to slightly increase the input voltage. For example, when the FET 122 is driven with the voltage having the minimum pulse width dmin of the pulse voltage output unit 131, the ripple is generated. Can occur. On the other hand, the DCDC converter 1 according to the present embodiment can drive the FET 122 with a drive voltage having a pulse width smaller than the minimum pulse width dmin in the light load operation period TL in which a minute boost is required. The input voltage can be transformed into the output voltage and output while suppressing the ripple that may occur in the operation period TL.

(2)第2実施形態
(2−1)全体構成
第2実施形態に係るDCDCコンバータ1bについて図4を用いて説明する。図4は、DCDCコンバータ1bの構成を模式的に示したブロック図である。つまり、DCDCコンバータ1bでは、制御部130が、パルス電圧出力部131と、パルス幅可変部13aと、パルス振幅可変部135と、入出力電圧差検出部136と、出力経路切替部137とを有する。第1実施形態と同様の構成については説明を省略し、以下では、パルス振幅可変部135、入出力電圧差検出部136および出力経路切替部137について説明する。
(2) Second Embodiment (2-1) Overall Configuration A DCDC converter 1b according to a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the DCDC converter 1b. That is, in the DCDC converter 1b, the control unit 130 includes a pulse voltage output unit 131, a pulse width variable unit 13a, a pulse amplitude variable unit 135, an input / output voltage difference detection unit 136, and an output path switching unit 137. . The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted, and the pulse amplitude variable unit 135, the input / output voltage difference detection unit 136, and the output path switching unit 137 will be described below.

パルス振幅可変部135は、パルス幅可変部13aから出力される電圧の振幅値を変化させて、FET122の駆動電圧として出力する。   The pulse amplitude variable unit 135 changes the amplitude value of the voltage output from the pulse width variable unit 13 a and outputs the changed value as the drive voltage of the FET 122.

入出力電圧差算出部136は、入力端子111に入力される入力電圧と、出力端子112から出力される出力電圧との入出力電圧差を算出して、当該算出結果を出力経路切替部137に出力する。   The input / output voltage difference calculation unit 136 calculates an input / output voltage difference between the input voltage input to the input terminal 111 and the output voltage output from the output terminal 112, and sends the calculation result to the output path switching unit 137. Output.

出力経路切替部137は、入出力電圧差算出部136による算出結果に応じて、第1出力経路又は第2出力経路に切り替える。ここで、第1出力経路は、パルス電圧出力部131が出力したパルス状の電圧を、パルス幅可変部13aおよびパルス振幅可変部135を介さずに、FET122の駆動電圧として直接出力する経路である。また、第2出力経路は、パルス幅可変部13aによりパルス幅を短くしたパルス状の電圧をFET122の駆動電圧として出力する経路である。上述した図3の例に当てはめれば、出力経路切替部137は、入出力電圧差が所定の閾値以上である場合には、軽負荷期間ではなく、比較的大きなパルス幅の駆動電圧でFET122を駆動させる必要があるものとして、第1出力経路に切り替える。一方、出力経路切替部137は、入出力電圧差が所定の閾値以下である場合には、軽負荷期間であり、比較的小さなパルス幅の駆動電圧でFET122を駆動させる必要があるものとして、第2出力経路に切り替える。図5は、横軸にパルス幅Wを示し、縦軸に第1出力経路および第2出力経路それぞれについて出力可能なパルス幅の出力可能範囲W1、W2を示した図である。まず、第1出力経路の出力可能範囲W1は、パルス電圧出力部131の最小パルス幅dminから最大パルス幅dmaxまでの範囲となる。一方、第2出力経路では、出力可能範囲W2に示すとおり、パルス電圧出力部131の最小パルス幅dminよりも短いパルス幅で出力できるが、パルス電圧出力部131の最大パルス幅dmaxに近い領域のパルス幅で出力することができない。このような図5に示す出力可能範囲W1、W2から明らかなように、第1出力経路と第2出力経路とのうち一の出力経路に切り替えることにより、幅広いパルス幅の電圧をスイッチング素子の駆動電圧として出力することができる。つまり、軽負荷動作時でのリップルの発生を抑制しつつ、重負荷動作時にはより大きく昇圧することができる。つまり、変圧可能なダイナミックレンジをできるだけ広く確保することができる。   The output path switching unit 137 switches to the first output path or the second output path according to the calculation result by the input / output voltage difference calculation unit 136. Here, the first output path is a path for directly outputting the pulse voltage output from the pulse voltage output unit 131 as the drive voltage of the FET 122 without passing through the pulse width variable unit 13a and the pulse amplitude variable unit 135. . The second output path is a path for outputting a pulse voltage whose pulse width is shortened by the pulse width varying unit 13 a as a drive voltage for the FET 122. In the example of FIG. 3 described above, when the input / output voltage difference is equal to or greater than a predetermined threshold value, the output path switching unit 137 causes the FET 122 to operate with a relatively large pulse width drive voltage instead of a light load period. As the one that needs to be driven, the first output path is switched. On the other hand, the output path switching unit 137 is a light load period when the input / output voltage difference is equal to or smaller than a predetermined threshold value, and it is necessary to drive the FET 122 with a drive voltage having a relatively small pulse width. Switch to 2 output path. FIG. 5 is a diagram illustrating the pulse width W on the horizontal axis and the output possible ranges W1 and W2 of the pulse width that can be output for each of the first output path and the second output path on the vertical axis. First, the output possible range W1 of the first output path is a range from the minimum pulse width dmin to the maximum pulse width dmax of the pulse voltage output unit 131. On the other hand, in the second output path, as shown in the output possible range W2, it is possible to output with a pulse width shorter than the minimum pulse width dmin of the pulse voltage output unit 131, but in a region near the maximum pulse width dmax of the pulse voltage output unit 131. Cannot output with pulse width. As apparent from the output possible ranges W1 and W2 shown in FIG. 5, by switching to one of the first output path and the second output path, a voltage having a wide pulse width can be driven. It can be output as a voltage. That is, it is possible to increase the voltage more greatly during heavy load operation while suppressing the occurrence of ripple during light load operation. That is, the dynamic range that can be transformed can be secured as wide as possible.

上述したDCDCコンバータ1bの機能を実現する具体的な回路構成について、図6を参照して説明する。なお、図1で説明した構成については同様の符号を付して、その説明を省略する。   A specific circuit configuration for realizing the function of the DCDC converter 1b described above will be described with reference to FIG. In addition, about the structure demonstrated in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

パルス振幅可変部135は、図6に示すような、可変抵抗素子135aと、ローパスフィルタ132の抵抗素子132Rとからなる分圧回路によって実現される。つまり、可変抵抗素子135aに応じて分圧比を調整することで、接続点CからFET122に出力される電圧の振幅値を変化させる。このようにして電圧の振幅値を変化させることにより、スイッチング素子(FET122)の駆動電流を制御して、スイッチング素子(FET122)を緩やかにONにすることができ、リップルの発生を抑制することができる。   The pulse amplitude variable unit 135 is realized by a voltage dividing circuit including a variable resistance element 135a and a resistance element 132R of the low-pass filter 132 as shown in FIG. That is, by adjusting the voltage dividing ratio according to the variable resistance element 135a, the amplitude value of the voltage output from the connection point C to the FET 122 is changed. By changing the amplitude value of the voltage in this way, the drive current of the switching element (FET 122) can be controlled, and the switching element (FET 122) can be gradually turned on, thereby suppressing the occurrence of ripple. it can.

入出力電圧差検出部136は、図6に示すように、出力端子112から出力される出力電圧を、入力端子111から接続点Dを介して入力した入力電圧で減算して出力する減算器136aによって実現される。減算器136aの出力(入出力電圧差)は、後述する比較器137bに入力される。   As shown in FIG. 6, the input / output voltage difference detection unit 136 subtracts the output voltage output from the output terminal 112 by the input voltage input from the input terminal 111 through the connection point D and outputs the subtracter 136a. It is realized by. The output (input / output voltage difference) of the subtractor 136a is input to a comparator 137b described later.

出力経路切替部137は、閾値電圧源137aと、閾値電圧源137aの閾値電圧と入出力電圧差とを比較する比較器137bと、比較器137bによる出力値に応じて第1又は第2出力経路に切り替えるリレー回路137cと、によって実現される。例えば比較器137bは、入出力電圧差が閾値電圧を超えた場合、「0」の論理出力をしてリレー回路137cを第1出力経路側に切り替える。一方、入出力電圧差が閾値電圧以下の場合、「1」の論理出力をしてリレー回路137cを第2出力経路側に切り替える。このような構成からなる出力経路切替部137は、電圧変換回路120の動作状態である入出力差に応じて、リレー回路137cが第1及び第2出力経路を自律的に切り替えることで、出力経路の切替専用のマイクロプロセッサを別途設ける必要がないため、装置規模の増大を抑えることができる。   The output path switching unit 137 includes a threshold voltage source 137a, a comparator 137b that compares the threshold voltage of the threshold voltage source 137a with an input / output voltage difference, and a first or second output path according to an output value from the comparator 137b. And a relay circuit 137c for switching to. For example, when the input / output voltage difference exceeds the threshold voltage, the comparator 137b outputs a logic output of “0” and switches the relay circuit 137c to the first output path side. On the other hand, when the input / output voltage difference is equal to or lower than the threshold voltage, a logic output of “1” is output to switch the relay circuit 137c to the second output path side. The output path switching unit 137 configured as described above is configured so that the relay circuit 137c autonomously switches between the first and second output paths in accordance with the input / output difference that is the operation state of the voltage conversion circuit 120. Since there is no need to separately provide a dedicated microprocessor for switching, an increase in the scale of the apparatus can be suppressed.

次に、DCDCコンバータ1bを用いて、アイドリングストップ車の搭載バッテリの電圧を補償する処理について、図7に示すフローチャートに従って説明する。   Next, a process for compensating for the voltage of the battery mounted on the idling stop vehicle using the DCDC converter 1b will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS701において、アイドリングストップからエンジンの始動を開始した場合(S701:Yes)にはステップS702に進み、エンジンの始動が開始しない場合(S701:No)には図7に示す処理を終了する。   In step S701, when the engine start is started from the idling stop (S701: Yes), the process proceeds to step S702. When the engine start is not started (S701: No), the process shown in FIG. 7 is ended.

ステップS702において、出力経路切替部137は、第2出力経路に切り替えて、FET122を制御する。つまり、パルス幅可変部13aがパルス幅を短くした電圧をFET122の駆動電圧として出力する。   In step S702, the output path switching unit 137 switches to the second output path and controls the FET 122. That is, the pulse width variable unit 13 a outputs a voltage with a shortened pulse width as the driving voltage for the FET 122.

ステップS703において、エンジン始動が終了した場合(S703:Yes)には図7に示す処理を終了する。エンジン始動が終了していない場合(S703:No)にはステップS704に進む。   In step S703, when the engine start is finished (S703: Yes), the processing shown in FIG. 7 is finished. If the engine has not been started (S703: No), the process proceeds to step S704.

ステップS704において、出力切替部137は、電圧変換回路120が軽負荷状態であるか否かを判断する。具体的には、入出力電圧差検出部136が検出した入出力電圧差が閾値電圧以下であるか否かを比較器137bで判断する。そして、入出力電圧差が閾値電圧以下である場合(S704:Yes)にはステップS702に戻る。一方、入出力電圧差が閾値電圧以下ではない場合(S704:No)、つまり、入出力電圧差が閾値電圧を超えている場合にはステップS705に進む。   In step S704, the output switching unit 137 determines whether or not the voltage conversion circuit 120 is in a light load state. Specifically, the comparator 137b determines whether or not the input / output voltage difference detected by the input / output voltage difference detection unit 136 is equal to or less than a threshold voltage. If the input / output voltage difference is equal to or less than the threshold voltage (S704: Yes), the process returns to step S702. On the other hand, if the input / output voltage difference is not less than or equal to the threshold voltage (S704: No), that is, if the input / output voltage difference exceeds the threshold voltage, the process proceeds to step S705.

ステップS705において、出力切替部137は、第1出力経路に切り替えて、FET122を制御する。つまり、パルス幅可変部13aおよびパルス振幅可変部135を介さずに、パルス電圧出力部131から出力された電圧を直接FET122の駆動電圧として出力する。   In step S705, the output switching unit 137 switches to the first output path and controls the FET 122. That is, the voltage output from the pulse voltage output unit 131 is directly output as the drive voltage of the FET 122 without passing through the pulse width variable unit 13 a and the pulse amplitude variable unit 135.

ステップS706において、エンジン始動が終了した場合(S706:Yes)には図7に示す処理を終了する。エンジン始動が終了していない場合(S706:No)にはステップS704に戻る。   In step S706, when the engine start is finished (S706: Yes), the process shown in FIG. 7 is finished. If the engine has not been started (S706: No), the process returns to step S704.

上記図7に示す処理によれば、入出力電圧差が閾値を超えていれば重負荷動作とみなし、第1出力経路に切り替えてパルス電圧出力部131から出力された比較的長いパルス幅の駆動電圧でFET122を駆動することができる。一方、入出力電圧差が閾値以下の場合には軽負荷動作とみなし、パルス幅可変部13aがパルス幅を短くした駆動電圧によりスイッチング素子を駆動することができる。   According to the process shown in FIG. 7, if the input / output voltage difference exceeds the threshold value, it is regarded as a heavy load operation, and the drive with the relatively long pulse width output from the pulse voltage output unit 131 is switched to the first output path. The FET 122 can be driven by a voltage. On the other hand, when the input / output voltage difference is less than or equal to the threshold value, it is regarded as a light load operation, and the switching element can be driven by the driving voltage with the pulse width variable section 13a shortened.

(2−2)変形例
なお、DCDCコンバータ1bは、上述した図6に示した構成に限らず、たとえば図8に示すように、電圧変換回路120が、チョークコイル121とFET122のドレイン端子との間に接続される可変インダクタ125を備えてもよい。可変インダクタ125は、FET122のドレイン電圧、すなわちFET122の電源電圧を変化させる電源電圧可変部として機能する。このようにしてFET122の電源電圧を変化させることで、より微小な動作範囲でFET122を動作させることができ、リップルの発生を抑制することができる。
(2-2) Modification The DCDC converter 1b is not limited to the configuration shown in FIG. 6 described above. For example, as shown in FIG. 8, the voltage conversion circuit 120 includes a choke coil 121 and a drain terminal of the FET 122. A variable inductor 125 connected in between may be provided. The variable inductor 125 functions as a power supply voltage variable unit that changes the drain voltage of the FET 122, that is, the power supply voltage of the FET 122. By changing the power supply voltage of the FET 122 in this manner, the FET 122 can be operated in a smaller operating range, and the generation of ripples can be suppressed.

また、DCDCコンバータ1bは、上述した図6及び図8に示した構成に限らず、たとえば図9(A)に示すような構成を採用してもよい。つまり、DCDCコンバータ1bは、入出力電圧差検出部136の代わりに、図9(A)に示すように、パルス電圧出力部131から出力された電圧のパルス幅を算出するパルス幅検出部138を備えてもよい。パルス幅算出部138は、たとえばパルス電圧出力部131の出力電圧のパルス幅を実効平均電圧に変換して算出するため、ダイオード138aとコンデンサ138bとから構成される。ダイオード138aは、アノード側がパルス電圧出力部131に接続され、カソード側がコンデンサ138bに接続される。コンデンサ138bは、ダイオード138aを介してパルス電圧出力部131から出力された電圧を平均化し、実効平均電圧を出力経路切換部137の比較器137bに印加する。ここで、パルス電圧出力部131の出力電圧のパルス幅の変化に応じた実効平均電圧の変化を図9(B)に示す。図9(B)から明らかなように、パルス幅Widthが大きくなるほど実効平均電圧Vaが大きくなるため、パルス幅Widthを実効平均電圧Vaに変換して算出することができる。   Further, the DCDC converter 1b is not limited to the configuration shown in FIGS. 6 and 8 described above, and for example, a configuration as shown in FIG. 9A may be adopted. That is, instead of the input / output voltage difference detection unit 136, the DCDC converter 1b includes a pulse width detection unit 138 that calculates the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit 131, as shown in FIG. You may prepare. For example, the pulse width calculation unit 138 includes a diode 138a and a capacitor 138b in order to calculate the pulse width of the output voltage of the pulse voltage output unit 131 by converting it into an effective average voltage. The diode 138a has an anode connected to the pulse voltage output unit 131 and a cathode connected to the capacitor 138b. The capacitor 138b averages the voltage output from the pulse voltage output unit 131 via the diode 138a, and applies the effective average voltage to the comparator 137b of the output path switching unit 137. Here, FIG. 9B shows a change in effective average voltage corresponding to a change in the pulse width of the output voltage of the pulse voltage output unit 131. As can be seen from FIG. 9B, the effective average voltage Va increases as the pulse width Width increases, so that the pulse width Width can be calculated by converting the pulse width Width into the effective average voltage Va.

出力経路切替部137では、比較器137bが、パルス幅算出部138により算出した実効平均電圧Vaと閾値電圧とを比較して、リレー回路137cが、比較器137bによる出力値に応じて第1又は第2出力経路に切り替える。例えば比較器137bは、実効平均電圧Vaが閾値電圧を超えた場合、すなわち、パルス電圧出力部131の出力電圧のパルス幅が所定値よりも大きい場合、「0」を論理出力してリレー回路137cを第1出力経路側に切り替える。一方、実効平均電圧が閾値電圧以下の場合、すなわち、パルス電圧出力部131の出力電圧のパルス幅が所定値以下の場合、「1」を論理出力してリレー回路137cを第2出力経路側に切り替える。   In the output path switching unit 137, the comparator 137b compares the effective average voltage Va calculated by the pulse width calculation unit 138 with the threshold voltage, and the relay circuit 137c determines whether the first or the output value is output from the comparator 137b. Switch to the second output path. For example, when the effective average voltage Va exceeds the threshold voltage, that is, when the pulse width of the output voltage of the pulse voltage output unit 131 is larger than a predetermined value, the comparator 137b logically outputs “0” and outputs the relay circuit 137c. Is switched to the first output path side. On the other hand, when the effective average voltage is equal to or lower than the threshold voltage, that is, when the pulse width of the output voltage of the pulse voltage output unit 131 is equal to or smaller than the predetermined value, “1” is logically output and the relay circuit 137c is moved to the second output path side. Switch.

上記図9(A)に示した構成によれば、パルス電圧出力部131が出力した電圧のパルス幅が閾値以下の場合には、電圧変換回路120が軽負荷動作時であるものとして、パルス幅の短い電圧をスイッチング素子の駆動電圧として出力することができる。一方、パルス電圧出力部131が出力した電圧のパルス幅が閾値を超えている場合には、電圧変換回路120が重負荷動作時であるものとして、パルス電圧出力部131から出力される比較的パルス幅が長い電圧を直接FET122の駆動電圧として出力することができる。   According to the configuration shown in FIG. 9A, when the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit 131 is equal to or smaller than the threshold value, it is assumed that the voltage conversion circuit 120 is in light load operation, and the pulse width Can be output as the driving voltage of the switching element. On the other hand, when the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit 131 exceeds the threshold value, it is assumed that the voltage conversion circuit 120 is in heavy load operation, and the relatively pulse signal output from the pulse voltage output unit 131 is relatively high. A voltage having a long width can be directly output as a drive voltage for the FET 122.

(3)第3実施形態
第3実施形態に係るDCDCコンバータ1cについて、図10を参照して説明する。DCDCコンバータ1cは、2以上のスイッチング素子を、対応する位相(フェーズ)ごとに駆動することで入力電圧を所定の出力電圧に変換するため、電圧変換回路220と制御部230とを備える。
(3) Third Embodiment A DCDC converter 1c according to a third embodiment will be described with reference to FIG. The DCDC converter 1c includes a voltage conversion circuit 220 and a control unit 230 in order to convert an input voltage into a predetermined output voltage by driving two or more switching elements for each corresponding phase.

具体的に、電圧変換回路220は、上述した第1実施形態の電圧変換回路120と同様の構成に加えて、チョークコイル221と、スイッチング素子であるFET222と、逆流防止用ダイオード223と、をさらに有する。チョークコイル221は、一端が入力端子111に接続され、他端がFET222のドレイン端子および逆流防止用ダイオード223のアノード側に接続されている。FET222は、ソース端子が接地されたNチャネルのMOSFETであって、ドレイン端子がチョークコイル221に接続され、ゲート端子が後述するパルス電圧出力部231に接続されている。逆流防止用ダイオード223は、アノード側がチョークコイル221に接続され、カソード側が平滑化コンデンサ124および出力端子112に接続されている。   Specifically, the voltage conversion circuit 220 includes a choke coil 221, a switching element FET 222, and a backflow prevention diode 223 in addition to the same configuration as the voltage conversion circuit 120 of the first embodiment described above. Have. The choke coil 221 has one end connected to the input terminal 111 and the other end connected to the drain terminal of the FET 222 and the anode side of the backflow prevention diode 223. The FET 222 is an N-channel MOSFET whose source terminal is grounded, and has a drain terminal connected to the choke coil 221 and a gate terminal connected to a pulse voltage output unit 231 described later. The backflow prevention diode 223 has an anode connected to the choke coil 221 and a cathode connected to the smoothing capacitor 124 and the output terminal 112.

上記の接続関係からなる制御部230では、FET122、222がそれぞれ異なるフェーズ、具体的には位相が180度異なるタイミングでオンオフ動作をすることにより、チョークコイル121、221がそれぞれ独立して入力電圧を変圧した出力電圧を出力端子112に出力する。   In the control unit 230 having the above connection relation, the choke coils 121 and 221 independently input voltages by the FETs 122 and 222 being turned on / off at different phases, specifically, at a timing different in phase by 180 degrees. The transformed output voltage is output to the output terminal 112.

制御部230は、パルス電圧出力部231と、パルス振幅部13aとを有する。パルス電圧出力部231は、位相が180度異なる電圧Gate1、Gate2を、パルス幅可変部13aおよびFET222のゲート端子に出力する。   The control unit 230 includes a pulse voltage output unit 231 and a pulse amplitude unit 13a. The pulse voltage output unit 231 outputs voltages Gate1 and Gate2 having a phase difference of 180 degrees to the pulse width variable unit 13a and the gate terminal of the FET 222.

次に、DCDCコンバータ1cを用いて、アイドリングストップ車に搭載されるバッテリの電圧を補償する処理について、図11に示すフローチャートに従って説明する。   Next, a process for compensating for the voltage of the battery mounted on the idling stop vehicle using the DCDC converter 1c will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS1101において、アイドリングストップからエンジンの始動を開始した場合(S1101:Yes)にはステップS1102に進み、エンジンの始動が開始しない場合(S1101:No)には図11に示す処理を終了する。   In step S1101, when the engine start is started from the idling stop (S1101: Yes), the process proceeds to step S1102, and when the engine start is not started (S1101: No), the process shown in FIG. 11 is terminated.

ステップS1102において、パルス電圧出力部231は、マルチフェーズでFET122、222を制御して、ステップS1103に進む。つまり、本ステップにおいて、パルス電圧出力部231は、異なるフェーズで電圧Gate1、2をそれぞれ出力する。そして、電圧Gate1は、パルス幅可変部13aでパルス幅を短くしてFET122に出力する。一方、電圧Gate2は、パルス幅を短くすることなく直接FET222に出力する。   In step S1102, the pulse voltage output unit 231 controls the FETs 122 and 222 in multiphase, and proceeds to step S1103. That is, in this step, the pulse voltage output unit 231 outputs the voltages Gate1 and Gate2 in different phases. The voltage Gate 1 is output to the FET 122 with the pulse width variable unit 13 a shortening the pulse width. On the other hand, the voltage Gate2 is directly output to the FET 222 without shortening the pulse width.

ステップS1103において、エンジン始動が終了した場合(S1103:Yes)には図11に示す処理を終了する。エンジン始動が終了していない場合(S1103:No)にはステップS1104に進む。   In step S1103, when the engine start is finished (S1103: Yes), the processing shown in FIG. 11 is finished. If the engine has not been started (S1103: No), the process proceeds to step S1104.

ステップS1104において、パルス電圧出力部231は、入力電圧の電圧値に応じて電圧変換回路220が軽負荷であるか否かを判断する。そして、電圧変換回路220が軽負荷である場合(S1104:Yes)、例えば入力電圧が閾値を超えており微小な昇圧動作が必要な場合にはステップS1102に戻る。一方、電圧変換回路220が軽負荷ではない場合(S1104:No)、例えば入力電圧が閾値以下で比較的大きな昇圧動作が必要な場合にはステップS1105に進む。   In step S1104, the pulse voltage output unit 231 determines whether or not the voltage conversion circuit 220 has a light load according to the voltage value of the input voltage. If the voltage conversion circuit 220 has a light load (S1104: Yes), for example, if the input voltage exceeds the threshold and a minute boosting operation is required, the process returns to step S1102. On the other hand, when the voltage conversion circuit 220 is not lightly loaded (S1104: No), for example, when the input voltage is equal to or lower than the threshold value and a relatively large boosting operation is required, the process proceeds to step S1105.

ステップS1105において、制御部230は、FET222への駆動電圧の出力を停止して、FET122のみに駆動電圧を出力する。具体的には、制御部230は、FET122のみに対して、パルス幅可変部13aによりパルス幅を短くした電圧を駆動電圧として駆動させる。   In step S1105, the control unit 230 stops outputting the drive voltage to the FET 222, and outputs the drive voltage only to the FET 122. Specifically, the control unit 230 drives only the FET 122 as a drive voltage using a voltage whose pulse width is shortened by the pulse width variable unit 13a.

ステップS1106において、エンジン始動が終了した場合(S1106:Yes)には図11に示す処理を終了する。エンジン始動が終了していない場合(S1106:No)にはステップS1104に戻る。   In step S1106, when the engine start is finished (S1106: Yes), the process shown in FIG. 11 is finished. If the engine has not been started (S1106: No), the process returns to step S1104.

上記図11に示す処理によれば、上述したように2相のマルチフェーズタイプの電圧変換処理において、一のフェーズ(位相)に対応するFET122を、他のフェーズ(位相)に対応するFET222に比べてより短いパルス幅の電圧により駆動させることができる。   According to the process shown in FIG. 11, in the two-phase multi-phase type voltage conversion process as described above, the FET 122 corresponding to one phase (phase) is compared with the FET 222 corresponding to another phase (phase). And can be driven by a voltage having a shorter pulse width.

さらに、上記図11に示す処理によれば、2つのスイッチング素子のうち、パルス幅可変部から駆動電圧を出力するスイッチング素子(FET122)以外のスイッチング素子(FET222)に対して、駆動電圧の出力を停止する。例えば2相のマルチフェーズタイプの電圧変換処理において、一のフェーズ(位相)に対応するスイッチング素子(FET122)を短いパルス幅の電圧により駆動させ、他のフェーズに対応するスイッチング素子(FET222)に対して動作を停止する。このような処理により、リップルの発生を抑制しながら、より微小な電圧変換を行うことができる。   Furthermore, according to the process shown in FIG. 11, the drive voltage is output to the switching element (FET 222) other than the switching element (FET 122) that outputs the drive voltage from the pulse width variable unit, out of the two switching elements. Stop. For example, in a two-phase multi-phase type voltage conversion process, a switching element (FET 122) corresponding to one phase (phase) is driven with a voltage having a short pulse width, and a switching element (FET 222) corresponding to another phase is driven. Stop operation. By such processing, it is possible to perform more minute voltage conversion while suppressing the occurrence of ripple.

なお、第3実施形態では、2相のマルチフェーズとしたが、これに限らず、3つ、4つのスイッチング素子を設けて、それぞれ異なる相に分けて動作させてもよい。つまり、2以上のスイッチング素子のうち、少なくとも1つの位相に対応付けられたスイッチング素子に、パルス幅可変部によりパルス幅を短くした電圧を駆動電圧として出力し、その他のスイッチング素子に対して、駆動電圧の出力を停止してもよい。   In the third embodiment, two-phase multiphase is used. However, the present invention is not limited to this, and three or four switching elements may be provided to be operated in different phases. That is, a voltage having a pulse width shortened by the pulse width variable unit is output as a drive voltage to a switching element associated with at least one phase among two or more switching elements, and the other switching elements are driven. The voltage output may be stopped.

(4)その他
本発明が適用される電圧変換装置は、上述した昇圧型DCDCコンバータに限らず、降圧型DCDCコンバータに適用することができる。また、本発明が適用される電圧変換装置は、スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させ入力電圧を所定の出力電圧に変換するものであれば、上記の実施形態で説明した非絶縁型のDCDCコンバータに限らず、例えば、入力端子と出力端子とがトランスを介して絶縁された絶縁型DCDCコンバータにも適用することができる。
(4) Others The voltage converter to which the present invention is applied is not limited to the step-up DCDC converter described above, but can be applied to a step-down DCDC converter. The voltage conversion device to which the present invention is applied is the non-insulated device described in the above embodiment as long as the switching element is driven to generate an induced voltage in the inductor and convert the input voltage into a predetermined output voltage. For example, the present invention can be applied to an isolated DCDC converter in which an input terminal and an output terminal are insulated via a transformer.

120 電圧変換回路
121、221 チョークコイル
122、222 FET
130、230 制御部
131、231 パルス電圧出力部
13a パルス幅可変部
120 Voltage conversion circuit 121, 221 Choke coil 122, 222 FET
130, 230 Control unit 131, 231 Pulse voltage output unit 13a Pulse width variable unit

Claims (8)

スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記スイッチング素子の制御端子に駆動電圧を出力して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
パルス状の電圧を出力するパルス電圧出力部と、
前記パルス電圧出力部から出力された電圧のパルス幅を短くし、前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力するパルス幅可変部と、
前記パルス電圧出力部が出力したパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第1出力経路、または、前記パルス幅可変部によりパルス幅を短くしたパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第2出力経路に切り替える出力経路切替部と、
前記入力電圧と前記所定の出力電圧との入出力電圧差を算出する電圧差算出部とを有し、
前記出力経路切替部は、前記入出力電圧差が閾値以下の場合に、前記第2出力経路に切り替えることを特徴とする電圧変換装置。
A voltage conversion circuit that converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving the switching element and generating an induced voltage in the inductor;
A control unit that outputs a driving voltage to a control terminal of the switching element and drives the switching element at a predetermined timing; and
The controller is
A pulse voltage output unit that outputs a pulsed voltage;
Shortening the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit, and outputting the driving voltage to the switching element as a pulse width variable unit;
A first output path that outputs the pulse voltage output from the pulse voltage output unit to the switching element as the drive voltage, or a pulse voltage that has a pulse width shortened by the pulse width variable unit as the drive voltage. An output path switching unit that switches to a second output path that outputs to the switching element;
A voltage difference calculator that calculates an input / output voltage difference between the input voltage and the predetermined output voltage;
The output path switching unit switches to the second output path when the input / output voltage difference is equal to or less than a threshold value .
スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記スイッチング素子の制御端子に駆動電圧を出力して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
パルス状の電圧を出力するパルス電圧出力部と、
前記パルス電圧出力部から出力された電圧のパルス幅を短くし、前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力するパルス幅可変部と、
前記パルス電圧出力部が出力したパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第1出力経路、または、前記パルス幅可変部によりパルス幅を短くしたパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第2出力経路に切り替える出力経路切替部と、
前記パルス電圧出力部が出力したパルス状の電圧のパルス幅を算出するパルス幅算出部とを有し、
前記出力経路切替部は、前記算出したパルス幅が閾値以下の場合に、前記第2出力経路に切り替えることを特徴とする電圧変換装置。
A voltage conversion circuit that converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving the switching element and generating an induced voltage in the inductor;
A control unit that outputs a driving voltage to a control terminal of the switching element and drives the switching element at a predetermined timing; and
The controller is
A pulse voltage output unit that outputs a pulsed voltage;
Shortening the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit, and outputting the driving voltage to the switching element as a pulse width variable unit;
A first output path that outputs the pulse voltage output from the pulse voltage output unit to the switching element as the drive voltage, or a pulse voltage that has a pulse width shortened by the pulse width variable unit as the drive voltage. An output path switching unit that switches to a second output path that outputs to the switching element;
A pulse width calculation unit that calculates a pulse width of the pulsed voltage output by the pulse voltage output unit;
The output path switching unit switches to the second output path when the calculated pulse width is equal to or smaller than a threshold value .
前記出力経路切替部は、前記第1出力経路または前記第2出力経路に切り替えるリレー回路を有することを特徴とする請求項1または2記載の電圧変換装置。 The output path switching unit, a voltage converter according to claim 1, wherein further comprising a relay circuit to switch to the first output path or the second output path. スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記スイッチング素子の制御端子に駆動電圧を出力して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
パルス状の電圧を出力するパルス電圧出力部と、
前記パルス電圧出力部から出力された電圧のパルス幅を短くし、前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力するパルス幅可変部とを有し、
前記電圧変換回路は、2以上のスイッチング素子を、各スイッチング素子に対応する位相ごとに駆動することで入力電圧を所定の出力電圧に変換し、
前記制御部は、前記2以上のスイッチング素子のうち、少なくとも1つの位相に対応するスイッチング素子に、前記パルス幅可変部によりパルス幅を短くした電圧を前記駆動電圧として出力することを特徴とする電圧変換装置。
A voltage conversion circuit that converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving the switching element and generating an induced voltage in the inductor;
A control unit that outputs a driving voltage to a control terminal of the switching element and drives the switching element at a predetermined timing; and
The controller is
A pulse voltage output unit that outputs a pulsed voltage;
Shortening the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit, and having a pulse width variable unit that outputs the driving voltage to the switching element;
The voltage conversion circuit converts an input voltage into a predetermined output voltage by driving two or more switching elements for each phase corresponding to each switching element,
The control unit outputs, as the drive voltage, a voltage whose pulse width is shortened by the pulse width variable unit to a switching element corresponding to at least one of the two or more switching elements. Conversion device.
前記制御部は、前記2以上のスイッチング素子のうち、前記パルス幅可変部から駆動電圧を出力するスイッチング素子以外の1以上のスイッチング素子に対して、駆動電圧の出力を停止することを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。 The control unit stops driving voltage output for one or more switching elements other than the switching element that outputs the driving voltage from the pulse width variable unit among the two or more switching elements. The voltage converter according to claim 4 . スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路と、
前記スイッチング素子の制御端子に駆動電圧を出力して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
パルス状の電圧を出力するパルス電圧出力部と、
前記パルス電圧出力部から出力された電圧のパルス幅を短くし、前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力するパルス幅可変部と、
前記パルス電圧出力部が出力した電圧の振幅を変化させる振幅可変部を有することを特徴とする電圧変換装置。
A voltage conversion circuit that converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving the switching element and generating an induced voltage in the inductor;
A control unit that outputs a driving voltage to a control terminal of the switching element and drives the switching element at a predetermined timing; and
The controller is
A pulse voltage output unit that outputs a pulsed voltage;
Shortening the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit, and outputting the driving voltage to the switching element as a pulse width variable unit;
A voltage converter having an amplitude variable unit that changes the amplitude of the voltage output from the pulse voltage output unit .
スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路と、A voltage conversion circuit that converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving the switching element and generating an induced voltage in the inductor;
前記スイッチング素子の制御端子に駆動電圧を出力して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる制御部と、を備え、A control unit that outputs a driving voltage to a control terminal of the switching element and drives the switching element at a predetermined timing; and
前記制御部は、The controller is
パルス状の電圧を出力するパルス電圧出力部と、A pulse voltage output unit that outputs a pulsed voltage;
前記パルス電圧出力部から出力された電圧のパルス幅を短くし、前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力するパルス幅可変部とを有し、Shortening the pulse width of the voltage output from the pulse voltage output unit, and having a pulse width variable unit that outputs the driving voltage to the switching element;
前記電圧変換回路は、前記スイッチング素子の電源電圧を変化させる電源電圧可変部をさらに有することを特徴とする電圧変換装置。The voltage conversion circuit further includes a power supply voltage variable unit that changes a power supply voltage of the switching element.
スイッチング素子を駆動してインダクタに誘導電圧を発生させることにより、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電圧変換回路の制御方法において、In the control method of the voltage conversion circuit that converts the input voltage into a predetermined output voltage by driving the switching element and generating an induced voltage in the inductor,
パルス状の電圧を出力する第1ステップと、A first step of outputting a pulsed voltage;
前記出力されたパルス状の電圧のパルス幅を短くし、駆動電圧としてスイッチング素子の制御端子に印加して、前記スイッチング素子を所定のタイミングで駆動させる第2ステップと、A second step of shortening the pulse width of the output pulsed voltage and applying it as a drive voltage to the control terminal of the switching element to drive the switching element at a predetermined timing;
前記第1ステップで出力したパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第1出力経路、または、前記第2ステップでパルス幅を短くしたパルス状の電圧を前記駆動電圧として前記スイッチング素子に出力する第2出力経路に切り替える第3ステップと、The first output path for outputting the pulsed voltage output in the first step to the switching element as the driving voltage, or the switching in which the pulsed voltage whose pulse width is shortened in the second step is the driving voltage. A third step of switching to a second output path that outputs to the element;
前記入力電圧と前記所定の出力電圧との入出力電圧差を算出する第4ステップとを有し、A fourth step of calculating an input / output voltage difference between the input voltage and the predetermined output voltage;
前記第3ステップは、前記入出力電圧差が閾値以下の場合に、前記第2出力経路に切り替えるステップを含むThe third step includes a step of switching to the second output path when the input / output voltage difference is less than or equal to a threshold value.
ことを特徴とする電圧変換装置の制御方法。A method for controlling a voltage conversion device.
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