JP6639037B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、入力電圧を所望の電圧に変換し電子機器に供給するためのスイッチング電源装置に関し、特に、低コストのデジタルプロセッサを用いて高精度な出力電圧制御を実現するスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply for converting an input voltage into a desired voltage and supplying the converted voltage to an electronic device, and more particularly to a switching power supply that realizes highly accurate output voltage control using a low-cost digital processor.
(デジタルプロセッサによるスイッチング電源装置の出力電圧制御)
従来、スイッチング電源装置の出力電圧をデジタルプロセッサで制御する技術として、特許文献1が開示されている。
(Output voltage control of switching power supply by digital processor)
2. Description of the Related Art Conventionally, Patent Document 1 discloses a technique for controlling an output voltage of a switching power supply device by a digital processor.
特許文献1のスイッチング電源装置は、デジタルプロセッサで制御可能な基準パルス生成部が出力する基準パルスVrpをパルス平滑回路で平滑することで目標電圧信号Vobを得る。 The switching power supply device of Patent Literature 1 obtains a target voltage signal Vob by smoothing a reference pulse Vrp output from a reference pulse generator controllable by a digital processor by a pulse smoothing circuit.
スイッチング電源装置の出力電圧Voは、誤差増幅回路によって目標電圧信号Vobに比例した所定の値になるように制御が行われる。基準パルスVrpは所定の周期と所定のデューティを持つ方形波であり、目標電圧Vobは、基準パルスVrpの振幅とデューティで決定される。 The output voltage Vo of the switching power supply is controlled by an error amplifier circuit so as to be a predetermined value proportional to the target voltage signal Vob. The reference pulse Vrp is a square wave having a predetermined cycle and a predetermined duty, and the target voltage Vob is determined by the amplitude and the duty of the reference pulse Vrp.
基準パルスVrpがHレベルの時の電圧をVH、Lレベルの時の電圧をVL、デューティをdとすると、目標電圧Vobは、
Vob=(VH−VL)×d+VL
となる。例えば、VH=5ボルト、VL=0ボルト、d=0.5の場合は目標電圧Vob=2.5ボルトが得られることになる。従って、スイッチング電源装置の出力電圧Voの設定の分解能は、基準パルスVrpのデューティdを設定する際の分解能によって決定される。
Assuming that the voltage when the reference pulse Vrp is at the H level is VH, the voltage when the reference pulse Vrp is at the L level is VL, and the duty is d, the target voltage Vob is
Vob = (VH−VL) × d + VL
Becomes For example, when VH = 5 volts, VL = 0 volts, and d = 0.5, a target voltage Vob = 2.5 volts is obtained. Therefore, the resolution for setting the output voltage Vo of the switching power supply device is determined by the resolution for setting the duty d of the reference pulse Vrp.
基準パルス生成部が出力する方形波は、クロック発生器のクロック信号Vckをカウンタでカウントすることでカウント値を生成し、カウント値がレジスタ設定値R1に達したところで、基準パルスVrpの電圧レベルをLレベルとし、カウント値がレジスタ設定値R2に達したところで、基準パルスVrpの電圧レベルをHレベルにすると同時にカウント値をリセットする動作が繰り返されることで生成される。 The square wave output from the reference pulse generation unit generates a count value by counting the clock signal Vck of the clock generator with a counter, and when the count value reaches the register setting value R1, the voltage level of the reference pulse Vrp is changed. When the count value reaches the register set value R2, the operation of resetting the count value at the same time as setting the voltage level of the reference pulse Vrp to the H level is repeated.
従って、クロック信号Vckの周期とレジスタ設定値R2が基準パルスVrpの方形波の周期を決定し、レジスタ設定値R1が基準パルスVrpのデューティを決定する。 Therefore, the cycle of the clock signal Vck and the register setting value R2 determine the cycle of the square wave of the reference pulse Vrp, and the register setting value R1 determines the duty of the reference pulse Vrp.
このとき基準パルスVrpのデューティdはR1/R2であるので、デューティdの設定分解能はレジスタ設定値R2となる。例えば、クロック信号Vckの周期が100nsec、レジスタ設定値R2が10000の場合は、基準パルスVrpの周期は1msとなり、デューティdの設定分解能は10000となる。 At this time, since the duty d of the reference pulse Vrp is R1 / R2, the setting resolution of the duty d is the register setting value R2. For example, when the cycle of the clock signal Vck is 100 nsec and the register setting value R2 is 10000, the cycle of the reference pulse Vrp is 1 ms, and the setting resolution of the duty d is 10000.
レジスタ設定値R1が5000の場合はデューティdは0.5となり、目標電圧Vobとして2.5ボルトが得られる。レジスタ設定値R1が5001の場合はデューティdは0.5001となり、目標電圧Vobとして2.5005ボルトが得られる。ここで、レジスタ設定値R1、R2はデジタルプロセッサで設定される値である。 When the register set value R1 is 5000, the duty d is 0.5, and 2.5 volts is obtained as the target voltage Vob. When the register setting value R1 is 5001, the duty d is 0.5001, and 2.505 volts is obtained as the target voltage Vob. Here, the register setting values R1 and R2 are values set by the digital processor.
デジタルプロセッサを用いてスイッチング電源装置の出力電圧Voを高分解能で設定するためには、高分解能のDAコンバータを使用することが一般的であるが、高分解能のDAコンバータを備えたデジタルプロセッサはたいへん高価であるため、汎用の低コストのデジタルプロセッサはDAコンバータを備えていないか、もしくは、備えていても分解能が低いものである場合がほとんどである。 In order to set the output voltage Vo of the switching power supply with a high resolution using a digital processor, it is common to use a high-resolution DA converter, but a digital processor having a high-resolution DA converter is very difficult. Due to the high cost, general-purpose low-cost digital processors often do not have a DA converter, or have a low resolution even if they do.
汎用の低コストなデジタルプロセッサでも、クロック発生器や基準パルス生成部を備えているため、特許文献1の技術を用いることで、低コストのデジタルプロセッサを用いた場合でも出力電圧を高分解能で制御することが可能となる。 Even a general-purpose low-cost digital processor is provided with a clock generator and a reference pulse generation unit. Therefore, the technology of Patent Document 1 is used to control the output voltage with high resolution even when using a low-cost digital processor. It is possible to do.
(外部から入力された電圧によるスイッチング電源装置の出力電圧可変制御)
また、スイッチング電源装置の出力電圧を、外部から入力された電圧信号で可変する技術が、特許文献2に開示されている。
(Variable output voltage control of switching power supply unit by externally input voltage)
特許文献2のスイッチング電源装置は、出力電圧を抵抗で分圧した電圧が誤差増幅器の入力の一端に入力されており、誤差増幅器の入力の他端は、コントロール電圧端子とされている。誤差増幅器は、スイッチング電源装置の出力電圧をコントロール電圧端子に印加された電圧に比例した電圧となるように出力電圧を制御する。
In the switching power supply device of
これにより、誤差増幅器は、コントロール電圧端子に印加された電圧に対してスイッチング電源装置の出力電圧が比例した電圧となるように制御を行うことができるようになり、例えばコントロール電圧端子に正弦波を入力することでスイッチング電源装置の出力電圧を正弦波状に成形すると言ったようなことができる。 This allows the error amplifier to perform control so that the output voltage of the switching power supply becomes a voltage proportional to the voltage applied to the control voltage terminal, for example, a sine wave to the control voltage terminal. By inputting, the output voltage of the switching power supply can be shaped into a sine wave.
ところで、特許文献2のスイッチング電源装置は、コントロール電圧端子に印加された電圧を誤差増幅器に直接入力していたため、スイッチング電源装置の出力電圧をコントロール電圧端子に印加された電圧に比例した電圧となるようにしか制御することができなかった。
By the way, in the switching power supply device of
これに対し特許文献3のスイッチング電源装置には、スイッチング電源装置の出力電圧を可変するためのコントロール電圧(アナログ値)をデジタルプロセッサでデジタル値に変換した上で、このデジタル値に基づいてスイッチング電源装置の出力電圧を制御する技術が開示されている。 On the other hand, the switching power supply disclosed in Patent Document 3 converts a control voltage (analog value) for varying the output voltage of the switching power supply into a digital value by a digital processor, and then switches the switching power supply based on the digital value. Techniques for controlling the output voltage of the device have been disclosed.
特許文献3のスイッチング電源装置は、外部入力端子に入力されているアナログ電圧(出力電圧を可変するためのコントロール電圧)を、デジタルプロセッサの処理部がADコンバータを用いて、デジタル値の電圧設定信号Vtrm(k)に変換して取得する。 In the switching power supply device of Patent Document 3, a processing unit of a digital processor converts an analog voltage (control voltage for varying an output voltage) input to an external input terminal into a digital value voltage setting signal using an AD converter. Converted to Vtrm (k) and acquired.
処理部は電圧設定信号Vtrm(k)や他に与えられている条件に従って、自己目標値VR(k)を演算し、基準電源の電圧を自己目標値VR(k)に設定し、誤差アンプに出力する。これにより、スイッチング電源装置の出力電圧Voは、基準電源の電圧VR(k)に比例した所定の値になるように制御が行われる。 The processing unit calculates the self-target value VR (k) according to the voltage setting signal Vtrm (k) and other given conditions, sets the voltage of the reference power supply to the self-target value VR (k), and supplies the self-target value VR (k) to the error amplifier. Output. As a result, control is performed so that the output voltage Vo of the switching power supply becomes a predetermined value proportional to the voltage VR (k) of the reference power supply.
特許文献3の技術を用いることにより、スイッチング電源装置の処理部は、外部入力端子に入力されているアナログ値で出力電圧Voを設定することができるようになり、また、出力電圧を可変するためのコントロール電圧に対する出力電圧Voの可変方法を、比例、反比例、直線、対数、可変幅制限等のように自由に設定することができるようになる。また、スイッチング電源装置の動作中に、例えば、通信機能による電圧設定に切り替えると言ったことも自由に行うことができるようになる。 By using the technique of Patent Literature 3, the processing unit of the switching power supply device can set the output voltage Vo with an analog value input to the external input terminal, and can vary the output voltage. Can be set freely, such as proportional, inversely proportional, linear, logarithmic, and variable width limiting. In addition, during the operation of the switching power supply device, for example, switching to voltage setting by a communication function can be freely performed.
なお、特許文献3では、基準電源で自己目標電圧VR(k)を生成する技術が明記されていないが、先の特許文献1を用いることで、基準電源の自己目標電圧VR(k)を生成することができる。 Note that Patent Document 3 does not specify a technique for generating the self-target voltage VR (k) using the reference power supply. However, by using Patent Document 1, the self-target voltage VR (k) of the reference power supply is generated. can do.
ところで、特許文献1と特許文献3を組み合わせることで、スイッチング電源装置は、出力電圧を可変するためのコントロール電圧の取得と出力電圧設定の双方をデジタルプロセッサで処理することが可能になる。ただし、これらの従来例を組み合わせたスイッチング電源装置においては、低コストのデジタルプロセッサを用いて広い出力電圧可変範囲を得ようとすると以下の問題がある。 By the combination of Patent Document 1 and Patent Document 3, the switching power supply device can process both the acquisition of the control voltage for varying the output voltage and the setting of the output voltage by the digital processor. However, in a switching power supply device combining these conventional examples, there is the following problem when trying to obtain a wide output voltage variable range using a low-cost digital processor.
低コストのデジタルプロセッサを制御に用いる場合において、出力電圧の設定に関しては、特許文献1の技術を用いることで十分に高分解能に設定することができる。ここで、低コストのデジタルプロセッサが備えるADコンバータは、8bitや10bitと言った分解能が低いものが一般的である。従って、特許文献3の技術を用いて出力電圧を設定するためのコントロール電圧をデジタル値に変換する場合、例えば、10bitのADコンバータでは210=1024段階でしかデジタル値を得ることができない。 When a low-cost digital processor is used for control, the output voltage can be set to a sufficiently high resolution by using the technique of Patent Document 1. Here, an AD converter provided in a low-cost digital processor generally has a low resolution such as 8 bits or 10 bits. Therefore, when a control voltage for setting an output voltage is converted into a digital value using the technique of Patent Document 3, for example, a 10-bit AD converter can obtain a digital value only in 2 10 = 1024 steps.
例えば、最高出力電圧として約6.144ボルト、最低出力電圧として約0ボルトを出力することができるスイッチング電源装置の出力電圧を、分解能10bitのADコンバータを用いてコントロール電圧をデジタル値に変換して出力電圧を設定する場合、出力電圧設定の分解能は、
(6.144ボルト−0ボルト)/210=6ミリボルト
となる。この場合、デジタルプロセッサは、ADコンバータからのデジタル値NDGに対して、式(1)に従うようにスイッチング電源の出力電圧Voを制御することになる。
Vo=NDG×6ミリボルト (1)
ここで、デジタル値NDGは、NDG=0〜1023の整数となる。
For example, the output voltage of a switching power supply that can output about 6.144 volts as the maximum output voltage and about 0 volts as the minimum output voltage is converted into a digital value by converting the control voltage into a digital value using an AD converter with a resolution of 10 bits. When setting the output voltage, the resolution of the output voltage setting is
(6.144 volts-0 volts) / 2 10 = 6 millivolts. In this case, the digital processor controls the output voltage Vo of the switching power supply with respect to the digital value NDG from the AD converter according to the equation (1).
Vo = NDG x 6 millivolts (1)
Here, the digital value NDG is an integer of NDG = 0 to 1023.
出力電圧の設定分解能は、特許文献1の技術で十分に高くすることができるが、出力電圧を可変するためのコントロール電圧をデジタル値に変換する際のADコンバータの分解能が低いと、結果として、スイッチング電源装置の出力電圧Voを高分解能に設定することができなくなってしまう。 Although the setting resolution of the output voltage can be sufficiently increased by the technique of Patent Document 1, when the resolution of the AD converter for converting the control voltage for varying the output voltage into a digital value is low, as a result, This makes it impossible to set the output voltage Vo of the switching power supply at a high resolution.
例えば、式(1)のスイッチング電源装置では6ミリボルト以下の部分の電圧を設定することができない。この問題は、出力電圧可変範囲を広くすると顕著となる。例えば、スイッチング電源装置において、出力電圧の可変範囲を半分にすると、出力電圧を可変するためのコントロール電圧の変化に対して、出力電圧の可変範囲が半分になるため、スイッチング電源装置は3ミリボルトのステップで出力電圧設定を行うことができることになる。 For example, in the switching power supply of the formula (1), it is not possible to set a voltage of a portion of 6 millivolts or less. This problem becomes conspicuous when the output voltage variable range is widened. For example, in a switching power supply device, if the variable range of the output voltage is halved, the variable range of the output voltage is halved with respect to a change in the control voltage for varying the output voltage. The output voltage can be set in steps.
(ADコンバータの量子化ゆらぎの問題)
次に、ADコンバータの量子化ゆらぎに起因する出力電圧設定の問題を説明する。一般的な逐次変換型のADコンバータを例にADコンバータの動作を以下に説明する。ADコンバータ回路内には、アナログのリファレンス電圧VADrefを出力するリファレンス電圧回路、アナログの比較電圧VADcmpを出力する比較電圧生成回路、電圧コンパレータ、および、ADコンバータ制御回路が備えられている。
(Problem of quantization fluctuation of AD converter)
Next, a problem of the output voltage setting caused by the quantization fluctuation of the AD converter will be described. The operation of the AD converter will be described below using a general successive conversion type AD converter as an example. The AD converter circuit includes a reference voltage circuit that outputs an analog reference voltage VADref, a comparison voltage generation circuit that outputs an analog comparison voltage VADcmp, a voltage comparator, and an AD converter control circuit.
比較電圧生成回路が発生する比較電圧VADcmpは、リファレンス電圧回路からのリファレンス電圧VADrefを分圧した電圧で生成され、ADコンバータ制御回路から比較電圧生成回路に与えられた分圧情報ADdivに対応した電圧を発生する。10bitのADコンバータでは、分圧情報ADdivは0〜1023の整数が与えられることになり、比較電圧VADcmpは式(2)のようになる。
VADcmp=VADRef/1024×ADdiv (2)
The comparison voltage VADcmp generated by the comparison voltage generation circuit is generated as a voltage obtained by dividing the reference voltage VADref from the reference voltage circuit, and is a voltage corresponding to the divided information ADdiv given to the comparison voltage generation circuit from the AD converter control circuit. Occurs. In a 10-bit AD converter, the divided voltage information ADdiv is given an integer of 0 to 1023, and the comparison voltage VADcmp is as shown in Expression (2).
VADcmp = VADRef / 1024 × ADdiv (2)
ADコンバータ回路内の電圧コンパレータには、比較電圧生成回路からの比較電圧VADcmpと出力電圧を可変するためのコントロール電圧VTRMが入力される。ADコンバータ制御回路は、分圧情報ADdivをスキャンすることで比較電圧生成回路からの比較電圧VADcmpを変化させる。そして、分圧情報ADdivを変化させる毎に、電圧コンパレータで比較電圧VADcmpとコントロール電圧VTRMの比較を行う。比較動作の結果、コントロール電圧VTRMと比較電圧VADcmpの電圧値が最も近くなったときに比較動作を完了し、分圧情報ADdivの値をAD測定値(デジタル値)NADmeasとして出力する。 The comparison voltage VADcmp from the comparison voltage generation circuit and the control voltage VTRM for varying the output voltage are input to the voltage comparator in the AD converter circuit. The AD converter control circuit changes the comparison voltage VADcmp from the comparison voltage generation circuit by scanning the divided voltage information ADdiv. Then, each time the divided voltage information ADdiv is changed, the voltage comparator compares the comparison voltage VADcmp with the control voltage VTRM. As a result of the comparison operation, when the voltage value of the control voltage VTRM and the voltage value of the comparison voltage VADcmp become closest, the comparison operation is completed, and the value of the divided voltage information ADdiv is output as an AD measurement value (digital value) NADmeas.
ここで、リファレンス電圧VADRefとして5.120ボルトが与えられているとして逐次変換型のADコンバータの動作を説明する。 Here, the operation of the successive conversion type AD converter will be described on the assumption that 5.120 V is applied as the reference voltage VADRef.
ADコンバータが出力するAD測定値NADmeasを、式(1)のデジタル値NDGとして用いて出力電圧を制御するスイッチング電源装置を考える。このスイッチング電源装置は、コントロール電圧VTRMに4.000ボルトを与えると、式(2)よりAD測定値NADmeasとして800が得られ、式(1)に従って出力電圧Voとして4.800ボルトが出力され、また、コントロール電圧VTRMに4.005ボルトを与えると、式(2)よりAD測定値NADmeasとして801が得られ、式(1)に従って出力電圧Voとして4.806ボルトが出力される。 A switching power supply device that controls an output voltage by using an AD measured value NADmeas output from an AD converter as a digital value NDG of Expression (1) is considered. In this switching power supply, when 4.000 volts is applied to the control voltage VTRM, 800 is obtained as the AD measured value NADmeas from equation (2), and 4.800 volts is output as the output voltage Vo according to equation (1). When 4.005 volts is applied to the control voltage VTRM, 801 is obtained as the AD measured value NADmeas from equation (2), and 4.806 volts is output as the output voltage Vo according to equation (1).
ここで、コントロール電圧VTRMに4.000ボルトと4.005ボルトの中間の電圧である4.0025ボルトを与えると、ADコンバータの分解能よりも小さい電圧の部分をデジタル値に変換する動作を行うことになり、AD測定値NADmeasは、確率50%で800か801の何れかが出力されることになる。 Here, when the control voltage VTRM is provided with an intermediate voltage of 4.000 volts and 4.005 volts, that is, 4.0025 volts, an operation of converting a voltage portion smaller than the resolution of the AD converter into a digital value is performed. The AD measurement value NADmeas is either 800 or 801 with a probability of 50%.
これは、ADコンバータの「量子化ゆらぎ」と言われる一般的な現象で、先のADコンバータの「コントロール電圧VTRMと比較電圧VADcmpの電圧値が最も近くなったときに比較動作を完了し、分圧情報ADdivの値をAD測定値NADmeasとして出力する」と言う動作と、実在の回路における「ADコンバータ回路のリファレンス電圧回路のリファレンス電圧VADRefや、出力電圧Voを可変するためのコントロール電圧VTRM等が持つ電圧のゆらぎ」に起因する。 This is a general phenomenon called “quantization fluctuation” of the AD converter, and the comparison operation is completed when the voltage value of the control voltage VTRM and the comparison voltage VADcmp of the previous AD converter becomes closest. The operation of "outputting the value of the pressure information ADdiv as the AD measurement value NADmeas" and the "reference voltage VADRef of the reference voltage circuit of the AD converter circuit, the control voltage VTRM for varying the output voltage Vo, etc." Voltage fluctuations ".
以下、単純化して考えるために、リファレンス電圧VADrefには電圧ゆらぎが無いとし、コントロール電圧VTRMの電圧ゆらぎに対するAD測定値NADmeasを考える。 Hereinafter, for simplification, it is assumed that there is no voltage fluctuation in the reference voltage VADref, and an AD measurement value NADmeas for the voltage fluctuation of the control voltage VTRM is considered.
コントロール電圧VTRMが4.0025ボルトから若干高い方向の電圧ゆらぎが発生しているときにADコンバータの変換動作が行われると、分圧情報ADdivが801の時にコントロール電圧VTRMと比較電圧VADcmpの値が最も近くなるためAD測定値NADmeasとして801が出力されることになる。 When the conversion operation of the AD converter is performed while the voltage fluctuation in the direction slightly higher than 4.0025 volts is generated from the control voltage VTRM, when the divided voltage information ADdiv is 801, the values of the control voltage VTRM and the comparison voltage VADcmp are changed. Since it is closest, 801 is output as the AD measurement value NADmeas.
また、コントロール電圧VTRMが4.0025ボルトから若干低い方向の電圧ゆらぎが発生しているときにADコンバータの変換動作が行われると、分圧情報ADdivが800の場合にコントロール電圧VTRMと比較電圧VADcmpの値が最も近くなるためAD測定値NADmeasとして800が出力されることになる。 Further, if the conversion operation of the AD converter is performed while the voltage fluctuation in the direction slightly lower than 4.0025 volts is generated from the control voltage VTRM, when the divided voltage information ADdiv is 800, the control voltage VTRM and the comparison voltage VADcmp are used. Is closest, 800 is output as the AD measurement value NADmeas.
電圧ゆらぎは、コントロール電圧VTRMの4.0025ボルトを中心として一様分布的に発生することになるため、AD測定値NADmeasは50%の確率で800もしくは801の何れかが出力されることになる。 Since the voltage fluctuation occurs uniformly with the control voltage VTRM at 4.0025 volts as the center, the AD measurement value NADmeas is output at 800% or 801 with a probability of 50%. .
また、コントロール電圧VTRMが4.000Vボルトよりも大きく4.0025ボルトよりも小さい場合は、AD測定値NADmeasとして800を出力する確率が801を出力する確率よりも高くなる。 When the control voltage VTRM is larger than 4.000 V volts and smaller than 4.0025 volts, the probability of outputting 800 as the AD measured value NADmeas is higher than the probability of outputting 801.
このとき、コントロール電圧VTRMが4.000ボルトに近いほどAD測定値NADmeasは800を出力する確率が高くなる。逆に、コントロール電圧VTRMが4.0025ボルトよりも大きく4.005ボルトよりも小さい場合は、AD測定値NADmeasとして801を出力する確率が800を出力する確率よりも高くなる。 At this time, the probability that the AD measurement value NADmeas outputs 800 increases as the control voltage VTRM is closer to 4.000 volts. Conversely, when the control voltage VTRM is greater than 4.0025 volts and less than 4.005 volts, the probability of outputting 801 as the AD measured value NADmeas is higher than the probability of outputting 800.
以上より、逐次比較型のADコンバータから出力されるAD測定値NADmeasを基に出力電圧Voを制御しているスイッチング電源装置では、AD測定値NADmeasが量子化ゆらぎによって変動すると出力電圧Voに変動が発生することになる。例えば、式(1)に従って出力電圧Voが制御されるようなスイッチング電源装置の場合には、AD測定値NADmeasが1だけ変動すると出力電圧Voが6ミリボルトも変動することになる。 As described above, in the switching power supply device that controls the output voltage Vo based on the AD measurement value NADmeas output from the successive approximation type AD converter, when the AD measurement value NADmeas fluctuates due to quantization fluctuation, the fluctuation in the output voltage Vo occurs. Will happen. For example, in the case of a switching power supply in which the output voltage Vo is controlled according to the equation (1), if the AD measurement value NADmeas fluctuates by 1, the output voltage Vo fluctuates by 6 millivolts.
この量子化ゆらぎによるスイッチング電源装置の出力電圧Voの変動は、スイッチング電源装置の出力リップルとなって現れる。ADコンバータに高分解能のものを用いることで、ADコンバータの量子化ゆらぎによって発生するスイッチング電源装置の出力リップルを小さくすることが可能であるが、高分解能のADコンバータは高コストであるため、スイッチング電源装置が高コストなものになってしまう。 The fluctuation of the output voltage Vo of the switching power supply due to the quantization fluctuation appears as an output ripple of the switching power supply. By using a high-resolution A / D converter, it is possible to reduce the output ripple of the switching power supply device caused by the quantization fluctuation of the A / D converter. The power supply becomes expensive.
また、他の方法として、リップルを除去するためのLCフィルタをスイッチング電源装置の出力に付加する方法があるが、ゆらぎは不定期かつ低周波数で発生するため、スイッチング電源装置の出力リップルも不定期かつ低周波数なものとなり、これを除去するためにはスイッチング電源装置の出力に低周波のリップルを除去できる大型のLCフィルタを取り付けることになり、スイッチング電源装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。 As another method, there is a method of adding an LC filter for removing a ripple to the output of the switching power supply. However, since the fluctuation occurs irregularly and at a low frequency, the output ripple of the switching power supply also varies irregularly. In order to eliminate this, a large LC filter capable of removing low-frequency ripple must be attached to the output of the switching power supply, resulting in an increase in the size and cost of the switching power supply. I will.
(ADコンバータの分解能に対する現在の解決法と問題)
ADコンバータの分解能が低いことに起因して発生するスイッチング電源装置の出力リップルは、ADコンバータの分解能を高くすることで実用上の問題が出ないレベルまで低減することができる。
(Current solutions and problems for AD converter resolution)
The output ripple of the switching power supply device caused by the low resolution of the AD converter can be reduced to a level at which no practical problem occurs by increasing the resolution of the AD converter.
低分解能のADコンバータの分解能を擬似的に向上させる方法としてオーバーサンプリングと言われる手法がデジタルオーディオ機器等で使用されている。オーバーサンプリングは、ADコンバータの測定値を所定の回数だけ積算して得られる値を使用することで分解能を向上させる方法である。 As a method for artificially improving the resolution of a low-resolution AD converter, a method called oversampling is used in digital audio equipment and the like. Oversampling is a method of improving the resolution by using a value obtained by integrating the measured value of the AD converter a predetermined number of times.
オーバーサンプリングでは、先の量子化ゆらぎに起因して発生するAD測定値NADmeasのゆらぎの確率を利用することで分解能を向上させる。AD測定値NADmeasのゆらぎの確率は、ADコンバータの分解能よりも小さな部分の電圧によって決まることになるため、ADコンバータのサンプリング結果を積算した値にはADコンバータの分解能以下の情報が得られることになる。 In the oversampling, the resolution is improved by using the probability of the fluctuation of the AD measurement value NADmeas generated due to the above-mentioned quantization fluctuation. Since the probability of the fluctuation of the AD measurement value NADmeas is determined by the voltage of a portion smaller than the resolution of the AD converter, the information obtained by integrating the sampling results of the AD converter can obtain information lower than the resolution of the AD converter. Become.
オーバーサンプリングによる積算回数に対して向上する分解能のビット数は、表1のようになることが知られている。例えば、10bitのADコンバータの変換結果を4096回積算すると分解能は6bit分だけ向上することになり、16bitのADコンバータを使用した場合と同じ分解能が得られることになる。 It is known that the number of bits of the resolution that is improved with respect to the number of integrations by oversampling is as shown in Table 1. For example, if the conversion result of the 10-bit AD converter is integrated 4096 times, the resolution will be improved by 6 bits, and the same resolution as when a 16-bit AD converter is used will be obtained.
オーバーサンプリングを適用して分解能を向上させる場合、測定結果を得るまでに時間が長くなる問題が発生する。例えば、サンプリング周期が100μsecの分解能10bitのADコンバータを用いて、オーバーサンプリングを行うことで13bit相当の分解能を得ようとする場合は、表1より、64回のサンプリングが必要になる。この場合、100μsec×64回=6400μsecの時間が必要になる。 When the resolution is improved by applying oversampling, there is a problem that it takes a long time to obtain a measurement result. For example, when trying to obtain a resolution equivalent to 13 bits by performing oversampling by using an AD converter with a sampling period of 100 μsec and a resolution of 10 bits, 64 samplings are required from Table 1. In this case, 100 μsec × 64 times = 6400 μsec is required.
スイッチング電源装置において、出力電圧を可変するためのコントロール電圧VTRMをADコンバータで取得している場合にオーバーサンプリングを用いると、コントロール入力端子に入力されたコントロール電圧VTRMを変更した際にスイッチング電源装置の出力電圧Voが応答するまでの時間が長くなる。 In the switching power supply, when oversampling is used when the control voltage VTRM for varying the output voltage is obtained by the AD converter, when the control voltage VTRM input to the control input terminal is changed, the switching power supply The time required for the output voltage Vo to respond becomes longer.
特許文献3のスイッチング電源装置では、例えば、コントロール入力端子に正弦波を入力することで、スイッチング電源装置の出力電圧Voを正弦波状に成形することが可能であったが、オーバーサンプリングを用いたスイッチング電源装置では、コントロール入力端子に入力されたコントロール電圧VTRMを変更した際に出力電圧Voが応答するまでの時間が長くなってしまうため、コントロール電圧VTRMに対する出力電圧Voの成形が難しくなってしまう問題が発生する。 In the switching power supply device of Patent Document 3, for example, it is possible to shape the output voltage Vo of the switching power supply device into a sine wave shape by inputting a sine wave to the control input terminal. In the power supply device, when the control voltage VTRM input to the control input terminal is changed, the time required for the output voltage Vo to respond becomes longer, which makes it difficult to shape the output voltage Vo with respect to the control voltage VTRM. Occurs.
本発明は、低分解能のADコンバータしか持たない低コストのデジタルプロセッサを用いて出力電圧制御を行った場合でも、ADコンバータの量子化ゆらぎによるスイッチング電源装置の出力リップルの発生を抑制することと、コントロール入力端子に対する出力電圧の応答時間を短くすることを両立可能とするスッチング電源装置を提供することを目的とする。 The present invention suppresses generation of output ripple of a switching power supply device due to quantization fluctuation of an AD converter even when output voltage control is performed using a low-cost digital processor having only a low-resolution AD converter; It is an object of the present invention to provide a switching power supply device capable of shortening a response time of an output voltage to a control input terminal.
この目的を達成するため本発明のスイッチング電源装置は次の構成を備える。なお、カッコ内に図面中の信号や情報の符号を示す。
(第1発明:出力電圧を制御するスイッチンング電源装置)
本発明は、電力変換部と出力制御部を備えたスイッチング電源装置であって、
電力変換部は、スイッチング素子と出力平滑回路を備え、スイッチング素子のオンオフによって入力電圧を断続電圧に変換し、断続電圧を出力平滑回路で直流電圧に変換して出力電圧(Vo)を生成する回路であって、出力電圧(Vo)は出力制御部から与えられた制御用基準値(R1)によって制御され、
出力制御部は、電力変換部の出力電圧(Vo)を制御するためのコントロール電圧(VTRM)が入力され、電力変換部に対して出力電圧(Vo)を設定する制御用基準値(R1)を出力する回路であって、ADコンバータと、AD測定値積算処理部、AD測定値変動応答処理部及び設定情報生成処理部を備えた演算部とから構成されており、
ADコンバータは、コントロール電圧(VTRM)が入力されており、入力されたコントロール電圧(VTRM)からデジタル値であるAD測定値(NADmeas)を生成して演算部に出力し、
AD測定値積算処理部は、AD測定値(NADmeas)を所定の積算回数(m)だけ積算した値であるAD積算値(NADsum)を生成してAD測定値変動応答処理部へ出力し、
AD測定値変動応答処理部は、AD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値とAD積算値(NADsum)との差分を求め、差分が所定の変動判定値(a)以上又は超える場合は、AD演算値(NADcalc)をAD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値に設定して設定情報生成処理部に出力し、差分が所定の変動判定値(a)未満又は以下の場合は、AD演算値(NADcalc)をAD積算値(NADsum)に設定して設定情報生成処理部へ出力し、
設定情報生成処理部は、AD演算値(NADcalc)に基づき制御用基準値(R1)を生成して電力変換部に出力する、
ことを特徴とする。
To achieve this object, the switching power supply of the present invention has the following configuration. In addition, reference numerals of signals and information in the drawings are shown in parentheses.
(First invention: switching power supply device for controlling output voltage)
The present invention is a switching power supply device including a power conversion unit and an output control unit,
The power converter includes a switching element and an output smoothing circuit, and converts an input voltage to an intermittent voltage by turning on and off the switching element, and converts the intermittent voltage to a DC voltage by an output smoothing circuit to generate an output voltage (Vo). And the output voltage (Vo) is controlled by the control reference value (R1) given from the output control unit,
The output control unit receives a control voltage (VTRM) for controlling the output voltage (Vo) of the power conversion unit, and sets a control reference value (R1) for setting the output voltage (Vo) to the power conversion unit. A circuit for outputting, comprising an AD converter and an arithmetic unit including an AD measured value integration processing unit, an AD measured value fluctuation response processing unit, and a setting information generation processing unit,
The AD converter receives the control voltage (VTRM), generates an AD measurement value (NADmeas) which is a digital value from the input control voltage (VTRM), and outputs the AD measurement value to the arithmetic unit.
The AD measurement value integration processing unit generates an AD integration value (NADsum), which is a value obtained by integrating the AD measurement value (NADmeas) by a predetermined integration number (m), and outputs the value to the AD measurement value fluctuation response processing unit.
The AD measurement value variation response processing unit obtains a difference between a value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m) and the AD integration value (NADsum), and the difference is equal to or greater than a predetermined variation determination value (a) or If it exceeds, the AD operation value (NADcalc) is set to a value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m) and output to the setting information generation processing unit, and the difference is determined to be a predetermined fluctuation determination value (a). If less than or equal to or less than, the AD operation value (NADcalc) is set to the AD integrated value (NADsum) and output to the setting information generation processing unit.
The setting information generation processing unit generates a control reference value (R1) based on the AD operation value (NADcalc) and outputs the control reference value (R1) to the power conversion unit.
It is characterized by the following.
(第2発明:出力電流を制御するスイッチング電源装置)
本発明の別の形態にあっては、電力変換部と出力制御部を備えたスイッチング電源装置であって、
電力変換部は、スイッチング素子と出力平滑回路を備え、スイッチング素子のオンオフによって入力電圧を断続電圧に変換し、断続電圧を出力平滑回路で直流電圧に変換して出力電圧(Vo)及び出力電流(Io)を生成する回路であって、出力電流(Io)は出力制御部から与えられた制御用基準値(R1)によって制御され、
出力制御部は、電力変換部の出力電流(Io)を制御するためのコントロール電圧(ITRM)が入力され、電力変換部に対して出力電流(Io)を設定する制御用基準値(R1)を出力する回路であって、ADコンバータと、AD測定値積算処理部、AD測定値変動応答処理部及び設定情報生成処理部を備えた演算部とから構成されており、
ADコンバータは、コントロール電圧(ITRM)が入力されており、入力されたコントロール電圧(ITRM)からデジタル値であるAD測定値(NADmeas)を生成して演算部に出力し、
AD測定値積算処理部は、AD測定値(NADmeas)を所定の積算回数(m)だけ積算した値であるAD積算値(NADsum)を生成してAD測定値変動応答処理部へ出力し、
AD測定値変動応答処理部は、AD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値とAD積算値(NADsum)との差分を求め、差分が所定の変動判定値(a)以上又は超える場合は、AD演算値(NADcalc)をAD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値に設定して設定情報生成処理部に出力し、差分が所定の変動判定値(a)未満又は以下の場合は、AD演算値(NADcalc)をAD積算値(NADsum)に設定して設定情報生成処理部へ出力し、
設定情報生成処理部は、AD演算値(NADcalc)に基づき制御用基準値(R1)を生成して電力変換部に出力する、
ことを特徴とする。
(Second invention: switching power supply device for controlling output current)
According to another aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device including a power conversion unit and an output control unit,
The power converter includes a switching element and an output smoothing circuit, converts an input voltage into an intermittent voltage by turning on and off the switching element, converts the intermittent voltage into a DC voltage by an output smoothing circuit, and outputs an output voltage (Vo) and an output current ( A circuit for generating Io), wherein an output current (Io) is controlled by a control reference value (R1) given from an output control unit;
The output control unit receives a control voltage (ITRM) for controlling the output current (Io) of the power conversion unit and sets a control reference value (R1) for setting the output current (Io) to the power conversion unit. A circuit for outputting, comprising an AD converter and an arithmetic unit including an AD measured value integration processing unit, an AD measured value fluctuation response processing unit, and a setting information generation processing unit,
The AD converter receives the control voltage (ITRM), generates an AD measurement value (NADmeas) which is a digital value from the input control voltage (ITRM), and outputs it to the arithmetic unit.
The AD measurement value integration processing unit generates an AD integration value (NADsum), which is a value obtained by integrating the AD measurement value (NADmeas) by a predetermined integration number (m), and outputs the value to the AD measurement value fluctuation response processing unit.
The AD measurement value variation response processing unit obtains a difference between a value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m) and the AD integration value (NADsum), and the difference is equal to or greater than a predetermined variation determination value (a) or If it exceeds, the AD operation value (NADcalc) is set to a value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m) and output to the setting information generation processing unit, and the difference is determined to be a predetermined fluctuation determination value (a). If less than or equal to or less than, the AD operation value (NADcalc) is set to the AD integrated value (NADsum) and output to the setting information generation processing unit.
The setting information generation processing unit generates a control reference value (R1) based on the AD operation value (NADcalc) and outputs the control reference value (R1) to the power conversion unit.
It is characterized by the following.
(パルス周期設定用レジスタの設定値による演算の簡略化)
電力変換部は、出力制御部からの制御用基準値(R1)が入力される制御用基準電圧発生部を備えており、
制御用基準電圧発生部は、基準パルス発生部と平滑回路で構成され、
前記基準パルス発生部は、クロック信号が入力されたカウンタ、パルス周期設定用レジスタ、デューティ設定用レジスタ、及び基準パルスを平滑回路へ出力するパルス制御部を備え、
カウンタは、クロック信号をカウントしたカウント値をパルス制御部へ出力し、
パルス制御部は、カウント値がパルス周期設定用レジスタの設定値(R2)と一致した場合にカウンタのカウント値をリセットすると同時に基準パルスを所定の電圧レベルに設定し、カウント値がデューティ設定用レジスタの設定値(R1)と一致した場合に基準パルスの電圧レベルを反転させ、所定の周期、デューティおよびデューティの分解能を持った方形波の基準パルスを出力し、
パルス周期設定用レジスタには、基準パルスのデューティの分解能が、ADコンバータの分解能と積算回数mの積を2のn乗で除算した値(nは整数)となるパルス周期制御用基準値(R2)が設定され、
デューティ設定用レジスタには出力制御部から出力された制御用基準値(R1)が設定され、
平滑回路は、パルス制御部から出力された基準パルスの平滑により制御用基準電圧を生成する。
(Simplification of calculation by setting value of pulse cycle setting register)
The power converter includes a control reference voltage generator to which a control reference value (R1) is input from the output controller.
The control reference voltage generator includes a reference pulse generator and a smoothing circuit.
The reference pulse generation unit includes a counter to which a clock signal is input, a pulse cycle setting register, a duty setting register, and a pulse control unit that outputs a reference pulse to a smoothing circuit.
The counter outputs a count value obtained by counting the clock signal to the pulse control unit,
The pulse control unit resets the count value of the counter when the count value matches the set value (R2) of the pulse cycle setting register, sets the reference pulse to a predetermined voltage level at the same time, and sets the count value to the duty setting register. Inverts the voltage level of the reference pulse when it is equal to the set value (R1), and outputs a square wave reference pulse having a predetermined cycle, duty and duty resolution,
In the pulse cycle setting register, the pulse cycle control reference value (R2) in which the resolution of the duty of the reference pulse is a value obtained by dividing the product of the resolution of the AD converter and the number of integrations m by 2 n (n is an integer). ) Is set,
The control reference value (R1) output from the output control unit is set in the duty setting register.
The smoothing circuit generates a control reference voltage by smoothing the reference pulse output from the pulse control unit.
(第1発明の効果)
本発明は、電力変換部と出力制御部を備えたスイッチング電源装置であって、電力変換部は、スイッチング素子と出力平滑回路を備え、スイッチング素子のオンオフによって入力電圧を断続電圧に変換し、断続電圧を出力平滑回路で直流電圧に変換して出力電圧(Vo)を生成する回路であって、出力電圧は出力制御部から与えられた制御用基準値(R1)によって制御され、出力制御部は、電力変換部の出力電圧(Vo)を制御するためのコントロール電圧(VTRM)が入力され、電力変換部に対して出力電圧(Vo)を設定する制御用基準値(R1)を出力する回路であって、ADコンバータと、AD測定値積算処理部、AD測定値変動応答処理部及び設定情報生成処理部を備えた演算部とから構成されており、ADコンバータは、コントロール電圧(VTRM)が入力されており、入力されたコントロール電圧(VTRM)からデジタル値であるAD測定値(NADmeas)を生成して演算部に出力し、AD測定値積算処理部は、AD測定値(NADmeas)を所定の積算回数(m)だけ積算した値であるAD積算値(NADsum)を生成してAD測定値変動応答処理部へ出力し、AD測定値変動応答処理部は、AD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値とAD積算値(NADsum)との差分を求め、差分が所定の変動判定値(a)以上又は超える場合は、AD演算値(NADcalc)をAD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値に設定して設定情報生成処理部に出力し、差分が所定の変動判定値(a)未満又は以下の場合は、AD演算値(NADcalc)をAD積算値(NADsum)に設定して設定情報生成処理部へ出力し、設定情報生成処理部は、AD演算値(NADcalc)に基づき制御用基準値(R1)を生成して電力変換部に出力するようにしたため次の効果が得られる。
(Effect of the first invention)
The present invention is a switching power supply device including a power conversion unit and an output control unit, wherein the power conversion unit includes a switching element and an output smoothing circuit, and converts an input voltage into an intermittent voltage by turning on and off the switching element, and The output smoothing circuit converts the voltage into a DC voltage to generate an output voltage (Vo). The output voltage is controlled by a control reference value (R1) given from an output control unit. A control voltage (VTRM) for controlling the output voltage (Vo) of the power converter, and a control reference value (R1) for setting the output voltage (Vo) to the power converter. The AD converter includes an AD converter and an arithmetic unit including an AD measurement value integration processing unit, an AD measurement value fluctuation response processing unit, and a setting information generation processing unit. A trawl voltage (VTRM) is input, an AD measurement value (NADmeas), which is a digital value, is generated from the input control voltage (VTRM) and output to the arithmetic unit. An AD integrated value (NADsum), which is a value obtained by integrating the value (NADmeas) by a predetermined integration number (m), is output to the AD measured value fluctuation response processing unit. A difference between a value obtained by multiplying the value (NADmeas) by the number of times of integration (m) and an AD integrated value (NADsum) is obtained. If the difference is equal to or greater than a predetermined fluctuation determination value (a), the AD operation value (NADcalc) is calculated. A value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m) is output to the setting information generation processing unit, and when the difference is less than or less than the predetermined fluctuation determination value (a), The AD operation value (NADcalc) is set to the AD integrated value (NADsum) and output to the setting information generation processing unit, and the setting information generation processing unit generates the control reference value (R1) based on the AD operation value (NADcalc). As a result, the following effects can be obtained.
本発明では、低分解能のADコンバータを用いた場合でも、オーバーサンプリング(AD測定値積算処理)により、量子化ゆらぎによる出力リップルの発生を抑制し、オーバーサンプリングに起因するコントロール電圧(VTRM)の可変に対する出力電圧(Vo)の応答遅れをAD測定値積算処理(オーバーサンプリング)とAD測定値変動応答処理を同時に行うことで解決し、低コストのデジタルプロセッサでも、高精度の制御と高速な制御を両立することができるようになる。 In the present invention, even when a low-resolution AD converter is used, generation of output ripple due to quantization fluctuation is suppressed by oversampling (AD measurement value integration processing), and the control voltage (VTRM) caused by oversampling can be varied. The response delay of the output voltage (Vo) with respect to is solved by simultaneously performing the AD measurement value integration processing (oversampling) and the AD measurement value fluctuation response processing, so that even a low-cost digital processor can achieve high-precision control and high-speed control. You will be able to achieve both.
(第2発明の効果)
本発明の別の形態にあっては、電力変換部と出力制御部を備えたスイッチング電源装置であって、電力変換部は、スイッチング素子と出力平滑回路を備え、スイッチング素子のオンオフによって入力電圧を断続電圧に変換し、断続電圧を出力平滑回路で直流電圧に変換して出力電圧(Vo)及び出力電流(Io)を生成する回路であって、出力電流(Io)は出力制御部から与えられた制御用基準値(R1)によって制御され、出力制御部は、電力変換部の出力電流(Io)を制御するためのコントロール電圧(ITRM)が入力され、電力変換部に対して出力電流(Io)を設定する制御用基準値(R1)を出力する回路であって、ADコンバータと、AD測定値積算処理部、AD測定値変動応答処理部及び設定情報生成処理部とを備えた演算部から構成されており、ADコンバータは、コントロール電圧(ITRM)が入力されており、入力されたコントロール電圧(ITRM)からデジタル値であるAD測定値(NADmeas)を生成して演算部に出力し、AD測定値積算処理部は、AD測定値(NADmeas)を所定の積算回数(m)だけ積算した値であるAD積算値(NADsum)を生成してAD測定値変動応答処理部へ出力し、D測定値変動応答処理部は、AD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値とAD積算値(NADsum)との差分を求め、差分が所定の変動判定値(a)以上又は超える場合は、AD演算値(NADcalc)をAD測定値(NADmeas)に積算回数(m)を乗じた値に設定して設定情報生成処理部に出力し、差分が所定の変動判定値(a)未満又は以下の場合は、AD演算値(NADcalc)をAD積算値(NADsum)に設定して設定情報生成処理部へ出力し、設定情報生成処理部は、AD演算値(NADcalc)に基づき制御用基準値(R1)を生成して電力変換部に出力するようにしたため、次の効果が得られる。
(Effect of the second invention)
According to another aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device including a power conversion unit and an output control unit, wherein the power conversion unit includes a switching element and an output smoothing circuit, and controls an input voltage by turning on and off the switching element. A circuit for converting an intermittent voltage to a direct current voltage by an output smoothing circuit to generate an output voltage (Vo) and an output current (Io). The output current (Io) is supplied from an output control unit. The control voltage (ITRM) for controlling the output current (Io) of the power conversion unit is input to the output control unit, and the output current (Io) is supplied to the power conversion unit. A circuit for outputting a control reference value (R1) for setting an A / D converter, comprising an A / D converter, an A / D measurement value integration processing unit, an A / D measurement value fluctuation response processing unit, and a setting information generation processing unit. The AD converter receives a control voltage (ITRM), generates an AD measurement value (NADmeas) as a digital value from the input control voltage (ITRM), and outputs the digital value to the arithmetic unit. Then, the AD measurement value integration processing unit generates an AD integration value (NADsum), which is a value obtained by integrating the AD measurement value (NADmeas) by a predetermined integration number (m), and outputs the value to the AD measurement value fluctuation response processing unit. , The D-measurement-variation response processing unit obtains a difference between a value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m) and the AD integration value (NADsum), and the difference is equal to or greater than a predetermined variation determination value (a). Or, if it exceeds, set the AD operation value (NADcalc) to the value obtained by multiplying the AD measurement value (NADmeas) by the number of integrations (m), and output it to the setting information generation processing unit, If the value is less than or less than the predetermined change determination value (a), the AD calculation value (NADcalc) is set to the AD integrated value (NADsum) and output to the setting information generation processing unit. Since the control reference value (R1) is generated based on the value (NADcalc) and output to the power conversion unit, the following effects can be obtained.
本発明では、低分解能のADコンバータを用いた場合でも、オーバーサンプリング(AD測定値積算処理)により、量子化ゆらぎによる出力電流(Io)の振動の発生を抑制し、オーバーサンプリングに起因するコントロール電圧(ITRM)の可変に対する出力電流(Io)の応答遅れをAD測定値積算処理(オーバーサンプリング)とAD測定値変動応答処理を同時に行うことで解決し、低コストのデジタルプロセッサでも、高精度の制御と高速な制御を両立することができるようになる。 In the present invention, even when a low-resolution AD converter is used, generation of oscillation of the output current (Io) due to quantization fluctuation is suppressed by oversampling (AD measurement value integration processing), and control voltage caused by oversampling is suppressed. The response delay of the output current (Io) with respect to the variation of (ITRM) is solved by simultaneously performing the AD measurement value integration processing (oversampling) and the AD measurement value fluctuation response processing. And high-speed control can be achieved at the same time.
(パルス周期設定用レジスタの設定値による演算の効果)
また、電力変換部は、出力制御部からの制御用基準値(R1)が入力される制御用基準電圧発生部を備えており、制御用基準電圧発生部は、基準パルス発生部と平滑回路で構成され、基準パルス発生部は、クロック信号が入力されたカウンタ、パルス周期設定用レジスタ、デューティ設定用レジスタ、及び基準パルスを平滑回路へ出力するパルス制御部を備え、カウンタは、クロック信号をカウントしたカウント値をパルス制御部へ出力し、パルス制御部は、カウント値がパルス周期設定用レジスタの設定値(R2)と一致した場合にカウンタにカウント値をリセットすると同時に基準パルスを所定の電圧レベルに設定し、カウント値がデューティ設定用レジスタの設定値(R1)と一致した場合に基準パルスの電圧レベルを反転させ、所定の周期、デューティおよびデューティの分解能を持った方形波の基準パルスを出力し、パルス周期設定用レジスタには、基準パルスのデューティの分解能が、ADコンバータの分解能と積算回数mの積を2のn乗で除算した値(nは整数)となるパルス周期制御用基準値(R2)が設定され、デューティ設定用レジスタには出力制御部から出力された制御用基準値(R1)が設定され、平滑回路は、パルス制御部から出力された基準パルスの平滑により制御用基準電圧を生成するようにしたため、出力制御部からの制御用基準値(R1)に基づく制御用基準電圧の生成がカウンタ、パルス周期設定用レジスタ、デューティ設定用レジスタ、及びパルス制御部を備えた基準パルス生成部を構成する回路と平滑回路で行われるようになるため、次の効果が得られる。
(Effects of calculation by setting value of pulse cycle setting register)
The power converter includes a control reference voltage generator to which a control reference value (R1) from the output controller is input. The control reference voltage generator includes a reference pulse generator and a smoothing circuit. The reference pulse generation unit includes a counter to which a clock signal is input, a pulse cycle setting register, a duty setting register, and a pulse control unit that outputs a reference pulse to a smoothing circuit, and the counter counts the clock signal. The count value is output to the pulse control unit, and the pulse control unit resets the count value to the counter when the count value matches the set value (R2) of the pulse period setting register and simultaneously sets the reference pulse to a predetermined voltage level. When the count value matches the set value (R1) of the duty setting register, the voltage level of the reference pulse is inverted, and A square wave reference pulse having a period, a duty, and a duty resolution is output. The pulse period setting register stores the duty resolution of the reference pulse as the product of the resolution of the AD converter and the number of integrations m to the power of 2 n. Is set as the pulse cycle control reference value (R2), which is a value obtained by dividing by (2), the control reference value (R1) output from the output control unit is set in the duty setting register, and the smoothing circuit is set. Generates the control reference voltage by smoothing the reference pulse output from the pulse control unit. Therefore, the generation of the control reference voltage based on the control reference value (R1) from the output control unit is performed by a counter and a pulse cycle. The operation is performed by a circuit constituting a reference pulse generation unit including a setting register, a duty setting register, and a pulse control unit, and a smoothing circuit. Effect can be obtained.
本発明では、オーバーサンプリングにより得られたAD測定値(NADmeas)を所定の積算回数(m)だけ積算した積算結果となるAD積算値(NADsum)を直接、もしくは、補正値の加算や減算やレジスタのビットシフト程度の簡単な演算を行うだけで、制御用基準値(R1)として取り扱うことが可能となるため、デジタルプロセッサの演算が簡略化できることで、低コストのデジタルプロセッサでも高分解能の制御を高速で行うことが可能となり、また、リップル低減用の大型のコイルやコンデンサで構成されるLCフィルタ回路や高分解能のADコンバータが不要となり、スイッチング電源装置の小型・低コスト化が可能になる。 According to the present invention, an AD integrated value (NADsum) which is an integrated result obtained by integrating the AD measured value (NADmeas) obtained by oversampling by a predetermined integration number (m) is directly added, or a correction value is added or subtracted or registered. Can be handled as a control reference value (R1) only by performing a simple operation of about the bit shift of the digital processor. Therefore, the operation of the digital processor can be simplified. High-speed operation is possible, and an LC filter circuit composed of a large coil and a capacitor for reducing ripples and a high-resolution AD converter are not required, so that the size and cost of the switching power supply device can be reduced.
[第1発明によるスイッチング装置の実施形態]
図1は出力電圧を制御するスイッチング電源装置の実施形態を示した回路ブロック図である。
[Embodiment of Switching Device According to First Invention]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a switching power supply device for controlling an output voltage.
図1に示すように、本実施形態のスイッチング電源装置は、電力変換部10と出力制御部12から構成される。
As shown in FIG. 1, the switching power supply of the present embodiment includes a
[電力変換部の回路構成]
(降圧チョッパー回路)
電力変換部10は、入力端子11a,11bに対する入力電圧Vinを出力電圧Voに変換して出力端子25a,25bから負荷に出力する電源回路として降圧チョッパー回路を備えている。
[Circuit configuration of power conversion unit]
(Step-down chopper circuit)
The
電力変換部10の降圧チョッパー回路は、プラス側の入力端子11aにMOS−FETを用いたスイッチング素子14のドレインが接続され、スイッチング素子14のソースに整流用のダイオード16のアノードとインダクタ18の一端が接続され、インダクタ18の他端にコンデンサ20の一端が接続され、コンデンサ20の他端とダイオード16のカソードがマイナス側の入力端子11bに接続されている。
In the step-down chopper circuit of the
降圧チョッパー回路は、入力端子11a,11bからの入力電圧Vinを、スイッチング素子14のオン、オフ動作によって断続電圧に変換し、断続電圧をダイオード16により整流してインダクタ18とコンデンサ20で構成される平滑回路で平滑することで直流電圧に変換し、出力電圧Voを生成して出力端子25a,25bから負荷に供給している。
The step-down chopper circuit converts the input voltage Vin from the
なお、本実施形態では、電力変換部10に非絶縁型の降圧チョッパーを用いているが、スイッチング素子のオン、オフで電力変換できる回路であれば良く、例えば、絶縁型のフォワードコンバータやフライバックコンバータを用いても良い。
In the present embodiment, a non-insulating type step-down chopper is used for the
また、電力変換部10には、制御用基準電圧発生部28、フィードバック制御回路26及びPWM制御回路30が設けられている。
Further, the
(制御用基準電圧発生部)
電力変換部10は、出力制御部12から入力された制御用基準値R1に従うように、出力電圧Voの制御を行うものであり、このため電力変換部10に制御用基準電圧発生部28が設けられ、制御用基準電圧発生部28は入力された制御用基準値R1を制御用基準電圧VoRefに変換してフィードバック制御回路26に出力する。なお、制御用基準電圧発生部28の詳細は後の説明で明らかにする。
(Control reference voltage generator)
The
(フィードバック制御回路)
フィードバック制御回路26は、誤差アンプ32で構成される。誤差アンプ32には、制御用基準電圧VoRefと抵抗22,24で分圧された出力電圧Voに比例した電圧である出力検出電圧Vsensが入力される。誤差アンプ32は制御用基準電圧VoRefと出力検出電圧Vsensとの誤差に応じて変化するフィードバック信号VFBをPWM制御回路30に出力する。
(Feedback control circuit)
The
即ち、フィードバック制御回路26の誤差アンプ32は、Vsens>VoRefのときフィードバック信号VFBが低下するように制御を行い、Vsens<VoRefのときフィードバック信号VFBが上昇するように制御を行う。
That is, the
(PWM制御回路)
PWM制御回路30は、PWMコンパレータ50と三角波発振器48から構成される。三角波発振器48は所定の周波数と振幅の三角波信号Vtriを出力する。PWMコンパレータ50には三角波信号Vtriとフィードバック信号VFBが入力され、三角波信号Vtriとフィードバック信号VFBを比較した結果に基づいてスイッチング素子14をオン、オフさせるスイッチング制御信号VGSを出力する。
(PWM control circuit)
The PWM control circuit 30 includes a
即ち、PWM制御回路30は、VFB>Vtriのときスイッチング制御信号VGSがHレベルになるように制御を行い、VFB<Vtriのときスイッチング制御信号VGSがLレベルになるように制御を行う。 That is, the PWM control circuit 30 performs control so that the switching control signal VGS becomes H level when VFB> Vtri, and performs control so that the switching control signal VGS becomes L level when VFB <Vtri.
これにより、スイッチング電源装置のスイッチング周波数は、三角波発振器48の周波数で決定される。また、スイッチング素子14のオンデューティは、フィードバック信号VFBの電圧レベルで制御され、フィードバック信号VFBが上昇するとスイッチング素子14のオンデューティが大きくなり、フィードバック信号VFBが低下するとスイッチング素子14のオンデューティが小さくなる。
Thus, the switching frequency of the switching power supply is determined by the frequency of the
[出力制御部]
出力制御部12はデジタルプロセッサにより実現される機能であり、コントロール電圧入力端子15にコントロール電圧VTRMが入力され、演算を行うことで制御用基準値R1を出力する回路であり、ADコンバータ52と演算部54から構成される。
[Output control unit]
The
(ADコンバータ)
ADコンバータ52には、コントロール電圧入力端子15からコントロール電圧VTRMが入力されており、アナログ電圧であるコントロール電圧VTRMをデジタル値であるAD測定値NADmeasに変換する動作を行う。AD測定値NADmeasは、ADコンバータ52のサンプリング周期TADで新しい値に更新され、演算部54に出力される。本実施形態のADコンバータ52は逐次変換型のADコンバータを示しており、先の従来例で説明したものと同様の動作を行う。
(AD converter)
The control voltage VTRM is input from the control
ADコンバータ52の回路内には、アナログ電圧のリファレンス電圧VADrefを出力するリファレンス電圧発生回路58、アナログ電圧の比較電圧VADcmpを出力する比較電圧生成回路60、電圧コンパレータ56、および、ADコンバータ制御回路62が備えられている。
In the circuit of the AD converter 52, a reference
比較電圧生成回路60が発生する比較電圧VADcmpは、リファレンス電圧発生回路58からのリファレンス電圧VADrefを分圧した電圧で生成され、ADコンバータ制御回路62から比較電圧生成回路60に与えられた分圧情報ADdivに対応した電圧を発生する。例えば10bitのADコンバータ52では、分圧情報ADdivは0〜1023の整数が与えられることになり、比較電圧VADcmpは前述した式(2)のようになる。
The comparison voltage VADcmp generated by the comparison
電圧コンパレータ56には、比較電圧生成回路60の比較電圧VADcmpと出力電圧を可変するためのコントロール電圧VTRMが入力される。ADコンバータ制御回路62は、分圧情報ADdivをスキャンすることで比較電圧生成回路60からの比較電圧VADcmpを変化させる。そして、分圧情報ADdivを変化させる毎に、電圧コンパレータ56で比較電圧VADcmpとコントロール電圧VTRMの比較を行う。ADコンバータ制御回路62は、比較動作の結果、コントロール電圧VTRMと比較電圧VADcmpの電圧値が最も近くなったときに比較動作を完了し、分圧情報ADdivの値をAD測定値(デジタル値)NADmeasとして演算部54に出力する。
The
(演算部)
演算部54はデジタルプロセッサのハードウェアとなるCPUや演算用のプログラムが格納されたメモリ等で構成されるもので、AD測定値積算処理部64、AD測定値変動応答処理部66及び設定情報生成処理部68の処理機能を備える。
(Calculation unit)
The arithmetic unit 54 includes a CPU serving as hardware of a digital processor, a memory storing an arithmetic program, and the like. The arithmetic unit 54 includes an AD measurement value
(AD測定値積算処理部)
AD測定値積算処理部64は、ADコンバータ52がサンプリングする毎に得られたAD測定値NADmeasを所定の積算回数mだけ積算した値であるAD積算値NADsumを生成し、AD測定値変動応答処理部66に出力する。AD測定値積算処理部64によるAD測定値NADmeasの積算は、ADコンバータ52のサンプリング周期TAD毎に行われる。従って、AD積算値NADsumの更新周期は、
(ADコンバータ52のサンプリング周期TAD)×(積算回数m)
となる。
(AD measurement value integration processing section)
The AD measurement value
(Sampling cycle TAD of AD converter 52) × (integration count m)
Becomes
図2はAD測定値積算処理部の演算処理を示したフローチャートであり、次の演算処理が実行される。図2に示すように、AD測定値積算処理部64は、ステップS1で積算用変数Sを0にリセットすると共に、カウンタ用変数Cに積算回数mをセットしてC=mとする。続いて、ステップS2に進み、ADコンバータ52からのAD測定値NADmeasが更新されたことを確認するとステップS3に進み、AD測定値NADmeasを積算用変数Sに積算して
S=S+NADmeas
とし、更に、カウンタ用変数Cを1つ減算してC=C−1とする。
FIG. 2 is a flowchart showing the calculation processing of the AD measurement value integration processing unit, and the following calculation processing is executed. As shown in FIG. 2, the AD measurement value
Then, the counter variable C is decremented by one to obtain C = C-1.
続いてステップS4に進み、積算回数Cが0に達したか否か確認し、0に達するまでステップS2からの処理を繰り返す。 Subsequently, the process proceeds to step S4, where it is determined whether or not the cumulative number C has reached 0, and the process from step S2 is repeated until it reaches 0.
ステップS4で積算回数Cが0に達したことが確認されるとステップS5に進み、AD積算値NADsumを更新し、ステップS6で更新されたAD積算値NADsumをAD測定値変動応答処理部66に出力する。
If it is confirmed in step S4 that the integration count C has reached 0, the process proceeds to step S5, where the AD integration value NADsum is updated, and the updated AD integration value NADsum is sent to the AD measurement value variation
(AD測定値変動応答処理部)
AD測定値変動応答処理部66は、ADコンバータ52が出力するAD測定値NADmeasとAD測定値積算処理部64が出力するAD積算値NADsumとの比較を行い、AD積算値NADsumとAD測定値NADmeasに上記の積算回数mを乗じた値の差分を求め、差分が変動判定値a以上の時にAD測定値NADmeasに変動があることを検出する。
(AD measurement value fluctuation response processing unit)
The AD measured value variation
AD測定値変動応答処理部66は、変動があることを検出したときには
(AD測定値NADmeas)×(積算回数m)
として求めた値をAD演算値NADcalcとして出力し、変動がないことを検出した場合は、AD積算値NADsumをそのままAD演算値NADcalcとして出力する。
When the AD measurement value fluctuation
Is output as the AD operation value NADcalc, and when it is detected that there is no change, the AD integrated value NADsum is output as it is as the AD operation value NADcalc.
AD測定値変動応答処理部66では、AD測定値NADmeasが新しい値に更新される周期であるADコンバータ52のサンプリング周期TAD毎に、AD積算値NADsumとAD測定値の比較を行い、AD演算値NADcalcを設定情報生成処理へ出力するため、ADコンバータ52で分解能を高めるためのオーバーサンプリング(AD測定値積算処理)を行っていても、コントロール電圧VTRMの変動に対して高速に応答できる。
The AD measured value variation
図3はAD測定値変動応答処理部の演算処理を示したフローチャートである。図3に示すように、AD測定値変動応答処理部66は、ステップS11でAD測定値NADmeasが更新されたことを確認するとステップS12に進み、AD積算値NADsumと、AD測定値NADmeasに積算回数mを乗じた値との差の絶対値を求めて変動判定値aと比較し、変動判定値a未満を確認した場合はステップS13に進み、AD測定値NADmeasに変動が無いと認識し、AD演算値NADcalcにAD積算値NADsumを代入し、ステップS15に進んでAD演算値NADcalcを設定情報生成処理部68に出力する。
FIG. 3 is a flowchart showing the calculation processing of the AD measurement value fluctuation response processing unit. As shown in FIG. 3, when confirming that the AD measurement value NADmeas has been updated in step S11, the AD measurement value fluctuation
また、ステップS12で変動判定値a以上を確認した場合はステップS14に進み、AD測定値NADmeasに変動が有ると認識し、AD演算値NADcalcに
(AD測定値NADmeas)×(積算回数m)
の値を代入し、ステップS15に進んでAD演算値NADcalcを設定情報生成処理部68に出力する。
If it is determined in step S12 that the fluctuation determination value is equal to or more than a, the process proceeds to step S14, where it is recognized that there is a fluctuation in the AD measurement value NADmeas, and the AD operation value NADcalc is calculated as (AD measurement value NADmeas) × (integration count m).
Then, the process proceeds to step S15 to output the AD operation value NADcalc to the setting information
(設定情報生成処理部)
設定情報生成処理部68は、AD測定値変動応答処理部66から入力されたAD演算値NADcalcを基に演算を行うことで制御用基準値R1を生成し、電力変換部10に設けられた制御用基準電圧発生部28に入力させる。
(Setting information generation processing unit)
The setting information
また、設定情報生成処理部68は、ADコンバータ52の分解能と積算回数mの積を2のn乗で除算した値(nは整数)となるパルス周期制御用基準値R2を生成し、電力変換部10に設けられた制御用基準電圧発生部28に入力させる。
Further, the setting information
[制御用基準電圧発生部]
電力変換部10に設けられた制御用基準電圧発生部28は、演算部54からの制御用基準値R1とパルス周期制御用基準値R2を受けて、制御用基準電圧VoRefを発生する。本実施形態の制御用基準電圧発生部28は、基準パルス生成部36と平滑回路44で構成されている。
[Control reference voltage generator]
The control reference voltage generation unit 28 provided in the
(基準パルス生成部)
基準パルス生成部36は、カウンタ38、パルス制御部40、制御用基準値R1が入力されることでデューティ設定用レジスタ設定値R1が設定されるデューティ設定用レジスタ41、及びパルス幅制御用基準値R2が入力されることでパルス周期設定値R2が設定されるパルス周期設定用レジスタ42を備えている。カウンタ38は、図4(A)に示すようにクロック発生部34からのクロック信号Vckをカウントすることでカウント値NCTを出力する。図4(B)に示すように、カウント値NCTは、最初はゼロとなっており、クロック信号Vckをカウントすると1だけ増加する。
(Reference pulse generator)
The reference pulse generation unit 36 includes a counter 38, a
パルス制御部40は、カウンタ38のカウント値NCT、デューティ設定用レジスタ41のデューティ設定用レジスタ設定値R1、および、パルス周期設定用レジスタ42のパルス周期設定値R2が入力され、カウント値NCTと設定値R1、R2の値により図4(C)に示すように、基準パルスVrpの電圧レベルを制御する。
The
基準パルスVrpの電圧レベルは、最初はHレベルとなっているが、カウント値NCTが増加してデューティ設定用レジスタ設定値R1と一致する時刻t1で基準パルスVrpの電圧レベルを反転させてLレベルとする。さらにカウント値NCTが増加してパルス周期設定値R2と一致する時刻t2で、基準パルスVrpの電圧レベルをリセットしてHレベルにすると共に、カウンタ38もリセットされカウント値NCTがゼロになる。 The voltage level of the reference pulse Vrp is initially at the H level, but at time t1 when the count value NCT increases and coincides with the register setting value R1 for duty setting, the voltage level of the reference pulse Vrp is inverted to the L level. And Further, at time t2 when the count value NCT increases and coincides with the pulse cycle set value R2, the voltage level of the reference pulse Vrp is reset to the H level, and the counter 38 is also reset so that the count value NCT becomes zero.
この動作が繰り返されることで、基準パルスVrpは、クロック信号Vckの周期とパルス幅制御用基準値R2の値で規定された周期を持ち、また、制御用基準値R1の値で規定されたデューティを持つ方形波が作られ、基準パルスVrpは平滑回路44に出力される。
By repeating this operation, the reference pulse Vrp has a cycle defined by the cycle of the clock signal Vck and the value of the pulse width control reference value R2, and has a duty cycle defined by the value of the control reference value R1. Is generated, and the reference pulse Vrp is output to the smoothing
平滑回路44は、入力された基準パルスVrpを抵抗45とコンデンサ46で平滑することで直流電圧の制御用基準電圧VoRefを出力する。
The smoothing
(パルス周期制御用基準値R2)
出力制御部12に設けられた設定情報生成処理部68は、基準パルス生成部36のデューティの分解能が、ADコンバータ52の分解能と積算回数mの積を2のn乗で除算した値となるように、パルス周期制御用基準値R2を設定する。
R2=(ADコンバータの分解能×積算回数m)/2n (3)
(Pulse cycle control reference value R2)
The setting information
R2 = (resolution of AD converter × integration number m) / 2 n (3)
パルス周期制御用基準値R2をこの設定とすることで、設定情報生成処理部68に必要な演算を高速化することができるようになるため、低コストのデジタルプロセッサを用いる場合に効果が高い。
By setting the pulse period control reference value R2 to this setting, it becomes possible to speed up the operation required for the setting information
ここで、n=0とすれば、2n=1となるので、式(3)で得られるパルス周期制御用基準値R2は、AD演算値NADcalcの最大値とほぼ等しくなる。これにより、設定情報生成処理部68は、AD演算値NADcalcに補正値を加算(もしくは減算)する程度の演算を行った結果を、パルス周期制御用基準値R2として出力することができるようになる。ここでの補正値は、ADコンバータ52や周辺回路部品(例えば、抵抗等)に起因した誤差を補正するために与える値であり、デジタルプロセッサは、加算や減算は高速に処理することができる。
Here, if n = 0, then 2n = 1, so that the pulse period control reference value R2 obtained by equation (3) is substantially equal to the maximum value of the AD calculation value NADcalc. Accordingly, the setting information
また、基準パルス生成部36のデューティの分解能を低く設定しても良い場合は、n=1以上の値とすることでパルス周期制御用基準値R2を小さくして、基準パルスVrpの周波数を高くし、平滑回路44の抵抗45とコンデンサ46を小型化できる。
When the duty resolution of the reference pulse generation unit 36 may be set low, the pulse period control reference value R2 is reduced by setting n = 1 or more to increase the frequency of the reference pulse Vrp. Thus, the size of the
この場合は、パルス周期制御用基準値R2を生成する際にAD演算値NADcalcを2のn乗で除算した値に補正値を加算(もしくは減算)することになる。デジタルプロセッサは、一般的な乗算や除算には大変な時間を必要とするが、2進数演算に限っては、レジスタのビットシフトで行うことができるため、2のn乗の乗算および除算に限って高速に処理することができる。 In this case, when generating the pulse period control reference value R2, the correction value is added (or subtracted) to a value obtained by dividing the AD operation value NADcalc by 2 n. Digital processors require a great deal of time for general multiplication and division. However, binary arithmetic can be performed by bit shifting of a register, so that it is limited to multiplication and division of 2 n. And can be processed at high speed.
本実施形態では、ADコンバータ52、演算部54、基準パルス生成部36は、低コストのデジタルプロセッサに内蔵されているものを示しているが、デジタルプロセッサに内蔵されていないものを使用しても構わない。また、電力変換部10は、制御用基準電圧発生部28において、制御用基準値R1から制御用基準電圧VoRefを生成し、出力電圧Voが制御用基準電圧VoRefと比例した電圧になるようなに回路を構成しているが、例えば、スイッチング素子14をデジタルプロセッサで制御を行う構成とし、制御用基準値R1から出力電圧Voを制御する構成、即ち、制御用基準電圧発生部28を持たない構成としても構わない。
In the present embodiment, the AD converter 52, the arithmetic unit 54, and the reference pulse generating unit 36 are shown as being built in a low-cost digital processor. I do not care. Further, the
[スイッチング電源装置の動作]
次に、図1に示したスイッチング電源装置の動作を実際の数値を代入して説明する。
[Operation of switching power supply unit]
Next, the operation of the switching power supply device shown in FIG. 1 will be described by substituting actual numerical values.
(コントロール電圧VTRMが一定値の場合の動作)
まず、コントロール電圧VTRMが一定値の場合について説明する。スイッチング電源装置のコントロール電圧入力端子15に印可するコントロール電圧VTRMとして、従来例と同様に4.0025ボルトが与えられているとする。
(Operation when control voltage VTRM is constant)
First, a case where the control voltage VTRM has a constant value will be described. It is assumed that 4.0025 volts is applied as the control voltage VTRM applied to the control
ADコンバータ52として分解能10bit、サンプリング周期TADが100μsecのものを用いており、ADコンバータ52のリファレンス電圧VADrefとして、従来例と同様に、5.120ボルトが与えられているものとする。 It is assumed that the AD converter 52 has a resolution of 10 bits and a sampling period TAD of 100 μsec, and that the reference voltage VADref of the AD converter 52 is 5.120 volts as in the conventional example.
ADコンバータ52、サンプリング周期TADの100μsec毎にアナログ値であるコントロール電圧VTRMをデジタル値であるAD測定値NADmeasに変換する。ADコンバータ52の分解能やリファレンス電圧VADrefは従来例の説明と同じ値が与えられているので、従来例と同様に、AD測定値NADmeasは、量子化ゆらぎに起因して、50%の確率で800もしくは801となる。 The AD converter 52 converts the control voltage VTRM, which is an analog value, into an AD measured value NADmeas, which is a digital value, every 100 μsec of the sampling period TAD. As the resolution of the AD converter 52 and the reference voltage VADref are given the same values as in the description of the conventional example, similarly to the conventional example, the AD measurement value NADmeas is 800% with a 50% probability due to quantization fluctuation. Or it becomes 801.
AD測定値積算処理部64において、積算回数mをm=64に設定すると、AD積算値NADsumは、確率50%で800もしくは801となる値を64回だけ積算した値となるので、
NADsum=800×(64/2)+801×(64/2)=51232
となる。
When the number of integrations m is set to m = 64 in the AD measurement value
NADsum = 800 × (64/2) + 801 × (64/2) = 51232.
Becomes
積算回数mはm=64であるので、AD積算値NADsumは、前述した表1から分解能13bitのADコンバータの測定値と同等の分解能が得られることになる。また、AD測定値積算処理部64は、
(TAD×m)=(100μsec×64回)=6400μsec
の周期でAD積算値NADsumをAD測定値変動応答処理部66に出力する。
Since the number of times of integration m is m = 64, the AD integrated value NADsum can have the same resolution as the measured value of the 13-bit AD converter from Table 1 described above. In addition, the AD measurement value
(TAD × m) = (100 μsec × 64 times) = 6400 μsec
The AD integrated value NADsum is output to the AD measured value fluctuation
AD測定値変動応答処理部66では、変動判定値aとしてa=128が与えられているとする。AD測定値変動応答処理部66は、図3のフローチャートに従って、AD測定値積算処理部64から入力されたAD積算値NADsumとADコンバータ52から入力されたAD測定値NADmeasに積算回数m=64を乗じた値との差分を計算し、変動判定値a=128との比較を行った結果から、AD演算値NADcalcを演算する。
In the AD measurement value change
AD測定値NADmeasは800もしくは801であるので、AD測定値NADmeasに積算回数mを乗じた値は、
800×64=51200、もしくは
801×64=51264
となる。
Since the AD measurement value NADmeas is 800 or 801, the value obtained by multiplying the AD measurement value NADmeas by the integration number m is:
800 × 64 = 51200 or 801 × 64 = 51264
Becomes
AD積算値NADsumは51232であるので、AD測定値NADmeasに積算回数mを乗じた値との差は、それぞれ、
|51232−51200|=32、および、
|51232−51264=|−32|=32
となり、差分はいずれの場合も32となっている。
Since the AD integrated value NADsum is 51232, the difference from the value obtained by multiplying the AD measured value NADmeas by the integration number m is
| 51232-51200 | = 32, and
| 51232-51264 = | -32 | = 32
And the difference is 32 in each case.
ここで、差分の32と変動判定値a=128とを比較すると、いずれの差分も変動判定値以下であるので、AD測定値変動応答処理部66は、AD積算値NADsum=51232をAD演算値NADcalcとして設定情報生成処理部68へ出力する。また、AD測定値変動応答処理部66は、ADコンバータ52のサンプリング周期TAD=100μsec毎にAD演算値NADcalcを設定情報生成処理部68へ出力する。
Here, when the
設定情報生成処理部68では、基準パルス生成部36のデューティ分解能がADコンバータ52の分解能10bit(210=1024)に積算回数m=64を乗じた値である65536になるように、基準パルス生成部36に対してパルス周期制御基準値R2を出力する。また、設定情報生成処理部68は、AD測定値変動応答処理部66から入力されたAD演算値NADcalc=51232を制御用基準値R1として基準パルス生成部36に出力する。
The setting information
基準パルス生成部36は、Hレベルとして5ボルト、Lレベルとして0ボルトを出力するものとする。設定情報生成処理部68から与えられた条件、即ち、デューティ設定用レジスタ41に設定された制御用基準値R1=51232とパルス周期設定用レジスタ42のパルス周期制御用基準値R2=65536に従って、基準パルス生成部36は、
R1/R2=51232/65536≒0.78174
のデューティの矩形波となる基準パルスVrpを平滑回路44に出力する。
The reference pulse generator 36 outputs 5 volts as the H level and 0 volts as the L level. According to the condition given from the setting information
R1 / R2 = 51232/65536 ≒ 0.78174
To the smoothing
この基準パルスVrpの矩形波が平滑回路44で平滑されて得られる制御用基準電圧VoRefは、
VoRef=5×0.78174≒3.9087ボルト
となる。
The control reference voltage VoRef obtained by smoothing the rectangular wave of the reference pulse Vrp by the smoothing
VoRef = 5 × 0.78174 ≒ 3.990 volts.
ここで、従来例と同じく、出力電圧Vo=0〜6.144ボルトを出力できるスイッチング電源装置を制御用基準電圧VoRef=0〜5ボルトで制御しているものとすると、式(4)で出力電圧Voが制御されることになる。
Vo=6.144V/5V×VoRef (4)
これらより、電力変換部10から出力電圧Vo=4.803ボルトが出力されることになる。
Here, as in the conventional example, assuming that the switching power supply device capable of outputting the output voltage Vo = 0 to 6.144 volts is controlled by the control reference voltage VoRef = 0 to 5 volts, the output is expressed by equation (4). The voltage Vo is controlled.
Vo = 6.144V / 5V × VoRef (4)
As a result, the output voltage Vo = 4.803 volts is output from the
従来例では、分解能10bitのADコンバータのAD測定値ADmeasで出力電圧を制御していたため、量子化ゆらぎによって、Vo=4.800ボルトとVo=4.806ボルトをー様分布的に出力することになり、6ミリボルトの大きなリップルが発生していたが、本実施形態では積算処理によって得られたAD演算値ADcalcで出力電圧Voを制御するため、量子化ゆらぎによって発生する大きなリップルを無くし、Vo=4.803ボルトの安定な出力電圧を得ることができる。 In the conventional example, since the output voltage is controlled by the AD measurement value ADmeas of the AD converter having the resolution of 10 bits, Vo = 4.800 volts and Vo = 4.806 volts are output in a like-like distribution by quantization fluctuation. And a large ripple of 6 millivolts has occurred, but in this embodiment, since the output voltage Vo is controlled by the AD operation value ADcalc obtained by the integration processing, a large ripple caused by quantization fluctuation is eliminated, and Vo is eliminated. = 4.803 volts stable output voltage can be obtained.
(コントロール電圧VTRMを可変させた場合の動作)
次に、コントロール電圧VTRMを可変させた場合について説明する。コントロール電圧VTRMを4.0025ボルトから4.5ボルトに可変させた場合を考える。このとき、ADコンバータ52は、AD測定値NADmeas=900をサンプリング周期TAD=100μsec毎にAD測定値積算処理部64およびAD測定値変動応答処理部66へ出力する。
(Operation when the control voltage VTRM is varied)
Next, a case where the control voltage VTRM is varied will be described. Consider a case where the control voltage VTRM is varied from 4.0025 volts to 4.5 volts. At this time, the AD converter 52 outputs the AD measurement value NADmeas = 900 to the AD measurement value
AD測定値積算処理部64は、AD測定値NADmeasを100μsec毎に積算回数m=64回積算することで、AD積算値NADsum=900×64=57600を生成する。また、AD測定値積算処理部64は、100μsec×64回=6400μsec毎に、AD積算値NADsumをAD測定値変動応答処理部66へ出力する。
The AD measurement value
ここで、コントロール電圧VTRMを可変させた直後の情報がAD積算値NADsumに反映されるのは、最短でも6400μsec後と言うことになる。従って、コントロール電圧VTRMを可変させた直後からAD積算値NADsumが新しい値である57600に更新されるまでの6400μsecの期間は、コントロール電圧VTRM=4.0025ボルトの時の値である51232がAD積算値NADsumとしてAD測定値変動応答処理部66へ出力されることになる。
Here, the information immediately after changing the control voltage VTRM is reflected on the AD integrated value NADsum at least after 6400 μsec. Therefore, during a period of 6400 μsec from immediately after the control voltage VTRM is varied until the AD integrated value NADsum is updated to the new value of 57600, the value of 51232 at the time of the control voltage VTRM = 4.025 volts is AD integrated. The value is output to the AD measured value variation
AD測定値変動応答処理部66は、ADコンバータ52のサンプリング周期TAD=100μsec毎にADコンバータ52から出力されたAD測定値NADmeas=900に積算回数m=64を乗じた値である900×64=57600と、AD測定値積算処理部64が出力するAD積算値NADsumの差分を計算し、変動判定値a=128と比較を行う。
The AD measurement value variation
コントロール電圧VTRMを可変してから6400μsec後まではAD積算値NADsum=51232であるので、差分は、
|57600−51232|=6368
となり、変動判定値a=128よりも大きいため、AD測定値変動応答処理部66は、変動判定値以上であることを検出し、AD演算値NADcalcをAD積算値NADmeas×m=57600に設定し、これを、設定情報生成処理部68へ出力する。
Since the AD integrated value NADsum = 51232 after 6400 μsec after varying the control voltage VTRM, the difference is
| 57600-51232 | = 6368
Since the fluctuation determination value a is larger than 128, the AD measured value fluctuation
コントロール電圧VTRMを可変した直後の値がAD積算値NADsumに反映されるには6400μsec応答遅れがあるが、AD測定値変動応答処理部66によってAD測定値NADmeasが変化した直後にAD演算値NADcalcの値をコントロール電圧VTRMに追従させることができるようになるため、コントロール電圧VTRMの可変情報を短時間でスイッチング電源装置の出力電圧Voに反映させることができる。 Although the value immediately after the control voltage VTRM is changed is reflected in the AD integrated value NADsum, there is a response delay of 6400 μsec. However, the AD calculated value NADcalc Since the value can follow the control voltage VTRM, the variable information of the control voltage VTRM can be reflected on the output voltage Vo of the switching power supply in a short time.
(第1発明の実施形態のメリット)
図1に示したスイッチング電源装置の実施形態では、低分解能のADコンバータ52を用いた場合でも、オーバーサンプリング(AD測定値積算処理)により、量子化ゆらぎによる出力リップルの発生を抑制し、オーバーサンプリングに起因するコントロール電圧VTRMの可変に対する出力電圧Voの応答遅れをAD測定値積算処理部64とAD測定値変動応答処理部66の処理を同時に行うことで解決し、低コストのデジタルプロセッサでも、高精度の制御と高速な制御を両立することができるようになる。
(Advantages of the first embodiment)
In the embodiment of the switching power supply device shown in FIG. 1, even when the low-resolution AD converter 52 is used, generation of output ripple due to quantization fluctuation is suppressed by oversampling (AD measured value integration processing), and oversampling is performed. The response delay of the output voltage Vo with respect to the variation of the control voltage VTRM caused by the above is solved by simultaneously performing the processing of the AD measurement value
また、オーバーサンプリングにより得られた積算結果を直接、もしくは、補正値の加算、減算やレジスタのビットシフト程度の簡単な演算を行うだけで、出力電圧Voを設定するための値として取り扱うことが可能となるため、低コストのデジタルプロセッサでも高分解能で出力電圧を制御することが可能となり、リップル低減用の大型のコイルやコンデンサで構成されるLCフィルタ回路や高分解能のADコンバータが不要となり、スイッチング電源装置の小型・低コスト化が可能になる。 In addition, the integration result obtained by oversampling can be handled as a value for setting the output voltage Vo directly or by simply performing a simple operation such as adding or subtracting a correction value or a bit shift of a register. Therefore, even a low-cost digital processor can control the output voltage with high resolution, eliminating the need for an LC filter circuit composed of large coils and capacitors for ripple reduction and a high-resolution AD converter, and switching. The power supply device can be reduced in size and cost.
[第2発明によるスイッチング装置の実施形態]
(回路構成と機能)
図5は出力電流を制御するスイッチング電源装置の実施形態を示した回路ブロック図であり、コントロール電圧ITRMにより、スイッチング電源装置の出力電流Ioの設定を可能にしたことを特徴とする。
[Embodiment of Switching Device According to Second Invention]
(Circuit configuration and function)
FIG. 5 is a circuit block diagram showing an embodiment of the switching power supply device for controlling the output current, wherein the output current Io of the switching power supply device can be set by the control voltage ITRM.
図5に示すように、本実施形態では、制御用基準電圧発生部28は、制御用基準電圧IoRefを出力しており、電力変換部10のフィードバック制御回路26には、電流検出抵抗等の出力電流検出器70により検出された出力電流検出信号Isensと制御用基準電圧IoRefが入力されている。それ以外の構成及び機能は図1の実施形態と同じになることから、同一符号を付して、その説明は省略する。これによりコントロール電圧ITRMによる出力電流Ioの制御が可能になる。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the control reference voltage generator 28 outputs the control reference voltage IoRef, and the
(本実施形態のメリット)
本実施形態のスイッチング電源装置によれば、低分解能のADコンバータ52を用いた場合でも、オーバーサンプリング(AD測定値積算処理)により、量子化ゆらぎによる出力電流Ioの振動の発生を抑制し、オーバーサンプリングに起因するコントロール電圧ITRMの可変に対する出力電流Ioの応答遅れをAD測定値積算処理部64とAD測定値変動応答処理部66の処理を同時に行うことで解決し、低コストのデジタルプロセッサでも、高精度の制御と高速な制御を両立することができるようになる。
(Advantages of this embodiment)
According to the switching power supply of the present embodiment, even when the low-resolution AD converter 52 is used, the generation of the oscillation of the output current Io due to the quantization fluctuation is suppressed by the oversampling (AD measurement value integration processing). The response delay of the output current Io with respect to the variation of the control voltage ITRM due to the sampling is solved by simultaneously performing the processes of the AD measurement value
また、オーバーサンプリングにより得られた積算結果を直接、もしくは、補正値の加算、減算やレジスタのビットシフト程度の簡単な演算で出力電流Ioを設定するための値として取り扱うことが可能となるため、低コストのデジタルプロセッサでも高分解能で出力電流Ioを制御することが可能となり、リップル低減用の大型のコイルやコンデンサで構成されるLCフィルタ回路や高分解能のADコンバータが不要となり、スイッチング電源装置の小型・低コスト化が可能になる。 Further, since the integration result obtained by oversampling can be handled directly or as a value for setting the output current Io by a simple operation such as addition or subtraction of a correction value or bit shift of a register, Even a low-cost digital processor can control the output current Io with high resolution, eliminating the need for an LC filter circuit composed of large coils and capacitors for ripple reduction and a high-resolution AD converter. It is possible to reduce the size and cost.
[本発明の変形例]
本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
[Modification of the present invention]
The present invention includes appropriate modifications without impairing the objects and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.
10:電力変換部
12:出力制御部
14:スイッチング素子
15:コントロール電圧入力端子
16:ダイオード
18:インダクタ
20,46:コンデンサ
22,24,45:抵抗
26:フィードバック制御回路
28:制御用基準電圧発生部
30:PWM制御回路
32:誤差アンプ
34:クロック発生部
36:基準パルス生成部
38:カウンタ
40:パルス制御部
41:デューティ設定用レジスタ
42:パルス周期設定用レジスタ
44:平滑回路
48:三角波発振器
50:PWMコンパレータ
52:ADコンバータ
54:演算部
56:電圧コンパレータ
58:リファレンス電圧発生回路
60:比較電圧生成回路
62:ADコンバータ制御回路
64:AD測定値積算処理部
66:AD測定値変動応答処理部
68:設定情報生成処理部
70:出力電流検出器
10: Power conversion unit 12: Output control unit 14: Switching element 15: Control voltage input terminal 16: Diode 18:
Claims (3)
前記電力変換部は、スイッチング素子と出力平滑回路を備え、前記スイッチング素子のオンオフによって入力電圧を断続電圧に変換し、前記断続電圧を前記出力平滑回路で直流電圧に変換して出力電圧を生成する回路であって、前記出力電圧は前記出力制御部から与えられた制御用基準値によって制御され、
前記出力制御部は、前記電力変換部の前記出力電圧を制御するためのコントロール電圧が入力され、前記電力変換部に対して前記出力電圧を設定する制御用基準値を出力する回路であって、ADコンバータと、AD測定値積算処理部、AD測定値変動応答処理部及び設定情報生成処理部を備えた演算部とから構成されており、
前記ADコンバータは、前記コントロール電圧が入力されており、入力された前記コントロール電圧からデジタル値であるAD測定値を生成して前記演算部に出力し、
前記AD測定値積算処理部は、前記AD測定値を所定の積算回数だけ積算した値であるAD積算値を生成して前記AD測定値変動応答処理部へ出力し、
前記AD測定値変動応答処理部は、前記AD測定値に前記積算回数を乗じた値と前記AD積算値との差分を求め、前記差分が所定の変動判定値以上又は超える場合は、AD演算値を前記AD測定値に前記積算回数を乗じた値に設定して前記設定情報生成処理部に出力し、前記差分が所定の変動判定値未満又は以下の場合は、前記AD演算値に前記AD積算値を設定して前記設定情報生成処理部へ出力し、
前記設定情報生成処理部は、前記AD演算値に基づき前記制御用基準値を生成して前記電力変換部に出力する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply device including a power conversion unit and an output control unit,
The power converter includes a switching element and an output smoothing circuit, converts an input voltage into an intermittent voltage by turning on and off the switching element, and converts the intermittent voltage into a DC voltage by the output smoothing circuit to generate an output voltage. A circuit, wherein the output voltage is controlled by a control reference value provided from the output control unit,
The output control unit, a control voltage for controlling the output voltage of the power conversion unit is input, a circuit that outputs a control reference value for setting the output voltage to the power conversion unit, An AD converter, and an arithmetic unit having an AD measurement value integration processing unit, an AD measurement value fluctuation response processing unit, and a setting information generation processing unit,
The AD converter receives the control voltage, generates an AD measurement value that is a digital value from the input control voltage, and outputs the AD measurement value to the arithmetic unit.
The AD measurement value integration processing unit generates an AD integration value that is a value obtained by integrating the AD measurement value a predetermined number of times, and outputs the AD integration value to the AD measurement value variation response processing unit.
The AD measurement value variation response processing unit obtains a difference between a value obtained by multiplying the AD measurement value by the integration count and the AD integration value. If the difference is equal to or greater than a predetermined variation determination value, the AD calculation value Is set to a value obtained by multiplying the AD measurement value by the integration count and output to the setting information generation processing unit. If the difference is less than or less than a predetermined fluctuation determination value, the AD calculation value is added to the AD integration value. Set a value and output it to the setting information generation processing unit,
The setting information generation processing unit generates the control reference value based on the AD operation value and outputs the control reference value to the power conversion unit.
A switching power supply device characterized by the above-mentioned.
前記電力変換部は、スイッチング素子と出力平滑回路を備え、前記スイッチング素子のオンオフによって入力電圧を断続電圧に変換し、前記断続電圧を前記出力平滑回路で直流電圧に変換して出力電圧及び出力電流を生成する回路であって、前記出力電流は前記出力制御部から与えられた制御用基準値によって制御され、
前記出力制御部は、前記電力変換部の前記出力電流を制御するためのコントロール電圧が入力され、前記電力変換部に対して前記出力電流を設定する制御用基準値を出力する回路であって、ADコンバータと、AD測定値積算処理部、AD測定値変動応答処理部及び設定情報生成処理部を備えた演算部とから構成されており、
前記ADコンバータは、前記コントロール電圧が入力されており、入力された前記コントロール電圧からデジタル値であるAD測定値を生成して前記演算部に出力し、
前記AD測定値積算処理部は、前記AD測定値を所定の積算回数だけ積算した値であるAD積算値を生成して前記AD測定値変動応答処理部へ出力し、
前記AD測定値変動応答処理部は、前記AD測定値に前記積算回数を乗じた値と前記AD積算値との差分を求め、前記差分が所定の変動判定値以上又は超える場合は、AD演算値を前記AD測定値に前記積算回数を乗じた値に設定して前記設定情報生成処理部に出力し、前記差分が所定の変動判定値未満又は以下の場合は、前記AD演算値に前記AD積算値を設定して前記設定情報生成処理部へ出力し、
前記設定情報生成処理部は、前記AD演算値に基づき前記制御用基準値を生成して前記電力変換部に出力する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply device including a power conversion unit and an output control unit,
The power conversion unit includes a switching element and an output smoothing circuit, converts an input voltage into an intermittent voltage by turning on and off the switching element, converts the intermittent voltage into a DC voltage by the output smoothing circuit, and outputs an output voltage and an output current. Wherein the output current is controlled by a control reference value given from the output control unit,
The output control unit is a circuit that receives a control voltage for controlling the output current of the power conversion unit and outputs a control reference value for setting the output current to the power conversion unit, An AD converter, and an arithmetic unit having an AD measurement value integration processing unit, an AD measurement value fluctuation response processing unit, and a setting information generation processing unit,
The AD converter receives the control voltage, generates an AD measurement value that is a digital value from the input control voltage, and outputs the AD measurement value to the arithmetic unit.
The AD measurement value integration processing unit generates an AD integration value that is a value obtained by integrating the AD measurement value a predetermined number of times, and outputs the AD integration value to the AD measurement value variation response processing unit.
The AD measurement value variation response processing unit obtains a difference between a value obtained by multiplying the AD measurement value by the integration count and the AD integration value. If the difference is equal to or greater than a predetermined variation determination value, the AD calculation value is calculated. Is set to a value obtained by multiplying the AD measurement value by the integration count and output to the setting information generation processing unit. If the difference is less than or less than a predetermined fluctuation determination value, the AD calculation value is added to the AD integration value. Set a value and output it to the setting information generation processing unit,
The setting information generation processing unit generates the control reference value based on the AD operation value and outputs the control reference value to the power conversion unit.
A switching power supply device characterized by the above-mentioned.
前記電力変換部は、前記出力制御部からの前記制御用基準値が入力される制御用基準電圧発生部を備えており、
前記制御用基準電圧発生部は、基準パルス生成部と平滑回路で構成され、
前記基準パルス生成部は、クロック信号が入力されたカウンタ、パルス周期設定用レジスタ、デューティ設定用レジスタ、及び基準パルスを前記平滑回路へ出力するパルス制御部を備え、
前記カウンタは、前記クロック信号をカウントしたカウント値を前記パルス制御部へ出力し、
前記パルス制御部は、前記カウント値が前記パルス周期設定用レジスタの設定値と一致した場合に前記カウンタのカウント値をリセットすると同時に基準パルスを所定の電圧レベルに設定し、前記カウント値が前記デューティ設定用レジスタの設定値と一致した場合に前記基準パルスの電圧レベルを反転させ、所定の周期、デューティおよびデューティの分解能を持った方形波の基準パルスを出力し、
前記パルス周期設定用レジスタには、前記基準パルスのデューティの分解能が、前記ADコンバータの分解能と積算回数mの積を2のn乗で除算した値(nは整数)となるパルス周期制御用基準値が設定され、
前記デューティ設定用レジスタには、前記出力制御部から出力された制御用基準値が設定され、
前記平滑回路は、前記パルス制御部から出力された前記基準パルスの平滑により制御用基準電圧を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。
The switching power supply according to claim 1 or 2,
The power conversion unit includes a control reference voltage generation unit to which the control reference value is input from the output control unit,
The control reference voltage generator includes a reference pulse generator and a smoothing circuit,
The reference pulse generation unit includes a counter to which a clock signal is input, a pulse cycle setting register, a duty setting register, and a pulse control unit that outputs a reference pulse to the smoothing circuit.
The counter outputs a count value obtained by counting the clock signal to the pulse control unit,
The pulse control unit resets the count value of the counter when the count value matches the set value of the pulse cycle setting register, sets a reference pulse to a predetermined voltage level at the same time, and sets the count value to the duty cycle. Inverts the voltage level of the reference pulse when it matches the set value of the setting register, and outputs a square wave reference pulse having a predetermined cycle, duty and duty resolution,
The pulse cycle setting register has a pulse cycle control reference in which the resolution of the duty of the reference pulse is a value (n is an integer) obtained by dividing the product of the resolution of the AD converter and the number of times of integration m by 2 n. Value is set,
In the duty setting register, a control reference value output from the output control unit is set,
The switching power supply device, wherein the smoothing circuit generates a control reference voltage by smoothing the reference pulse output from the pulse control unit.
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