JP6998252B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
第1の実施の形態のスイッチング電源装置1は、マルチフェーズ型のDC/DCコンバータである。スイッチング電源装置1は、図1を参照すると、制御回路2と、パルス補正器3と、全体電流検出回路CT0と、主回路であるN個のコンバータ部CH1~CHNとを備えている。
パルス補正器3において、駆動信号生成部5nのデューティ加算器8nは、時刻t0に制御回路2から入力されたゲートパルス信号の立ち上がりから立ち下りまでの時間(パルス幅)をデューティ値Dt0として計測する。なお、制御回路2から出力されるゲートパルス信号の周期Tsは、コンバータ部CHnのスイッチング周期となる。
第2の実施の形態のスイッチング電源装置1aは、マルチフェーズ型のインバータである。スイッチング電源装置1aは、図4を参照すると、制御回路2と、パルス補正器3と、全体電流検出回路CT0と、主回路であるN個のインバータ部INV1~INVNとを備えている。以下、第1の実施の形態と同様の構成については、適宜説明を省略する。
第3の実施の形態のスイッチング電源装置1bは、図5を参照すると、第1の実施の形態の構成に加え、パルス補正器3aは、コンバータ部CH1~CHNから入力される異常動作信号に基づいて、駆動する動作フェーズの数を制御するフェーズ制御部10を備えている。
コンバータ部CHnを異常フェーズとすると共に、正常に動作しているコンバータ部CHnを正常フェーズとして正常フェーズ数N’(≦N)を算出する。そして、フェーズ制御部10は、異常動作が検出された異常フェーズの移相器9anには駆動信号の出力を停止させ、正常に動作している正常フェーズの移相器9anには360°/N’ずつずれた位相角指令を出力する。これにより、一部のコンバータ部CHnが故障しても、正常に動作しているN’個のコンバータ部CHnは位相が360°/N’ずつずれた駆動信号によって均等な位相角で動作可能となり、全体電流のリプル成分を最小化できる。
この構成により、パルス補正器3によって、制御回路2から出力されるゲートパルス信号を基に電流補正と多相化を行なうことができるため、制御回路2は多相化の機能を有している必要がなく、パルス補正器3を追加するだけで、主回路を多相化することができる。
この構成により、パルス補正器3を追加するだけで、主回路を構成する複数の電力変換器の電流均衡化を実現できる。
この構成により、パルス補正器3を追加するだけで、容易にインターリーブ(マルチフェイズ)機能を持たせることができる。
この構成により、第1相の駆動信号の出力時に確定したゲートパルス信号デューティ値Dを、第2相以降に反映させることができるため、制御遅れが発生することなく多相化と電流均衡化を実現できる。
この構成により、主回路を構成する電力変換器の1部が動作異常で使用できない場合でも、残った正常な電力変換器によって、位相角を均等に保ったまま、各相の電流均衡を保持した動作を行なうことができる。また、異常な電力変換器は除いて駆動するので、冗長運転が可能になる。
この構成により、さらに、最適な制御ゲインでかつ安全に動作することがてきる。
この構成により、FPGAを使用する事で容易にパルス補正器3を構成することが、単相用の制御回路を用いて、容易にインターリーブ(マルチフェイズ)機能を持たせたスイッチング電源回路を構築することができる。
Vin 電源
CH1~CHN コンバータ部
S1~SN リアクトル
D1~DN ダイオード
Q1~QN、Q1-1~4~QN-1~4 スイッチング素子
C0、1~CN コンデンサ
CT0 全体電流検出回路
CT1~CTN 個別電流検出回路
INV1~INVN インバータ部
NOT1~NOTN 反転バッファ
L 負荷
2、2a 制御回路
3、3a パルス補正器
4、4a 除算器
51~5N、5a1~5aN 駆動信号生成部
61~6N 電流偏差演算器
71~7N 補償器
81~8N デューティ加算器
91~9N、9a1~9aN 移相器
10 フェーズ制御部
111~11N 異常動作検出部
Claims (4)
- スイッチング素子を有する複数の電力変換部が互いに並列接続されてなる主回路と、
前記主回路全体の出力に基づき基準パルス信号を出力する制御回路と、
前記主回路全体の出力電流を全体電流として検出する全体電流検出回路と、
複数の前記電力変換部に対応して設けられ、且つ、複数の前記電力変換部毎の出力電流を個別電流として検出する複数の個別電流検出回路と、
前記全体電流と前記個別電流と前記基準パルス信号とに基づき複数の前記電力変換部毎の個別パルス信号をそれぞれ生成し、且つ、複数の前記電力変換部毎の前記個別パルス信号を前記スイッチング素子の駆動信号として複数の前記電力変換部にそれぞれ出力するパルス補正器と、を具備し、
前記パルス補正器は、複数の前記電力変換部をマルチフェーズで動作させ、
第1相の動作フェーズに対して、前記基準パルス信号を前記スイッチング素子の駆動信号としてそのまま出力し、第1相以外の動作フェーズに対して、それぞれ生成した前記個別パルス信号を前記基準パルス信号から移相角を均等にずらしてそれぞれ出力することを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記パルス補正器は、複数の前記電力変換部毎の前記個別パルス信号を、複数の前記電力変換部毎の前記個別電流が均等になるように前記基準パルス信号のデューティ値を補正してそれぞれ生成することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
- 複数の前記電力変換部毎のそれぞれの異常動作をそれぞれ検出する異常動作検出部を具備し、
前記パルス補正器は、異常動作が検出された前記電力変換部を異常フェーズとし、前記個別パルス信号の出力を停止させると共に、異常動作が検出されていない前記電力変換部を正常フェーズとし、前記正常フェーズ毎の前記個別電流が均等になるように前記基準パルス信号のデューティ値を補正してそれぞれ生成することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。 - 前記パルス補正器は、前記正常フェーズ数を前記制御回路に出力し、
前記制御回路は、前記正常フェーズ数に基づいて、主回路全体の制御ゲインと、過負荷検出のしきい値とのいずれか若しくは両方を変更させることを特徴とする請求項3記載のスイッチング電源装置。
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