JP7055030B2

JP7055030B2 - Current detector and switching power supply

Info

Publication number: JP7055030B2
Application number: JP2018024929A
Authority: JP
Inventors: 和之指田; 健一鈴木; 和彦齊藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP2019138867A

Description

本発明は、電流検出装置、及びスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a current detection device and a switching power supply device.

一般的に、ＤＣ／ＤＣコンバータなどのスイッチング電源装置では、出力電流を検出するために電流検出手段を備えている。例えば、特許文献１には、電流検出手段としてシャント抵抗を設け、そのシャント抵抗の両端に表れる電位差に基づいて出力電流を検出する方法が記載されている。また、特許文献２には、電流検出手段としてカレントトランスを設け、そのカレントトランスで検出される電流変化から出力電流を検出する方法が記載されている。 Generally, a switching power supply device such as a DC / DC converter includes a current detecting means for detecting an output current. For example, Patent Document 1 describes a method in which a shunt resistor is provided as a current detecting means and an output current is detected based on a potential difference appearing at both ends of the shunt resistor. Further, Patent Document 2 describes a method in which a current transformer is provided as a current detecting means and an output current is detected from a current change detected by the current transformer.

特開２００３－０１８８２７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-018827 特開２００５－３０４１１６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-304116

しかしながら、電流検出手段として、シャント抵抗を用いた場合には、そのシャント抵抗にて電力損失が発生してしまう。また、電流検出手段として、カレントトランスを用いた場合には、交流電流しか検出することができず、直流電流を検出することができない。 However, when a shunt resistor is used as the current detecting means, power loss occurs due to the shunt resistor. Further, when a current transformer is used as the current detecting means, only alternating current can be detected, and direct current cannot be detected.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、電力損失を発生させずに、出力電流を検出することができる電流検出装置、及びスイッチング電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a current detecting device capable of detecting an output current without causing a power loss, and a switching power supply device.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、インダクタの第１端に接続されたスイッチング素子に流れる電流を検出するロゴスキーコイルと、リセット機能を有し、前記ロゴスキーコイルの出力を積分する積分回路と、前記スイッチング素子を制御するパルス信号のエッジにおける前記積分回路の出力値に基づいて、前記インダクタの第２端及び平滑コンデンサと接続された出力線から出力される出力電流を検出する検出処理部とを備え、前記検出処理部は、前記パルス信号のエッジにおける前記積分回路の出力値と、前記インダクタのインダクタ値に基づいて算出されたリップル電流値とに基づいて、前記出力電流を検出することを特徴とする電流検出装置である。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention has a Rogowski coil for detecting a current flowing through a switching element connected to the first end of an inductor, and a reset function for outputting the output of the Rogowski coil. The output current output from the second end of the inductor and the output line connected to the smoothing capacitor is detected based on the output value of the integrating circuit to be integrated and the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal controlling the switching element. The detection processing unit is provided with a detection processing unit that performs the output current based on the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal and the ripple current value calculated based on the inductor value of the inductor. It is a current detection device characterized by detecting .

また、本発明の一態様は、上記の電流検出装置において、前記検出処理部は、前記パルス信号の開始エッジにおける前記積分回路の出力値と、前記リップル電流値と基づいて、前記出力電流を検出することを特徴とする。 Further, in one aspect of the present invention, in the above current detection device, the detection processing unit detects the output current based on the output value of the integrating circuit at the start edge of the pulse signal and the ripple current value. It is characterized by doing.

また、本発明の一態様は、上記の電流検出装置において、前記検出処理部は、前記パルス信号の終了エッジにおける前記積分回路の出力値と、前記リップル電流値と基づいて、前記出力電流を検出することを特徴とする。 Further, in one aspect of the present invention, in the above current detection device, the detection processing unit detects the output current based on the output value of the integrating circuit at the end edge of the pulse signal and the ripple current value. It is characterized by doing.

また、本発明の一態様は、上記の電流検出装置において、前記検出処理部は、前記インダクタ値と、前記インダクタへの入力電圧と、前記出力線から出力される出力電圧と、前記パルス信号のパルス幅とに基づいて、前記リップル電流値を算出し、算出した前記リップル電流値と、前記パルス信号のエッジにおける前記積分回路の出力値とに基づいて、前記出力電流を検出することを特徴とする。 Further, in one aspect of the present invention, in the above current detection device, the detection processing unit uses the inductor value, the input voltage to the inductor, the output voltage output from the output line, and the pulse signal. The feature is that the ripple current value is calculated based on the pulse width, and the output current is detected based on the calculated ripple current value and the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal. do.

また、本発明の一態様は、上記の電流検出装置において、前記検出処理部は、前記パルス信号の開始エッジ及び終了エッジにおける前記積分回路の出力値に基づいて、前記出力電流を検出することを特徴とする。 Further, in one aspect of the present invention, in the above current detection device, the detection processing unit detects the output current based on the output values of the integrating circuit at the start edge and the end edge of the pulse signal. It is a feature.

また、本発明の一態様は、上記の電流検出装置において、前記検出処理部は、前記開始エッジにおける前記積分回路の出力値と、前記終了エッジにおける前記積分回路の出力値との平均値を、前記出力電流の値として生成することを特徴とする。 Further, in one aspect of the present invention, in the above current detection device, the detection processing unit sets an average value of the output value of the integrating circuit at the start edge and the output value of the integrating circuit at the end edge. It is characterized in that it is generated as the value of the output current.

また、本発明の一態様は、上記の電流検出装置と、前記インダクタと、前記スイッチング素子と、前記インダクタの第２端に接続された前記平滑コンデンサとを備えることを特徴とするスイッチング電源装置である。 Further, one aspect of the present invention is a switching power supply device comprising the above-mentioned current detection device, the above-mentioned inductor, the above-mentioned switching element, and the above-mentioned smoothing capacitor connected to the second end of the above-mentioned inductor. be.

本発明によれば、積分回路が、リセット機能により出力値をリセットしてから、ロゴスキーコイルの出力を積分して出力値を出力する。検出処理部が、スイッチング素子を制御するパルス信号のエッジにおける積分回路の出力値に基づいて、出力電流を検出する。これにより、電流検出装置は、ロゴスキーコイルを用いるため、電力損失を発生させずに、出力電流を検出することができる。 According to the present invention, the integrator circuit resets the output value by the reset function, then integrates the output of the Rogowski coil and outputs the output value. The detection processing unit detects the output current based on the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal that controls the switching element. As a result, since the current detection device uses the Rogowski coil, the output current can be detected without causing power loss.

第１の実施形態によるスイッチング電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the switching power supply device by 1st Embodiment. 第１の実施形態における積分回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the integration circuit in 1st Embodiment. 第１の実施形態における積分回路の出力波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output waveform of the integration circuit in 1st Embodiment. 第１の実施形態における電流検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the current detection apparatus in 1st Embodiment. 第２の実施形態における電流検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the current detection apparatus in 2nd Embodiment. 第３の実施形態における電流検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the current detection apparatus in 3rd Embodiment. 下側のスイッチング素子に流れる電流を検出する場合における積分回路の出力波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output waveform of the integrating circuit in the case of detecting the current flowing through the lower switching element.

以下、本発明の一実施形態による電流検出装置、及びスイッチング電源装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the current detection device and the switching power supply device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるスイッチング電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、スイッチング電源装置１は、直流電源２と、スイッチング素子（３１、３２）と、インダクタ４と、平滑コンデンサ５と、制御部６と、電流検出装置１０とを備えている。スイッチング電源装置１は、例えば、降圧型のスイッチングレギュレータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力電圧Ｖｏを負荷部７に供給する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a switching power supply device 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the switching power supply device 1 includes a DC power supply 2, a switching element (31, 32), an inductor 4, a smoothing capacitor 5, a control unit 6, and a current detection device 10. .. The switching power supply device 1 is, for example, a step-down switching regulator that steps down the voltage Vin output by the DC power supply 2 and supplies the output voltage Vo to the load unit 7.

直流電源２は、例えば、バッテリなどの直流電力を供給する供給源であり、電力供給線Ｌ１とＧＮＤ（グランド）線Ｌ２との間に、電圧Ｖｉｎの直流電力を供給する。
スイッチング素子３１及びスイッチング素子３２とは、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴ（ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタ）であり、電力供給線Ｌ１とＧＮＤ線Ｌ２との間に、直列に接続されている。なお、本実施形態において、スイッチング素子３１と、スイッチング素子３２とは、同一の構成であり、スイッチング電源装置１が備える任意のスイッチング素子を示す場合、又は特に区別しない場合には、スイッチング素子３０として説明する。 The DC power supply 2 is a supply source for supplying DC power such as a battery, and supplies DC power of voltage Vin between the power supply line L1 and the GND (ground) line L2.
The switching element 31 and the switching element 32 are, for example, n MOSFETs (n-type MOS field effect transistors), and are connected in series between the power supply line L1 and the GND line L2. In the present embodiment, the switching element 31 and the switching element 32 have the same configuration, and when indicating an arbitrary switching element included in the switching power supply device 1 or when not particularly distinguished, the switching element 30 is used. explain.

スイッチング素子３１は、ソース端子がノードＮ１に、ドレイン端子が電力供給線Ｌ１に、ゲート端子が制御部６から出力される制御信号Ｓ１の信号線に、それぞれ接続されている。ここで、制御信号Ｓ１は、スイッチング素子３１を制御するパルス信号である。
また、スイッチング素子３２は、ソース端子がＧＮＤ線Ｌ２に、ドレイン端子がノードＮ１に、ゲート端子が制御部６から出力される制御信号Ｓ２の信号線に、それぞれ接続されている。ここで、制御信号Ｓ２は、スイッチング素子３２を制御するパルス信号である。 In the switching element 31, the source terminal is connected to the node N1, the drain terminal is connected to the power supply line L1, and the gate terminal is connected to the signal line of the control signal S1 output from the control unit 6. Here, the control signal S1 is a pulse signal that controls the switching element 31.
Further, in the switching element 32, the source terminal is connected to the GND line L2, the drain terminal is connected to the node N1, and the gate terminal is connected to the signal line of the control signal S2 output from the control unit 6. Here, the control signal S2 is a pulse signal that controls the switching element 32.

インダクタ４は、例えば、降圧用のコイルであり、インダクタ４の第１端が、ノードＮ１を介して、スイッチング素子３０に接続されている。すなわち、インダクタ４の第１端（ノードＮ１）は、スイッチング素子３１のソース端子、及びスイッチング素子３２のドレイン端子に接続されている。また、インダクタ４の第２端は、スイッチング電源装置１の出力線Ｌ３に接続されている。ここで、出力線Ｌ３は、インダクタ４の第２端及び平滑コンデンサ５と接続されている。 The inductor 4 is, for example, a coil for step-down, and the first end of the inductor 4 is connected to the switching element 30 via the node N1. That is, the first end (node N1) of the inductor 4 is connected to the source terminal of the switching element 31 and the drain terminal of the switching element 32. Further, the second end of the inductor 4 is connected to the output line L3 of the switching power supply device 1. Here, the output line L3 is connected to the second end of the inductor 4 and the smoothing capacitor 5.

平滑コンデンサ５は、出力線Ｌ３とＧＮＤ線Ｌ２との間に接続され、スイッチング電源装置１の出力電圧Ｖｏを平滑化する。また、平滑コンデンサ５は、ノードＮ２を介して、インダクタ４の第２端に接続されている。 The smoothing capacitor 5 is connected between the output line L3 and the GND line L2, and smoothes the output voltage Vo of the switching power supply device 1. Further, the smoothing capacitor 5 is connected to the second end of the inductor 4 via the node N2.

制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、電流検出装置１０が出力する出力電流値に基づいて、各種制御を行う。また、制御部６は、スイッチング素子３０のスイッチングを制御するとともに、後述する電流検出装置１０の積分回路１２のリセット機能を制御する。制御部６は、例えば、制御信号Ｓ１によるパルス信号で、スイッチング素子３１の導通状態を制御し、制御信号Ｓ２によるパルス信号で、スイッチング素子３２の導通状態を制御する。また、制御部６は、例えば、制御信号Ｓ３によるパルス信号で、積分回路１２をリセット（初期化）する制御を行う。 The control unit 6 is, for example, a processor including a CPU (Central Processing Unit) and the like, and performs various controls based on the output current value output by the current detection device 10. Further, the control unit 6 controls the switching of the switching element 30, and also controls the reset function of the integration circuit 12 of the current detection device 10, which will be described later. For example, the control unit 6 controls the conduction state of the switching element 31 with the pulse signal by the control signal S1, and controls the continuity state of the switching element 32 with the pulse signal by the control signal S2. Further, the control unit 6 controls to reset (initialize) the integrating circuit 12 with, for example, a pulse signal from the control signal S3.

電流検出装置１０は、スイッチング電源装置１の出力電流Ｉｏを検出する検出装置であり、ロゴスキーコイル１１と、積分回路１２と、検出処理部１３とを備えている。
ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４の第１端（ノードＮ１）に接続されたスイッチング素子３０に流れる電流を検出する。ロゴスキーコイル１１は、例えば、スイッチング素子３１のソース端子とノードＮ１との間の接続線に配置され、当該接続線を流れる電流を検出する。 The current detection device 10 is a detection device that detects the output current Io of the switching power supply device 1, and includes a Rogowski coil 11, an integrator circuit 12, and a detection processing unit 13.
The Rogowski coil 11 detects the current flowing through the switching element 30 connected to the first end (node N1) of the inductor 4. The Rogowski coil 11 is arranged, for example, on the connection line between the source terminal of the switching element 31 and the node N1, and detects the current flowing through the connection line.

積分回路１２は、リセット機能を有し、ロゴスキーコイル１１の出力を積分する。ここで、図２を参照して、積分回路１２の詳細な構成について説明する。
図２は、本実施形態における積分回路１２の一例を示す回路図である。
図２に示すように、積分回路１２は、抵抗１２１と、オペアンプ１２２と、コンデンサ１２３と、リセットスイッチ１２４とを備えている。 The integrator circuit 12 has a reset function and integrates the output of the Rogowski coil 11. Here, a detailed configuration of the integrator circuit 12 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the integrating circuit 12 in the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the integrating circuit 12 includes a resistor 121, an operational amplifier 122, a capacitor 123, and a reset switch 124.

抵抗１２１は、ロゴスキーコイル１１の一端とオペアンプ１２２の反転入力端子との間に接続されている。また、コンデンサ１２３は、オペアンプ１２２の反転入力端子（ノードＮ３）と、オペアンプ１２２の出力端子（ノードＮ４）との間に接続されている。 The resistor 121 is connected between one end of the Rogowski coil 11 and the inverting input terminal of the operational amplifier 122. Further, the capacitor 123 is connected between the inverting input terminal (node N3) of the operational amplifier 122 and the output terminal (node N4) of the operational amplifier 122.

オペアンプ１２２は、抵抗１２１及びコンデンサ１２３が接続されることにより、積分回路として機能する。オペアンプ１２２は、反転入力端子に抵抗１２１を介してロゴスキーコイル１１の一端が接続され、非反転入力にロゴスキーコイル１１の他端が接続されている。オペアンプ１２２は、ロゴスキーコイル１１の出力を入力信号（ＩＮ）とし、ロゴスキーコイル１１の出力を積分した出力信号（ＯＵＴ）を出力する。 The operational amplifier 122 functions as an integrator circuit by connecting the resistor 121 and the capacitor 123. In the operational amplifier 122, one end of the Rogowski coil 11 is connected to the inverting input terminal via a resistor 121, and the other end of the Rogowski coil 11 is connected to the non-inverting input. The operational amplifier 122 uses the output of the Rogowski coil 11 as an input signal (IN), and outputs an output signal (OUT) obtained by integrating the output of the Rogowski coil 11.

リセットスイッチ１２４は、コンデンサ１２３と並列に、オペアンプ１２２の反転入力端子（ノードＮ３）と、オペアンプ１２２の出力端子（ノードＮ４）との間に接続されている。リセットスイッチ１２４は、積分回路１２の出力電位をリセットするスイッチであり、制御部６が出力する制御信号Ｓ３によるパルス信号により導通状態が制御される。なお、リセットスイッチ１２４は、積分回路１２をリセットする際に、導通状態（オン状態）に制御される。 The reset switch 124 is connected in parallel with the capacitor 123 between the inverting input terminal (node N3) of the operational amplifier 122 and the output terminal (node N4) of the operational amplifier 122. The reset switch 124 is a switch that resets the output potential of the integrating circuit 12, and the conduction state is controlled by the pulse signal from the control signal S3 output by the control unit 6. The reset switch 124 is controlled to a conduction state (on state) when the integration circuit 12 is reset.

なお、積分回路１２は、制御部６が出力した制御信号Ｓ１により、スイッチング素子３１がオン状態に制御されると、図３に示すような出力信号を出力する。
図３は、本実施形態における積分回路１２の出力波形の一例を示す図である。
図３（ａ）に示す波形Ｗ１は、制御部６が出力した制御信号Ｓ１の信号波形を示している。また、図３（ｂ）に示す波形Ｗ２は、積分回路１２の出力波形を示している。図３において、横軸は、時間を示し、制御信号Ｓ１の縦軸は、論理状態を示している。また、積分回路１２の出力の縦軸は、電流値に対応する。 The integrating circuit 12 outputs an output signal as shown in FIG. 3 when the switching element 31 is controlled to be in the ON state by the control signal S1 output by the control unit 6.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the output waveform of the integrating circuit 12 in the present embodiment.
The waveform W1 shown in FIG. 3A shows the signal waveform of the control signal S1 output by the control unit 6. Further, the waveform W2 shown in FIG. 3B shows the output waveform of the integrating circuit 12. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis of the control signal S1 indicates a logical state. Further, the vertical axis of the output of the integrating circuit 12 corresponds to the current value.

図３に示すように、時刻Ｔｓｔに制御信号Ｓ１がＨ（Ｈｉｇｈ（ハイ））状態になると、積分回路１２の出力が値ａに立ち上がり、インダクタ４によるリップル電流により、積分回路１２の出力値は、徐々に上昇する。また、時刻Ｔｅｎに制御信号Ｓ１がＬ（Ｌｏｗ（ロウ））状態になると、積分回路１２の出力値が立ち下り、この終了エッジにおける積分回路１２の出力が値ｂとなる（波形Ｗ２参照）。すなわち、積分回路１２の出力（波形Ｗ２）において、制御信号Ｓ１のパルス信号の開始エッジにおける積分回路１２の出力が値ａであり、制御信号Ｓ１のパルス信号の終了エッジにおける積分回路１２の出力が値ｂである。 As shown in FIG. 3, when the control signal S1 is in the H (High) state at the time Tst, the output of the integrating circuit 12 rises to the value a, and the output value of the integrating circuit 12 is increased by the ripple current due to the inductor 4. , Gradually rise. Further, when the control signal S1 is in the L (Low) state at the time Ten, the output value of the integrating circuit 12 falls, and the output of the integrating circuit 12 at the end edge becomes the value b (see waveform W2). That is, in the output of the integrating circuit 12 (waveform W2), the output of the integrating circuit 12 at the start edge of the pulse signal of the control signal S1 is the value a, and the output of the integrating circuit 12 at the ending edge of the pulse signal of the control signal S1 is. The value b.

このように、積分回路１２は、ロゴスキーコイル１１の出力を積分して、波形Ｗ２に示すような出力信号（出力波形）を出力する。なお、図３において、Ｉｒは、リップル電流値に対応する。また、ここでの開始エッジにおける積分回路１２の出力とは、例えば、制御信号Ｓ１のパルス信号の開始エッジに対応する積分回路１２の出力である。また、終了エッジにおける積分回路１２の出力とは、例えば、制御信号Ｓ１のパルス信号の終了エッジに対応する積分回路１２の出力である。 In this way, the integrator circuit 12 integrates the output of the Rogowski coil 11 and outputs an output signal (output waveform) as shown in the waveform W2. In FIG. 3, Ir corresponds to the ripple current value. Further, the output of the integrating circuit 12 at the starting edge here is, for example, the output of the integrating circuit 12 corresponding to the starting edge of the pulse signal of the control signal S1. Further, the output of the integrating circuit 12 at the ending edge is, for example, the output of the integrating circuit 12 corresponding to the ending edge of the pulse signal of the control signal S1.

図１に説明に戻り、検出処理部１３は、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、積分回路１２の出力に基づいて、スイッチング電源装置１の出力電流Ｉｏを検出する。検出処理部１３は、スイッチング素子３１を制御する制御信号Ｓ１（パルス信号）のエッジにおける積分回路１２の出力値に基づいて、インダクタ４の第２端及び平滑コンデンサ５と接続された出力線Ｌ３から出力される出力電流Ｉｏを検出する。
例えば、検出処理部１３は、パルス信号のエッジにおける積分回路１２の出力値と、インダクタ４のインダクタ値Ｌに基づいて算出されたリップル電流値Ｉｒとに基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。具体的に、検出処理部１３は、図３（ｂ）に示す波形Ｗ２に基づいて、下記の式（１）により、出力電流Ｉｏを算出する。 Returning to the description of FIG. 1, the detection processing unit 13 is a processor including, for example, a CPU, and detects the output current Io of the switching power supply device 1 based on the output of the integrating circuit 12. The detection processing unit 13 is connected to the second end of the inductor 4 and the output line L3 connected to the smoothing capacitor 5 based on the output value of the integrating circuit 12 at the edge of the control signal S1 (pulse signal) that controls the switching element 31. The output current Io to be output is detected.
For example, the detection processing unit 13 detects the output current Io based on the output value of the integrating circuit 12 at the edge of the pulse signal and the ripple current value Ir calculated based on the inductor value L of the inductor 4. Specifically, the detection processing unit 13 calculates the output current Io by the following equation (1) based on the waveform W2 shown in FIG. 3 (b).

出力電流Ｉｏ＝ａ＋（リップル電流値Ｉｒ／２）・・・（１） Output current Io = a + (ripple current value Ir / 2) ... (1)

ここで、ａは、上述した開始エッジにおける積分回路１２の出力値である。このように、検出処理部１３は、制御信号Ｓ１（パルス信号）の開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。
また、検出処理部１３は、リップル電流値Ｉｒを下記の式（２）により算出する。 Here, a is an output value of the integrating circuit 12 at the start edge described above. In this way, the detection processing unit 13 detects the output current Io based on the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge of the control signal S1 (pulse signal) and the ripple current value Ir.
Further, the detection processing unit 13 calculates the ripple current value Ir by the following equation (2).

リップル電流値Ｉｒ＝（Ｖｉｎ－Ｖｏ）／Ｌ×Ｔｏｎ・・・（２） Ripple current value Ir = (Vin-Vo) / L × Ton ・・・ (2)

ここで、Ｖｉｎは、スイッチング電源装置１の入力電圧（直流電源２の出力電圧）を示し、Ｖｏは、スイッチング電源装置１の出力電圧（出力線Ｌ３の電圧）を示している。また、Ｌは、インダクタ４のインダクタ値を示し、Ｔｏｎは、図３の時刻Ｔｓｔから時刻Ｔｅｎまでのパルス幅を示している。
このように、検出処理部１３は、インダクタ値Ｌと、インダクタ４への入力電圧Ｖｉｎと、出力線から出力される出力電圧Ｖｏと、制御信号Ｓ１（パルス信号）のパルス幅Ｔｏｎとに基づいて、リップル電流値Ｉｒを算出する。また、検出処理部１３は、式（２）及び式（１）を用いて、算出（検出）した出力電流Ｉｏの値（出力電流値）を、制御部６に出力する。 Here, Vin indicates an input voltage of the switching power supply device 1 (output voltage of the DC power supply 2), and Vo indicates an output voltage of the switching power supply device 1 (voltage of the output line L3). Further, L indicates the inductor value of the inductor 4, and Ton indicates the pulse width from the time Tst to the time Ten in FIG.
As described above, the detection processing unit 13 is based on the inductor value L, the input voltage Vin to the inductor 4, the output voltage Vo output from the output line, and the pulse width Ton of the control signal S1 (pulse signal). , The ripple current value Ir is calculated. Further, the detection processing unit 13 outputs the calculated (detected) output current Io value (output current value) to the control unit 6 using the equations (2) and (1).

負荷部７は、スイッチング電源装置１が接続され、スイッチング電源装置１の出力電圧Ｖｏが供給される装置や回路などである。 The load unit 7 is a device or circuit to which the switching power supply device 1 is connected and the output voltage Vo of the switching power supply device 1 is supplied.

次に、図面を参照して、本実施形態によるスイッチング電源装置１及び電流検出装置１０の動作について説明する。
図１に示すように、スイッチング電源装置１では、直流電源２の出力電圧である入力電圧Ｖｉｎを、スイッチング素子３１、スイッチング素子３２、及びインダクタ４により構成される降圧回路により、降圧して、出力電圧Ｖｏを負荷部７に供給する。また、電流検出装置１０は、スイッチング電源装置１の出力電流Ｉｏを検出し、検出した出力電流Ｉｏの値を制御部６に出力する。制御部６は、電流検出装置１０が検出した出力電流Ｉｏに基づいて、出力電圧Ｖｏが所定の値になるように、スイッチング素子３１及びスイッチング素子３２を制御する。 Next, the operation of the switching power supply device 1 and the current detection device 10 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the switching power supply device 1, the input voltage Vin, which is the output voltage of the DC power supply 2, is stepped down by a step-down circuit composed of a switching element 31, a switching element 32, and an inductor 4, and output. The voltage Vo is supplied to the load unit 7. Further, the current detection device 10 detects the output current Io of the switching power supply device 1 and outputs the value of the detected output current Io to the control unit 6. The control unit 6 controls the switching element 31 and the switching element 32 so that the output voltage Vo becomes a predetermined value based on the output current Io detected by the current detection device 10.

次に、図４を参照して、本実施形態における電流検出装置１０の動作について説明する。
図４は、本実施形態における電流検出装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
この図に示すように、電流検出装置１０では、まず、積分回路１２が、ロゴスキーコイル１１の出力を積分する（ステップＳ１０１）。制御部６が出力する制御信号Ｓ３により、積分回路１２のリセットスイッチ１２４がオン状態になり、積分回路１２をリセット（初期化）する。そして、制御部６が出力する制御信号Ｓ１のパルス信号により、スイッチング素子３１がオン状態にされると、積分回路１２が、ロゴスキーコイル１１の出力を積分して、図３（ｂ）に示す波形Ｗ２のような出力波形を検出処理部１３に出力する。 Next, the operation of the current detection device 10 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the current detection device 10 in the present embodiment.
As shown in this figure, in the current detection device 10, first, the integrator circuit 12 integrates the output of the Rogowski coil 11 (step S101). The control signal S3 output by the control unit 6 turns on the reset switch 124 of the integrating circuit 12, and resets (initializes) the integrating circuit 12. Then, when the switching element 31 is turned on by the pulse signal of the control signal S1 output by the control unit 6, the integrating circuit 12 integrates the output of the Rogowski coil 11 and is shown in FIG. 3 (b). An output waveform such as the waveform W2 is output to the detection processing unit 13.

次に、検出処理部１３は、開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流値を算出する（ステップＳ１０２）。検出処理部１３は、例えば、上述した式（２）により、リップル電流値Ｉｒを算出する。そして、検出処理部１３は、算出したリップル電流値Ｉｒと、開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、上述した式（１）により、出力電流Ｉｏを算出する。 Next, the detection processing unit 13 calculates the output current value based on the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge and the ripple current value Ir (step S102). The detection processing unit 13 calculates the ripple current value Ir by, for example, the above-mentioned equation (2). Then, the detection processing unit 13 calculates the output current Io by the calculated ripple current value Ir, the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge, and the above-mentioned equation (1).

次に、検出処理部１３は、算出した出力電流値を出力する（ステップＳ１０３）。すなわち、検出処理部１３は、上述した式（１）により算出した出力電流Ｉｏの値を、例えば、制御部６に出力する。ステップＳ１０３の処理後に、検出処理部１３は、出力電流Ｉｏを検出する処理を終了する。 Next, the detection processing unit 13 outputs the calculated output current value (step S103). That is, the detection processing unit 13 outputs the value of the output current Io calculated by the above equation (1) to, for example, the control unit 6. After the process of step S103, the detection processing unit 13 ends the process of detecting the output current Io.

以上説明したように、本実施形態による電流検出装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、積分回路１２と、検出処理部１３とを備える。ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４の第１端（ノードＮ１）に接続されたスイッチング素子３０（例えば、スイッチング素子３１）に流れる電流を検出する。積分回路１２は、リセット機能を有し、ロゴスキーコイル１１の出力を積分する。検出処理部１３は、スイッチング素子３０を制御するパルス信号（例えば、制御信号Ｓ１）のエッジにおける積分回路１２の出力値に基づいて、インダクタ４の第２端（ノードＮ２）及び平滑コンデンサ５と接続された出力線Ｌ３から出力される出力電流Ｉｏを検出する。 As described above, the current detection device 10 according to the present embodiment includes the Rogowski coil 11, the integrator circuit 12, and the detection processing unit 13. The Rogowski coil 11 detects the current flowing through the switching element 30 (for example, the switching element 31) connected to the first end (node N1) of the inductor 4. The integrator circuit 12 has a reset function and integrates the output of the Rogowski coil 11. The detection processing unit 13 is connected to the second end (node N2) of the inductor 4 and the smoothing capacitor 5 based on the output value of the integrating circuit 12 at the edge of the pulse signal (for example, the control signal S1) that controls the switching element 30. The output current Io output from the output line L3 is detected.

これにより、積分回路１２が、リセット機能により出力値をリセットしてから、ロゴスキーコイル１１の出力を積分して出力値を出力する。検出処理部１３が、スイッチング素子３０を制御するパルス信号のエッジにおける積分回路１２の出力値に基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。そのため、本実施形態による電流検出装置１０は、ロゴスキーコイル１１を用いるため、電力損失を発生させずに、出力電流Ｉｏを正確に検出することができる。
また、本実施形態による電流検出装置１０は、２つのスイッチング素子３０うちの一方（例えば、スイッチング素子３１）に流れる電流を、ロゴスキーコイル１１により検出するため、構成を簡略化することができる。 As a result, the integrator circuit 12 resets the output value by the reset function, then integrates the output of the Rogowski coil 11 and outputs the output value. The detection processing unit 13 detects the output current Io based on the output value of the integrating circuit 12 at the edge of the pulse signal that controls the switching element 30. Therefore, since the current detection device 10 according to the present embodiment uses the Rogowski coil 11, the output current Io can be accurately detected without causing a power loss.
Further, since the current detection device 10 according to the present embodiment detects the current flowing through one of the two switching elements 30 (for example, the switching element 31) by the Rogowski coil 11, the configuration can be simplified.

また、本実施形態では、検出処理部１３は、パルス信号（制御信号Ｓ１）のエッジにおける積分回路１２の出力値と、インダクタ４のインダクタ値に基づいて算出されたリップル電流値Ｉｒとに基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。
これにより、本実施形態による電流検出装置１０は、積分回路１２の出力値と、リップル電流値Ｉｒとに基づく簡易な手法により、出力電流Ｉｏを検出することができる。 Further, in the present embodiment, the detection processing unit 13 is based on the output value of the integrating circuit 12 at the edge of the pulse signal (control signal S1) and the ripple current value Ir calculated based on the inductor value of the inductor 4. , The output current Io is detected.
Thereby, the current detection device 10 according to the present embodiment can detect the output current Io by a simple method based on the output value of the integrating circuit 12 and the ripple current value Ir.

また、本実施形態では、検出処理部１３は、パルス信号（制御信号Ｓ１）の開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流Ｉｏを検出する（上述した式（１））。
これにより、本実施形態による電流検出装置１０は、２つのエッジのうちの片方（開始エッジ）を用いるため、さらに簡易な手法により、出力電流Ｉｏを検出することができる。 Further, in the present embodiment, the detection processing unit 13 detects the output current Io based on the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge of the pulse signal (control signal S1) and the ripple current value Ir (described above). Equation (1)).
As a result, since the current detection device 10 according to the present embodiment uses one of the two edges (starting edge), the output current Io can be detected by a simpler method.

また、本実施形態では、検出処理部１３は、インダクタ値Ｌと、インダクタ４への入力電圧Ｖｉｎと、出力線から出力される出力電圧Ｖｏと、パルス信号（制御信号Ｓ１）のパルス幅Ｔｏｎとに基づいて、リップル電流値Ｉｒを算出し（上述した式（２））、算出したリップル電流値Ｉｒと、パルス信号のエッジにおける積分回路１２の出力値とに基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。
これにより、本実施形態による電流検出装置１０は、リップル電流値Ｉｒを算出により容易に得ることができ、さらに簡易な手法により、出力電流Ｉｏを検出することができる。 Further, in the present embodiment, the detection processing unit 13 has an inductor value L, an input voltage Vin to the inductor 4, an output voltage Vo output from the output line, and a pulse width Ton of the pulse signal (control signal S1). The ripple current value Ir is calculated based on (Equation (2) described above), and the output current Io is detected based on the calculated ripple current value Ir and the output value of the integrating circuit 12 at the edge of the pulse signal. ..
As a result, the current detection device 10 according to the present embodiment can easily obtain the ripple current value Ir by calculation, and can detect the output current Io by a simpler method.

また、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、上述した電流検出装置１０と、インダクタ４と、スイッチング素子３０（スイッチング素子３１）と、インダクタ４の第２端（ノードＮ２）に接続された平滑コンデンサ５とを備える。
これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、上述した電流検出装置１０と同様の効果を奏し、電力損失を発生させずに、出力電流Ｉｏを正確に検出することができる。また、このことにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、変換効率を向上させることができる。 Further, the switching power supply device 1 according to the present embodiment includes the above-mentioned current detection device 10, the inductor 4, the switching element 30 (switching element 31), and the smoothing capacitor connected to the second end (node N2) of the inductor 4. 5 and.
As a result, the switching power supply device 1 according to the present embodiment has the same effect as the current detection device 10 described above, and can accurately detect the output current Io without causing power loss. Further, by this, the switching power supply device 1 according to the present embodiment can improve the conversion efficiency.

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態によるスイッチング電源装置１及び電流検出装置１０について説明する。
本実施形態による電流検出装置１０は、検出処理部１３による出力電流Ｉｏの算出処理が異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、検出処理部１３が終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂを用いて、出力電流Ｉｏの算出する変形例について説明する。本実施形態によるスイッチング電源装置１及び電流検出装置１０の構成は、図１及び図２に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, the switching power supply device 1 and the current detection device 10 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
The current detection device 10 according to the present embodiment is the same as the first embodiment except that the output current Io calculation process by the detection processing unit 13 is different. In this embodiment, a modification in which the detection processing unit 13 calculates the output current Io using the output value b of the integrating circuit 12 at the end edge will be described. Since the configurations of the switching power supply device 1 and the current detection device 10 according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the description thereof will be omitted here.

なお、本実施形態では、検出処理部１３は、下記の式（３）により、制御信号Ｓ１（パルス信号）の終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。 In this embodiment, the detection processing unit 13 outputs based on the output value b of the integrating circuit 12 at the end edge of the control signal S1 (pulse signal) and the ripple current value Ir according to the following equation (3). The current Io is detected.

出力電流Ｉｏ＝ｂ－（リップル電流値Ｉｒ／２）・・・（３） Output current Io = b- (ripple current value Ir / 2) ... (3)

ここで、ｂは、上述した図３（ｂ）に示す終了エッジにおける積分回路１２の出力値である。
なお、検出処理部１３は、リップル電流値Ｉｒの算出を、第１の実施形態と同様に、上述した式（２）により算出する。 Here, b is an output value of the integrating circuit 12 at the end edge shown in FIG. 3B described above.
The detection processing unit 13 calculates the ripple current value Ir by the above-mentioned equation (2) in the same manner as in the first embodiment.

次に、図５を参照して、本実施形態による電流検出装置１０の動作について説明する。
図５は、本実施形態における電流検出装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
図５において、ステップＳ２０１及びステップＳ２０３の処理は、上述した図４に示すステップＳ１０１及びステップＳ１０３の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 Next, the operation of the current detection device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the current detection device 10 in the present embodiment.
In FIG. 5, the processes of steps S201 and S203 are the same as the processes of steps S101 and S103 shown in FIG. 4 described above, and thus the description thereof will be omitted here.

ステップＳ２０２において、検出処理部１３は、終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流値を算出する。検出処理部１３は、例えば、上述した式（２）により、リップル電流値Ｉｒを算出する。そして、検出処理部１３は、算出したリップル電流値Ｉｒと、終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂと、上述した式（３）により、出力電流Ｉｏを算出する。 In step S202, the detection processing unit 13 calculates the output current value based on the output value b of the integrating circuit 12 at the end edge and the ripple current value Ir. The detection processing unit 13 calculates the ripple current value Ir by, for example, the above-mentioned equation (2). Then, the detection processing unit 13 calculates the output current Io by the calculated ripple current value Ir, the output value b of the integrating circuit 12 at the end edge, and the above-mentioned equation (3).

以上説明したように、本実施形態による電流検出装置１０では、検出処理部１３は、パルス信号（制御信号Ｓ１）の終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流Ｉｏを検出する（上述した式（３））。
これにより、本実施形態による電流検出装置１０は、２つのエッジのうちの片方（終了エッジ）を用いるため、第１の実施形態と同様に、さらに簡易な手法により、出力電流Ｉｏを検出することができる。また、本実施形態による電流検出装置１０は、第１の実施形態と同様に、電力損失を発生させずに、出力電流Ｉｏを正確に検出することができる。 As described above, in the current detection device 10 according to the present embodiment, the detection processing unit 13 is based on the output value b of the integrating circuit 12 at the end edge of the pulse signal (control signal S1) and the ripple current value Ir. The output current Io is detected (Equation (3) described above).
As a result, since the current detection device 10 according to the present embodiment uses one of the two edges (end edge), the output current Io is detected by a simpler method as in the first embodiment. Can be done. Further, the current detection device 10 according to the present embodiment can accurately detect the output current Io without causing a power loss, as in the first embodiment.

［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態によるスイッチング電源装置１及び電流検出装置１０について説明する。
本実施形態による電流検出装置１０は、検出処理部１３による出力電流Ｉｏの算出処理が異なる点を除いて、第１及び第２の実施形態と同様である。本実施形態では、検出処理部１３が開始エッジ及び終了エッジにおける積分回路１２の出力値（ａ、ｂ）を用いて、出力電流Ｉｏの算出する変形例について説明する。本実施形態によるスイッチング電源装置１及び電流検出装置１０の構成は、図１及び図２に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, the switching power supply device 1 and the current detection device 10 according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
The current detection device 10 according to the present embodiment is the same as the first and second embodiments except that the calculation process of the output current Io by the detection processing unit 13 is different. In this embodiment, a modification in which the detection processing unit 13 calculates the output current Io using the output values (a, b) of the integrating circuit 12 at the start edge and the end edge will be described. Since the configurations of the switching power supply device 1 and the current detection device 10 according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the description thereof will be omitted here.

なお、本実施形態では、検出処理部１３は、下記の式（４）により、制御信号Ｓ１（パルス信号）の終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂと、リップル電流値Ｉｒと基づいて、出力電流Ｉｏを検出する。すなわち、検出処理部１３は、開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂとの平均値を、出力電流Ｉｏの値として生成する。 In this embodiment, the detection processing unit 13 outputs based on the output value b of the integrating circuit 12 at the end edge of the control signal S1 (pulse signal) and the ripple current value Ir according to the following equation (4). The current Io is detected. That is, the detection processing unit 13 generates an average value of the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge and the output value b of the integrating circuit 12 at the ending edge as the value of the output current Io.

出力電流Ｉｏ＝ａ＋（ｂ－ａ）／２＝（ａ＋ｂ）／２・・・（４） Output current Io = a + (ba) / 2 = (a + b) / 2 ... (4)

ここで、ａは、上述した図３（ｂ）に示す開始エッジにおける積分回路１２の出力値である。また、ｂは、上述した図３（ｂ）に示す終了エッジにおける積分回路１２の出力値である。
なお、検出処理部１３は、リップル電流値Ｉｒの算出を実行しない。 Here, a is an output value of the integrating circuit 12 at the start edge shown in FIG. 3B described above. Further, b is an output value of the integrating circuit 12 at the end edge shown in FIG. 3B described above.
The detection processing unit 13 does not calculate the ripple current value Ir.

次に、図６を参照して、本実施形態による電流検出装置１０の動作について説明する。
図６は、本実施形態における電流検出装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
図６において、ステップＳ３０１及びステップＳ３０３の処理は、上述した図４に示すステップＳ１０１及びステップＳ１０３の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 Next, the operation of the current detection device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the current detection device 10 in the present embodiment.
In FIG. 6, the processing of step S301 and step S303 is the same as the processing of step S101 and step S103 shown in FIG. 4 described above, and thus the description thereof will be omitted here.

ステップＳ３０２において、検出処理部１３は、開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂと基づいて、出力電流値を算出する。検出処理部１３は、例えば、上述した式（４）により、出力電流Ｉｏを算出する。 In step S302, the detection processing unit 13 calculates the output current value based on the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge and the output value b of the integrating circuit 12 at the ending edge. The detection processing unit 13 calculates the output current Io by, for example, the above-mentioned equation (4).

以上説明したように、本実施形態による電流検出装置１０では、検出処理部１３は、パルス信号の開始エッジ及び終了エッジにおける積分回路１２の出力値（ａ、ｂ）に基づいて、出力電流Ｉｏを検出する（上述した式（４））。
これにより、本実施形態による電流検出装置１０は、第１及び第２の実施形態と同様に、電力損失を発生させずに、出力電流Ｉｏを正確に検出することができる。 As described above, in the current detection device 10 according to the present embodiment, the detection processing unit 13 determines the output current Io based on the output values (a, b) of the integrating circuit 12 at the start edge and the end edge of the pulse signal. Detect (Equation (4) described above).
As a result, the current detection device 10 according to the present embodiment can accurately detect the output current Io without causing a power loss, as in the first and second embodiments.

また、本実施形態では、検出処理部１３は、開始エッジにおける積分回路１２の出力値ａと、終了エッジにおける積分回路１２の出力値ｂとの平均値を、出力電流Ｉｏの値として生成する。
これにより、本実施形態による電流検出装置１０は、リップル電流値Ｉｒを算出する必要がないため、第１及び第２の実施形態よりも、さらに簡易な手法により、出力電流Ｉｏを検出することができる。 Further, in the present embodiment, the detection processing unit 13 generates an average value of the output value a of the integrating circuit 12 at the start edge and the output value b of the integrating circuit 12 at the ending edge as the value of the output current Io.
As a result, the current detection device 10 according to the present embodiment does not need to calculate the ripple current value Ir, so that the output current Io can be detected by a simpler method than the first and second embodiments. can.

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、ロゴスキーコイル１１は、上側のスイッチング素子３１のソース端子とノードＮ１との間の接続線に配置される例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、下側のスイッチング素子３２のドレイン端子とノードＮ１との間の接続線に配置されるようにしてもよい。この場合、ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４の第１端（ノードＮ１）に接続されたスイッチング素子３１に流れる電流を検出する。 The present invention is not limited to each of the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, the Rogowski coil 11 has been described as an example in which the Rogowski coil 11 is arranged on the connection line between the source terminal of the upper switching element 31 and the node N1, but the present invention is not limited thereto. For example, it may be arranged on the connection line between the drain terminal of the lower switching element 32 and the node N1. In this case, the Rogowski coil 11 detects the current flowing through the switching element 31 connected to the first end (node N1) of the inductor 4.

また、この場合の積分回路１２は、制御部６が出力した制御信号Ｓ２により、スイッチング素子３２がオン状態に制御されると、図７に示すような出力信号を出力する。
図７は、下側のスイッチング素子３２に流れる電流を検出する場合における本実施形態における積分回路１２の出力波形の一例を示す図である。
図７（ａ）に示す波形Ｗ３は、制御部６が出力した制御信号Ｓ２の信号波形を示している。また、図７（ｂ）に示す波形Ｗ４は、積分回路１２の出力波形を示している。図７において、横軸は、時間を示し、制御信号Ｓ２の縦軸は、論理状態を示している。また、積分回路１２の出力の縦軸は、電流値に対応する。 Further, the integrating circuit 12 in this case outputs an output signal as shown in FIG. 7 when the switching element 32 is controlled to the ON state by the control signal S2 output by the control unit 6.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the output waveform of the integrating circuit 12 in the present embodiment when the current flowing through the lower switching element 32 is detected.
The waveform W3 shown in FIG. 7A shows the signal waveform of the control signal S2 output by the control unit 6. Further, the waveform W4 shown in FIG. 7B shows the output waveform of the integrating circuit 12. In FIG. 7, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis of the control signal S2 indicates a logical state. Further, the vertical axis of the output of the integrating circuit 12 corresponds to the current value.

図７に示すように、時刻Ｔｓｔに制御信号Ｓ１がＨ（ハイ）状態になると、積分回路１２の出力が値ａに立ち上がり、インダクタ４によるリップル電流により、積分回路１２の出力値は、徐々に下降する。また、時刻Ｔｅｎに制御信号Ｓ２がＬ（ロウ）状態になると、積分回路１２の出力値が立ち下り、この終了エッジにおける積分回路１２の出力が値ｂとなる（波形Ｗ４参照）。すなわち、積分回路１２の出力（波形Ｗ４）において、制御信号Ｓ２のパルス信号の開始エッジにおける積分回路１２の出力が値ａであり、制御信号Ｓ１のパルス信号の終了エッジにおける積分回路１２の出力が値ｂである。このように、積分回路１２は、ロゴスキーコイル１１の出力を積分して、波形Ｗ４に示すような出力信号（出力波形）を出力する。なお、図７において、Ｉｒは、リップル電流値に対応し、この場合、負の値となる。また、この場合も、検出処理部１３は、上記の各実施形態と同様に、式（１）～式（４）により、出力電流Ｉｏを算出可能である。 As shown in FIG. 7, when the control signal S1 is in the H (high) state at the time Tst, the output of the integrating circuit 12 rises to the value a, and the output value of the integrating circuit 12 gradually increases due to the ripple current due to the inductor 4. Go down. Further, when the control signal S2 is in the L (low) state at the time Ten, the output value of the integrating circuit 12 falls, and the output of the integrating circuit 12 at the end edge becomes the value b (see waveform W4). That is, in the output of the integrating circuit 12 (waveform W4), the output of the integrating circuit 12 at the start edge of the pulse signal of the control signal S2 is the value a, and the output of the integrating circuit 12 at the ending edge of the pulse signal of the control signal S1 is. The value b. In this way, the integrator circuit 12 integrates the output of the Rogowski coil 11 and outputs an output signal (output waveform) as shown in the waveform W4. In addition, in FIG. 7, Ir corresponds to the ripple current value, and in this case, it becomes a negative value. Further, also in this case, the detection processing unit 13 can calculate the output current Io by the equations (1) to (4) as in each of the above-described embodiments.

また、上記の各実施形態において、スイッチング電源装置１が降圧型のスイッチングレギュレータである場合の一例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、昇圧型のスイッチングレギュレータ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどに、電流検出装置１０を適用してもよい。 Further, in each of the above embodiments, an example of the case where the switching power supply device 1 is a step-down type switching regulator has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, a step-up type switching regulator and a DC / DC converter. For example, the current detection device 10 may be applied.

また、上記の第１及び第２の実施形態において、検出処理部１３は、式（２）により、毎回、パルス幅Ｔｏｎに応じたリップル電流値Ｉｒを算出する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、各パルス幅Ｔｏｎに応じたリップル電流値Ｉｒを予め算出しておいて、記憶部などに記憶させるようにしてもよい。 Further, in the first and second embodiments described above, the detection processing unit 13 has described an example of calculating the ripple current value Ir according to the pulse width Ton each time by the equation (2), but the present invention is limited to this. For example, the ripple current value Ir corresponding to each pulse width Ton may be calculated in advance and stored in a storage unit or the like.

また、上述の制御部６及び検出処理部１３は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部６及び検出処理部１３の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 Further, the control unit 6 and the detection processing unit 13 described above have a computer system inside. The processing processes of the control unit 6 and the detection processing unit 13 described above are stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the processing is performed by the computer reading and executing this program. .. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.

１スイッチング電源装置
２直流電源
４インダクタ
５平滑コンデンサ
６制御部
７負荷部
１０電流検出装置
１１ロゴスキーコイル
１２積分回路
１３検出処理部
３０、３１、３２スイッチング素子
１２１抵抗
１２２オペアンプ
１２３コンデンサ
１２４リセットスイッチ 1 Switching power supply 2 DC power supply 4 Inductor 5 Smoothing capacitor 6 Control unit 7 Load unit 10 Current detector 11 Rogowski coil 12 Integrator circuit 13 Detection processing unit 30, 31, 32 Switching element 121 Resistance 122 Operational amplifier 123 Condenser 124 Reset switch

Claims

A Rogoski coil that detects the current flowing through the switching element connected to the first end of the inductor, and
An integrator circuit that has a reset function and integrates the output of the Rogowski coil,
A detection processing unit that detects the output current output from the second end of the inductor and the output line connected to the smoothing capacitor based on the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal that controls the switching element. Prepare ,
The detection processing unit detects the output current based on the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal and the ripple current value calculated based on the inductor value of the inductor.
A current detector characterized by that .

The current detection device according to claim 1 , wherein the detection processing unit detects the output current based on the output value of the integrating circuit at the start edge of the pulse signal and the ripple current value.

The current detection device according to claim 1 , wherein the detection processing unit detects the output current based on the output value of the integrating circuit at the end edge of the pulse signal and the ripple current value.

The detection processing unit calculates and calculates the ripple current value based on the inductor value, the input voltage to the inductor, the output voltage output from the output line, and the pulse width of the pulse signal. The invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the output current is detected based on the ripple current value and the output value of the integrating circuit at the edge of the pulse signal. Current detector.

The current detection device according to any one of claims 1 to 4 .
With the inductor
With the switching element
A switching power supply device comprising the smoothing capacitor connected to the second end of the inductor.