JPWO2017094403A1 - スイッチング電源装置及びドループ特性補正方法 - Google Patents

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Abstract

並列接続されたコンバータ（１１Ａ，１１Ｂ）それぞれの出力電圧の大きさを電圧目標値に等しくなるように制御するスイッチング電源装置（１）において、選択したコンバータ（１１Ａ，１１Ｂ）の一方のみを動作させる。その状態で、コンバータ（１１Ａ，１１Ｂ）で生成された補正値を受信し、メモリ（１６４）に記憶する。その補正値を用いて、コンバータ（１１Ａ，１１Ｂ）について生成したドループ特性を補正する。これにより、電力変換部毎に生成されるドループ特性のばらつきを補正することができるスイッチング電源装置及びドループ特性補正方法を提供する。

Description

本発明は、並列接続した電力変換部を備えるスイッチング電源装置、及びスイッチング電源装置で実行するドループ特性補正方法に関する。
特許文献１には、並列接続した複数の直流電源を並列運転する直流電源装置が開示されている。特許文献１に記載の直流電源装置は、検出された直流電源の出力電流が大きくなるにつれて出力電圧を低くするドループ制御を行っている。このとき、各直流電源のドループ特性にばらつきがあると、ある直流電源に電流が集中して、過電流状態となり、発熱が大きくなるおそれがある。また、装置全体の最大出力電力が期待値よりも小さくなるおそれがある。このため、各直流電源の負荷率が揃うよう制御することが重要である。
特開平８−２８９４６８号公報
前記のように、複数の直流電源それぞれでドループ制御を行った場合、個々の部品の特性のばらつきなどから、ドループ特性にばらつきが生じる場合がある。そこで、例えば工場出荷前に、出力電流に対する出力電圧の検出結果から補正値を算出し、その補正値をメモリに記憶しておき、実際の使用時に、記憶した補正値を用いてドループ特性を補正することが考えられる。しかしながら、特許文献１では、並列接続された複数の直流電源の合計出力電流しか検出できない。このため、複数の直流電源それぞれに設けたドループ特性に対して同じ補正値を用いることになる。その結果、各直流電源の出力電流の検出結果のばらつきを別々に精度よく補正することができない。
そこで、本発明の目的は、電力変換部毎に生成されるドループ特性のばらつきを補正することができるスイッチング電源装置及びドループ特性補正方法を提供することにある。
本発明に係るスイッチング電源装置は、並列接続された第１電力変換部及び第２電力変換部と、前記第１電力変換部の出力電圧の大きさを検出する第１出力電圧検出部と、前記第１出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、電圧目標値とが等しくなるように、前記第１電力変換部をＰＷＭ制御する第１制御部と、前記第２電力変換部の出力電圧の大きさを検出する第２出力電圧検出部と、前記第２出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、前記電圧目標値とが等しくなるように、前記第２電力変換部をＰＷＭ制御する第２制御部と、前記第１電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第１電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第１ドループ特性生成部と、前記第２電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第２電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第２ドループ特性生成部と、選択した前記第１電力変換部又は前記第２電力変換部の一方のみを動作させる動作選択部と、前記第１ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第１補正値を、外部装置から受信する第１受信部と、前記第２ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第２補正値を、前記外部装置から受信する第２受信部と、前記第１受信部及び前記第２受信部が受信する第１補正値及び第２補正値を記憶する記憶部と、前記第１補正値で、前記第１ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第１補正部と、前記第２補正値で、前記第２ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第２補正部とを備えることを特徴とする。
この構成では、第１電力変換部又は第２電力変換部の一方のみを動作させることができる。このため、検出したスイッチング電源装置の出力電流及び出力電圧は、動作させている第１電力変換部又は第２電力変換部の出力電流及び出力電圧に相当する。この検出結果から、第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれのドループ特性を得ることができる。その結果、ドループ特性の補正値を、第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれについて得ることができる。そして、第１電力変換部及び第２電力変換部のドループ特性を個々に補正することで、ドループ特性のばらつきをなくすことができる。これにより、第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれの出力電流のばらつきを防止でき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
前記第１受信部は、前記第１電力変換部に適応する第１電圧オフセット値を受信し、前記第２受信部は、前記第２電力変換部に適応する第２電圧オフセット値を受信し、前記第１補正部は、前記第１出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさを、前記第１電圧オフセット値で補正し、前記第２補正部は、前記第２出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさを、前記第２電圧オフセット値で補正する構成でもよい。
この構成では、ドループ特性のばらつきをより小さくでき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
前記スイッチング電源装置は、前記記憶部に記憶される第１補正値及び第２補正値の変更を禁止する手段を備えてもよい。
この構成では、第１補正値及び第２補正値が変更されることで、ドループ特性のばらつきが生じるおそれを防ぐことができる。
本発明に係るドループ特性補正方法は、並列接続された第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれをＰＷＭ制御して、前記第１電力変換部及び前記第２電力変換部それぞれの出力電圧の大きさを電圧目標値に等しくなるようにするスイッチング電源装置で実行され、前記第１電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第１電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第１生成ステップと、前記第２電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第２電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第２生成ステップと、選択した前記第１電力変換部又は前記第２電力変換部の一方のみを動作させる動作選択ステップと、前記第１生成ステップで生成するドループ特性を補正する第１補正値を、外部装置から受信する第１受信ステップと、前記第２生成ステップで生成するドループ特性を補正する第２補正値を、前記外部装置から受信する第２受信ステップと、前記第１受信ステップ及び前記第２受信ステップで受信する第１補正値及び第２補正値を記憶する記憶ステップと、前記第１補正値で、前記第１生成ステップで生成するドループ特性を補正する第１補正ステップと、前記第２補正値で、前記第２生成ステップで生成するドループ特性を補正する第２補正ステップと、を備えることを特徴とする。
この構成では、第１電力変換部又は第２電力変換部の一方のみを動作させることができる。このため、検出したスイッチング電源装置の出力電流及び出力電圧は、動作させている第１電力変換部又は第２電力変換部の出力電流及び出力電圧に相当する。この検出結果から、第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれのドループ特性を得ることができる。その結果、ドループ特性を補正する補正値を、第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれに対して得ることができる。そして、第１電力変換部及び第２電力変換部のドループ特性を個々に補正することで、ドループ特性のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
本発明によれば、ドループ特性のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
実施形態１に係るスイッチング電源装置の回路図 ドループ特性を示す図 実施形態２に係るスイッチング電源装置の回路図 実施形態３に係るスイッチング電源装置の回路図
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るスイッチング電源装置１の回路図である。
スイッチング電源装置１は、並列接続した複数の降圧コンバータ回路をマルチフェーズ制御して、入力部ＩＮ１，ＩＮ２から入力する電圧を降圧して、出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力するマルチフェーズ型のＤＣ／ＤＣコンバータである。入力部ＩＮ１，ＩＮ２には直流電源Ｖinが接続される。出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２には負荷ＲＬが接続される。
入力部ＩＮ１，ＩＮ２と出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２との間には、入力コンデンサＣ１、コンバータ１１Ａ、ドループ特性生成部１２Ａ及び平滑コンデンサＣ２１が順に接続されている。コンバータ１１Ａ、ドループ特性生成部１２Ａ及び平滑コンデンサＣ２１による回路に対して、コンバータ１１Ｂ、ドループ特性生成部１２Ｂ及び平滑コンデンサＣ２２による回路が並列に接続されている。
コンバータ１１Ａは、本発明に係る「第１電力変換部」に相当し、コンバータ１１Ｂは、本発明に係る「第２電力変換部」に相当する。また、ドループ特性生成部１２Ａは、本発明に係る「第１ドループ特性生成部」に相当し、ドループ特性生成部１２Ｂは、本発明に係る「第２ドループ特性生成部」に相当する。
スイッチング電源装置１は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂを定電圧制御するための回路として、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂと、電圧制御部１４Ａ，１４Ｂと、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂとを備えている。なお、コンバータ１１Ｂ、ドループ特性生成部１２Ｂ、ＰＷＭ信号出力部１３Ｂ、電圧制御部１４Ｂ及び電圧検出部１５Ｂは、コンバータ１１Ａ、ドループ特性生成部１２Ａ、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ、電圧制御部１４Ａ及び電圧検出部１５Ａと同じ構成であるため、図中ではブロックで示している。
コンバータ１１Ａ，１１Ｂは、ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチＱ１１、ダイオードＤ１１及びインダクタＬ１１からなる降圧コンバータ回路である。スイッチＱ１１のゲートには、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂが接続され、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂからゲート信号が入力される。
ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂは、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電流が大きくなるにともなって、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電圧を低くする電流電圧特性、すなわちドループ特性をもたせるためのドループ用補正値を生成する。詳しくは、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２及び可変ゲインアンプＧ１１を備えている。可変ゲインアンプＧ１１は、抵抗Ｒ１１の両端電圧を入力し、後述のマイコン１６により設定されるゲインで増幅する。ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂは、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電流の大きさに応じた信号を出力する。この信号は、ドループ用補正値として、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂへ入力される。
ドループ用補正値は、出力電流が大きくなるにともなって大きくなる。このドループ用補正値が電圧検出部１５Ａ，１５Ｂへ入力される。これにより、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂが検出する出力電圧の大きさは、見かけ上大きくなる。出力電圧の大きさが大きくなると、後述のＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂは、出力電圧の大きさを低くするようにコンバータ１１Ａ，１１Ｂを制御するため、その結果、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電圧は、出力電流が大きくなるに伴って低下する特性となる。
電圧検出部１５Ａ，１５Ｂは分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を備え、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電圧（具体的には、その分圧電圧）を検出する。分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の接続点は電圧制御部１４Ａ，１４Ｂに接続されている。電圧検出部１５Ａは、本発明に係る「第１出力電圧検出部」に相当する。電圧検出部１５Ｂは、本発明に係る「第２出力電圧検出部」に相当する。
電圧制御部１４Ａ，１４Ｂは、誤差増幅器１４１と、キャパシタＣ３１，Ｃ３２及び抵抗Ｒ３１，Ｒ３２からなる位相補償回路とを備えている。誤差増幅器１４１の非反転入力端子（＋）には基準電圧Ｖrefが入力され、反転入力端子（−）には、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂが検出した出力電圧（具体的には、その分圧電圧）が入力される。基準電圧Ｖrefは、コンバータ１１Ａ，１１Ｂが出力する電圧目標値に相当する。誤差増幅器１４１は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電圧と基準電圧Ｖrefとの誤差を増幅して出力する。誤差増幅器１４１からの出力信号は、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂに入力される。
ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂは、ＡＮＤゲート１３１、コンパレータ１３２及びクロック生成部１３３を有している。ＡＮＤゲート１３１の出力は、コンバータ１１Ａ，１１ＢのスイッチＱ１１のゲートに接続されている。また、ＡＮＤゲート１３１の入力には、コンパレータ１３２の出力と、マイコン１６の切替部１６１とが接続されている。
ＰＷＭ信号出力部１３Ａ及び電圧制御部１４Ａは、本発明に係る「第１制御部」に相当する。また、ＰＷＭ信号出力部１３Ｂ及び電圧制御部１４Ｂは、本発明に係る「第２制御部」に相当する。
マイコン１６の切替部１６１からＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号が入力される場合、ＡＮＤゲート１３１はＬレベル信号を出力する。これにより、スイッチＱ１１はオフされる。マイコン１６の切替部１６１からＡＮＤゲート１３１へＨレベル信号が入力される場合、ＡＮＤゲート１３１はコンパレータ１３２から出力されたＨレベル信号又はＬレベル信号をそのまま出力する。これにより、スイッチＱ１１はオンオフされる。
クロック生成部１３３は、ＡＮＤゲート１３１に対してクロック信号を出力する。なお、電圧制御部１４Ａ，１４Ｂそれぞれのクロック生成部１３３は、互いに異なる位相でクロック信号を生成する。
コンパレータ１３２には、電圧制御部１４Ａ，１４Ｂからの出力信号と、クロック生成部１３３が生成したクロック信号とが入力される。コンパレータ１３２は、２つの信号からＰＷＭ信号を生成し、出力する。コンパレータ１３２から出力されたＰＷＭ信号は、ＡＮＤゲート１３１からスイッチＱ１１に入力される。これにより、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂは、コンバータ１１Ａ，１１ＢをＰＷＭ制御する。
マイコン１６は、前記した切替部１６１の他に、補正部１６２と、通信部１６３と、メモリ１６４とを有している。通信部１６３は、ポートＰ１に接続される測定治具（外部装置）と通信するための通信手段であり、本発明に係る「第１受信部」及び「第２受信部」に相当する。
切替部１６１は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの一方のみを動作させ、他方を停止させる。コンバータ１１Ａのみを動作させる場合、切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へＨレベル信号を出力し、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲートへＬレベル信号を出力する。コンバータ１１Ｂのみを動作させる場合、切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号を出力し、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲートへＨレベル信号を出力する。切替部１６１及びＡＮＤゲート１３１は、本発明に係る「動作選択部」に相当する。
補正部１６２は、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂの可変ゲインアンプＧ１１に設定されたゲインを補正する。これにより、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂが生成するドループ用補正値は補正される。ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂそれぞれが生成するドループ用補正値が補正されることで、ドループ特性のばらつきが補正される。この補正部１６２は、本発明に係る「第１補正部」及び「第２補正部」に相当する。
図２は、ドループ特性を示す図である。実線はコンバータ１１Ａのドループ特性、破線はコンバータ１１Ｂのドループ特性を示す。
例えば、コンバータ１１Ａの出力電圧がＶｏのとき、コンバータ１１Ａの出力電流はＩｏ１であり、コンバータ１１Ｂの出力電流はＩｏ２であり、出力電流に差が生じている。このように、ドループ特性にばらつきがあると、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの負荷率にもばらつきが生じる。そして、コンバータ１１Ａ，１１Ｂのうち、負荷率の高い方の寿命が短くなるおそれがある。また、ドループ特性のばらつきを見込んだ設計にする必要があり、スイッチング電源装置１の小型化が阻害されることになる。
そこで、スイッチング電源装置１では、補正部１６２がドループ用補正値を補正することで、ドループ特性のばらつきを抑制している。補正部１６２は、外部の測定治具によって決定された補正値を用いてドループ用補正値を補正する。測定治具は、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂそれぞれに対して補正値を決定する。通信部１６３は、測定治具で設定された補正値を受信し、メモリ１６４に記憶する。メモリ１６４は、本発明に係る「記憶部」に相当する。
以下に、補正値を決定し、決定した補正値でゲインを補正する方法について説明する。補正値の決定は、スイッチング電源装置１の工場出荷前に行われる。決定された補正値はメモリ１６４に記憶される。工場出荷後、補正部１６２は、メモリ１６４に記憶された補正値で、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂそれぞれの可変ゲインアンプＧ１１に設定されたゲインを補正する。
（１）ドループ特性生成部１２Ａの可変ゲインアンプＧ１１に対する補正値（第１補正値）を決定する場合、切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲートへＬレベル信号を出力して、コンバータ１１Ｂの動作を停止する。切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へはＨレベル信号を出力する。
（２）測定治具で、負荷ＲＬの負荷を変更して、スイッチング電源装置１の出力電圧と出力電流とを測定する。このとき、コンバータ１１Ｂの動作を停止させているため、測定治具が検出する出力電圧及び出力電流は、コンバータ１１Ａの出力電圧及び出力電流である。
（３）測定治具で、検出した出力電圧及び出力電流から、ドループ特性を設定する。このとき、ドループ特性は電流に対する電圧の降下量の傾きであるため、少なくとも２つの負荷に対する出力電圧及び出力電流を検出する。
（４）測定治具で、ドループ特性が適正な値であるかを判定する。適正な値でない場合には、ドループ特性生成部１２Ａの可変ゲインアンプＧ１１に対する補正値を調整し、調整後の補正値をスイッチング電源装置１へ送信する。補正部１６２は、その補正値で、ドループ特性生成部１２Ａの可変ゲインアンプＧ１１に設定されたゲインを補正する。これにより、ドループ用補正値も補正される。
なお、測定治具が決定する補正値は、可変ゲインアンプＧ１１に設定するゲインであってもよいし、既に設定されているゲインから加算又は減算してゲインを調整する調整値であってもよい。
（５）ドループ特性が適正な値であると測定治具で判定されるまで、前記（２）から（４）を繰り返す。
これにより、可変ゲインアンプＧ１１のゲインに対する補正値が決定される。
ドループ特性生成部１２Ｂの可変ゲインアンプのゲインに対する補正値（第２補正値）の決定は、切替部１６１からＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号を出力して、コンバータ１１Ａの動作を停止する。切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲートへはＨレベル信号を出力する。そして、前記（２）から（５）と同様の動作を行う。
工場出荷後は、スイッチング電源装置１の起動の際に、補正部１６２は、メモリ１６４に記憶した補正値を読み出して、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂそれぞれの可変ゲインアンプＧ１１のゲインを補正する。
このように、並列接続されたコンバータ１１Ａ，１１Ｂの一方を停止させることができるため、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂが生成するドループ特性をそれぞれ補正できる。これにより、ドループ特性のばらつきを抑制でき、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂそれぞれに対して決められた補正値を得ることができる。このように、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂそれぞれの特性を個別に調整できるため、ドループ特性がばらつくことを防止できる。この結果、コンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの出力電流のばらつきを防止でき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置１を小型化できる。
なお、マイコン１６は、工場出荷後に補正値が変更されないように、メモリ１６４に対する書込みを禁止して、例えば、パスワードが送信されないと記憶された補正値を変更できなくするようにしてもよい。ポートＰ１には、前記測定治具以外にも様々な装置が接続されることもある。このため、接続された装置によって誤ってメモリ１６４の記憶内容が変更されると、スイッチング電源装置１の誤動作につながる。そこで，補正値が変更されないようにことで，このような誤操作を防ぐことができる。
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係るスイッチング電源装置２の回路図である。本実施形態に係るスイッチング電源装置２は、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂの抵抗Ｒ２１，２２の接続点に、オフセット調整電圧を入力して、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂからの出力電圧を調整する。実施形態１と同じ構成については同符号を付し、その説明は省略する。
スイッチング電源装置２は、ドループ特性生成部１２Ａ，１２Ｂが生成するドループ用補正値を補正する補正値を、測定治具から受信する。この補正値は、実施形態１で説明した、可変ゲインアンプＧ１１のゲインを補正する補正値と、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂの出力電圧のオフセットを調整するための補正値（第１電圧オフセット値、第２電圧オフセット値）とを含む。補正部１６２は、この補正値に基づいて、可変ゲインアンプＧ１１に設定されたゲインを補正し、また、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂへオフセット調整電圧を出力して電圧検出部１５Ａ，１５Ｂの出力電圧のオフセットを調整する。
補正部１６２と電圧検出部１５Ａ，１５Ｂとの配線経路には、抵抗Ｒ４１，Ｒ４２が設けられている。この抵抗Ｒ４１，Ｒ４２を介することで、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂへ出力するオフセット調整電圧に補償電圧を足し込み、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂのばらつきを吸収することができる。
測定治具での補正値の決定方法は実施形態１と同じである。すなわち、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの一方の動作を停止する。そして、測定治具で、負荷ＲＬの負荷を変更して、スイッチング電源装置１の出力電圧と出力電流とを測定する。検出した出力電圧及び出力電流から、ドループ測定値を設定する。このドループ特性が適正な値であるかを判定し、適正な値でない場合には、補正値を調整し、調整後の補正値をスイッチング電源装置１へ送信する。これを、ドループ特性が適正な値となるまで繰り返す。
このように、可変ゲインアンプＧ１１のゲインを調整するだけでなく、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂの出力電圧のオフセットを調整することで、よりコンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの出力電流のばらつきを防止できる。その結果、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置２を小型化できる。
なお、実施形態１，２では、スイッチング電源装置は２つのコンバータ１１Ａ，１１Ｂを備えたものとして説明したが、コンバータの数は３つ以上であってもよい。
（実施形態３）
図４は、実施形態３に係るスイッチング電源装置３の回路図である。
本実施形態に係るスイッチング電源装置３は、並列接続されたコンバータ部３１,３２を備えている。コンバータ部３１は、本発明に係る「第１電力変換部」に相当し、コンバータ部３２は、本発明に係る「第２電力変化部」に相当する。コンバータ部３１,３２は同じ構成であるため、以下では、コンバータ部３１について説明する。なお、実施形態１と同じ回路、素子については同符号を付して、その説明は省略する。
コンバータ部３１では、２つのコンバータ１１Ａ１，１１Ａ２が並列に接続されている。コンバータ部３１は、２つのＡＮＤゲート１７Ａ，１７Ｂと、２つのフェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂとを備えている。ＡＮＤゲート１７Ａの出力は、コンバータ１１Ａ１のスイッチＱ１１のゲートに接続され、ＡＮＤゲート１７Ｂの出力は、コンバータ１１Ａ２のスイッチＱ１１のゲートに接続されている。
ＡＮＤゲート１７Ａ，１７Ｂの入力には、マイコン１６の切替部１６１と、フェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂとが接続されている。実施形態１で説明したように、ＡＮＤゲート１７Ａ，１７Ｂは、切替部１６１からＬレベル信号が入力されることで、コンバータ１１Ａを停止させる。フェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂは、電圧制御部１４Ａからの出力信号と、クロック信号とからＰＷＭ信号を生成し、出力する。このとき、フェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂは、位相が互いに異なるクロック信号でＰＷＭ信号を生成する。
マイコン１６は、コンバータ部３１に適応する補正値を測定治具から受信する。そして、補正部１６２は、その補正値に基づいて、コンバータ部３１が備えるドループ特性生成部１２Ａの可変ゲインアンプのゲインを補正することで、ドループ用補正値を補正する。同様に、マイコン１６は、コンバータ部３２に適応する補正値を測定治具から受信する。そして、補正部１６２は、その補正値に基づいて、コンバータ部３２が備えるドループ特性生成部の可変ゲインアンプのゲインを補正することで、ドループ用補正値を補正する。
このように、並列接続された２つのコンバータ１１Ａ１，１１Ａ２を備える複数のコンバータ部３１，３２が、並列接続されたマルチフェーズ型のコンバータであっても、実施形態１，２と同様に、ドループ特性のばらつきを抑制でき、コンバータ部３１，３２それぞれの出力電流のばらつきを防止できる。その結果、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置３を小型化できる。
なお、実施形態３では、スイッチング電源装置３は２つのコンバータ部３１，３２を備えたものとして説明したが、コンバータ部の数は３つ以上であってもよい。また、コンバータ部３１，３２が備えるコンバータの数は２つとしているが、コンバータの数は３つ以上であってもよい。
１，２，３…スイッチング電源装置
１１Ａ，１１Ｂ…コンバータ
１２Ａ，１２Ｂ…ドループ特性生成部
１３Ａ，１３Ｂ…ＰＷＭ信号出力部
１４Ａ，１４Ｂ…電圧制御部
１５Ａ，１５Ｂ…電圧検出部
１６…マイコン
１７Ａ，１７Ｂ…ＡＮＤゲート
１８Ａ，１８Ｂ…フェーズ制御部
１９…マイコン
３１…コンバータ部
３１，３２…コンバータ部
３２…コンバータ部
３１,３２…コンバータ部
１３１…ＡＮＤゲート
１３２…コンパレータ
１３３…クロック生成部
１４１…誤差増幅器
１６１…切替部
１６２…補正部
１６３…通信部
１６４…メモリ
Ｃ１…入力コンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２…平滑コンデンサ
Ｃ３１，Ｃ３２…キャパシタ
Ｄ１１…ダイオード
Ｇ１１…可変ゲインアンプ
ＩＮ１，ＩＮ２…入力部
Ｌ１１…インダクタ
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２…出力部
Ｐ１…ポート
Ｑ１１…スイッチ
Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗
Ｒ２１，Ｒ２２…分圧抵抗
Ｒ３１，Ｒ３２…抵抗
ＲＬ…負荷
Ｖin…直流電源
Ｖref…基準電圧
切替部１６１は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの一方のみを動作させ、他方を停止させる。コンバータ１１Ａのみを動作させる場合、切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へＨレベル信号を出力し、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号を出力する。コンバータ１１Ｂのみを動作させる場合、切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号を出力し、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲート１３１へＨレベル信号を出力する。切替部１６１及びＡＮＤゲート１３１は、本発明に係る「動作選択部」に相当する。
例えば、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電圧がＶｏのとき、コンバータ１１Ａの出力電流はＩｏ１であり、コンバータ１１Ｂの出力電流はＩｏ２であり、出力電流に差が生じている。このように、ドループ特性にばらつきがあると、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの負荷率にもばらつきが生じる。そして、コンバータ１１Ａ，１１Ｂのうち、負荷率の高い方の寿命が短くなるおそれがある。また、ドループ特性のばらつきを見込んだ設計にする必要があり、スイッチング電源装置１の小型化が阻害されることになる。
（１）ドループ特性生成部１２Ａの可変ゲインアンプＧ１１に対する補正値（第１補正値）を決定する場合、切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号を出力して、コンバータ１１Ｂの動作を停止する。切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へはＨレベル信号を出力する。
ドループ特性生成部１２Ｂの可変ゲインアンプのゲインに対する補正値（第２補正値）の決定は、切替部１６１からＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１へＬレベル信号を出力して、コンバータ１１Ａの動作を停止する。切替部１６１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲート１３１へはＨレベル信号を出力する。そして、前記（２）から（５）と同様の動作を行う。
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係るスイッチング電源装置２の回路図である。本実施形態に係るスイッチング電源装置２は、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂの抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の接続点に、オフセット調整電圧を入力して、電圧検出部１５Ａ，１５Ｂからの出力電圧を調整する。実施形態１と同じ構成については同符号を付し、その説明は省略する。
測定治具での補正値の決定方法は実施形態１と同じである。すなわち、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの一方の動作を停止する。そして、測定治具で、負荷ＲＬの負荷を変更して、スイッチング電源装置２の出力電圧と出力電流とを測定する。検出した出力電圧及び出力電流から、ドループ特性値を設定する。このドループ特性が適正な値であるかを判定し、適正な値でない場合には、補正値を調整し、調整後の補正値をスイッチング電源装置２へ送信する。これを、ドループ特性が適正な値となるまで繰り返す。
ＡＮＤゲート１７Ａ，１７Ｂの入力には、マイコン１６の切替部１６１と、フェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂとが接続されている。実施形態１で説明したように、ＡＮＤゲート１７Ａ，１７Ｂは、切替部１６１からＬレベル信号が入力されることで、コンバータ１１Ａ １ ，１１Ａ ２ を停止させる。フェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂは、電圧制御部１４Ａからの出力信号と、クロック信号とからＰＷＭ信号を生成し、出力する。このとき、フェーズ制御部１８Ａ，１８Ｂは、位相が互いに異なるクロック信号でＰＷＭ信号を生成する。
１，２，３…スイッチング電源装置
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ａ １ ，１１Ａ ２ …コンバータ
１２Ａ，１２Ｂ…ドループ特性生成部
１３Ａ，１３Ｂ…ＰＷＭ信号出力部
１４Ａ，１４Ｂ…電圧制御部
１５Ａ，１５Ｂ…電圧検出部
１６…マイコン
１７Ａ，１７Ｂ…ＡＮＤゲート
１８Ａ，１８Ｂ…フェーズ制御部
１９…マイコン
３１…コンバータ部
３１，３２…コンバータ部
３２…コンバータ部
３１,３２…コンバータ部
１３１…ＡＮＤゲート
１３２…コンパレータ
１３３…クロック生成部
１４１…誤差増幅器
１６１…切替部
１６２…補正部
１６３…通信部
１６４…メモリ
Ｃ１…入力コンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２…平滑コンデンサ
Ｃ３１，Ｃ３２…キャパシタ
Ｄ１１…ダイオード
Ｇ１１…可変ゲインアンプ
ＩＮ１，ＩＮ２…入力部
Ｌ１１…インダクタ
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２…出力部
Ｐ１…ポート
Ｑ１１…スイッチ
Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗
Ｒ２１，Ｒ２２…分圧抵抗
Ｒ３１，Ｒ３２…抵抗
ＲＬ…負荷
Ｖin…直流電源
Ｖref…基準電圧

Claims (4)

  1. 並列接続された第１電力変換部及び第２電力変換部と、
    前記第１電力変換部の出力電圧の大きさを検出する第１出力電圧検出部と、
    前記第１出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、電圧目標値とが等しくなるように、前記第１電力変換部をＰＷＭ制御する第１制御部と、
    前記第２電力変換部の出力電圧の大きさを検出する第２出力電圧検出部と、
    前記第２出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、前記電圧目標値とが等しくなるように、前記第２電力変換部をＰＷＭ制御する第２制御部と、
    前記第１電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第１電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第１ドループ特性生成部と、
    前記第２電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第２電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第２ドループ特性生成部と、
    選択した前記第１電力変換部又は前記第２電力変換部の一方のみを動作させる動作選択部と、
    前記第１ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第１補正値を、外部装置から受信する第１受信部と、
    前記第２ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第２補正値を、前記外部装置から受信する第２受信部と、
    前記第１受信部及び前記第２受信部が受信する第１補正値及び第２補正値を記憶する記憶部と、
    前記第１補正値で、前記第１ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第１補正部と、
    前記第２補正値で、前記第２ドループ特性生成部が生成するドループ特性を補正する第２補正部と、
    を備えるスイッチング電源装置。
  2. 前記第１受信部は、前記第１電力変換部に適応する第１電圧オフセット値を受信し、
    前記第２受信部は、前記第２電力変換部に適応する第２電圧オフセット値を受信し、
    前記第１補正部は、前記第１出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさを、前記第１電圧オフセット値で補正し、
    前記第２補正部は、前記第２出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさを、前記第２電圧オフセット値で補正する、
    請求項１に記載のスイッチング電源装置。
  3. 前記記憶部に記憶される第１補正値及び第２補正値の変更を禁止する手段を備える、請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。
  4. 並列接続された第１電力変換部及び第２電力変換部それぞれをＰＷＭ制御して、前記第１電力変換部及び前記第２電力変換部それぞれの出力電圧の大きさを電圧目標値に等しくなるようにするスイッチング電源装置で実行するドループ特性補正方法において、
    前記第１電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第１電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第１生成ステップと、
    前記第２電力変換部の出力電流が大きくなるに伴い、前記第２電力変換部の出力電圧を低くするドループ特性を生成する第２生成ステップと、
    選択した前記第１電力変換部又は前記第２電力変換部の一方のみを動作させる動作選択ステップと、
    前記第１生成ステップで生成するドループ特性を補正する第１補正値を、外部装置から受信する第１受信ステップと、
    前記第２生成ステップで生成するドループ特性を補正する第２補正値を、前記外部装置から受信する第２受信ステップと、
    前記第１受信ステップ及び前記第２受信ステップで受信する第１補正値及び第２補正値を記憶する記憶ステップと、
    前記第１補正値で、前記第１生成ステップで生成するドループ特性を補正する第１補正ステップと、
    前記第２補正値で、前記第２生成ステップで生成するドループ特性を補正する第２補正ステップと、
    を備えるドループ特性補正方法。
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