KR102213813B1 - 전압 변환기 - Google Patents

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Abstract

[과제] 본 명세서는, 피드백용과 과전압 감시용의 2개의 전압 센서를 구비하는 전압 변환기에 관한 것으로서, 2개의 전압 센서의 오차가 쌓이는 것에 의한 문제점을 회피한다.
[해결 수단] 전압 변환기(2)는, 전압 변환 회로(주 회로(3))와, 주 회로(3)의 출력 전압을 계측하는 제 1 전압 센서(4) 및 제 2 전압 센서(5)와, 컨트롤러(10)를 구비하고 있다. 컨트롤러(10)는, 목표 전압과 제 1 전압 센서(4)의 계측값과의 전압차가 제로로 되도록 주 회로(3)를 피드백 제어한다. 컨트롤러(10)는, 제 2 전압 센서(5)의 계측값이 전압 상한값을 상회한 경우에 소정의 에러 처리를 실행한다. 컨트롤러(10)는, 제 2 전압 센서(5)의 계측값이 전압 상한값보다 낮은 전압 역치를 상회하고 있는 동안은 목표 전압으로부터 소정의 오프셋 전압을 뺀 보정 목표 전압과 제 1 전압 센서(4)의 계측값의 전압차가 제로로 되도록 주 회로(3)를 피드백 제어한다.

Description

전압 변환기{VOLTAGE CONVERTER}
본 명세서가 개시하는 기술은 전압 변환기에 관한 것이다. 특히, 출력 전압이 전압 상한값을 상회하였을 때에 에러 처리를 실행하는 전압 변환기에 관한 것이다.
전압 변환기는, 출력 전압이 소정의 목표 전압에 일치하도록 피드백 제어된다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 출력 전압을 계측하는 전압 센서를 구비하고 있는 전압 변환기가 개시되어 있다. 전압 변환기의 컨트롤러는, 목표 전압과 계측된 출력 전압과의 전압차가 제로로 되도록 피드백 제어를 행한다. 설명의 편의상, 이하에서는, 전압 변환을 행하는 회로(전압 변환 회로)를 주(主) 회로라고 칭하는 경우가 있다. 즉, 전압 변환기는, 전압 변환을 행하는 주 회로와, 주 회로를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있다.
일본 공개특허 특개2005－168129호 공보
전압 변환기에서는, 피드백 제어와는 별도로, 고장 대책으로서, 출력 전압이 소정의 전압 상한값을 상회하면 에러 처리를 행하도록 구성되어 있는 경우가 있다. 전형적인 에러 처리는, 주 회로를 정지하는 처리이다. 신뢰성을 높이기 위하여, 출력 전압을 계측하기 위하여 2개의 전압 센서를 구비하는 경우가 있다. 일방(一方)의 전압 센서(제 1 전압 센서)는 피드백 제어에 이용되고, 타방(他方)의 전압 센서(제 2 전압 센서)는, 과전압 감시에 이용된다.
한편, 전압 센서의 계측값에는, 계측 오차가 포함될 수 있다. 2개의 전압 센서의 각각의 계측 오차가 쌓이면, 다음의 문제점이 생길 수 있다. 설명의 편의상, 제 1 전압 센서의 계측값을 기호 「Vs1」로 나타내고, 제 2 전압 센서의 계측값을 기호 「Vs2」로 나타낸다. 출력 전압의 참값을 기호 「Vout」로 나타낸다. 제 1 전압 센서의 오차를 기호 「e1」로 나타내고, 제 2 전압 센서의 오차를 기호 「e2」로 나타낸다. 피드백 제어의 목표 전압을 기호 「VLO」로 나타낸다. 또한, 과전압 방지용의 전압 상한값을 기호 「Vx」로 나타낸다. 또, 제 1 전압 센서의 공차(公差)를 기호 「|e1|」로 나타내고, 제 2 전압 센서의 공차를 기호 「|e2|」로 나타낸다.
전압 변환기의 컨트롤러는, 출력 전압(Vout)과 목표 전압(VLO)의 차가 제로로 되도록, 주 회로를 제어한다. 컨트롤러는, 제 1 전압 센서의 계측값(Vs1)을 피드백 제어에 이용한다. 제 1 전압 센서의 계측값(Vs1)에는 오차(e1)가 포함될 수 있다. 제 1 전압 센서의 오차(e1)의 최대값이 공차 |e1|이다. 제 1 전압 센서의 계측값(Vs1)은, 오차(e1)가 가장 큰 경우, 「Vout－|e1|」을 나타낼 수 있다. 컨트롤러는, [VLO－Vs1]이 제로로 되도록 피드백 제어를 실행하기 때문에, 계측값 (Vs1)＝Vout－|e1|인 경우, 실제의 출력 전압(Vout)은 (VLO＋|e1|)로 된다.
한편, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)에도 오차(e2)가 포함될 수 있다. 오차의 최대값은 공차 |e2|이다. 따라서, Vout＝VLO＋|e1|일 때, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)은, 오차가 가장 큰 경우, Vs2＝Vout＋|e2|＝VLO＋|e1|＋|e2|를 나타낼 수 있다. 목표 전압(VLO)과 전압 상한값(Vx)이 가까운 경우, 실제의 출력 전압(Vout)은 전압 상한값(Vx)을 초과하고 있지 않음에도 불구하고, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)(＝VLO＋|e1|＋|e2|)이 전압 상한값(Vx)을 초과해 버리는 일이 일어날 수 있다. 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)을 모니터하고 있는 컨트롤러는, 출력 전압이 전압 상한값(Vx)을 초과하였다고 판단하고, 에러 처리를 실행해 버린다.
실제의 출력 전압(Vout)이 전압 상한값(Vx)을 초과하고 있지 않은데도, 2개의 전압 센서의 오차(공차 |e1|, |e2|)가 겹쳐 에러 처리가 실행되는 것은 바람직하지 않다. 본 명세서는, 피드백용과 과전압 감시용의 2개의 전압 센서를 구비하는 전압 변환기에 관한 것으로서, 2개의 전압 센서의 오차가 쌓이는 것에 의한 문제점을 회피하는 기술을 제공한다.
본 명세서가 개시하는 전압 변환기는, 전압 변환 회로(주 회로)와, 전압 변환 회로의 출력 전압을 계측하는 제 1 전압 센서 및 제 2 전압 센서와, 컨트롤러를 구비하고 있다. 컨트롤러는, 목표 전압(VLO)과 제 1 전압 센서의 계측값(Vs1)과의 전압차가 제로로 되도록 전압 변환 회로를 피드백 제어한다. 목표 전압(VLO)은, 전형적으로는 상위 컨트롤러로부터 부여된다. 또, 컨트롤러는, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 소정의 전압 상한값(Vx)을 상회한 경우에 소정의 에러 처리를 실행한다. 컨트롤러는, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)보다 낮은 전압 역치(Vth)를 상회하고 있는 동안은, 목표 전압(VLO)을 그것보다 낮은 값으로 보정한다. 달리 말하면, 컨트롤러는, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)보다 낮은 전압 역치(Vth)를 상회하고 있는 동안은 목표 전압으로부터 소정의 오프셋 전압(Voff)을 뺀 보정 목표 전압(VLOc)과 제 1 전압 센서의 계측값(Vs1)의 전압차가 제로로 되도록 전압 변환 회로를 피드백 제어한다. 또한, 기호 「Vth」가, 전압 역치를 나타낸다.
본 명세서가 개시하는 기술은, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)에 가까워지면, 목표 전압(VLO)을 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－Voff)으로 보정한다. 목표 전압(VLO)을 낮춤으로써, 실제의 출력 전압(Vout)은 본래의 목표 전압(VLO)보다 내려가 버릴 가능성이 있다. 그러나, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 오차의 쌓임에 의해서 전압 상한값(Vx)을 초과해 버리는 것이 회피된다. 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)보다 낮을 때에는, 목표 전압은 수정되지 않으므로, 출력 전압(Vout)이 목표 전압(VLO)에 일치하도록 제어된다.
오프셋 전압(Voff)은, 전형적으로는, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)으로부터 전압 역치(Vth)를 뺀 값으로 설정되어 있으면 된다. 즉, 컨트롤러는, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하고 있을 때, 목표 전압(VLO)을 VLOc(＝Vs2－Vth)로 변경하도록 구성되어 있으면 된다. 그렇게 하면, 제 1 전압 센서를 사용한 피드백 제어에 의해서 전압차가 제로가 되었을 때, 실제의 출력 전압(Vout)은, 전압 상한값(Vx)을 초과하는 일은 없다.
전압 역치(Vth)는, 전형적으로는, 전압 상한값(Vx)으로부터 제 2 전압 센서의 계측 공차 |e2|를 뺀 값으로 설정되어 있으면 된다. 이 경우, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 실제의 출력 전압보다 공차 |e2|만큼 컸다고 하더라도, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)은, Vs2＝Vx－|e2|－e2로 된다(식의 도출은 실시예에서 설명한다). 즉, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)은, 전압 상한값(Vx)보다 낮은 값으로 억제된다. 목표 전압(VLO)을 낮춤으로써 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)도 내려가므로, 제 2 전압 센서의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 초과해 버리는 것이 회피된다. 즉, 2개의 전압 센서의 오차의 쌓임에 기인하여 에러 처리가 실행되어 버리는 것이 회피된다.
앞서 서술한 바와 같이, 에러 처리는, 전형적으로는, 전압 변환 회로를 정지하는 처리이다. 또는, 에러 처리는, 전압 변환 회로의 출력의 상한을 제한하는 처리여도 된다. 본 명세서가 개시하는 기술의 상세와 추가적인 개량은 이하의 「발명을 실시하기 위한 구체적인 내용」에서 설명한다.
도 1은 제 1 실시예의 전압 변환기의 제어 블록도이다.
도 2는 컨트롤러가 실행하는 처리의 플로우차트이다.
도 3은 제 2 실시예의 전압 변환기의 제어 블록도이다.
(제 1 실시예)
도면을 참조하여 제 1 실시예의 전압 변환기(2)를 설명한다. 도 1에, 제 1 실시예의 전압 변환기(2)의 제어 블록도를 나타낸다. 전압 변환기(2)는, 입력 전압(Vin)을, 목표 전압(VLO)까지 변압하는 장치이다. 목표 전압(VLO)은, 도시하지 않은 상위 컨트롤러로부터 부여된다.
전압 변환기(2)는, 전압 변환 회로(3)와, 컨트롤러(10)와, 2개의 전압 센서(제 1 전압 센서(4), 제 2 전압 센서(5))를 구비하고 있다. 전압 변환 회로(3)는, 전압을 변환하는 주 회로이다. 전압 변환 회로(3)는, 스위칭 소자와 리액터로 구성되는 비절연형 컨버터이며, 스위칭 소자의 제어에 의해서, 입력 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)의 비를 조정할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의상, 전압 변환 회로(3)를 주 회로(3)라고 표기한다.
컨트롤러(10)는 몇 개의 블록으로 구성된다. 컨트롤러(10)는, 피드백 제어 블록(16), 목표 전압 보정 블록(12), 과전압 감시 블록(17)을 구비하고 있다. 컨트롤러(10)는, 그 외에, 감산기(14, 15), 오프셋 출력 블록(13), 스위치(S1)를 구비하고 있다. 또한, 과전압 감시 블록(17) 이외의 블록은, CPU(중앙 연산 장치)와 프로그램(소프트웨어)에 의해 실현된다. 과전압 감시 블록(17)은, 충돌시 등의 비상 사태이더라도 확실하게 동작하는 것이 요구되기 때문에, 소프트웨어가 아니라, 하드웨어에 의해 실현되어 있다.
피드백 제어 블록(16)은, 출력 전압(Vout)이 목표 전압(VLO)에 추종하도록 주 회로(3)를 제어하는 블록이다. 피드백 제어 블록(16)은, 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)과 목표 전압(VLO)의 전압차(dV)(＝VLO－Vs1)가 제로에 수렴하도록, 주 회로(3)를 제어한다. 「주 회로(3)를 제어한다」는 것은, 주 회로(3)에 포함되는 스위칭 소자를 소정의 듀티비로 구동하는 것을 의미한다. 피드백 제어 블록(16)은, 계측값(Vs1)이 목표 전압(VLO)보다 낮은 경우는 듀티비를 높게 하고, 계측값(Vs1)이 목표 전압(VLO)보다 높은 경우는 듀티비를 낮게 한다. 구체적으로는, 피드백 제어 블록(16)에는, 목표 전압(VLO)과 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)과의 전압차(dV)가 제로에 수렴하도록 PID 제어 알고리즘이 짜여 있다.
목표 전압(VLO)과 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)의 전압차(dV)는, 감산기(14)에 의해서 얻어진다. 감산기(14)의 결과가 피드백 제어 블록(16)에 입력된다.
앞서 서술한 바와 같이, 목표 전압(VLO)은 도시하지 않은 상위 컨트롤러로부터 부여된다. 컨트롤러(10)에서는, 특정 조건이 성립되면, 목표 전압(VLO)을 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－Voff)으로 보정한다. 목표 전압(VLO)이 보정된 경우, 피드백 제어 블록(16)은, 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)이 보정 목표 전압(VLOc)에 추종하도록, 주 회로(3)를 제어한다. 즉, 피드백 제어 블록(16)은, 전압차(dV)(＝VLOc－Vs1)가 제로에 수렴하도록, 주 회로(3)를 제어한다.
특정 조건이란, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)이 소정의 전압 역치(Vth)를 상회하는 것이다. 특정 조건이 성립하는지 여부는, 목표 전압 보정 블록(12)이 판단한다. 목표 전압 보정 블록(12)에는, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)이 입력된다. 목표 전압 보정 블록(12)은, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하면, 스위치(S1)를 폐쇄하고, 오프셋 출력 블록(13)을 감산기(15)에 접속한다. 오프셋 출력 블록(13)은, 오프셋 전압(Voff)을 생성한다. 오프셋 출력 블록(13)이 감산기(15)에 접속되면, 감산기(15)에 의해, 상위 컨트롤러로부터 보내어지는 목표 전압(VLO)으로부터 오프셋 전압(Voff)이 감산된다. 즉, 목표 전압(VLO)이 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－Voff)으로 보정된다.
제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)은, 과전압 감시 블록(17)에도 입력된다. 과전압 감시 블록(17)은, 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 상회하면, 주 회로(3)를 정지한다.
오프셋 전압(Voff)은, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)으로부터 전압 역치(Vth)를 뺀 값으로 설정된다. 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하고 있을 때에, 오프셋 전압(Voff)(＝Vs2－Vth)이 사용되므로, 오프셋 전압(Voff)은 작은 정(正)의 값으로 설정된다.
또, 전압 역치(Vth)는, 전압 상한값(Vx)으로부터 제 2 전압 센서(5)의 계측 공차 |e2|를 뺀 값으로 설정되어 있다. 공차 |e2|는, 제 2 전압 센서(5)의 계측 오차의 상정되는 최대값을 의미한다. 플러스측의 오차와 마이너스측의 오차가 존재할 수 있지만, 공차는 그 절대값으로 나타내어진다. 또한, 후술하는 제 1 전압 센서(4)의 공차 |e1|은, 제 1 전압 센서(4)의 계측 오차의 상정되는 최대값(절대값)을 의미한다.
제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하였을 때에 목표 전압(VLO)을 보정하는 처리의 효과에 대하여 설명한다. 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)에는, 최대로 공차 |e2|의 크기의 오차가 포함될 수 있다. 또, 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)에도, 최대로 공차 |e1|의 크기의 오차가 포함될 수 있다. 피드백 제어 블록(16)은, 출력 전압(Vout)이 목표 전압(VLO)에 일치하도록 주 회로(3)를 제어한다. 그러나, 피드백 제어 블록(16)은, 제 1 전압 센서(4)를 사용하여 출력 전압(Vout)을 알게 되고, 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)에는 오차가 포함된다. 계측값(Vs1)에 공차 |e1|의 크기의 오차가 포함되어 있는 경우, 계측값(Vs1)이 목표 전압(VLO)에 일치하도록 제어되면, 실제의 출력 전압(Vout)은, 오차가 가장 큰 경우에서 전압(VLO)＋|e1|로 된다(Vout＝VLO＋|e1|).
제 2 전압 센서(5)도 출력 전압(Vout)을 계측하고 있다. 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)에 공차 |e2|의 오차가 포함되어 있는 경우, 계측값(Vs2)은, 최대로 Vout＋|e2|를 나타낼 수 있다. 앞서 서술한 바와 같이, 제 1 전압 센서(4)를 이용한 피드백 제어에 의해, 실제의 출력 전압(Vout)은 「VLO＋|e1|」을 나타낼 수 있다. 따라서, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)은, 제 1 전압 센서(4)의 오차가 겹친 경우, Vs2＝VLO＋|e1|＋|e2|를 나타낼 수 있다.
한편, 과전압 감시 블록(17)은, 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 상회하면, 주 회로(3)를 정지한다. 전압(VLO＋|e1|＋|e2|)이 전압 상한값(Vx)을 초과하고 있는 경우, 현실의 출력 전압(Vout)은 VLO＋|e1|(＜전압 상한값(Vx))임에도 불구하고, 오차의 쌓임에 의해, 과전압 감시 블록(17)은 출력 전압(Vout)이 전압 상한값(Vx)을 상회하였다고 판단해 버릴 우려가 있다. 그 결과, 현실의 출력 전압(Vout)은 VLO＋|e1|(＜전압 상한값(Vx))임에도 불구하고, 에러 처리가 실행되어 버린다.
제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)(＝Vx－|e2|)를 상회한 경우에 목표 전압(VLO)을 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－(Vs2－Vth))으로 변경함으로써, 피드백 제어의 결과의 실제의 출력 전압(Vout)은 내려간다. 구체적으로는, 출력 전압(Vout)은, 다음의 (수학식 1)과 같이 된다.
Vout＝VLOc＋e1
＝(VLO－(Vs2－Vth))＋e1
＝(VLO－((Vs1＋e2)-Vth))＋e1
＝(VLO－(((VLO＋e1)＋e2)－Vth)＋e1
＝VLO－VLO－e1－e2＋Vth＋e1
＝Vth－e2
＝(Vx－|e2|)－e2 (수학식 1)
이 때, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)은, 다음의 (수학식 2)와 같이 된다.
Vs2＝Vout＋e2
＝(Vx－|e2|)－e2＋e2
＝Vx－|e2| (수학식 2)
따라서, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)(＝Vx－|e2|)를 상회한 경우, 목표 전압(VLO)을 상기와 같이 보정함으로써, 제 2 전압 센서(5)의 계측값이 전압 상한값(Vx)을 초과하는 일은 없다.
컨트롤러(10)가 실행하는 처리를, 도 2의 플로우차트를 사용하여 다시 설명한다. 도 2의 플로우차트에는, 목표 전압(VLO)의 보정 처리와, 과전압 감시 처리는 포함되어 있지만, 피드백 제어는 포함되어 있지 않다. 피드백 제어는, 도 2의 처리와는 달리, 정기적으로 실행된다. 컨트롤러(10)는, 주 회로(3)가 동작하고 있는 동안, 도 2의 처리를 정기적으로 실행한다.
컨트롤러(10)는, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)을 취득한다(단계 S2). 이어서, 컨트롤러(10)는, 계측값(Vs2)과 전압 역치(Vth)를 비교한다(단계 S3). 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하고 있지 않는 경우, 컨트롤러(10)는, 스위치(S1)를 개방한다(단계 S3: NO, S5). 또한, 단계 S5가 실행되기 전에 스위치(S1)가 개방되어 있는 경우는, 컨트롤러(10)는 아무 것도 하지 않아도 된다.
한편, 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하고 있는 경우, 컨트롤러(10)는 스위치(S1)를 폐쇄한다(단계 S3: YES, S4). 스위치(S1)를 폐쇄하면, 오프셋 출력 블록(13)이 감산기(15)에 접속되어, 목표 전압(VLO)으로부터 오프셋 전압(Voff)이 빼진다. 즉, 목표 전압(VLO)이 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－Voff)으로 보정된다. 또한, 앞서 서술한 바와 같이, 오프셋 전압(Voff)＝Vs2－Vth이다.
계속해서, 컨트롤러(10)는, 취득한 계측값(Vs2)을 전압 상한값(Vx)과 비교한다(단계 S6). 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 초과하고 있었을 경우, 컨트롤러(10)는 주 회로(3)를 정지한다(단계 S6: YES, S7). 단계 S6, S7의 처리는, 컨트롤러(10)의 과전압 감시 블록(17)에 의해서 실행된다. 도시 생략하고는 있지만, 단계 S7의 처리(주 회로(3)의 정지)가 실행된 경우, 차량에서 이상이 발생한 경우의 그 외의 대응 처리도 실행된다. 대응 처리에는, 예를 들면, 이상 발생의 메시지를 상위의 컨트롤러에 통지하는 처리가 포함된다.
계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 초과하고 있지 않은 경우(S6: NO)는, 컨트롤러(10)는 처리를 종료한다.
앞서 서술한 바와 같이, 피드백 제어는 도 2의 처리와는 별도로 정기적으로 실행되고 있다. 단계 S4의 처리에 의해서 목표 전압이 보정되면, 피드백 제어의 목표값이 목표 전압(VLO)으로부터 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－Voff)으로 변경된다. 그 결과, 피드백 제어 블록(16)은, 제 1 전압 센서(4)의 계측값(Vs1)과 보정 목표 전압(VLOc)과의 전압차가 제로에 수렴하도록 주 회로(3)를 제어한다. 또한, 오프셋 전압(Voff)은, 제 2 전압 센서(5)의 계측값(Vs2)으로부터 전압 역치(Vth)를 뺀 값이다. 즉, 보정 목표 전압(VLOc)＝VLO－Vs2＋Vth이다. 이 경우, 전압차가 제로에 수렴하면, 앞서 서술한 바와 같이, 출력 전압(Vout)은 Vout＝(Vx－|e2|)－e2로 된다. 목표 전압을 보정함으로써, 오차의 쌓임에 기인하는 과전압 감시 블록(17)의 오판단이 방지된다.
(제 2 실시예)
도 3을 참조하여 제 2 실시예의 전압 변환기(2a)를 설명한다. 도 3은 제 2 실시예의 전압 변환기(2a)의 블록도이다. 전압 변환기(2a)는 주 회로(3), 컨트롤러(10a), 제 1 전압 센서(4a), 제 2 전압 센서(5a)를 구비하고 있다. 제 2 실시예의 전압 변환기(2a)의 기능은, 제 1 실시예의 전압 변환기(2)의 기능과 동일하다.
주 회로(3)는, 제 1 실시예의 전압 변환기(2)의 주 회로와 동일한 구성을 갖고 있고, 입력된 전압(입력 전압(Vin))을, 소정의 비로 변압하여 출력한다. 주 회로(3)의 출력 전압(Vout)은, 제 1 전압 센서(4a)와 제 2 전압 센서(5a)에 의해 계측된다. 제 1 전압 센서(4a)는 2개의 저항(41, 42)으로 구성되어 있다. 2개의 저항(41, 42)은, 주 회로(3)의 출력선과 그라운드와의 사이에서 직렬로 접속되어 있다. 2개의 저항(41, 42)의 직렬 접속의 중점(中點)(43)이, 제 1 전압 센서(4a)의 출력단(端)에 상당한다. 즉, 제 1 전압 센서(4a)는, 주 회로(3)의 출력 전압(Vout)을 소정의 전압비로 분압하고, 그 분압을 출력한다. 제 1 전압 센서(4a)의 출력(제 1 전압 센서(4a)의 계측값(Vs1))은, 컨트롤러(10a)에 입력된다.
제 2 전압 센서(5a)는, 제 1 전압 센서(4a)와 동일한 구성을 갖고 있고, 2개의 저항(51, 52)으로 구성되어 있다. 2개의 저항(51, 52)은, 주 회로(3)의 출력선과 그라운드와의 사이에서 직렬로 접속되어 있다. 2개의 저항(51, 52)의 직렬 접속의 중점(53)이, 제 2 전압 센서(5a)의 출력단에 상당한다. 제 2 전압 센서(5a)는, 주 회로(3)의 출력 전압(Vout)을 소정의 전압비로 분압하고, 그 분압을 출력한다. 제 2 전압 센서(5a)의 출력(제 2 전압 센서(5a)의 계측값(Vs2))도, 컨트롤러(10a)에 입력된다. 컨트롤러(10a)에는, 도시하지 않은 상위 컨트롤러로부터, 목표 전압(VLO)이 입력된다.
컨트롤러(10a)는, 피드백 제어 블록(16a)과 과전압 감시 블록(17a)으로 구성된다. 피드백 제어 블록(16a)은, CPU(중앙 연산 장치)와 메모리를 구비하고 있고, 메모리에 격납된 프로그램은 CPU가 실행한다. 피드백 제어 블록(16a)는, 제 2 전압 센서(5a)의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 하회하고 있는 경우에는, 제 1 전압 센서(4a)의 계측값(Vs1)이 목표 전압(VLO)에 일치하도록 주 회로(3)를 피드백 제어한다.
피드백 제어 블록(16a)은, 제 2 전압 센서(5a)의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하고 있는 경우에는, 목표 전압(VLO)을 보정한다. 구체적으로는 피드백 제어 블록(16a)은, 목표 전압(VLO)으로부터 오프셋 전압(Voff)을 뺀 값을 보정 목표 전압(VLOc)이라고 한다. 피드백 제어 블록(16a)은, 제 1 전압 센서(4a)의 계측값(Vs1)이 보정 목표 전압(VLOc)에 일치하도록 주 회로(3)를 피드백 제어한다. 오프셋 전압(Voff)은, 제 2 전압 센서(5a)의 계측값(Vs2)으로부터 전압 역치(Vth)를 뺀 값으로 설정되어 있다.
과전압 감시 블록(17a)은, 제 2 전압 센서(5a)의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 상회하면, 주 회로(3)를 정지한다. 과전압 감시 블록(17a)은, CPU와 프로그램에 의해 실현되는 것이 아니라, 모두 하드웨어에 의해 실현되어 있다. 과전압 감시 블록(17a)은, 예를 들면, 컴퍼레이터와 증폭기 등으로 구성된다.
제 2 실시예의 전압 변환기(2a)는, 제 1 실시예의 전압 변환기(2)와 동일하게 동작한다. 전압 변환기(2a)는, 과전압 감시 블록(17a)이 하드웨어로 구성되어 있으므로, 처리 속도가 빠르다. 또, 전압 변환기(2a)의 제 1 전압 센서(4a)와 제 2 전압 센서(5a)는 각각 2개의 저항으로 구성되어 있다. 제 1 전압 센서(4a)와 제 2 전압 센서(5a)는, 구조가 단순하고, 싼 값으로 실현할 수 있다.
실시예에서 설명한 기술에 관한 유의점을 서술한다. 실시예의 전압 변환기(2(2a))의 컨트롤러(10(10a))는, 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)보다 낮은 경우는, 제 1 전압 센서(4(4a))의 계측값(Vs1)이 목표 전압(VLO)에 일치하도록 피드백 제어를 행한다. 피드백 제어에 의해, 출력 전압(Vout)은, 제 1 전압 센서(4)의 공차 |e1|의 범위에서 목표 전압(VLO)에 추종한다. 전압 역치(Vth)는, 전압 상한값(Vx)보다 낮은 값으로 설정되어 있다. 구체적으로는 전압 역치(Vth)는, 전압 상한값(Vx)으로부터 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측 공차 |e2|만큼 낮은 값으로 설정되어 있다(Vth＝Vx－|e2|). 제 1 전압 센서(4(4a))의 공차 |e1|과 제 2 전압 센서(5(5a))의 공차 |e2|는 대략 동등하다. 그 때문에, 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 하회하고 있는 동안, 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 초과하는 일은 없다.
컨트롤러(10(10a))는, 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)이 전압 역치(Vth)를 상회하고 있는 경우는, 목표 전압(VLO)을 그것보다 낮은 보정 목표 전압(VLOc)(＝VLO－Voff)으로 보정한다. 목표 전압이 낮아지므로, 실제의 출력 전압(Vout)도 낮아진다. 그 결과, 제 2 전압 센서(5(5a))의 오차를 포함하는 계측값(Vs2)도 낮아진다. 따라서, 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)이 오차에 기인하여 전압 상한값을 초과해 버리는 것을 피할 수 있다.
오프셋 전압(Voff)은, 계측값(Vs2)으로부터 전압 역치(Vth)를 뺀 값으로 설정되어 있다(Voff＝Vs2－Vth). 즉, 보정 목표 전압(VLOc)＝VLO－Voff＝VLO－(Vs2－Vx)이다. (수학식 1)로 나타낸 바와 같이, 이 때, 출력 전압(Vout)＝(Vx－|e2|)－e2로 된다. 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)에 공차 |e2|가 포함된다고 하더라도, 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)은, 전압 상한값(Vx)을 초과하는 일은 없다.
실시예에서 설명한 기술에 관한 유의점을 서술한다. 과전압 감시 블록(17(17a))이 실행하는 처리(도 2의 단계 S3, S4의 처리)가, 에러 처리의 일례에 상당한다. 제 2 전압 센서(5(5a))의 계측값(Vs2)이 전압 상한값(Vx)을 상회하였을 때의 에러 처리로서, 주 회로(3)의 출력을 제한해도 된다.
이상으로, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 불과하고, 특허청구의 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구의 범위에 기재된 기술에는, 이상으로 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 또는 각종 조합에 의해서 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.
2, 2a: 전압 변환기
3: 전압 변환 회로(주 회로)
4, 4a: 제 1 전압 센서
5, 5a: 제 2 전압 센서
10, 10a: 컨트롤러
12: 목표 전압 보정 블록
13: 오프셋 출력 블록
14, 15: 감산기
16, 16a: 피드백 제어 블록
17, 17a: 과전압 감시 블록
S1: 스위치

Claims (4)

  1. 전압 변환 회로와,
    상기 전압 변환 회로의 출력 전압을 계측하는 제 1 전압 센서 및 제 2 전압 센서와,
    목표 전압과 상기 제 1 전압 센서의 계측값과의 전압차가 제로로 되도록 상기 전압 변환 회로를 피드백 제어함과 함께, 상기 제 2 전압 센서의 계측값이 소정의 전압 상한값을 상회한 경우에 소정의 에러 처리를 실행하는 컨트롤러를 구비하고 있고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 2 전압 센서의 계측값이 상기 전압 상한값보다 낮은 소정의 전압 역치를 상회하고 있는 동안은 상기 목표 전압으로부터 소정의 오프셋 전압을 뺀 보정 목표 전압과 상기 제 1 전압 센서의 계측값의 전압차가 제로로 되도록 상기 전압 변환 회로를 피드백 제어하는, 전압 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 전압은, 상기 제 2 전압 센서의 계측값으로부터 상기 전압 역치를 뺀 값으로 설정되어 있는, 전압 변환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 역치는, 상기 전압 상한값으로부터, 상기 제 2 전압 센서의 공차를 뺀 값으로 설정되어 있는, 전압 변환기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 에러 처리로서, 상기 전압 변환 회로를 정지하는, 전압 변환기.
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