TW201824723A - 電源裝置、及電源裝置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

在具備截波電路之電源裝置中，針對因指令訊號之產生和作為閘極訊號之生成時點的取樣點偏移而產生的顫動，降低其量。 使電源裝置之截波部並聯連接複數之降壓截波電路，且藉由相位互相偏移之閘極訊號對各降壓截波電路進行多相控制，依此縮短降壓截波電路之輸出訊號被變更之週期，藉由縮短該週期，降低因指令訊號之產生和作為閘極訊號之生成時點的取樣點偏移而產生的顫動之量。閘極訊號之相數與降壓截波電路之相數同數量，閘極訊號生成部之控制與控制部之反饋控制非同步之控制，閘極訊號之生成時點(取樣點)係控制部算出控制量之算出時點後之生成時點(取樣點)。

Description

電源裝置、及電源裝置的控制方法
本案發明係關於電源裝置及電源裝置之控制方法。
所知的有藉由截波電路所具備之半導體開關元件之開關動作，使輸入電壓升壓或降壓至特定電壓而予以輸出的電源裝置。所知的有並聯連接複數該截波電路，偏移使各截波電路之開關元件接通斷開之時序的並聯多重截波裝置。
該並聯多重截波裝置係為了抑制截波裝置之電抗器和電容性負載之間之LC諧振，進行諧振抑制控制，但是電流由於電流檢測延遲使得電流應答速度下降，難以諧振抑制控制。
另外，因開關動作所引起的輸出電壓成為脈衝波形，故電流檢測波形含有電流漣波。
為了降低該電流檢測波形之電流漣波之影 響，進行使輸出電流之取樣檢測及電流控制週期與PWM載波訊號同步。但是，當在與PWM載波訊號同步之時序檢測出電流時，即使最低亦產生PWM載波訊號之一週期份之電流檢測延遲，由於電流檢測延遲所引起的電流應答速度下降使得難以諧振抑制控制。
為了減少該電流漣波之影響，提案有將各截波電路之輸出電流之取樣值平均移動之值作為檢測電流而進行電流控制，比較以該電流控制所算出之電壓指令，和360度除以截波電路之台數之值作為相位差之各截波電路之PWM載波訊號而予以輸出閘極指令，使取樣間隔與PWM載波訊號同步之並聯多重截波裝置(參照文獻1)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2012-161222
圖14為用以說明脈衝寬調變部(PWM控制)所引起的截波電路之電路構成的圖示。圖14所示之截波電路係單相截波之電路構成，藉由以閘極訊號(Gate1及Gate2)對開關元件S1、S2進行接通/斷開而進行PWM控制。閘極訊號(Gate1及Gate2)一般以比較器(Comparator)比較三角波(Triangle or Sawtooth)和控制量(MV)而予以生成。
控制量(MV)係在包含截波電路之控制電路之主電路(Controller)中，根據指令訊號(Vref)和被反饋之輸出訊號(輸出電壓Vout、電感電流iL、或電容器電流iC)之差量而形成。在將開關頻率設為固定之PWM控制中，根據主電路之反饋控制而生成之控制量，依據比較器(Comparator)生成閘極訊號(Gate1及Gate2)。控制量之生成及閘極訊號之生成係以特定之週期進行。因閘極訊號係在每生成時點(以下，成為取樣點)被生成，故下一個的閘極訊號之生成在下一個的取樣點，根據在其時點被算出之控制量被進行。因此，在固定PWM控制中，在相鄰之取樣點間之區間，閘極訊號之能率被固定。
在固定PWM控制中，生成閘極訊號之取樣點被固定，對此，主電路所引起之控制量的生成時序依存於指令訊號之變更時點而變動。因此，在截波電路之脈衝寬調變(PWM)控制所引起之電壓調變控制中，當產生指令訊號之時序變動，在相對於作為閘極訊號生成電路之生成時點的取樣點，為之前的時點或之後的時點，時點變動時，於閘極訊號生成部被生成之閘極訊號之上升，產生1週期量的相位偏移(以下，稱為顫動)。
圖15係用以說明在單相截波電路產生之顫動的圖示，表示藉由進行通常之單相PWM控制之降壓截波，進行High/Low之脈衝運轉之情況之時序圖例。
圖15(a)、(b)表示電壓指令Vref及輸出電壓Vout、載波訊號之三角波訊號(triangle)及控制量(MV)、 閘極訊號(Gate1、Gate2)、電感電流iL，圖15(c)表示電壓指令Vref及輸出電壓Vout、載波訊號之三角波訊號(triangle)及控制量(MV)、電感電流iL。
圖15(a)表示在即將到取樣點k之前的時點，指令訊號(指令電壓Vref)被變更之狀態。在此情況下，例如，當指令電壓(Vref)在早於取樣點k的時點，從Low狀態變動至High狀態時，在取樣點k，控制量MV即時被更新。因此，在取樣點k和下一個取樣點(k+1)之間的區間，閘極訊號(Gate1及Gate2)之能率(Duty)被更新。
另外，圖15(b)表示在緊接著取樣點k之後的時點，指令訊號(指令電壓Vref)被變更之狀態。在此情況下，當在指令電壓(Vref)在晚於取樣點k的時點，從Low狀態變動至High狀態時，在下一個取樣點(k+1)，控制量MV之更新被進行。因此，在晚1週期之取樣點(k+1)和下一個取樣點(k+2)之間的區間，閘極訊號(Gate1及Gate2)之能率(Duty)被更新。因此，在指令電壓(vref)從Low狀態驟變成High狀態，或從High狀態驟變成Low狀態之情況下，能率(Duty)之變更最大，相位僅延遲1週期量。
圖15(c)係配合圖15(a)、(b)所示之兩個狀態而予以表示，表示在輸出電壓Vout產生1週期量之顫動。
該能率變更之相位延遲影響到輸出電壓之控制，以輸出電壓之相位延遲來表示。如此一來，最大1週期之相位延遲成為輸出電壓可變控制時(High/Low脈衝)之輸出電壓之上升及下降之顫動。
該顫動在半導體製造裝置中成為電漿品質(再現性)之問題。以往為了提升控制之應答性，雖然以開關頻率之高頻化來對應，但是因高頻化所引起的高速化在開關元件之速度或損失耐量之點受到限制，故高頻化有限度。
再者，在以往之電源裝置中，雖然提案有僅有主電路以三相交錯構成，將更新控制量之時序，及生成閘極訊號之取樣點設為與單相截波相同之構成，但是仍產生最大1週期量之顫動。
另外，專利文獻1之並聯多重截波裝置，記載著藉由使檢測出輸出訊號之時序和生成閘極訊號之PWM載波訊號同步，且藉由使用移動平均，降低電流檢測之延遲，同時表示在閘極訊號之生成中，使各截波電路之PWM載波訊號，僅偏移將360度除以截波電路之台數的值之相位差。
但是，專利文獻1所示之並聯多重截波裝置，因係使輸出訊號之檢測和PWM訊號之峰值同步，使用PWM訊號之峰值之時點中之指令訊號(電流指令)而進行控制之構成，故指令訊號之產生時序和生成閘極訊號之時點之取樣點總是一致。因此，在專利文獻1之構成中，因指令訊號和閘極訊號之時序總是一致，故閘極訊號之上升之顫動構成上不會產生。再者，即使針對顫動也無任何建議。
本發明係解決上述以往之問題點，在具備截 波電路之電源裝置中，針對因指令訊號之產生和作為閘極訊號之生成時點的取樣點偏移而產生的顫動，以降低其量為目的。
本發明係使電源裝置之截波部並聯連接複數之降壓截波電路，且藉由相位互相偏移之閘極訊號對各降壓截波電路進行多相控制，依此縮短降壓截波電路之輸出訊號被變更之週期，藉由縮短該週期，降低因指令訊號之產生和作為閘極訊號之生成時點的取樣點偏移而產生的顫動之量。
本發明具備電源裝置之態樣和電源裝置之控制方法的態樣。
(電源裝置之態樣)
本發明之電源裝置係使輸出電壓設成為可變的電源裝置，(a)具備：多相之截波部，其係並聯連接複數相的降壓截波電路；(b)控制部，其係算出藉由截波部之輸出的反饋訊號及指令訊號而控制截波部之控制量；及(c)閘極訊號生成部，其係根據控制量生成藉由使相位互相偏移而對各相之降壓截波電路所具備之開關元件之接通/斷開動作進行多相控制的閘極訊號。
閘極訊號及閘極訊號生成部具有以下之特徵。
(d)閘極訊號之相數與降壓截波電路之相數相同數量。
(e)在閘極訊號生成部中，
(e1)藉由與閘極訊號之生成同步，與指令訊號非同步之取樣，以在每相相同之取樣之週期生成閘極訊號。
(e2)閘極訊號之生成時點的取樣點係控制部算出控制量之算出時點之後的取樣點。
本發明之電源裝置係在多相控制中，藉由將閘極訊號之相數和降壓截波電路之相數設為同數量，縮短截波部之輸出訊號被變更之週期。因截波部之輸出訊號之變更週期較單相控制，及多相控制之各降壓截波電路中之輸出訊號之變更週期短縮，故即使指令訊號之產生和閘極訊號之生成時點的取樣點偏移，亦可以將藉由該偏移產生的顫動之量抑制在就算最大也縮短之變更週期內。
閘極訊號生成部具備脈衝寬調變部及相位調整部。
相位調整部係在各相之閘極訊號間，進行使互相之相位，僅偏移取樣週期除以相數之相位差量之相位調整，脈衝寬調變部係在每相生成因應控制量之脈衝寬的閘極訊號。
本發明所引起的複數降壓截波電路之多相控制，因需要以使各降壓截波電路相位互相偏移之複數相進 行控制，故脈衝寬調變部在每相生成因應控制量的脈衝寬之閘極訊號，同時藉由相位調整部，僅以取樣週期除以相數的相位差量，使各相閘極訊號之相位互相偏移。並且，在脈衝寬調變部所引起的閘極訊號之生成中，為了將控制量對準所生成的各相之閘極訊號之相位，藉由移相部使控制量偏移閘極訊號之相位差量。
閘極訊號生成部可以設為複數之型態。
(閘極訊號生成部之第1型態)
閘極訊號生成部之第1型態使用在相位調整部進行相位調整之各相之載波訊號，藉由脈衝寬調變部生成具有因應上述控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號的構成，除了相位調整部及脈衝寬調變部之外，具備移相部，其係將控制量針對各相僅以上述取樣週期除以相數之相位差量依序地移相。
相位調整部係針對各相，生成相位互相僅偏移以取樣週期除以相數之相位差量之載波訊號。脈衝寬調變部係根據控制量和上述各相之載波訊號之振幅比較，生成閘極訊號。
(閘極訊號生成部之第2型態)
閘極訊號生成部之第2型態係藉由相位調整部，對具有因應藉由脈衝寬調變部所生成之控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號，進行相位調整的構成。
脈衝寬調變部係根據與各相之上述控制量相同之載波訊號的比較，生成各相之閘極訊號。相位調整部係使在脈衝調變部所生成之各相之閘極訊號，相位互相僅偏移以取樣週期除以相數之相位差量。
(電源裝置之控制方法的態樣)
本發明之電源裝置之控制方法係藉由由被並聯連接之複數相之降壓截波電路所構成之多相之截波部之反饋控制，使輸出電壓成為可變之電源裝置之控制方法，具備閘極訊號生成工程，其係根據反饋控制之控制量，藉由在每相相同之取樣週期中進行之取樣，生成控制各相之降壓截波電路所具備之開關元件之接通/斷開動作之閘極訊號。
閘極訊號生成工程具備：
(a)在每相生成因應控制量之脈衝寬之閘極訊號的脈衝寬調變工程
(b)在各相之閘極訊號間，進行使互相之相位，僅以上述取樣週期除以相數之相位差量偏移的相位調整之相位調整工程之各工程。
(c)取樣係在與閘極訊號之生成同步，與指令訊號非同步。
本發明之電源裝置之控制方法係在多相控制中，藉由將閘極訊號之相數和降壓截波電路之相數設為同數量，縮短截波部之輸出訊號被變更之週期。因截波部之輸出訊號之變更週期較單相控制，及多相控制之各降壓截 波電路中之輸出訊號之變更週期短縮，故即使指令訊號之產生和閘極訊號之生成時點的取樣點偏移，亦可以將藉由該偏移產生的顫動之量抑制在就算最大也縮短之變更週期內。
閘極訊號生成工程具備脈衝寬調變工程及相位調整工程。脈衝寬調變調工程係在每相生成因應控制量之脈衝寬之閘極訊號，相位調整工程係在各相之閘極訊號間，進行使互相之相位，僅以取樣週期除以相數之相位差量偏移的相位調整。
本發明之電源裝置之控制方法中，複數降壓截波電路之多相控制，因需要以使相位互相偏移之複數相對各降壓截波電路進行控制，故脈衝寬調變工程在每相生成因應控制量之脈衝寬之閘極訊號，同時藉由相位調整工程，使各相閘極訊號之互相的相位，僅偏移取樣週期除以相數的相位差量。並且，在脈衝寬調變工程所引起的閘極訊號之生成中，為了將控制量對準所生成之各相的閘極訊號之相位，藉由移相工程使控制量偏移閘極訊號之相位差量。
閘極訊號生成工程可以設為複數之型態例。
(閘極訊號生成工程之第1型態例)
閘極訊號生成工程之第1型態例除脈衝寬調變工程及相位調整工程之外具備有移相工程。
使用在相位調整工程中進行相位調整之各相 之載波訊號，藉由脈衝寬調變工程，生成具有因應控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號。移相工程係使控制量移相而對準各相之載波訊號的相位。
移相工程係將控制量針對各相僅以上述取樣週期除以相數之相位差量依序地移相。相位調整工程係針對各相，生成僅以取樣週期除以相數之相位差量使相位互相偏移之載波訊號。脈衝寬調變工程係根據控制量和各相之載波訊號之振幅比較，生成閘極訊號。
(閘極訊號生成工程之第2型態例)
閘極訊號生成工程之第2型態例係藉由相位調整工程，對具有因應藉由脈衝寬調變工程所生成之上述控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號，進行相位調整。
脈衝寬調變工程比較控制量和載波訊號而生成閘極訊號，相位調整工程係將在脈衝寬調變工程中所生成之閘極訊號，使相位互相僅偏移以取樣週期除以相數之相位差量，依此生成各相之閘極訊號。
若藉由本發明之型態時，在具備複數降壓截波電路之電源裝置中，藉由因指令訊號之產生和閘極訊號之生成時點之取樣點偏移產生的顫動，可以降低其量。
1‧‧‧電源裝置
10‧‧‧控制部
20‧‧‧閘極訊號生成部
20A‧‧‧A相閘極訊號生成部
20Aa‧‧‧相位調整部
20Ab-20Nb‧‧‧脈衝寬調變部
20Ac-20Nc‧‧‧移相部
20B‧‧‧B相閘極訊號生成部
20Ba‧‧‧相位調整部
20Bb‧‧‧脈衝寬調變部
20Ca‧‧‧相位調整部
20N‧‧‧N相閘極訊號生成部
20a‧‧‧相位調整部
20b‧‧‧脈衝寬調變部
20c‧‧‧移相部
20d‧‧‧載波訊號生成部
30‧‧‧截波部
30A~30N‧‧‧降壓截波電路
Gate1‧‧‧閘極訊號
Gate2‧‧‧閘極訊號
GateA‧‧‧閘極訊號
GateB‧‧‧閘極訊號
GateC‧‧‧閘極訊號
iC‧‧‧電容器電流
iL‧‧‧電感電流
i1‧‧‧電感電流
IL-A‧‧‧電感電流
IL-B‧‧‧電感電流
Jitter‧‧‧時間寬
k‧‧‧取樣點
kA‧‧‧取樣點
kB‧‧‧取樣點
kC‧‧‧取樣點
LA‧‧‧電感
LB‧‧‧電感
MV‧‧‧控制量
MV-A‧‧‧控制量
MV-B‧‧‧控制量
MV-C‧‧‧控制量
S1、S2‧‧‧開關元件
S1A‧‧‧開關訊號
S1B‧‧‧開關訊號
S2A‧‧‧開關元件
S2B‧‧‧開關元件
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧指令電壓
圖1為用以說明本發明之電源裝置之概略構成例之圖 示。
圖2為用以說明本發明之第1電源裝置之概略構成例之圖示。
圖3為用以說明具備使用本發明之載波訊號之脈衝寬調變部之概略構成例的圖示。
圖4為用以說明具備使用本發明之載波訊號之脈衝寬調變部之一構成例的圖示。
圖5為用以說明本發明之電源裝置之2相控制之取樣點的圖示。
圖6為用以說明本發明之電源裝置之2相控制所引起之閘極訊號之生成的流程圖。
圖7為用以說明本發明之電源裝置之2相控制所引起之閘極訊號之生成及輸出電壓之顫動的圖示。
圖8為用以說明本發明之電源裝置之3相控制之取樣點的圖示。
圖9為用以說明本發明之電源裝置之3相控制所引起之閘極訊號之生成的流程圖。
圖10為用以說明本發明之電源裝置之3相控制之取樣點的圖示。
圖11為用以說明本發明之第2型態之電源裝置之概略構成例之圖示。
圖12為用以說明本發明之第2型態之閘極訊號之生成的流程圖。
圖13為用以說明本發明之第2型態之控制量及閘極訊 號之時序圖的圖示。
圖14為用以連接脈衝寬調變(PWM控制)部所引起的降壓截波電路之電路構成的圖示。
圖15為用以說明在單相降壓截波電路產生之顫動之圖示。
針對本發明之電源裝置及電源裝置之控制方法，使用圖1~圖13予以說明。以下，使用圖1說明本發明之電源裝置之概略構成例，使用圖2~10說明本發明之電源裝置之第1構成例及控制方法之第1型態例，使用圖11~13說明本發明之電源裝置之第2構成例及控制方法之第2型態例。
〔本發明之電源裝置之概略構成〕
圖1為用以說明本發明之電源裝置之概略構成例之圖示。電源裝置1具備對輸入電壓Vin進行電壓控制而將輸出電壓Vout予以輸出之截波部30、對截波部30進行電壓控制之控制部10、根據在控制部10控制之控制量MV，生成控制截波部30之複數相之閘極訊號的閘極訊號生成部20。
截波部30並聯連接降壓截波電路30A~30N，進行在各相驅動各降壓截波電路30A~30N的多相控制。
控制部10反饋截波部30之輸出，且比較該反饋訊號和指令電壓Vref而進行電壓控制，算出控制截波部 30之控制量MV。反饋訊號可以使用例如輸出電壓Vout、輸入電壓Vin、流入降壓截波電路所具備之電感的電感電流iL、或流入降壓截波電路所具備之電容器的電容器電流iC。
閘極訊號生成部20係根據控制部10算出之控制量MV而生成對各相之降壓截波電路30A~30N所具備之開關元件(在圖1中無顯示)之接通/斷開動作進行多相控制之閘極訊號。閘極訊號係相位互相偏移之複數相之閘極訊號(A相閘極訊號、B相閘極訊號、…N相閘極訊號)，在各相中，以相同之取樣週期生成。因此，在各相之閘極訊號中，閘極訊號間之間隔為相同，各相之閘極訊號相位在相間互相偏移。閘極訊號生成部20之閘極訊號之相數係對準降壓截波電路30A~30N之相數N的同數量。另外，在此，針對將複數相之相數設為N(2以上之整數)之N相予以表示。
在閘極訊號生成部20中，雖然取樣與閘極訊號之生成同步，但與指令訊號非同步。另外，在控制部10之主控制中，根據指令訊號和反饋訊號，進行反饋控制而求出控制量MV。因此，雖然取樣與閘極訊號之生成同步，但是因與指令訊號非同步，故在控制部10算出之控制量MV之算出時序，與閘極訊號生成部20生成之閘極訊號之生成時序未必一致。
本發明之閘極訊號生成部20將作為閘極訊號之生成時點的取樣點，作為控制部10算出在控制量MV之 算出時點之後之時點出現之取樣點，而進行取樣，生成閘極訊號。以下，使用取樣點之用語說明閘極訊號之生成時點。
在控制量MV之算出時點和之後之取樣點時點之取樣點之間，最大在複數相之取樣點中，產生鄰接之取樣點間之週期量之偏移。
閘極訊號生成部20具備在每相生成因應控制量MV之脈衝寬之閘極訊號的脈衝寬調變部20b，和在各相之閘極訊號間，進行使互相的相位，僅偏移取樣週期除以相數之相位差量之相位調整的相位調整部20a。
相位調整部20a係藉由各相之閘極訊號之相位調整，將複數相之鄰接相的閘極訊號間，縮短成相當於取樣週期除以相數之相位差的週期，依此，降低鄰接之取樣點間之偏移量，降低輸出電壓之上升之時間偏移的顫動之量。
圖1(b)~(d)表示A相閘極訊號、B相閘極訊號及N相閘極訊號之例，圖1(e)表示重疊從A相至N相之所有相的複數相之閘極訊號之例。
A相閘極訊號、B相閘極訊號及N相閘極訊號之訊號間之週期Tph為共同，分別僅有以週期Tph除以相數N的T(=Tph/N)相位偏移。依此，重疊該些之相的複數相之閘極訊號間之週期T成為各相之週期Tph之1/N。
作為閘極訊號生成部20具有移相部20c之構成，將控制部10所算出之控制量MV，針對各相，僅以取 樣週期除以相數之相位差量依序地移相。藉由利用移相部20c移相控制量MV，在脈衝寬調變部20b所引起的閘極訊號之生成中，可以對準控制量之相位和所生成之各相之閘極訊號的相位。
〔本發明之電源裝置及控制方法之第1型態〕
接著，使用圖2~圖10，說明本發明之電源裝置及控制方法之第1型態。圖2表示第1電源裝置之概略構成例，圖3、4表示具備使用載波訊號之脈衝寬調變部之概略構成例及一構成例。
圖2所示之概略構成例表示閘極訊號生成部20之構成例，因其他之構成與圖1所示之概略構成例共同，故在此針對閘極訊號生成部20之構成例予以說明，針對其他之部分省略說明。
電源裝置1所具備之閘極訊號生成部之第1型態係使用在相位調整部20a進行相位調整之各相之載波訊號，藉由脈衝寬調變部20b生成具有因應控制量MV之脈衝寬的各相之閘極訊號的構成。
圖2之閘極訊號生成部20具備A相閘極訊號生成部20A、B相閘極訊號生成部20B、…、N相閘極訊號生成部20N，生成分別互相相位偏移之A相~N相之多相之閘極訊號(A相閘極訊號~B相閘極訊號、…、、N相閘極訊號)。
因各相之閘極訊號生成部具備共同之構成， 故在此針對A相閘極訊號生成部20A予以說明，省略其他相之閘極訊號生成部之說明。
A相閘極訊號生成部20A具備輸入控制部10所算出之控制量MV之移動相20c、輸入在移相部20c中僅以取樣週期除以相數之相位差量移相的控制量MV的脈衝寬調變部20b，和調整在脈衝寬調變部20b與控制量MV振幅比較之載波訊號之相位的相位調整部20a。
相位調整部20a係針對各相生成相位互相僅偏移以取樣週期除以相數之相位差量之載波訊號，脈衝寬調變部20b比較控制量MV和在相位調整部20a進行相位調整之各相之載波訊號的振幅而生成閘極訊號。
另外，各移相部20c針對各相僅以上述取樣週期除以相數之相位差量依序地移相控制量。因此，A相閘極訊號生成部20A之移相部20Ac所引起的移相量、B相閘極訊號生成部20B之移相部20Bc所引起之移相量，及N相閘極訊號生成部20N之移相部20Nc所引起的移相量，各為不同，移相量係依序地逐漸增加相位差量。
圖3係表示圖2所示之閘極訊號生成部20之構成中，使用三角波訊號作為脈衝寬調變之載波訊號的例。即使在圖3中，針對A相閘極訊號生成部20A予以說明，省略其他相之閘極訊號生成部之說明。
在A相閘極訊號生成部20A中，脈衝寬調變部20Ab係藉由將在移相部20Ac移相之控制量MV與三角波之載波訊號進行振幅比較，依此生成閘極訊號。另外，三角 波可以設成在波形之上升及下降時，振幅直線狀地增減的波形形狀、或在波形之下降，振幅階梯狀地上升，在下降時，振幅直線狀地減少之波形形狀之齒狀波等、振幅直線狀地變化之任意的波形形狀。
圖3所示之構成中，藉由相位調整部20，調整供給於各脈衝寬調變部20Ab、20Bb、…、20Nb之載波訊號之相位，在從各脈衝寬調變部20Ab、20Bb、…、20Nb被輸出之閘極訊號間形成相位偏移。
各移相部20Ac~20Nc係藉由對準在各脈衝寬調變部20Ab~20Nb進行振幅比較之載波訊號之相位，即使在任一的脈衝寬調變部20Ab~20Nb中，亦可以在與載體訊號之比較中，解消控制量MV之相位偏移。假設，在各移相部20Ac~20Nc中，不進行控制量MV之移相之情況下，振幅調變成藉由相位調整而相位偏移之載波訊號，雖然有在所生成之閘極訊號產生相位偏移之情形，但是藉由移相部20Ac~20Nc將控制量MV之相位對準載波訊號之相位，可以防止在相位調整中之閘極訊號之相位偏移。
(2相控制之型態)
以下，使用圖4~圖7，針對進行2相控制之型態進行說明。
圖4表示對截波電路進行多相控制而進行2相控制之情況之電源裝置之電路例。
截波部30係由A相之截波電路30A和B相之截 波電路30B之並聯連接所構成，兩個截波電路30A、30B被聯接於並聯連接的電容器C及負載R。截波部30係藉由互相不同之相位對截波電路30A、30B進行2相控制，對輸入電壓Vin進行電壓控制而將輸出電壓Vout予以輸出。
截波電路30A具備被串聯連接之開關元件S1A和被並聯連接之開關元件S2A，及被串聯連接之電感LA，截波電路30B具備被串聯連接之開關元件S1B和被並聯連接之開關元件S2B及被串聯連接之電感LB。
開關元件S1A及開關元件S2A係藉由控制閘極訊號Gate-1A及閘極訊號Gate2-A控制接通/斷開動作。同樣，開關元件S1B及開關元件S2B係藉由控制閘極訊號Gate-1B及閘極訊號Gate2-B控制接通/斷開動作。另外，閘極訊號Gate1-A和閘極訊號Gate2-A，及閘極訊號Gate1-B和閘極訊號Gate2-B分別具有互相反轉之關係，以各閘極訊號被驅動之開關元件以互相逆相進行接通/斷開動作。
截波部30之主控制藉由控制部(controller)10而被進行，根據截波部30之反饋訊號和指令電壓Vref之差量進行電壓控制。輸出控制量MV。電壓控制藉由以例如指令電壓Vref交互輸入高電壓和低電壓，可以進行High/Low控制。
從控制部10被輸出之控制量MV被輸入至閘極訊號生成部20。閘極訊號生成部20具備A相閘極訊號生成部20A和B相閘極訊號生成部20B，分別生成驅動截波電路30A和截波電路30B之開關元件的閘極訊號。A相閘極訊號 生成部20A具備移相部(ShifterA)和脈衝寬調變部(ComparatorA)，使控制量MV之相位偏移0度或180度之後，與載波訊號之三角波(Triangle-A或Sawtooth-A)進行振幅比較，依此生成A相之閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)。B相閘極訊號生成部20B與A相閘極訊號生成部20A相同，具備移相部(ShifterB)和脈衝寬調變部(ComparatorB)，使控制量MV之相位偏移0度或180度之後，與載波訊號之三角波(Triangle-B或Sawtooth-B)進行振幅比較，依此生成B相之閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)。
圖5表示2相控制之取樣點。圖5(a)表示A相之取樣點(kA-1、kA、kA+1、kA+2、kA+3)，圖5(b)表示B相之取樣點(kB-1、kB、kB+1、kB+2、kB+3)。取樣點係閘極訊號之生成時點，A相和B相之取樣點之週期相等，相位互相偏移π(=2π/2)之關係。
圖5(c)、(d)表示重疊A相和B相之2相量的取樣點。藉由重疊2相量之取樣點，2相控制之取樣點之週期被縮短成A相及B相之各單相之取樣點的週期的1/2。
藉由將取樣點之週期縮短成1/2，可以縮短指令訊號之變更時點和閘極訊號之更新時點之間的時間延遲之寬度。圖5(c)表示在早於取樣點kA的時點指令被變更之狀態，圖5(d)係在晚於取樣點kA的時點指令被變更之狀態。在早於取樣點kA的時點指令被變更之情況下，閘極訊號在取樣點kA和取樣點kB+1之間被更新，在晚於取樣點kA的時點指令被變更之情況下，閘極訊號在僅延遲單相週 期之1/2週期的取樣點kB+1和取樣點kA+1之間被更新。雖然顫動藉由上述兩個閘極訊號之更新期間產生，因兩閘極訊號之更新時間之時間寬最大為單相週期之1/2之週期，故比起單相控制，顫動量減少。
接著，使用圖6之流程圖而說明2相控制所引起的閘極訊號之生成。以下，使用“S”之符號予以說明。
當指令電壓Vref被變更時(S1)，電源控制之控制部藉由比較截波部之輸出訊號和指令電壓Vref之主控制，求出控制量MV(S3)。另外，至指令電壓Vref被變更為止，維持求上一次求出的閘極訊號(GateA、GateB)(S2)。
在指令電壓Vref被變更之後出現的最初之取樣點，進行閘極訊號之生成(S4)。
指令電壓Vref之變更後，在A相之取樣點kA出現之情況下(S4)，以A相作為基準相(S5)，對控制量MV和A相之載波訊號進行振幅比較而生成A相之閘極訊號GateA(S6)。進行使作為基準相之A相之控制量MV之相位偏移π(=2π/2)之移相，生成B相之控制量MV-B(S7)。與所生成之控制量MV-B和B相之載波訊號進行振幅比較而生成B相之閘極訊號GateB(S8)。
指令電壓Vref之變更後，在B相之取樣點kB出現之情況下(S4)，以B相作為基準相(S9)，對控制量MV和B相之載波訊號進行振幅比較而生成B相之閘極訊號GateB(S10)。進行使作為基準相之B相之控制量MV之相位偏移π(=2π/2)之移相，生成A相之控制量MV-A(S11)。與所 生成之控制量MV-A和A相之載波訊號進行振幅比較而生成A相之閘極訊號GateA(S12)。
圖7表示2相控制所引起之閘極訊號之生成及輸出電壓之顫動。圖7(a)表示在即將到取樣點kA之前，指令電壓Vref被變更之時之閘極訊號的生成，圖7(b)表示在緊接著取樣點kA之後，指令電壓Vref被變更之時之閘極訊號的生成，圖7(c)表示輸出電壓之顫動。
在圖7(a)中，在即將到取樣點kA之前，指令電壓Vref被變更之情況下，以A相作為基準相而進行2相控制。
針對作為基準相之A相的閘極訊號，將控制量MV設為控制量MV-A，在取樣點kA中，藉由控制量MV-A和載波訊號(Triangle-A)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)。另外，針對B相之閘極訊號，在下一個的取樣點kB+1中，使基準相之A相之控制量MV-A僅移相π(=2π/2)而所取得之控制量MV-B和載波訊號(Triangle-B)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)。
藉由使用A相之閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)而驅動A相之截波電路，使電感電流iL-A流至電感LA。藉由使用B相之閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)而驅動B相之截波電路，使電感電流iL-B流至電感LB。iL表示電感電流iL-A和電感電流iL-B合併之電流。
在圖7(b)中，在緊接著取樣點kA之後，指令 電壓Vref被變更之情況下，以B相作為基準相而進行2相控制。
針對作為基準相之B相的閘極訊號，將控制量MV設為控制量MV-B，在取樣點kB+1中，藉由控制量MV-B和載波訊號(Triangle-B)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)。另外，針對A相之閘極訊號，在下一個的取樣點kA+1中，藉由使控制量MV-B僅移相π(=2π/2)而所取得之控制量MV-A和載波訊號(Triangle-A)之振幅比較，而生成閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)。
藉由使用B相之閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)而驅動B相之截波電路，使電感電流iL-B流至電感LB。藉由使用A相之閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)而驅動A相之截波電路，使電感電流iL-A流至電感LA。iL表示電感電流iL-A和電感電流iL-B合併之電流。
圖7(c)表示以在圖7(a)中表示之狀態所取得之輸出電壓及電感電流iL(以圖中之實線表示)和以在圖7(b)表示之狀態所取得之輸出電壓及電感電流iL(以圖中之虛線表示)。兩輸出電壓之時間差表示顫動。
在取樣點kA之前後，指令電壓被變更之時之輸出電壓的顫動最大為單相控制時之週期的1/2。
(3相控制之型態)
以下，使用圖8~圖10，針對進行3相控制之型態進行說明。
圖8表示3相控制之取樣點。圖8(a)表示A相之取樣點(kA-1、kA、kA+1、kA+2、kA+3)，圖8(b)表示B相之取樣點(kB-1、kB、kB+1、kB+2、kB+3)，圖8(c)表示C相之取樣點(kC-1、kC、kC+1、kC+2、kC+3)。取樣點係閘極訊號之生成時點，A相、B相及C相之取樣點之週期相等，相位互相偏移π(=2π/3)之關係。
圖8(d)、(e)表示重疊A相、B相及C相之3相量的取樣點。藉由重疊3相量之取樣點，3相控制之取樣點之週期被縮短成A相、B相及C相之各單相之取樣點的週期的1/3。
藉由將取樣點之週期縮短成1/3，可以縮短指令訊號之變更時點和閘極訊號之更新時點之間的時間延遲之寬度。圖8(d)表示在早於取樣點kA的時點指令被變更之狀態，圖8(e)係在晚於取樣點kA的時點指令被變更之狀態。在早於取樣點kA的時點指令被變更之情況下，閘極訊號在取樣點kA和取樣點kB+1之間被更新，在晚於取樣點kA的時點指令被變更之情況下，閘極訊號在僅延遲單相週期之1/3週期的取樣點kB+1和取樣點kC+2之間被更新。雖然顫動藉由上述兩個閘極訊號之更新期間產生，因兩閘極訊號之更新時間之時間寬最大為單相週期之1/3之週期，故比起單相控制，顫動量減少。
接著，使用圖9之流程圖而說明3相控制所引起的閘極訊號之生成。以下，使用“S”之符號予以說明。
當指令電壓Vref被變更時(S21)，電源控制之 控制部藉由比較截波部之輸出訊號和指令電壓Vref之主控制，求出控制量MV(S23)。另外，至指令電壓Vref被變更為止，維持求上一次求出的閘極訊號(GateA、GateB)(S22)。
在指令電壓Vref被變更之後出現的最初之取樣點，進行閘極訊號之生成(S24)。
指令電壓Vref之變更後，在A相之取樣點kA出現之情況下(S4)，以A相作為基準相(S25)，對控制量MV和A相之載波訊號進行振幅比較而生成A相之閘極訊號GateA(S26)。進行使作為基準相之A相之控制量MV之相位偏移2π/3之移相，生成B相之控制量MV-B(S27)。與所生成之控制量MV-B和B相之載波訊號進行振幅比較而生成B相之閘極訊號GateB(S28)。進行使作為基準相之A相之控制量MV之相位偏移4π/3(=2．(2π/3))之移相，生成C相之控制量MV-C(S29)。與所生成之控制量MV-C和C相之載波訊號進行振幅比較而生成C相之閘極訊號GateC(S28)。
指令電壓Vref之變更後，在B相之取樣點kB出現之情況下(S24)，以B相作為基準相(S31)，對控制量MV和B相之載波訊號進行振幅比較而生成B相之閘極訊號GateB(S32)。進行使作為基準相之B相之控制量MV之相位偏移2π/3之移相，生成C相之控制量MV-C(S33)。與所生成之控制量MV-C和C相之載波訊號進行振幅比較而生成C相之閘極訊號GateC(S34)。進行使作為基準相之B相之控制量MV之相位偏移4π/3(=2．(2π/3))之移相，生成A相之控 制量MV-A(35)。與所生成之控制量MV-A和A相之載波訊號進行振幅比較而生成A相之閘極訊號GateA(S36)。
指令電壓Vref之變更後，在C相之取樣點kC出現之情況下(S24)，以C相作為基準相(S37)，對控制量MV和C相之載波訊號進行振幅比較而生成C相之閘極訊號GateC(S38)。進行使作為基準相之C相之控制量MV之相位偏移2π/3之移相，生成A相之控制量MV-A(S39)。與所生成之控制量MV-A和A相之載波訊號進行振幅比較而生成A相之閘極訊號GateA(S40)。進行使作為基準相之C相之控制量MV之相位偏移4π/3(=2．(2π/3))之移相，生成B相之控制量MV-B(S41)。與所生成之控制量MV-B和B相之載波訊號進行振幅比較而生成B相之閘極訊號GateB(S42)。
圖10表示3相控制所引起之閘極訊號的生成。圖10(a)表示在即將到取樣點kA之前，指令電壓Vref被變更之時之閘極訊號的生成，圖10(b)表示在緊接著取樣點kA之後，指令電壓Vref被變更之時之閘極訊號的生成。另外，圖10表示將A相作為基準相之例。
在圖10(a)中，在即將到取樣點kA之前，指令電壓Vref被變更之情況下，以A相作為基準相而進行3相控制。
針對作為基準相之A相的閘極訊號，將控制量MV設為控制量MV-A，在取樣點kA中，藉由控制量MV-A和載波訊號(Triangle-A)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)。另外，針對B相之閘極訊號，在下 一個的取樣點kB+1中，使基準相之A相之控制量MV-A僅移相2π/3而所取得之控制量MV-B和載波訊號(Triangle-B)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)。針對C相之閘極訊號，進一步在下一個的取樣點kC+2中，藉由使基準相之A相之控制量MV-A僅移相4π/3而所取得之控制量MV-C和載波訊號(Triangle-C)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-C、Gate2-C)。
在圖10(b)中，在緊接著取樣點kA之後，指令電壓Vref被變更之情況下，以B相作為基準相而進行3相控制。
針對作為基準相之B相的閘極訊號，將控制量MV設為控制量MV-B，在取樣點kB+1中，藉由控制量MV-B和載波訊號(Triangle-B)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)。針對C相之閘極訊號，進一步在下一個的取樣點kC+2中，藉由使基準相之B相之控制量MV-B僅移相2π/3而所取得之控制量MV-C和載波訊號(Triangle-C)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-C、Gate2-C)。針對A相之閘極訊號，進一步在下一個的取樣點kC+2中，藉由使基準相之B相之控制量MV-B僅移相4π/3而所取得之控制量MV-A和載波訊號(Triangle-A)之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)。
(本發明之第2電源裝置之構成例及控制方法的型態例)
接著，使用圖11~圖13，說明本發明之電源裝置及控 制方法之第2型態。圖11表示第2型態之電源裝置之概略構成例，圖12表示第2型態之流程圖，圖13表示控制量及閘極訊號之時序圖。
第2型態係在閘極訊號生成部中，藉由相位調整部，對具有因應藉由脈衝寬調變部所生成之控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號，進行相位調整的構成。
圖11所示之概略構成例表示閘極訊號生成部20之構成例。因其他構成與圖1所示之概略構成例共同，故在此針對閘極訊號生成部20之構成例予以說明，針對其他部分省略說明。
第2型態之閘極訊號生成部20係在脈衝寬調變部20b中，使成為控制部10之控制量MV，和載波訊號生成部20d所生成之載波訊號而生成閘極訊號。相位調整部20Aa、20Ba、...20Na係使在脈衝寬調變部20b所生成之閘極訊號，相位分別互相僅偏移以取樣週期除以相數N之相位差量，作各相的閘極訊號(A相閘極訊號、B相閘極訊號、...、N相閘極訊號)而生成。
相位調整部20Aa、20Ba、...20Na進行的閘極訊號之相位調整，對準相於對基準相的相位偏移而進行。例如，於將A相作為基準相之情況下，因A相之相位調整部20Aa不需要相位調整，故脈衝寬調變部20b之閘極訊號原樣地不進行相位調整，以A相之閘極訊號予以輸出。
另外，在將A相作為基準相之情況下，B相之相位調整部20Ba僅以2π/N之相位差量對脈衝寬調變部20b 之閘極訊號進行相位調整而以B相閘極訊號予以輸出，C相之相位調整部20Ca係僅以2．(2π/N)之相位差量對脈衝寬調變部20b之閘極訊號進行相位調整而作為C相閘極訊號而予以輸出，N相之相位調整部20Na係僅以(N-1)．(2π/N)之相位差量對脈衝寬調變部20b之閘極訊號進行相位調整而以N相閘極訊號予以輸出。
在第2型態之閘極訊號生成部20中，因在脈衝寬調變部20b中，藉由相位調整部20Aa~相位調整部20Na，將在脈衝寬調變部20b以控制量MV和載波訊號之比較所取得之閘極訊號之相位對準各相而調整的構成，故可以不需要在第1型態中為了對準控制量和載波訊號之相位而設置的移相部。
接著，使用圖12之流程圖，針對第2型態之閘極訊號的生成，以2相控制之情形予以說明。以下，使用“S”之符號予以說明。
當指令電壓Vref被變更時(S51)，電源控制之控制部藉由比較截波部之輸出訊號和指令電壓Vref之主控制，求出控制量MV(S53)。另外，至指令電壓Vref被變更為止，維持求上一次求出的閘極訊號(GateA、GateB)(S52)。
在指令電壓Vref被變更之後出現的最初之取樣點，進行閘極訊號之生成。最初之取樣點為A相之取樣點之時，將所生成之閘極訊號作為A相之閘極訊號GateA，控制A相之截波電路。另外，最初之取樣點為B相 之取樣點之時，將所生成之閘極訊號作為B相之閘極訊號GateB，控制B相之截波電路(S54)。
接著，使所生成之閘極訊號僅偏移π，生成在下一個的取樣點中之其他相的閘極訊號。
最初之取樣點為A相之取樣點之時，將先前所生成之閘極訊號僅相位調整π而作為閘極訊號GateB，控制B相之截波電路。另外，最初之取樣點為B相之取樣點之時，將先前所生成之閘極訊號僅相位調整π而作為閘極訊號GateA，控制A相之截波電路(S55)。
圖13表示在第2型態中，2相控制所引起之閘極訊號的生成。圖13表示在即將到取樣點kA之前，指令電壓Vref被變更之時的閘極訊號的生成。
在圖13中，在即將到取樣點kA之前，指令電壓Vref被變更之情況下，以A相作為基準相而進行2相控制。
針對作為基準相之A相的閘極訊號，在取樣點k，藉由控制量MV和載波訊號之振幅比較，生成閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)。另外，針對B相之閘極訊號，使A相之閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)相位僅偏移π而生成B相閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)。
使用A相之閘極訊號(Gate1-A、Gate2-A)驅動A相之截波電路，使用B相之閘極訊號(Gate1-B、Gate2-B)驅動B相之截波電路。
若藉由本發明之第1型態及第2型態時，藉由 在電源裝置進行High/Low之脈衝控制，輸出電壓之顫動可以因應相數量而降低。
例如，將開關頻率設為fsw，將相數設為N時，顫動之時間寬Jitter可以用以下的運算式來表示。
Jitter=(1/fsw)×(1/N)
若藉由本發明之第1型態及第2型態時，即使驅動截波電路之開關頻率由於開關元件之損失等的限制使得無法上升之情況，藉由增加截波電路之相數N，可以大幅度地降低輸出電壓之顫動的時間寬。
例如，作為開關元件，即使為開關頻率fsw為fsw=20kHz左右之低頻的IGBT等之情況，在將顫動之時間寬設為100ns之時，亦可以從N=(1/fsw)/Jitter之式子藉由500(=(1/20kHz)/100ns)相來實現。
另外，上述實施型態及變形例中之記載為與本發明有關之電源裝置的一例，本發明並不限定於各實施型態，能根據本發明之主旨做各種變形，並非從本發明之範圍排除該些。
〔產業上之利用可行性〕
本發明之電源裝置可以適用於對使用半導體或液晶面板等之製造裝置、真空蒸鍍裝置、加熱溶融裝置等之高頻的裝置供給高頻電力。

Claims (7)

  1. 一種電源裝置，其係使輸出電壓成為可變之電源裝置，其特徵在於，具備：多相之截波部，其係並聯連接複數相的降壓截波電路；控制部，其係算出藉由上述截波部之輸出的反饋訊號及指令訊號而控制上述截波部之控制量；及閘極訊號生成部，其係根據上述控制量生成使相位互相偏移而對上述各相之降壓截波電路所具備之開關元件之接通/斷開動作進行多相控制的閘極訊號，上述閘極訊號之相數與上述降壓截波電路之相數相同數量，在上述閘極訊號生成部中，藉由與上述閘極訊號之生成同步，與上述指令訊號非同步之取樣，以在每相相同之取樣週期生成閘極訊號，作為上述閘極訊號之生成時點的取樣點，係上述控制部算出控制量之算出時點後之取樣點。
  2. 如請求項1之電源裝置，其中上述閘極訊號生成部具備：脈衝寬調變部，其係在每相生成因應上述控制量之脈衝寬之閘極訊號，和相位調整部，其係在各相之閘極訊號間，進行使互相 之相位，僅偏移以上述取樣週期除以相數之相位差量的相位調整。
  3. 如請求項2之電源裝置，其中上述閘極訊號生成部係使用在上述相位調整部中進行相位調整之各相之載波訊號，藉由上述脈衝寬調變部，生成具有因應上述控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號的構成，具備移相部，其係將上述控制量針對各相僅依序地移相以上述取樣週期除以相數之相位差量，上述相位調整部係針對上述各相，生成相位互相僅偏移以上述取樣週期除以相數之相位差量之載波訊號，上述脈衝寬調變部根據上述控制量和上述各相之載波訊號之振幅比較，生成閘極訊號。
  4. 如請求項2之電源裝置，其中上述閘極訊號生成部係藉由上述相位調整部，對具有因應藉由上述脈衝寬調變部所生成之上述控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號，進行相位調整的構成，上述脈衝寬調變部係根據上述控制量和載波訊號之比較生成閘極訊號，上述相位調整部係使在上述脈衝寬調變部生成的閘極訊號，相位互相僅偏移以上述取樣週期除以相數之相位差量而生成各相之閘極訊號。
  5. 一種電源裝置之控制方法，其係藉由由被並聯連接之複數降壓截波電路所構成之多相之截波部的反饋控制，根據指令訊號而使輸出電壓成為可變之電源裝置之控制方法，其特徵在於：具有閘極訊號生成工程，其係根據上述反饋控制之控制量，藉由以在每相相同之取樣週期進行之取樣，生成使相位互相偏移而對上述各相之降壓截波電路所具備之開關元件之接通/斷開動作進行多相控制的閘極訊號，上述閘極訊號生成工程具備：脈衝寬調變工程，其係在每相生成因應上述控制量之脈衝寬之閘極訊號，和相位調整工程，其係在各相之閘極訊號間，進行使互相之相位，僅偏移以上述取樣週期除以相數之相位差量的相位調整，上述取樣係與上述閘極訊號之生成同步，與上述指令訊號非同步。
  6. 如請求項5之電源裝置之控制方法，其中上述閘極訊號生成工程係使用在上述相位調整工程中進行相位調整之各相之載波訊號，藉由上述脈衝寬調變工程，生成具有因應上述控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號的工程，具備移相工程，其係將上述控制量針對各相僅依序地 移相以上述取樣週期除以相數之相位差量，上述相位調整工程係針對上述各相，生成相位互相僅偏移以上述取樣週期除以相數之相位差量之載波訊號，上述脈衝寬調變工程根據上述控制量和上述各相之載波訊號之振幅比較，生成閘極訊號。
  7. 如請求項5之電源裝置之控制方法，其中上述閘極訊號生成工程係藉由上述相位調整工程，對具有因應藉由上述脈衝寬調變工程所生成之上述控制量之脈衝寬的各相之閘極訊號，進行相位調整的工程，上述脈衝寬調變工程係根據各相之上述控制量與相同之載波訊號的比較，生成各相之閘極訊號，上述相位調整工程係使在上述脈衝寬調變工程所生成之各相之閘極訊號，相位互相僅偏移以上述取樣週期除以相數之相位差量。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6712547B2 (ja) * 2016-12-27 2020-06-24 株式会社京三製作所 電源装置、及び電源装置の制御方法
US11233679B2 (en) 2020-06-01 2022-01-25 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Phase adjustments for computer nodes

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588664A (en) * 1969-04-01 1971-06-28 Mitsubishi Electric Corp Multiphase dc chopper circuit
FR2577360B1 (fr) * 1985-02-08 1987-03-06 Thomson Csf Circuit de commande d'alimentation a decoupage a demarrage automatique
US5982645A (en) * 1992-08-25 1999-11-09 Square D Company Power conversion and distribution system
JPH09215322A (ja) * 1995-11-30 1997-08-15 Fuji Electric Co Ltd 多相多重チョッパ装置の制御回路
US5929692A (en) * 1997-07-11 1999-07-27 Computer Products Inc. Ripple cancellation circuit with fast load response for switch mode voltage regulators with synchronous rectification
JP2000173794A (ja) * 1998-12-07 2000-06-23 Mitsubishi Electric Corp 電源回路
US6977492B2 (en) * 2002-07-10 2005-12-20 Marvell World Trade Ltd. Output regulator
US7030596B1 (en) * 2003-12-03 2006-04-18 Linear Technology Corporation Methods and circuits for programmable automatic burst mode control using average output current
US7019498B2 (en) * 2004-02-24 2006-03-28 William Pippin Power factor correction circuit
US9647555B2 (en) * 2005-04-08 2017-05-09 Lincoln Global, Inc. Chopper output stage for arc welder power source
KR100667844B1 (ko) 2005-12-16 2007-01-11 삼성전자주식회사 위상차 조정기능을 갖는 다상 펄스폭 변조 제어기
JP4459918B2 (ja) 2006-03-16 2010-04-28 富士通テン株式会社 スイッチングレギュレータ
JP4609400B2 (ja) 2006-09-06 2011-01-12 トヨタ自動車株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびその制御方法
US8099619B2 (en) * 2006-09-28 2012-01-17 Intel Corporation Voltage regulator with drive override
JP5067014B2 (ja) * 2007-05-21 2012-11-07 富士電機株式会社 並列多重チョッパの制御装置
US8963521B2 (en) * 2007-06-08 2015-02-24 Intersil Americas LLC Power supply with a magnetically uncoupled phase and an odd number of magnetically coupled phases, and control for a power supply with magnetically coupled and magnetically uncoupled phases
US20100085024A1 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 Intersil Americas Inc. Power supply controller with different steady state and transient response characteristics
JP5570338B2 (ja) * 2010-07-26 2014-08-13 三菱電機株式会社 多重チョッパ装置
JP2012161222A (ja) 2011-02-03 2012-08-23 Meidensha Corp 並列多重チョッパ装置
JP5643777B2 (ja) * 2012-02-21 2014-12-17 株式会社東芝 マルチフェーズ・スイッチング電源回路
KR102437679B1 (ko) * 2015-02-27 2022-08-29 엘지이노텍 주식회사 튜너 회로

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