WO2017094402A1 - スイッチング電源装置及び誤差補正方法 - Google Patents

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鵜野良之
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a switching power supply device including converters connected in parallel and an error correction method executed by the switching power supply device.
  • Patent Document 1 discloses a multi-phase DC-DC converter.
  • This multi-phase DC-DC converter can increase the total output power by connecting a plurality of converters in parallel.
  • a control method is known in which a current detection circuit is provided in each of a plurality of converters so that the magnitudes of currents detected by the current detection circuits are equal to a common current target value.
  • an object of the present invention is to provide a switching power supply device and an error correction method capable of correcting variations in output current for each converter.
  • a switching power supply includes a first converter and a second converter connected in parallel, an output voltage detection unit that detects the magnitude of an output voltage, the magnitude of the output voltage that the output voltage detection unit detects, A current target value generation unit that generates a current target value from an error from the voltage target value, a first output current detection unit that detects the magnitude of the output current of the first converter, and the magnitude of the output current of the second converter
  • the first converter so that the magnitude of the output current detected by the first output current detection unit, the first output current detection unit, and the current target value generated by the current target value generation unit are equal to each other.
  • the second converter so that the magnitude of the output current detected by the second output current detector and the current target value generated by the current target value generator are equal.
  • a second control unit that performs PWM control, an operation selection unit that operates only one of the selected first converter or the second converter, and a target current value generation unit that operates only the first converter.
  • the target current value to be generated or the magnitude of the output current detected by the first output current detector is derived according to the first transmitter that transmits to the external device and the content that the first transmitter transmits.
  • a second transmission unit that transmits the magnitude of the output current detected by the detection unit to the external device, and a second correction value that is derived according to the content transmitted by the second transmission unit is received from the external device.
  • a second receiving unit, and the second receiving unit The storage unit that stores the first correction value and the second correction value received by the reception unit and the second reception unit, and the magnitude of the output current or the current target value that the first control unit uses during PWM control, A first correction unit that corrects with a first correction value stored in the storage unit, and a second output unit that stores the magnitude of the output current or the current target value that the second control unit uses during PWM control. And a second correction unit for correcting with a correction value.
  • the switching power supply device includes an AD converter that converts a magnitude of an output current detected by each of the first output current detection unit and the second output current detection unit into a digital value, and includes the first transmission unit and the first output unit.
  • Each of the two transmission units transmits the magnitude of the output current converted into a digital value by the AD converter to the external device, and each of the first output current detection unit and the second output current detection unit has a variable gain.
  • An amplifier that amplifies the magnitude of the output current with the variable gain amplifier, and the first correction unit and the second correction unit change the gain of the variable gain amplifier with the first correction value and the second correction unit, respectively.
  • a configuration in which correction is performed using values may also be used.
  • This configuration can eliminate variations in the output current of the first converter or the second converter, eliminates the need for a design that allows for variations, and reduces the size of the switching power supply device.
  • the switching power supply device includes an AD converter that converts a current target value generated by the current target value generation unit into a digital value, and each of the first transmission unit and the second transmission unit uses a digital value by the AD converter.
  • the current target value converted into the external device is transmitted to the external device, and each of the first output current detection unit and the second output current detection unit has a variable gain amplifier, and the variable gain amplifier
  • the configuration may be such that the magnitude is amplified, and the first correction unit and the second correction unit correct the gain of the variable gain amplifier with the first correction value and the second correction value.
  • This configuration can eliminate variations in the output current of the first converter or the second converter, eliminates the need for a design that allows for variations, and reduces the size of the switching power supply device.
  • the switching power supply device includes an AD converter that converts a magnitude of an output current detected by each of the first output current detection unit and the second output current detection unit into a digital value, and the first correction unit and the first output unit 2 correction unit corrects the magnitude of the output current converted into a digital value by the AD converter using the first correction value and the second correction value, the first transmission unit and the second transmission unit,
  • the values corrected by the first correction unit and the second correction unit are transmitted to the external device, and the storage unit stores the first correction value and the second correction value stored in the storage unit as the first correction value.
  • the configuration may be such that the first correction value and the second correction value received by the reception unit and the second reception unit are updated.
  • the switching power supply device includes an AD converter that converts a magnitude of an output current detected by each of the first output current detection unit and the second output current detection unit into a digital value, and includes the first transmission unit and the first output unit.
  • Each of the two transmission units transmits the magnitude of the output current converted into a digital value by the AD converter to the external device, and the first correction unit and the second correction unit are PWM controlled by the first control unit.
  • the current target value used at the time of control and the current target value used by the second control unit at the time of PWM control may be corrected by the first correction value and the second correction value.
  • This configuration can eliminate variations in the output current of the first converter or the second converter, eliminates the need for a design that allows for variations, and reduces the size of the switching power supply device.
  • the switching power supply device may include means for prohibiting a change in the first correction value and the second correction value stored in the storage unit.
  • the present invention includes a first converter and a second converter connected in parallel, an output voltage detection unit that detects the magnitude of an output voltage, and an error between the magnitude of the output voltage detected by the output voltage detection unit and a voltage target value.
  • PWM control is performed on the first converter so that the current target value generating unit that generates the current target value from the output current, the magnitude of the output current of the first converter, and the current target value generated by the current target value generating unit are equal to each other.
  • a second control unit that PWM-controls the second converter so that the magnitude of the output current of the second converter is equal to the current target value generated by the current target value generation unit;
  • the error correction method executed by the switching power supply apparatus comprising: a first generated from an error between the output voltage and the voltage target value in a state where only the first converter is operated. A current target value is generated, and in a state where only the first converter is operated, the magnitude of the output current of the first converter is detected, and the first current target value or the output current of the first converter is detected.
  • the magnitude is transmitted to the external device, and the first current target value transmitted or the first correction value derived according to the magnitude of the output current of the first converter is received from the external device,
  • the received first correction value is stored in a storage unit, and a second current target value is generated from an error between the output voltage and the voltage target value in a state where only the second converter is operated.
  • the magnitude of the output current of the second converter is detected, and the second current target value or the magnitude of the output current of the second converter is transmitted to an external device, and transmitted.
  • the second target current value, or The second correction value derived according to the magnitude of the output current of the second converter is received from the external device, the received second correction value is stored in a storage unit, and the first control unit is The magnitude or current target value of the output current used during PWM control is corrected with the first correction value, and the magnitude or current target value of the output current used by the second control unit during PWM control is set as the second value.
  • the correction is performed using a correction value.
  • variations in output current can be corrected for each of the first converter and the second converter.
  • variations in output current can be eliminated, eliminating the need for a design that allows for variations, and reducing the size of the switching power supply device.
  • Circuit diagram of switching power supply apparatus according to Embodiment 1
  • Circuit diagram of switching power supply apparatus according to Embodiment 2 Circuit diagram of switching power supply apparatus according to Embodiment 3
  • Circuit diagram of switching power supply apparatus according to Embodiment 4
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device 1 according to the first embodiment.
  • the switching power supply apparatus 1 multiphase-controls a plurality of step-down converter circuits connected in parallel to step down the voltage input from the input sections IN1 and IN2, and output from the output sections OUT1 and OUT2. It is a converter.
  • a DC power source Vin is connected to the input sections IN1 and IN2.
  • a load RL is connected to the output units OUT1 and OUT2.
  • the input capacitor C1, the converter 11A, the current detection circuit 12A, and the smoothing capacitor C21 are connected in order between the input units IN1, IN2 and the output units OUT1, OUT2.
  • the series circuit of the converter 11B, the current detection circuit 12B, and the smoothing capacitor C22 is connected in parallel to the series circuit of the converter 11A, the current detection circuit 12A, and the smoothing capacitor C21.
  • Converters 11A and 11B are step-down converter circuits including n-type MOS-FET switches Q11 and Q12, diodes D11 and D12, and inductors L11 and L12.
  • PWM signal output units 13A and 13B which will be described later, are connected to the gates of the switches Q11 and Q12, and gate signals are input from the PWM signal output units 13A and 13B.
  • the current detection circuit 12A and 12B detect the magnitudes of output currents of converters 11A and 11B.
  • the current detection circuit 12A corresponds to a “first output current detection unit” according to the present invention.
  • the current detection circuit 12B corresponds to a “second output current detection unit” according to the present invention.
  • the current detection circuits 12A and 12B include current detection resistors R11 and R12 and variable gain amplifiers G11 and G12.
  • the variable gain amplifiers G11 and G12 receive voltages across the current detection resistors R11 and R12, amplify them with a gain set by a microcomputer 17 described later, and output the amplified signals.
  • the signals output from the variable gain amplifiers G11 and G12 correspond to the magnitudes of output currents from the converters 11A and 11B.
  • this signal is referred to as detected current values I1 and I2.
  • the detection current values I1 and I2 are output from the current detection circuits 12A and 12B, they are input to comparators 14A and 14B described later.
  • the switching power supply device 1 includes PWM signal output units 13A and 13B, comparators 14A and 14B, a voltage control unit 15, a voltage detection circuit 16, and a microcomputer 17 as circuits for performing switching control of the converters 11A and 11B in a balanced manner. And.
  • the voltage detection circuit 16 includes voltage dividing resistors R21 and R22, and detects output voltages (specifically, the divided voltages) from the output units OUT1 and OUT2. A connection point between the voltage dividing resistors R21 and R22 is connected to the voltage control unit 15. The voltage detection circuit 16 corresponds to an “output voltage detection unit” according to the present invention.
  • the voltage control unit 15 generates a current target value Iref for making the output voltage detected by the voltage detection circuit 16 equal to the reference voltage Vref.
  • the reference voltage Vref corresponds to a voltage target value output from the switching power supply device 1.
  • Converters 11A and 11B are controlled to output a current equal to target current value Iref.
  • the voltage control unit 15 corresponds to a “current target value generation unit” according to the present invention.
  • the voltage control unit 15 includes a phase compensation circuit including an error amplifier 17G, a capacitor C3, and a resistor R3.
  • the reference voltage Vref is input to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 17G, and the output voltage (specifically, the divided voltage thereof) detected by the voltage detection circuit 16 is input to the inverting input terminal ( ⁇ ). Entered.
  • the output of the error amplifier 17G is fed back to the inverting input terminal ( ⁇ ) through the phase compensation circuit including the capacitor C3 and the resistor R3.
  • the error amplifier 17G amplifies and outputs an error of the voltage input to each input terminal.
  • the output signal from the error amplifier 17G is input to the comparators 14A and 14B as the current target value Iref output from the converters 11A and 11B.
  • the comparators 14A and 14B and the PWM signal output units 13A and 13B perform PWM control on the converters 11A and 11B so that the output current from the converters 11A and 11B is equal to the current target value Iref.
  • the comparator 14A and the PWM signal output unit 13A correspond to the “first control unit” according to the present invention.
  • the comparator 14B and the PWM signal output unit 13B correspond to a “second control unit” according to the present invention.
  • the current target value Iref from the voltage control unit 15 is input to the inverting input terminals ( ⁇ ) of the comparators 14A and 14B, and the detected current value I1 from the current detection circuits 12A and 12B is input to the non-inverting input terminal (+). , I2 is input.
  • the comparators 14A and 14B compare the detected current values I1 and I2 with the current target value Iref. When the detected current values I1 and I2 are higher than the current target value Iref, the comparators 14A and 14B output an H level signal to the PWM signal output units 13A and 13B, and the detected current values I1 and I2 are higher than the current target value Iref. If it is low, an L level signal is output to the PWM signal output units 13A and 13B.
  • the PWM signal output units 13A and 13B include AND gates 131A and 131B, RS flip-flops (RSFF) 132A and 132B, and clock generation units 133A and 133B.
  • the outputs of the AND gates 131A and 131B are connected to the gates of the switches Q11 and Q12 of the converters 11A and 11B. Further, the Q output terminals of the RSFFs 132A and 132B and the switching unit 171 of the microcomputer 17 are connected to the inputs of the AND gates 131A and 131B.
  • the AND gates 131A and 131B When the L level signal is input from the switching unit 171 of the microcomputer 17 to the AND gates 131A and 131B, the AND gates 131A and 131B output the L level signal. Thereby, the switches Q11 and Q12 are turned off. That is, converters 11A and 11B do not operate.
  • the AND gates 131A and 131B When an H level signal is input from the switching unit 171 of the microcomputer 17 to the AND gates 131A and 131B, the AND gates 131A and 131B output the H level signal or the L level signal output from the RSFFs 132A and 132B as they are. Thereby, the switches Q11 and Q12 are turned on and off.
  • the clock generators 133A and 133B output clock signals to the RSFFs 132A and 132B.
  • the clock generators 133A and 133B generate clock signals with different phases.
  • the outputs of the comparators 14A and 14B are connected to the R (reset) terminals of the RSFFs 132A and 132B. Further, clock generation units 133A and 133B are connected to the S (set) terminal, and a clock signal is input. The Q output terminal is connected to AND gates 131A and 131B.
  • the PWM signal output units 13A and 13B peak current mode control is performed. Since the detected current values I1 and I2 are lower than the current target value Iref when the converters 11A and 11B start to operate, L level signals are input from the comparators 14A and 14B to the R terminals of the RSFFs 132A and 132B. At this time, the RSFFs 132A and 132B output an H level signal at the rising edge of the clock signal input to the S terminal.
  • the AND gates 131A and 131B output an H level signal.
  • H level signals are input from the comparators 14A and 14B to the R terminals of the RSFFs 132A and 132B. At this time, the RSFF 131C is reset. That is, the AND gates 131A and 131B output an L level signal.
  • the PWM signal output units 13A and 13B perform PWM control of the switches Q11 and Q12.
  • the microcomputer 17 includes a switching unit 171, an ADC 172, a gain correction unit 173, a communication unit 174, and a memory 175.
  • the communication unit 174 is a communication unit for communicating with a measurement jig (external device) connected to the port P1, and the “first transmission unit”, “first reception unit”, “second transmission” according to the present invention. Part “and" second receiving part ".
  • the switching unit 171 stops the operation of any of the converters 11A and 11B according to the signal received by the communication unit 174 from the measurement jig.
  • switching unit 171 When stopping the operation of converter 11A, switching unit 171 outputs an L level signal to AND gate 131A of PWM signal output unit 13A, and outputs an H level signal to AND gate 131B of PWM signal output unit 13B.
  • switching unit 171 When stopping the operation of converter 11B, switching unit 171 outputs an L level signal to AND gate 131B of PWM signal output unit 13B, and outputs an H level signal to AND gate 131A of PWM signal output unit 13A.
  • the switching unit 171 and the AND gates 131A and 131B correspond to an “operation selection unit” according to the present invention.
  • the ADC 172 is an analog-digital converter.
  • the ADC 172 samples the detected current values I1 and I2 from the current detection circuits 12A and 12B and converts them into digital values.
  • the communication unit 174 transmits the digital values of the detected current values I1 and I2 converted by the ADC 172 to the measurement jig connected to the port P1.
  • a correction value for correcting the gain set in the variable gain amplifier G11 and a correction value for correcting the gain set in the variable gain amplifier G12. (Second correction value) is determined.
  • the measurement jig transmits the determined correction value to the switching power supply device 1.
  • the switching power supply device 1 receives the correction value from the measurement jig, the switching power supply device 1 stores the correction value in the memory 175.
  • the memory 175 corresponds to a “storage unit” according to the present invention.
  • the gain correction unit 173 corrects the gain set in each of the variable gain amplifiers G11 and G12 with the correction value stored in the memory 175.
  • Each of the variable gain amplifiers G11 and G12 amplifies and outputs the voltage across the current detection resistors R11 and R12 with the corrected gain.
  • the gain correction unit 173 corresponds to a “first correction unit” and a “second correction unit” according to the present invention.
  • the correction value is determined before the switching power supply device 1 is shipped from the factory.
  • the determined correction value is stored in the memory 175.
  • the gain correction unit 173 corrects the gain set in each of the variable gain amplifiers G11 and G12 with the correction value stored in the memory 175.
  • the switching unit 171 When determining a correction value (first correction value) for the variable gain amplifier G11, the switching unit 171 outputs an L level signal to the AND gate 131B, and stops the operation of the converter 11B.
  • the converter 11A is operated with the load RL set to a load for correcting the gain, and the output current from the converter 11A is detected by the current detection circuit 12A.
  • the detected current value I1 output from the current detection circuit 12A is transmitted to the measurement jig.
  • the load for correcting the gain is a rated load, a maximum load, or the like, and is determined in consideration of the application and use conditions of the converter.
  • a measurement jig determines whether the detected current value I1 is an appropriate value for the set load RL. If the detected current value I1 is not an appropriate value, a correction value for correcting the gain of the variable gain amplifier G11 is determined. This correction value may be a gain set in the variable gain amplifier G11, or may be an adjustment value for adjusting the gain by adding or subtracting from the already set gain.
  • the correction value determined by the measurement jig is transmitted to the switching power supply device 1 and stored in the memory 175.
  • the gain correction unit 173 corrects the gain set in the variable gain amplifier G11 with the correction value stored in the memory 175.
  • the correction value received from the measurement jig may not be stored in the memory 175, and the gain correction unit 173 may correct the correction value directly received from the measurement jig.
  • the correction value determined at that time may be stored in the memory 175.
  • Determination of the correction value (second correction value) for the gain of the variable gain amplifier G12 outputs an L level signal from the switching unit 171 to the AND gate 131A, stops the operation of the converter 11A, and the above (2) to (6) The same operation is performed.
  • the gain correction unit 173 reads the correction value stored in the memory 175 and corrects the gains of the variable gain amplifiers G11 and G12.
  • the microcomputer 17 (invalidating means) prohibits writing to the memory 175 so that the correction value is not changed after shipment from the factory so that, for example, the stored correction value cannot be changed unless a password is transmitted. May be.
  • Various devices other than the measurement jig may be connected to the port P1. For this reason, if the stored contents of the memory 175 are erroneously changed by the connected device, the switching power supply device 1 malfunctions. Therefore, such an erroneous operation can be prevented by preventing the correction value from being changed.
  • the switching power supply device 1 can stop one of the converters 11A and 11B connected in parallel. Therefore, it is possible to obtain correction values determined for each of the current detection circuits 12A and 12B. Thereby, since each characteristic of current detection circuit 12A, 12B can be adjusted separately, it can prevent that each characteristic varies. As a result, variations in the output currents of the converters 11A and 11B can be prevented, and it is not necessary to design for the variation, and the switching power supply device 1 can be downsized.
  • the gain correction unit 173 corrects the gains of the variable gain amplifiers G11 and G12, but may correct the offsets of the variable gain amplifiers G11 and G12. Further, both the gain and the offset may be corrected.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the switching power supply device 2 according to the second embodiment. Note that the same reference numerals are used for the same circuits, elements, and the like as in Embodiment 1, and the description thereof is omitted.
  • the switching power supply device 1 transmits the detected current values I1 and I2 from the current detection circuits 12A and 12B to the measurement jig connected to the port P1.
  • the switching power supply device 2 transmits the current target value Iref from the voltage control unit 15 to the measurement jig.
  • the output of the error amplifier 17G is connected to the ADC 172 of the microcomputer 17.
  • the ADC 172 converts the current target value Iref from the error amplifier 17G into a digital value.
  • the communication unit 174 transmits the digital value of the current target value Iref to an external measurement jig.
  • the correction value is determined based on the current target value Iref.
  • the voltage control unit 15 When determining the correction value (first correction value) for the variable gain amplifier G11, the voltage control unit 15 generates the current target value Iref with the operation of the converter 11B being stopped, and transmits it to the measurement jig.
  • a correction value is determined by determining whether the current target value Iref is an appropriate value for the set load RL using a measurement jig. The same applies when determining the correction value (second correction value) for the variable gain amplifier G12.
  • the correction value for each of the current detection circuits 12A and 12B can be obtained as in the first embodiment. Then, variations in the output currents of converters 11A and 11B can be prevented, and it is not necessary to design for the variation, so that switching power supply device 1 can be miniaturized.
  • the ADC 172 only needs to have one port, and the number of ports can be reduced as compared with the case of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the switching power supply device 3 according to the third embodiment. Note that the same reference numerals are used for the same circuits, elements, and the like as in the first and second embodiments, and description thereof is omitted.
  • an input capacitor C1 Between the input units IN1, IN2 and the output units OUT1, OUT2, an input capacitor C1, a converter 11A, a current detection circuit 12C, and a smoothing capacitor C21 are sequentially connected.
  • a converter 11B, a current detection circuit 12D, and a smoothing capacitor C22 are connected in parallel to the series circuit of the converter 11A, the current detection circuit 12C, and the smoothing capacitor C21.
  • Current detection circuits 12C and 12D detect output currents of converters 11A and 11B.
  • the switching power supply device 3 includes a microcomputer (DSP) 20. Although shown as blocks in FIG. 3, the following processing is actually performed by calculation processing by the microcomputer 20.
  • DSP microcomputer
  • the microcomputer 20 includes an ADC 25, converts the detection results of the current detection circuits 12C and 12D into digital values, takes them in, and corrects them.
  • the microcomputer 20 performs PWM control on the converters 11A and 11B based on the corrected result.
  • the current detection circuits 12C and 12D have substantially the same configuration as the current detection circuits 12A and 12B described in the first and second embodiments, and include a current detection resistor and a gain amplifier. This gain amplifier does not have a variable gain function.
  • the current detection circuits 12A and 12B according to the first and second embodiments include variable gain amplifiers G11 and G12.
  • the detection results of the current detection circuits 12C and 12D are converted into digital values, and the digital values are corrected. For this reason, the current detection circuits 12C and 12D only need to include an amplifier that does not have a variable gain function.
  • the output signal of the current detection circuit 12C is referred to as a detection current value I1
  • the output signal of the current detection circuit 12C is referred to as a detection current value I2.
  • the microcomputer 20 includes PWM signal output units 21A and 21B, current control units 22A and 22B, correction units 23A and 23B, a voltage control unit 24, an ADC 25, a communication unit 26, a memory 27, and a switching unit 28. It has.
  • the ADC 25 converts the detected current values I1 and I2 from the current detection circuits 12A and 12B and the output voltage value detected by the voltage detection circuit 16 into digital values.
  • the voltage control unit 24 includes a phase compensation unit 241.
  • the phase compensation unit 241 outputs a value in which stable operation of the system is ensured (phase is compensated) according to an error between the digital value of the output voltage value detected by the voltage detection circuit 16 and the reference voltage Vref. .
  • This value is input to each of the current control units 22A and 22B as the current target value Iref.
  • the voltage control unit 24 corresponds to a “current target value generation unit” according to the present invention.
  • the correction units 23A and 23B correct the digital values of the detected current values I1 and I2 using the correction values stored in the memory 27.
  • the corrected digital values of the detected current values I1 and I2 are transmitted by the communication unit 26 to the measurement jig connected to the port P1.
  • the correction unit 23A corresponds to a “first correction unit” according to the present invention
  • the correction unit 23B corresponds to a “second correction unit” according to the present invention.
  • the correction values used by the correction units 23A and 23B are determined in the same manner as described in the first embodiment.
  • the measurement jig transmits the determined correction value to the switching power supply device 3.
  • the correction value is stored in the memory 27.
  • the current control units 22A and 22B include a phase compensation unit 221.
  • the phase compensation unit 221 outputs a value in which stable operation of the system is ensured (the phase is compensated) according to the error between the current target value Iref and the digital values of the corrected detected current values I1 and I2. . This value is input to the PWM signal output units 21A and 21B as the duty of the PWM signal.
  • the PWM signal output units 21A and 21B include an AND gate 211 and a comparator 212.
  • the output of the AND gate 211 of the PWM signal output unit 21A is connected to the gate of the switch Q11 (see FIG. 1) of the converter 11A.
  • the output of the AND gate 211 of the PWM signal output unit 21B is connected to the gate of the switch Q12 (see FIG. 1) of the converter 11B.
  • the switching unit 28 is connected to the input of each AND gate 211.
  • the AND gate 211 when the L level signal is input from the switching unit 28, the AND gate 211 outputs the L level signal (0) to the gates of the switches Q11 and Q12, and the switches Q11 and Q12 are turned on. Can be turned off. That is, the operations of converters 11A and 11B can be selectively stopped.
  • the current control units 22A and 22B are connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 212, and the counter value is input to the inverting input terminal ( ⁇ ).
  • the comparator 212 compares the signals from the current control units 22A and 22B with the counter value, and generates a PWM signal with a duty corresponding to the comparison result. This PWM signal is input from the AND gate 211 to the gates of the switches Q11 and Q12.
  • the current control unit 22A and the PWM signal output unit 21A correspond to a “first control unit” according to the present invention.
  • the current control unit 22B and the PWM signal output unit 21B correspond to a “second control unit” according to the present invention.
  • the switching unit 28 and the AND gate 211 correspond to an “operation selection unit” according to the present invention.
  • correction values for the current detection circuits 12C and 12D can be obtained as in the first embodiment. Then, variations in the output currents of converters 11A and 11B can be prevented, and it is not necessary to design for the variation, so that switching power supply device 1 can be miniaturized. Further, the number of elements can be reduced as compared with the case of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the switching power supply device 4 according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the microcomputer 30 provided in the switching power supply device 4 is different from that in the third embodiment.
  • the microcomputer 20 includes PWM signal output units 31A and 31B, current control units 32A and 32B, correction units 23A and 23B, a voltage control unit 24, an ADC 25, a communication unit 26, a memory 27, and a switching unit 28. It has.
  • the correction units 23A and 23B, the voltage control unit 24, the ADC 25, the communication unit 26, the memory 27, and the switching unit 28 are the same as those in the third embodiment.
  • the microcomputer 30 converts the detection results of the current detection circuits 12A and 12B into digital values by the ADC 25, and corrects them.
  • the microcomputer 30 transmits the acquired digital value to the measurement jig connected to the port P1 through the communication unit 26.
  • the correction values used by the correction units 23A and 23B are determined in the same manner as in the first embodiment.
  • the measurement jig transmits the determined correction value to the switching power supply device 4.
  • the correction value is stored in the memory 27.
  • the correction units 33A and 33B correct the target current value Iref output from the voltage control unit 24 using the correction value stored in the memory 27.
  • the correction unit 33A corresponds to a “first correction unit” according to the present invention
  • the correction unit 33B corresponds to a “second correction unit” according to the present invention.
  • the current control units 32A and 32B include a comparator 321 and a DAC 322.
  • the DAC 322 converts the digital value of the current target value Iref after correction by the correction units 33A and 33B into an analog value.
  • the output of the DAC 322 is input to the inverting input terminal ( ⁇ ) of the comparator 321.
  • the detected current values I1 and I2 from the current detection circuits 12A and 12B are input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 321.
  • the comparator 321 compares the detected current values I1 and I2 with the corrected current target value Iref. When the detected current values I1 and I2 are higher than the current target value Iref, the comparator 321 outputs an H level signal to the PWM signal output units 31A and 31B, and the detected current values I1 and I2 are lower than the current target value Iref. In this case, an L level signal is output to the PWM signal output units 31A and 31B.
  • PWM signal output units 31A and 31B are the same as the PWM signal output units 13A and 13B described in the first and second embodiments, description thereof is omitted.
  • the current control unit 32A and the PWM signal output unit 31A correspond to a “first control unit” according to the present invention.
  • the current control unit 32B and the PWM signal output unit 31B correspond to a “second control unit” according to the present invention.
  • correction values for the current detection circuits 12A and 12B can be obtained as in the first embodiment. Then, variations in the output currents of the converters 11A and 11B can be prevented, and it is not necessary to design for the variation, and the switching power supply device 4 can be downsized.
  • the current control units 32A and 32B use the analog comparator 321. Since digital conversion or the like by the ADC 35 requires processing time, it is difficult to constantly monitor the output currents of the converters 11A and 11B, compare it with the current target value Iref, and invert the PWM signal at the coincident timing. For this reason, converters 11A and 11B can be PWM controlled with high accuracy by using an analog comparator.
  • the switching power supply apparatus is described as including two converters (first converter and second converter). However, the number of converters may be three or more.

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Abstract

コンバータ(11B)を停止させた状態で検出した、コンバータ(11A)の出力電流の大きさを測定治具へ送信し、コンバータ(11A)を停止させた状態で検出した、コンバータ(11B)の出力電流の大きさを測定治具へ送信する。送信内容に基づき測定治具で決定された補正値を受信し、メモリ(175)に記憶する。コンバータ(11A)のPWM制御時に用いる出力電流の大きさ(検出電流値I1)、及び、コンバータ(11B)のPWM制御時に用いる出力電流の大きさ(検出電流値I2)それぞれを、補正値で補正する。これにより、コンバータ毎に出力電流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誤差補正方法を提供する。

Description

スイッチング電源装置及び誤差補正方法
 本発明は、並列接続したコンバータ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誤差補正方法に関する。
 特許文献1には、マルチフェーズ方式のDC-DCコンバータが開示されている。このマルチフェーズ方式のDC-DCコンバータは、複数のコンバータを並列接続することで、合計出力電力を大きくできる。このような回路では、各コンバータの出力電流に偏りがあると、負荷率の高いコンバータの寿命が短くなるおそれがある。このため、各コンバータの負荷率が揃うよう制御することが重要である。そこで、複数のコンバータそれぞれに電流検出回路を設け、その電流検出回路が検出した電流の大きさが、それぞれ共通の電流目標値に対して等しくなるようにする制御方法が知られている。
特開2009-261135号公報
 上記制御方法において、個々の部品の性能のばらつきなどから、電流検出回路それぞれの検出結果にばらつきがある場合がある。そこで、例えば工場出荷前に、出力電流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電流検出結果を補正することが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載のマルチフェーズ方式の昇圧チョッパ回路では、複数のコンバータの合計出力電流しか検出できない。このため、複数のコンバータそれぞれに設けた電流検出回路に対して同じ補正値を用いることになる。その結果、各コンバータ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、コンバータ毎に出力電流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誤差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コンバータ及び第2コンバータと、出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、電圧目標値との誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、前記第1コンバータの出力電流の大きさを検出する第1出力電流検出部と、前記第2コンバータの出力電流の大きさを検出する第2出力電流検出部と、前記第1出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第1コンバータをPWM制御する第1制御部と、前記第2出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第2コンバータをPWM制御する第2制御部と、選択した前記第1コンバータ又は前記第2コンバータの一方のみを動作させる動作選択部と、前記第1コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第1出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、外部装置に送信する第1送信部と、前記第1送信部が送信する内容に応じて導出される第1補正値を、前記外部装置から受信する第1受信部と、前記第2コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第2出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、前記外部装置に送信する第2送信部と、前記第2送信部が送信する内容に応じて導出される第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制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第1補正値で補正する第1補正部と、前記第2制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第2補正値で補正する第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コンバータ又は第2コンバータの一方を停止させることができるため、PWM制御時に用いる出力電流の大きさ又は電流目標値を補正する補正値を、第1コンバータ又は第2コンバータそれぞれに対して得ることができる。その結果、第1コンバータ又は第2コンバータの出力電流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。
 前記スイッチング電源装置は、前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するADコンバータ、を備え、前記第1送信部及び前記第2送信部それぞれは、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれは、可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第1補正値及び前記第2補正値で補正する、構成でもよい。
 この構成では、第1コンバータ又は第2コンバータの出力電流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。
 前記スイッチング電源装置は、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値をデジタル値に変換するADコンバータ、を備え、前記第1送信部及び前記第2送信部それぞれは、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された電流目標値を、前記外部装置に送信し、前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれは、可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第1補正値及び前記第2補正値で補正する、構成でもよい。
 この構成では、第1コンバータ又は第2コンバータの出力電流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。
 前記スイッチング電源装置は、前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するADコンバータ、を備え、前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、第1補正値及び第2補正値を用いて補正し、前記第1送信部及び前記第2送信部は、前記第1補正部及び前記第2補正部により補正された値を前記外部装置へ送信し、前記記憶部は、前記記憶部に記憶される第1補正値及び第2補正値を、前記第1受信部及び前記第2受信部が受信する前記第1補正値及び第2補正値に更新する構成でもよい。
 この構成では、出力電流の大きさをデジタル値に変換して補正するため、回路素子の数を少なくすることができる。
 前記スイッチング電源装置は、前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するADコンバータ、を備え、前記第1送信部及び前記第2送信部それぞれは、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記第1制御部がPWM制御時に用いる電流目標値、及び、前記第2制御部がPWM制御時に用いる電流目標値を、前記第1補正値及び前記第2補正値で補正する構成でもよい。
 この構成では、第1コンバータ又は第2コンバータの出力電流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。
 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いてもよい。
 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、第1コンバータ及び第2コンバータの出力電流にばらつきが生じるおそれを防ぐことができる。
 本発明は、並列接続された第1コンバータ及び第2コンバータと、出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、前記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の誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、前記第1コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第1コンバータをPWM制御する第1制御部と、前記第2コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第2コンバータをPWM制御する第2制御部と、を備えるスイッチング電源装置で実行される誤差補正方法において、前記第1コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から生成する第1電流目標値を生成し、前記第1コンバータのみを動作させた状態で、前記第1コンバータの出力電流の大きさを検出し、前記第1電流目標値、又は、前記第1コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、送信した、前記第1電流目標値、又は、前記第1コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第1補正値を、前記外部装置から受信し、受信した前記第1補正値を記憶部に記憶し、前記第2コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から第2電流目標値を生成し、前記第2コンバータのみを動作させた状態で、前記第2コンバータの出力電流の大きさを検出し、前記第2電流目標値、又は、前記第2コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、送信した、前記第2電流目標値、又は、前記第2コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第2補正値を、前記外部装置から受信し、受信した前記第2補正値を記憶部に記憶し、前記第1制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第1補正値で補正し、前記第2制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第2補正値で補正することを特徴とする。
 この構成では、第1コンバータ又は第2コンバータの一方を停止させるため、PWM制御時に用いる出力電流の大きさ又は電流目標値を補正する補正値を、第1コンバータ又は第2コンバータそれぞれに対して得ることができる。その結果、第1コンバータ又は第2コンバータの出力電流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、第1コンバータ、第2コンバータ毎に出力電流のばらつきを補正することができる。その結果、出力電流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 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4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、電流検出回路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、電流検出回路12A及び平滑コンデンサC21の直列回路に対して、コンバータ11B、電流検出回路12B及び平滑コンデンサC22の直列回路が並列に接続されている。
 コンバータ11A,11Bは、n型MOS-FETのスイッチQ11,Q12、ダイオードD11,D12及びインダクタL11,L12からなる降圧コンバータ回路である。スイッチQ11,Q12のゲートには、後述の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。
 電流検出回路12A,12Bは、コンバータ11A,11Bの出力電流の大きさを検出する。電流検出回路12Aは、本発明に係る「第1出力電流検出部」に相当する。電流検出回路12Bは、本発明に係る「第2出力電流検出部」に相当する。
 電流検出回路12A,12Bは、電流検出抵抗R11,R12及び可変ゲインアンプG11,G12を備えている。可変ゲインアンプG11,G12は、電流検出抵抗R11,R12の両端電圧を入力し、後述のマイコン17により設定されるゲインで増幅し、出力する。可変ゲインアンプG11,G12が出力する信号は、コンバータ11A,11Bからの出力電流の大きさに相当する。以下では、この信号は検出電流値I1,I2と言う。検出電流値I1,I2は、電流検出回路12A,12Bから出力されると、後述のコンパレータ14A,14Bへ入力される。
 スイッチング電源装置1は、コンバータ11A,11Bをバランスよくスイッチング制御するための回路として、PWM信号出力部13A,13Bと、コンパレータ14A,14Bと、電圧制御部15と、電圧検出回路16と、マイコン17とを備えている。
 電圧検出回路16は分圧抵抗R21,R22を備え、出力部OUT1,OUT2からの出力電圧(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15に接続されている。電圧検出回路16は、本発明に係る「出力電圧検出部」に相当する。
 電圧制御部15は、電圧検出回路16が検出した出力電圧が、基準電圧Vrefに等しくなるようにするための電流目標値Irefを生成する。基準電圧Vrefは、スイッチング電源装置1が出力する電圧目標値に相当する。コンバータ11A,11Bは、電流目標値Irefに等しい電流を出力するように制御される。電圧制御部15は、本発明に係る「電流目標値生成部」に相当する。
 電圧制御部15は、誤差増幅器17G、コンデンサC3及び抵抗R3からなる位相補償回路を備えている。誤差増幅器17G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、電圧検出回路16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。また、誤差増幅器17Gの出力は、コンデンサC3及び抵抗R3からなる位相補償回路を通って、反転入力端子(-)に帰還される。
 この誤差増幅器17Gは、各入力端子に入力された電圧の誤差を増幅して出力する。誤差増幅器17Gからの出力信号は、コンバータ11A,11Bそれぞれが出力する電流目標値Irefとして、コンパレータ14A,14Bへ入力される。
 コンパレータ14A,14B及びPWM信号出力部13A,13Bは、コンバータ11A,11Bからの出力電流が電流目標値Irefに等しくなるよう、コンバータ11A,11BをPWM制御する。コンパレータ14A及びPWM信号出力部13Aは、本発明に係る「第1制御部」に相当する。コンパレータ14B及びPWM信号出力部13Bは、本発明に係る「第2制御部」に相当する。
 コンパレータ14A,14Bの反転入力端子(-)には、電圧制御部15からの電流目標値Irefが入力され、非反転入力端子(+)には、電流検出回路12A,12Bからの検出電流値I1,I2が入力される。コンパレータ14A,14Bは、検出電流値I1,I2と電流目標値Irefとを比較する。コンパレータ14A,14Bは、検出電流値I1,I2が電流目標値Irefより高い場合には、PWM信号出力部13A,13BへHレベル信号を出力し、検出電流値I1,I2が電流目標値Irefより低い場合には、PWM信号出力部13A,13BへLレベル信号を出力する。
 PWM信号出力部13A,13Bは、ANDゲート131A,131B、RSフリップフロップ(RSFF)132A,132B、及びクロック生成部133A,133Bを有している。ANDゲート131A,131Bの出力は、コンバータ11A,11BのスイッチQ11,Q12のゲートに接続されている。また、ANDゲート131A,131Bの入力には、RSFF132A,132BのQ出力端子と、マイコン17の切替部171とが接続されている。
 マイコン17の切替部171からANDゲート131A,131Bへ、Lレベル信号が入力される場合、ANDゲート131A,131BはLレベル信号を出力する。これにより、スイッチQ11,Q12はオフする。すなわち、コンバータ11A,11Bは動作しない。マイコン17の切替部171からANDゲート131A,131Bへ、Hレベル信号が入力される場合、ANDゲート131A,131BはRSFF132A,132B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,Q12はオンオフする。
 クロック生成部133A,133Bは、RSFF132A,132Bに対してクロック信号を出力する。クロック生成部133A,133Bは、互いに異なる位相でクロック信号を生成する。
 RSFF132A,132BのR(reset)端子には、コンパレータ14A,14Bの出力が接続されている。また、S(set)端子にはクロック生成部133A,133Bが接続され、クロック信号が入力される。Q出力端子は、ANDゲート131A,131Bに接続されている。
 PWM信号出力部13A,13Bでは、ピーク電流モード制御が行われる。コンバータ11A,11Bの動作開始時において、検出電流値I1,I2が電流目標値Irefより低いため、RSFF132A,132BのR端子にはコンパレータ14A,14BからLレベル信号が入力される。このとき、RSFF132A,132Bは、S端子に入力されるクロック信号の立ち上がりでHレベル信号を出力する。ANDゲート131A,131BはHレベル信号を出力する。
 検出電流値I1,I2が電流目標値Irefより高くなると、RSFF132A,132BのR端子にはコンパレータ14A,14BからHレベル信号が入力される。このとき、RSFF131Cはリセットされる。すなわち、ANDゲート131A,131BはLレベル信号を出力する。
 この動作を繰り返すことで、PWM信号出力部13A,13BはスイッチQ11,Q12をPWM制御する。
 マイコン17は、切替部171と、ADC172と、ゲイン補正部173と、通信部174と、メモリ175とを有している。通信部174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送信部」、「第1受信部」、「第2送信部」及び「第2受信部」に相当する。
 切替部171は、通信部174が測定治具から受信した信号に従い、コンバータ11A,11Bの何れかの動作を停止させる。コンバータ11Aの動作を停止させる場合、切替部171は、PWM信号出力部13AのANDゲート131AへLレベル信号を出力し、PWM信号出力部13BのANDゲート131BへHレベル信号を出力する。コンバータ11Bの動作を停止させる場合、切替部171は、PWM信号出力部13BのANDゲート131BへLレベル信号を出力し、PWM信号出力部13AのANDゲート131AへHレベル信号を出力する。切替部171及びANDゲート131A,131Bは、本発明に係る「動作選択部」に相当する。
 ADC172は、アナログ-デジタルコンバータである。ADC172は、電流検出回路12A,12Bからの検出電流値I1,I2をサンプリングして、それらをデジタル値に変換する。通信部174は、ADC172が変換した検出電流値I1,I2のデジタル値を、ポートP1に接続される測定治具に送信する。
 検出電流値I1,I2を受信した測定治具では、可変ゲインアンプG11に設定されたゲインを補正する補正値(第1補正値)と、可変ゲインアンプG12に設定されたゲインを補正する補正値(第2補正値)を決定する。測定治具は、決定した補正値をスイッチング電源装置1へ送信する。スイッチング電源装置1は、測定治具から補正値を受信すると、メモリ175に記憶する。メモリ175は、本発明に係る「記憶部」に相当する。
 ゲイン補正部173は、可変ゲインアンプG11,G12それぞれに設定されたゲインを、メモリ175に記憶された補正値で補正する。可変ゲインアンプG11,G12それぞれは、補正後のゲインで、電流検出抵抗R11,R12の両端電圧を増幅し、出力する。ゲイン補正部173は、本発明に係る「第1補正部」及び「第2補正部」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175に記憶される。工場出荷後、ゲイン補正部173は、メモリ175に記憶された補正値で、可変ゲインアンプG11,G12それぞれに設定されたゲインを補正する。
 (1)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171は、ANDゲート131BへLレベル信号を出力し、コンバータ11Bの動作を停止する。
 (2)負荷RLを、ゲインを補正するための負荷に設定した状態で、コンバータ11Aを動作させ、電流検出回路12Aで、コンバータ11Aからの出力電流を検出する。電流検出回路12Aから出力された検出電流値I1を測定治具に送信する。なお、ゲインを補正するための負荷とは、定格負荷や最大負荷などであり、コンバータの用途や使用条件などを考慮して決定する。
 (3)検出電流値I1が、設定した負荷RLに対する適正値であるかを測定治具で判定し、適正値でない場合には、可変ゲインアンプG11のゲインを補正する補正値を決定する。この補正値は、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。
 (4)測定治具で決定した補正値を、スイッチング電源装置1へ送信し、メモリ175に記憶する。
 (5)ゲイン補正部173は、可変ゲインアンプG11に設定されているゲインを、メモリ175に記憶された補正値で補正する。
 (6)検出電流値I1が適正値であると測定治具で判定されるまで、前記(2)から(5)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。
 なお、測定治具から受信した補正値をメモリ175に記憶せず、ゲイン補正部173は、測定治具から直接受信した補正値で補正するようにしてもよい。この場合、検出電流値I1が適正値と判定された場合、そのときに決定された補正値を、メモリ175に記憶するようにしてもよい。
 可変ゲインアンプG12のゲインに対する補正値(第2補正値)の決定は、切替部171からANDゲート131AへLレベル信号を出力し、コンバータ11Aの動作を停止させ、前記(2)から(6)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、ゲイン補正部173は、メモリ175に記憶した補正値を読み出して、可変ゲインアンプG11,G12それぞれのゲインを補正する。
 なお、マイコン17(無効化手段)は、工場出荷後に補正値が変更されないように、メモリ175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175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。
 以上のように、スイッチング電源装置1は、並列接続したコンバータ11A,11Bの一方を停止させることができる。このため、電流検出回路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。これにより、電流検出回路12A,12Bそれぞれの特性を個別に調整できるため、それぞれの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、本実施形態では、ゲイン補正部173は、可変ゲインアンプG11,G12それぞれのゲインを補正しているが、可変ゲインアンプG11,G12それぞれのオフセットを補正するようにしてもよい。また、ゲインとオフセットの両方を補正するようにしてもよい。
(実施形態2)
 図2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。なお、実施形態1と同じ回路、素子等は、同じ符号を用いるものとし、その説明は省略する。
 実施形態1に係るスイッチング電源装置1は、ポートP1に接続される測定治具に、電流検出回路12A,12Bからの検出電流値I1,I2を送信している。これに対し、本実施形態に係るスイッチング電源装置2は、電圧制御部15からの電流目標値Irefを測定治具に送信している。
 詳しくは、マイコン17のADC172には、誤差増幅器17Gの出力が接続されている。ADC172は、誤差増幅器17Gからの電流目標値Irefをデジタル値に変換する。通信部174は、その電流目標値Irefのデジタル値を、外部の測定治具に送信する。
 測定治具では、電流目標値Irefに基づいて補正値が決定される。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、コンバータ11Bの動作を停止させた状態で、電圧制御部15で電流目標値Irefを生成し、測定治具に送信する。電流目標値Irefが設定した負荷RLに対する適正値であるかを測定治具で判定して、補正値を決定する。可変ゲインアンプG12に対する補正値(第2補正値)を決定する場合も同様である。
 このように、電流目標値Irefに基づいて、補正値を決定する場合であっても、実施形態1と同様に、電流検出回路12A,12Bそれぞれに対する補正値を得ることができる。そして、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。また、本実施形態では、ADC172は一つのポートを有していればよく、実施形態1の場合よりも、ポート数を減らすことができる。
(実施形態3)
 図3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。なお、実施形態1,2と同じ回路、素子等は、同じ符号を用いるものとし、その説明は省略する。
 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、電流検出回路12C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、電流検出回路12C及び平滑コンデンサC21の直列回路に対して、コンバータ11B、電流検出回路12D及び平滑コンデンサC22が並列に接続されている。電流検出回路12C,12Dは、コンバータ11A,11Bの出力電流を検出する。
 スイッチング電源装置3はマイコン(DSP)20を備える。なお、図3ではブロックで示しているが、実際にはマイコン20による演算処理により、以下の処理が行われる。
 マイコン20はADC25を備え、電流検出回路12C,12Dそれぞれの検出結果をデジタル値に変換して取り込み、補正する。マイコン20は、補正した結果に基づいて、コンバータ11A,11BをPWM制御する。
 なお、電流検出回路12C,12Dは、実施形態1,2で説明した電流検出回路12A,12Bと構成は略同じであり、電流検出抵抗及びゲインアンプを備えている。このゲインアンプは可変ゲインの機能を有さない。実施形態1,2に係る電流検出回路12A,12Bは、可変ゲインアンプG11,G12を備えている。これに対し、本実施形態では、電流検出回路12C,12Dの検出結果をデジタル値に変換し、そのデジタル値を補正する。このため、電流検出回路12C,12Dは、可変ゲインの機能を有さないアンプを備えていればよい。
 以下、電流検出回路12Cの出力信号を検出電流値I1とし、電流検出回路12Cの出力信号を検出電流値I2とする。
 マイコン20は、PWM信号出力部21A,21Bと、電流制御部22A,22Bと、補正部23A,23Bと、電圧制御部24と、ADC25と、通信部26と、メモリ27と、切替部28とを備えている。
 ADC25は、電流検出回路12A,12Bからの検出電流値I1,I2、及び電圧検出回路16が検出した出力電圧値を、デジタル値に変換する。
 電圧制御部24は位相補償部241を備えている。位相補償部241は、電圧検出回路16が検出した出力電圧値のデジタル値と、基準電圧Vrefとの誤差に応じて、系の安定動作が確保された(位相が補償された)値を出力する。この値は、電流目標値Irefとして、電流制御部22A,22Bそれぞれへ入力される。電圧制御部24は、本発明に係る「電流目標値生成部」に相当する。
 補正部23A,23Bは、メモリ27に記憶された補正値を用いて、検出電流値I1,I2のデジタル値を補正する。補正後の検出電流値I1,I2のデジタル値は、通信部26により、ポートP1に接続される測定治具に送信される。補正部23Aは、本発明に係る「第1補正部」に相当し、補正部23Bは、本発明に係る「第2補正部」に相当する。
 測定治具では、実施形態1での説明と同様、補正部23A,23Bが用いる補正値を決定する。測定治具は、決定した補正値をスイッチング電源装置3へ送信する。その補正値は、メモリ27に記憶される。
 電流制御部22A,22Bは位相補償部221を備えている。位相補償部221は、電流目標値Irefと、補正された検出電流値I1,I2のデジタル値との誤差に応じて、系の安定動作が確保された(位相が補償された)値を出力する。この値は、PWM信号のデューティとして、PWM信号出力部21A,21Bそれぞれへ入力される。
 PWM信号出力部21A,21Bは、ANDゲート211と、コンパレータ212とを備えている。PWM信号出力部21AのANDゲート211の出力は、コンバータ11AのスイッチQ11(図1参照)のゲートに接続されている。PWM信号出力部21BのANDゲート211の出力は、コンバータ11BのスイッチQ12(図1参照)のゲートに接続されている。また、各ANDゲート211の入力には切替部28が接続されている。
 実施形態1で説明したように、切替部28からLレベル信号が入力されることで、ANDゲート211は、スイッチQ11,Q12のゲートにLレベル信号(0)を出力し、スイッチQ11,Q12をオフにすることができる。すなわち、コンバータ11A,11Bの動作を選択的に停止させることができる。
 コンパレータ212の非反転入力端子(+)には、電流制御部22A,22Bが接続され、反転入力端子(-)にはカウンタ値が入力される。コンパレータ212は、電流制御部22A,22Bからの信号と、カウンタ値とを比較し、比較結果に応じたデューティのPWM信号を生成する。このPWM信号は、ANDゲート211から、スイッチQ11,Q12のゲートに入力される。
 電流制御部22A及びPWM信号出力部21Aは、本発明に係る「第1制御部」に相当する。電流制御部22B及びPWM信号出力部21Bは、本発明に係る「第2制御部」に相当する。また、切替部28及びANDゲート211は、本発明に係る「動作選択部」に相当する。
 このように、マイコン20でコンバータ11A,11BをPWM制御する場合であっても、実施形態1と同様に、電流検出回路12C,12Dそれぞれに対する補正値を得ることができる。そして、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。また、実施形態1の場合よりも、素子数を低減できる。
(実施形態4)
 図4は、実施形態4に係るスイッチング電源装置4の回路図である。本実施形態では、スイッチング電源装置4が備えるマイコン30の構成が、実施形態3と相違する。
 マイコン20は、PWM信号出力部31A,31Bと、電流制御部32A,32Bと、補正部23A,23Bと、電圧制御部24と、ADC25と、通信部26と、メモリ27と、切替部28とを備えている。補正部23A,23Bと、電圧制御部24と、ADC25と、通信部26と、メモリ27と、切替部28とは、実施形態3と同じである。
 マイコン30は、電流検出回路12A,12Bそれぞれの検出結果をADC25でデジタル値に変換して取り込み、補正する。マイコン30は、取り込んだデジタル値を、通信部26により、ポートP1に接続される測定治具に送信する。
 測定治具では、実施形態1での説明と同様、補正部23A,23Bが用いる補正値を決定する。測定治具は、決定した補正値をスイッチング電源装置4へ送信する。その補正値は、メモリ27に記憶される。
 補正部33A,33Bは、メモリ27に記憶された補正値を用いて、電圧制御部24から出力される電流目標値Irefを補正する。補正部33Aは、本発明に係る「第1補正部」に相当し、補正部33Bは、本発明に係る「第2補正部」に相当する。
 電流制御部32A,32Bは、コンパレータ321と、DAC322とを備える。DAC322は、補正部33A,33Bによる補正後の電流目標値Irefのデジタル値をアナログ値に変換する。DAC322の出力は、コンパレータ321の反転入力端子(-)に入力される。
 コンパレータ321の非反転入力端子(+)には、電流検出回路12A,12Bからの検出電流値I1,I2が入力される。コンパレータ321は、検出電流値I1,I2と、補正後の電流目標値Irefとを比較する。コンパレータ321は、検出電流値I1,I2が電流目標値Irefより高い場合には、PWM信号出力部31A,31BへHレベルの信号を出力し、検出電流値I1,I2が電流目標値Irefより低い場合には、PWM信号出力部31A,31BへLレベルの信号を出力する。
 PWM信号出力部31A,31Bは、実施形態1,2で説明したPWM信号出力部13A,13Bと同じであるため、説明は省略する。
 電流制御部32A及びPWM信号出力部31Aは、本発明に係る「第1制御部」に相当する。電流制御部32B及びPWM信号出力部31Bは、本発明に係る「第2制御部」に相当する。
 本実施形態の場合であっても、実施形態1と同様に、電流検出回路12A,12Bそれぞれに対する補正値を得ることができる。そして、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4を小型化できる。
 また、本実施形態では、電流制御部32A,32Bはアナログコンパレータ321を用いている。ADC35によるデジタル変換等は処理時間が必要であるため、コンバータ11A,11Bの出力電流を常時監視して、電流目標値Irefと比較し、一致するタイミングでPWM信号を反転させることは難しい。このため、アナログコンパレータを用いることにより精度よくコンバータ11A,11BをPWM制御できる。
 なお、実施形態1~4では、スイッチング電源装置は2つのコンバータ(第1コンバータ及び第2コンバータ)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。
1,2,3,4…スイッチング電源装置
11A,11B…コンバータ
12A,12B,12C,12D…電流検出回路
13A,13B…PWM信号出力部
14A,14B…コンパレータ
15…電圧制御部
16…電圧検出回路
17…マイコン
17G…誤差増幅器
20…マイコン
21A,21B…PWM信号出力部
22A,22B…電流制御部
23A,23B…補正部
24…電圧制御部
25…ADC
26…通信部
27…メモリ
28…切替部
30…マイコン
31A,31B…PWM信号出力部
32A,32B…電流制御部
33A,33B…補正部
131A,131B…ANDゲート
132A,132B…RSFF
133A,133B…クロック生成部
171…切替部
172…ADC
173…ゲイン補正部
174…通信部
175…メモリ
211…ANDゲート
212…コンパレータ
221…位相補償部
241…位相補償部
321…アナログコンパレータ
322…DAC
C1…入力コンデンサ
C21,C22…平滑コンデンサ
C3…コンデンサ
D11,D12…ダイオード
G11,G12…可変ゲインアンプ
IN1,IN2…入力部
L11,L12…インダクタ
OUT1,OUT2…出力部
P1…ポート
Q11,Q12…スイッチ
R11,R12…電流検出抵抗
R21,R22…分圧抵抗
R3…抵抗
RL…負荷
Vin…直流電源

Claims (7)

  1.  並列接続された第1コンバータ及び第2コンバータと、
     出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、
     前記出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、電圧目標値との誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、
     前記第1コンバータの出力電流の大きさを検出する第1出力電流検出部と、
     前記第2コンバータの出力電流の大きさを検出する第2出力電流検出部と、
     前記第1出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第1コンバータをPWM制御する第1制御部と、
     前記第2出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第2コンバータをPWM制御する第2制御部と、
     選択した前記第1コンバータ又は前記第2コンバータの一方のみを動作させる動作選択部と、
     前記第1コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第1出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、外部装置に送信する第1送信部と、
     前記第1送信部が送信する内容に応じて導出される第1補正値を、前記外部装置から受信する第1受信部と、
     前記第2コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第2出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、前記外部装置に送信する第2送信部と、
     前記第2送信部が送信する内容に応じて導出される第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制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第1補正値で補正する第1補正部と、
     前記第2制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第2補正値で補正する第2補正部と、
     を備えるスイッチング電源装置。
  2.  前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するADコンバータ、
     を備え、
     前記第1送信部及び前記第2送信部それぞれは、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、
     前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれは、
     可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、
     前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第1補正値及び前記第2補正値で補正する、
     請求項1に記載のスイッチング電源装置。
  3.  前記電流目標値生成部が生成する電流目標値をデジタル値に変換するADコンバータ、
     を備え、
     前記第1送信部及び前記第2送信部それぞれは、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された電流目標値を、前記外部装置に送信し、
     前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれは、可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、
     前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第1補正値及び前記第2補正値で補正する、
     請求項1に記載のスイッチング電源装置。
  4.  前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するADコンバータ、
     を備え、
     前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、第1補正値及び第2補正値を用いて補正し、
     前記第1送信部及び前記第2送信部は、前記第1補正部及び前記第2補正部により補正された値を前記外部装置へ送信し、
     前記記憶部は、前記記憶部に記憶される第1補正値及び第2補正値を、前記第1受信部及び前記第2受信部が受信する前記第1補正値及び第2補正値に更新する、
     請求項1に記載のスイッチング電源装置。
  5.  前記第1出力電流検出部及び前記第2出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するADコンバータ、
     を備え、
     前記第1送信部及び前記第2送信部それぞれは、前記ADコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、
     前記第1補正部及び前記第2補正部は、前記第1制御部がPWM制御時に用いる電流目標値、及び、前記第2制御部がPWM制御時に用いる電流目標値を、前記第1補正値及び前記第2補正値で補正する、
     請求項1に記載のスイッチング電源装置。
  6.  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から5の何れかに記載のスイッチング電源装置。
  7.  並列接続された第1コンバータ及び第2コンバータと、
     出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、
     前記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の誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、
     前記第1コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第1コンバータをPWM制御する第1制御部と、
     前記第2コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第2コンバータをPWM制御する第2制御部と、
     を備えるスイッチング電源装置で実行される誤差補正方法において、
     前記第1コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から生成する第1電流目標値を生成し、
     前記第1コンバータのみを動作させた状態で、前記第1コンバータの出力電流の大きさを検出し、
     前記第1電流目標値、又は、前記第1コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、
     送信した、前記第1電流目標値、又は、前記第1コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第1補正値を、前記外部装置から受信し、
     受信した前記第1補正値を記憶部に記憶し、
     前記第2コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から第2電流目標値を生成し、
     前記第2コンバータのみを動作させた状態で、前記第2コンバータの出力電流の大きさを検出し、
     前記第2電流目標値、又は、前記第2コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、
     送信した、前記第2電流目標値、又は、前記第2コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第2補正値を、前記外部装置から受信し、
     受信した前記第2補正値を記憶部に記憶し、
     前記第1制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第1補正値で補正し、
     前記第2制御部がPWM制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第2補正値で補正する、
     誤差補正方法。
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