Dc-dc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用了接通時(shí)間固定的非線性控制的、2個(gè)溝道以上的數(shù)字控制DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在模擬控制DC/DC變換器的控制方法中，有稱作滯環(huán)控制的非線性控制。在該滯環(huán)控制中，在輸出電壓的反饋系統(tǒng)中沒有誤差放大器，不需要進(jìn)行相位補(bǔ)償，因此能夠進(jìn)行非常高速的響應(yīng)。
[0003]圖4是表示2個(gè)溝道滯環(huán)控制電源電路的一例的圖。圖5是表示2個(gè)溝道滯環(huán)控制的輸入紋波電流波形的圖。
[0004]第I溝道的開關(guān)電源電路由開關(guān)元件21和開關(guān)元件31、交互地驅(qū)動(dòng)該開關(guān)元件21和開關(guān)元件31的驅(qū)動(dòng)器81、LC濾波器91構(gòu)成。通過使用比較器CMPl的負(fù)反饋電路來控制驅(qū)動(dòng)器81。同樣地，第2溝道的開關(guān)電源電路由開關(guān)元件22和開關(guān)元件32、交互地驅(qū)動(dòng)該開關(guān)元件22和開關(guān)元件32的驅(qū)動(dòng)器82、LC濾波器92構(gòu)成。通過使用比較器CMP2的負(fù)反饋電路來控制驅(qū)動(dòng)器82。此外，圖4中Vref是基準(zhǔn)電壓。在該圖4的電源電路的例子中，如圖5所示，第I溝道的電流波形與第2溝道的電流波形重疊。
[0005]此外，在使用PffM控制的DC/DC變換器中，使2個(gè)溝道以上的DC/DC變換器的各溝道的開關(guān)的相位位移，減少各溝道的開關(guān)元件的接通時(shí)間的重復(fù)時(shí)間，由此能夠減少輸入電容器的紋波電流。
[0006]圖6是表示2個(gè)溝道PffM控制電源電路的圖。圖7是表示2個(gè)溝道PffM控制電源的輸入紋波電流波形的圖。
[0007]第I溝道的開關(guān)電源電路由開關(guān)元件21和開關(guān)元件31、交互地驅(qū)動(dòng)該開關(guān)元件21和開關(guān)元件31的驅(qū)動(dòng)器81、LC濾波器91構(gòu)成。通過使用誤差放大器AMPl的負(fù)反饋電路來控制驅(qū)動(dòng)器81。同樣地，第2溝道的開關(guān)電源電路由開關(guān)元件22和開關(guān)元件32、交互地驅(qū)動(dòng)該開關(guān)元件22和開關(guān)元件32的驅(qū)動(dòng)器82、LC濾波器92構(gòu)成。通過使用誤差放大器AMP2的負(fù)反饋電路來控制驅(qū)動(dòng)器82。此外，圖6中Vref是基準(zhǔn)電壓。
[0008]此外，在非線性控制DC/DC變換器中，在一定的穩(wěn)定動(dòng)作狀態(tài)穩(wěn)定地進(jìn)行控制的情況下，根據(jù)輸入電壓Vin、輸出電壓Vo以及開關(guān)元件2i的接通時(shí)間ton，可知頻率f是固定的，在圖1、圖4所示的非絕緣同步整流降壓型DC/DC變換器的情況下，以下式(I)表示頻率fo
[0009]f = Vo/(VinX ton)…(I)
[0010]在日本特開2010-259280號(hào)公報(bào)、日本特開2011-259686號(hào)公報(bào)、日本特開2013-062966號(hào)公報(bào)、日本特開2013-243875號(hào)公報(bào)等中公開了開關(guān)電源裝置，然而都沒有假定輸入電容器的紋波電流的減少。
[0011]為了在DC/DC變換器中實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，由于在PffM控制等線性控制中存在界限，因此需要滯環(huán)(hysteretic)控制等非線性控制。然而，在將滯環(huán)控制等非線性控制應(yīng)用于2個(gè)溝道以上的DC/DC變換器中時(shí)，根據(jù)各溝道的開關(guān)的相位，開關(guān)元件的接通時(shí)間的重復(fù)時(shí)間增加，輸入電容器的紋波電流變大，從而對(duì)輸入電容器的壽命產(chǎn)生影響。另一方面，在將PffM控制等線性控制應(yīng)用于2個(gè)溝道以上的DC/DC變換器中時(shí)，對(duì)各溝道的開關(guān)的相位進(jìn)行位移變得容易，從而能夠減少輸入電容器的紋波電流，但高速響應(yīng)變得困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種在使用非線性控制的2個(gè)溝道以上的數(shù)字控制降壓型DC/DC變換器中，通過控制各溝道的相位差來實(shí)現(xiàn)輸入電容器紋波電流的減小的DC/DC變換器。
[0013]本發(fā)明的DC/DC變換器是使用接通時(shí)間固定的非線性控制的2個(gè)溝道以上的數(shù)字控制降壓型DC/DC變換器，該DC/DC變換器具備:與輸入端子并聯(lián)連接的第I?第N溝道的開關(guān)電源電路、將從所述各溝道的開關(guān)電源電路的輸出端子輸出的輸出電壓變換為數(shù)字信號(hào)的A/D變換器、以及輸入由所述A/D變換器進(jìn)行變換而得到的數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算處理裝置，其中N為2以上的整數(shù)。并且，所述各個(gè)開關(guān)電源電路由以下部分構(gòu)成:開關(guān)元件，其第I端子與所述輸入端子連接而進(jìn)行接通/斷開；電感器，其第I端子與所述開關(guān)元件的第2端子連接；電容器，其連接在所述電感器的第2端子與O伏之間；以及驅(qū)動(dòng)電路，其驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)元件。所述運(yùn)算處理裝置構(gòu)成為:在判定為所述第2?第N溝道的開關(guān)電源電路的開關(guān)元件接通時(shí)，測定從所述第I溝道的開關(guān)電源電路的開關(guān)元件接通的時(shí)刻到該第2?第N溝道的開關(guān)電源電路的開關(guān)元件接通的時(shí)刻的時(shí)間間隔，所述測定出的時(shí)間間隔在規(guī)定范圍內(nèi)的情況下，維持所述開關(guān)電源電路上次所使用的接通時(shí)間的設(shè)定而繼續(xù)動(dòng)作，另一方面，所述測定出的時(shí)間間隔在規(guī)定范圍外的情況下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增減開關(guān)元件的接通時(shí)間地動(dòng)作而返回到所述規(guī)定范圍內(nèi)，使各溝道的電源電路的開關(guān)元件的開關(guān)的相位位移，以便減少各溝道的所述開關(guān)元件的接通時(shí)間的重復(fù)時(shí)間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，在使用非線性控制的2個(gè)溝道以上的數(shù)字控制DC/DC變換器中，在除了負(fù)荷急變時(shí)等情況之外的頻率變動(dòng)較少的狀態(tài)下，將各溝道的開關(guān)的相位差控制成保持一定以上，由此實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)以及輸入電容器的紋波電流減少，此外，在負(fù)荷急變時(shí)等情況下，開關(guān)元件的接通時(shí)間的重復(fù)時(shí)間瞬間增加，在輸入電容器中產(chǎn)生較大的紋波電流，但是能夠逐漸使各溝道的開關(guān)的相位位移，能夠?qū)㈤L期的輸入電容器的紋波電流抑制成與PWM控制等線性控制相同。
【附圖說明】
[0015]參照附圖，對(duì)以下的實(shí)施例進(jìn)行說明，從而使本發(fā)明的上述及其他目的和特征更加明確。
[0016]圖1是表示具備2個(gè)溝道以上的非線性數(shù)字控制電源電路的本發(fā)明的DC/DC變換器的圖。
[0017]圖2是表示2個(gè)溝道非線性數(shù)字控制電源的輸入紋波電流波形的圖。
[0018]圖3是表示圖1的DC/DC變換器中的運(yùn)算處理裝置所執(zhí)行的開關(guān)元件的接通時(shí)間控制的流程圖。
[0019]圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)的2個(gè)溝道滯環(huán)控制電源電路的圖。
[0020]圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)的2個(gè)溝道滯環(huán)控制的輸入紋波電流波形的圖。
[0021 ] 圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)的2個(gè)溝道PffM控制電源電路的圖。
[0022]圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的2個(gè)溝道PffM控制電源的輸入紋波電流波形的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]使用圖1說明本發(fā)明的DC/DC變換器。
[0024]DC/DC變換器是是使用接通時(shí)間(ON-time)固定的非線性控制的2個(gè)溝道(channel)以上的數(shù)字控制降壓型DC/DC變換器，該DC/DC變換器具備:與輸入端子并聯(lián)連接的第I?第N(其中，N為2以上的整數(shù))溝道的開關(guān)電源電路(非線性數(shù)字控制電源電路)71、72、…7N、將從所述各溝