Dc-dc变换器的制造方法

文档序号:9419861阅读:565来源:国知局
Dc-dc变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用了接通时间固定的非线性控制的、2个沟道以上的数字控制DC-DC变换器。
【背景技术】
[0002]在模拟控制DC/DC变换器的控制方法中,有称作滞环控制的非线性控制。在该滞环控制中,在输出电压的反馈系统中没有误差放大器,不需要进行相位补偿,因此能够进行非常高速的响应。
[0003]图4是表示2个沟道滞环控制电源电路的一例的图。图5是表示2个沟道滞环控制的输入纹波电流波形的图。
[0004]第I沟道的开关电源电路由开关元件21和开关元件31、交互地驱动该开关元件21和开关元件31的驱动器81、LC滤波器91构成。通过使用比较器CMPl的负反馈电路来控制驱动器81。同样地,第2沟道的开关电源电路由开关元件22和开关元件32、交互地驱动该开关元件22和开关元件32的驱动器82、LC滤波器92构成。通过使用比较器CMP2的负反馈电路来控制驱动器82。此外,图4中Vref是基准电压。在该图4的电源电路的例子中,如图5所示,第I沟道的电流波形与第2沟道的电流波形重叠。
[0005]此外,在使用PffM控制的DC/DC变换器中,使2个沟道以上的DC/DC变换器的各沟道的开关的相位位移,减少各沟道的开关元件的接通时间的重复时间,由此能够减少输入电容器的纹波电流。
[0006]图6是表示2个沟道PffM控制电源电路的图。图7是表示2个沟道PffM控制电源的输入纹波电流波形的图。
[0007]第I沟道的开关电源电路由开关元件21和开关元件31、交互地驱动该开关元件21和开关元件31的驱动器81、LC滤波器91构成。通过使用误差放大器AMPl的负反馈电路来控制驱动器81。同样地,第2沟道的开关电源电路由开关元件22和开关元件32、交互地驱动该开关元件22和开关元件32的驱动器82、LC滤波器92构成。通过使用误差放大器AMP2的负反馈电路来控制驱动器82。此外,图6中Vref是基准电压。
[0008]此外,在非线性控制DC/DC变换器中,在一定的稳定动作状态稳定地进行控制的情况下,根据输入电压Vin、输出电压Vo以及开关元件2i的接通时间ton,可知频率f是固定的,在图1、图4所示的非绝缘同步整流降压型DC/DC变换器的情况下,以下式(I)表示频率fo
[0009]f = Vo/(VinX ton)…(I)
[0010]在日本特开2010-259280号公报、日本特开2011-259686号公报、日本特开2013-062966号公报、日本特开2013-243875号公报等中公开了开关电源装置,然而都没有假定输入电容器的纹波电流的减少。
[0011]为了在DC/DC变换器中实现高速响应,由于在PffM控制等线性控制中存在界限,因此需要滞环(hysteretic)控制等非线性控制。然而,在将滞环控制等非线性控制应用于2个沟道以上的DC/DC变换器中时,根据各沟道的开关的相位,开关元件的接通时间的重复时间增加,输入电容器的纹波电流变大,从而对输入电容器的寿命产生影响。另一方面,在将PffM控制等线性控制应用于2个沟道以上的DC/DC变换器中时,对各沟道的开关的相位进行位移变得容易,从而能够减少输入电容器的纹波电流,但高速响应变得困难。

【发明内容】

[0012]因此,鉴于上述现有技术的问题,本发明的目的是提供一种在使用非线性控制的2个沟道以上的数字控制降压型DC/DC变换器中,通过控制各沟道的相位差来实现输入电容器纹波电流的减小的DC/DC变换器。
[0013]本发明的DC/DC变换器是使用接通时间固定的非线性控制的2个沟道以上的数字控制降压型DC/DC变换器,该DC/DC变换器具备:与输入端子并联连接的第I?第N沟道的开关电源电路、将从所述各沟道的开关电源电路的输出端子输出的输出电压变换为数字信号的A/D变换器、以及输入由所述A/D变换器进行变换而得到的数字信号的运算处理装置,其中N为2以上的整数。并且,所述各个开关电源电路由以下部分构成:开关元件,其第I端子与所述输入端子连接而进行接通/断开;电感器,其第I端子与所述开关元件的第2端子连接;电容器,其连接在所述电感器的第2端子与O伏之间;以及驱动电路,其驱动所述开关元件。所述运算处理装置构成为:在判定为所述第2?第N沟道的开关电源电路的开关元件接通时,测定从所述第I沟道的开关电源电路的开关元件接通的时刻到该第2?第N沟道的开关电源电路的开关元件接通的时刻的时间间隔,所述测定出的时间间隔在规定范围内的情况下,维持所述开关电源电路上次所使用的接通时间的设定而继续动作,另一方面,所述测定出的时间间隔在规定范围外的情况下,在规定时间内增减开关元件的接通时间地动作而返回到所述规定范围内,使各沟道的电源电路的开关元件的开关的相位位移,以便减少各沟道的所述开关元件的接通时间的重复时间。
[0014]根据本发明,在使用非线性控制的2个沟道以上的数字控制DC/DC变换器中,在除了负荷急变时等情况之外的频率变动较少的状态下,将各沟道的开关的相位差控制成保持一定以上,由此实现高速响应以及输入电容器的纹波电流减少,此外,在负荷急变时等情况下,开关元件的接通时间的重复时间瞬间增加,在输入电容器中产生较大的纹波电流,但是能够逐渐使各沟道的开关的相位位移,能够将长期的输入电容器的纹波电流抑制成与PWM控制等线性控制相同。
【附图说明】
[0015]参照附图,对以下的实施例进行说明,从而使本发明的上述及其他目的和特征更加明确。
[0016]图1是表示具备2个沟道以上的非线性数字控制电源电路的本发明的DC/DC变换器的图。
[0017]图2是表示2个沟道非线性数字控制电源的输入纹波电流波形的图。
[0018]图3是表示图1的DC/DC变换器中的运算处理装置所执行的开关元件的接通时间控制的流程图。
[0019]图4是表示现有技术的2个沟道滞环控制电源电路的图。
[0020]图5是表示现有技术的2个沟道滞环控制的输入纹波电流波形的图。
[0021 ] 图6是表示现有技术的2个沟道PffM控制电源电路的图。
[0022]图7是表示现有技术的2个沟道PffM控制电源的输入纹波电流波形的图。
【具体实施方式】
[0023]使用图1说明本发明的DC/DC变换器。
[0024]DC/DC变换器是是使用接通时间(ON-time)固定的非线性控制的2个沟道(channel)以上的数字控制降压型DC/DC变换器,该DC/DC变换器具备:与输入端子并联连接的第I?第N(其中,N为2以上的整数)沟道的开关电源电路(非线性数字控制电源电路)71、72、…7N、将从所述各沟
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