(57)【要約】【課題】スイッチング電源におけるスイッチング方式には大きく分けてＰＦＭ方式とＰＷＭ方式があり、動作中にそれらの方式を切り替えることで両者の特長を生かす方式がある。しかしながら、従来技術ではその切り替えポイントは負荷電流によってのみ決定されており、動作条件によっては必ずしも軽負荷時の効率が最大とはならない。【解決手段】入力電流、入力電圧、出力電流、出力電圧を計測し、それらを用いて効率を算出してその最大値を切り替えポイントとする。【選択図】図１
2010051066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続された負荷に対する出力電圧が基準電圧に一致するように、該負荷に対する電源供給を行うスイッチング電源回路であって、
電圧変換用のインダクタと、
該インダクタに流す電流をオンとオフとを切り替えるスイッチと、
前記出力電圧を計測する出力電圧計測手段と、
前記スイッチング電源回路への入力電圧を計測する入力電圧計測手段と、
前記負荷に流れる負荷電流を計測する負荷電流計測手段と、
前記スイッチング電源回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
前記出力電圧と前記基準電圧との誤差信号に基づいてパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、
前記誤差信号に基づいてパルス周波数変調信号を生成するパルス周波数変調信号生成手段と、
前記負荷電流計測手段で計測された負荷電流と、切り替え閾値とを比較して、前記負荷電流が切り替え閾値より小さい場合には前記パルス周波数変調信号生成手段を選択し、前記負荷電流が切り替え閾値より小さくない場合には前記パルス幅変調信号生成手段を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された信号生成手段から供給される変調信号に基づいて、前記スイッチのオンとオフとを制御する制御手段と
を備え、
前記スイッチング電源回路における電源供給効率が最大となる場合に前記負荷電流計測手段で計測された負荷電流として、前記切り替え閾値を設定する設定手段をさらに備えることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
前記電源供給効率は、
前記出力電圧計測手段が計測した前記出力電圧と、
前記負荷電流計測手段が計測した前記負荷電流と、
前記入力電圧計測手段が計測した前記入力電圧と、
前記入力電流検出手段が検出した前記入力電流
とを用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項３】
前記スイッチング電源回路の出力側端子に接続され、前記負荷電流を変化させることが可能な疑似負荷部をさらに備え、
前記切り替え閾値は、前記疑似負荷部により前記負荷電流を変化させた場合に、前記電源供給効率が最大となるときの該負荷電流として設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源回路。
【請求項４】
前記切り替え閾値は、前記疑似負荷部を利用して設定された際の前記入力電圧が、所定値以上の変化した場合に、再設定されることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
出力電圧とリファレンス電圧の誤差信号に基づいてスイッチング素子のオンとオフとを制御して電圧を一定に保つスイッチング電源において、大きく分けて２種類のスイッチング方式が存在する。一つは、スイッチングの周波数を固定してオンデューティ比を変化させるＰＷＭ(パルス幅変調)方式である。もう一つは、スイッチングのオン時間を固定して周波数を変化させるＰＦＭ(パルス周波数変調)方式である。
【０００３】
ＰＷＭ方式は応答性やリップル電圧に優れ、ＰＦＭ方式は軽負荷時の効率に優れるという特長がある。さらに、これらの方式の特長を生かし、動作条件に応じて動作中にＰＷＭ方式とＰＦＭ方式を切り替える方式が注目されている。例えば、通常はＰＷＭ方式で動作させるが、負荷電流がある閾値より小さくなった場合はＰＦＭ方式でスイッチングを行い効率の低下を防ぐという方式である（特許文献１及び２を参照）。
【特許文献１】特開平１０−０１４２１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従前の提案技術ではＰＷＭ方式とＰＦＭ方式との切り替えを、負荷電流にのみに基づいて決定していた。この場合、動作条件によっては必ずしも切り替えポイントが軽負荷時の効率が最大の時とはならない。まず、効率特性は入力電圧によっても変わるため、入力電圧に応じた切り替えポイントが必要である。
【０００５】
提案技術でこれに対応するためには、入力電圧、負荷電流の両方の組み合わせに対して切り替えポイントを記憶する必要があるが、精度の高い切り替えポイントを実現するためには入力電圧の条件数を多くしなければならない。その結果、メモリ領域の拡大および制御ロジックの複雑化を招く。
【０００６】
また、入力電圧の条件数を多くしても、基板の配線パターンのばらつきによる個体差には対応できず、同じ切り替えポイントでも効率が最大になるものとならないものが存在してしまうおそれがある。これに対応するには、出荷前の調整作業などによって基板ごとの切り替えポイントを記憶する必要があるが、それによる工数の拡大は避けられない。
【０００７】
上述の課題を解決するための本発明は、調整作業をせずとも入力電圧の変化や基板の個体差にかかわらず最適な切り替えポイントで動作し、軽負荷時に高い効率を得ることが可能なスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、接続された負荷に対する出力電圧が基準電圧に一致するように、該負荷に対する電源供給を行うスイッチング電源回路であって、
電圧変換用のインダクタと、
該インダクタに流す電流をオンとオフとを切り替えるスイッチと、
前記出力電圧を計測する出力電圧計測手段と、
前記スイッチング電源回路への入力電圧を計測する入力電圧計測手段と、
前記負荷に流れる負荷電流を計測する負荷電流計測手段と、
前記スイッチング電源回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
前記出力電圧と前記基準電圧との誤差信号に基づいてパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、
前記誤差信号に基づいてパルス周波数変調信号を生成するパルス周波数変調信号生成手段と、
前記負荷電流計測手段で計測された負荷電流と、切り替え閾値とを比較して、前記負荷電流が切り替え閾値より小さい場合には前記パルス周波数変調信号生成手段を選択し、前記負荷電流が切り替え閾値より小さくない場合には前記パルス幅変調信号生成手段を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された信号生成手段から供給される変調信号に基づいて、前記スイッチのオンとオフとを制御する制御手段と
を備え、
前記スイッチング電源回路における電源供給効率が最大となる場合に前記負荷電流計測手段で計測された負荷電流として、前記切り替え閾値を設定する設定手段をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、調整作業をせずとも入力電圧の変化や基板の個体差にかかわらず最適な切り替えポイントで動作し、軽負荷時に高い効率を得ることが可能なスイッチング電源回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態を情報処理装置の電圧モードスイッチング電源回路に適用した例を、図１乃至図３を用いて説明する。当該情報処理装置には、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯電話等の電子機器が含まれる。以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例として説明する。
【００１１】
まず、図１のブロック図を参照して、発明の第１の実施形態に対応する電圧モードスイッチング電源回路を有する情報処理装置の構成例を説明する。本発明の情報処理装置は、電力を供給するバッテリ１、センサなどの負荷２、負荷２に電圧を供給する電源部３、システム制御や画像処理を行うＣＰＵ７、操作部８を有している。操作部８では、ユーザーからの電源オン・オフ操作や撮影モード切り替え操作などを受け付ける。
【００１２】
電源部３は、本発明の電圧モードスイッチング電源回路であり、接続された負荷２に対する出力電圧が基準電圧に一致するように、該負荷に対する電源供給を行う。電源部３は、安定した電圧を出力制御するためのコントローラＩＣ４、電圧変換用のパワーインダクタ５、平滑コンデンサ６、入力電流を検出する入力電流検出抵抗１２、負荷電流を検出する負荷電流検出抵抗１３によって構成される。
【００１３】
コントローラＩＣ４は、ＩＣ制御信号にしたがってコントローラＩＣ４全体の動作の制御を行うロジック制御部９、出力電圧を一定に出力するための制御信号を生成する帰還制御部１０を有する。また、該制御信号にしたがってパワーインダクタ５に流す電流をオン・オフするスイッチ部１４、ＣＰＵ７との通信を行って設定電圧などを設定データ記録部１７に記録する通信Ｉ／Ｆ１１を有する。
【００１４】
さらに、入力電流検出抵抗１２の両端の電圧をデジタルデータに変換する第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５、負荷電流検出抵抗１３の両端の電圧をデジタルデータに変換して、出力電圧計測を行う第一出力Ａ／Ｄ２６、第二出力Ａ／Ｄ２７を有する。さらに、第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５、第一出力Ａ／Ｄ２６、第二出力Ａ／Ｄ２７を有する。第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５は、入力電流検出抵抗１２の両端の電圧をデジタルデータに変換して、入力電圧計測を行うためのものである。また、第一出力Ａ／Ｄ２６、第二出力Ａ／Ｄ２７は、負荷電流検出抵抗１３の両端の電圧をデジタルデータに変換して、出力電圧計測を行うためのものである。
【００１５】
コントローラＩＣ４は、本発明の特徴である効率算出部３０、効率算出部３０からの指令にしたがって疑似的に負荷に定電流を流す可変疑似負荷部２９を有している。可変疑似負荷部２９は、電源部３の出力側端子に接続され、負荷電流を変化させることができる。効率算出部３０は、第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５、第一出力Ａ／Ｄ２６、第二出力Ａ／Ｄ２７からの電圧データから当該負荷電流における電源供給効率を算出する。
【００１６】
帰還制御部１０は、出力電圧の基準電圧であるリファレンスデータを一時的に保管するリファレンスデータレジスタ１５、電源ＯＦＦ時にリファレンスデータを保持しておく設定データ記録部１７を有する。設定データ記録部１７は、後述の切り替えポイント（切り替え閾値）も併せて保持する。また、出力電圧データとリファレンスデータとを比較する出力電圧比較部１６、パルス幅変調信号生成部（ＰＷＭ信号生成部）１８、パルス周波数変調信号生成部（ＰＦＭ信号生成部）２１を有する。ＰＷＭ信号生成部１８、ＰＦＭ信号生成部２１は、出力電圧比較部１６の出力からデジタルパルス幅変調（ＰＷＭ）信号、デジタルパルス周波数変調（ＰＦＭ）信号をそれぞれ生成する。
【００１７】
さらに、ＰＷＭ信号生成部１８とＰＦＭ信号生成部２１の切り替えポイントを一時的に保存する切り替えポイントレジスタ２２、第一出力Ａ／Ｄ２６と第二出力Ａ／Ｄ２７のデータから負荷電流を算出する負荷電流計測部２８を有する。さらに、負荷電流計測部２８で計測した負荷電流値と切り替えポイントレジスタ２２の値とを比較して、ＰＷＭ信号生成部１８またはＰＦＭ信号生成部２１のいずれかを選択してスイッチング信号を出力させるＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３を有する。
【００１８】
スイッチ部１４は、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３による選択に応じて供給されるスイッチング信号に従い主スイッチ２０への制御信号を生成する主スイッチドライバ１９を有する。また、主スイッチドライバ１９の制御信号に従い、パワーインダクタ５に流す電流のオン・オフ動作を行う主スイッチ２０を有する。
【００１９】
本実施形態では、可変疑似負荷としてＰＷＭ信号をＬＰＦで直流に変換した信号を、トランジスタ２石の定電流回路に接続し、ＰＷＭのデューティを変化させることで可変疑似負荷を実現している。
【００２０】
次に、発明の第１の実施形態に対応する情報処理装置の動作の一例を図２および図３を参照して説明する。まず、装置の起動からの制御の流れを図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
ロジック制御部９が操作部８からの起動制御信号を受けると、該ロジック制御部９は、ステップＳＴ２０１において効率算出部３０に切り替えポイントを計測する一連の動作(スキャンという)を開始する信号(スキャン開始信号という)を送信する。スキャンの詳細な動作の内容については、図３のフローチャートを参照して後述する。
【００２２】
次に、ステップＳＴ２０２においてロジック制御部９は、設定データ記録部１７からリファレンスデータＶrefと切り替えポイントデータＩLmを読み出す。ステップＳＴ２０３において、読み出したデータをリファレンスデータレジスタ１５と切り替えポイントレジスタ２２とにそれぞれ展開する。
【００２３】
次に、ステップＳＴ２０４では、第二入力Ａ／Ｄ２５、第一出力Ａ／Ｄ２６および第二出力Ａ／Ｄ２７から電圧データＶADi2、ＶADo1、ＶADo2を取得する。次に、ステップＳＴ２０５では、前回スキャン時のＶADi2であるＶiと現在のＶADi2を比較し、その差があらかじめ定められた閾値Ｖithより大きいかどうかを判定する。この判定結果が偽の場合（ステップＳＴ２０５において「ＮＯ」）、ステップＳＴ２０６に移行する。ステップＳＴ２０６では、出力電圧比較部１６にて、リファレンスデータＶrefとＶADo2を用いて誤差信号Ｖerrを式１に従い算出する。
【００２４】
[式１]
Ｖerr ＝ ｆ(ＶADo2 −ＶADo1)
ここで、ｆ(ｘ)はｘに対してゲインやオフセットをかける関数であり、位相補償の機能を果たす。
【００２５】
ステップＳＴ２０５での判定結果が真の場合（ステップＳ２０５において「ＹＥＳ」）、ステップＳＴ２０７に移行する。ステップＳＴ２０７では、再度スキャン開始信号を送信し、これにより切り替えポイントデータＩLmの再設定が行われる。続くステップＳＴ２０８では、再設定された切り替えポイントデータＩLmを設定データ記録部１７から読み出す。続くステップＳＴ２０９では、切り替えポイントデータＩLmを切り替えポイントレジスタ２２に展開し、ステップＳＴ２０６に移行する。ステップＳＴ２０６の処理の後、ステップＳＴ２１０に移行して、負荷電流ＩLを式２に従い算出する。
【００２６】
[式２]
ＩL ＝ (ＶADo2 −ＶADo1)／Ｒo
次に、ステップＳＴ２１１では、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３にて、負荷電流ＩLと、切り替えポイントレジスタ２２のＩLmとを比較する。もし、負荷電流値ＩLが切り替えポイント電流ＩLm以上の場合（ステップＳＴ２１１において「ＮＯ」）、ステップＳＴ２１２に移行する。ステップＳＴ２１２では、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３がＰＷＭ信号生成部１８を選択して、Ｖerrに基づきＰＷＭ信号生成部１８にてＰＷＭ信号を生成する。その後、ステップＳＴ２１４に移行する。
【００２７】
一方、負荷電流値ＩLが切り替えポイント電流ＩLmより小さい場合（ステップＳＴ２１１において「ＹＥＳ」）、ステップＳ２１３に移行する。ステップＳＴ２１３では、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３がＰＦＭ信号生成部２１を選択して、Ｖerrに基づきＰＦＭ信号生成部２１のＰＦＭ信号を生成する。その後、ステップＳＴ２１４に移行する。
【００２８】
次にステップＳＴ２１４では、ロジック制御部９にて保護機能やソフトスタート機能の状態を確認し、必要に応じてスイッチング信号のマスクや変更を行う。ＰＷＭ信号またはＰＦＭ信号にしたがい、主スイッチドライバ１９を介して主スイッチ２０をオン・オフ制御する。その後、ステップＳＴ２０４に戻り、繰り返し一連の動作を行うことで出力電圧を一定に保つ。
【００２９】
次に、ステップＳＴ２０１やステップＳＴ２０７において実行されるスキャンの内容を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
ロジック制御部９からのスキャン開始信号を受け取ると、ステップＳＴ３０１において、効率算出部３０は各変数を初期化する。変数には、ＶADi1、ＶADi2、ＶADo1、ＶADo2、Ｖi、η、ηｍ、ｎ、ＩLmが含まれる。
【００３１】
次に、ステップＳＴ３０２において、効率算出部３０はｎポイント目の疑似負荷電流を可変疑似負荷部２９に流す。効率算出部３０は、ステップＳＴ３０３にて、そのときの第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５、第一出力Ａ／Ｄ２６、第二出力Ａ／Ｄ２７からの電圧データＶADi1、ＶADi2、ＶADo1、ＶADo2を取得する。次に、ステップＳＴ３０４では、取得したＶADi2をＶiに記憶する。
【００３２】
ステップＳＴ３０５では、取得データから式３に従い効率ηを算出する。
【００３３】
[式３]
η ＝ ｛ＶADo2・Ｒi（ＶADo2 −ＶADo1｝／｛ＶADi2・Ｒo（ＶADi2 −ＶADi1｝
ここで、Ｒi、Ｒoはそれぞれ、入力電流検出抵抗１２の抵抗値、負荷電流検出抵抗１３の抵抗値である。次に、ステップＳＴ３０６では算出した効率ηと、最大効率ηｍを比較する。η＞ηｍの場合は（ステップＳＴ３０６において「ＹＥＳ」）、ステップＳＴ３０７に移行する。η≦ηｍの場合（ステップＳＴ３０６において「ＮＯ」）、ステップＳＴ３１１に進む。
【００３４】
ステップＳＴ３０７では、ηを新たなηｍとする。また、ステップＳＴ３０８にて、この時点での切り替えポイントＩLmの値を算出する。ここでのＩLmの値は、その時点での負荷電流に対応するので式２に従って算出することができる。続くステップＳＴ３０９では、ＳＴ３０８で算出した切り替えポイントＩLmが予め定められた切り替え電流の上限ＩLmthを超えているかどうかを判定する。
【００３５】
もし、上限を超えている場合（ステップＳＴ３０９において「ＹＥＳ」）、ステップＳＴ３１０に移行する。ステップＳＴ３１０では、ＩLmthを切り替えポイントＩLmの値とし、続いてステップＳＴ３１１に移行する。もし、切り替えポイントＩLmの値が切り替え電流の上限値ＩLmthを超えていない場合（ステップＳＴ３０９において「ＮＯ」）、そのままＳＴ３１１に進む。
【００３６】
ステップＳＴ３１１では、ｎを１カウントアップし、ｎがあらかじめ定められた計測ポイント数ｎｍに達したかをステップＳＴ３１２で判定する。ｎがnmに達していない場合（ステップＳＴ３１２において「ＮＯ」）、ステップＳＴ３０２に戻る。一方、ｎがnmに達した場合（ステップＳＴ３１２において「ＹＥＳ」）、ステップＳＴ３１３に移行する。ステップＳＴ３１３では、その時点で最新に算出されているＩLmの値を切り替えポイントＩLmの実際の値として、設定データ記録部１７に記録する。
【００３７】
図３のフローチャートでは、効率ηを順次計算していって最大の効率ηをηｍと設定していく。このとき、最大効率ηｍが更新されている間においては、切り替えポイントＩLmの値が更新される。しかし、最大効率ηｍが更新されなくなった場合には、切り替えポイントＩLmの値を更新しない。このようにして効率ηが最大となる切り替えポイントＩLmの値を決定することが可能となる。図２のフローチャートの処理では、このようにして決定された切り替えポイントを利用した制御を行っている。
【００３８】
図７は、効率最大となる負荷電流ＩLにおいてＰＷＭ方式とＰＦＭ方式とを切り替える様子を説明する図である。横軸には負荷電流ＩL、縦軸には効率ηを取っている。
【００３９】
本実施形態によれば、動作中に自律的に効率が最大となるポイントを切り替えポイントに設定することで、調整作業を行うことなく、入力電圧の変化や基板の個体差があっても常に最適な切り替えポイントで動作可能となる。これにより、軽負荷時に高い効率を得ることが可能なスイッチング電源回路を提供することができる。
【００４０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を情報処理装置の電圧モードスイッチング電源回路に適用した例を、図４乃至図６を参照して説明する。当該情報処理装置には、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯電話等の電子機器が含まれる。以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例として説明する。
【００４１】
まず、図４は、発明の第２の実施形態に対応する電圧モードスイッチング電源回路を有する情報処理装置の構成例を示す図である。図４は図１に示した第１の実施形態に対応する情報処理装置とほぼ同様の構成を有する。上述の第１の実施形態では、可変疑似負荷部２９を設けて、これを積極的に使用することで効率の最大値を能動的に取得した構成を採用した。これに対して、本実施形態では可変疑似負荷部２９を設けず、負荷の実際の動作によって効率の最大値を受動的に取得する構成を採用する点で相違する。
【００４２】
次に、発明の第２の実施形態に対応する情報処理装置の動作の一例を図５および図６を参照して説明する。まず、装置の起動からの制御の流れを図５のフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
ロジック制御部９が操作部８からの起動制御信号を受けると、該ロジック制御部９は、ステップＳＴ５０１において、設定データ記録部１７からリファレンスデータＶrefと切り替えポイントデータＩLmを読み出す。続くステップＳＴ５０２において、読み出したデータを、リファレンスデータレジスタ１５と切り替えポイントレジスタ２２とにそれぞれ展開する。
【００４４】
次に、ステップＳＴ５０３では、第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５、第一出力Ａ／Ｄ２６および第二出力Ａ／Ｄ２７から電圧データＶADi1、ＶADi2、ＶADo1、ＶADo2を取得する。続くステップＳＴ５０４では、それらのデータを用いて現在の効率ηを算出する。効率η算出の詳細については図６のフローチャートを参照して後述する。次に、ステップＳＴ５０５では、出力電圧比較部１６にて、リファレンスデータＶrefとＶADo2とを用いて誤差信号Ｖerrを上述の式１に従って算出する。
【００４５】
次に、ステップＳＴ５０６では、負荷電流ＩLを上述の式２に従い算出する。次に、ステップＳＴ５０７では、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３にて、負荷電流ＩLと、切り替えポイントレジスタ２２のＩLmとを比較する。もし、負荷電流値ＩLが切り替えポイント電流ＩLm以上の場合（ステップＳＴ５０７において「ＮＯ」）、ステップＳＴ５０８に移行する。ステップＳＴ５０８では、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３がＰＷＭ信号生成部１８を選択して、Ｖerrに基づきＰＷＭ信号生成部１８にてＰＷＭ信号を生成する。その後ステップＳＴ５１０に移行する。
【００４６】
一方、負荷電流値ＩLが切り替えポイント電流ＩLmより小さい場合（ステップＳＴ５０７において「ＹＥＳ」）、ステップＳＴ５０９に移行する。ステップＳＴ５０９では、ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部２３がＰＦＭ信号生成部２１を選択して、Ｖerrに基づきＰＦＭ信号生成部２１にてＰＦＭ信号を生成する。その後ステップＳＴ５１０に移行する。
【００４７】
ステップＳＴ５１０では、次にロジック制御部９にて保護機能やソフトスタート機能の状態を確認し、必要に応じてスイッチング信号のマスクや変更を行う。ステップＳＴ５１１では、ＰＷＭ信号またはＰＦＭ信号にしたがい、主スイッチドライバ１９を介して主スイッチ２０をオン・オフ制御する。その後、ステップＳＴ５０３に戻り、繰り返し一連の動作を行うことで出力電圧を一定に保つ。
【００４８】
次に、図５のステップＳＴ５０４における効率算出の処理の詳細を、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
ステップＳＴ５０３の処理が終了すると、効率算出部３０は、ステップＳＴ６０１において各変数η、ηｍ、ＩLmを初期化する。次に、ステップＳＴ６０２では、ステップＳＴ５０３で取得したＶADi1、ＶADi2、ＶADo1、ＶADo2のデータから、上述の式３にしたがい効率ηを算出する。ここで、Ｒi、Ｒoはそれぞれ入力電流検出抵抗１２の抵抗値、負荷電流検出抵抗１３の抵抗値である。
【００５０】
次に、ステップＳＴ６０３では算出したηとその時点で設定されている最大効率ηｍとを比較する。η＞ηｍの場合（ステップＳＴ６０３において「ＹＥＳ」）、ステップＳＴ６０４に移行する。一方、η≦ηｍの場合（ステップＳＴ６０３において「ＮＯ」）、ＳＴ６０８に進む。
【００５１】
ステップＳＴ６０４では、算出された効率ηを新たな最大効率ηｍに設定する。また、ステップＳ６０５に移行して、この時点での切り替えポイントＩLｍを算出する。ここでのＩLmの値は、その時点での負荷電流に対応するので、式２に従って算出することができる。続くステップＳＴ６０６では、算出したＩLがあらかじめ定められた切り替え電流の上限ＩLmthを超えているかどうかを判定する。もし、負荷電流が上限を超えている場合（ステップＳＴ６０６において「ＹＥＳ」）、ＩLmthを切り替えポイントＩLmの値とし、ステップＳＴ６０８に移行する。一方、上限を超えていない場合はそのままステップＳＴ６０８に進む。
【００５２】
ステップＳＴ６０８では、その時点で最新に算出されているＩLmの値を切り替えポイントＩLmの実際の値として、設定データ記録部１７に記録して、図５のステップＳＴ５０５へ移行する。
【００５３】
図５及び図６のフローチャートでは、第一入力Ａ／Ｄ２４、第二入力Ａ／Ｄ２５、第一出力Ａ／Ｄ２６および第二出力Ａ／Ｄ２７から電圧データを取得するたびに効率ηを順次計算していく。この過程において、最大の効率ηをηｍと設定し、最大効率ηｍが更新されている間においては、切り替えポイントＩLmの値が更新される。しかし、最大効率ηｍが更新されなくなった場合には、切り替えポイントＩLmは更新されない。このようにして効率ηが最大となる切り替えポイントＩLmの値を決定することが可能となる。図５のフローチャートのステップＳＴ５０７以降では、このようにして決定された切り替えポイントを利用した切り替え制御を行っている。
【００５４】
本実施形態の制御方法でも、図７に示すように、効率最大となる負荷電流ＩLにおいてＰＷＭ方式とＰＦＭ方式とを切り替えることができる。
【００５５】
以上、本発明を実施形態に基づき詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲でさまざまな変更が可能である。例えば、本実施形態では、電圧モードのスイッチング電源に適用した例を示したが、電流モード制御や他の制御方式での適用も可能である。電流モードの場合、電流制御ループのスイッチ電流計測部を本発明の負荷電流計測部として使用することも可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、降圧電源回路に適用した例を示したが、昇圧、昇降圧、反転電源回路にも同様に適用可能である。また、本実施形態では、デジタル制御電源に適用した例を示したが、アナログ制御電源にも同様に適用可能である。また、本実施形態では効率算出をソフトウェア演算によって行った例を示したが、効率の代用値をハードウェア演算によって実施することも可能である。
【００５７】
また、本実施形態では、可変疑似負荷部をＰＷＭ信号とＬＰＦとトランジスタによる定電流回路で実現したが、同等の機能が実現できれば他の手段でもよい。例えばＰＷＭ信号とＬＰＦではなくＤＡＣなどによって直接アナログ制御してもよい。また、第１の実施形態では、起動時および前回スキャン時のＶiから所定値以上変化した場合にスキャンを行って切り替えポイントを計測する例を示したが、さらなる消費電力低減のためにスキャンを最初の１回だけしか行わないようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に対応する情報処理装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるスキャン処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に対応する情報処理装置の構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態における効率算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における効率最大となる負荷電流ＩLにおいてＰＷＭ方式とＰＦＭ方式とを切り替える様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・バッテリ
２・・・負荷
３・・・電源部
４・・・コントローラＩＣ
５・・・パワーインダクタ
６・・・平滑コンデンサ
７・・・ＣＰＵ
８・・・操作部
９・・・ロジック制御部
１０・・・帰還制御部
１１・・・通信Ｉ／Ｆ
１２・・・入力電流検出抵抗
１３・・・負荷電流検出抵抗
１４・・・スイッチ部
１５・・・リファレンスデータレジスタ
１６・・・出力電圧比較部
１７・・・設定電圧記録部
１８・・・ＰＷＭ信号生成部
１９・・・主スイッチドライバ
２０・・・主スイッチ
２１・・・ＰＦＭ信号生成部
２２・・・切り替えポイントレジスタ
２３・・・ＰＷＭ／ＰＦＭ切り替え部
２４・・・第一入力Ａ／Ｄ
２５・・・第二入力Ａ／Ｄ
２６・・・第一出力Ａ／Ｄ
２７・・・第二出力Ａ／Ｄ
２８・・・負荷電流計測部
２９・・・可変疑似負荷部
３０・・・効率算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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