(57)【要約】【課題】  本発明は、小型化及び低コスト化を実現したデジタル回路で制御するスイッチング電源を提供する。【解決手段】  出力電圧が設定した範囲内にあるかを判定する出力電圧判定手段と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動させる駆動信号のパルス幅を計算するパルス幅計算手段と、前記パルス幅計算手段で計算したパルス幅を更新し、出力電圧を設定範囲内に制御する出力電圧制御手段と、出力電圧が設定した範囲内に収まっているときに、前記駆動信号をロックする駆動信号ロック手段とを備えた制御手段２を備えてあることを特徴とするスイッチング電源。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧が設定した範囲内にあるかを判定する出力電圧判定手段と、スイッチング素子を駆動させる駆動信号のパルス幅を計算するパルス幅計算手段と、前記パルス幅計算手段で計算したパルス幅を更新し、出力電圧を設定範囲内に制御する出力電圧制御手段と、出力電圧が設定した範囲内に収まっているときに、前記駆動信号をロックする駆動信号ロック手段とを備えた制御手段を備えてあることを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル回路で制御するスイッチング電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタル回路で制御するスイッチング電源は、スイッチング素子を駆動させる駆動信号のデューティ比を離散的に変化させていたため、出力電圧を滑らかに制御することが出来なかった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−４１９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のデジタル回路で制御するスイッチング電源は、例えば、理想の駆動信号がｎクロックパルスと（ｎ＋１）クロックパルスの中間にある場合、ｎクロックパルスと（ｎ＋１）クロックパルスの状態間を常に遷移してしまうため、出力リップル電圧が大きくなるという問題があった。よって、出力フィルタの大型化を招いていた。
【０００４】
対策として、クロック周波数を上げれば、スイッチング素子を駆動させる駆動信号のデューティをより細かく制御できるため、出力リップル電圧を小さくする事は可能である。しかし、この方法は根本的な解決にはなっておらず、アナログ制御と比べて出力リップル電圧が大きくなる事にかわりはない。また、クロック周波数を上げれば、回路の消費電力が増えるため、無制限に上げられるわけではなく、低コストの汎用マイコンを使おうとすると、自ずとクロック周波数の上限が決まってしまい、現実的ではない。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、小型化及び低コスト化を実現したデジタル回路で制御するスイッチング電源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源は、出力電圧が設定した範囲内にあるかを判定する出力電圧判定手段と、スイッチング素子を駆動させる駆動信号のパルス幅を計算するパルス幅計算手段と、前記パルス幅計算手段で計算したパルス幅を更新し、出力電圧を設定範囲内に制御する出力電圧制御手段と、出力電圧が設定した範囲内に収まっているときに、前記駆動信号をロックする駆動信号ロック手段とを備えた制御手段を備えてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、定電圧特性の悪化を防ぎつつ、出力リップル電圧をアナログ制御と同レベルに改善することができる。また、本発明によれば、制御手段をデジタル回路で構成してあるため、デジタル回路特有の効果、例えば、経年変化がなく、状態設定に外付け部品が不要で、書き換えが容易であるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明を実施するための最良の形態の回路図を図１に示す。図１図示のスイッチング電源は、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を有し、これらを直列に接続し、スイッチング素子Ｑ２と並列にリアクトルＬと平滑コンデンサＣの直列回路を接続し、平滑コンデンサＣと並列に負荷を接続してある。このスイッチング電源の出力にＡ／Ｄコンバータ１を接続してあるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御端子にドライバ３を接続してあり、このドライバ３とＡ／Ｄコンバータ１はマイコン２と接続してある。
【０００９】
マイコン２は制御手段を備え、この制御手段には、出力電圧判定手段、パルス計算手段、出力電圧制御手段、並びに、駆動信号ロック手段の４つの手段を有する。出力電圧判定手段は、スイッチング電源の出力電圧が設定した範囲内にあるかを判定する手段である。
【００１０】
パルス幅計算手段は、出力電圧判定手段で出力電圧が設定した範囲内に無いと判定した場合に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動させる駆動信号のパルス幅を計算する手段である。本実施形態では、二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を有するため、二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動させるようにしてあるが、必ずしも、二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動させる必要はなく、例えば、スイッチング素子Ｑ１のみを駆動させるようにしてもよい。
【００１１】
出力電圧制御手段は、パルス幅計算手段で計算したパルス幅を更新し、出力電圧を設定範囲内に制御する手段である。また、駆動信号ロック手段は、出力電圧が設定した範囲内に収まっているときに、駆動信号をロックする手段である。
【００１２】
以上のように構成してある制御手段では、以下のように作用する。作用については、図２に示すフローチャートで説明する。先ず、スイッチング電源が駆起動する（Ｓ１）と、出力電圧判定手段が、Ａ／Ｄコンバータ１により出力電圧を取りこみ（Ｓ２）、Ａ／Ｄ変換された出力電圧が設定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ３）。出力電圧が設定範囲内に無いと判定すると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動させる駆動信号のロックを解除し、パルス幅計算手段により、スイッチング素子を駆動させる駆動信号のパルス幅を計算する（Ｓ４）。
【００１３】
出力電圧制御手段が、パルス幅計算手段で計算したパルス幅を更新し（Ｓ５）、駆動信号ロック手段により、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動させる駆動信号をロックする（Ｓ６）。
【００１４】
スイッチング電源が起動しているか否かを判断し（Ｓ７）、起動している場合は、出力電圧判定手段が、出力電圧を取りこみ（Ｓ２）、前記の流れを繰り返し、駆動信号ロック手段により、ドライバ３を介して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２駆動信号をロックする（Ｓ６）。これにより、スイッチング電源の状態遷移を防ぎ、出力リップル電圧が大きくならないようにする。一方、スイッチング電源が起動していない場合は終了する（Ｓ８）。
【００１５】
以上より、定電圧特性の悪化を防ぎつつ、出力リップル電圧をアナログ制御と同レベルに改善することができる。それに加えて、制御手段をデジタル回路で構成してあるため、デジタル回路特有の効果、例えば、経年変化がなく、状態設定に外付け部品が不要で、書き換えが容易であるといったメリットを併せ持つ。
【００１６】
図１に示す回路は、発明を実施するための最良の形態であり、本発明はいずれのスイッチング電源回路においても応用することが可能である。また、制御手段をマイコン２に設けたが、マイコン２の代わりに集積回路その他デジタル回路で構成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明によれば、定電圧特性の悪化を防ぎつつ、出力リップル電圧をアナログ制御と同レベルに改善することができる。また、本発明によれば、制御手段をデジタル回路で構成してあるため、デジタル回路特有の効果、例えば、経年変化がなく、状態設定に外付け部品が不要で、書き換えが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るスイッチング電源における発明を実施するための最良の形態の回路図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源に係る制御手段におけるフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１  Ａ／Ｄコンバータ
２  マイコン
３  ドライバ
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
Ｌ  インダクタ
Ｃ  平滑コンデンサ 
【図１】
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【図２】
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