(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側のスイッチング素子（１０、１１）と出力側のスイッチング素子（１２、１３）とをそれぞれスイッチングすると共に、当該スイッチングによって流れる電流をフィードバックする電流モード制御を行うことにより、入力電圧を降圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するスイッチング電源装置であって、
前記複数のスイッチング素子（１０〜１３）のスイッチングによって流れる電流の大きさを検出する電流検出部（３０）と、
前記入力電圧に対応する電圧と、前記入力電圧を降圧または昇降圧させる切り替えの基準となる第１基準電圧と、を比較することにより、前記入力電圧を降圧するのか、または、前記入力電圧を昇降圧するのかを示す切替信号（ＳＥＬ）を出力する補償値切替部（４０）と、
前記出力電圧に対応する電圧と第２基準電圧とが等しくなるように変化する誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を生成する電圧制御部（５０）と、
前記電流検出部（３０）の検出結果に基づいて前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に交差する電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を生成し、当該電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と前記電圧制御部（５０）の前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）との比較結果をセット信号として出力する電圧制御指令合算部（６０）と、
前記電圧制御指令合算部（６０）の前記セット信号を入力し、このセット信号に含まれる前記比較結果の出力タイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号に基づいて、前記入力側のスイッチング素子（１０、１１）をスイッチングするＰＷＭ指令算出部（７０）と、
前記補償値切替部（４０）の前記切替信号（ＳＥＬ）と前記ＰＷＭ指令算出部（７０）の前記ＰＷＭ信号とを入力し、前記切替信号（ＳＥＬ）および前記ＰＷＭ信号に基づいて前記出力側のスイッチング素子（１２、１３）をスイッチングする切替制御部（８０）と、を備えており、
前記電圧制御指令合算部（６０）は、前記補償値切替部（４０）から前記切替信号（ＳＥＬ）を入力し、前記切替信号（ＳＥＬ）が示す降圧／昇降圧の切り替えのタイミングで、前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）とのうちのいずれか一方を他方に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせることにより、前記電圧制御指令合算部（６０）から出力される前記セット信号に含まれる前記比較結果の出力タイミングをシフトさせる切替回路部（６２）を備えており、
前記補償値（Ｖｏｓ）は、下記式により設定されたものであることを特徴とするスイッチング電源装置。
【数８】
0005648519.tif 000009
但し、Ｖｏｓは前記補償値（Ｖｏｓ）であり、Ｖｔｈは前記第１基準電圧であり、Ｖｏｕｔは前記出力電圧であり、ΔＶｓｅｎｓは前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）の振幅である。
【請求項２】
入力側のスイッチング素子（１０、１１）と出力側のスイッチング素子（１２、１３）とをそれぞれスイッチングすると共に、当該スイッチングによって流れる電流をフィードバックする電流モード制御を行うことにより、入力電圧を昇圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するスイッチング電源装置であって、
前記複数のスイッチング素子（１０〜１３）のスイッチングによって流れる電流の大きさを検出する電流検出部（３０）と、
前記入力電圧に対応する電圧と、前記入力電圧を昇圧または昇降圧させる切り替えの基準となる第１基準電圧と、を比較することにより、前記入力電圧を昇圧するのか、または、前記入力電圧を昇降圧するのかを示す切替信号（ＳＥＬ）を出力する補償値切替部（４０）と、
前記出力電圧に対応する電圧と第２基準電圧とが等しくなるように変化する誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を生成する電圧制御部（５０）と、
前記電流検出部（３０）の検出結果に基づいて前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に交差する電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を生成し、当該電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と前記電圧制御部（５０）の前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）との比較結果をセット信号として出力する電圧制御指令合算部（６０）と、
前記電圧制御指令合算部（６０）の前記セット信号を入力し、このセット信号に含まれる前記比較結果の出力タイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号に基づいて、前記出力側のスイッチング素子（１２、１３）をスイッチングするＰＷＭ指令算出部（７０）と、
前記補償値切替部（４０）の前記切替信号（ＳＥＬ）と前記ＰＷＭ指令算出部（７０）の前記ＰＷＭ信号とを入力し、前記切替信号（ＳＥＬ）および前記ＰＷＭ信号に基づいて前記入力側のスイッチング素子（１０、１１）をスイッチングする切替制御部（８０）と、を備えており、
前記電圧制御指令合算部（６０）は、前記補償値切替部（４０）から前記切替信号（ＳＥＬ）を入力し、前記切替信号（ＳＥＬ）が示す昇圧／昇降圧の切り替えのタイミングで、前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）とのうちのいずれか一方を他方に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせることにより、前記電圧制御指令合算部（６０）から出力される前記セット信号に含まれる前記比較結果の出力タイミングをシフトさせる切替回路部（６２）を備えており、
前記補償値（Ｖｏｓ）は、下記式により設定されたものであることを特徴とするスイッチング電源装置。
【数９】
0005648519.tif 000010
但し、Ｖｏｓは前記補償値（Ｖｏｓ）であり、Ｖｔｈは前記第１基準電圧であり、Ｖｏｕｔは前記出力電圧であり、ΔＶｓｅｎｓは前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）の振幅である。
【請求項３】
前記切替回路部（６２）は、
前記補償値切替部（４０）の前記切替信号（ＳＥＬ）に従って、前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせるか否かを切り替える切替部（６４）と、
前記切替部（６４）の切り替え結果を前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に加算することにより、前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に対して前記補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる加算回路部（６５）と、を備えてい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装置。
【請求項４】
前記切替回路部（６２）は、
前記補償値（Ｖｏｓ）を前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に加算することにより、前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせる加算回路部（６５）と、
前記補償値切替部（４０）の前記切替信号（ＳＥＬ）に従って、前記加算回路部（６５）によって前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせた前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と、前記加算回路部（６５）によって前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせていない前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と、を切り替えることにより、前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に対して前記補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる切替部（６４）と、を備えてい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装置。
【請求項５】
前記切替回路部（６２）は、
前記補償値切替部（４０）の前記切替信号（ＳＥＬ）に従って、前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせるか否かを切り替える切替部（６４）と、
前記切替部（６４）の切り替え結果を前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に加算することにより、前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に対して前記補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる加算回路部（６５）と、を備えてい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装置。
【請求項６】
前記切替回路部（６２）は、
前記補償値（Ｖｏｓ）を前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に加算することにより、前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせる加算回路部（６５）と、
前記補償値切替部（４０）の前記切替信号（ＳＥＬ）に従って、前記加算回路部（６５）によって前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせた前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と、前記加算回路部（６５）によって前記補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせていない前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と、を切り替えることにより、前記誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を前記電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に対して前記補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる切替部（６４）と、を備えてい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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流モード制御によって入力電圧を所定の大きさの出力電圧に変換するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のスイッチをスイッチングさせることによって入力電圧から所望の電圧を取得する昇降圧スイッチング電源回路が知られている。この昇降圧スイッチング電源回路は４つのスイッチをスイッチングさせるため、効率が悪化するという問題が存在していた。
【０００３】
スイッチング電源回路には高効率・高レギュレーション特性が要求されているため、昇降圧スイッチング電源回路で高効率を実現させる方法が考えられている。その一つとして、入力電圧が高いときに昇降圧動作から降圧動作に切替を行う方法がある。この方法により、スイッチングするスイッチを２つにすることができ、高効率を実現している。しかしながら、降圧／昇降圧切替時に出力電圧が変動してしまうという問題が生じるため、高レギュレーションが実現できていなかった。
【０００４】
そこで、この出力電圧変動低減を目的としたスイッチング電源装置が特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、誤差増幅器の過渡特性に起因して出力電圧変動が発生していることに着目して、降圧／昇降圧に応じて誤差増幅器の入力極性の切替を行うことにより、誤差増幅器の出力変動を抑える構成としている。これにより、誤差増幅器の過渡特性に影響されることなく切替を行い、切替時の出力電圧変動を低減させている。
【０００５】
ここで、スイッチング電源回路の動作として、電圧モード制御と電流モード制御とが一般的に知られている。
【０００６】
電圧モード制御では、出力電圧と基準電圧との誤差を誤差増幅器によって増幅した後、誤差増幅器の出力と三角波とを比較することによってＰＷＭ信号を生成して出力電圧を制御する。誤差増幅器の出力と三角波とを比較するだけの単純な動作であるため、制御回路の規模が小さいという利点がある。しかし、フィードバックのループ周波数特性においてＬＣ共振による２次の極が存在するため、位相余裕の確保が困難という欠点がある。そのため、部品が大型化したり、レギュレーションが低下するといった問題を抱えている。
【０００７】
一方、電流モード制御ではインダクタ電流でフィードバック制御を行うために、ループ周波数特性にＬＣ共振による２次の極が発生しない。そのため、位相余裕の確保が容易になり、部品の小型化やレギュレーションの向上が容易になる。
【０００８】
上記特許文献１で提案されているスイッチング電源装置では、出力電圧と基準電圧との誤差を誤差増幅器によって増幅する構成であるので、電圧モード制御に対応する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３１８６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、高レギュレーション特性で電圧モード制御より優れている電流モード制御が採用される傾向にあるが、特許文献１では電圧モード制御においてのみ有効であるため、電流モード制御における降圧／昇降圧切替時の出力電圧変動を抑えることができないという問題がある。
【００１１】
なお、上記では、降圧／昇降圧切替時の出力電圧変動について述べたが、電流モード制御における昇圧／昇降圧切替時の出力電圧変動の低減についても同様に解決が望まれている。
【００１２】
本発明は上記点に鑑み、電流モード制御において、降圧／昇降圧切替時または昇圧／昇降圧切替時の出力電圧変動を低減することができるスイッチング電源装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、入力側のスイッチング素子（１０、１１）と出力側のスイッチング素子（１２、１３）とをそれぞれスイッチングすると共に、当該スイッチングによって流れる電流をフィードバックする電流モード制御を行うことにより、入力電圧を降圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するスイッチング電源装置であって、複数のスイッチング素子（１０〜１３）のスイッチングによって流れる電流の大きさを検出する電流検出部（３０）と、入力電圧に対応する電圧と、入力電圧を降圧または昇降圧させる切り替えの基準となる第１基準電圧と、を比較することにより、入力電圧を降圧するのか、または、入力電圧を昇降圧するのかを示す切替信号（ＳＥＬ）を出力する補償値切替部（４０）と、を備えている。
【００１４】
また、出力電圧に対応する電圧と第２基準電圧とが等しくなるように変化する誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を生成する電圧制御部（５０）と、電流検出部（３０）の検出結果に基づいて誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に交差する電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を生成し、当該電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と電圧制御部（５０）の誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）との比較結果をセット信号として出力する電圧制御指令合算部（６０）と、を備えている。
【００１５】
さらに、電圧制御指令合算部（６０）のセット信号を入力し、このセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号に基づいて、入力側のスイッチング素子（１０、１１）をスイッチングするＰＷＭ指令算出部（７０）と、補償値切替部（４０）の切替信号（ＳＥＬ）とＰＷＭ指令算出部（７０）のＰＷＭ信号とを入力し、切替信号（ＳＥＬ）およびＰＷＭ信号に基づいて出力側のスイッチング素子（１２、１３）をスイッチングする切替制御部（８０）と、を備えている。
【００１６】
そして、電圧制御指令合算部（６０）は、補償値切替部（４０）から切替信号（ＳＥＬ）を入力し、切替信号（ＳＥＬ）が示す降圧／昇降圧の切り替えのタイミングで、誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）とのうちのいずれか一方を他方に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせることにより、電圧制御指令合算部（６０）から出力されるセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングをシフトさせる切替回路部（６２）を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、入力電圧を昇圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するスイッチング電源装置であって、電圧制御指令合算部（６０）のセット信号を入力し、このセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号に基づいて、出力側のスイッチング素子（１２、１３）をスイッチングするＰＷＭ指令算出部（７０）と、補償値切替部（４０）の切替信号（ＳＥＬ）とＰＷＭ指令算出部（７０）のＰＷＭ信号とを入力し、切替信号（ＳＥＬ）およびＰＷＭ信号に基づいて入力側のスイッチング素子（１０、１１）をスイッチングする切替制御部（８０）と、を備えている点が請求項１と異なり、請求項１に記載のスイッチング電源装置と同様に切替回路部（６２）を備えていることを特徴とする。
【００１８】
これによると、降圧／昇降圧の切り替えのタイミングもしくは昇圧／昇降圧の切り替えのタイミングで、切替回路部（６２）が電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に対して相対的に補償値（Ｖｏｓ）分だけ電圧シフトしているので、電圧制御指令合算部（６０）からセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングすなわちＰＷＭ指令算出部（７０）が生成するＰＷＭ信号のデューティー比を瞬時に切り替えることができる。このように、降圧／昇降圧もしくは昇圧／昇降圧の切り替え直後ではＰＷＭ信号のデューティー比は既に一定になっているので、降圧／昇降圧切替時もしくは昇圧／昇降圧切替時の出力電圧変動を低減することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のスイッチング電源装置において、切替回路部（６２）を、補償値切替部（４０）の切替信号（ＳＥＬ）に従って、補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせるか否かを切り替える切替部（６４）と、切替部（６４）の切り替え結果を電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に加算することにより、電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる加算回路部（６５）と、を備えた構成とすることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載のスイッチング電源装置において、切替回路部（６２）を、補償値（Ｖｏｓ）を電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に加算することにより、電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせる加算回路部（６５）と、補償値切替部（４０）の切替信号（ＳＥＬ）に従って、加算回路部（６５）によって補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせた電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と、加算回路部（６５）によって補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせていない電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）と、を切り替えることにより、電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）を誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる切替部（６４）と、を備えた構成とすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項１または２に記載のスイッチング電源装置において、切替回路部（６２）を、補償値切替部（４０）の切替信号（ＳＥＬ）に従って、補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせるか否かを切り替える切替部（６４）と、切替部（６４）の切り替え結果を誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に加算することにより、誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる加算回路部（６５）と、を備えた構成とすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、請求項１または２に記載のスイッチング電源装置において、切替回路部（６２）を、補償値（Ｖｏｓ）を誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）に加算することにより、誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせる加算回路部（６５）と、補償値切替部（４０）の切替信号（ＳＥＬ）に従って、加算回路部（６５）によって補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせた誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と、加算回路部（６５）によって補償値（Ｖｏｓ）分だけシフトさせていない誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）と、を切り替えることにより、誤差増幅器出力信号（Ｖｅ）を電流センス信号（Ｖｓｅｎｓ）に対して補償値（Ｖｏｓ）分だけ相対的にシフトさせる切替部（６４）と、を備えた構成とすることができる。
【００２３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図２】図１に示される切替部および加算回路部の一例を示した回路図である。
【図３】図１に示されるスイッチング電源装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】降圧／昇降圧切替時のデューティー値（Ｄｕｔｙ値）の変化を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図６】図５に示される切替部および加算回路部の一例を示した回路図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図８】図７に示されるスイッチング電源装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【図１３】他の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。スイッチング電源装置は、図１に示される入力側のスイッチング素子１０、１１と出力側のスイッチング素子１２、１３とをそれぞれスイッチングすることにより、入力電圧を降圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するスイッチング電源装置である。以下では、入力電圧をＶｉｎとし、出力電圧をＶｏｕｔとする。
【００２７】
入力電圧Ｖｉｎは例えば車載バッテリ等のバッテリ電圧であり、正極側の入力側端子１４と負極側の入力側端子１５とからスイッチング電源装置に取り込まれる。また、出力電圧Ｖｏｕｔは正極側の出力側端子１６と負極側の出力側端子１７とからスイッチング電源装置の外部に取り出される。入力側端子１５と出力側端子１７とはグランド等の共通の基準電位とされる。
【００２８】
入力側のスイッチング素子１０、１１は入力側端子１４、１５の間に直列に接続され、出力側のスイッチング素子１２、１３は出力側端子１６、１７の間に直列に接続されている。そして、入力側のスイッチング素子１０、１１の接続点と出力側のスイッチング素子１２、１３の接続点との間にインダクタンス１８が介在されたＨブリッジのスイッチング回路が構成されている。各スイッチング素子１０〜１３は、半導体スイッチング素子であり、例えばＭＯＳトランジスタ等が採用される。
【００２９】
また、入力側のスイッチング素子１０のゲートにはバッファ１９が接続され、入力側のスイッチング素子１１のゲートにはインバータ２０が接続されている。そして、バッファ１９およびインバータ２０には同一の信号が入力される。このため、各スイッチング素子１０、１１は一方がオンすると他方がオフするように動作する。すなわち、各スイッチング素子１０、１１は相補的に動作する。
【００３０】
同様に、出力側のスイッチング素子１２のゲートにはインバータ２１が接続され、出力側のスイッチング素子１３のゲートにはバッファ２２が接続されている。そして、インバータ２１およびバッファ２２に同一の信号が入力されると、各スイッチング素子１２、１３は一方がオンすると共に他方がオフするように相補的に動作する。
【００３１】
入力側に設けられたコンデンサ２３は、入力側のスイッチング素子１０がオンしたときにスイッチング素子１０に流れる電流の変動を吸収する役割を果たすものであり、入力側端子１４、１５の間に接続されている。入力電圧Ｖｉｎが安定している場合はコンデンサ２３は必須ではない。また、出力側に設けられたコンデンサ２４は出力側のスイッチング素子１２がオンしたときに出力される電流の変動を吸収する役割を果たすものであり、出力側端子１６、１７の間に接続されている。
【００３２】
さらに、スイッチング電源装置は、電流検出部３０と、補償値切替部４０と、電圧制御部５０と、電圧制御指令合算部６０と、ＰＷＭ指令算出部７０と、切替制御部８０と、を備えて構成されている。
【００３３】
電流検出部３０は、複数のスイッチング素子１０〜１３のスイッチングによって流れる電流をフィードバックする電流モード制御を行うための検出部であり、当該電流の大きさを検出するものである。電流検出部３０は電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓとして構成されている。本実施形態では、電流検出部３０は入力側のスイッチング素子１１と入力側端子１５との間に接続されている。スイッチング素子１１と電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓとの接続点の電圧が電流検出部３０の検出結果として電圧制御指令合算部６０に出力される。
【００３４】
補償値切替部４０は、入力電圧Ｖｉｎをモニタすることにより、入力電圧Ｖｉｎを降圧または昇降圧させる切り替えの指令を行うものである。このような補償値切替部４０は、抵抗４１、抵抗４２、第１基準電源４３、およびコンパレータ４４を備えている。
【００３５】
抵抗４１および抵抗４２は入力側端子１４、１５の間に直列に接続されている。これら抵抗４１と抵抗４２との接続点がコンパレータ４４の反転入力端子に接続されている。第１基準電源４３は、入力電圧Ｖｉｎの降圧／昇降圧の切り替えの基準となる切替閾値電圧として第１基準電圧を発生させる電圧源であり、コンパレータ４４の非反転入力端子に接続されている。本実施形態では、第１基準電圧をＶｔｈとする。
【００３６】
コンパレータ４４は、入力電圧Ｖｉｎに対応する電圧すなわち抵抗４１および抵抗４２の分圧と、第１基準電圧Ｖｔｈと、を比較することにより、入力電圧Ｖｉｎの降圧／昇降圧の切り替えを示す切替信号（フラグ）を出力するものである。本実施形態では、切替信号をＳＥＬとする。コンパレータ４４は、分圧が第１基準電圧Ｖｔｈを超えない場合、入力電圧Ｖｉｎを昇降圧するため、切替信号ＳＥＬとしてＨｉの電圧レベルの信号を出力する。一方、コンパレータ４４は、分圧が第１基準電圧Ｖｔｈを超える場合、入力電圧Ｖｉｎを降圧するため、切替信号ＳＥＬとしてＬｏｗの電圧レベルの信号を出力する。切替信号ＳＥＬは、電圧制御指令合算部６０と、ＰＷＭ指令算出部７０と、に出力される。
【００３７】
なお、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎに対応する電圧を抵抗４１および抵抗４２による分圧としたが、入力電圧Ｖｉｎそのものをモニタする場合は入力電圧Ｖｉｎに対応する電圧は入力電圧そのものである。
【００３８】
電圧制御部５０は、出力電圧Ｖｏｕｔをモニタすることにより、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧となるように制御を行うための電圧制御指令を出力するものである。このような電圧制御部５０は、抵抗５１、抵抗５２、第２基準電源５３、および誤差増幅器５４を備えている。
【００３９】
抵抗５１および抵抗５２は出力側端子１６、１７の間に直列に接続されている。これら抵抗５１と抵抗５２との接続点が誤差増幅器５４の反転入力端子に接続されている。第２基準電源５３は、第２基準電圧を発生させる電圧源であり、誤差増幅器５４の非反転入力端子に接続されている。本実施形態では、第２基準電圧をＶｒｅｆとする。
【００４０】
誤差増幅器５４は、上記の電圧制御指令として、出力電圧に対応する電圧すなわち抵抗５１および抵抗５２の分圧と第２基準電圧Ｖｒｅｆとが等しくなるように変化する誤差増幅器出力信号を生成し、この信号を出力するものである。本実施形態では、誤差増幅器出力信号をＶｅとする。誤差増幅器出力信号Ｖｅは電圧制御指令合算部６０に出力される。
【００４１】
電圧制御指令合算部６０は、各スイッチング素子１０〜１３をＰＷＭ制御する際のデューティー比を制御するものである。このような電圧制御指令合算部６０は、加算回路部６１と、切替回路部６２と、コンパレータ６３と、を備えている。
【００４２】
加算回路部６１は、図示しないスロープ補償回路で生成された三角波等の周期的な補償信号と、電流検出部３０の検出結果の反転信号と、を加算することにより、誤差増幅器出力信号Ｖｅに交差する周期的な電流センス信号Ｖｓｅｎｓを生成する。
【００４３】
切替回路部６２は、補償値切替部４０から切替信号ＳＥＬを入力し、この切替信号ＳＥＬが示す降圧／昇降圧の切り替えのタイミングで、誤差増幅器出力信号Ｖｅと電流センス信号Ｖｓｅｎｓとのうちのいずれか一方を他方に対して補償値分だけ相対的にシフトさせることにより、電圧制御指令合算部６０から出力されるセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングをシフトさせる回路部である。補償値はいわゆるオフセット値であり、本実施形態では補償値をＶｏｓとする。
【００４４】
本実施形態では、切替回路部６２は、誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して電流センス信号Ｖｓｅｎｓを相対的にシフトさせる。このため、切替回路部６２は、切替部６４と、加算回路部６５と、を備えている。
【００４５】
切替部６４は、補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬに従って、補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせるか否かを切り替えるものである。すなわち、切替部６４は加算回路部６１の出力に補償値Ｖｏｓを加算するのか、０Ｖを加算するのかを選択するスイッチである。また、加算回路部６５は、切替部６４の切り替え結果を電流センス信号Ｖｓｅｎｓに加算することにより、電流センス信号Ｖｓｅｎｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせる回路部である。
【００４６】
図２は、切替部６４と加算回路部６５の一例を示した回路図である。この図に示されるように、切替部６４には２つのトランスミッションゲート６４ａ、６４ｂが備えられており、これらのトランスミッションゲート６４ａ、６４ｂに入力される切替信号ＳＥＬに従って加算回路部６５に補償値Ｖｏｓの出力が切り替えられるようになっている。
【００４７】
また、加算回路部６５は、構成要素として、電流源６５ａ、６５ｂ、切替部６４の出力に従って駆動するＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｃ、加算回路部６１の出力（図２の「入力」）に従って駆動するＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｄを備えている。さらに、切替部６４側にＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｅ、６５ｆ、Ｎｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｇ、および抵抗６５ｈが設けられ、加算回路部６１側にＰｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｉ、６５ｊ、Ｎｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｋ、および抵抗６５ｌが設けられている。そして、ＭＯＳＦＥＴ６５ｆ、６５ｊに抵抗６５ｍが接続されており、ＭＯＳＦＥＴ６５ｆ、６５ｊと抵抗６５ｍとの接続点の電位が切替回路部６２の出力（電流センス信号Ｖｓｅｎｓ）となる。この回路が動作することにより、加算回路部６１が生成した電流センス信号Ｖｓｅｎｓに対して補償値Ｖｏｓが加算されたりされなかったりする。
【００４８】
コンパレータ６３は、切替回路部６２で取得された電流センス信号Ｖｓｅｎｓと電圧制御部５０の誤差増幅器出力信号Ｖｅとの比較結果をセット信号としてＰＷＭ指令算出部７０に出力する。
【００４９】
ＰＷＭ指令算出部７０は、電圧制御指令合算部６０から入力したセット信号に基づいて、各スイッチング素子１０〜１３をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号を生成するものである。このようなＰＷＭ指令算出部７０は、所定の周期でＨｉ／Ｌｏｗを繰り返すクロック信号を生成するクロック７１と、ＲＳラッチ７２と、を備えている。
【００５０】
ＲＳラッチ７２は、このセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号を生成するＲＳラッチ回路である。本実施形態では、ＲＳラッチ７２は、入力Ｓに電圧制御指令合算部６０のセット信号を入力し、入力Ｒにクロック信号を入力し、これらの信号のＨｉの電圧レベルの入力タイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、出力Ｑから出力する。
【００５１】
そして、ＰＷＭ指令算出部７０は、生成したＰＷＭ信号を出力することにより、ＰＷＭ信号に基づいて、入力側のスイッチング素子１０、１１をスイッチングする。
【００５２】
切替制御部８０は、補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬとＰＷＭ指令算出部７０のＰＷＭ信号とを入力し、切替信号ＳＥＬおよびＰＷＭ信号に基づいて出力側のスイッチング素子１２、１３をスイッチングするスイッチング手段である。本実施形態では、切替制御部８０は、例えばＡＮＤ回路として構成されている。
【００５３】
以上が、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成である。上述のように、車載バッテリのバッテリ電圧を入力電圧Ｖｉｎとして用いており、出力電圧Ｖｏｕｔは車両に搭載された電子機器で用いられる。なお、これは一例であって入力電圧、出力電圧に用いられる機器はこれに限定されない。
【００５４】
次に、上記のスイッチング電源装置の作動について、図３のタイミングチャートを参照して説明する。図３（ａ）は昇降圧から降圧への切替タイミングを含んだタイミングチャートであり、図３（ｂ）は降圧から昇降圧への切替タイミングを含んだタイミングチャートである。なお、図３において、上述のように入力電圧は抵抗４１および抵抗４２による分圧値であるが、図３では「入力電圧（Ｖｉｎ）」と記してある。以下では「入力電圧Ｖｉｎ」と言うが、実際は分圧値である。
【００５５】
まず、入力電圧Ｖｉｎが切替閾値電圧Ｖｔｈ（第１基準電圧）より低い場合、電圧制御指令合算部６０のコンパレータ６３によって切替信号ＳＥＬはＨｉの電圧レベルを保持する。この切替信号ＳＥＬは切替回路部６２の切替部６４および切替制御部８０に入力される。
【００５６】
切替信号ＳＥＬがＨｉの電圧レベルのときは、切替部６４では接続先がグランドに切り替えられるので、電流センス信号Ｖｓｅｎｓは加算回路部６１の出力、すなわちスロープ補償回路によって生成された補償信号から電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓに発生する電圧が減算された信号となる。
【００５７】
一方、誤差増幅器出力信号Ｖｅは出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗５１および抵抗５２で分圧された電圧と第２基準電圧Ｖｒｅｆとが等しくなるように変化する。そして、コンパレータ６３によって電流センス信号Ｖｓｅｎｓと誤差増幅器出力信号Ｖｅとが電圧比較されることによってセット信号が決定される。なお、電流センス信号Ｖｓｅｎｓが誤差増幅器出力信号Ｖｅを下回る度にコンパレータ６３からＨｉの電圧レベルのセット信号が出力される。
【００５８】
ＰＷＭ信号はＰＷＭ指令算出部７０のＲＳラッチ７２によって生成される。ＲＳラッチ７２の入力Ｒはクロック信号によって一定周期でリセットされ、入力ＳにＨｉの電圧レベルのセット信号が入力されるタイミングに従ったデューティー比のＰＷＭ信号が生成される。
【００５９】
ＰＷＭ指令算出部７０で生成されたＰＷＭ信号により入力側のスイッチング素子１０、１１がスイッチングされる。また、切替制御部８０にはＨｉの電圧レベルの切替信号ＳＥＬが入力されているので、切替制御部８０にＰＷＭ信号が入力されることで、出力側のスイッチング素子１２、１３がスイッチングされる。このように、スイッチング電源装置は、スイッチング素子１０とスイッチング素子１１、スイッチング素子１２とスイッチング素子１３はＰＷＭ信号によって相補的にスイッチングを行い、昇降圧動作を行っている。
【００６０】
そして、誤差増幅器出力信号Ｖｅと電流センス信号Ｖｓｅｎｓの電圧比較によってＰＷＭ信号のデューティー比が調整されるため、出力電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧になるようにフィードバック制御されることになる。
【００６１】
上記のような昇降圧の動作では、図３（ａ）に示されるように、クロック信号がＨｉの電圧レベルとなる時点Ｔ１０から、セット信号がＨｉの電圧レベルとなる時点Ｔ１１までが昇降圧動作におけるオンデューティーとなり、降圧／昇降圧の切替前の時点Ｔ１２まで繰り返される。
【００６２】
続いて、図３（ａ）の時点Ｔ１３において、入力電圧Ｖｉｎが切替閾値電圧Ｖｔｈより高くなると、切替信号ＳＥＬはＬｏｗの電圧レベルに切り替わる。これにより、切替制御部８０に入力される切替信号ＳＥＬはＬｏｗの電圧レベルとなるので、スイッチング素子１２は常時オン、スイッチング素子１３は常時オフとなり、降圧動作となる。
【００６３】
また、切替信号ＳＥＬがＬｏｗの電圧レベルに切り替わったことにより、切替回路部６２の切替部６４では接続先がグランドから補償値Ｖｏｓに切り替えられる。それにより、切替回路部６２から出力される電流センス信号Ｖｓｅｎｓは補償値Ｖｏｓ分の電圧が上昇する。
【００６４】
このように、降圧／昇降圧が切り替えられた時点Ｔ１３で瞬時に電流センス信号Ｖｓｅｎｓが補償値Ｖｏｓ分だけ増加するようにシフトするので、時点Ｔ１３後は電流センス信号Ｖｓｅｎｓが誤差増幅器出力信号Ｖｅを下回るタイミングが昇降圧動作のときよりも遅れる。このため、時点Ｔ１４でセット信号がＨｉの電圧レベルとなり、直後の時点Ｔ１５で次のクロック信号がＨｉの電圧レベルとなる。そして、時点Ｔ１５から時点Ｔ１６までが降圧動作におけるオンデューティーとなり、ＰＷＭ信号のデューティー比が大きくなる。このように、誤差増幅器出力信号Ｖｅが電圧変動すること無しに降圧動作として所望の出力電圧Ｖｏｕｔを得られるようなデューティーに瞬時に切り替わる。
【００６５】
上記では、昇降圧から降圧への切替について説明したが、降圧から昇降圧への切替についても同様である。この場合は、図３（ｂ）に示されるように、時点Ｔ２０から時点Ｔ２１までが降圧動作におけるオンデューティーとなり、時点Ｔ２２でＨｉの電圧レベルのＰＷＭ信号が生成された後、時点Ｔ２３で入力電圧Ｖｉｎが切替閾値電圧Ｖｔｈより低くなると、切替信号ＳＥＬはＨｉの電圧レベルに切り替わる。
【００６６】
これにより、切替回路部６２の切替部６４では接続先が補償値Ｖｏｓからグランドに切り替えられる。このため、時点Ｔ２３で瞬時に電流センス信号Ｖｓｅｎｓが補償値Ｖｏｓ分だけ減少するようにシフトするので、時点Ｔ２３後は電流センス信号Ｖｓｅｎｓが誤差増幅器出力信号Ｖｅを下回るタイミングが昇降圧動作のときよりも早くなる。したがって、ＰＷＭ信号のオンデューティーは時点Ｔ２４から時点Ｔ２５までとなり、これは図３（ａ）に示された時点Ｔ１０から時点Ｔ１１までと同じになる。
【００６７】
ここで、降圧のデューティー値をＤＢＵＣＫとし、昇降圧のデューティー値をＤＢＵＣＫＢＯＯＳＴとすると、スイッチング電源装置の昇降圧スイッチング時の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、
【００６８】
【数１】
0005648519.tif 000002
で表される。
【００６９】
また、降圧スイッチング時の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、
【００７０】
【数２】
0005648519.tif 000003
で表される。
【００７１】
このように、降圧時と昇降圧時とでデューティー値が異なるが、降圧／昇降圧切替時にこのデューティー値が瞬時に切り替わることになる。
【００７２】
そして、Ｖｉｎ＝Ｖｔｈのとき、ΔＤ＝ＤＢＵＣＫ−ＤＢＵＣＫＢＯＯＳＴとすると、ΔＤは、
【００７３】
【数３】
0005648519.tif 000004
となる。また、電流センス信号Ｖｓｅｎｓの振幅をΔＶｓｅｎｓとする。なお、図３に示される周期的な電流センス信号Ｖｓｅｎｓの最大値と最小値との差が電流センス信号Ｖｓｅｎｓの振幅ΔＶｓｅｎｓに相当する。これにより、補償値Ｖｏｓ（オフセット電圧）は、
【００７４】
【数４】
0005648519.tif 000005
となる。例えば、Ｖｏｕｔ＝６．０Ｖ、Ｖｔｈ＝１０．０Ｖ、ΔＶｓｅｎｓ＝２００ｍＶの場合、Ｖｏｓ＝４５ｍＶに設定すれば良い。
【００７５】
上記のように、降圧／昇降圧の切り替えによってＰＷＭ信号のデューティー値が変化するが、このことについて、図４を参照して説明する。図４は、降圧／昇降圧切替時のデューティー値（Ｄｕｔｙ値）の変化を示した図である。図４の左欄は昇降圧から降圧への切替時、図４の中欄は降圧から昇降圧への切替時、図４の右欄は降圧から昇降圧への切替および昇降圧から降圧への切替時のデューティー値の変化を示している。
【００７６】
図４の左欄に示されるように、昇降圧から降圧への切替時では、降圧時は誤差増幅器出力信号Ｖｅに基づくデューティーがＰＷＭ信号のデューティー値（図４の左欄の「ＰＷＭ」）となる。また、昇降圧から降圧への切替後は、誤差増幅器出力信号Ｖｅに基づくデューティーに補償値の分が足されたものがＰＷＭ信号のデューティー値となる。
【００７７】
また、図４の中欄に示されるように、昇降圧から降圧への切替時では、ＰＷＭ信号のデューティー値から補償値の分が差し引かれた分、すなわち誤差増幅器出力信号Ｖｅに基づくデューティーがＰＷＭ信号のデューティー値となる。このように、デューティー値（Ｄｕｔｙ値）は降圧／昇降圧の切り替えにより増えたり減ったりする。
【００７８】
そして、図４の右欄に示されるように、降圧と昇降圧との切り替えによるデューティー値（Ｄｕｔｙ値）は、昇降圧動作のときに上昇し、降圧のときに減少する。すなわち、誤差増幅器出力信号Ｖｅに基づくデューティー（補償されるＤｕｔｙ）は常に一定であり、昇降圧時には補償されるＤｕｔｙに対して補償値に基づくデューティー（補償Ｄｕｔｙ）が足されることでＰＷＭ信号のデューティーとなる。このように、降圧時と昇降圧時とでＰＷＭ信号のデューティーは異なる値となる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態では、電流検出部３０によって検出された電流に基づいて電流モード制御を行う際に、降圧／昇降圧切替時に誤差増幅器出力信号Ｖｅの比較対象となる電流センス信号Ｖｓｅｎｓを補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせることが特徴となっている。すなわち、降圧／昇降圧の切り替えのタイミングで、切替回路部６２の切替部６４が電流センス信号Ｖｓｅｎｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して相対的に補償値Ｖｏｓ分だけ電圧シフトしているので、電圧制御指令合算部６０からセット信号に含まれる比較結果の出力タイミングを瞬時に変更することができる。つまり、ＰＷＭ指令算出部７０が生成するＰＷＭ信号のデューティー比を瞬時に切り替えることができる。このように、降圧／昇降圧の切り替え直後ではＰＷＭ信号のデューティー比は既に一定になっているので、降圧／昇降圧切替時の出力電圧Ｖｏｕｔの変動を低減することができる。
【００８０】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図５は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【００８１】
本実施形態では、加算回路部６５は、電流センス信号Ｖｓｅｎｓに補償値Ｖｏｓを加算することにより、電流センス信号Ｖｓｅｎｓを補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせる。一方、切替部６４は、補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬに従って、加算回路部６５によって補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせた電流センス信号Ｖｓｅｎｓと、加算回路部６５によって補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせていない電流センス信号Ｖｓｅｎｓと、を切り替えて出力する。
【００８２】
このように、本実施形態では、加算回路部６５でもともと電流センス信号Ｖｓｅｎｓに補償値Ｖｏｓを加算しておき、切替部６４で加算回路部６１の出力と加算回路部６５の出力との切替を行うことで、コンパレータ６３に入力する電流センス信号Ｖｓｅｎｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせることができる。
【００８３】
このような切替回路部６２の切替部６４および加算回路部６５の一例を図６に示す。切替部６４および加算回路部６５の構成要素は例えば図２に示されるものと同じであるが、接続が異なる。
【００８４】
具体的には、Ｐｃｈ型のＭＯＳＦＥＴ６５ｃのゲートには予め補償値Ｖｏｓが印加される。また、切替部６４のトランスミッションゲート６４ａはＭＯＳＦＥＴ６５ｆ、６５ｊと抵抗６５ｍと切替回路部６２の出力端子（電流センス信号Ｖｓｅｎｓ）との間に接続され、トランスミッションゲート６４ｂは加算回路部６１の出力（図２の「入力」）を入力する端子と切替回路部６２の出力端子（電流センス信号Ｖｓｅｎｓ）との間に接続されている。これにより、トランスミッションゲート６４ａがオンのときには電流センス信号Ｖｓｅｎｓに補償値Ｖｏｓが加算されて出力される。一方、トランスミッションゲート６４ｂがオンのときには加算回路部６１の出力が電流センス信号Ｖｓｅｎｓとしてそのまま出力される。
【００８５】
以上のように、加算回路部６５でもともと電流センス信号Ｖｓｅｎｓに補償値Ｖｏｓを加算しておき、切替部６４で電流センス信号Ｖｓｅｎｓに補償値Ｖｏｓを加算したものとそうでないものとを切り替える構成とすることもできる。なお、本実施形態に係るスイッチング電源装置の作動は、図３に示されるものと同じである。
【００８６】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、誤差増幅器出力信号Ｖｅを固定し、電流センス信号Ｖｓｅｎｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせていたが、本実施形態では加算回路部６１で生成された電流センス信号Ｖｓｅｎｓを固定し、誤差増幅器出力信号Ｖｅを電流センス信号Ｖｓｅｎｓに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせることが特徴となっている。
【００８７】
図７は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。この図に示されるように、電圧制御指令合算部６０は、補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬを反転させるインバータ６６を備えている。
【００８８】
また、切替回路部６２に備えられた加算回路部６５は、電圧制御部５０の誤差増幅器５４の出力端子と電圧制御指令合算部６０のコンパレータ６３の非反転入力端子との間に設けられている。一方、コンパレータ６３の反転入力端子には加算回路部６１が接続され、加算回路部６１で生成された電流センス信号Ｖｓｅｎｓが直接入力される。
【００８９】
切替部６４は、第１実施形態と同様に、補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬに従って、補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせるか否かを切り替える。ここで、切替部６４は、インバータ６６によって反転された切替信号ＳＥＬに従って切替を行う。
【００９０】
そして、加算回路部６５は、切替部６４の切り替え結果すなわち０Ｖまたは補償値Ｖｏｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに加算する。これにより、加算回路部６５は、誤差増幅器出力信号Ｖｅを電流センス信号Ｖｓｅｎｓに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせる。
【００９１】
なお、本実施形態に係る切替部６４および加算回路部６５の回路構成は、例えば図２に示される回路を採用することができる。この場合、図２の「切替信号（ＳＥＬ）」の端子にはインバータ６６で反転された信号が入力され、「入力」の端子には誤差増幅器５４の出力が入力される。そして、「出力」の端子から誤差増幅器出力信号Ｖｅが出力される。
【００９２】
図８は、図７に示されるスイッチング電源装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。スイッチング電源装置の各部の作動は、第１実施形態と同じである。
【００９３】
まず、図８（ａ）に示される昇降圧から降圧への切替の動作においては、切替タイミング（図３の時点Ｔ１３に対応）までは切替信号ＳＥＬがＨｉの電圧レベルであるので、インバータ６６を介してＬｏｗの電圧レベルの切替信号ＳＥＬが切替部６４に入力される。これにより、切替部６４は接続先を補償値Ｖｏｓとしている。これにより、加算回路部６５は、誤差増幅器出力信号Ｖｅに補償値Ｖｏｓを加算し、誤差増幅器出力信号Ｖｅを電流センス信号Ｖｓｅｎｓに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせている。
【００９４】
続いて、昇降圧から降圧への切替タイミングでは、切替信号ＳＥＬがＨｉの電圧レベルからＬｏｗの電圧レベルの信号に切り替わり、インバータ６６を介してＨｉの電圧レベルの切替信号ＳＥＬが切替部６４に入力される。これにより、切替部６４は接続先を補償値Ｖｏｓからグランドに切り替える。
【００９５】
このため、加算回路部６５は、誤差増幅器出力信号Ｖｅに０Ｖを加算するので、誤差増幅器出力信号Ｖｅを補償値Ｖｏｓ分だけ小さくするように電圧シフトさせる。これにより、電流センス信号Ｖｓｅｎｓが誤差増幅器出力信号Ｖｅを下回るタイミングが遅くなるので、ＰＷＭ信号のデューティー比が大きくなる。
【００９６】
一方、図８（ｂ）に示される昇降圧から降圧への切替の動作においては、切替タイミング（図３の時点Ｔ２３に対応）では、切替信号ＳＥＬがＬｏｗの電圧レベルからＨｉの電圧レベルの信号に切り替わり、インバータ６６を介してＬｏｗの電圧レベルの切替信号ＳＥＬが切替部６４に入力される。これにより、切替部６４は接続先をグランドから補償値Ｖｏｓに切り替える。
【００９７】
これにより、加算回路部６５は、誤差増幅器出力信号Ｖｅに補償値Ｖｏｓを加算するので、誤差増幅器出力信号Ｖｅが補償値Ｖｏｓ分だけ大きくなる。これにより、電流センス信号Ｖｓｅｎｓが誤差増幅器出力信号Ｖｅを下回るタイミングが早くなるので、ＰＷＭ信号のデューティー比が小さくなる。
【００９８】
以上のように、電流センス信号Ｖｓｅｎｓを固定し、この電流センス信号Ｖｓｅｎｓに対して誤差増幅器出力信号Ｖｅを補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせることにより、切替タイミングで瞬時にＰＷＭ信号のデューティー比を切り替えることができる。
【００９９】
（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について説明する。図９は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。
【０１００】
本実施形態では、加算回路部６５は、補償値Ｖｏｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに加算することにより、誤差増幅器出力信号Ｖｅを補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせる。一方、切替部６４は、補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬに従って、加算回路部６５によって補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせた誤差増幅器出力信号Ｖｅと、加算回路部６５によって補償値Ｖｏｓ分だけシフトさせていない誤差増幅器出力信号Ｖｅと、を切り替えて出力する。
【０１０１】
このように、本実施形態では、加算回路部６５でもともと誤差増幅器出力信号Ｖｅに補償値Ｖｏｓを加算しておき、切替部６４で加算回路部６５と電圧制御部５０の誤差増幅器５４の出力との切替を行うことで、コンパレータ６３に入力する電流センス信号Ｖｓｅｎｓを誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせることができる。
【０１０２】
このように、本実施形態では、加算回路部６５でもともと誤差増幅器出力信号Ｖｅに補償値Ｖｏｓを加算しておき、切替部６４で加算回路部６５の出力と誤差増幅器５４の出力との切替を行うことで、コンパレータ６３に入力する誤差増幅器出力信号Ｖｅを電流センス信号Ｖｓｅｎｓに対して補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせることができる。
【０１０３】
なお、本実施形態に係る切替部６４および加算回路部６５の回路構成は、例えば図６に示される回路を採用することができる。この場合、図６の「切替信号（ＳＥＬ）」の端子にはインバータ６６で反転された信号が入力され、「入力」の端子には誤差増幅器５４の出力が入力される。そして、「出力」の端子から誤差増幅器出力信号Ｖｅが出力される。
【０１０４】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。図１０は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。なお、図１０に示されるスイッチング電源装置は、図１に示されるスイッチング電源装置の構成が基になっている。
【０１０５】
図１０に示されるように、電流検出部３０は、上述の電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓと、オペアンプ３１と、を備えて構成されている。電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓは入力側のスイッチング素子１０、１１の中間点とインダクタンス１８との間に接続されている。また、電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓの両端電圧がオペアンプ３１で増幅され、増幅結果が切替回路部６２の加算回路部６５に入力されるようになっている。すなわち、本実施形態に係る加算回路部６５は切替部６４の切替に従って誤差増幅器５４の出力を補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせる。
【０１０６】
また、電圧制御部５０の誤差増幅器５４と、電圧制御指令合算部６０のコンパレータ６３の非反転入力端子との間に加算回路部６１が設けられている。これにより、加算回路部６１は、誤差増幅器５４で精製された誤差増幅器出力信号Ｖｅと、図示しないスロープ補償回路で生成された三角波等の周期的な補償信号と、を加算することにより、電流センス信号Ｖｓｅｎｓに交差する周期的な誤差増幅器出力信号Ｖｅを生成する。このように、本実施形態では誤差増幅器出力信号Ｖｅが周期的な信号となる。
【０１０７】
このような構成では、周期的な誤差増幅器出力信号Ｖｅに対して、電流センス信号Ｖｓｅｎｓが切替タイミングで補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトすることなる。
【０１０８】
以上のように、インダクタンス１８に流れる電流をセンシングするインダクタンス電流センスの電流モード制御を行う構成とすることもできる。
【０１０９】
（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。図１１は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。この図に示されるように、電流検出部３０の電流センス抵抗Ｒｓｅｎｓは正極側の入力側端子１４と入力側のスイッチング素子１０との間に接続されている。このように、ハイサイド電流センスの電流モード制御を行う構成とすることもできる。
【０１１０】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、スイッチング電源装置は入力電圧を降圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するように構成されていた。本実施形態では、スイッチング電源装置は入力電圧を昇圧または昇降圧させて所定の大きさの出力電圧に変換するように構成されていることが特徴となっている。
【０１１１】
図１２は、本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成図である。この図に示されるスイッチング電源装置の構成は図１に示されるものとほぼ同じであるが、昇圧の場合は入力側のスイッチング素子１０、１１を制御するため、降圧／昇降圧切替の場合と接続が異なる。
【０１１２】
具体的には、切替制御部８０は補償値切替部４０の切替信号ＳＥＬとＰＷＭ指令算出部７０のＰＷＭ信号とを入力し、切替信号ＳＥＬおよびＰＷＭ信号に基づいて入力側のスイッチング素子１０、１１をスイッチングするように接続されている。すなわち、ＡＮＤ回路の出力端子がバッファ１９とインバータ２０とに接続されている。
【０１１３】
一方、出力側のスイッチング素子１２、１３はＰＷＭ指令算出部７０で生成されたＰＷＭ信号で動作するように接続されている。すなわち、ＲＳラッチ７２の出力Ｑがインバータ２１とバッファ２２とに接続されている。
【０１１４】
そして、切替回路部６２の切替部６４にはインバータ６６を介して切替信号ＳＥＬが入力される。
【０１１５】
上記のような構成によると、図３に示されるタイミングチャートにおいて、図３の切替信号（ＳＥＬ）の「昇降圧」が本実施形態に係る昇圧に該当し、図３の切替信号（ＳＥＬ）の「降圧」が本実施形態に係る昇降圧に該当する。
【０１１６】
ここで、昇降圧のデューティー値は上述の数１で表される。また、昇圧時のデューティーをＤＢＯＯＳＴとすると、スイッチング電源装置の昇圧スイッチング時の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、
【０１１７】
【数５】
0005648519.tif 000006
で表される。
【０１１８】
そして、Ｖｉｎ＝Ｖｔｈのとき、ΔＤ＝ＤＢＵＣＫＢＯＯＳＴ−ＤＢＯＯＳＴとすると、ΔＤは、
【０１１９】
【数６】
0005648519.tif 000007
となる。また、電流センス信号Ｖｓｅｎｓの振幅をΔＶｓｅｎｓとすると、補償値Ｖｏｓ（オフセット電圧）は、
【０１２０】
【数７】
0005648519.tif 000008
となる。この数７に基づいて第１実施形態と同様に補償値Ｖｏｓを設定すれば良い。
【０１２１】
以上説明したように、入力電圧を昇圧または昇降圧させる場合にも昇圧／昇降圧切替時に瞬時にＰＷＭ信号のデューティー値を変更することができる。
【０１２２】
なお、上記では、図１に示されるスイッチング電源装置の構成を昇圧／昇降圧切替の構成に変更した例について説明したが、電流センス信号Ｖｓｅｎｓと誤差増幅器出力信号Ｖｅとを補償値Ｖｏｓ分だけ相対的にシフトさせる切替回路部６２の構成については、図１に示された構成の他、図５、図７、図９に示された各構成のいずれかを昇圧／昇降圧切替の構成に採用しても良い。また、電流検出部３０についても、図１に示された構成の他、図１０や図１１に示された各構成のいずれかを昇圧／昇降圧切替の構成に採用しても良い。
【０１２３】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたスイッチング電源装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、降圧／昇降圧を切り替えるスイッチング電源装置において、誤差増幅器出力信号Ｖｅが周期的な信号となるように構成しても良い。昇圧／昇降圧を切り替えるスイッチング電源装置についても同様に、誤差増幅器出力信号Ｖｅが周期的な信号となるように構成しても良い。
【０１２４】
また、切替回路部６２に設けられた加算回路部６５の回路構成を、図１３に示される回路構成とすることもできる。図１３は、抵抗６５ｎ、６５ｐおよびオペアン６５ｑで加算回路部６５が構成された例である。そして、図１３（ａ）では、入力をトランスミッションゲート６４ａ、６４ｂによって０Ｖまたは補償値Ｖｏｓに切り替えるものであり、例えば図１に示されるように加算するものを切り替える場合に適用できる。一方、図１３（ｂ）では、出力をトランスミッションゲート６４ａ、６４ｂによって０Ｖまたは補償値Ｖｏｓに切り替えるものであり、図５に示されるように加算されたものとそうでないものとを切り替える場合に適用できる。
【０１２５】
ここで、電流センス信号Ｖｓｅｎｓを周期信号とする場合は「入力」に電流センス信号Ｖｓｅｎｓが入力され、「出力」からは電流センス信号Ｖｓｅｎｓが補償値Ｖｏｓ分だけシフトされた信号が出力される。同様に、誤差増幅器出力信号Ｖｅを周期信号とする場合は「入力」に電流センス信号Ｖｓｅｎｓが入力され、「出力」からは誤差増幅器出力信号Ｖｅが補償値Ｖｏｓ分だけシフトされた信号が出力される。
【符号の説明】
【０１２６】
１０〜１３  スイッチング素子
３０        電流検出部
４０        補償値切替部
５０        電圧制御部
６０        電圧制御指令合算部
６２        切替回路部
６４        切替部
６５        加算回路部
７０        ＰＷＭ指令算出部
８０        切替制御部
【図１】
0005648519.tif 000011
【図２】
0005648519.tif 000012
【図３】
0005648519.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005648519.tif 000023