(57)【要約】【課題】インダクタンス電流の平均電流値を高精度に求めることができるスイッチング電源装置用制御装置及びスイッチング電源装置を提供することを課題とする。【解決手段】スイッチング電源装置用制御装置１０であって、スイッチング制御するための駆動信号ＰＳを生成する制御手段１６と、インダクタンス４に流れる電流を検出する電流検出手段６，１１と、検出した電流ＩＬを一定のサンプリング周期でサンプリングするＡ／Ｄ変換手段１２と、サンプリングした各電流値を、駆動信号ＰＳのオン期間の開始時点からのサンプリング数又は／及びオフ期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けして記憶する記憶手段１３と、サンプリング周期毎にカウントし、駆動信号ＰＳのオン期間又は／及びオフ期間のカウント数Ｍ，Ｎを検出するカウント手段１４と、カウント数Ｍ，Ｎの半数を求める演算手段１５とを含むことを特徴とする。【選択図】  図１
2004297943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源装置のスイッチング素子をスイッチング制御するための駆動信号を生成する制御手段と、
スイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出した電流を一定のサンプリング周期でサンプリングするＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段でサンプリングした各電流値を、前記駆動信号の各周期におけるスイッチング素子をオンする期間の開始時点からのサンプリング数又は／及びオフする期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けして記憶する記憶手段と、
前記サンプリング周期毎にカウントし、前記駆動信号の各周期におけるスイッチング素子をオンする期間又は／及びオフする期間のカウント数を検出するカウント手段と、
前記カウント手段で検出したオンする期間又は／及びオフする期間のカウント数の半数を求める演算手段と
を含み、
前記制御手段では、前記カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には前記演算手段で求めた半数に対応する前記記憶手段におけるオンする期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けられている電流値に基づいて駆動信号を生成し、前記カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には前記演算手段で求めた半数に対応する前記記憶手段における前記オフする期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けられている電流値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置用制御装置。
【請求項２】
前記駆動信号の各周期においてオンする期間がオフする期間より長い場合には前記カウント手段でオンする期間のカウント数を検出してオンする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動信号の各周期においてオフする期間がオンする期間より長い場合には前記カウント手段でオフする期間のカウント数を検出してオフする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とする請求項１に記載するスイッチング電源装置用制御装置。
【請求項３】
スイッチング電源装置のスイッチング素子をスイッチング制御するための駆動信号を生成する制御手段と、
スイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流を検出する電流検出手段と、
一定時間毎にカウントし、前記駆動信号の各周期におけるスイッチング素子をオンする期間又はオフする期間のカウント数を検出する第１カウント手段と、
前記第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には当該カウント数に基づいて次のオフする期間に対する一定時間を単位とした時間数の半数を求め、前記第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には当該カウント数に基づいて次のオンする期間に対する一定時間を単位とした時間数の半数を求める演算手段と、
前記一定時間毎にカウントし、前記第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には次のオフする期間の開始時点からのカウント数を検出し、前記第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には次のオンする期間の開始時点からのカウント数を検出する第２カウント手段と、
前記第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には前記演算手段で求めた次のオフする期間の時間数の半数に対応するカウント数を前記第２カウント手段で検出したときに前記電流検出手段で検出している電流をサンプリングし、前記第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には前記演算手段で求めた次のオンする期間の時間数の半数に対応するカウント数を前記第２カウント手段で検出したときに前記電流検出手段で検出している電流をサンプリングするＡ／Ｄ変換手段と
を含み、
前記制御手段では、前記Ａ／Ｄ変換手段でサンプリングした電流値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置用制御装置。
【請求項４】
前記駆動信号においてオンする期間が一定周期毎に開始する場合には前記第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出して次のオフする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動信号においてオフする期間が一定周期毎に開始する場合には前記第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出して次のオンする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とする請求項３に記載するスイッチング電源装置用制御装置。
【請求項５】
スイッチング素子をスイッチング制御するための駆動信号を生成する制御装置と、
前記制御装置で生成した駆動信号に基づいてオン／オフするスイッチング素子と
を含み、
前記制御装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載する制御装置であることを特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源装置用制御装置及びスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング電源装置は、小型軽量かつ高効率等の特長を有しており、各種機器に組み込まれているマイコンやパソコン等の電源として幅広く利用されている。これらパソコン等では、低電圧化及び高速処理化が進み、消費電流が増加する一方である。そのため、スイッチング電源装置では、パソコン等における処理負荷に応じて、負荷電流が急減に増大したりあるいは減少したりする。また、スイッチング電源装置は、広い入力電圧範囲に対応が容易という特長を有しており、世界数カ国で対応可能な電源や入力電圧の仕様設定が広い電源としても利用されている。スイッチング電源装置では、このような負荷電流や入力電圧の変化に対して安定した出力電圧を補償する必要がある。さらに、負荷電流や入力電圧の急激な変化に対して出力電圧が過渡応答となった場合でも、スイッチング電源装置では、安定した状態に迅速に回復することが求められている。
【０００３】
そのために、スイッチング電源装置は、デジタル制御方式のコントローラＩＣ［Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ］等の制御装置を備えており、この制御装置によりＦＥＴ［Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ］等のスイッチング素子を高速にオン／オフする。制御装置では、電圧モード制御や電流モード制御によるフィードバック制御により、スイッチング電源装置の出力電圧等に基づいてスイッチング素子をオン／オフするためのＰＷＭ［Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ］信号を生成している。
【０００４】
特に、電流モード制御には、ピーク電流モード制御と平均電流モード制御がある。ピーク電流モード制御では、制御装置においてスイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流の変化に基づいて制御を行うので、検出したインダクタンス電流を短いサンプリング周期でサンプリングした電流値が必要となる。一方、平均電流モード制御では、制御装置においてインダクタンスに流れる電流の増加期間や減少期間の平均電流値に基づいて制御を行うので、検出したインダクタンス電流を比較的長いサンプリング周期でサンプリングした電流値でよい。そのため、平均電流モード制御の場合、ピーク電流モード制御に比べてＡ／Ｄコンバータの構成を簡単化でき、回路規模を小さくできる。平均電流モード制御を行うためには、高精度に出力電流の平均値を検出する必要があり、様々な電流の検出方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５８−１９８１６５号公報
【特許文献２】
特開昭６３−８０７７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
平均電流モード制御の場合、インダクタンス電流の平均電流値を求める方法として以下のような方法が考えられる。例えば、インダクタンス電流ＩＬの増加期間（ＰＷＭ信号ＰＳにおけるオン期間）における平均電流値を求める場合、図１６に示すように、検出したインダクタンス電流ＩＬの増加期間におけるサンプリング電流値のうちの最小値Ｉｍｉｎと最小値Ｉｍａｘとを加算し、その加算値を二分の一して平均電流値Ｉａｖｅを求める。
【０００７】
しかしながら、スイッチング電源装置では、ＰＷＭ信号ＰＳにおける立ち上がりや立ち下がり時にスイッチング素子が高速にオン／オフし、そのオン／オフ毎にスイッチングノイズが発生する。このスイッチングノイズはインダクタンスに流れる電流にも作用するので、図１７に示すように、インダクタンス電流ＩＬの増加期間と減少期間との切り換り時点にオーバシュートやアンダシュートが発生する。そのため、インダクタンス電流ＩＬの最小値や最大値を正しい値として検出できなくなり、正しい平均電流値を求めることができない。
【０００８】
そこで、本発明は、インダクタンス電流の平均電流値を高精度に求めることができるスイッチング電源装置用制御装置及びスイッチング電源装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスイッチング電源装置用制御装置は、スイッチング電源装置のスイッチング素子をスイッチング制御するための駆動信号を生成する制御手段と、スイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段で検出した電流を一定のサンプリング周期でサンプリングするＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段でサンプリングした各電流値を、駆動信号の各周期におけるスイッチング素子をオンする期間の開始時点からのサンプリング数又は／及びオフする期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けして記憶する記憶手段と、サンプリング周期毎にカウントし、駆動信号の各周期におけるスイッチング素子をオンする期間又は／及びオフする期間のカウント数を検出するカウント手段と、カウント手段で検出したオンする期間又は／及びオフする期間のカウント数の半数を求める演算手段とを含み、制御手段では、カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には演算手段で求めた半数に対応する記憶手段におけるオンする期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けられている電流値に基づいて駆動信号を生成し、カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には演算手段で求めた半数に対応する記憶手段におけるオフする期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けられている電流値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
このスイッチング電源装置用制御装置では、スイッチング電源装置のスイッチング素子を制御するために、制御手段によりインダクタンスに流れる電流を用いて駆動信号を生成する。そのために、この制御装置では、電流検出手段によりスイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流を検出し、Ａ／Ｄ変換手段によりその検出したインダクタンス電流を一定のサンプリング周期によりサンプリングする。その際、制御装置では、サンプリングした各電流値を、駆動信号の各周期におけるオン期間のインダクタンス電流を検出している場合にはそのオン期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けして記憶手段に記憶し、駆動信号の各周期におけるオフ期間のインダクタンス電流を検出している場合にはそのオフ期間の開始時点からのサンプリング数に関連付けして記憶手段に記憶する。つまり、記憶手段には、オン期間の各サンプリング値についてはそのオン期間の開始時点からのサンプリングした順番（サンプリング数）が判るように記憶されており、オフ期間の各サンプリング値についてはそのオフ期間の開始時点からのサンプリングした順番（サンプリング数）が判るように記憶されている。さらに、制御装置では、カウント手段によりサンプリング周期毎にカウントし、駆動信号の各周期におけるオン期間又は／及びオフ期間のカウント数を検出する。つまり、オン期間又は／及びオフ期間の長さがサンプリング周期の何周期分かを検出する。検出後、制御装置では、演算手段によりその検出したオン期間又は／及びオフ期間のカウント数の半数を求める。つまり、オン期間又は／及びオフ期間に含まれる全サンプリング値の中から中央値（平均電流値）を抽出するために、オフ期間又は／及びオン期間の中間点を求める。そして、制御装置では、オンする期間のカウント数を検出した場合、記憶手段から演算手段で求めた半数に対応するオンする期間の開始時点からのサンプリング数を検出し、制御手段によりその検出したサンプリング数に関連付けられている電流値に基づいて駆動信号を生成する。一方、制御装置では、オフする期間のカウント数を検出した場合、記憶手段から演算手段で求めた半数に対応するオフする期間の開始時点からのサンプリング数を検出し、制御手段によりその検出したサンプリング数に関連付けられている電流値に基づいて駆動信号を生成する。このように、制御装置では、記憶手段に記憶されているオン期間又は／及びオフ期間に含まれる全サンプリング値の中から中央値（すなわち、平均電流値）を直接抽出している。したがって、制御装置では、インダクタンス電流の増加期間又は／及び減少期間の平均電流値を求めるために、駆動信号における立ち上がりや立ち下がり時のスイッチング素子のオン／オフによるスイッチングノイズの影響を受ける可能性のあるインダクタンス電流のサンプリング値を用いていない。そのため、制御装置では、インダクタンス電流の正しい平均電流値を求めることができ、高精度な平均電流モード制御を行うことができる。なお、電流検出手段は、スイッチング素子に流れる電流を検出してもよい。
【００１１】
なお、駆動信号は、スイッチング電源装置のスイッチング素子をオン／オフするための信号であり、例えば、ＰＷＭ信号である。カウント数の半数を求める場合には、カウント数が偶数かあるいは奇数か、カウント数を検出するときに０から数え始めたかあるいは１から数え始めたか等を考慮し、演算式や小数点以下の処理（四捨五入、切り上げ、切り下げ）を決める。半数に対応するには、半数に一致する数及び半数を求めた場合の小数点以下の四捨五入、切り上げ、切り下げの各処理に応じた数を含むものとする。
【００１２】
本発明の上記スイッチング電源装置用制御装置は、駆動信号の各周期においてオンする期間がオフする期間より長い場合にはカウント手段でオンする期間のカウント数を検出してオンする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成し、駆動信号の各周期においてオフする期間がオンする期間より長い場合にはカウント手段でオフする期間のカウント数を検出してオフする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成すると好適である。
【００１３】
このスイッチング電源装置用制御装置では、駆動信号におけるオン期間がオフ期間より長い場合、カウント手段でオン期間のカウント数を検出し、オン期間の電流値に基づいて駆動信号を生成する。一方、制御装置では、駆動信号におけるオフ期間がオン期間より長い場合、カウント手段でオフ期間のカウント数を検出し、オフ期間の電流値に基づいて駆動信号を生成する。そのため、この制御装置では、インダクタンス電流の平均電流値を求める精度が向上する。というのは、駆動信号におけるオン期間とオフ期間の２つの期間では、長い期間の方がインダクタンス電流をサンプリングするサンプリング数が多くなる。サンプリング数が多いほど電流値の平均値を求める場合の精度が高くなるので、長い期間から求めた電流値を制御に用いている。
【００１４】
本発明に係るスイッチング電源装置用制御装置は、スイッチング電源装置のスイッチング素子をスイッチング制御するための駆動信号を生成する制御手段と、スイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流を検出する電流検出手段と、一定時間毎にカウントし、駆動信号の各周期におけるスイッチング素子をオンする期間又はオフする期間のカウント数を検出する第１カウント手段と、第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には当該カウント数に基づいて次のオフする期間に対する一定時間を単位とした時間数の半数を求め、第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には当該カウント数に基づいて次のオンする期間に対する一定時間を単位とした時間数の半数を求める演算手段と、一定時間毎にカウントし、第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には次のオフする期間の開始時点からのカウント数を検出し、第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には次のオンする期間の開始時点からのカウント数を検出する第２カウント手段と、第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出した場合には演算手段で求めた次のオフする期間の時間数の半数に対応するカウント数を第２カウント手段で検出したときに電流検出手段で検出している電流をサンプリングし、第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出した場合には演算手段で求めた次のオンする期間の時間数の半数に対応するカウント数を第２カウント手段で検出したときに電流検出手段で検出している電流をサンプリングするＡ／Ｄ変換手段とを含み、制御手段では、Ａ／Ｄ変換手段でサンプリングした電流値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
このスイッチング電源装置用制御装置は、スイッチング電源装置のスイッチング素子を制御するために、制御手段によりインダクタンス電流を用いて駆動信号を生成する。そのために、この制御装置では、電流検出手段によりスイッチング電源装置の平滑回路のインダクタンスに流れる電流を検出する。また、制御装置では、第１カウント手段により一定時間毎にカウントし、駆動信号の各周期におけるオン期間又は／及びオフ期間のカウント数を検出する。検出後、制御装置では、第１カウント手段でオン期間のカウント数を検出した場合、演算手段によりその検出したオン期間のカウント数に基づいてそのオン期間に続くオフ期間に対する一定時間を単位とした時間数の半数を求める。一方、制御装置では、第１カウント手段でオフ期間のカウント数を検出した場合、演算手段によりその検出したオフ期間のカウント数に基づいてそのオフ期間に続くオン期間に対する一定時間を単位とした時間数の半数を求める。つまり、カウント数を検出したオン期間の次のオフ期間又はカウント数を検出したオフ期間の次のオン期間のインダクタンス電流から中央値（平均電流値）のみをサンプリングするために、次のオン期間又はオフ期間における中間点（一定時間を単位とした時間数の半数）を求める。ちなみに、駆動信号の一周期における一定時間を単位とした時間数を予め求めることができるので、演算手段ではこの駆動信号の一周期の時間数を利用して演算を行っている。第１カウント手段でオン期間のカウント数を検出した場合、制御装置では、第２カウント手段により一定時間毎にカウントし、次のオフ期間の開始時点からのカウント数を検出する。そして、制御装置では、第２カウント手段により次のオフ期間の時間数の半数に対応するカウント数を検出したときに、Ａ／Ｄ変換手段により電流検出手段で検出している電流をサンプリングする。一方、第１カウント手段でオフ期間のカウント数を検出した場合、制御装置では、第２カウント手段により一定時間毎にカウントし、次のオンする期間の開始時点からのカウント数を検出する。そして、制御装置では、第２カウント手段により次のオン期間の時間数の半数に対応するカウント数を検出したときに、Ａ／Ｄ変換手段により電流検出手段で検出している電流をサンプリングする。そして、制御装置では、制御手段によりＡ／Ｄ変換手段でサンプリングした電流値に基づいて駆動信号を生成する。このように、制御装置では、駆動信号のオン期間又はオフ期間を一定時間毎にカウントし、そのカウント数からカウントされた期間の次の期間の中間点を求め、次の期間の中間点の電流値（平均電流値）を一回だけサンプリングしている。したがって、制御装置では、インダクタンス電流の増加期間又は減少期間の平均電流値を求めるために、駆動信号における立ち上がりや立ち下がり時のスイッチング素子のオン／オフによるスイッチングノイズの影響を受ける可能性のあるインダクタンス電流を用いていない。そのため、制御装置では、インダクタンス電流の正しい平均電流値を求めることができ、高精度な制御を行うことができる。さらに、制御装置では、Ａ／Ｄ変換手段におけるサンプリングを駆動信号の一周期に一回しか行わないでよいので、Ａ／Ｄ変換手段の構成を簡単化できる。
【００１６】
なお、一定時間としては、例えば、制御装置のマスタクロックの一周期やその分周期、Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング周期の一周期等がある。時間数の半数を求める場合には、時間数が偶数かあるいは奇数か、カウント数を検出するときに０から数え始めたかあるいは１から数え始めたか等を考慮し、演算式や小数点以下の処理（四捨五入、切り上げ、切り下げ）を決める。半数に対応するには、半数に一致する数及び半数を求めた場合の小数点以下の四捨五入、切り上げ、切り下げの各処理に応じた数を含むものとする。
【００１７】
本発明の上記スイッチング電源装置用制御装置は、駆動信号においてオンする期間が一定周期毎に開始する場合には第１カウント手段でオンする期間のカウント数を検出して次のオフする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成し、駆動信号においてオフする期間が一定周期毎に開始する場合には第１カウント手段でオフする期間のカウント数を検出して次のオンする期間の電流値に基づいて駆動信号を生成すると好適である。
【００１８】
このスイッチング電源装置用制御装置では、駆動信号のオン期間が一定周期毎に始まる場合、第１カウント手段でオン期間のカウント数を検出し、次のオフ期間の電流値に基づいて駆動信号を生成する。一方、制御装置では、駆動信号のオフ期間が一定周期毎に始まる場合、第１カウント手段でオフ期間のカウント数を検出し、次のオン期間の電流値に基づいて駆動信号を生成する。
【００１９】
本発明に係るスイッチング電源装置は、スイッチング素子をスイッチング制御するための駆動信号を生成する制御装置と、制御装置で生成した駆動信号に基づいてオン／オフするスイッチング素子とを含み、制御装置は、上記のいずれかの制御装置であることを特徴とする。
【００２０】
このスイッチング電源装置は、制御装置を上記制御装置の構成とし、インダクタンス電流の平均電流値に基づいて生成された駆動信号によりスイッチング素子をオン／オフする。そして、このスイッチング電源装置では、目標電圧となるように、スイッチング素子のオン／オフにより入力電圧を出力電圧に変換する。上記制御装置によって制御されることにより、このスイッチング電源装置では、制御装置で用いるインダクタンス電流の平均電流値の精度が向上し、高い精度の制御を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置用制御装置及びスイッチング電源装置の実施の形態を説明する。
【００２２】
本実施の形態では、本発明に係るスイッチング電源装置を降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに適用し、本発明に係るスイッチング電源装置用制御装置をＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を制御するためのＰＷＭ信号を生成するコントローラＩＣに適用する。本実施の形態に係るコントローラＩＣは、高速で処理を行うデジタル制御式であり、インダクタンス電流の平均電流値を用いた平均電流モード制御によりＤＣ／ＤＣコンバータをフィードバック制御する。本実施の形態には、平均電流値を求める方法の違いにより３つの実施の形態があり、第１の実施の形態が請求項１〜２に対応した形態であり、第２の実施の形態及び第３の実施の形態が請求項３〜４に対応した形態である。
【００２３】
図１を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは、ＤＣ／ＤＣコンバータの主要な構成及び動作は同じであり、コントローラＩＣにおける平均電流値を求める構成及び動作のみが異なる。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成及び動作の説明は第１の実施の形態でのみ行う。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、直流の入力電圧ＶＩを直流の出力電圧ＶＯ（＜ＶＩ）に変換する電源回路であり、様々な用途で使用でき、例えば、ＶＲＭ［Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ  Ｍｏｄｕｌｅ］で使用される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、ＰＷＭ制御によりスイッチング素子をオン／オフするスイッチングレギュレータである。入力電圧ＶＩは、可変であり、入力電圧範囲（例えば、５〜１２Ｖ）が設定されている。出力電圧ＶＯは、負荷Ｌに応じて一定の目標電圧（例えば、１Ｖ）が設定されている。負荷Ｌは、例えば、コンピュータやルータ等の通信機器などのＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰが相当し、処理負荷に応じて負荷電流が大きく変動する負荷である。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、主な構成として、２個のＦＥＴ等のスイッチング素子２，３、インダクタンス４、コンデンサ５及びコントローラＩＣ１０（又は、第２の実施の形態の場合にはコントローラＩＣ２０（図６参照）、又は、第３の実施の形態の場合にはコントローラＩＣ３０（図１１参照））を備えている。スイッチング素子２は、コントローラＩＣ１０からのＰＷＭ信号がハイ信号のときにオンする。スイッチング素子３は、ＰＷＭ信号がロー信号のときにオンする。インダクタンス４及びコンデンサ５は、平滑回路を構成する。スイッチング素子２，３のスイッチング動作によって振幅が入力電圧ＶＩに等しいパルス状電圧が平滑回路に出力され、平滑回路においてそのパルス状電圧を平均化する。コントローラＩＣ１０は、出力電圧ＶＯが目標電圧となるように、インダクタンス４に流れる電流及び出力電圧ＶＯに基づいて平均電流モード制御によりＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２，３のオン／オフを制御する。インダクタンス４に流れる電流を検出するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１にはインダクタンス４に直列に電流検出用の抵抗６が接続されている。抵抗６は、インダクタンス４を流れる電流を検出可能な小さな抵抗値が設定され、インダクタンス電流ＩＬを電圧に変換してコントローラＩＣ１０に出力する。
【００２６】
図１〜図３を参照して、第１の実施の形態に係るコントローラＩＣ１０の構成について説明する。図２は、図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリングクロックである。図３は、図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリングクロックである。
【００２７】
コントローラＩＣ１０は、マスタクロック（例えば、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）に基づいて動作するデジタル回路である。コントローラＩＣ１０では、平均電流モード制御によるフィードバック制御により、出力電圧ＶＯとインダクタンス電流ＩＬとに基づいてＰＷＭ信号ＰＳを生成する。特に、コントローラＩＣ１０では、インダクタンス電流ＩＬからその電流の増加期間又は減少期間の平均電流値ＡＶを求めるために、生成したＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間（すなわち、スイッチング素子２をオンする期間）又はロー期間（すなわち、スイッチング素子２をオフする期間）をサンプリングクロックＳＣ毎にカウントし、そのカウント数の半数（リード値ＲＶ）を用いてインダクタンス電流ＩＬのサンプリング値ＳＶ，・・・から平均電流値ＡＶを抽出する。そのために、コントローラＩＣ１０は、アンプ１１、Ａ／Ｄコンバータ１２、レジスタ１３、カウンタ１４、演算回路１５、制御回路１６、反転回路１７を備えている。なお、以下の説明におけるハイ信号はコントローラＩＣの電源電圧（例えば、５Ｖ）等が設定され、図中では１で示している。また、ロー信号は０Ｖが設定され、図中では０で示している。
【００２８】
なお、第１の実施の形態では、抵抗６及びアンプ１１が請求項１に記載する電流検出手段に相当し、Ａ／Ｄコンバータ１２が請求項１に記載するＡ／Ｄ変換手段に相当し、レジスタ１３が請求項１に記載する記憶手段に相当し、カウンタ１４が請求項１に記載するカウント手段に相当し、演算回路１５が請求項１に記載する演算手段に相当し、制御回路１６が請求項１に記載する制御手段に相当する。
【００２９】
アンプ１１は、抵抗６によって変換されたインダクタンス電流ＩＬに対応する電圧を、Ａ／Ｄコンバータ１２で処理可能な電圧に増幅する。
【００３０】
Ａ／Ｄコンバータ１２では、サンプリングクロックＳＣに基づいて、インダクタンス電流ＩＬ（電圧値）をサンプリングする（図２（ａ）（ｄ）、図３（ａ）（ｄ）参照）。そして、Ａ／Ｄコンバータ１２では、その各サンプリング値ＳＶをレジスタ１３に書き込む。Ａ／Ｄコンバータ１２では、基本的には、インダクタンス電流ＩＬの増加期間（ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間）又は減少期間（ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間）いずれか一方の期間をサンプリングするが、両方の期間（すなわち、全期間）をサンプリングするように構成してもよい。インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合、Ａ／Ｄコンバータ１２では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がると同時にサンプリングを開始し、ハイ信号からロー信号に立ち下がると同時にサンプリングを終了する。一方、インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合、Ａ／Ｄコンバータ１２では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がると同時にサンプリングを開始し、ロー信号からハイ信号に立ち上がると同時にサンプリングを終了する。
【００３１】
なお、サンプリングクロックＳＣは、分周器（図示せず）によってマスタクロックＭＣを分周した信号であり、ＰＷＭ信号ＰＳの一周期に数十周期程度有し、第１の実施の形態では、図２（ｄ）、図３（ｄ）に示すように、ＰＷＭ信号ＰＳの一周期に４０周期有する。
【００３２】
レジスタ１３は、Ａ／Ｄコンバータ１２でサンプリングしたサンプリング値ＳＶ，・・・を格納するレジスタであり、最低、４０個のサンプリング値ＳＶ，・・・を格納できる容量を有している。レジスタ１３には、ＰＷＭ信号ＰＳが立ち上がる又は立ち下がる毎に、Ａ／Ｄコンバータ１２でサンプリングされた各サンプリング値ＳＶ，・・・がレジスタ１３における先頭の格納場所から順に一時記憶される。具体的には、Ａ／Ｄコンバータ１２でインダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間をサンプリングした場合、レジスタ１３には、先頭の格納場所に増加期間又は減少期間で１番目にサンプリングされたサンプリング値ＳＶが格納され、次の格納場所に増加期間又は減少期間で２番目にサンプリングされたサンプリング値ＳＶが格納される。したがって、レジスタ１３における格納場所が先頭の格納場所から何番目かの情報は、Ａ／Ｄコンバータ１２における増加期間又は減少期間の開始時点（ＰＷＭ信号ＰＳの立ち上がり又は立ち下がり）からのサンプリングした順番（サンプリング数に相当）を示す。そして、レジスタ１３では、次の周期に対するサンプリング処理を開始する毎に、格納されているサンプリング値ＳＶ，・・・が初期化される。
【００３３】
カウンタ１４は、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間又はオフ期間がサンプリングクロックＳＣの周期の何周期分に相当するかを検出する。インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合、カウンタ１４では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がると同時にカウントを開始し、サンプリングクロックＳＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がるとカウントを終了する（図２（ｂ）〜（ｄ）参照）。インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合、カウンタ１４では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がると同時にカウントを開始し、サンプリングクロックＳＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がるとカウントを終了する（図３（ｂ）〜（ｄ）参照）。そして、カウンタ１４では、そのカウントした値をカウント数Ｍ又はＮとして演算回路１５に出力する。カウント数Ｍが、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がサンプリングクロックＳＣの周期の何周期分かを示す。カウント数Ｎが、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がサンプリングクロックＳＣの周期の何周期分かを示す。なお、カウンタ１４では、１から数え始める。
【００３４】
演算回路１５は、カウンタ１４のカウント数Ｍ又はＮの半数（リード値ＲＶ）を演算する。演算回路１５では、カウンタ１４でＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間をカウントした場合には以下の（１）式によりリード値ＲＶを演算し、カウンタ１４でロー期間をカウントした場合には以下の（２）式によりリード値ＲＶを演算する。この演算式の場合、演算回路１５では、少数点以下を切り捨てる。あるいは、演算回路１５では、カウンタ１４でハイ期間をカウントした場合には以下の（３）式によりリード値ＲＶを演算し、カウンタ１４でロー期間をカウントした場合には以下の（４）式によりリード値ＲＶを演算する。この演算式の場合、演算回路１５では、少数点以下を切り上げる。
【００３５】
【数１】
2004297943.tif 000003
【００３６】
ちなみに、このリード値ＲＶは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間又はロー期間をサンプリングクロックＳＣの周期単位で表した場合、ハイ期間又はロー期間の中間点（ひいては、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間の中間点）を示す。そこで、レジスタ１３の先頭の格納場所を１とし、それ以下の格納場所を２，３・・・とした場合、リード値ＲＶと一致する格納場所を検出し、その検出した格納場所に格納されているサンプリング値ＳＶを読み出す。この読み出した値ＳＶは、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間の全サンプリング値ＳＶ，・・・の中の中央値であり、インダクタンス電流ＩＬは単調増加又は単調減少するのでインダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間の平均電流値ＡＶに相当する。
【００３７】
制御回路１６は、デジタル変換した出力電圧ＶＯと平均電流値ＡＶとに基づいてＰＷＭ信号ＰＳを生成する。そのために、制御回路１６では、演算回路１５で演算したリード値ＲＶにより、レジスタ１３から平均電流値ＡＶを読み出し、この平均電流値ＡＶにランプ信号を加算する。また、制御回路１６では、出力電圧ＶＯと目標電圧とに基づいて制御信号を生成する。そして、制御回路１６では、平均電流値ＡＶを加算したランプ信号と制御信号とを比較し、平均電流値ＡＶを加算したランプ信号が制御信号を超えない期間をハイ信号とし、平均電流値ＡＶを加算したランプ信号が制御信号を超える期間をロー信号としてＰＷＭ信号ＰＳを生成する。このＰＷＭ信号ＰＳは、スイッチング素子２をオン／オフする信号であり、ハイ期間のときにスイッチング素子２をオンさせ、ロー期間のときにオフさせる。
【００３８】
反転回路１７は、ＰＷＭ信号ＰＳを反転する。このＰＷＭ信号ＰＳの反転信号は、スイッチング素子３をオン／オフする信号であり、ハイ期間のときにスイッチング素子３をオンさせ、ロー期間のときにオフさせる。
【００３９】
ここで、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間のいずれの期間から平均電流値ＡＶを求めるかを説明する。
【００４０】
ＰＷＭ信号のハイ期間とロー期間（インダクタンス電流ＩＬの増加期間と減少期間）において、長い方の期間を平均電流値ＡＶを求める期間とする。というのは、インダクタンス電流ＩＬの２つの期間のうち長い方の期間は、少ない方の期間に比べてサンプリング数が多くなる。サンプリング数が多いほど、平均電流値ＡＶを求める対象のサンプリング値ＳＶ，・・・が多いので、平均電流値ＡＶの精度が向上する。ちなみに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の場合、入力電圧ＶＩと出力電圧ＶＯとの関係からＰＷＭ信号のハイ期間とロー期間との比が決まる。したがって、仕様で設定されている入力電圧ＶＩと負荷Ｌから要求される目標電圧が決まると、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間のいずれの期間から平均電流値ＡＶを求めるかを決定できる。
【００４１】
図１を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を説明する。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１に入力電圧ＶＩが入力される。すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、コントローラＩＣ１０からのＰＷＭ信号ＰＳに基づいてスイッチング素子２，３が交互にオン／オフする。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、インダクタンス４及びコンデンサ５でスイッチング素子２のオン期間にパルスとなって出力する入力電圧ＶＩを平均化し、電圧ＶＯを出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、出力電圧ＶＯをコントローラＩＣ１０にフィードバックさせる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、インダクタンス４に流れる電流ＩＬを抵抗６で検出し、その検出した電流を抵抗６で電圧に変換してコントローラＩＣ１０にフィードバックさせる。
【００４３】
図１〜図３を参照して、コントローラＩＣ１０の動作について説明する。特に、平均電流値ＡＶを求める動作については、インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合の動作を図４のフローチャートに沿って説明し、インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合の動作を図５のフローチャートに沿って説明する。図４は、図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。図５は、図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【００４４】
コントローラＩＣ１０では、目標電圧から出力電圧ＶＯを減算し、その減算値から制御（Ｐ制御、ＰＤ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等）に応じて制御信号を生成する。また、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３からリード値ＲＶに基づいて平均電流値ＡＶを読み出し、その平均電流値ＡＶにランプ信号を加算する。そして、コントローラＩＣ１０では、制御信号と平均電流値ＡＶを加算したランプ信号とを比較し、ハイ信号とロー期間からなるＰＷＭ信号ＰＳを生成する。
【００４５】
インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合について説明する。まず、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３から平均電流値ＡＶを読み出すと、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対するサンプリング処理を開始する（Ｓ１０）。このとき、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３を初期化するとともに、カウンタ変数を０に初期化する（Ｓ１１）。
【００４６】
初期化後、コントローラＩＣ１０では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がった否かを判定し、立ち上がるまで待ち状態となる（Ｓ１２）。
【００４７】
Ｓ１２において立ち上がったと判定すると、コントローラＩＣ１０では、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ１３）（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。また、コントローラＩＣ１０では、サンプリングクロックＳＣに基づいてインダクタンス電流ＩＬ（電圧値）のサンプリングを開始し、レジスタ１３の先頭の格納場所に１番目のサンプリング値ＳＶを記憶させる（Ｓ１４）（図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００４８】
続いて、コントローラＩＣ１０では、サンプリングクロックＳＣの一周期毎に、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がったか否かを判定する（Ｓ１５）。Ｓ１５にて立ち下がっていないと判定すると、コントローラＩＣ１０では、Ｓ１３の処理に戻って、カウンタ変数に１を加算し（Ｓ１３）、サンプリングクロックＳＣに基づいてインダクタンス電流ＩＬ（電圧値）をサンプリングし、レジスタ１３の次の格納場所にサンプリング値ＳＶを順次記憶させる（Ｓ１４）（図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がサンプリングクロックＳＣの周期を何周期分含むかを検出するとともに、このハイ期間（すなわち、インダクタンス電流ＩＬの増加期間）のサンプリング値ＳＶ，・・・をサンプリングした順番に記憶している。
【００４９】
Ｓ１５にて立ち下がったと判定すると、コントローラＩＣ１０では、カウンタ変数をカウント数Ｍにセットする（Ｓ１６）、（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。図２に示す例では、カウント数Ｍは２８であり、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がサンプリングクロックＳＣの周期を２８周期分含む長さである。
【００５０】
続いて、コントローラＩＣ１０では、カウント変数Ｍを用いて式（１）によりカウント変数Ｍの半数を演算し、演算値をリード値ＲＶにセットする（Ｓ１７）。このリード値ＲＶが、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間の中間点であり、インダクタンス電流ＩＬの増加期間の中間点を示す。さらに、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３から、リード値ＲＶに一致する順番の格納場所を検索し、この検索した格納場所に記憶されているサンプリング値ＳＶを読み出す（Ｓ１８）（図２（ａ）、（ｃ）参照）。この読み出したサンプリング値ＳＶが、インダクタンス電流ＩＬの増加期間の全サンプリング値ＳＶ，・・・の中の中央値であり、平均電流値ＡＶである。
【００５１】
そして、コントローラＩＣ１０では、平均電流モード制御により、この平均電流値ＡＶを用いてＰＷＭ信号ＰＳを生成する。また、コントローラＩＣ１０では、サンプリング値ＳＶを読み出し後、Ｓ１０に戻って、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対するサンプリング処理を開始する（Ｓ１０）。
【００５２】
インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合について説明する。まず、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３から平均電流値ＡＶを読み出すと、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対するサンプリング処理を開始する（Ｓ２０）。このとき、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３を初期化するとともに、カウンタ変数を０に初期化する（Ｓ２１）。
【００５３】
初期化後、コントローラＩＣ１０では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がった否かを判定し、立ち下がるまで待ち状態となる（Ｓ２２）。
【００５４】
Ｓ２２において立ち下がったと判定すると、コントローラＩＣ１０では、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ２３）（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。また、コントローラＩＣ１０では、サンプリングクロックＳＣに基づいてインダクタンス電流ＩＬ（電圧値）のサンプリングを開始し、レジスタ１３の先頭の格納場所に１番目のサンプリング値ＳＶを記憶させる（Ｓ２４）（図３（ａ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００５５】
続いて、コントローラＩＣ１０では、サンプリングクロックＳＣの一周期毎に、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がったか否かを判定する（Ｓ２５）。Ｓ２５にて立ち上がっていないと判定すると、コントローラＩＣ１０では、Ｓ２３の処理に戻って、カウンタ変数に１を加算し（Ｓ２３）、サンプリングクロックＳＣに基づいてインダクタンス電流ＩＬ（電圧値）をサンプリングし、レジスタ１３の次の格納場所にサンプリング値ＳＶを順次記憶させる（Ｓ２４）（図３（ａ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がサンプリングクロックＳＣの周期を何周期分含むかを検出するとともに、このロー期間（すなわち、インダクタンス電流ＩＬの減少期間）のサンプリング値ＳＶ，・・・をサンプリングした順番に記憶している。
【００５６】
Ｓ２５にて立ち上がったと判定すると、コントローラＩＣ１０では、カウンタ変数をカウント数Ｎにセットする（Ｓ２６）、（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。図３に示す例では、カウント数Ｎは２８であり、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がサンプリングクロックＳＣの周期を２８周期分含む長さである。
【００５７】
続いて、コントローラＩＣ１０では、カウント変数Ｎを用いて式（２）によりカウント変数Ｎの半数を演算し、演算値をリード値ＲＶにセットする（Ｓ２７）。このリード値ＲＶが、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間の中間点であり、インダクタンス電流ＩＬの減少期間の中間点を示す。さらに、コントローラＩＣ１０では、レジスタ１３から、リード値ＲＶに一致する順番の格納場所を検索し、この検索した格納場所に記憶されているサンプリング値ＳＶを読み出す（Ｓ２８）（図３（ａ）、（ｃ）参照）。この読み出したサンプリング値ＳＶが、インダクタンス電流ＩＬの減少期間の全サンプリング値ＳＶ，・・・の中の中央値であり、平均電流値ＡＶである。
【００５８】
そして、コントローラＩＣ１０では、平均電流モード制御により、この平均電流値ＡＶを用いてＰＷＭ信号ＰＳを生成する。また、コントローラＩＣ１０では、サンプリング値ＳＶを読み出し後、Ｓ２０に戻って、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対するサンプリング処理を開始する（Ｓ２０）。
【００５９】
このコントローラＩＣ１０によれば、インダクタンス電流ＩＬの平均電流値ＡＶを求めるために、インダクタンス電流ＩＬの単調に変化する増加期間又は減少期間のサンプリング値ＳＶ，・・・の中から中央値を抽出する構成としているので、ＰＷＭ信号ＰＳの立ち上がりや立ち下がり付近のスイッチングノイズの影響を受けるサンプリング値ＳＶを用いない。したがって、コントローラＩＣ１０では、高精度な平均電流値ＡＶを求めることができ、この平均電流値ＡＶを用いることによって平均電流モード制御の精度も向上する。
【００６０】
次に、図６〜図８を参照して、第２の実施の形態に係るコントローラＩＣ２０の構成について説明する。図６は、第２の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。図７は、図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図６の第１カウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）が図６の第２カウンタにおけるカウント状況であり、（ｅ）がサンプリング信号であり、（ｆ）がマスタクロックである。図８は、図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図６の第１カウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）が図６の第２カウンタにおけるカウント状況であり、（ｅ）がサンプリング信号であり、（ｆ）がマスタクロックである。なお、図７（ｆ）、図８（ｆ）では、マスタクロックの周期数を、図面上見易くするために、実際のマスタクロックの周期数より大幅に少なく描いている。そのため、図７（ｃ）（ｄ）、図８（ｃ）（ｄ）におけるカウンタ状況におけるカウント数も、図７（ｆ）、図８（ｆ）のマスタクロックに応じて描いているので、実際のカウント数よりも大幅に少なくなっている。
【００６１】
コントローラＩＣ２０は、マスタクロックに基づいて動作するデジタル回路である。コントローラＩＣ２０では、平均電流モード制御によるフィードバック制御により、出力電圧ＶＯとインダクタンス電流ＩＬとに基づいてＰＷＭ信号ＰＳを生成する。特に、コントローラＩＣ２０では、インダクタンス電流ＩＬからその電流の増加期間又は減少期間の平均電流値ＡＶを求めるために、生成したＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間又はロー期間をマスタクロックＭＣ毎にカウントし、そのカウント数に基づいてカウントしたハイ期間に続くロー期間（すなわち、スイッチング素子２をオフする期間）又はカウントしたロー期間に続くハイ期間（すなわち、スイッチング素子２をオンする期間）の中間点を求め、その中間点でインダクタンス電流ＩＬをサンプリングして平均電流値ＡＶを求める。そのために、コントローラＩＣ２０は、アンプ２１、第１カウンタ２２、演算回路２３、第２カウンタ２４、Ａ／Ｄコンバータ２５、レジスタ２６、制御回路２７、反転回路２８を備えている。
【００６２】
なお、第２の実施の形態では、抵抗６及びアンプ２１が請求項３に記載する電流検出手段に相当し、第１カウンタ２２が請求項３に記載する第１カウント手段に相当し、演算回路２３が請求項３に記載する演算手段に相当し、第２カウンタ２４が請求項３に記載する第２カウント手段に相当し、Ａ／Ｄコンバータ２５が請求項３に記載するＡ／Ｄ変換手段に相当し、制御回路２７が請求項３に記載する制御手段に相当する。
【００６３】
アンプ２１、反転回路２８は、第１の実施の形態に係るアンプ１１、反転回路１７と同様の構成を有するので、説明を省略する（図１参照）。
【００６４】
第１カウンタ２２は、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間又はオフ期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分に相当するかを検出する。インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合、第１カウンタ２２では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がると同時にカウントを開始し、マスタクロックＭＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がるとカウントを終了する（図７（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）参照）。インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合、第１カウンタ２２では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がると同時にカウントを開始し、マスタクロックＭＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がるとカウントを終了する（図８（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）参照）。そして、第１カウンタ２２では、そのカウントした値をカウント数Ｍ又はＮにセットし、演算回路２３に出力する。カウント数Ｍが、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを示す。カウント数Ｎが、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを示す。なお、第１カウンタ２２では、１から数え始める。
【００６５】
演算回路２３は、第１カウンタ２２のカウント数Ｍ又はＮから、第１カウンタ２２でカウントしたハイ期間に続くロー期間又はカウントしたロー期間に続くハイ期間の中間点を示す数（サンプリング周期数Ｑ）を演算する。演算回路２３では、第１カウンタ２２でハイ期間をカウントした場合には以下の（５）式によりサンプリング周期数Ｑを演算し、第１カウンタ２２でロー期間をカウントした場合には以下の（６）式によりサンプリング周期数Ｑを演算する。この演算式の場合、演算回路２３では、少数点以下を切り捨てる。あるいは、演算回路２３では、第１カウンタ２２でハイ期間をカウントした場合には以下の（７）式によりサンプリング周期数Ｑを演算し、第１カウンタ２２でロー期間をカウントした場合には以下の（８）式によりサンプリング周期数Ｑを演算する。この演算式の場合、演算回路２３では、少数点以下を切り上げる。
【００６６】
【数２】
2004297943.tif 000004
【００６７】
ここで、Ｐは、ＰＷＭ信号ＰＳの一周期に含まれるマスタクロックＭＣの周期数であり、既知である。したがって、Ｐとカウント数Ｍからカウント数Ｍのハイ期間に続くロー期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを演算することができ、さらに、式（５）、（７）ではそのロー期間における周期数の半数（中間点）を演算している。また、Ｐとカウント数Ｎからカウント数Ｎのロー期間に続くハイ期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを演算することができ、さらに、式（６）、（８）ではそのハイ期間における周期数の半数（中間点）を演算している。
【００６８】
ちなみに、このサンプリング周期数Ｑは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間又はロー期間をマスタクロックＭＣの周期単位で表した場合、ハイ期間又はロー期間の中間点（ひいては、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間の中間点）を示す。そこで、第１カウンタ２２でＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間をカウントした場合にはその次のロー期間の開始時点からのマスタクロックＭＣの周期数がサンプリング周期数Ｑと一致したときにインダクタンス電流ＩＬをサンプリングし、第１カウンタ２２でＰＷＭ信号ＰＳのロー期間をカウントした場合にはその次のハイ期間の開始時点からのマスタクロックＭＣの周期数がサンプリング周期数Ｑと一致したときにインダクタンス電流ＩＬをサンプリングする。このサンプリング値ＳＶは、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間の中央値であり、インダクタンス電流ＩＬは単調増加又は単調減少するのでインダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間の平均電流値ＡＶに相当する。
【００６９】
第２カウンタ２４は、第１カウンタ２２でカウントしたハイ期間の次のロー期間又はカウントしたロー期間の次のハイ期間の開始時点からマスタクロックＭＣの周期の何周期分が経過したかをカウントする。第１カウンタ２２でハイ期間をカウントした場合、第２カウンタ２４では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がると同時にカウントを開始し、マスタクロックＭＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がるとカウントを終了する（図７（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）参照）。第１カウンタ２２でロー期間をカウントした場合、第２カウンタ２４では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がると同時にカウントを開始し、マスタクロックＭＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がるとカウントを終了する（図８（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）参照）。そして、第２カウンタ２４では、カウントアップ毎に、そのカウント数とサンプリング周期数Ｑとが一致するか否かを判定し、一致した時にハイ信号又はロー信号を出力する。このＰＷＭ信号ＰＳの一周期に一回だけハイ信号又はロー信号を出力する信号がサンプリング信号ＳＳであり、Ａ／Ｄコンバータ２５に出力される（図７（ｅ）、図８（ｅ）参照）。なお、第２カウンタ２４では、１から数え始める。また、ＰＷＭ信号ＰＳが立ち上がる又は立ち下がるとカウントを終了するのでなく、サンプリング信号ＳＳがハイ信号又はロー信号になった時点でカウントを終了してもよい。また、サンプリング信号ＳＳとしてハイ信号又はロー信号のいずれかの信号を出力するのは、Ａ／Ｄコンバータによってはハイ信号でサンプリングするコンバータあるいはロー信号でサンプリングするコンバータがあるからである。ちなみに、図７（ｅ）、図８（ｅ）のサンプリング信号ＳＳは、ハイ信号を出力する信号である。
【００７０】
Ａ／Ｄコンバータ２５では、サンプリング信号ＳＳに基づいて、インダクタンス電流ＩＬ（電圧値）をサンプリングする（図７（ａ）（ｅ）、図８（ａ）（ｅ）参照）。Ａ／Ｄコンバータ２５では、サンプリング信号ＳＳがハイ信号又はロー信号になったときに、インダクタンス電流ＩＬの増加期間（ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間）又は減少期間（ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間）のいずれか一方の期間を一回だけサンプリングする。そして、Ａ／Ｄコンバータ２５では、そのサンプリング値ＳＶをレジスタ２６に書き込む。
【００７１】
レジスタ２６は、Ａ／Ｄコンバータ２５でサンプリングしたサンプリング値ＳＶを格納するレジスタであり、最低、１個のサンプリング値ＳＶを格納できる容量を有している。レジスタ２６には、サンプリング信号ＳＳがハイ信号又はロー信号になる毎に、サンプリング値ＳＶ（平均電流値ＡＶ）が格納される。なお、１個のサンプリング値ＳＶを格納できればよいので、レジスタ２６の代わりにラッチ回路等の他の回路でもよい。
【００７２】
制御回路２７は、基本的には第１の実施の形態に係る制御回路１６と同様の構成を有し（図１参照）、平均電流値ＡＶの読み出すタイミングが異なる。制御回路２７では、回路内で平均電流値ＡＶを必要とするタイミングで、レジスタ２６から平均電流値ＡＶを読み出す。なお、制御回路２７では、レジスタ２６に平均電流値ＡＶが記憶された直後にその平均電流値ＡＶを読み出すのが望ましい。
【００７３】
ここで、インダクタンス電流ＩＬの増加期間又は減少期間のいずれの期間から平均電流値ＡＶを求めるかを説明する。ＰＷＭ信号ＰＳは、上記したように、ハイ期間又はロー期間の開始時点の一方がＰＷＭ信号ＰＳの周期毎に固定であり、他方がフィードバック制御によって変動する。ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間の開始時点が固定周期の場合にはＰＷＭ信号のロー期間（インダクタンス電流ＩＬの減少期間）を平均電流値ＡＶを求める期間とし、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間の開始時点が固定周期の場合にはＰＷＭ信号のハイ期間（インダクタンス電流ＩＬの増加期間）を平均電流値ＡＶを求める期間とする。開始時間が固定周期の場合にはＰＷＭ信号ＰＳの周期に基づいてその開始時点が予め判っているので、第１カウンタ２２におけるカウントの開始時点を容易に設定できる。
【００７４】
図６〜図８を参照して、コントローラＩＣ２０の動作について説明する。特に、平均電流値ＡＶを求める動作については、インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合の動作を図９のフローチャートに沿って説明し、インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合の動作を図１０のフローチャートに沿って説明する。図９は、図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。図１０は、図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【００７５】
コントローラＩＣ２０では、目標電圧から出力電圧ＶＯを減算し、その減算値から制御に応じて制御信号を生成する。また、コントローラＩＣ２０では、レジスタ２６から平均電流値ＡＶを読み出し、その平均電流値ＡＶにランプ信号を加算する。そして、コントローラＩＣ２０では、制御信号と平均電流値ＡＶを加算したランプ信号とを比較し、ハイ信号とロー期間からなるＰＷＭ信号ＰＳを生成する。
【００７６】
インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合について説明する。まず、コントローラＩＣ２０では、前回のサンプリングが終了すると、第１カウンタ変数及び第２カウンタ変数を０に初期化する（Ｓ３０）。
【００７７】
初期化後、コントローラＩＣ２０では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がった否かを判定し、立ち上がるまで待ち状態となる（Ｓ３１）。
【００７８】
Ｓ３１において立ち上がったと判定すると、コントローラＩＣ２０では、第１カウンタ変数に１を加算する（Ｓ３２）（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００７９】
続いて、コントローラＩＣ２０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がったか否かを判定する（Ｓ３３）。Ｓ３３にて立ち下がっていないと判定すると、コントローラＩＣ２０では、Ｓ３２の処理に戻って、第１カウンタ変数に１を加算する（Ｓ３２）（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がマスタクロックＭＣの周期を何周期分含むかを検出する。
【００８０】
Ｓ３３にて立ち下がったと判定すると、コントローラＩＣ２０では、第１カウンタ変数をカウント数Ｍにセットする（Ｓ３４）、（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００８１】
続いて、コントローラＩＣ２０では、カウント変数Ｍを用いて式（５）によりカウントしていたハイ期間に続くロー期間の周期数（マスタクロックＭＣの周期を単位とした数）の半数を演算し、演算値をサンプリング周期数Ｑにセットする（Ｓ３５）。このサンプリング周期数Ｑが、ロー期間の中間点であり、インダクタンス電流ＩＬの減少期間の中間点を示す。
【００８２】
さらに、コントローラＩＣ２０では、第２カウンタ変数に１を加算する（Ｓ３６）（図７（ｄ）参照）。
【００８３】
続いて、コントローラＩＣ２０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、第２カウンタ変数がサンプリング周期数Ｑに一致するか否かを判定する（Ｓ３７）。Ｓ３７にて一致していないと判定すると、コントローラＩＣ２０では、Ｓ３６の処理に戻って、第２カウンタ変数に１を加算する（Ｓ３６）（図７（ｄ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間の中間点を検出する。
【００８４】
Ｓ３７にて一致したと判定すると、コントローラＩＣ２０では、サンプリング信号ＳＳをハイ信号又はロー信号とし、インダクタンス電流ＩＬをサンプリングする（Ｓ３８）（図７（ａ）、（ｄ）、（ｅ）参照）。そして、コントローラＩＣ２０では、そのサンプリング値ＳＶをレジスタ２６に記憶する。この記憶したサンプリング値ＳＶが、インダクタンス電流ＩＬの減少期間における電流値の中央値であり、平均電流値ＡＶである（図７（ａ）参照）。レジスタ２６に記憶後、コントローラＩＣ２０では、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対する処理を開始するために、カウンタ変数を初期化する（Ｓ３０）。
【００８５】
インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合について説明する。まず、コントローラＩＣ２０では、前回のサンプリングが終了すると、第１カウンタ変数及び第２カウンタ変数を０に初期化する（Ｓ４０）。
【００８６】
初期化後、コントローラＩＣ２０では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がったか否かを判定し、立ち下がるまで待ち状態となる（Ｓ４１）。
【００８７】
Ｓ４１において立ち下がったと判定すると、コントローラＩＣ２０では、第１カウンタ変数に１を加算する（Ｓ４２）（図８（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００８８】
続いて、コントローラＩＣ２０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がったか否かを判定する（Ｓ４３）。Ｓ４３にて立ち上がっていないと判定すると、コントローラＩＣ２０では、Ｓ４２の処理に戻って、第１カウンタ変数に１を加算する（Ｓ４２）（図８（ｂ）、（ｃ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がマスタクロックＭＣの周期を何周期分含むかを検出する。
【００８９】
Ｓ４３にて立ち上がったと判定すると、コントローラＩＣ２０では、第１カウンタ変数をカウント数Ｎにセットする（Ｓ４４）、（図８（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００９０】
続いて、コントローラＩＣ２０では、カウント変数Ｎを用いて式（６）によりカウントしていたロー期間に続くハイ期間の周期数（マスタクロックＭＣの周期を単位とした数）の半数を演算し、演算値をサンプリング周期数Ｑにセットする（Ｓ４５）。このサンプリング周期数Ｑが、ハイ期間の中間点であり、インダクタンス電流ＩＬの増加期間の中間点を示す。
【００９１】
さらに、コントローラＩＣ２０では、第２カウンタ変数に１を加算する（Ｓ４６）（図８（ｂ）、（ｄ）参照）。
【００９２】
続いて、コントローラＩＣ２０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、第２カウンタ変数がサンプリング周期数Ｑに一致するか否かを判定する（Ｓ４７）。Ｓ４７にて一致していないと判定すると、コントローラＩＣ２０では、Ｓ４６の処理に戻って、第２カウンタ変数に１を加算する（Ｓ４６）（図８（ｄ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間の中間点を検出する。
【００９３】
Ｓ４７にて一致したと判定すると、コントローラＩＣ２０では、サンプリング信号ＳＳをハイ信号又はロー信号とし、インダクタンス電流ＩＬをサンプリングする（Ｓ４８）（図８（ａ）、（ｄ）、（ｅ）参照）。そして、コントローラＩＣ２０では、そのサンプリング値ＳＶをレジスタ２６に記憶する。この記憶したサンプリング値ＳＶが、インダクタンス電流ＩＬの増加期間における電流値の中央値であり、平均電流値ＡＶである（図８（ａ）参照）。レジスタ２６に記憶後、コントローラＩＣ２０では、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対する処理を開始するために、カウンタ変数を初期化する（Ｓ４０）。
【００９４】
このコントローラＩＣ２０によれば、インダクタンス電流ＩＬの平均電流値ＡＶを求めるために、インダクタンス電流ＩＬの単調に変化する増加期間又は減少期間の中間点のみをサンプリングする構成としているので、ＰＷＭ信号ＰＳの立ち上がりや立ち下がり付近のスイッチングノイズの影響を受けるサンプリング値ＳＶを用いない。したがって、コントローラＩＣ２０では、高精度な平均電流値ＡＶを求めることができ、この平均電流値ＡＶを用いることによって平均電流モード制御の精度も向上する。特に、コントローラＩＣ２０では、ＰＷＭ信号ＰＳの一周期に一回だけサンプリングを行えばよいので、Ａ／Ｄコンバータ２５の構成を簡単化でき、回路規模を小さくできる。
【００９５】
次に、図１１〜図１３を参照して、第３の実施の形態に係るコントローラＩＣ３０の構成について説明する。図１１は、第３の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。図１２は、図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリング信号であり、（ｅ）がマスタクロックである。図１３は、図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリング信号であり、（ｅ）がマスタクロックである。なお、図１２（ｅ）、図１３（ｅ）では、マスタクロックの周期数を、図面上見易くするために、実際のマスタクロックの周期数より大幅に少なく描いている。そのため、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）におけるカウンタ状況におけるカウント数も、図１２（ｅ）、図１３（ｅ）のマスタクロックに応じて描いているので、実際のカウント数よりも大幅に少なくなっている。
【００９６】
コントローラＩＣ３０は、第２の実施の形態に係るコントローラＩＣ２０と同様のコントローラＩＣであるが、平均電流値ＡＶを求めるために１個のカウンタによって構成する点が異なる。そのために、コントローラＩＣ３０は、アンプ３１、カウンタ３２、演算回路３３、Ａ／Ｄコンバータ３４、レジスタ３５、制御回路３６、反転回路３７を備えている。
【００９７】
なお、第３の実施の形態では、抵抗６及びアンプ３１が請求項３に記載する電流検出手段に相当し、カウンタ３２が請求項３に記載する第１カウント手段及び第２カウント手段に相当し、演算回路３３が請求項３に記載する演算手段に相当し、Ａ／Ｄコンバータ３４が請求項３に記載するＡ／Ｄ変換手段に相当し、制御回路３６が請求項３に記載する制御手段に相当する。
【００９８】
アンプ３１、Ａ／Ｄコンバータ３４、レジスタ３５、制御回路３６、反転回路３７は、第２の実施の形態に係るアンプ２１、Ａ／Ｄコンバータ２５、レジスタ２６、制御回路２７、反転回路２８と同様の構成を有するので、説明を省略する（図６参照）。
【００９９】
カウンタ３２は、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間又はロー期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分に相当するかを検出するとともに、そのハイ期間又はロー期間の開始時点からマスタクロックＭＣの周期の何周期分が経過したかをカウントする。インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合、カウンタ３２では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がると同時にカウントを開始し、マスタクロックＭＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がるとそのカウントしている値をカウント数Ｍにセットし、演算回路３３に出力する。（図１２（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）参照）。インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合、カウンタ３２では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がると同時にカウントを開始し、マスタクロックＭＣの一周期毎にカウントアップし、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がるとそのカウントしている値をカウント数Ｎにセットし、演算回路３３に出力する。（図１３（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）参照）。カウント数Ｍが、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを示す。カウント数Ｎが、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを示す。なお、カウンタ３２では、１から数え始める。
【０１００】
さらに、カウンタ３２では、カウント数Ｍ又はＮをセットした後も、マスタクロックＭＣの一周期毎のカウントアップを継続する。そして、カウンタ３２では、カウントアップ毎に、そのカウント数と演算回路３３で演算したサンプリング周期数Ｑとが一致するか否かを判定し、一致した時にハイ信号又はロー信号を出力する。このＰＷＭ信号ＰＳの一周期に一回だけハイ信号又はロー信号を出力する信号がサンプリング信号ＳＳであり、Ａ／Ｄコンバータ３４に出力される（図１２（ｄ）、図１３（ｄ）参照）。そして、ハイ信号の開始時点からカウントした場合、カウンタ３２では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がるとカウントしている値をリセットする（図１２（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）参照）。また、ロー信号の開始時点からカウントした場合、カウンタ３２では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がるとカウントしている値をリセットする（図１３（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）参照）。なお、ＰＷＭ信号ＰＳが立ち上がる又は立ち下がるとリセットするのではなく、サンプリング信号ＳＳがハイ信号又はロー信号になった時点でリセットしてもよい。ちなみに、図１２（ｄ）、図１３（ｄ）のサンプリング信号ＳＳは、ハイ信号を出力する信号である。
【０１０１】
演算回路３３は、カウンタ３２のカウント数Ｍ又はＮから、カウンタ３２でカウントを開始したハイ期間に続くロー期間又はカウントを開始したロー期間に続くハイ期間の中間点を示す数（サンプリング周期数Ｑ）を演算する。演算回路３３では、カウンタ３２でハイ期間の開始時点からカウントした場合には以下の（９）式によりサンプリング周期数Ｑを演算し、カウンタ３２でロー期間の開始時点からカウントした場合には以下の（１０）式によりサンプリング周期数Ｑを演算する。この演算式の場合、演算回路３３では、少数点以下を切り捨てる。あるいは、演算回路３３では、カウンタ３２でハイ期間の開始時点からカウントした場合には以下の（１１）式によりサンプリング周期数Ｑを演算し、カウンタ３２でロー期間の開始時点からカウントした場合には以下の（１２）式によりサンプリング周期数Ｑを演算する。この演算式の場合、演算回路３３では、少数点以下を切り上げる。
【０１０２】
【数３】
2004297943.tif 000005
【０１０３】
ここで、Ｐは、ＰＷＭ信号ＰＳの一周期に含まれるマスタクロックＭＣの周期数であり、既知である。したがって、式（９）、（１１）により、Ｐとカウント数Ｍによって、カウント数Ｍのハイ期間の開始時点からそのハイ期間に続くロー期間の中間点までがマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを演算することができる。また、式（１０）、（１２）により、Ｐとカウント数Ｎによって、カウント数Ｎのロー期間の開始時点からそのロー期間に続くハイ期間の中間点までがマスタクロックＭＣの周期の何周期分かを演算することができる。
【０１０４】
ちなみに、このサンプリング周期数Ｑは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間及びロー期間をマスタクロックＭＣの周期単位で表した場合、ハイ期間の開始時点からそのハイ期間に続くロー期間の中間点までの周期数又はロー期間の開始時点からそのロー期間に続くハイ期間の中間点までの周期数（ひいては、インダクタンス電流ＩＬの減少期間又は増加期間の中間点までの周期数）を示す。そこで、カウンタ３２でＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間の開始時点からカウントした場合にはハイ期間の開始時点からのマスタクロックＭＣの周期数がサンプリング周期数Ｑと一致したときにインダクタンス電流ＩＬをサンプリングし、カウンタ３２でＰＷＭ信号ＰＳのロー期間の開始時点からカウントした場合にはロー期間の開始時点からのマスタクロックＭＣの周期数がサンプリング周期数Ｑと一致したときにインダクタンス電流ＩＬをサンプリングする。このサンプリング値ＳＶは、インダクタンス電流ＩＬの減少期間又は増加期間の中央値であり、インダクタンス電流ＩＬは単調増加又は単調減少するのでインダクタンス電流ＩＬの減少期間又は増加期間の平均電流値ＡＶに相当する。
【０１０５】
図１１〜図１３を参照して、コントローラＩＣ３０の動作について説明する。特に、平均電流値ＡＶを求める動作については、インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合の動作を図１４のフローチャートに沿って説明し、インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合の動作を図１５のフローチャートに沿って説明する。図１４は、図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。図１５は、図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【０１０６】
コントローラＩＣ３０では、目標電圧から出力電圧ＶＯを減算し、その減算値から制御に応じて制御信号を生成する。また、コントローラＩＣ３０では、レジスタ３５から平均電流値ＡＶを読み出し、その平均電流値ＡＶにランプ信号を加算する。そして、コントローラＩＣ３０では、制御信号と平均電流値ＡＶを加算したランプ信号とを比較し、ハイ信号とロー期間からなるＰＷＭ信号ＰＳを生成する。
【０１０７】
インダクタンス電流ＩＬの減少期間から平均電流値ＡＶを求める場合について説明する。まず、コントローラＩＣ３０では、前回のサンプリングが終了すると、カウンタ変数を０に初期化する（Ｓ５０）。
【０１０８】
初期化後、コントローラＩＣ３０では、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がった否かを判定し、立ち上がるまで待ち状態となる（Ｓ５１）。
【０１０９】
Ｓ５１において立ち上がったと判定すると、コントローラＩＣ３０では、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ５２）（図１２（ｂ）、（ｃ）参照）。
【０１１０】
続いて、コントローラＩＣ３０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がったか否かを判定する（Ｓ５３）。Ｓ５３にて立ち下がっていないと判定すると、コントローラＩＣ３０では、Ｓ５２の処理に戻って、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ５２）（図１２（ｂ）、（ｃ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間がマスタクロックＭＣの周期を何周期分含むかを検出する。
【０１１１】
Ｓ５３にて立ち下がったと判定すると、コントローラＩＣ３０では、カウンタ変数をカウント数Ｍにセットする（Ｓ５４）、（図１２（ｂ）、（ｃ）参照）。
【０１１２】
続いて、コントローラＩＣ３０では、カウント変数Ｍを用いて式（９）によりカウントしていたハイ期間の開始時点からそのハイ期間に続くロー期間の中間点までの周期数（マスタクロックＭＣの周期を単位とした数）を演算し、演算値をサンプリング周期数Ｑにセットする（Ｓ５５）。このサンプリング周期数Ｑが、ハイ期間の開始時点を基準としたロー期間の中間点であり、インダクタンス電流ＩＬの減少期間の中間点を示す。
【０１１３】
さらに、コントローラＩＣ３０では、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ５６）（図１２（ｃ）参照）。
【０１１４】
続いて、コントローラＩＣ３０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、カウンタ変数がサンプリング周期数Ｑに一致するか否かを判定する（Ｓ５７）。Ｓ５７にて一致していないと判定すると、コントローラＩＣ３０では、Ｓ５６の処理に戻って、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ５６）（図１２（ｃ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間の中間点を検出する。
【０１１５】
Ｓ５７にて一致したと判定すると、コントローラＩＣ３０では、サンプリング信号ＳＳをハイ信号又はロー信号とし、インダクタンス電流ＩＬをサンプリングする（Ｓ５８）（図１２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。そして、コントローラＩＣ３０では、そのサンプリング値ＳＶをレジスタ３５に記憶する。この記憶したサンプリング値ＳＶが、インダクタンス電流ＩＬの減少期間における電流値の中央値であり、平均電流値ＡＶである（図１２（ａ）参照）。レジスタ３５に記憶後、コントローラＩＣ３０では、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対する処理を開始するために、カウンタ変数を初期化する（Ｓ５０）。
【０１１６】
インダクタンス電流ＩＬの増加期間から平均電流値ＡＶを求める場合について説明する。まず、コントローラＩＣ３０では、前回のサンプリングが終了すると、カウンタ変数を０に初期化する（Ｓ６０）。
【０１１７】
初期化後、コントローラＩＣ３０では、ＰＷＭ信号ＰＳがハイ信号からロー信号に立ち下がったか否かを判定し、立ち下がるまで待ち状態となる（Ｓ６１）。
【０１１８】
Ｓ６１において立ち下がったと判定すると、コントローラＩＣ３０では、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ６２）（図１３（ｂ）、（ｃ）参照）。
【０１１９】
続いて、コントローラＩＣ３０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、ＰＷＭ信号ＰＳがロー信号からハイ信号に立ち上がったか否かを判定する（Ｓ６３）。Ｓ６３にて立ち上がっていないと判定すると、コントローラＩＣ３０では、Ｓ６２の処理に戻って、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ６２）（図１３（ｂ）、（ｃ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのロー期間がマスタクロックＭＣの周期を何周期分含むかを検出する。
【０１２０】
Ｓ６３にて立ち上がったと判定すると、コントローラＩＣ３０では、カウンタ変数をカウント数Ｎにセットする（Ｓ６４）、（図１３（ｂ）、（ｃ）参照）。
【０１２１】
続いて、コントローラＩＣ３０では、カウント変数Ｎを用いて式（１０）によりカウントしていたロー期間の開始時点からそのロー期間に続くハイ期間の中間点までの周期数（マスタクロックＭＣの周期を単位とした数）を演算し、演算値をサンプリング周期数Ｑにセットする（Ｓ６５）。このサンプリング周期数Ｑが、ロー期間の開始時点を基準としたハイ期間の中間点であり、インダクタンス電流ＩＬの増加期間の中間点を示す。
【０１２２】
さらに、コントローラＩＣ３０では、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ６６）（図１３（ｂ）、（ｃ）参照）。
【０１２３】
続いて、コントローラＩＣ３０では、マスタクロックＭＣの一周期毎に、カウンタ変数がサンプリング周期数Ｑに一致するか否かを判定する（Ｓ６７）。Ｓ６７にて一致していないと判定すると、コントローラＩＣ３０では、Ｓ６６の処理に戻って、カウンタ変数に１を加算する（Ｓ６６）（図１３（ｃ）参照）。ここでは、ＰＷＭ信号ＰＳのハイ期間の中間点を検出する。
【０１２４】
Ｓ６７にて一致したと判定すると、コントローラＩＣ３０では、サンプリング信号ＳＳをハイ信号又はロー信号とし、インダクタンス電流ＩＬをサンプリングする（Ｓ６８）（図１３（ａ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。そして、コントローラＩＣ３０では、そのサンプリング値ＳＶをレジスタ３５に記憶する。この記憶したサンプリング値ＳＶが、インダクタンス電流ＩＬの増加期間における電流値の中央値であり、平均電流値ＡＶである（図１３（ａ）参照）。レジスタ３５に記憶後、コントローラＩＣ３０では、ＰＷＭ信号ＰＳの次の周期に対する処理を開始するために、カウンタ変数を初期化する（Ｓ６０）。
【０１２５】
コントローラＩＣ３０によれば、第２の実施の形態に係るコントローラＩＣ２０の作用効果を有する上に、１個のカウンタで平均電流値ＡＶを求める構成としたので、ＩＣの構成を簡単化できる。
【０１２６】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【０１２７】
例えば、本実施の形態ではデジタル回路（ハードウエア）によって制御装置を構成したが、マイクロコンピュータ等に組み込まれるプログラム（ソフトウエア）により制御装置における各手段を実現するように構成してもよい。この各手段を実現するプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体やインターネット等による配信によって流通する場合あるいはコンピュータに組み込まれた状態で制御装置として流通する場合もある。
【０１２８】
また、本実施の形態ではＤＣ／ＤＣコンバータに適用したが、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣコンバータにも適用可能である。また、本実施の形態ではトランスを有しない非絶縁型かつ降圧型のコンバータに適用したが、トランスを有する絶縁型のコンバータにも適用可能であり、昇圧型又は昇降圧型のコンバータにも適用可能である。
【０１２９】
また、本実施の形態ではカウンタを１から数え始める構成としたが、０から数え始まる構成でもよい。その場合、演算回路における演算式及びその演算式に応じた小数点以下の処理が変わる。
【０１３０】
また、本実施の形態ではアップカウンタによって構成したが、ダウンカウンタによって構成してもよい。
【０１３１】
また、第１の実施の形態ではレジスタには先頭の格納場所から順にサンプリング値を格納する構成としたが、サンプリング値とそのサンプリングした順番が判ればよいので、レジスタにサンプリング値とそのサンプリング値をサンプリングした順番を示すサンプリング数とを格納する構成でもよい。
【０１３２】
また、第１の実施の形態ではインダクタンス電流の増加期間又は減少期間のいずれか一方の期間から平均電流値を求める構成としたが、増加期間及び減少期間から両方から平均電流値を求める構成でもよい。
【０１３３】
また、第２の実施の形態では第１カウンタ及び第２カウンタあるいは第３の実施の形態ではカウンタにおいてマスタクロックに基づいてカウントする構成としたが、マスタクロックを分周し、その分周したクロックに基づいてカウントする構成でもよい。カウントする際のクロックの周期が短いほどサンプリング精度が高くなり、周期が長いほどカウンタの構成を容易化でき、消費電力も少なくなる。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明によれば、インダクタンス電流の平均電流値を求める際にスイッチングノイズの影響を受ける電流値を用いないので、高い精度の平均電流値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。
【図２】図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリングクロックである。
【図３】図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリングクロックである。
【図４】図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【図５】図１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。
【図７】図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図６の第１カウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）が図６の第２カウンタにおけるカウント状況であり、（ｅ）がサンプリング信号であり、（ｆ）がマスタクロックである。
【図８】図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図６の第１カウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）が図６の第２カウンタにおけるカウント状況であり、（ｅ）がサンプリング信号であり、（ｆ）がマスタクロックである。
【図９】図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【図１０】図６のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。
【図１２】図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリング信号であり、（ｅ）がマスタクロックである。
【図１３】図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法の説明図であり、（ａ）がインダクタンス電流波形であり、（ｂ）がＰＷＭ信号であり、（ｃ）が図１１のカウンタにおけるカウント状況であり、（ｄ）がサンプリング信号であり、（ｅ）がマスタクロックである。
【図１４】図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の減少期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【図１５】図１１のコントローラＩＣにおけるインダクタンス電流の増加期間から平均電流値を求める方法を示すフローチャートである。
【図１６】従来の平均電流モード制御におけるインダクタンス電流の平均電流値を求める方法の説明図である。
【図１７】スイッチングノイズが発生した場合のインダクタンス電流波形である。
【符号の説明】
１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２，３…スイッチング素子、４…インダクタンス、５…コンデンサ、６…抵抗、１０…コントローラＩＣ、１１…アンプ、１２…Ａ／Ｄコンバータ、１３…レジスタ、１４…カウンタ、１５…演算回路、１６…制御回路、１７…反転回路、２０…コントローラＩＣ、２１…アンプ、２２…第１カウンタ、２３…演算回路、２４…第２カウンタ、２５…Ａ／Ｄコンバータ、２６…レジスタ、２７…制御回路、２８…反転回路、３０…コントローラＩＣ、３１…アンプ、３２…カウンタ、３３…演算回路、３４…Ａ／Ｄコンバータ、３５…レジスタ、３６…制御回路、３７…反転回路
【図１】
2004297943.tif 000006
【図２】
2004297943.tif 000007
【図３】
2004297943.tif 000008
【図４】
2004297943.tif 000009
【図５】
2004297943.tif 000010
【図６】
2004297943.tif 000011
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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