(57)【要約】【課題】ＰＷＭ信号のデューティ比を最小にした場合であっても、出力電圧を目標電圧まで下げることができるスイッチング電源装置を提供【解決手段】スイッチング電源装置１は、直流入力Ｖｉの波形を断続的な波形に変換するスイッチング素子１１と、スイッチング素子１１の出力を平滑化するフィルタ１３と、予め設定された目標電圧に対するフィルタ１３の出力電圧の誤差に比例した誤差信号を生成する誤差増幅器１４と、誤差増幅器１４が生成する誤差信号に基づき、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部１５と、ＰＷＭ制御部１５にて生成されたＰＷＭ信号に従って、スイッチング素子１１をスイッチング駆動する駆動回路１６と、ＰＷＭ制御部１５が生成するＰＷＭ信号のデューティ比と誤差増幅器１４が生成する誤差信号に基づき、ＰＷＭ制御部１５が生成するＰＷＭ信号のパルス数を間引くパルススキップ部１７とを備える。【選択図】図１
2009296763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力の波形を断続的な波形に変換するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑化する平滑回路と、
前記平滑回路の出力に基づき、該平滑回路の出力電圧が予め設定された目標電圧となるように、前記スイッチング回路のオン・オフをデューティ制御するためのパルス信号を出力するデューティ信号出力手段と
を備えたスイッチング電源装置であって、
前記デューティ信号出力手段により出力されるパルス信号のデューティ比が予め設定された最小値であり、かつ前記平滑回路の出力電圧が前記目標電圧より大きい場合に、前記平滑回路の出力電圧が前記目標電圧となるように、前記デューティ信号出力手段が出力する前記パルス信号の単位時間当たりのパルス数を少なくするパルス数低減手段を備える
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電圧が目標値となるようにスイッチング素子をパルス幅変調信号により制御するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号によりスイッチング素子を駆動することによって直流入力の波形を断続的な波形に変換し、そのスイッチング素子の出力を平滑回路（ローパスフィルタ）を用いて平滑化することによって直流出力を得るとともに、その直流出力の電圧値が予め設定された目標電圧と一致するように、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御するスイッチング電源装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【特許文献１】実開平６−８０３８４号公報
【特許文献２】特公平７−５０９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、車両に搭載されるマイコン（以下、車載マイコンという）のコアの動作電圧は１．５Ｖ程度に低下している。このため、車両に搭載されるバッテリの電圧と、車載マイコンのコアの動作電圧との電圧差、すなわち、スイッチング電源装置に入力される電圧と、スイッチング電源装置から出力される電圧との電圧差が広がってきている。
【０００４】
また車載マイコンの周辺素子の小型化に伴い、スイッチング電源装置においてスイッチング素子の出力を平滑化する平滑回路の小型化も進んでいる。そして、この平滑回路の小型化に伴う、スイッチング素子の出力のリップルの増大を抑制するために、スイッチング素子のスイッチング周波数の高周波数化が進んでいる。さらに、スイッチング素子がオンとなる最小時間（以下、スイッチング・オン最小時間という）はスイッチング素子の特性により決まり、ＰＷＭ信号のパルスの最小幅はこのスイッチング・オン最小時間より短くすることができない。このため、スイッチング周波数が高周波数化するほど、単位時間当たりにスイッチング素子がオフされている時間を長くすることができなくなる。
【０００５】
このため、スイッチング電源装置において、入出力電圧差に大きな差があったり、スイッチング素子が高速でオン・オフ動作したりするときに、ＰＷＭ信号のデューティ比を最小にしても、出力電圧を目標電圧まで下げることができなくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、パルス幅変調信号のデューティ比を最小にした場合であっても、出力電圧を目標電圧まで下げ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】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のスイッチング電源装置では、スイッチング回路が、直流入力の波形を断続的な波形に変換し、そのスイッチング回路の出力を平滑回路が平滑化し、さらにデューティ信号出力手段が、平滑回路の出力に基づき、平滑回路の出力電圧が予め設定された目標電圧となるように、スイッチング回路のオン・オフをデューティ制御するためのパルス信号を出力する。
【０００８】
そしてパルス数低減手段が、デューティ信号出力手段により出力されるパルス信号のデューティ比が予め設定された最小値であり、かつ平滑回路の出力電圧が目標電圧より大きい場合に、平滑回路の出力電圧が目標電圧となるように、デューティ信号出力手段が出力するパルス信号の単位時間当たりのパルス数を少なくする。
【０００９】
このように構成された請求項１に記載のスイッチング電源装置によれば、デューティ信号出力手段により出力されるパルス信号のデューティ比が最小値である場合でも、パルス数が少なくなることにより、平滑回路に入力する電力を減らすことができ、これにより、平滑回路の出力電圧を下げることができる。このため、単位時間当たりのパルス数を適切に設定することで、平滑回路の出力電圧が目標電圧になるように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施形態について図面をもとに説明する。
図１は、本発明が適用されたスイッチング電源装置１の全体構成図である。
スイッチング電源装置１は、図１に示すように、直流入力Ｖｉの通電経路を導通、遮断することにより、直流入力Ｖｉの波形を断続的な波形に変換するスイッチング素子（本実施形態ではＭＯＳＦＥＴ）１１と、コイルＬ１及びコンデンサＣ１により構成されたローパスフィルタからなり、スイッチング素子１１の出力を平滑化するフィルタ１３と、スイッチング素子１１のオフ時にフィルタ１３にフライホイール電流を流すための還流ダイオード１２とを備えている。
【００１１】
またスイッチング電源装置１は、予め設定された目標電圧に対するフィルタ１３の出力電圧の誤差に比例した誤差信号を生成する誤差増幅器１４と、誤差増幅器１４が生成する誤差信号に基づき、誤差信号の積分値に応じたデューティ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するＰＷＭ制御部１５と、ＰＷＭ制御部１５にて生成されたＰＷＭ信号に従って、スイッチング素子１１をスイッチング駆動する駆動回路１６と、ＰＷＭ制御部１５が生成するＰＷＭ信号のデューティ比と誤差増幅器１４が生成する誤差信号に基づき、ＰＷＭ制御部１５が生成するＰＷＭ信号のパルス数を間引くようにＰＷＭ制御部１５を制御するパルススキップ部１７とを備えている。
【００１２】
これらのうちパルススキップ部１７は、最小デューティ比ＤｍｉｎのＰＷＭ信号がＰＷＭ制御部１５から出力されているにもかかわらず（図２（ａ）を参照）、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｔより大きい場合に（図２（ｂ）を参照）、誤差信号が示す誤差が大きくなるほど単位時間当たりのパルス数が少なくなるようにＰＷＭ信号のパルスを間引く（図２（ｃ）中の点線で示すＰＷＭ信号を参照）制御をＰＷＭ制御部１５に対して行う。
【００１３】
このように構成されたスイッチング電源装置１では、スイッチング素子１１が、直流入力の波形を断続的な波形に変換し、そのスイッチング素子１１の出力をフィルタ１３が平滑化し、さらにＰＷＭ制御部１５が、誤差増幅器１４が生成する誤差信号に基づき、フィルタ１３の出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｔとなるように、スイッチング素子１１のオン・オフをデューティ制御するためのＰＷＭ信号を出力する。
【００１４】
そしてパルススキップ部１７が、ＰＷＭ制御部１５により出力されるＰＷＭ信号のデューティ比が最小デューティ比Ｄｍｉｎであり、かつフィルタ１３の出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｔより大きい場合に、フィルタ１３の出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｔとなるように、ＰＷＭ制御部１５が出力するＰＷＭ信号の単位時間当たりのパルス数を少なくする。
【００１５】
このように構成されたスイッチング電源装置１によれば、ＰＷＭ制御部１５により出力されるＰＷＭ信号のデューティ比が最小デューティ比Ｄｍｉｎである場合でも、パルス数が少なくなることにより、フィルタ１３に入力する電力を減らすことができ、これにより、フィルタ１３の出力電圧Ｖｏを下げることができる。このため、ＰＷＭ信号の単位時間当たりのパルス数を適切に設定することで、フィルタ１３の出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｔになるように制御することができる。
【００１６】
以上説明した実施形態において、スイッチング素子１１は本発明におけるスイッチング回路、フィルタ１３は本発明における平滑回路、ＰＷＭ信号は本発明におけるパルス信号、ＰＷＭ制御部１５は本発明におけるデューティ信号出力手段、最小デューティ比Ｄｍｉｎは本発明における最小値、パルススキップ部１７は本発明におけるパルス数低減手段である。
【００１７】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】スイッチング電源装置１の全体構成図である。
【図２】パルススキップ部１７の処理を説明するための、ＰＷＭ信号と出力電圧Ｖｏを示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…スイッチング電源装置、１１…スイッチング素子、１２…還流ダイオード、１３…フィルタ、１４…誤差増幅器、１５…ＰＷＭ制御部、１６…駆動回路、１７…パルススキップ部、Ｃ１…コンデンサ、Ｌ１…コイル
【図１】
2009296763.tif 000003
【図２】
2009296763.tif 000004