JP2013233019A - Power supply controller, power supply control method, and program - Google Patents
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Abstract
【課題】過電流状態を防止しつつ、スイッチング電源の出力電圧の立ち上がりを高速にする。
【解決手段】実施の形態に係る電源制御装置は、ディジタル制御方式のスイッチング電源から出力される出力電圧voutの目標値が設定された際に、出力電圧voutを電圧電流変換して、出力電流imonを出力する電圧電流変換部25と、出力電流imonの値に応じて変化させた、出力電圧voutの基準電圧targetを出力する基準電圧発生部22と、出力電圧voutと基準電圧targetとの差分に応じて、出力電圧voutと基準電圧targetとの差が小さくなるようにスイッチング電源のパルス信号pwmを生成する制御信号生成部とを備える。
【選択図】図1An output voltage of a switching power supply rises quickly while preventing an overcurrent state.
When a target value of an output voltage vout output from a digital control type switching power supply is set, the power supply control device according to the embodiment converts the output voltage vout into a voltage-current, and outputs an output current imon. The voltage-current conversion unit 25 that outputs the reference voltage, the reference voltage generation unit 22 that outputs the reference voltage target of the output voltage vout changed according to the value of the output current, and the difference between the output voltage vout and the reference voltage target Accordingly, a control signal generation unit that generates the pulse signal pwm of the switching power supply so as to reduce the difference between the output voltage vout and the reference voltage target is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ディジタル制御方式のスイッチング電源制御装置、電源制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a digitally controlled switching power supply control device, a power supply control method, and a program.
近年、環境に配慮したエコロジー(Ecology)に関する製品が多岐にわたり開発されている。その代表的な製品として太陽光発電システムがあり、これを制御するマイクロコンピュータも開発されている。太陽光発電システムでは、複数枚の太陽電池パネルに対する電圧変換を行う必要があるために、複数チャネルの制御が容易に実現できるディジタル制御方式の電源制御を行うマイクロコンピュータが実用化されはじめている。 In recent years, a variety of eco-friendly products have been developed. A typical product is a solar power generation system, and a microcomputer for controlling the system has been developed. In the photovoltaic power generation system, since it is necessary to perform voltage conversion on a plurality of solar battery panels, a microcomputer that performs power control of a digital control system that can easily control a plurality of channels is beginning to be put into practical use.
発電後の電圧変換を行うためのDC−DCコンバータなどのスイッチング電源制御装置では、電源投入時に出力コンデンサの充電電流によりスイッチング素子が破損したり、出力電圧の立ち上がり波形がオーバーシュートしたりするなどの不具合が生じる場合がある。これを防止するために、アナログ制御方式のDC−DCコンバータでは、出力コンデンサ容量を調整して出力電圧の立ち上がり波形を緩やかにしていた。 In a switching power supply control device such as a DC-DC converter for performing voltage conversion after power generation, the switching element may be damaged by the charging current of the output capacitor when the power is turned on, or the rising waveform of the output voltage may overshoot. Problems may occur. In order to prevent this, in the analog control type DC-DC converter, the output capacitor capacity is adjusted to moderate the rising waveform of the output voltage.
これと同様に、ディジタル制御方式のDC−DCコンバータには、制御回路からのスイッチング素子の駆動信号のデューティを制御して、出力電圧の立ち上がり波形を緩やかにするソフトスタート回路を備えたものがある。また、スイッチング電源制御装置では、電源投入時に出力コンデンサの充電電流の急速な立ち上がりを防止するとともに、出力電圧の立ち上がりを高速することが要求されている。 Similarly, some digital control type DC-DC converters include a soft start circuit that controls the duty of the drive signal of the switching element from the control circuit to moderate the rising waveform of the output voltage. . Further, the switching power supply control device is required to prevent the charging current of the output capacitor from rapidly rising when the power is turned on and to increase the rising speed of the output voltage.
特許文献1には、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑えつつ、スイッチング電源の出力電圧を目標値に迅速に立ち上げる電源制御装置が記載されている。特許文献1に記載の電源制御装置では、リファレンス値を算出し、このリファレンス値と出力電圧との差が小さくなるように、リファレンス値と出力電圧との差分に応じた時比率を算出している。
そして、この時比率を有するスイッチングパルスを生成し、このスイッチングパルスに応答してスイッチング電源の入力電圧をスイッチングしている。出力電圧の目標値が変更されたとき、リファレンス値は、変更後の目標値まで、複数の傾きで複数回にわたり単調に線形変化し、これに応じて出力電圧も折れ線状に単調変化する。リファレンス値の傾きは、予め設定された傾きデータによって決定される。 And the switching pulse which has this time ratio is produced | generated, and the input voltage of switching power supply is switched in response to this switching pulse. When the target value of the output voltage is changed, the reference value changes linearly monotonically over a plurality of times with a plurality of slopes until the changed target value, and the output voltage also changes monotonously in a polygonal line. The slope of the reference value is determined by preset slope data.
電源投入時に負荷へ供給電流が流れる場合や出力コンデンサへ充電電流が流れる場合に、負荷の抵抗値が非線形である等、負荷抵抗の特性によって、負荷の電源回路からの供給電流が過電流状態となる場合がある。この場合、電圧降下が発生し最悪のケースでは供給している電源がシャットダウンする場合がある。特許文献1では、負荷の電源回路の供給電流が過電流状態になった場合でも、設定された傾きデータ通りに出力電圧を制御するため、過電流状態を防止することができない。
When the supply current flows to the load when the power is turned on, or when the charging current flows to the output capacitor, the load resistance characteristics such as the load resistance is non-linear. There is a case. In this case, a voltage drop occurs, and in the worst case, the supplied power supply may shut down. In
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態に係る電源制御装置は、ディジタル制御方式のスイッチング電源から出力される出力電圧の目標値が設定された際に、出力電圧を電圧電流変換して、出力電流を出力する。そして、この出力電流の値に応じて変化させた、出力電圧の基準電圧を出力し、出力電圧と基準電圧との差分に応じて、出力電圧と基準電圧との差が小さくなるようにスイッチング電源の制御信号を生成する。 When a target value of an output voltage output from a digital control type switching power supply is set, the power supply control device according to the embodiment converts the output voltage to current and outputs the output current. Then, a reference voltage of the output voltage changed according to the value of the output current is output, and the switching power supply is set so that the difference between the output voltage and the reference voltage becomes small according to the difference between the output voltage and the reference voltage. Control signal is generated.
実施の形態によれば、過電流状態を防止しつつ、スイッチング電源の出力電圧の立ち上がりを高速にすることができる。 According to the embodiment, the rise of the output voltage of the switching power supply can be speeded up while preventing an overcurrent state.
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、以下では、複数の実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description will be omitted. In addition, the following description will be divided into a plurality of embodiments, but unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other, and one is a modification, details, and supplements of a part or all of the other. There is a relationship such as explanation.
本実施の形態は、ディジタル制御方式のスイッチング電源制御装置に関し、特にスイッチング電源制御装置の電源投入時におけるソフトスタート技術に関する。このスイッチング電源から出力される出力電圧を電圧電流変換した出力電流の値に応じて、出力電流の基準電圧を決定することにより、過電流状態を防止することができる。 The present embodiment relates to a digital control type switching power supply control device, and in particular, to a soft start technique when the switching power supply control device is turned on. An overcurrent state can be prevented by determining the reference voltage of the output current according to the value of the output current obtained by converting the output voltage output from the switching power supply into a voltage-current.
実施の形態1.
実施の形態1に係る電源制御装置について、図1を参照して説明する。図1は、実施の形態1に係る電源制御装置10の構成を示す図である。図1に示すように、電源制御装置10は、入力端子11、トランジスタ12、平準化回路13、出力端子14、A/Dコンバータ15、ディジタルコントローラ21、電圧電流変換部25、セレクタ26を備えている。ディジタルコントローラ21は、基準電圧発生部22、演算器23、出力制御部24を有する。
A power supply control apparatus according to
入力端子11には入力電圧が印加される。トランジスタ12は、入力端子11から入力される入力電圧をスイッチングする。トランジスタ12は、入力端子11より印加された入力電圧を入力とし、平準化回路13にトランジスタ12のソースドレイン間電圧を出力する。
An input voltage is applied to the
平準化回路13は、トランジスタ12の出力を平準化する。図1に示す例では、平準化回路13は、ダイオード131と、コイル132と、キャパシタ133を有する。ダイオード131のアノードはグランドに接続され、カソードはトランジスタ12の出力とコイル132の一端との間に接続される。また、コイル132の他端と出力端子14との間にはキャパシタ133の一端が接続され、キャパシタ133の他端はグランドに接続される。
The
平準化回路13は、トランジスタ12のソースドレイン間電圧を入力とし、出力端子14と電圧電流変換部25にトランジスタ12のソースドレイン間電圧の平準化電圧を出力電圧voutとしてそれぞれ出力する。
The
電圧電流変換部25には、平準化回路13から出力電圧voutが入力される。電圧電流変換部25は、出力電圧voutを出力電流imonに変換し、出力電圧voutと出力電流imonをセレクタ26にそれぞれ出力する。
The output voltage vout is input from the
セレクタ26としては、マルチプレクサ(MUX)が用いられる。セレクタ26には、imon、出力電圧voutが入力される。セレクタ26は、出力電流imonと出力電圧voutのいずれか一方を、交互に、排他的に選択する。選択された出力電流imon、出力電圧voutは、A/Dコンバータ15に出力される。
As the
A/Dコンバータ15は、交互に入力される出力電流imon、出力電圧voutを時分割で交互にサンプリングする。A/Dコンバータ15は、セレクタ26により選択された出力電流imon、出力電圧voutをA/D変換し、変換した変換結果をA/Dコンバータ出力adoとして、ディジタルコントローラ21の基準電圧発生部22、演算器23に夫々出力する。また、A/Dコンバータ15は、出力電流imonと出力電圧voutのいずれを選択するかを示す選択信号iorvを、セレクタ26、基準電圧発生部22に夫々出力する。
The A /
ディジタルコントローラ21は、A/Dコンバータ出力adoが、基準電圧targetに一致するように制御する。上述のようにディジタルコントローラ21は、基準電圧発生部22、演算器23、出力制御部24を備えている。基準電圧発生部22には、A/Dコンバータ出力adoと選択信号iorvとが入力され、基準電圧targetを出力する。基準電圧発生部22の構成については、後に詳述する。
The
演算器23には、A/Dコンバータ出力ado、基準電圧target、選択信号iorvが入力される。出力電圧voutをサンプリングしたA/Dコンバータ出力adoを基準電圧targetに一致させるように制御演算を行う。演算器23は、A/Dコンバータ出力adoと基準電圧発生部22の差分に対応した制御信号である演算器出力opoを出力制御部24に出力する。演算器23は、出力電圧voutと基準電圧targetとの差分に応じて、出力電圧voutと基準電圧targetとの差が小さくする演算器出力opoを出力する。
The
出力制御部24には、演算器出力opoを入力として、演算器出力opoに応じたデューティ比のパルス信号pwmをトランジスタ12のゲートに出力する。すなわち、本実施の形態では、演算器23、出力制御部24が、スイッチング電源の制御信号を生成する制御信号生成部に相当する。
The
ここで、図2を参照して、基準電圧発生部22について詳細に説明する。図2は、基準電圧発生部22の構成を示す図である。図2に示すように、基準電圧発生部22は、電流上限設定レジスタ221、電流下限設定レジスタ222、比較器223、カウント幅設定レジスタ224、目標電圧設定レジスタ225、調整器226、カウンタ227を備える。
Here, the
電流上限設定レジスタ221には、電流上限設定値が設定されている。電流下限設定レジスタ222には、電流下限設定値が設定されている。電流上限設定値は、出力電流imonが増加し、過電流状態にならないように任意に設定される。電流下限設定値は、出力電圧の立ち上がりを早くするために任意に設定される。
A current upper limit setting value is set in the current upper
なお、ここでは、電流上限設定値と電流下限設定値の2つの設定値と、出力電流imonをサンプリングしたA/Dコンバータ出力adoとを比較する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1つの設定値のみを設定してもよく、2より多い設定値を設定することも可能である。 Here, an example has been described in which the two set values of the current upper limit set value and the current lower limit set value are compared with the A / D converter output ado obtained by sampling the output current imon. However, the present invention is not limited to this. Absent. For example, only one set value may be set, or more than two set values may be set.
比較器223には、電流上限設定値、電流下限設定値、A/Dコンバータ出力ado、選択信号iorvが入力される。比較器223は、出力電流imonをサンプリングしたA/Dコンバータ出力adoと、電流上限設定値及び電流下限設定値とを比較し、比較結果を比較器出力cpoとして出力する。比較器出力cpoは、選択信号iorvに応じて調整器226に出力される。
The
カウント幅設定レジスタ224には、カウント幅設定値が設定されている。カウント幅設定値は、初期に設定された基準電圧targetの増減幅を示す値である。目標電圧設定レジスタ225には、出力電圧voutの最終的な目標値が設定されている。電源制御装置10は、最終的に出力電圧voutが目標電圧設定レジスタ225に設定された目標値になるように制御する。
A count width setting value is set in the count
調整器226には、カウント幅設定値、比較器出力cpoが入力される。比較器出力cpoは、カウント幅設定値に付加するオフセットの値である。調整器226は、カウント幅設定値に比較器出力cpoを付加して、調整器出力adjとしてカウンタ227に出力する。すなわち、調整器出力adjのカウント幅は、比較器出力cpoに応じて増加又は減少する。
The
カウンタ227には、目標電圧設定レジスタ225からの目標値及び調整器出力adjが入力される。カウンタ227は、基準電圧targetが目標値と等しくなるまで、調整器出力adjに応じた増減幅で増加又は減少する基準電圧targetを出力する。すなわち、基準電圧targetの増減幅は、調整器226の比較結果に応じて変化する。
The
ここで、図3を参照して、実施の形態1に係る電源制御装置10の動作について説明する。図3は、電源制御装置10の動作を示すタイミングチャートである。図3において、上段に各信号のタイミングチャートを示し、中段に出力電圧voutの変化を示すグラフを示し、下段に出力電流imonの変化を示すグラフを示す。
Here, the operation of the power
図3に示す例では、セレクタ26は、選択信号iorvがハイレベルのときに出力電圧voutを選択し、ローレベルのときに出力電流imonを選択するものとする。まず、出力電流imonの電流上限設定値を電流上限設定レジスタ221に、電流下限設定値を電流下限設定レジスタ222にそれぞれ設定する。ここでは、電流上限設定レジスタ221の電流上限設定値を10mA、電流下限設定レジスタ222の電流下限設定値を1mAとする。
In the example shown in FIG. 3, the
また、出力電圧voutの目標値を目標電圧設定レジスタ225に、出力電圧voutの勾配を決定する初期のカウント幅設定値をカウント幅設定レジスタ224に設定する。ここでは、目標電圧設定レジスタ225の目標値を0×20(16進数)、カウント幅設定レジスタ224のカウント幅設定値を0×4(16進数)とする。
Further, the target value of the output voltage vout is set in the target
そして、電源制御装置10に電源が投入され、目標値が設定されると、出力電圧voutの出力を開始する。図3に示す例では、まず、電圧電流変換部25で出力電圧voutを電圧電流変換した出力電流imonが、セレクタ26により選択される。そして、出力電流imonがA/D変換されたA/Dコンバータ出力adoが出力される。また、出力電流imonの入力に応じて、A/Dコンバータ15では、タイミングT0においてハイレベルとなる選択信号iorvが出力される。
Then, when the power is turned on and the target value is set, the output of the output voltage vout is started. In the example shown in FIG. 3, first, the
タイミングT0の選択信号iorvの立ち上がりに応じて、セレクタ26では出力電圧voutが選択される。そして、選択信号iorvがハイレベルの間(TW0)、出力電圧voutがA/D変換されたA/Dコンバータ出力adoが出力される。TW0は、A/Dコンバータ15の動作周期である。また、出力電圧voutの入力に応じて、A/Dコンバータ15では、タイミングT0からTW0経過後のタイミングT1においてローレベルとなる選択信号iorvが出力される。
The
タイミングT1の選択信号iorvの立ち下がりに応じて、セレクタ26では出力電流imonが選択される。そして、選択信号iorvがローレベルの間、出力電流imonがA/D変換されたA/Dコンバータ出力adoが出力される。また、出力電流imonの入力に応じて、A/Dコンバータ15では、タイミングT2においてハイレベルとなる選択信号iorvが出力される。その後、同様に、A/Dコンバータ15は、周期TW0で、出力電圧voutと出力電流imonを交互にサンプリングする。すなわち、セレクタ26は、A/Dコンバータ15からの選択信号iorvに応じて、次に選択される出力電圧vout又は出力電流imonを任意の時間で変化させる。
In response to the fall of the selection signal iorv at timing T1, the
そして、出力電流imonのA/Dコンバータ出力adoに従い、出力電流imonが電流上限設定値以下であれば急峻な勾配で基準電圧targetを出力し、出力電流imonが電流上限設定値に達すると基準電圧targetの勾配を緩やかに出力することで、出力電圧voutの立ち上がり勾配を制御するように動作する。 Then, according to the A / D converter output “ado” of the output current “imon”, the reference voltage “target” is output with a steep slope if the output current “imon” is equal to or less than the current upper limit set value, and when the output current “mon” reaches the current upper limit set value, By gradually outputting the target gradient, the operation is performed so as to control the rising gradient of the output voltage vout.
基準電圧targetは、初期値0×0(16進数)から立ち上げられる。出力電流imonが電流上限設定値以下である場合(TW2)、基準電圧targetは、カウント幅設定レジスタ224に設定された初期のカウント幅設定値のまま0×4(16進数)ずつ増加する。そして、出力電圧voutのA/Dコンバータ出力adoが基準電圧targetに一致するように演算器23で補償演算が行われる。
The reference voltage target is raised from an
タイミングT0からTW1経過後のタイミングT2では、選択信号iorvがハイレベルとなり、出力電圧voutがA/Dコンバータ15によりサンプリングされる。このときもまた、出力電流imonが電流上限設定値以下であるため、基準電圧targetは、カウント幅設定レジスタ224に設定したカウント幅設定値0x4(16進数)ずつ増加する。
At timing T2 after the elapse of TW1 from timing T0, the selection signal iorv becomes high level, and the output voltage vout is sampled by the A /
タイミングT0からタイミングT2までの期間TW1が電源制御装置10のスイッチング周期となって動作することになる。図3の中段に示すように、このときの出力電圧voutの傾きをS0とする。
The period TW1 from the timing T0 to the timing T2 is the switching cycle of the power
タイミングT3において、出力電流imonが電流上限設定値以上となると、出力電圧voutの立ち上がり勾配を緩やかにする制御を行う。調整器226は、比較器出力cpoに応じて、カウンタ227におけるカウント幅の増分をカウント幅設定レジスタ224のカウント幅設定値から小さくする調整器出力adjを出力する。図3に示す例では、比較器出力cpoは、カウント幅の増分をカウント幅設定値から0×3(16進数)だけ小さくし、0x1(16進数)にする。
At timing T3, when the output current imon becomes equal to or higher than the current upper limit set value, control is performed to make the rising slope of the output voltage vout gentle. The
T3に続くサンプリングタイミングである、タイミングT4において、出力電圧voutがサンプリングされ、出力電圧voutを基準電圧targetに近づける演算処理がなされる。基準電圧targetはタイミングT3で設定した値(0x1(16進数))ずつ増加するため、出力電圧voutの立ち上がり勾配を緩やかにすることができる。従って、図3の中段に示すように、出力電圧voutの傾きは、S0よりも小さいS1となる。 At timing T4, which is a sampling timing subsequent to T3, the output voltage vout is sampled, and arithmetic processing is performed to bring the output voltage vout closer to the reference voltage target. Since the reference voltage target increases by a value (0x1 (hexadecimal number)) set at the timing T3, the rising slope of the output voltage vout can be made gentle. Therefore, as shown in the middle stage of FIG. 3, the slope of the output voltage vout is S1 smaller than S0.
タイミングT5において、出力電流imonが電流下限設定値以下となると、出力電圧voutの立ち上がり勾配を急峻にする制御を行う。調整器226は、比較器出力cpoに応じて、カウンタ227におけるカウント幅の増分をカウント幅設定レジスタ224のカウント幅設定値から大きくする調整器出力adjを出力する。図3に示す例では、比較器出力cpoは、カウント幅の増分をカウント幅設定値から0×4(16進数)だけ大きくし、0×8(16進数)にする。
At timing T5, when the output current imon becomes equal to or lower than the current lower limit set value, control is performed to make the rising slope of the output voltage vout steep. The
T5に続くサンプリングタイミングであるタイミングT6において、出力電圧voutがサンプリングされ、出力電圧voutを基準電圧targetに近づける演算処理がなされる。基準電圧targetはタイミングT5で設定した値(0x8(16進数))ずつ増加するため、出力電圧voutの立ち上がり勾配を急峻にすることができる。従って、図3の中段に示すように、出力電圧voutの傾きは、S0よりも大きいS1となる。 At timing T6, which is a sampling timing subsequent to T5, the output voltage vout is sampled, and arithmetic processing is performed to bring the output voltage vout closer to the reference voltage target. Since the reference voltage target increases by the value (0x8 (hexadecimal number)) set at the timing T5, the rising slope of the output voltage vout can be made steep. Therefore, as shown in the middle part of FIG. 3, the slope of the output voltage vout is S1 larger than S0.
そして、タイミングT7において、出力電圧voutが目標電圧設定レジスタ225に設定した目標値に達すると、基準電圧targetの増加は停止される。その後、基準電圧発生部22からは、目標電圧設定レジスタ225に設定された目標値が基準電圧targetとして固定出力される。これにより、出力電圧voutの立ち上げ処理が完了し、定常出力状態となる。
At time T7, when the output voltage vout reaches the target value set in the target
さらに、出力電流imonによる出力電圧voutの立ち上がり勾配の制御を詳細に説明する。A/Dコンバータ15は、出力電流imonと出力電圧voutを時分割で交互にサンプリングを時分割で行っている。
Furthermore, the control of the rising gradient of the output voltage vout by the output current imon will be described in detail. The A /
このため、A/Dコンバータ15は、タイミングT3では出力電流imonをサンプリングした結果をA/Dコンバータ出力adoとして出力し、次のサンプリングタイミングのタイミングT4では出力電圧voutをサンプリングした結果をA/Dコンバータ出力adoとして出力する動作をする。
For this reason, the A /
比較器223は、出力電流imonをサンプリングした結果が、電流上限設定レジスタ221に設定した電流上限設定値以上になったことを判定する。そして、過電流状態を防止するように出力電圧voutの立ち上がり勾配を緩やかにするために、比較器223は、カウンタ227の増分をカウント幅設定レジスタ224の設定値から0x3(16進数)だけ小さくし、増分を0×1(16進数)にする比較器出力cpoを出力する。
The
その後、出力電圧voutをサンプリングするタイミングT4で、基準電圧targetが0×4(16進数)ずつ増加するカウンタ幅の増分から、基準電圧targetが0×1(16進数)ずつ増加するカウンタ幅の増分に変更する。これにより、出力電圧voutの立ち上がり勾配をS0よりも緩やかなS1にして、出力電流imonの増加を防止することができる。 Thereafter, at the timing T4 at which the output voltage vout is sampled, the increment of the counter width where the reference voltage target increases by 0 × 1 (hexadecimal number) from the increment of the counter width where the reference voltage target increases by 0 × 4 (hexadecimal number). Change to As a result, the rising slope of the output voltage vout can be set to S1, which is gentler than S0, and an increase in the output current Imon can be prevented.
その後、出力電流imonが電流下限設定レジスタ222に設定した電流下限設定値以下になるまで(タイミングT3からT5のTW3の期間)、出力電圧voutの勾配がS1のままとなるように基準電圧targetのカウンタ幅の増分が保持される。 Thereafter, the reference voltage target is set so that the gradient of the output voltage vout remains S1 until the output current “imon” becomes equal to or less than the current lower limit set value set in the current lower limit setting register 222 (period TW3 from timing T3). The counter width increment is retained.
また、A/Dコンバータ15は、期間TW3が経過した後のタイミングT5では出力電流imonをサンプリングした結果をA/Dコンバータ出力adoとして出力し、次のサンプリングタイミングのタイミングT6では出力電圧voutをサンプリングした結果をA/Dコンバータ出力adoとして出力する動作をする。
The A /
比較器223は、出力電流imonをサンプリングした結果が、電流下限設定レジスタ222に設定した電流下限設定値以下になったことを判定する。そして、出力電圧voutを高速に立ち上げるように立ち上がり勾配を急峻するために、比較器223は、カウンタ227の増分をカウント幅設定レジスタ224の設定値から0×4(16進数)だけ大きくし、増分を0×8(16進数)にする比較器出力cpoを出力する。
The
その後、出力電圧voutをサンプリングするタイミングT6で、基準電圧targetが0×4(16進数)ずつ増加するカウンタ幅の増分から、基準電圧targetが0×8(16進数)ずつ増加するカウンタ幅の増分に変更する。これにより、出力電圧voutの立ち上がり勾配をS1から、これにより急峻なS2にして、出力電圧voutの立ち上がりを高速にすることができる。 Thereafter, at the timing T6 at which the output voltage vout is sampled, the increment of the counter width in which the reference voltage target increases by 0 × 8 (hexadecimal number) from the increment of the counter width in which the reference voltage target increases by 0 × 4 (hexadecimal number). Change to As a result, the rising slope of the output voltage vout can be changed from S1 to a steep S2 thereby to increase the rising speed of the output voltage vout.
その後、出力電圧voutが目標電圧設定レジスタ225に設定した目標値になるまで(タイミングT5からT7のTW4の期間)、出力電圧voutの勾配がS2のままとなるように基準電圧targetのカウンタ幅の増分が保持される。 Thereafter, until the output voltage vout reaches the target value set in the target voltage setting register 225 (period TW4 from timing T5 to T7), the counter width of the reference voltage target is set so that the gradient of the output voltage vout remains S2. Increment is retained.
このように、実施の形態1では、出力電流imonが電流上限設定値以上になった場合には、基準電圧targetの勾配を緩やかに遷移させる。これにより、出力電圧voutの立ち上がり勾配を緩やかにでき、出力電流imonの急峻な立ち上がりを抑制できる。 Thus, in the first embodiment, when the output current “mon” becomes equal to or higher than the current upper limit set value, the gradient of the reference voltage “target” is gradually changed. As a result, the rising gradient of the output voltage vout can be moderated, and the steep rising of the output current imon can be suppressed.
また、出力電流imonが電流下限設定値以下になった場合には、基準電圧targetの勾配を急峻に遷移させることで、出力電圧voutの急峻な立ち上がりを実現することができる。さらに、A/Dコンバータ15を出力電流imonと出力電圧voutのサンプリングに兼用することで回路面積の増大を抑制して、実現することができる。
Further, when the output current “mon” becomes equal to or lower than the current lower limit set value, the steep rise of the output voltage “vout” can be realized by steeply changing the slope of the reference voltage “target”. Furthermore, by using the A /
なお、実施の形態1では、各構成要素をディジタル回路で実現する例について説明したが、これに限定されない。各構成要素と同等の機能を有するアナログ回路で実現することも可能である。 In the first embodiment, an example in which each component is realized by a digital circuit has been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be realized by an analog circuit having a function equivalent to each component.
実施の形態2.
実施の形態2に係る電源制御装置10Aについて、図4を参照して説明する。図4は、実施の形態2に係る電源制御装置10Aの構成を示す図である。図4において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
A power
実施の形態1では、一つのA/Dコンバータ15を出力電流imonと出力電圧voutのサンプリングに兼用したが、実施の形態2では、出力電圧voutをサンプリングするA/Dコンバータ30、出力電流imonをサンプリングするA/Dコンバータ31がそれぞれ別個に設けられている。
In the first embodiment, one A /
図4に示すように、A/Dコンバータ30には、出力電圧voutが入力される。A/Dコンバータ30は、出力電圧voutのA/D変換を行い、電圧変換結果をA/Dコンバータ出力adoとして基準電圧発生部22、演算器23にそれぞれ出力する。
As shown in FIG. 4, the output voltage vout is input to the A /
A/Dコンバータ31には、出力電流imonが入力される。A/Dコンバータ31は、出力電流imonのA/D変換を行い、電流変換結果を基準電圧発生部22に出力する。なお、ディジタルコントローラ21における動作については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
The A /
実施の形態2では、出力電圧voutと出力電流imonをサンプリングするA/Dコンバータがそれぞれ設けられており、A/Dコンバータ内での時分割処理が不要となるため、高速に動作が可能となる。また、出力電圧voutと出力電流imonの信号が互いに干渉することがなく、より確実に過電流状態を防止することができるとともに、高速に出力電圧voutを立ち上げることが可能となる。 In the second embodiment, an A / D converter that samples the output voltage vout and the output current imon is provided, and time-sharing processing is not required in the A / D converter, so that high-speed operation is possible. . In addition, the signals of the output voltage vout and the output current imon do not interfere with each other, so that an overcurrent state can be prevented more reliably and the output voltage vout can be raised at a high speed.
実施の形態3.
実施の形態3に係る電源制御装置10Bについて、図5、6を参照して説明する。図5は、実施の形態2に係る電源制御装置10Bの構成を示す図である。図6は、図5において用いられる基準電圧発生部22Bの構成を示す図である。図5、6において、図1、2と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
A power
実施の形態3では、実施の形態2のA/Dコンバータ31の代わりに、アナログのコンパレータ40が設けられている。また、基準電圧発生部22Bの構成が、図2に示す基準電圧発生部22とは異なる。
In the third embodiment, an
コンパレータ40には、出力電流imonが入力される。コンパレータ40には、任意の電流設定値が設定されている。コンパレータ40は、アナログ信号である出力電流imonと電流設定値とを比較し、二値の比較結果であるコンパレータ出力cpobを基準電圧発生部22Bに出力する。
The
図6に示すように、基準電圧発生部22Bは、目標電圧設定レジスタ225、カウント幅設定レジスタ224、調整器226、カウンタ227を備えており、電流上限設定レジスタ221、電流下限設定レジスタ222、比較器223は設けられていない。実施の形態3では、コンパレータ40が電流上限設定レジスタ221、電流下限設定レジスタ222、比較器223の役割を果たす。
As shown in FIG. 6, the
実施の形態3では、実施の形態1における効果に加えて、以下のような効果を奏する。実施の形態3では、電流上限設定レジスタ221、電流下限設定レジスタ222、比較器223をアナログのコンパレータ40としているため、回路規模を小さくし、コストを削減することが可能となる。また、消費電力を低減させることも可能である。
The third embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. In the third embodiment, since the current upper
上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではない。任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はCPLD(Complex Programmable Logic Device)により実現することも可能である。 In the above-described embodiment, the hardware configuration has been described. However, the present invention is not limited to this. Arbitrary processing can also be realized by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program. Further, it can be realized by a field programmable gate array (FPGA) or a complex programmable logic device (CPLD).
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
以上、本発明について実施の形態をもとに説明したが、上記の実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、さまざまな変更、増減を加えてもよい。これらの変更、増減が加えられた変形例も本発明の範囲にある事は当業者に理解されるところである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, said embodiment is an illustration, and unless it deviates from the main point of this invention, you may add various change and increase / decrease. It will be understood by those skilled in the art that modifications to which these changes and increases / decreases are also within the scope of the present invention.
10 電源制御装置
10A、10B 電源制御装置
11 入力端子
12 トランジスタ
13 平準化回路
14 出力端子
15 A/Dコンバータ
21 ディジタルコントローラ
22 基準電圧発生部
22B 基準電圧発生部
23 演算器
24 出力制御部
25 電圧電流変換部
26 セレクタ
30 A/Dコンバータ
31 A/Dコンバータ
40 コンパレータ
131 ダイオード
132 コイル
133 キャパシタ
221 電流上限設定レジスタ
222 電流下限設定レジスタ
223 比較器
224 カウント幅設定レジスタ
225 目標電圧設定レジスタ
226 調整器
227 カウンタ
imon 出力電流
vout 出力電圧
ado A/Dコンバータ出力
iorv 選択信号
target 基準電圧
opo 演算器出力
pwm パルス信号
cpo 比較器出力
adj 調整器出力
cpob コンパレータ出力
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記出力電流の値に応じて変化させた、前記出力電圧の基準電圧を出力する基準電圧発生部と、
前記出力電圧と前記基準電圧との差分に応じて、前記出力電圧と前記基準電圧との差が小さくなるように前記スイッチング電源の制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備える電源制御装置。 When a target value of an output voltage output from a digital control switching power supply is set, a voltage-current conversion unit that converts the output voltage into a voltage-current and outputs an output current; and
A reference voltage generator that outputs a reference voltage of the output voltage, which is changed according to the value of the output current;
A control signal generator that generates a control signal of the switching power supply so that a difference between the output voltage and the reference voltage is reduced according to a difference between the output voltage and the reference voltage;
A power supply control device comprising:
前記出力電流を、任意に設定された電流値と比較する比較器と、
前記比較器の比較結果に基づいて、前記基準電圧の増減幅を変化させる調整器と、
を有する請求項1に記載の電源制御装置。 The reference voltage generator is
A comparator for comparing the output current with an arbitrarily set current value;
An adjuster that changes the increase / decrease width of the reference voltage based on the comparison result of the comparator;
The power supply control device according to claim 1, comprising:
前記選択部により選択された前記出力電圧又は前記出力電流のA/D変換を行い、変換結果を出力するA/Dコンバータと、
をさらに備え、
前記制御信号生成部は、前記A/Dコンバータからの前記出力電圧の変換結果と前記基準電圧との差分に応じて、前記スイッチング電源の制御信号を生成し、
前記基準電圧発生部は、前記A/Dコンバータからの前記出力電流の変換結果に応じて前記基準電圧の増減幅を変化させる請求項1に記載の電源制御装置。 A selector for exclusively selecting the output voltage and the output current;
An A / D converter that performs A / D conversion of the output voltage or the output current selected by the selection unit, and outputs a conversion result;
Further comprising
The control signal generation unit generates a control signal for the switching power supply according to a difference between the conversion result of the output voltage from the A / D converter and the reference voltage,
The power supply control device according to claim 1, wherein the reference voltage generation unit changes an increase / decrease width of the reference voltage according to a conversion result of the output current from the A / D converter.
前記出力電流のA/D変換を行い、電流変換結果を出力する第2A/Dコンバータと、
をさらに備え、
前記制御信号生成部は、前記第1A/Dコンバータからの前記電圧変換結果と前記基準電圧との差分に応じて、前記スイッチング電源の制御信号を生成し、
前記基準電圧発生部は、前記第2A/Dコンバータからの前記電流変換結果に応じて前記基準電圧の増減幅を変化させる請求項1に記載の電源制御装置。 A first A / D converter that performs A / D conversion of the output voltage and outputs a voltage conversion result;
A second A / D converter that performs A / D conversion of the output current and outputs a current conversion result;
Further comprising
The control signal generation unit generates a control signal for the switching power supply according to a difference between the voltage conversion result from the first A / D converter and the reference voltage,
The power supply control device according to claim 1, wherein the reference voltage generation unit changes an increase / decrease width of the reference voltage according to the current conversion result from the second A / D converter.
前記基準電圧発生部は、前記アナログ比較器の比較結果に基づいて、前記基準電圧の増減幅を変化させる調整器を備える請求項1に記載の電源制御装置。 An analog comparator for comparing the output current with an arbitrarily set current value;
The power supply control device according to claim 1, wherein the reference voltage generation unit includes an adjuster that changes an increase / decrease width of the reference voltage based on a comparison result of the analog comparator.
前記出力電流の値に応じて変化させた、前記出力電圧の基準電圧を出力し、
前記出力電圧と前記基準電圧との差分に応じて、前記出力電圧と前記基準電圧との差が小さくなるように前記スイッチング電源の制御信号を生成する、
電源制御方法。 When the target value of the output voltage output from the switching power supply of the digital control system is set, the output voltage is converted to voltage-current to output the output current,
The reference voltage of the output voltage, which is changed according to the value of the output current, is output,
According to the difference between the output voltage and the reference voltage, the control signal of the switching power supply is generated so that the difference between the output voltage and the reference voltage is reduced.
Power control method.
比較結果に基づいて、前記基準電圧の増減幅を変化させる、
請求項7に記載の電源制御方法。 The output current is compared with an arbitrarily set current value,
Based on the comparison result, the increase / decrease width of the reference voltage is changed,
The power supply control method according to claim 7.
前記出力電流の値に応じて変化させた、前記出力電圧の基準電圧を出力し、
前記出力電圧と前記基準電圧との差分に応じて、前記出力電圧と前記基準電圧との差が小さくなるように前記スイッチング電源の制御信号を生成する、
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。 When the target value of the output voltage output from the switching power supply of the digital control system is set, the output voltage is converted to voltage-current to output the output current,
The reference voltage of the output voltage, which is changed according to the value of the output current, is output,
According to the difference between the output voltage and the reference voltage, the control signal of the switching power supply is generated so that the difference between the output voltage and the reference voltage is reduced.
A program that causes a computer to execute processing.
比較結果に基づいて、前記基準電圧の増減幅を変化させる、
処理をコンピュータに実行させるための請求項9に記載のプログラム。 The output current is compared with an arbitrarily set current value,
Based on the comparison result, the increase / decrease width of the reference voltage is changed,
The program of Claim 9 for making a computer perform a process.
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---|---|---|---|
JP2012103064A JP2013233019A (en) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Power supply controller, power supply control method, and program |
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