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公開番号2024128456
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-24
出願番号2023037440
出願日2023-03-10
発明の名称電源制御装置
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240913BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング周波数へのジッタの付与条件を適正化する。
【解決手段】トランス(TR)を用いて一次側の入力電圧(V_IN)から二次側の出力電圧(V_OUT)を生成する絶縁型DC/DCコンバータ(1)に用いられる電源制御装置(10)であって、トランスの一次側巻線(W1)に対して直列に接続されたスイッチング素子(M1)と、スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング制御回路(100)と、を備え、スイッチング周波数に対してジッタを付与可能に構成される。スイッチング制御回路が電流不連続モードにてスイッチング駆動を行うときには、ジッタの付与を停止する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
一次側巻線及び二次側巻線を有するトランスを用いて一次側回路における入力電圧から二次側回路における出力電圧を生成する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、
前記一次側巻線に対して直列に接続されたスイッチング素子と、
電流連続モード又は電流不連続モードを動作モードとして前記スイッチング素子のスイッチング駆動を行うことで前記一次側回路から前記二次側回路に電力を伝達させるよう構成されたスイッチング制御回路と、
前記スイッチング素子のスイッチング周波数に対してジッタを付与可能に構成されたジッタ付与回路と、
前記ジッタ付与回路の制御を通じて前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与有無を制御するよう構成されたジッタ制御回路と、を備え、
前記ジッタ制御回路は、前記電流不連続モードにおいて前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止する
、電源制御装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記電流連続モードにおける前記スイッチング周波数は、前記電流不連続モードにおける前記スイッチング周波数よりも高く、
前記ジッタ制御回路は、前記スイッチング周波数を検出する周波数検出回路を有し、前記スイッチング周波数の検出結果に基づき、前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与有無を制御する
、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記ジッタ制御回路は、前記周波数検出回路にて検出された前記スイッチング周波数に基づき前記動作モードが前記電流連続モード及び前記電流不連続モードの何れであるかを判定し、前記動作モードが前記電流連続モードであると判定したときには前記スイッチング周波数に対して前記ジッタを付与し、前記動作モードが前記電流不連続モードであると判定したときには前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止する
、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記ジッタ制御回路は、前記二次側巻線に生じる電圧に基づき前記動作モードが前記電流連続モード及び前記電流不連続モードの何れであるかを判定し、前記動作モードが前記電流連続モードであると判定したときには前記スイッチング周波数に対して前記ジッタを付与し、前記動作モードが前記電流不連続モードであると判定したときには前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止する
、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記ジッタ制御回路は、前記二次側巻線に生じる前記電圧に応じた対比用電圧を所定の閾電圧と比較することで、前記対比用電圧が前記閾電圧より高い状態から前記対比用電圧が前記閾電圧より低い状態へと変化する特定遷移を検出し、前記スイッチング素子のスイッチング駆動における１周期内に前記特定遷移が複数回検出されたときに前記動作モードが前記電流不連続モードであると判定し、前記１周期内において前記複数回の前記特定遷移が非検出であるときに前記動作モードが前記電流連続モードであると判定する
、請求項４に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記ジッタ制御回路は、前記スイッチング素子のオン期間において前記スイッチング素子に流れるスイッチ電流に基づき前記動作モードが前記電流連続モード及び前記電流不連続モードの何れであるかを判定し、前記動作モードが前記電流連続モードであると判定したときには前記スイッチング周波数に対して前記ジッタを付与し、前記動作モードが前記電流不連続モードであると判定したときには前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止する
、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記ジッタ制御回路は、前記スイッチ電流と所定の閾電流との大小関係を判定する回路を有して、前記スイッチング素子がターンオンしてから前記スイッチ電流が前記閾電流に達するまでの時間を計測し、計測した時間が所定時間以上であるときには前記動作モードが前記電流不連続モードであると判定し、計測した時間が前記所定時間未満であるときには前記動作モードが前記電流連続モードであると判定する
、請求項６に記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記ジッタ制御回路は、前記スイッチング素子のオン期間において前記スイッチング素子に流れるスイッチ電流が所定の閾電流に達するか否かを判定し、前記スイッチ電流が前記閾電流に達するときには前記スイッチング周波数に対して前記ジッタを付与し、前記スイッチ電流が前記閾電流に未達のときには前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止し、
前記電流不連続モードにおいて前記スイッチ電流のピークは前記閾電流より低い
、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項９】
前記電流連続モードにおいて、前記出力電圧を受ける負荷の消費電力の増減に連動して前記スイッチ電流が増減し、
前記ジッタ制御回路は、前記電流連続モードにおいて前記スイッチ電流が前記閾電流に達するときには前記スイッチング周波数に対して前記ジッタを付与し、前記電流連続モードにおいても前記スイッチ電流が前記閾電流に未達のときには前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止する
、請求項８に記載の電源制御装置。
【請求項１０】
前記スイッチング制御回路は、前記スイッチ電流を所定の保護電流以下に制限するよう構成された過電流保護回路を有し、
前記ジッタ制御回路は、前記保護電流を基準に前記保護電流より小さな電流を前記閾電流に設定する
、請求項８に記載の電源制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源制御装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
トランスを用いて一次側の入力電圧から二次側において出力電圧を生成する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが広く利用される。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、トランスの一次側巻線に対し直列にスイッチングトランジスタを設け、スイッチングトランジスタをスイッチング駆動する方式が多く採用される。スイッチングトランジスタのスイッチング駆動を担う装置が多数開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－６１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチングトランジスタのスイッチング駆動を担う装置において、スイッチング周波数にジッタ（揺らぎ）を付与する方式が検討される。ジッタの付与によりスペクトラム拡散の作用が得られ、放射ノイズのピークレベル低減を図ることができる。但し、無条件でジッタの付与を行うことはＤＣ／ＤＣコンバータの特性劣化に繋がり得る。ジッタの付与条件の適正化が望まれる。
【０００５】
本開示は、スイッチング周波数へのジッタの付与条件の適正化に寄与する電源制御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】
【０００６】
本開示に係る電源制御装置は、一次側巻線及び二次側巻線を有するトランスを用いて一次側回路における入力電圧から二次側回路における出力電圧を生成する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源制御装置であって、前記一次側巻線に対して直列に接続されたスイッチング素子と、電流連続モード又は電流不連続モードを動作モードとして前記スイッチング素子のスイッチング駆動を行うことで前記一次側回路から前記二次側回路に電力を伝達させるよう構成されたスイッチング制御回路と、前記スイッチング素子のスイッチング周波数に対してジッタを付与可能に構成されたジッタ付与回路と、前記ジッタ付与回路の制御を通じて前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与有無を制御するよう構成されたジッタ制御回路と、を備え、前記ジッタ制御回路は、前記電流不連続モードにおいて前記スイッチング周波数に対する前記ジッタの付与を停止する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、スイッチング周波数へのジッタの付与条件の適正化に寄与する電源制御装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の実施形態に係る負荷駆動システムの概略全体構成図である。
図２は、本開示の実施形態に係る電源制御装置の外観斜視図である。
図３は、本開示の実施形態に係り、ＤＣ／ＤＣコンバータの内部構成図を含む、負荷駆動システムの全体構成図である。
図４は、本開示の実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータのタイミングチャートである。
図５は、本開示の実施形態に係り、電流連続モードにおける一次側電流及び二次側電流の波形図である。
図６は、本開示の実施形態に係り、電流不連続モードにおける一次側電流及び二次側電流の波形図である。
図７は、本開示の実施形態に係り、出力電力とスイッチング周波数との関係図である（但しスイッチング周波数へのジッタの付与が無いと仮定）。
図８は、本開示の実施形態に係り、出力電力の変動に対する応答を示すタイミングチャートである。
図９は、図３の電流源１２１の内部回路及び周辺回路を示す図である。
図１０は、本開示の実施形態に係り、スイッチング周波数へのジッタの付与方法を示す図である。
図１１は、本開示の実施形態に係り、スイッチング周波数に対して常時ジッタが付与された場合における、出力電力とスイッチング周波数との関係図である
図１２は、本開示の実施形態に属する第１実施例に係り、ジッタ制御回路の構成図である。
図１３は、本開示の実施形態に属する第１実施例に係り、ＤＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図１４は、本開示の実施形態に属する第１実施例に係り、ＣＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図１５は、本開示の実施形態に属する第２実施例に係り、ジッタ制御回路とその周辺回路の構成図である。
図１６は、本開示の実施形態に属する第２実施例に係り、ＤＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図１７は、本開示の実施形態に属する第３実施例に係り、ジッタ制御回路とその周辺回路の構成図である。
図１８は、本開示の実施形態に属する第３実施例に係り、ＤＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図１９は、本開示の実施形態に属する第３実施例に係り、ＣＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図２０は、本開示の実施形態に属する第４実施例に係り、ジッタ制御回路とその周辺回路の構成図である。
図２１は、本開示の実施形態に属する第４実施例に係り、ＤＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図２２は、本開示の実施形態に属する第４実施例に係り、ＣＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図２３は、本開示の実施形態に属する第４実施例に係り、ＣＣＭにおける幾つかの信号波形等を示す図である。
図２４は、本開示の実施形態に属する第５実施例に係り、ジッタ制御回路とその周辺回路の構成図である。
図２５は、本開示の実施形態に属する第５実施例に係り、ジッタ量の可変設定方法を説明するための図である。
図２６は、本開示の実施形態に属する第５実施例に係り、ジッタ量の可変設定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“１１０”によって参照される制御電圧生成回路１１０は（図３参照）、制御電圧生成回路１１０と表記されることもあるし、回路１１０と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。
【００１０】
まず、本開示の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。レベルとは電位のレベルを指し、任意の注目した信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。任意の注目した信号又は電圧において、ローレベルからハイレベルへの切り替わりをアップエッジと称し、ハイレベルからローレベルへの切り替わりをダウンエッジと称する。アップエッジをライジングエッジに読み替えて良い。ダウンエッジをフォーリングエッジに読み替えて良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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