特許ウォッチ

公開番号2025117671
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012521
出願日2024-01-31
発明の名称制御装置、スイッチング電源回路、及び制御方法
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250805BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング電源回路の動作モードの切替時において入力電圧にリプルが発生してしまうことを抑制することができる制御装置を提供する。
【解決手段】スイッチング電源回路を制御する制御装置であって、動作モードを切り替える場合、動作モード切替前の第1スイッチング素子のPWM制御におけるデューティー比を、動作モード切替後の第1スイッチング素子のPWM制御におけるデューティー比を変化させ始める第1始点とし、第1始点から第1スイッチング素子のPWM制御におけるデューティー比を線形に変化させるとともに、動作モード切替前の第2スイッチング素子のPWM制御におけるデューティー比を、動作モード切替後の第2スイッチング素子のPWM制御におけるデューティー比を変化させ始める第2始点とし、第2始点から第2スイッチング素子のPWM制御におけるデューティー比を線形に変化させる、制御装置。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを備えるスイッチング電源回路を制御する制御装置であって、
前記スイッチング電源回路への入力電圧の電圧値と、前記スイッチング電源回路からの出力電圧の電圧値との差に応じた動作モードによって前記スイッチング電源回路を動作させ、前記スイッチング電源回路を動作させる動作モードを切り替える場合、前記動作モード切替前の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第１始点とし、前記第１始点から前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させるとともに、前記動作モード切替前の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第２始点とし、前記第２始点から前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させる、
制御装置。
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
前記スイッチング電源回路は、
Ｈブリッジの第１上アーム及び第１下アームを含む第１側と、
前記Ｈブリッジの第２上アーム及び第２下アームを含む第２側と、
前記第１側における前記第１上アームと前記第１下アームとの間の第１接続点と、前記第２側における前記第２上アームと前記第２下アームとの間の第２接続点とを結ぶコイルと、
前記第１上アームに設けられた前記第１スイッチング素子と、
前記第１下アームに設けられ、前記第１下アーム側から前記第１上アーム側に電流の向きを制限する第１電流制限部と、
前記第２上アームに設けられ、前記第２下アーム側から前記第２上アーム側に電流の向きを制限する第２電流制限部と、
前記第２下アームに設けられた前記第２スイッチング素子と、
を備える、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記動作モードを第１モードから第２モードへ切り替える場合、前記動作モード切替後の前記第１スイッチング素子のデューティー比を前記第１始点からフィードバック制御により変化させるとともに、前記動作モード切替後の前記第２スイッチング素子のデューティー比を前記第２始点から線形変化制御により変化させ、前記動作モードを前記第２モードから前記第１モードへ切り替える場合、前記動作モード切替後の前記第１スイッチング素子のデューティー比を前記第１始点から前記線形変化制御により変化させるとともに、前記動作モード切替後の前記第２スイッチング素子のデューティー比を前記第２始点からフィードバック制御により変化させ、
前記線形変化制御は、デューティー比を線形に変化させる制御である、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記スイッチング電源回路又は前記制御装置は、
前記第１上アームと前記第１下アームとの間に入力される入力電圧の電圧値を検出する入力電圧検出部と、
前記第２上アームと前記第２下アームとの間に出力される出力電圧の電圧値を検出する出力電圧検出部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記動作モードを判定する動作モード判定部と、
ＰＷＭ信号のキャリア信号を生成するキャリア信号生成部と、
前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比についてのフィードバック制御と前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比についてのフィードバック制御とにおけるＰＷＭ信号を生成するために前記キャリア信号と比較される第１信号を出力するフィードバック制御部と、
前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比についての前記線形変化制御と前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比についての前記線形変化制御とにおけるＰＷＭ信号を生成するために前記キャリア信号と比較される第２信号を出力する線形変化制御部と、
前記第１信号と前記キャリア信号との比較に応じたＰＷＭ信号を第１０ＰＷＭ信号として生成する第１比較部と、
前記第２信号と前記キャリア信号との比較に応じたＰＷＭ信号を第２０ＰＷＭ信号として生成する第２比較部と、
前記動作モード判定部により前記動作モードが前記第１モードであると判定された場合、前記第１比較部により生成された前記第１０ＰＷＭ信号を第１ＰＷＭ信号として前記第１スイッチング素子へ入力するとともに、前記第２比較部により生成された前記第２０ＰＷＭ信号を第２ＰＷＭ信号として前記第２スイッチング素子へ入力し、前記動作モード判定部により前記動作モードが前記第２モードであると判定された場合、前記第２比較部により生成された前記第２０ＰＷＭ信号を前記第１ＰＷＭ信号として前記第１スイッチング素子へ入力するとともに、前記第１比較部により生成された前記第１０ＰＷＭ信号を前記第１ＰＷＭ信号として前記第１スイッチング素子へ入力する信号切替部と、
を備え、
前記フィードバック制御部は、前記入力電圧検出部により検出された前記入力電圧の電圧値と、前記入力電圧の電圧値の目標値と、前記線形変化制御部により出力された前記第２信号とに基づくフィードバック制御により前記第１信号を出力し、
前記線形変化制御部は、
前記動作モードが切り替わる毎に、前記動作モード判定部により判定された前記動作モードと、前記フィードバック制御部により出力された前記第１信号と、前回出力した前記第２信号とに基づいて、前記第２信号を変化させる範囲を決定する範囲決定部と、
前記範囲決定部により決定された前記範囲の始点から終点に向かって前記第２信号が示す電圧の電圧値を予め決められた変化率で変化させる毎に、前記第２信号を出力するカウンタ部と、
を備える、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記動作モード判定部は、前記入力電圧検出部により検出された前記入力電圧の電圧値と、前記出力電圧検出部により検出された前記出力電圧の電圧値とに基づいて、前記動作モードが前記第１モードと前記第２モードとのいずれであるかを判定する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記動作モード判定部は、前記フィードバック制御部から出力された前記第１信号と、前記線形変化制御部から出力された前記第２信号とに基づいて、前記動作モードが前記第１モードと前記第２モードとのいずれであるかを判定する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項７】
前記動作モード判定部は、前記制御装置の初回動作時において、前記入力電圧検出部により検出された前記入力電圧の電圧値と、前記出力電圧検出部により検出された前記出力電圧の電圧値とに基づいて、前記動作モードが前記第１モードと前記第２モードとのいずれであるかを判定し、その後、前記フィードバック制御部から出力された前記第１信号と、前記線形変化制御部から出力された前記第２信号とに基づいて、前記動作モードが前記第１モードと前記第２モードとのいずれであるかを判定する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項８】
前記動作モード判定部により今回判定された前記動作モードと、前記動作モード判定部により前回判定された前記動作モードとのそれぞれを示す情報を記憶する記憶部を備える、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項９】
前記第１モードは、降圧モードであり、
前記第２モードは、昇降圧モード又は昇圧モードである、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記動作モード判定部は、ヒステリシスを有する、
請求項５に記載の制御装置。
（【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、制御装置、スイッチング電源回路、及び制御方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
入力電圧の大きさに依存せずに意図した大きさの出力電圧を出力可能な昇降圧型のスイッチング電源回路に関する技術についての研究、開発が行われている。
【０００３】
これに関し、入力側の導通状態を制御するための複数のスイッチング素子からなる第１スイッチング手段と、出力側の導通状態を制御するための複数のスイッチング素子からなる第２スイッチング手段と、出力電位に応じたパルス幅のフィードバックパルスを生成するフィードバックパルス生成手段と、少なくとも降圧モードと昇圧モードとを含む複数の動作モードを入力電位に応じて切り替え、降圧モードでは、フィードバックパルスを第１スイッチング手段に与え、昇圧モードでは、フィードバックパルスを第２スイッチング手段に与える第１制御手段と、フィードバックパルスのデューティー比が複数の動作モードによらず一定となるように、フィードバックパルス生成手段を制御する第２制御手段とを有するスイッチング電源回路が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載されたようなスイッチング電源回路は、動作モードの切替時において、入力電圧にリプルが発生してしまうことがあった。これは、スイッチング電源回路の回路素子に負荷が掛かり、望ましいことではない。
【０００６】
本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、スイッチング電源回路の動作モードの切替時において入力電圧にリプルが発生してしまうことを抑制することができる制御装置、スイッチング電源回路、及び制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
また、本開示の一態様は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを備えるスイッチング電源回路を制御する制御装置であって、前記スイッチング電源回路への入力電圧の電圧値と、前記スイッチング電源回路からの出力電圧の電圧値との差に応じた動作モードによって前記スイッチング電源回路を動作させ、前記スイッチング電源回路を動作させる動作モードを切り替える場合、前記動作モード切替前の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第１始点とし、前記第１始点から前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させるとともに、前記動作モード切替前の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第２始点とし、前記第２始点から前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させる、制御装置である。
【０００８】
また、本開示の他の態様は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを備えるスイッチング電源回路であって、前記スイッチング電源回路への入力電圧の電圧値と、前記スイッチング電源回路からの出力電圧の電圧値との差に応じた動作モードによって前記スイッチング電源回路を動作させ、前記スイッチング電源回路を動作させる動作モードを切り替える場合、前記動作モード切替前の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第１始点とし、前記第１始点から前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させるとともに、前記動作モード切替前の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第２始点とし、前記第２始点から前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させる、スイッチング電源回路である。
【０００９】
また、本開示の他の態様は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを備えるスイッチング電源回路を制御する制御方法であって、前記スイッチング電源回路への入力電圧の電圧値と、前記スイッチング電源回路からの出力電圧の電圧値との差に応じた動作モードによって前記スイッチング電源回路を動作させ、前記スイッチング電源回路を動作させる動作モードを切り替える場合、前記動作モード切替前の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第１始点とし、前記第１始点から前記第１スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させるとともに、前記動作モード切替前の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を、前記動作モード切替後の前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を変化させ始める第２始点とし、前記第２始点から前記第２スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比を線形に変化させる、制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、スイッチング電源回路の動作モードの切替時において入力電圧にリプルが発生してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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