[发明专利]开关电源装置

说明书

本发明提供一种电压控制的分辨率高的开关电源装置。本发明的开关电源装置具备：电力转换电路，其包含开关元件而构成；以及控制电路部，其根据电力转换电路的输出电压指令值和输出电压值，向开关元件输出驱动脉冲，控制电路部根据基于输出电压指令值和输出电压值的操作量的运算值与操作量的设定值的差分，使开关周期变化，输出驱动脉冲。

技术领域

本发明涉及一种开关电源装置。

背景技术

近年来，从开关电源装置的小型化、高性能化、高功能化的要求出发，广泛采用数字控制方式取代以往的模拟控制方式。在数字控制方式中，由对控制对象的电压值进行采样的A/D转换器、根据电压值运算操作量的数字控制器、与时钟信号同步进行递增/递减的计数器、以及比较计数器的计数值和操作量来决定开关元件的驱动脉冲宽度和相位的比较器等构成。例如，在PWM(脉宽调制)控制中，通过改变操作量，来改变比较器输出的驱动脉冲的导通占空比(逻辑“H”的时间比率)，从而控制控制对象的电压。此外，各个功能也大多包含在数字控制器内。

在这样的数字控制方式中，由于操作量的最小变化幅度被限制在时钟信号的1个周期的时间内，因此与模拟控制方式相比，存在电压的控制分辨率降低的问题。与此相对，虽然能够考虑通过提高时钟信号的频率来提高控制分辨率的方法，但时钟频率的增加存在耗电的增加、控制器的高成本化这样的问题。

因此，在专利文献1中，公开了如下方法：具备将数字控制器输出的数字脉冲平滑化而转换为连续值的平滑化电压的脉冲平滑电路、锯齿波发生电路以及比较电路，将锯齿波电压和平滑化电压输入到比较电路，从而生成驱动脉冲。由此，由于操作量成为不受时钟频率限制的连续值，因此即使使用时钟频率低的低成本的数字控制器，也能够提高控制分辨率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-95091号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1所记载的方法中，由于需要新设置脉冲平滑化电路、锯齿波发生电路以及比较电路，因此存在部件数量、成本、安装面积增加的问题。另外，由于通过脉冲平滑化电路进行平滑，因此存在控制的响应轻微延迟的问题。

这样，在以往的数字控制方式的开关电源装置中，为了提高控制的分辨率，存在需要增加成本、降低性能的缺点。

本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种不用设置追加电路且不会延迟控制的响应的、电压控制的分辨率高的开关电源装置。

用于解决问题的技术手段

本发明的开关电源装置具备：电力转换电路，其包含开关元件而构成；以及控制电路部，其根据电力转换电路的输出电压指令值和输出电压值，向开关元件输出驱动脉冲，控制电路部根据基于输出电压指令值和输出电压值的操作量的运算值与操作量的设定值的差分，使开关周期变化，输出驱动脉冲。

发明的效果

根据本发明，在数字控制方式的开关电源装置中，不用使用高性能的数字处理器或设置追加电路，且不会延迟响应就能够提高PWM控制、相移控制的分辨率。由此，能够提供一种电压控制的分辨率高、低成本、响应高速且电压波动小的开关电源装置。

附图说明

图1是以混合动力汽车为代表的车辆1中的电源系统的构成图。

图2是根据第1实施方式的DC-DC转换器5的电路框图。

图3是表示比较例和第1实施方式的导通占空比变化幅度的差异的说明图。

图4是本实施方式的开关周期运算单元26的详细方框电路图。

图5是根据第2实施方式的DC-DC转换器5的电路框图。