开关电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术具有：比较值生成部(2)，其在电源启动之后生成第1比较值，在输出电压(Vo)达到与所述第1比较值对应的第1输出电压之后，使比较值从所述第1比较值上升至大于所述第1比较值的第2比较值；数字滤波器(4)，其对所述比较值与所述输出电压的误差进行规定的运算；滤波器特性分析部(7)，其根据来自电流检测部(6)的电流检测信号、所述第1输出电压和滤波器特性分析期间，对由所述电感器和输出电容器(104)确定的滤波器特性进行分析，该电流检测部(6)对流过电感器(103)的电流进行检测；以及滤波器常数存储部(8)，其在所述比较值从所述第1比较值转移到所述第2比较值的期间，参照多个数字滤波器常数表(81)，选择与来自所述滤波器特性分析部的所述滤波器特性对应的滤波器常数并供给到所述数字滤波器。

Switching power unit

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关电源装置
本技术涉及应用于非绝缘型的降压斩波电路等的开关电源装置。
技术介绍
作为生成比输入电压低的稳定的电压的方法，广泛使用了非绝缘型的降压斩波电路。特别是，在通信基础设施等中较多使用POL(PointofLoad：负载点)模块电源。该模块电源将控制电路、功率MOSFET(PowerMOSFET)和电感器搭载于单个底盘上。用户对模块的输出端子与GND之间追加输出电容器，调整输出电容器值。由此，能够抑制伴随开关动作的输出纹波电压，能够调整成使输出负载电流产生急剧变动时的输出电压的变动落入标准范围内。一般而言，越大幅调整输出电容器值，输出纹波电压和负载急变时的输出电压变动越少。但是，在控制电路中，滤波器常数被设定成能够在设想的范围内进行稳定动作。因此，存在如下问题：例如，在使输出电容器以设想以上变大时，相位裕度不足，在最差的情况下，动作变得不稳定。与此相对，专利文献1所记载的开关电源装置根据在电源启动之后输出电压开始上升并达到规定的值之后的滤波器特性分析期间中产生的输出电压的变动，提取滤波器特性。该装置通过将所提取的滤波器特性与预先设定的多个模型频率特性进行比较，对滤波器特性进行分析。然后，该装置通过自动选择与模型频率特性对应的滤波器常数(控制响应特性)，能够确保较宽的动作范围。现有技术文献专利文献1：日本特许第5925724号公报
技术实现思路
技术要解决的课题但是，专利文献1的模型频率特性在输出电压达到电源上升后的设定电压时被优化。因此，滤波器特性分析期间必须要设置在输出电压达到设定电压以后的时机。因此，在电源刚刚启动之后的输出电压较低的状态下，无法对滤波器特性进行分析，滤波器常数设定未完成。因此，在输出电压达到设定电压为止的上升期间内，反馈控制变得不稳定。这样，专利文献1的开关电源装置根据在电源启动之后输出电压开始上升并达到设定电压之后的滤波器特性分析期间中产生的输出电压的变动，提取滤波器特性，设定最佳的滤波器常数。因此，在输出电压达到设定电压为止的上升期间中，滤波器设定未完成，陷入不稳定动作。本技术的课题在于提供能够防止在输出电压达到设定电压为止的上升期间中陷入不稳定动作的开关电源装置。用于解决课题的手段为了解决所述课题，本技术的开关电源装置通过使开关元件导通断开，将从电源供给的第1直流电压经由电感器和输出电容器转换为第2直流电压而向输出负载供给输出电压，其中，该开关电源装置具有：比较值生成部，其具有第1比较值和大于该第1比较值的第2比较值，在所述电源启动之后生成所述第1比较值，在所述输出电压达到与所述第1比较值对应的第1输出电压之后，使比较值从所述第1比较值上升至所述第2比较值；数字滤波器，其对由所述比较值生成部生成的所述第1比较值或所述第2比较值与所述输出电压的误差进行规定的运算；驱动部，其与所述数字滤波器的运算结果对应地控制所述开关元件的导通断开的占空比；电流检测部，其对流过所述电感器的电流进行检测，且输出所检测出的电流作为电流检测信号；滤波器特性分析部，其根据所述电流检测信号、所述第1输出电压和从生成所述第1比较值时起到所述输出电压达到所述第1输出电压时为止的滤波器特性分析期间，对由所述电感器和所述输出电容器确定的滤波器特性进行分析；以及滤波器常数存储部，其具有存储有与多个滤波器特性对应的多个滤波器常数的多个数字滤波器常数表，在所述比较值从所述第1比较值转移到所述第2比较值的期间，参照所述多个数字滤波器常数表，选择与由所述滤波器特性分析部分析出的所述滤波器特性对应的所述滤波器常数，并将所选择的所述滤波器常数供给到所述数字滤波器。此外，本技术的开关电源装置通过使开关元件导通断开，将从电源供给的第1直流电压经由电感器和输出电容器转换为第2直流电压而向输出负载供给输出电压，该开关电源装置具有：比较值生成部，其具有第1比较值和大于该第1比较值的第2比较值，在所述电源启动之后生成所述第1比较值，在所述输出电压达到与所述第1比较值对应的第1输出电压之后，使比较值从所述第1比较值上升至所述第2比较值；数字滤波器，其对由所述比较值生成部生成的所述第1比较值或所述第2比较值与所述输出电压的误差进行规定的运算；驱动部，其与所述数字滤波器的运算结果对应地控制所述开关元件的导通断开的占空比；电流检测部，其对流过所述电感器的电流进行检测，且输出所检测出的电流作为电流检测信号；滤波器特性分析部，其根据所述电流检测信号、所述第1输出电压和从生成所述第1比较值时起到所述输出电压达到所述第1输出电压时为止的滤波器特性分析期间，对由所述电感器和所述输出电容器确定的滤波器特性进行分析；以及滤波器常数运算部，其在所述比较值从所述第1比较值转移到所述第2比较值的期间，与由所述滤波器特性分析部分析出的所述滤波器特性对应地计算滤波器常数，并将计算出的所述滤波器常数供给到所述数字滤波器。技术效果根据本技术，滤波器特性分析部根据在刚刚启动电源之后并且输出电压开始上升之前的滤波器特性分析期间流动的突入电流值，对滤波器特性进行分析。滤波器常数存储部参照所存储的多个数字滤波器常数表，选择与分析出的滤波器特性对应的滤波器常数，将所选择的滤波器常数应用于数字滤波器。然后，比较值生成部在输出电压达到第1输出电压之后，使比较值从第1比较值上升至第2比较值。即，通过进行软启动动作，输出电压慢慢地上升至设定电压。能够使软启动期间中的反馈控制稳定，以使在输出电压上升至设定电压之前，滤波器常数设定完成。因此，能够防止在输出电压的上升期间中陷入不稳定动作。附图说明图1是实施例1的开关电源装置的电路结构图。图2是示出一般电压模式DC/DC转换器的频率特性的图。图3是示出按照每个要素对图2所示的频率特性进行分解后的数字滤波器和转换器的频率特性的图。图4是示出输出电容器为较小的值且能够确保充分的相位裕度的情况下的频率特性的图。图5是示出输出电容器为较大的值且相位裕度不足的情况下的频率特性的图。图6是用于说明实施例1的开关电源装置的动作的各部件的时序图。图7是示出在输出电容器为较大的值且谐振频率低于零点频率的情况下交越频率(Crossoverfrequency)和相位裕度下降时的频率特性的图。图8是示出输出电容器为较大的值且伴随谐振频率下降使零点频率向较低的频率偏移并且使增益下降时的频率特性的图。图9是实施例2的开关电源装置的电路结构图。图10是实施例3的开关电源装置的电路结构图。具体实施方式以下，参照附图说明本技术的开关电源装置的实施例。(实施例1)图1是实施例1的开关电源装置的电路结构图。图1所示的实施例1的开关电源装置具有电压检测部1、比较值生成部2、减法器3、数字滤波器4、驱动部5、电流检测部6、滤波器特性分析部7、滤波器常数存储部8、高侧MOSFET101、低侧MOSFET102、电感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源装置，其通过使开关元件导通断开，将从电源供给的第1直流电压经由电感器和输出电容器转换为第2直流电压而向输出负载供给输出电压，其特征在于，该开关电源装置具有：/n比较值生成部，其具有第1比较值和大于该第1比较值的第2比较值，在所述电源启动之后生成所述第1比较值，在所述输出电压达到与所述第1比较值对应的第1输出电压之后，使比较值从所述第1比较值上升至所述第2比较值；/n数字滤波器，其对由所述比较值生成部生成的所述第1比较值或所述第2比较值与所述输出电压的误差进行规定的运算；/n驱动部，其与所述数字滤波器的运算结果对应地控制所述开关元件的导通断开的占空比；/n电流检测部，其对流过所述电感器的电流进行检测，且输出所检测出的电流作为电流检测信号；/n滤波器特性分析部，其根据所述电流检测信号、所述第1输出电压和从生成所述第1比较值时起到所述输出电压达到所述第1输出电压时为止的滤波器特性分析期间，对滤波器特性进行分析，其中所述滤波器特性是由所述电感器和所述输出电容器确定的谐振频率；以及/n滤波器常数存储部，其具有存储有与多个滤波器特性对应的多个滤波器常数的多个数字滤波器常数表，在所述比较值从所述第1比较值转移到所述第2比较值的期间，参照所述多个数字滤波器常数表，选择与由所述滤波器特性分析部分析出的所述滤波器特性对应的所述滤波器常数，并将所选择的所述滤波器常数供给到所述数字滤波器。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关电源装置，其通过使开关元件导通断开，将从电源供给的第1直流电压经由电感器和输出电容器转换为第2直流电压而向输出负载供给输出电压，其特征在于，该开关电源装置具有：
比较值生成部，其具有第1比较值和大于该第1比较值的第2比较值，在所述电源启动之后生成所述第1比较值，在所述输出电压达到与所述第1比较值对应的第1输出电压之后，使比较值从所述第1比较值上升至所述第2比较值；
数字滤波器，其对由所述比较值生成部生成的所述第1比较值或所述第2比较值与所述输出电压的误差进行规定的运算；
驱动部，其与所述数字滤波器的运算结果对应地控制所述开关元件的导通断开的占空比；
电流检测部，其对流过所述电感器的电流进行检测，且输出所检测出的电流作为电流检测信号；
滤波器特性分析部，其根据所述电流检测信号、所述第1输出电压和从生成所述第1比较值时起到所述输出电压达到所述第1输出电压时为止的滤波器特性分析期间，对滤波器特性进行分析，其中所述滤波器特性是由所述电感器和所述输出电容器确定的谐振频率；以及
滤波器常数存储部，其具有存储有与多个滤波器特性对应的多个滤波器常数的多个数字滤波器常数表，在所述比较值从所述第1比较值转移到所述第2比较值的期间，参照所述多个数字滤波器常数表，选择与由所述滤波器特性分析部分析出的所述滤波器特性对应的所述滤波器常数，并将所选择的所述滤波器常数供给到所述数字滤波器。


2.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
所述滤波器常数存储部将所述谐振频率与用于判别反馈环路的稳定性的伯德图的增益的零点关联地存储多个，从多个所述零点中选择与来自所述滤波器特性分析部的所述谐振频率对应的零点并供给到所述数字滤波器。


3.根据权利要求2所述的开关电源装置，其特征在于，
所述滤波器常数存储部将至少一个所述零点设定为比所述谐振频率低的频率。


4.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
所述电流检测部根据在所述滤波器特性分析期间中流过所述电感器的所述电流的峰值和谷底值来计算平均值，且输出所计算出的所述平均值作为所述电流检测信号。


5.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
所述开关电源装置具有过电流保护部，所述过电流保护部利用过电流阈值来限制在所述滤波器特性分析期间中流过所述电感器的所述电流的峰值，由此限制所述开关元件的导通期间，
所述电流检测部根据所述过电流阈值，预测在所述滤波器特性分析期间中流过所述电感器的电流的平均值，且输出所预测出的所述平均值作为所述电流检测信号。


6.根据权利要求4或5所述的开关电源装置，其特征在于，
所述滤波器特性分析部在所述输出电压达到比所述第1输出电压低的规定的电压时，使所述滤波器特性分析期间结束。


7.根据权利要求4或5所述的开关电源装置，其特征在于，
所述滤波器特性分析部在由所述电流检测部检测出的所述电感器电流的所述峰值达到规定的电流以下时，使所述滤波器特...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村胜，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：新型
国别省市：日本;JP