[發明專利]開關電源裝置

有效

• 申請號: 201880033118.0
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN110651420B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 高橋直也;久保謙二;小野琢磨
• 申請（專利權）人: 日立汽車系統株式會社
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M3/28
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本發明提供一種電壓控制的分辨率高的開關電源裝置。本發明的開關電源裝置具備：電力轉換電路，其包含開關元件而構成；以及控制電路部，其根據電力轉換電路的輸出電壓指令值和輸出電壓值，向開關元件輸出驅動脈沖，控制電路部根據基于輸出電壓指令值和輸出電壓值的操作量的運算值與操作量的設定值的差分，使開關周期變化，輸出驅動脈沖。

技術領域

本發明涉及一種開關電源裝置。

背景技術

近年來，從開關電源裝置的小型化、高性能化、高功能化的要求出發，廣泛采用數字控制方式取代以往的模擬控制方式。在數字控制方式中，由對控制對象的電壓值進行采樣的A/D轉換器、根據電壓值運算操作量的數字控制器、與時鐘信號同步進行遞增/遞減的計數器、以及比較計數器的計數值和操作量來決定開關元件的驅動脈沖寬度和相位的比較器等構成。例如，在PWM(脈寬調制)控制中，通過改變操作量，來改變比較器輸出的驅動脈沖的導通占空比(邏輯“H”的時間比率)，從而控制控制對象的電壓。此外，各個功能也大多包含在數字控制器內。

在這樣的數字控制方式中，由于操作量的最小變化幅度被限制在時鐘信號的1個周期的時間內，因此與模擬控制方式相比，存在電壓的控制分辨率降低的問題。與此相對，雖然能夠考慮通過提高時鐘信號的頻率來提高控制分辨率的方法，但時鐘頻率的增加存在耗電的增加、控制器的高成本化這樣的問題。

因此，在專利文獻1中，公開了如下方法：具備將數字控制器輸出的數字脈沖平滑化而轉換為連續值的平滑化電壓的脈沖平滑電路、鋸齒波發生電路以及比較電路，將鋸齒波電壓和平滑化電壓輸入到比較電路，從而生成驅動脈沖。由此，由于操作量成為不受時鐘頻率限制的連續值，因此即使使用時鐘頻率低的低成本的數字控制器，也能夠提高控制分辨率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2009-95091號公報

發明內容

發明要解決的問題

但是，在專利文獻1所記載的方法中，由于需要新設置脈沖平滑化電路、鋸齒波發生電路以及比較電路，因此存在部件數量、成本、安裝面積增加的問題。另外，由于通過脈沖平滑化電路進行平滑，因此存在控制的響應輕微延遲的問題。

這樣，在以往的數字控制方式的開關電源裝置中，為了提高控制的分辨率，存在需要增加成本、降低性能的缺點。

本發明是鑒于這樣的狀況而完成的，其目的在于提供一種不用設置追加電路且不會延遲控制的響應的、電壓控制的分辨率高的開關電源裝置。

用于解決問題的技術手段

本發明的開關電源裝置具備：電力轉換電路，其包含開關元件而構成；以及控制電路部，其根據電力轉換電路的輸出電壓指令值和輸出電壓值，向開關元件輸出驅動脈沖，控制電路部根據基于輸出電壓指令值和輸出電壓值的操作量的運算值與操作量的設定值的差分，使開關周期變化，輸出驅動脈沖。

發明的效果

根據本發明，在數字控制方式的開關電源裝置中，不用使用高性能的數字處理器或設置追加電路，且不會延遲響應就能夠提高PWM控制、相移控制的分辨率。由此，能夠提供一種電壓控制的分辨率高、低成本、響應高速且電壓波動小的開關電源裝置。

附圖說明

圖1是以混合動力汽車為代表的車輛1中的電源系統的構成圖。

圖2是根據第1實施方式的DC-DC轉換器5的電路框圖。

圖3是表示比較例和第1實施方式的導通占空比變化幅度的差異的說明圖。

圖4是本實施方式的開關周期運算單元26的詳細方框電路圖。

圖5是根據第2實施方式的DC-DC轉換器5的電路框圖。