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公開番号2025098357
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214438
出願日2023-12-20
発明の名称スイッチング電源装置
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 3/155 20060101AFI20250625BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】DC/DCコンバータの作動チャネル数変化に抗して出力電圧を安定させる。
【解決手段】スイッチング電源装置(1A)は、各々にコイルを有するDC/DCコンバータを複数チャネル分備え、入力電圧に基づく1以上のチャネルのコイル電流(IL[i])により出力電圧を生成する。出力電圧に応じた帰還電圧と帰還基準電圧との誤差に基づく誤差信号を生成するエラーアンプ(110)を複数チャネル間で共有する。各チャネルのDC/DCコンバータにおいて、誤差信号(EOUT)及び基準信号(REF[i])間の差と、対応するコイル電流の検出結果と、に基づき、対応するコイル電流を制御する。基準チャネルのDC/DCコンバータにおいて、基準信号は基本信号(REF[1])である。他のチャネルのDC/DCコンバータにおいて、基準信号(REF[2])を誤差信号及び基本信号間で切り替え可能である。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
各々にコイルを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数チャネル分備え、入力電圧に基づく１以上のチャネルのコイル電流により出力電圧を生成するよう構成されたスイッチング電源装置であって、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と帰還基準電圧との誤差に基づく誤差信号を生成するよう構成されたエラーアンプを備え、前記エラーアンプを前記複数チャネル間で共有し、
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記誤差信号及び基準信号間の差と、対応するコイル電流の検出結果と、に基づき、又は、
前記誤差信号と、対応するコイル電流の検出結果を示す信号であって且つ前記基準信号の電位を基準に生成された電流検出信号と、の差に基づき、対応するコイル電流を制御し、
前記複数チャネルにおける基準チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記基準信号は基本信号であり、
前記複数チャネルにおける他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記基準信号を前記誤差信号及び前記基本信号間で切り替えるセレクタが設けられる
、スイッチング電源装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
フィルタを備え、
前記セレクタは前記誤差信号及び前記基本信号の何れかを選択し、
前記フィルタは前記セレクタによる選択信号に対しローパスフィルタ処理を施すことでフィルタ信号を生成し、
前記他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記フィルタ信号が前記基準信号として用いられる
、請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータの作動又は停止を制御し且つ前記セレクタの状態を制御するよう構成された管理回路を備え、
前記管理回路は、前記他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータが停止状態にて維持される期間において前記セレクタによる前記選択信号を前記誤差信号に設定し、その後、前記基準チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータの作動期間中において前記他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータを停止状態から作動状態に切り替えるとき、前記セレクタによる前記選択信号を前記誤差信号から前記基本信号に切り替える
、請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータの作動又は停止を制御し且つ前記セレクタの状態を制御するよう構成された管理回路を備え、
前記管理回路は、前記他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータが作動状態にて維持される期間において前記セレクタによる前記選択信号を前記基本信号に設定し、その後、前記基準チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータの作動期間中において前記他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータを作動状態から停止状態に切り替えるとき、前記セレクタによる前記選択信号を前記基本信号より前記誤差信号に切り替えてから所定時間経過後に、前記他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータを前記停止状態に切り替える
、請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータは、対応するコイルを用いて前記入力電圧を前記出力電圧に電力変換するための出力段と、前記出力段のスイッチング制御を行うよう構成されたスイッチング制御回路を有し、
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号及び前記基準信号間の差と、対応するコイル電流の検出結果と、に基づき、又は、前記誤差信号及び前記電流検出信号間の差に基づき、前記出力段をスイッチング制御することを通じて、対応するコイル電流を制御する
、請求項１～４の何れかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記スイッチング制御回路は、対応するコイル電流を、前記誤差信号及び前記基準信号間の差に比例させる
、請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号と、前記基準信号と、対応するコイル電流の平均電流値を示す信号と、に基づき、前記出力段をスイッチング制御することにより、対応するコイル電流の平均電流値を制御する
、請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、対応するコイル電流の平均電流値を示す信号は第１信号及び第２信号から成る差動信号であって、前記第１信号及び前記第２信号間の差により、対応するコイル電流の平均電流値が示され、
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号及び前記基準信号間の差と、前記第１信号及び前記第２信号の差と、の誤差を減ずるように前記出力段をスイッチング制御する
、請求項７に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記スイッチング制御回路は、対応するコイル電流の平均電流値を示す信号を前記基準信号の電位を基準に前記電流検出信号として生成するよう構成された電流検出回路を有し、前記誤差信号及び前記電流検出信号に基づき前記出力段をスイッチング制御することにより、対応するコイル電流の平均電流値を制御する
、請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１０】
各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号及び前記電流検出信号間の差を減ずるように前記出力段をスイッチング制御する
、請求項９に記載のスイッチング電源装置。
（【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、スイッチング電源装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣコンバータを複数チャネル分備えたスイッチング電源装置がある。この種のスイッチング電源装置においてマルチフェーズ制御を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６８２９号公報
【０００４】
［概要］
複数チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータの内、作動させるＤＣ／ＤＣコンバータのチャネル数を負荷状態等に合わせて増減させる場合がある。当該増減を考慮した工夫が求められる。
【０００５】
本開示の一態様に係るスイッチング電源装置は、各々にコイルを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数チャネル分備え、入力電圧に基づく１以上のチャネルのコイル電流により出力電圧を生成するよう構成されたスイッチング電源装置であって、前記出力電圧に応じた帰還電圧と帰還基準電圧との誤差に基づく誤差信号を生成するよう構成されたエラーアンプを備え、前記エラーアンプを前記複数チャネル間で共有し、各チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記誤差信号及び基準信号間の差と、対応するコイル電流の検出結果と、に基づき、又は、前記誤差信号と、対応するコイル電流の検出結果を示す信号であって且つ前記基準信号の電位を基準に生成された電流検出信号と、の差に基づき、対応するコイル電流を制御し、前記複数チャネルにおける基準チャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記基準信号は基本信号であり、前記複数チャネルにおける他のチャネルのＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記基準信号を前記誤差信号及び前記基本信号間で切り替えるセレクタが設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、本開示の実施形態に係るスイッチング電源装置の構成図である。
図２は、本開示の実施形態に係るスイッチング電源装置の構成図である。
図３は、参考スイッチング電源装置の構成図である。
図４は、参考スイッチング電源装置に係り、コイル電流の制御概念図である。
図５は、参考スイッチング電源装置において作動チャネル数を増大させるときのタイミングチャートである。
図６は、参考スイッチング電源装置において作動チャネル数を減少させるときのタイミングチャートである。
図７は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ１に係り、スイッチング電源装置の構成図である。
図８は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ１に係り、スイッチング制御に関わる動作説明図である。
図９は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ１に係り、コイル電流の制御概念図である。
図１０は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ１に係り、フィルタの構成例を示す図である。
図１１は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ１に係り、作動チャネル数を増大させるときのタイミングチャートである。
図１２は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ１に係り、作動チャネル数を減少させるときのタイミングチャートである。
図１３は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ２に係り、スイッチング電源装置の一部構成図である。
図１４は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ２に係り、作動チャネル数を増大させる（２から３に増大させる）ときのタイミングチャートである。
図１５は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ａ２に係り、作動チャネル数を減少させる（３から２に増大させる）ときのタイミングチャートである。
図１６は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ｂ１に係り、スイッチング電源装置の構成図である。
図１７は、本開示の実施形態に属する実施例ＥＸ＿Ｃ１に係り、スイッチング電源装置の構成図である。
【０００７】
［詳細な説明］
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。
【０００８】
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。グランドとは、基準となる０Ｖ（ゼロボルト）の電位を有する基準導電部（reference conductor）を指す又は０Ｖの電位そのものを指す。基準導電部は金属等の導体を用いて形成されて良い。０Ｖの電位をグランド電位と称することもある。本開示の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧はグランドから見た電位を表す。
【０００９】
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。電圧信号として機能する任意の信号において、信号の上昇、低下とは、信号の電位の上昇、低下を意味する。他の類する表現についても同様である。
【００１０】
ＭＯＳＦＥＴに例示されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通している状態を指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通となっている状態（遮断状態）を指す。ＦＥＴに分類されないトランジスタについても同様である。ＭＯＳＦＥＴは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴであると解される。ＭＯＳＦＥＴは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。また、特に記述なき限り、任意のＭＯＳＦＥＴにおいて、バックゲートはソースに短絡されていると考えて良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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