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公開番号2025119119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024013799
出願日2024-02-01
発明の名称スイッチング電源装置
出願人ニデックモビリティ株式会社
代理人弁理士法人英知国際特許商標事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250806BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】起動時の応答特性を高めることができるスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】DCDCコンバータと、その電圧、電流、電力のうちいずれか1つが予め定められた目標値となるようにスイッチング回路のスイッチ素子を駆動するためのパルス信号を生成するパルス信号生成部を備えるスイッチング電源装置であって、前記パルス信号生成部は、起動前に前記スイッチング電源装置の出力端に接続された定電圧負荷の初期電圧が所定の閾値を超えているか否かを確認し、超えていない場合に第1のスイッチングモードでの起動を行い、超えている場合に第2のスイッチングモードでの起動を行い、前記パルス信号生成部は、起動後の通常使用時において出力電圧を監視し、出力電圧が前記所定の閾値以下である場合に第1のスイッチングモードで制御し、出力電圧が前記所定の閾値を超える場合に第2のスイッチングモードで制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入出力で電力変換を行うためのスイッチング回路を備えたＤＣＤＣコンバータと、
前記ＤＣＤＣコンバータの電圧、電流、電力のうちいずれか１つが予め定められた目標値となるように前記スイッチング回路のスイッチ素子を駆動するためのパルス信号を生成するパルス信号生成部と、を備えるスイッチング電源装置であって、
前記パルス信号生成部におけるパルス生成モードとして、第１のスイッチングモードと第２のスイッチングモードを有し、
前記パルス信号生成部は、起動前に前記スイッチング電源装置の出力端に接続された定電圧負荷の初期電圧が所定の閾値を超えているか否かを確認し、超えていない場合に第１のスイッチングモードでの起動を行い、超えている場合に第２のスイッチングモードでの起動を行い、
前記パルス信号生成部は、起動後の通常使用時において出力電圧を監視し、出力電圧が前記所定の閾値以下である場合に第１のスイッチングモードで制御し、出力電圧が前記所定の閾値を超える場合に第２のスイッチングモードで制御する
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記第１のスイッチングモードはパルス幅変調モードであり、前記第２のスイッチングモードはパルス周波数変調モードである
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチングモードはスイッチ素子に印加するパルス幅の変更を伴うパルス幅変調モードであり、前記第２のスイッチングモードはブリッジ回路のレグ間の位相シフトを伴うパルス幅変調モードである
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記所定の閾値は、前記スイッチング電源装置の入力側の電圧に応じて変化する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスイッチング方式を組み合わせて動作するスイッチング電源装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
複数のスイッチング方式を組み合わせて動作するスイッチング電源装置が知られている。例えば、特許文献１には、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）とパルス周波数変調制御（ＰＦＭ制御）を切り換えることができるスイッチング電源装置が記載されている。また、特許文献２には、まず、ＰＷＭモードで開始し、その後、共振モードに変えるＬＬＣコンバータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－２０９１８０号公報
特表２０１３－５１６９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチング方式を切り替えるスイッチング電源装置として、例えばＬＬＣコンバータは、その名称が示すとおり、２つのコイルと１つのコンデンサを有し、これらの素子による電流共振現象により、ノイズの少ないソフトスイッチングを行うことが可能なＤＣＤＣコンバータである。ＬＬＣコンバータは、スイッチングパルスの周波数によって出力電圧を制御するものであって、基本的には、パルス周波数変調制御（ＰＦＭ制御）方式のコンバータであるが、所定条件下では、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）方式でも動作する。ＬＬＣコンバータを、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）とパルス周波数変調制御（ＰＦＭ制御）との間で切り替えて動作させることによって、出力ゲインの範囲を拡大できる。なお出力ゲインとはＤＣＤＣコンバータが出力する電圧、電流、電力の出力量と対応する指標であり、出力ゲインと各出力量の関係は正相関である。
しかしながら、起動時は、先ず、ＰＷＭ制御方式によって、動作が開始されるため、ＤＣＤＣ出力が電池電圧以上を出力できるようになるまでに時間がかかり、目標値に到達するのが遅くなっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のスイッチング方式を組み合わせて動作するスイッチング電源装置において、電圧、電流、電力等の制御対象の電気量が目標値に達するまでの時間を低減し、起動時の応答特性を高めることができるスイッチング電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明に係る技術的手段は、以下の構成を少なくとも具備するスイッチング電源装置である。
【０００７】
入出力で電力変換を行うためのスイッチング回路を備えたＤＣＤＣコンバータと、前記ＤＣＤＣコンバータの電圧、電流、電力のうちいずれか１つが予め定められた目標値となるように前記スイッチング回路のスイッチ素子を駆動するためのパルス信号を生成するパルス信号生成部と、を備えるスイッチング電源装置であって、前記パルス信号生成部におけるパルス生成モードとして、第１のスイッチングモードと第２のスイッチングモードを有し、前記パルス信号生成部は、起動前に前記スイッチング電源装置の出力端に接続された定電圧負荷の初期電圧が所定の閾値を超えているか否かを確認し、超えていない場合に第１のスイッチングモードでの起動を行い、超えている場合に第２のスイッチングモードでの起動を行い、前記パルス信号生成部は、起動後の通常使用時において出力電圧を監視し、出力電圧が前記所定の閾値以下である場合に第１のスイッチングモードで制御し、出力電圧が前記所定の閾値を超える場合に第２のスイッチングモードで制御することを特徴とする。ここで、「パルス信号生成部」は、例えばマイコン等のデジタルコントローラで構築できる。また、「所定の閾値」とは、適宜の手法で決定することができれば良いのであって、必ずしも、固定された値でなければならないということはない。
【発明の効果】
【０００８】
このような特徴を有することで、本発明によれば、複数のスイッチング方式を組み合わせて動作するスイッチング電源装置において、目標電圧に達するまでの時間を低減し、起動時の応答特性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源装置が有するＤＣＤＣコンバータの回路図である。
本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源装置が有するＤＣＤＣコンバータのスイッチ入力に与えられる波形等を示したグラフである。
本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源装置の応答特性等を説明するグラフである。
本発明の第二実施形態に係るスイッチング電源装置が有するＤＣＤＣコンバータの回路図である。
本発明の第二実施形態に係るスイッチング電源装置が有するＤＣＤＣコンバータのスイッチ入力に与えられる波形等を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るスイッチング電源装置の実施の形態の例を図面に基づいて説明するが、以下の図面は説明を目的に作成されたもので、分かりやすくするため、説明に不要な部材を意図的に図示していない場合がある。なお、以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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