專(zhuān)利名稱(chēng)：電源裝置以及電源裝置的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置的數(shù)字控制方法，特別涉及一種將直流輸入電壓變換為 直流輸出電壓的DCDC轉(zhuǎn)換器等的控制方法以及執(zhí)行該方法的數(shù)字IC。
背景技術(shù)：
電源裝置是指具有用于根據(jù)輸入電力得到期望的輸出電壓的電氣電路的裝置。在 電源裝置中，數(shù)字控制也變?yōu)橐话阈缘?，但處于該電源裝置的數(shù)字控制中，最低也會(huì)在兩處 發(fā)生信息量的丟失。其一是將模擬的輸出電壓信息變換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)變換(Analog to DegitalConverter，ADC)。另一個(gè)是數(shù)字脈寬調(diào)制(Digital adjusted Pulseffidth Modulation Generator, DPWM)。由于這兩處的信息量丟失，數(shù)字控制電源裝置會(huì)形成極限環(huán)，發(fā)生輸出電壓振動(dòng) (極限環(huán)振動(dòng)，limit cycle oscillation)。為了阻止該極限環(huán)的形成，可以采取以下策略。 在將通過(guò)ADC量化后的電壓幅度設(shè)為Δ Vadc，將通過(guò)DPWM量化后的電壓幅度設(shè)為AVpwm 的情況下，AVadc彡AVpwm ……(式1)不會(huì)發(fā)生極限環(huán)振動(dòng)。但是為了減小AVpwm，需要有追加電路。由于追加電路的附加，將發(fā)生損失變大、 成本變高這樣的缺點(diǎn)。在日本特開(kāi)平10-109656號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中公開(kāi)了一種極限環(huán)振動(dòng)的抑制 手段。在該公報(bào)中，使用量化誤差降低電路，反饋丟失的下位比特，通過(guò)與輸入信號(hào)相加，能 夠?qū)崿F(xiàn)丟失的值的降低。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平10-109656號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，使用上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1的方法，由于式1的關(guān)系以及目標(biāo)電壓，殘留有極限環(huán) 振動(dòng)。本發(fā)明的目的在于提供一種高精度、低成本且低損失的數(shù)字控制IC以及利用該 數(shù)字控制IC的數(shù)字控制電源裝置。本發(fā)明的上述以及其他目的和新穎的特征從本說(shuō)明書(shū)的敘述以及附圖中可明確。如下所述，簡(jiǎn)單說(shuō)明本申請(qǐng)所公開(kāi)的發(fā)明中、有代表性的方面的概要。本發(fā)明的有代表性的實(shí)施方式涉及的電源裝置，具有電源主電路和根據(jù)基準(zhǔn)動(dòng)作 時(shí)鐘而動(dòng)作的控制電路，其特征在于，該控制電路構(gòu)成為根據(jù)基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘將電源主電路 輸出的模擬輸出電壓信息作為數(shù)字輸出電壓信息而量化、使用該數(shù)字輸出電壓信息、對(duì)于 上述電源主電路，由基于具有基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘的整數(shù)倍的脈沖寬度的計(jì)數(shù)器信息生成的電源 控制信號(hào)的脈寬調(diào)制、控制電源主電路的輸出電壓的反饋電路，控制電路進(jìn)行控制以使在 電源控制信號(hào)的分辨率界線附近的規(guī)定范圍內(nèi)不包含數(shù)字輸出電壓信息。本發(fā)明的有代表性的實(shí)施方式涉及的電源裝置的控制電路，根據(jù)基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘而
3動(dòng)作，以模擬輸出電壓信息為輸入信號(hào)，以電源控制信號(hào)為輸出信號(hào)，其特征在于，該控制 電路進(jìn)行控制以使在上述電源控制信號(hào)的分辨率界線附近的規(guī)定范圍內(nèi)不包含上述數(shù)字 輸出電壓信息，該控制電路構(gòu)成包含ADC、比較器、運(yùn)算器和DPWM的反饋電路，根據(jù)基準(zhǔn)動(dòng) 作時(shí)鐘，ADC將模擬輸出電壓信息量化為數(shù)字輸出電壓信息，比較器將目標(biāo)電壓信息和數(shù) 字輸出電壓信息的差分作為錯(cuò)誤值信息輸出，運(yùn)算部根據(jù)錯(cuò)誤值信息將控制量信息向DPWM 輸出，DPWM根據(jù)具有上述基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘的整數(shù)倍的脈沖寬度的計(jì)數(shù)器信息，根據(jù)生成電源 控制信號(hào)并輸出。該電源裝置的控制電路的特征可以是，還具有根據(jù)錯(cuò)誤值信息修正目標(biāo)電壓信息 的誤差修正部。該電源裝置的控制電路的特征可以是，還具有根據(jù)錯(cuò)誤值信息修正數(shù)字輸出電壓 信息的誤差修正部。該電源裝置的控制電路的特征可以是，還具有根據(jù)錯(cuò)誤值信息修正輸入到運(yùn)算部 的錯(cuò)誤值信息的誤差修正部。該電源裝置的控制電路的特征可以是，還具有根據(jù)錯(cuò)誤值信息修正控制量信息的 誤差修正部。該電源裝置的控制電路的特征可以是，還具有根據(jù)錯(cuò)誤值信息修正運(yùn)算部輸出的 控制量信息的誤差修正部。如下所述，簡(jiǎn)單說(shuō)明本申請(qǐng)所公開(kāi)的發(fā)明中、由有代表性的方面而得的效果。通過(guò)使用本發(fā)明的有代表性的實(shí)施方式所涉及的電源裝置的數(shù)字控制IC，即使是 AVpwm > AVadc，也在對(duì)由DPWM量化的電平的上下的、由ADC量化的電平設(shè)定目標(biāo)電壓 時(shí)，目標(biāo)電壓信息變?yōu)榛乇苡葾DC量化的電平。由此能夠回避錯(cuò)誤值信息的潛伏狀態(tài)，不會(huì) 發(fā)生錯(cuò)誤值信息引起的大的極限環(huán)振動(dòng)。由于以上效果，提高了輸出電壓的控制精度，進(jìn)而 減小了 Δ Vpwm，因此由于不需要追加電路所以損失減小、成本也得到抑制。由此能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、低成本以及低損失的數(shù)字控制IC以及利用該數(shù)字控制IC 的數(shù)字控制電源裝置。


圖1是示出本發(fā)明所涉及的數(shù)字控制IC、以及使用該IC的電源裝置的結(jié)構(gòu)的框 圖。圖2是示出本發(fā)明所涉及的換算為輸出電壓的ADC的分辨率、DPWM圖的分辨率和 目標(biāo)電壓信息的不靈敏區(qū)域的一例的示意圖。圖3是本發(fā)明所涉及的不靈敏區(qū)域中存在目標(biāo)電壓信息時(shí)的波形圖。圖4是本發(fā)明所涉及的根據(jù)不靈敏區(qū)域回避目標(biāo)電壓信息時(shí)的波形圖。圖5是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的以誤差修正部以及加法器的動(dòng)作為中心的 電源裝置的定時(shí)圖。圖6是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。圖8是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。圖9是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖10是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。圖11是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的以誤差修正部以及加法器的動(dòng)作為中心 的電源裝置的定時(shí)圖。符號(hào)說(shuō)明1 電源裝置；2 數(shù)字控制IC ；3 電源主電路；4 =ADC ；5 比較器；6、6_6 目標(biāo)電壓 生成器；7、7-5 運(yùn)算部；8 =DPWM ；9 計(jì)數(shù)器；10、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6 誤差修正部； 11、12、13、14 加法器。
具體實(shí)施例方式下面，使用

本發(fā)明的實(shí)施方式。[第1實(shí)施方式]圖1是示出本發(fā)明所涉及的數(shù)字控制IC2、以及應(yīng)用該IC的電源裝置1的結(jié)構(gòu)的 框圖。該電源裝置1由數(shù)字控制IC2以及電源主電路3構(gòu)成。電源主電路3是接受輸入電壓Vin并在施加適宜處理之后輸出期望的輸出電壓 Vout的電源電路。雖然存在開(kāi)關(guān)電源等各種種類(lèi)，但在本發(fā)明中作為控制對(duì)象而存在，電源 主電路3可以是任意方式。其中，對(duì)于數(shù)字控制IC2而言，需要能夠輸出模擬輸出電壓信息 Vout_A、以及能夠接受來(lái)自數(shù)字控制IC2的電源控制信號(hào)Vpwm并進(jìn)行適宜調(diào)整。此外，在附圖的符號(hào)中，模擬輸出電壓信息Vout_A和輸出電壓Vout作為不同的信 號(hào)來(lái)處理，但也可以向兩方輸出相同的信號(hào)。怎樣處理這兩兩者的關(guān)系即是設(shè)計(jì)事項(xiàng)。數(shù)字控制IC2是包含用于控制電源主電路3的電源控制電路的數(shù)字控制IC。數(shù) 字控制IC2包含ADC4、比較器5、目標(biāo)電壓生成部6、運(yùn)算部7、數(shù)字脈寬調(diào)制器(以下稱(chēng)為 DPWM)8、計(jì)數(shù)器9、誤差修正部10、加法器11而構(gòu)成。這些構(gòu)成部件以未圖示的基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí) 鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)作。ADC4是將從電源主電路3輸出的模擬輸出電壓信息Vout_A變換為數(shù)字形式的模 擬/數(shù)字變換器(ADC)。在該變換之際，進(jìn)行誤差的“舍入”，但這相當(dāng)于“信息量的舍棄”。 向比較器5輸出變換為該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后的值、數(shù)字輸出電壓信息Vout_D。比較器5是對(duì)比ADC4的輸出(數(shù)字輸出電壓信息Vout_D)和加法器11的輸出的 比較器。這兩個(gè)輸入的誤差作為錯(cuò)誤值信息輸出。輸出目的地為運(yùn)算部7和誤差 修正部10目標(biāo)電壓生成部6為定義電源主電路3輸出的電壓值的電路。目標(biāo)電壓生成部6 的輸出由于經(jīng)由加法器11而輸入比較器5所以是數(shù)字值。該目標(biāo)電壓生成部6的輸出是 目標(biāo)電壓信息Vref。運(yùn)算部7是根據(jù)從比較器5接受的錯(cuò)誤值信息err_D、輸出用于控制DPWM8的控制 量信息Duty的運(yùn)算電路。DPWM8是以加法器9的輸出為基準(zhǔn)、輸出對(duì)電源主電路3進(jìn)行輸出的控制的電源控 制信號(hào)Vpwm的數(shù)字控制電路。計(jì)數(shù)器9是輸出成為DPWM8的輸出(電源控制信號(hào)Vpwm)的基準(zhǔn)的計(jì)數(shù)器信息 CNT的計(jì)數(shù)器電路。該計(jì)數(shù)器9在未圖示的基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘的第η個(gè)計(jì)數(shù)(η 大于等于1的整數(shù)值)輸出計(jì)數(shù)器信息CNT。誤差修正部10是構(gòu)成本發(fā)明的要部的電路。在取得由比較器5輸出的錯(cuò)誤值信 息err_D之后，對(duì)加法器11輸出誤差修正量信息Adj。后文將敘述該誤差修正量信息Adj 的輸出動(dòng)作。加法器11是通過(guò)對(duì)于目標(biāo)電壓生成6輸出的目標(biāo)電壓信息Verf加上誤差修正部 10輸出的誤差修正量信息Adj從而修正比較器5中的比較對(duì)象自身的加法電路。在上述中、ADC4、比較器5、目標(biāo)電壓生成部6、運(yùn)算部7、DPWM8、計(jì)數(shù)器9是以往存 在的反饋電路，而誤差修正部10以及加法器11是本發(fā)明的固有事項(xiàng)。接下來(lái)，利用圖2至圖4來(lái)說(shuō)明該誤差修正部10如何動(dòng)作。圖2是示出本發(fā)明所涉及的換算為輸出電壓的ADC4的分辨率、DPWM8的分辨率和 目標(biāo)電壓信息Vref的不靈敏區(qū)域的一例的示意圖。此外，圖3是本發(fā)明所涉及的不靈敏區(qū) 域中存在目標(biāo)電壓信息Vref時(shí)的波形圖。圖4是本發(fā)明所涉及的根據(jù)不靈敏區(qū)域回避目 標(biāo)電壓信息Vref時(shí)的波形圖。作為支配電源主電路3的DPWM8的控制信號(hào)的信息量信息Duty的分辨率為18mV。 這是因?yàn)殡娫纯刂菩盘?hào)Vpwm是根據(jù)具有時(shí)鐘的整數(shù)倍的脈沖寬度的計(jì)數(shù)信息而生成的。另一方面，將作為來(lái)自電源主電路3的輸入的模擬輸出電壓信息Vout_A量化后的 數(shù)字輸出電壓信息Vout_D的分辨率小至0. 36mV。這是因?yàn)闉榱艘詳?shù)字形式進(jìn)行以后的處 理所以更優(yōu)選高分辨率。如上所述，DPWM8根據(jù)計(jì)數(shù)器信息CNT生成并輸出電源控制信號(hào)Vpwm。計(jì)數(shù)器信息 CNT是基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘的整數(shù)倍。即，以基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘進(jìn)行量化的ADC4的分辨率為0. 36mV, 而用計(jì)數(shù)器信息CNT生成電源控制信號(hào)Vpwm的DPWM8的分辨率為18mV( = 0. 36mV的50 倍)。因該分辨率的差距(gap)而產(chǎn)生問(wèn)題。另外，控制量信息Duty的分辨率、數(shù)字輸出電 壓信息Vout_D的分辨率分別是設(shè)計(jì)事項(xiàng)，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的不同分辨率也有差異。首先，以下將就反復(fù)出現(xiàn)的“不靈敏區(qū)域”進(jìn)行定義?！安混`敏區(qū)域”是指基于計(jì)數(shù) 器信息CNT而動(dòng)作的DPWM8的分辨率下的下一個(gè)時(shí)鐘“界線”附近。即，在越過(guò)該“界線”之 前，DPWM8的輸出具有計(jì)數(shù)器信息CNTXn大小的脈沖寬度，而一旦越過(guò)該“界線”，則具有計(jì) 數(shù)器信息CNTX(n+l)大小的脈沖寬度。將該“界線”前后的規(guī)定的范圍定義為“不靈敏區(qū) 域”。圖2從視覺(jué)上表示出了該不靈敏區(qū)域。另外該不靈敏區(qū)域是還由于控制對(duì)象的電源 主電路3、電源主電路3輸出的Vout的電壓的變化而變化的設(shè)計(jì)事項(xiàng)。在目標(biāo)電壓信息Vref存在于不靈敏區(qū)域的情況下，一定的次數(shù)內(nèi)，到輸入電源 控制信號(hào)Vpwm為止，電源主電路3的輸出電壓Vout保持一定。但是，在其間將發(fā)生錯(cuò)誤 值信息err_D的累積。如果錯(cuò)誤值信息err_D的誤差的累積(圖3最下部的Σ err)變大 到一定量以上，則DPWM8的輸出從計(jì)數(shù)器信息CNTXn大小的脈沖寬度變化到計(jì)數(shù)器信息 CNTX (n+1)大小的脈沖寬度。由于進(jìn)行了數(shù)字控制，故無(wú)法取得計(jì)數(shù)器信息CNTXn大小的 脈沖寬度與計(jì)數(shù)器信息CNTX (n+1)大小的脈沖寬度的中間的脈沖寬度。因此在電源控制信號(hào)Vpwm的脈沖寬度變化的點(diǎn)，如圖3所示電源主電路3的輸出 電壓Vout也較大地變形。在圖3中，電源控制信號(hào)Vpwm的第3個(gè)脈沖時(shí)脈沖寬度較大地 變化，電源主電路3的輸出電壓Vout的輸出變動(dòng)延續(xù)到錯(cuò)誤值信息err_D的誤差收斂的電 源控制信號(hào)Vpwm的第6-7個(gè)脈沖。但是，這樣的電源主電路3的輸出電壓Vout的輸出變動(dòng)作為“根據(jù)輸入電力得到期望的輸出電壓”的電源電路的動(dòng)作肯定不恰當(dāng)。圖3中的較大的變形在以計(jì)數(shù)器信息CNT為基準(zhǔn)而量化的DPWM8的輸出電平附近 上下，越靠近越會(huì)斷續(xù)性地發(fā)生。因此，在不發(fā)生該較大變形的范圍內(nèi)設(shè)定不靈敏區(qū)域是設(shè) 置不靈敏區(qū)域的理由。并且，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，控制為目標(biāo)電壓信息Vref不位于不 靈敏區(qū)域的范圍中。S卩，如圖4所示，在本發(fā)明中增大錯(cuò)誤值信息err_D，以使錯(cuò)誤值信息err_D不位 于不靈敏區(qū)域。能夠通過(guò)取得錯(cuò)誤值信息err_D而確認(rèn)目標(biāo)電壓信息Verf是否存在于不 靈敏區(qū)域中。即，如圖2中可知，錯(cuò)誤值信息err_D的分辨率為0. 36mV,比DPWM8的分辨率 (ISmV)小。因此，將錯(cuò)誤值信息err_D的表現(xiàn)設(shè)為“從現(xiàn)在的電壓電平，上升(下降)〇〇〇 分辨率大小”即可，因?yàn)槠淠軌蛞浦捕?。如果錯(cuò)誤值信息err_D位于不靈敏區(qū)域，則誤差修正部10以從不靈敏區(qū)域脫離出 來(lái)的方式輸出誤差修正量信息Adj，加法器11運(yùn)算目標(biāo)電壓信息Vref的輸出與誤差修正量 信息Adj。既然錯(cuò)誤值信息err_D較大地運(yùn)動(dòng)，作為錯(cuò)誤值信息err_D的誤差的累積的Σ err 也就會(huì)常時(shí)較大地運(yùn)動(dòng)。但是，針對(duì)電源控制信號(hào)Vpwm的每個(gè)脈沖，錯(cuò)誤值信息err_D從 正到負(fù)或者相反地持續(xù)振動(dòng)，所以，結(jié)果Σ err繼續(xù)常時(shí)變化。由此，如圖4所示，由此電源 主電路3的輸出電壓Vout也常時(shí)變化，但是，由此不會(huì)在Σ err中累積信息。結(jié)果，該變化 量比圖3小。由此，可以作為電源電路而耐用。另外，是否將沒(méi)有必要進(jìn)行誤差修正的情況(錯(cuò)誤值信息err_D)作為不靈敏區(qū)域 是設(shè)計(jì)事項(xiàng)。此外，接下來(lái)的圖5也是一樣，但在未到達(dá)規(guī)定的次數(shù)期間，即使在不靈敏區(qū)域中 存在錯(cuò)誤值信息err_D，也可以考慮不進(jìn)行修正而原樣地處理的變形例。具體而言，使用圖5說(shuō)明誤差修正部10以及加法部11具體如何動(dòng)作。圖5是本發(fā) 明所涉及的以誤差修正部10以及加法器11的動(dòng)作為中心的電源裝置1的定時(shí)圖。另外， 在本圖中，目標(biāo)電壓生成部6的輸出固定為999。在圖中的定時(shí)(a)、(b)，特別地，誤差修正部10不動(dòng)作，誤差修正量信息Adj為0。 此外，在開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)，ADC4輸出的輸出電壓信息Vout_D為1000，錯(cuò)誤值信息err_D變?yōu)?。 即，可以說(shuō)處于如上述說(shuō)明的Σ err累積的狀況。但是，由于規(guī)定的觸發(fā)，在定時(shí)(b)與(c)之間，如果發(fā)生是目標(biāo)電壓信息Vref從 不靈敏區(qū)域避開(kāi)的請(qǐng)求，則誤差修正部10輸出-10作為誤差修正量Adj。伴隨于此，加法 器11對(duì)目標(biāo)電壓信息的值999加上誤差修正量信息Adj的值-10，將989對(duì)比較器5輸出 (定時(shí)(c))。由此，比較器5的對(duì)比對(duì)象為加法器11的輸出989與輸出電壓信息Vout_D的 1000。因此，比較器5輸出11作為錯(cuò)誤值信息err_D。接著，在經(jīng)由運(yùn)算部7之后，DPWM8輸出電源控制信號(hào)Vpwm (定時(shí)(d))。但是，電 源控制信號(hào)Vpwm分辨率低，只能以ISmV單位進(jìn)行脈沖寬度的調(diào)整(參照?qǐng)D2)。因此，電源 主電路3接受短的脈沖寬度的電源控制信號(hào)Vpwm，將電壓降低。其結(jié)果，ADC4的變換后的 值、即輸出電壓信息Vout_D也較大地變化，并取值950。其結(jié)果，比較器5的對(duì)比對(duì)象為加法器11的輸出989與輸出電壓信息Vout_D的
7950。因此，比較器5輸出-39作為錯(cuò)誤值信息err_D(定時(shí)(d)和(e)之間)。由此，為了 提高輸出電壓，電源控制信號(hào)Vpwm的脈沖寬度變大，輸出電壓信息Vout_D回到1000 (定時(shí) (e))。接下來(lái)的定時(shí)(f)中，在圖面上，輸出電壓信息Vout_D保持1000不變。這是因說(shuō) 明書(shū)附圖的表現(xiàn)之上的界線而帶來(lái)的，實(shí)際上，該定時(shí)(f)持續(xù)多次。其原因如下。S卩，在本實(shí)施方式中，目標(biāo)電壓生成部6的輸出為999。為了輸出這個(gè)值，輸出電壓 信息Vout_D需要輸出1次950，49次1000。這根據(jù)下式就能夠理解。(1000XA+950XB)/50 = 999 ......(式 2)該式2的變量A取49，變量B取1則能滿(mǎn)足右邊的999。該變量的值的確定由誤 差修正部10求出。在附圖上，將從定時(shí)(d)到(g)的期間(=輸出3次電源控制信號(hào)Vpwm的期間) 作為1組，在從定時(shí)(g)到(j)的各個(gè)期間，輸出電壓信息Vout_D的輸出1000與950的次 數(shù)比率成為2 1。但是，在輸出50次電源控制信號(hào)Vpwm期間，如果輸出電壓信息Vout_ D的輸出1000與950的次數(shù)比率若達(dá)不到49 1，則不能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電壓生成部6的輸出即 “999”，所以需要留意這一點(diǎn)。以該輸出電壓信息Vout_D的構(gòu)成比率為參考，動(dòng)態(tài)地決定誤差修正量Adj也是由 誤差修正部10求出的。在圖上，定時(shí)(C)前面，誤差修正量信息Adj從0變更為-10就是
其一環(huán)。取以上的結(jié)構(gòu)，設(shè)置不靈敏區(qū)域，控制電源主電路3的輸出電壓Vout以進(jìn)行回避， 從而能夠回避對(duì)輸出電壓Vout產(chǎn)生較大的變形。另外本發(fā)明的規(guī)定中還包含適宜變更本實(shí)施方式的方案。例如以下所述。圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。在該方式中，包含加法 器12而代替加法器11。此外，伴隨于此誤差修正部10置換為誤差修正部10-2。該加法器12被插入到ADC4與比較器5之間。該加法器12將ADC4的輸出Vout_ D與誤差修正部10-2的輸出即誤差修正量信息Adj2相加。在本方式中，由比較器5對(duì)比該 加法器12的輸出與目標(biāo)電壓生成部6的輸出即目標(biāo)電壓信息Vref。S卩、表示誤差修正的對(duì)象即使從目標(biāo)電壓信息Vref置換為數(shù)字輸出電壓信息 Vout_D也能進(jìn)行同樣的處理。圖7是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的圖。在該方式中，包 含加法器13而代替加法器11。此外，伴隨于此誤差修正部10置換為誤差修正部10-3。該加法器13被插入到比較器5與運(yùn)算部7之間。該加法器13將比較器5輸出的 錯(cuò)誤值信息err_D與誤差修正部10_3的輸出即誤差修正量信息Adj3相加。即使通過(guò)將該 加法器13的輸出輸入到運(yùn)算部7，也能與圖1相同地進(jìn)行電源控制信號(hào)Vpwm的控制。圖8是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的圖。在該方式中，包 含加法器14而代替加法器11。此外，伴隨于此誤差修正部10置換為誤差修正部10-4。該加法器14被插入到運(yùn)算部7與DPWM8之間。該加法器14將運(yùn)算部7的輸出即 控制量信息Duty與誤差修正部10-4的輸出即誤差修正量信息Adj4相加。通過(guò)將該加法 器14的輸出輸入到DPWM8，也能與圖1相同地進(jìn)行電源控制信號(hào)Vpwm的控制。此外，以上，通過(guò)將特定的模塊的輸出與誤差修正部的輸出相加而進(jìn)行了電源控制信號(hào)Vpwm的控制。但是，也可以考慮將誤差修正部的輸出輸入到特定的模塊，修正該模 塊的輸出自身。圖9是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的圖。在該方式 中，不使用加法器。此外，誤差修正部10被置換為誤差修正部10-5，運(yùn)算部7被置換為運(yùn)算 部 7-5。運(yùn)算部7-5，在將從誤差修正部10-5輸出的誤差修正量信息Adj5設(shè)為控制量信息 Duty2的參數(shù)這一點(diǎn)上，與圖1不同。S卩、將來(lái)自比較器5的輸出即錯(cuò)誤值信息err_D輸入到誤差修正部10_5。使用該 錯(cuò)誤值信息err_D，誤差修正部10_5對(duì)運(yùn)算部7_5輸出誤差修正量信息Adj5。圖10是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的圖。在該方式中，也 不使用加法器。此外，誤差修正部10被置換為誤差修正部10-6，目標(biāo)電壓生成部6被置換 為目標(biāo)電壓生成部6-6。與目標(biāo)電壓生成部6不同，該目標(biāo)電壓生成部6-6取輸出電壓根據(jù)作為誤差修正 部10-6的輸出即誤差修正量信息Adj6的變化而變化的結(jié)構(gòu)。該輸出電壓為目標(biāo)電壓信息 VrefO0在圖1中通過(guò)改變向加法器11輸出的值來(lái)改變比較器5的比較對(duì)象，而在本圖中 通過(guò)改變目標(biāo)電壓生成部6-6的輸出自身能夠得到同樣的效果。[第2實(shí)施方式]接下來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。電源裝置對(duì)負(fù)載電路輸出期望的輸出電壓。與該電源裝置連接的負(fù)載電路上的負(fù) 載，有恒定的情況，也有根據(jù)狀況而變化的情況。在本實(shí)施方式中，考慮如何應(yīng)對(duì)該負(fù)載電路的變動(dòng)。另外，電路結(jié)構(gòu)與圖1相同， 所以這里僅進(jìn)行電路上的舉動(dòng)的說(shuō)明。圖11是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的以誤差修正部10以及加法器11的動(dòng)作 為中心的電源裝置的定時(shí)圖。在該圖中，從定時(shí)(a)到負(fù)載變動(dòng)產(chǎn)生之后的定時(shí)(d)與第1實(shí)施方式的從定時(shí) (d)到(g)相同。因此，圖上1組包含3個(gè)電源控制信號(hào)Vpwm，但與第1實(shí)施方式相同，也 有包含更多電源控制信號(hào)Vpwm的可能性。發(fā)生負(fù)載變動(dòng)(在定時(shí)(d)之前)時(shí)，與電源裝置的輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出電壓信 息Vout_D&會(huì)發(fā)生變化。在定時(shí)(d)數(shù)字輸出電壓信息Vout_D&值取原本不能主動(dòng)地 (分辨率性)取的990就是由于這個(gè)緣故。這樣，數(shù)字輸出電壓信息Vout_D的值由于外部負(fù)載(這里是電源裝置外的負(fù)載) 的變動(dòng)而變動(dòng)，從而最初設(shè)想的不靈敏區(qū)域自身將變動(dòng)。即、從比較器5輸出的錯(cuò)誤值信息 err_D取未設(shè)想的值，將出現(xiàn)在Σ err中累積信息的可能性。在本圖中，由于定時(shí)(d)的負(fù) 載變動(dòng)，錯(cuò)誤值信息err_D變?yōu)?就屬于這種情況。在其間，有發(fā)生圖3所示的較大的極限環(huán)振動(dòng)的可能性。這是圖3的定時(shí)(d)之 后的錯(cuò)誤值信息err_D變?yōu)?之后的“有可能發(fā)生較大的極限環(huán)振動(dòng)的期間”。其之后由誤差修正部10進(jìn)行誤差修正量的導(dǎo)出。將該結(jié)果作為誤差修正量信息 輸出到加法器11。在圖上通過(guò)在定時(shí)(h)之前，誤差修正量信息Adj從-10變化為0來(lái)進(jìn) 行表示。
伴隨于此，輸入到比較器5的目標(biāo)電壓信息Vref與誤差修正量信息Adj的相加值 也變化。在定時(shí)(h)之后“對(duì)誤差修正量信息反映后的比較器的輸入信號(hào)”從989變化到 999就屬于這種情況。由此，錯(cuò)誤值信息err_D變?yōu)?。由此，DPWM8的控制對(duì)象(=電源輸出Vout)從 不靈敏區(qū)域中脫離出來(lái)。以后，與第1實(shí)施方式相同，導(dǎo)出數(shù)字輸出電壓信息Vout_D取990和940的次數(shù)， 根據(jù)該次數(shù)，與第1實(shí)施方式相同地進(jìn)行處理。這樣，即使在由于外部負(fù)載的變動(dòng)的發(fā)生而電源裝置的電源輸出Vout變化的情 況下，也能通過(guò)應(yīng)用本實(shí)施方式來(lái)防止發(fā)生較大的極限環(huán)振動(dòng)。如上，基于實(shí)施方式具體說(shuō)明了發(fā)明人研發(fā)出的本發(fā)明，但本發(fā)明當(dāng)然并不限于 上述實(shí)施方式，在不脫離該要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。本發(fā)明說(shuō)明了在數(shù)字控制DCDC轉(zhuǎn)換器的情況下有效的方法及實(shí)施該方法的數(shù)字 控制IC。但是不限于此，也可以應(yīng)用于進(jìn)行數(shù)字控制的A⑶C轉(zhuǎn)換器、DCAC轉(zhuǎn)換器等中。
權(quán)利要求
電源裝置，具有電源主電路和根據(jù)基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘而動(dòng)作的控制電路，其特征在于，上述控制電路構(gòu)成為根據(jù)上述基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘將上述電源主電路輸出的模擬輸出電壓信息作為數(shù)字輸出電壓信息而量化，使用上述數(shù)字輸出電壓信息，對(duì)于上述電源主電路，由基于具有上述基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘的整數(shù)倍的脈沖寬度的計(jì)數(shù)器信息生成的電源控制信號(hào)的脈寬調(diào)制，控制上述電源主電路的輸出電壓的反饋電路，上述控制電路進(jìn)行控制以使在上述電源控制信號(hào)的分辨率界線附近的規(guī)定范圍內(nèi)不包含上述數(shù)字輸出電壓信息。
2.電源裝置的控制電路，根據(jù)基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘而動(dòng)作，以模擬輸出電壓信息為輸入信號(hào)， 以電源控制信號(hào)為輸出信號(hào)，其特征在于，該控制電路進(jìn)行控制以使在上述電源控制信號(hào)的分辨率界線附近的規(guī)定范圍內(nèi)不包 含數(shù)字輸出電壓信息，該控制電路構(gòu)成包含模擬/數(shù)字變換器即ADC、比較器、運(yùn)算器和數(shù)字脈寬調(diào)制器即 DPWM的反饋電路，根據(jù)上述基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘，上述ADC將上述模擬輸出電壓信息量化為上述數(shù)字輸出電壓 fn息，上述比較器將目標(biāo)電壓信息和上述數(shù)字輸出電壓信息的差分作為錯(cuò)誤值信息輸出， 上述運(yùn)算部根據(jù)上述錯(cuò)誤值信息將控制量信息向上述DPWM輸出， 上述DPWM以具有上述基準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)鐘的整數(shù)倍的脈沖寬度的計(jì)數(shù)器信息為基準(zhǔn)，根據(jù) 上述控制量信息生成上述電源控制信號(hào)并輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的電源裝置的控制電路，其特征在于， 還具有誤差修正部，根據(jù)上述錯(cuò)誤值信息修正上述目標(biāo)電壓信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的電源裝置的控制電路，其特征在于，還具有誤差修正部，根據(jù)上述錯(cuò)誤值信息修正上述數(shù)字輸出電壓信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的電源裝置的控制電路，其特征在于，還具有誤差修正部，根據(jù)上述錯(cuò)誤值信息修正輸入到上述運(yùn)算部的上述錯(cuò)誤值信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的電源裝置的控制電路，其特征在于，還具有誤差修正部，根據(jù)上述錯(cuò)誤值信息修正上述運(yùn)算部輸出的上述控制量信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高精度、低成本且低損失的數(shù)字控制IC以及利用該數(shù)字控制IC的數(shù)字控制電源裝置。對(duì)于電壓主電路(3)，在控制電路(2)上設(shè)有用于進(jìn)行反饋控制的模擬/數(shù)字變換器即ADC(4)、比較器(5)、運(yùn)算器(7)、數(shù)字脈寬調(diào)制器即DPWM(8)。比較器(5)對(duì)比ADC(4)進(jìn)行模擬/數(shù)字變換的數(shù)字輸出電壓信息和目標(biāo)電壓信息，將其差分向誤差修正部(10)輸出。誤差修正部(10)參考該差分即錯(cuò)誤值信息，通過(guò)進(jìn)行調(diào)整以使電源主電路(3)的輸出電壓(Vout)不在電源控制信號(hào)的分辨率界線附近的規(guī)定范圍內(nèi)，從而防止誤差的累積的原因引起的輸出電壓(Vout)的變形即極限環(huán)振動(dòng)的發(fā)生。
文檔編號(hào)H02M3/158GK101902125SQ201010190358
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者石垣卓也, 立野孝治 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社