專利名稱：Dc－dc 轉(zhuǎn)換器和dc－dc 變換方法
DC - DC轉(zhuǎn)換器和DC - DC變換方法
本申請(qǐng)基于并要求申請(qǐng)日為2011年9月26日的日本專利申請(qǐng)No. 2011-209702 的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容作為參考被包含在本文中。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種使用多個(gè)DC-DC變換部進(jìn)行DC-DC變換的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
關(guān)于近來(lái)的膽子部件，為了降低消耗功率而用低電壓驅(qū)動(dòng)的電子部件較多。為了 生成這種電子電路用的電源電壓，使用了 DC-DC轉(zhuǎn)換器。
DC-DC轉(zhuǎn)換器被預(yù)定了流到負(fù)載的電流量，如果要流過(guò)大于等于該電流量的電流， 則得不到電源電壓電平降低等期望的電特性。
在電子電路的開發(fā)階段，很難正確地估算負(fù)載的總?cè)萘浚ǔＪ关?fù)載容量具有一 定程度的富余，采用與之對(duì)應(yīng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器。但是，在電子電路開發(fā)的最終階段，有時(shí)會(huì) 略微超過(guò)事先估算的負(fù)載容量。在這種情況下，要將DC-DC轉(zhuǎn)換器置換成大電流型時(shí)，很多 情況下在時(shí)間上有困難。于是，有時(shí)會(huì)采取將所采用的預(yù)定的DC-DC轉(zhuǎn)換器多增加I個(gè)或 是幾個(gè)來(lái)增加電流容量的對(duì)策。
但是，在將多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)在電源線上時(shí)，理想情況是各個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng) 該均等地進(jìn)行動(dòng)作，但實(shí)際上由于DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的電子部件的偏差，有時(shí)僅一部分DC-DC 轉(zhuǎn)換器傾向進(jìn)行動(dòng)作。因此，不能夠用多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器分散地進(jìn)行對(duì)大容量負(fù)載的電流 供給，從而產(chǎn)生了負(fù)載側(cè)電子電路的電源電壓下降等問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能使多個(gè)DC-DC變換部均等地動(dòng)作來(lái)生成直流輸出 電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
本實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器具備
多個(gè)DC-DC變換部，輸出矩形波電壓；
多個(gè)電感器兀件，與所述多個(gè)DC-DC變換部的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)地各設(shè)置一個(gè)，一端 與對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出端子連接，另一端與公共的外部輸出端子連接；
多個(gè)占空檢測(cè)電路，在所述多個(gè)DC-DC變換部的輸出端子上分別各連接一個(gè)，對(duì) 從對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部輸出的矩形波電壓的占空比進(jìn)行檢測(cè)；和
占空調(diào)整電路，基于將所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的輸出信號(hào)以每2個(gè)為一組而對(duì)每 個(gè)組進(jìn)行比較后的結(jié)果，對(duì)與各組內(nèi)的一個(gè)占空檢測(cè)電路連接的DC-DC變換部的占空比進(jìn) 行調(diào)整，使得各組的矩形波電壓的占空比相等。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供一種能使多個(gè)DC-DC變換部均等地動(dòng)作來(lái)生成 直流輸出電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。


圖1是示出第一實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是示出Ton檢測(cè)電路3a、3b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。
圖3是示出檢波平均化電路5和電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路 圖。
圖4是示出從DC-DC變換部2a、2b輸出的矩形波電壓波形的一例的波形圖。
圖5是示出第二實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖6是示出Toff檢測(cè)電路21a、21b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。
圖7是示出連接在圖5的DC-DC轉(zhuǎn)換器I內(nèi)的差動(dòng)放大器4的輸出端子上的檢波 平均化電路5和電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖8是示出第三實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是示出圖8的平均化電路23a、23b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的框圖。
圖10是示出第四實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是示出圖10的第一變形例涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖12是示出圖10的第二變形例涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖13是示出圖10的第三變形例涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖14是示出第五實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖15是示出圖14的電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。
圖16是圖15的變形例，是示出具備3個(gè)DC-DC變換部2a、2b、2c的例子的框圖。
圖17是示出圖13的變形例的框圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第一實(shí)施方式)
圖1是示出第一實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖1的DC-DC 轉(zhuǎn)換器I并聯(lián)有2個(gè)DC-DC變換部2a、2b，并控制成兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比大致相等。
更具體地說(shuō)，圖1的DC-DC轉(zhuǎn)換器I具備2個(gè)DC-DC變換部2a、2b、與各DC-DC變 換部2a、2b的輸出端子連接的Ton檢測(cè)電路3a、3b、檢測(cè)兩個(gè)Ton檢測(cè)電路3a、3b的輸出電 壓的差電壓的差動(dòng)放大器4、對(duì)差動(dòng)放大器4的輸出電壓進(jìn)行檢波和平均化的檢波平均化 電路5、以及將檢波平均化電路5的輸出電壓變換成電流信號(hào)的電壓一電流變換器6。
在各DC-DC變換部2a、2b的輸出端子上連接著線圈La、Lb的一端，將線圈La、Lb 的另一端全都連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器I的輸出端子OUT上。各DC-DC變換部2a、2b將直流輸 入電壓變換成矩形波電壓。矩形波電壓的占空比按照直流電流電壓的電壓電平進(jìn)行變化。 將這些矩形波電壓經(jīng)由線圈La、Lb變換成直流輸出電壓Vout后從輸出端子OUT輸出。
輸出端子OUT的輸出電壓Vout反饋給各DC-DC轉(zhuǎn)換器I的反饋端子FB1、FB2。更 具體地說(shuō)，反饋端子FBl的電壓VRBl是用電阻元件Rl、R2對(duì)直流輸出電壓Vout電阻分壓 后的電壓(=Vout · R2/ (R1+R2))，反饋端子FB2的電壓VRB2是用電阻元件R3、R4、R5對(duì)直流輸出電壓Vout電阻分壓后的電壓(=Vout · (R4+R5) / (R3+R4+R5))。
在本實(shí)施方式中，使電阻元件R4和R5的合計(jì)電阻值大于電阻元件R2的電阻值。 關(guān)于其理由，以后詳細(xì)敘述，這是為了簡(jiǎn)化電壓一電流變換器6的結(jié)構(gòu)。
Ton檢測(cè)電路3a、3b根據(jù)對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部2a、2b的輸出電壓，檢測(cè)DC-DC變換 部2a、2b的占空比。
圖2是示出Ton檢測(cè)電路3a、3b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。圖2的Ton檢測(cè)電 路3a、3b具有與DC-DC變換部2a或2b的輸出端子連接的二極管D1、與二極管Dl的陰極端 子連接的積分電路7、以及與積分電路7連接的放電電路8。
積分電路7具有連接在二極管Dl的陰極端子與差動(dòng)放大器4的輸入端子之間的 電阻元件R6以及連接在差動(dòng)放大器4的輸入端子與接地端子之間的電容器Cl。放電電路 8具有連接在DC-DC轉(zhuǎn)換器I的輸出端子與差動(dòng)放大器4的輸入端子之間的電阻元件R7。
在DC-DC變換部2a、2b的輸出信號(hào)超過(guò)規(guī)定的閾值電壓的情況下，二極管Dl使該 信號(hào)通過(guò)，用積分電路7進(jìn)行電壓的平均化處理。此外，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器I的輸出電壓為零 時(shí),通過(guò)放電電路8對(duì)電容器Cl的累積電荷進(jìn)行放電。
圖3是示出檢波平均化電路5和電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路 圖。圖3的檢波平均化電路5具有與差動(dòng)放大器4的輸出端子連接的二極管D2、與二極管 D2的陰極端子連接的積分電路9、以及與該積分電路9連接的放電電路10。電壓一電流變 換器6與放電電路10相連接。
積分電路9具有串聯(lián)在二極管D2的陰極端子與接地端子之間的電阻元件R8和電 容器C2。放電電路10具有與電容器C2并聯(lián)的電阻元件R9。
電壓一電流變換器6具有串聯(lián)在DC-DC變換部2a、2b的反饋端子FB2與接地端子 之間的NchMOS晶體管Q3和電阻元件R10。
二極管D2、積分電路9和放電電阻R9對(duì)差動(dòng)放大器4的輸出電壓進(jìn)行檢波和平均 化，NchMOS晶體管Q3和電阻元件RlO將檢波和平均化后的電壓變換成電流信號(hào)。
下面，關(guān)于DC-DC變換部2a、2b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。2個(gè)DC- DC變換部2a、2b都 具有通用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有誤差放大器11、三角波振蕩器12、脈寬調(diào)制器13、預(yù)驅(qū)動(dòng)器14、 聞邊側(cè)晶體管Ql和低邊側(cè)晶體管Q2。
誤差放大器11將反饋電壓VFBl或者VFB2與基準(zhǔn)電壓Vrefl或者Vref2進(jìn)行比 較，輸出與電壓差相應(yīng)的誤差信號(hào)。脈寬調(diào)制器13將誤差信號(hào)與三角波振蕩器12的輸出 電壓進(jìn)行比較，輸出脈寬調(diào)制信號(hào)。預(yù)驅(qū)動(dòng)器14基于脈寬調(diào)制信號(hào)，切換控制高邊側(cè)晶體 管Ql和低邊側(cè)晶體管Q2，對(duì)作為輸出信號(hào)的矩形波電壓的占空比進(jìn)行調(diào)整。
圖4是示出從DC-DC變換部2a、2b輸出的矩形波電壓波形的一例的波形圖。在圖 4中，將從DC-DC變換部2a、2b輸出的矩形波電壓是高電平時(shí)叫做Ton期間，將是低電平時(shí) 叫做Toff期間，Ton/ (Ton+Toff = T)是占空比。
從圖4可知，在從Ton過(guò)渡到Toff時(shí)，電壓一時(shí)下降。該期間被叫做死區(qū)期間，高 邊側(cè)晶體管Ql和低邊側(cè)晶體管Q2兩者是關(guān)斷期間。設(shè)置死區(qū)期間的理由在于防止在從 Ton切換到Toff或者從Toff切換到Ton時(shí)，高邊側(cè)晶體管Ql和低邊側(cè)晶體管Q2兩者接通 而流過(guò)貫通電流。
下面說(shuō)明圖1的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的動(dòng)作。各DC-DC變換部2a、2b的輸出信號(hào)被輸入到對(duì)應(yīng)的Ton檢測(cè)電路3a、3b，從而檢測(cè)出該輸出信號(hào)的占空比。更具體地說(shuō)，Ton檢測(cè) 電路3a、3b輸出具有與DC-DC變換部2a、2b的輸出信號(hào)的占空比相應(yīng)的電壓電平的電壓信號(hào)。
并且，差動(dòng)放大器4對(duì)這2個(gè)Ton檢測(cè)電路3a、3b的輸出信號(hào)的電壓電平進(jìn)行比 較，輸出與電壓差相應(yīng)的信號(hào)。在將差動(dòng)放大器4的輸出信號(hào)用檢波平均化電路5將電壓 電平平均化之后，用電壓一電流變換器6變換成電流信號(hào)。從而，電壓一電流變換器6就輸 出與兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比之差相應(yīng)的電流信號(hào)。
從電壓一電流變換器6輸出的電流信號(hào)，流向與DC-DC變換部2b的反饋端子FB2 連接的電阻元件R4、R5。這樣，DC-DC變換部2b的占空比越大于DC-DC變換部2a的占空 t匕，反饋電壓VFB2的電壓電平就越高。
誤差放大器11輸出與反饋電壓VFB1、VFB2和基準(zhǔn)電壓Vrefl、Vref2之間的電壓 差相應(yīng)的信號(hào)。從而，DC-DC變換部2b的占空比越大于DC -DC變換部2a的占空比，DC-DC 變換部2b內(nèi)的誤差放大器11就輸出越小的電壓電平的信號(hào)。
誤差放大器11的輸出電壓電平越大，脈寬調(diào)制器13就將脈沖寬度越寬的脈寬調(diào) 制信號(hào)供給到預(yù)驅(qū)動(dòng)器14。從而，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比之差，調(diào)整高邊 側(cè)晶體管Ql和低邊側(cè)晶體管Q2的接通/關(guān)斷期間，來(lái)生成矩形波電壓。
例如，假設(shè)連接在DC-DC變換部2b上的Ton檢測(cè)電路3b檢測(cè)出的占空比，大于連 接在DC-DC變換部2a上的Ton檢測(cè)電路3a檢測(cè)出的占空比。該情況下，差動(dòng)放大器4的 輸出電壓電平變大，從電壓一電流變換器6輸出的電流信號(hào)的振幅也變大。從而，連接在反 饋端子FB2上的電阻元件R4、R5的兩端電壓VFB2變得更大，誤差放大器11的輸出電壓電 平變低。從而被控制成高邊側(cè)晶體管Ql的接通期間變短，矩形波電壓的占空比變小。
根據(jù)這樣的控制，2個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比被反饋控制成互相相等。
在本實(shí)施方式中，使連接在DC-DC變換部2b的反饋端子FB2上的電阻元件R4和 R5的合計(jì)電阻值，大于連接在DC-DC變換部2a的反饋端子FBl上的電阻元件R2的電阻值。 這樣，來(lái)自電壓一電流變換器6的電流就經(jīng)過(guò)電阻元件R4和R5流到接地端子，電阻元件R4 和R5的兩端電壓差等于反饋電壓VFB2。即，通過(guò)使電阻元件R4和R5的合計(jì)電阻值大于電 阻元件R2的電阻值來(lái)給予偏移，使得來(lái)自電壓一電流變換器6的電流流到電阻元件R4和 R5。此外，由于電壓一電流變換器6使電流總是流向電阻元件R4和R5，而不進(jìn)行向內(nèi)部引 入來(lái)自外部的電流的動(dòng)作，因此，能夠簡(jiǎn)化電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
再有，也可以使連接在DC-DC變換部2b的反饋端子FB2上的電阻元件R4和R5的 合計(jì)電阻值，小于連接在DC-DC變換部2a的反饋端子FBl上的電阻元件R2的電阻值。該情 況下，會(huì)向電壓一電流變換器6流入來(lái)自DC-DC變換部2b的輸出端子的電流，流入的電流 的量依存于兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比之差。即，由于電壓一電流變換器6只進(jìn)行 向內(nèi)部引入來(lái)自外部的電流的動(dòng)作，因此還是能夠簡(jiǎn)化電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
如果這樣地使連接在DC-DC變換部2b的反饋端子FB2上的電阻元件R4和R5的 合計(jì)電阻值大于連接在DC-DC變換部2a的反饋端子FBl上的電阻元件R2的電阻值，則電 壓一電流變換器6就進(jìn)行向反饋端子FB2側(cè)送出電流的作用，如果使連接在DC-DC變換部 2b的反饋端子FB2上的電阻元件R4和R5的合計(jì)電阻值小于連接在DC-DC變換部2a的反 饋端子FBl上的電阻元件R2的電阻值，則電壓一電流變換器6就進(jìn)行引入電流的作用。哪個(gè)都能夠進(jìn)行使兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比相等的控制。
由于如上所述地在第一實(shí)施方式中，在兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的輸出端子上分 別設(shè)置Ton檢測(cè)電路3a、3b來(lái)檢測(cè)輸出信號(hào)的占空比，并對(duì)與占空比之差相應(yīng)的電流信號(hào) 進(jìn)行反饋控制，調(diào)整高邊側(cè)晶體管Ql和低邊側(cè)晶體管Q2的導(dǎo)通/關(guān)斷期間，因此，能夠使 兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比相等，能夠用兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b均等地分擔(dān)大容 量負(fù)載的驅(qū)動(dòng)，即使在驅(qū)動(dòng)大容量負(fù)載的情況下，也能實(shí)現(xiàn)電源電壓電平的穩(wěn)定化。
(第二實(shí)施方式)
上述的Ton檢測(cè)電路3a、3b對(duì)DC-DC變換部2a、2b的輸出端子的占空比進(jìn)行檢 測(cè)，如圖2所示，利用二極管D1，僅在Ton期間使輸出信號(hào)通過(guò)后進(jìn)行該通過(guò)信號(hào)的電壓平 均化處理。相對(duì)于此，也可以成為僅在Toff期間使輸出信號(hào)通過(guò)的變形例。該情況下，取 代Ton檢測(cè)電路3a、3b而設(shè)置Toff檢測(cè)電路21a、21b。
圖5是示出第二實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖5中，在 與圖1通用的結(jié)構(gòu)部分上標(biāo)記同一符號(hào)，以下，以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明。
圖5的DC-DC轉(zhuǎn)換器I具有與各DC-DC變換部2a、2b的輸出端子連接的Toff檢 測(cè)電路2la、2lb。在DC-DC變換部2a、2b的輸出信號(hào)小于等于規(guī)定電壓電平的期間內(nèi)，Toff 檢測(cè)電路2la、2Ib檢測(cè)該輸出信號(hào)的平均電壓。這樣，作為結(jié)果，Tof f檢測(cè)電路2la、2Ib與 圖2的Ton檢測(cè)電路3a、3b同樣地檢測(cè)出占空比。
圖6是示出Toff檢測(cè)電路21a、21b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。圖6的Toff檢 測(cè)電路2la、2Ib與圖2的Ton檢測(cè)電路3a、3b相比，二極管Dl的連接朝向不同，其他結(jié)構(gòu)通用。
在圖6的Toff檢測(cè)電路2la、2Ib中，由于在DC-DC變換部2a、2b的輸出端子上連 接著二極管的陰極端子，因此，在DC-DC變換部2a、2b的輸出信號(hào)小于等于規(guī)定電壓電平的 情況下，二極管使該信號(hào)通過(guò)后進(jìn)行平均化處理。
圖7是示出連接在圖5的DC-DC轉(zhuǎn)換器I內(nèi)的差動(dòng)放大器4的輸出端子上的檢波 平均化電路5和電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖。圖7的檢波平均化電路5具有 二極管D2、積分電路9和充電電路22。將圖7的檢波平均化電路5與圖3的檢波平均化電 路5相比，二極管D2的連接朝向不同，并且取代放電電路10而連接有充電電路22。充電電 路22具有連接在電源端子與積分電路9的輸出端子之間的電阻元件R9。
此外，圖7的電壓一電流變換器6具有串聯(lián)在電源端子與反饋端子FB2之間的電 阻元件RlO和PchMOS晶體管Q4。將圖7的電壓一電流變換器6與圖3的電壓一電流變換 器6相比，不同點(diǎn)在于，電阻元件RlO不是與接地端子，而是與電源端子相連接，并且晶體管 Q4的導(dǎo)電型是P型。
這樣，在第二實(shí)施方式中，在各DC-DC變換部2a、2b的輸出端子連接有Toff檢測(cè) 電路21a、21b來(lái)檢測(cè)占空比，因此，可以與連接了 Ton檢測(cè)電路3a、3b的情況同樣地控制成 兩個(gè)DC-DC變換部2a、2b的占空比相等。
(第三實(shí)施方式)
第三實(shí)施方式統(tǒng)合了差動(dòng)放大器4、檢波平均化電路5和電壓一電流變換器6。
圖8是示出第三實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。在圖8中， 在與圖1和圖5共通的結(jié)構(gòu)部分上標(biāo)記同一符號(hào)，以下說(shuō)明不同點(diǎn)。
圖8的DC-DC轉(zhuǎn)換器I與圖1的DC-DC轉(zhuǎn)換器I相比，不同點(diǎn)在于，取代Ton檢測(cè) 電路3a、3b而具有平均化電路23a、23b，并且具有將差動(dòng)放大器4、檢波平均化電路5和電 壓一電流變換器6統(tǒng)合而成的電流輸出放大器24。
圖9是示出圖8的平均化電路23a、23b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的框圖。圖9的平均化 電路23a、23b是從圖2的Ton檢測(cè)電路3a、3b中去掉了二極管Dl后的結(jié)構(gòu)。圖9的平均 化電路23a、23b進(jìn)行使對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部2a、2b的輸出信號(hào)不依存于其電壓電平來(lái)平均 化的處理。
圖8的電流輸出放大器24生成與兩個(gè)平均化電路23a、23b的輸出電壓差相應(yīng)的 電流信號(hào)。這樣，電流輸出放大器24的輸出電流波形就與圖1的電壓一電流變換器6的輸 出電流波形同樣。
這樣，在第三實(shí)施方式中設(shè)置比Ton檢測(cè)電路3a、3b或Toff檢測(cè)電路2la、2Ib進(jìn) 一步簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)的平均化電路23a、23b，并且具有將差動(dòng)放大器4、檢波平均化電路5 和電壓一電流變換器6統(tǒng)合而成的電流輸出放大器24,因此,能夠比第一和第二實(shí)施方式 的DC-DC轉(zhuǎn)換器I更加簡(jiǎn)化DC-DC轉(zhuǎn)換器I的電路規(guī)模。
(第四實(shí)施方式)
在第一 第三實(shí)施方式中說(shuō)明了在DC-DC轉(zhuǎn)換器I內(nèi)設(shè)置并聯(lián)的2個(gè)DC-DC變換 部2a、2b的例子，但也可以在DC-DC轉(zhuǎn)換器I內(nèi)設(shè)置并聯(lián)的大于等于3個(gè)的DC-DC變換部。
圖10是示出第四實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖10的 DC-DC轉(zhuǎn)換器I與圖1的DC-DC轉(zhuǎn)換器I相比，具備3個(gè)DC-DC變換部2a、2b、2c，并且還具 備差動(dòng)放大器4、檢波平均化電路5和電壓一電流變換器6各2個(gè)。此外，在與電壓一電流 變換器6的輸出端子相連接的DC-DC變換部2b、2c的反饋端子與接地端子之間串聯(lián)有2個(gè) 電阻元件R4、R5。
差動(dòng)放大器4將與DC-DC變換部2a連接的Ton檢測(cè)電路3a的輸出電壓作為基 準(zhǔn)，與剩余的2個(gè)DC-DC變換部2b、2c連接的Ton檢測(cè)電路3b、3c的輸出電壓之間，分別檢 測(cè)電壓差。電壓一電流變換器6將與用對(duì)應(yīng)的差動(dòng)放大器4檢測(cè)出的電壓差相應(yīng)的電流信 號(hào)，供給到與對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部2b、2c內(nèi)的反饋端子相連接的電阻元件R4、R5上。
將串聯(lián)在反饋端子FB2與接地端子之間的2個(gè)電阻元件R4、R5的電阻值的總計(jì) 值，設(shè)定得大于連接在不反饋來(lái)自電壓一電流變換器6的電流信號(hào)的反饋端子FBl與接地 端子之間的電阻元件R2的電阻值。這樣，就如第一實(shí)施方式說(shuō)明地，來(lái)自電壓一電流變換 器6的電流信息總是被引入到串聯(lián)的電阻元件上，能夠簡(jiǎn)化電壓一電流變換器6的結(jié)構(gòu)。
再有，也可以如第一實(shí)施方式中說(shuō)明的那樣，將串聯(lián)在反饋端子FB2與接地端子 之間的2個(gè)電阻元件R4、R5的電阻值的總計(jì)值，設(shè)定得小于連接在不反饋來(lái)自電壓一電流 變換器6的電流信號(hào)的反饋端子FBl與接地端子之間的電阻元件R2的電阻值。該情況下， 會(huì)將通過(guò)了線圈Lb和電阻元件R3后的電流總是引入到電壓一電流變換器6，該情況下也能 夠簡(jiǎn)化電壓一電流變換器6的結(jié)構(gòu)。
圖11是示出圖10的第一變形例涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖11 的DC-DC轉(zhuǎn)換器I中，用差動(dòng)放大器4進(jìn)行比較的對(duì)象與圖10不同。圖11的差動(dòng)放大器 4對(duì)連接在相鄰的DC-DC轉(zhuǎn)換器I上的2個(gè)Ton檢測(cè)電路(3a、3b)或者(3b、3c)的輸出電 壓彼此進(jìn)行比較，檢測(cè)其電壓差。
圖12是示出圖10的第二變形例涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖12 的DC-DC轉(zhuǎn)換器I與圖10的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的不同點(diǎn)在于，取代Ton檢測(cè)電路3a、3b、3c 而具備圖9的平均化電路23a、23b、23c，并且具備將差動(dòng)放大器4、檢波平均化電路5和電壓一電流變換器6統(tǒng)合而成的電流輸出放大器24。
圖13是示出圖10的第三變形例涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖13 的DC-DC轉(zhuǎn)換器I與圖11的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的不同點(diǎn)在于，取代Ton檢測(cè)電路3a、3b、3c 而具備圖9的平均化電路23a、23b、23c，并且具備將差動(dòng)放大器4、檢波平均化電路5和電壓一電流變換器6統(tǒng)合而成的電流輸出放大器24。
這樣，在第四實(shí)施方式中具備3個(gè)DC-DC變換部2a、2b、2c的情況下，通過(guò)分別反饋控制對(duì)每2個(gè)DC-DC變換部的占空比進(jìn)行比較的結(jié)果，能夠使所有的DC-DC變換部2a、 2b,2c的占空比一致。
在DC-DC變換部有η個(gè)(η是大于等于2的整數(shù))的情況下，只要將這些DC-DC變換部分成每2個(gè)為一組的(η-1)組，用差動(dòng)放大器4對(duì)每個(gè)組檢測(cè)占空比之差來(lái)進(jìn)行反饋控制即可。
(第五實(shí)施方式)
在圖1等中，在差動(dòng)放大器4的輸出端子上連接檢波平均化電路5，在其后段連接電壓一電流變換器6，但也可以省略檢波平均化電路5。
圖14是示出第五實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖14與圖1的不同點(diǎn)在于，與差動(dòng)放大器4的輸出端子直接連接著電壓一電流變換器6。再有，圖 14中，取代了圖1的Ton檢測(cè)電路3a、3b而具備圖9中示出了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平均化電 路23a、 23b，但這不是本質(zhì)上的差別，也可以取代平均化電路23a、23b而連接Ton檢測(cè)電路3a、3b 或Toff檢測(cè)電路2la、2lb。
圖15是示出圖14的電壓一電流變換器6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。圖15的電壓一電流變換器6具有串聯(lián)在反饋端子FB2與接地端子之間的NPN晶體管或者NchMOS 晶體管Q3和電阻元件RlO。
圖15的DC-DC轉(zhuǎn)換器I能夠比圖1簡(jiǎn)化掉了檢波平均化電路5這部分的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電路面積和部件成本的削減。
圖16是圖15的變形例，是示出具備3個(gè)DC-DC變換部2a、2b、2c的例子的框圖。 圖16的DC-DC轉(zhuǎn)換器I除了差動(dòng)放大器4的輸出端子上直接連接著電壓一電流變換器6 這點(diǎn)以外，其他與圖12的DC-DC轉(zhuǎn)換器I同樣地構(gòu)成。
圖17是圖13的變形例，除了差動(dòng)放大器4的輸出端子上直接連接著電壓一電流變換器6這點(diǎn)以外，其他與圖13的DC-DC轉(zhuǎn)換器I同樣地構(gòu)成。
這樣地，即使在差動(dòng)放大器4的輸出端子上直接連接了電壓一電流變換器6的情況下，也能夠生成用于使各DC-DC變換部的占空比一致的電流信號(hào)。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器I 內(nèi)設(shè)置的DC-DC變換部的數(shù)量越多，通過(guò)省略檢波平均化電路5而實(shí)現(xiàn)的電路面積削減的效果越大。
盡管已經(jīng)描述了特定的實(shí)施方式，但僅是通過(guò)例子表現(xiàn)了這些實(shí)施方式，而并不是要限定本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，可以用多種其他的方式來(lái)實(shí)施本文所描述的新的方法和系統(tǒng)。另外，采用本文所描述的方法和系統(tǒng)形式的各種省略、替代和改變都可以在不脫離本發(fā)明精神的情況下做出。所附的權(quán)利要求書和它們的等效內(nèi)容覆蓋了落入本發(fā)明的范圍和 精神內(nèi)的這些形式或變形。
權(quán)利要求
1.一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，具備多個(gè)DC-DC變換部，輸出矩形波電壓；多個(gè)電感器兀件，與所述多個(gè)DC-DC變換部的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)地各設(shè)置一個(gè)，所述電感器元件的一端與對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出端子連接，另一端與公共的外部輸出端子連接;多個(gè)占空檢測(cè)電路，在所述多個(gè)DC-DC變換部的輸出端子上分別各連接一個(gè)，對(duì)從對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部輸出的矩形波電壓的占空比進(jìn)行檢測(cè)；和占空調(diào)整電路，基于將所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的輸出信號(hào)以每2個(gè)為一組而對(duì)每個(gè)組進(jìn)行比較后的結(jié)果，對(duì)與各組內(nèi)的一個(gè)占空檢測(cè)電路連接的DC-DC變換部的占空比進(jìn)行調(diào)整，使得各組的矩形波電壓的占空比相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的每一個(gè)，根據(jù)所述矩形波電壓大于等于規(guī)定電壓電平的期間內(nèi)的所述矩形波電壓的平均電壓的電壓電平、或者所述矩形波電壓低于規(guī)定電壓電平的期間內(nèi)的所述矩形波電壓的平均電壓的電壓電平，檢測(cè)所述占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的每一個(gè)具有整流元件，具有與對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出端子連接的陽(yáng)極端子；積分電路，與所述整流元件的陰極端子連接；和放電電路，與所述積分電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述占空調(diào)整電路具有電壓電流變換器，該電壓電流變換器將由各組中的2個(gè)占空檢測(cè)電路檢測(cè)出的平均電壓彼此之間的電壓差變換成電流信號(hào)，所述DC-DC變換部具有分壓電阻部，生成所述矩形波電壓的分壓電壓；和占空控制電路，按照所述分壓電壓與基準(zhǔn)電壓之間的電壓差，控制所述矩形波電壓的占空比，與所述電壓電流變換器連接的所述DC-DC變換部?jī)?nèi)的所述分壓電阻部，生成與所述電流信號(hào)相應(yīng)的所述分壓電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，連接在各組內(nèi)的一個(gè)占空檢測(cè)電路上的所述DC-DC變換部?jī)?nèi)的所述分壓電阻部的電阻值，不同于連接在另一個(gè)占空檢測(cè)電路上的所述DC-DC變換部?jī)?nèi)的所述分壓電阻部的電阻值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述占空調(diào)整電路是內(nèi)置有所述電壓電流變換器的可進(jìn)行電流輸出的差動(dòng)擴(kuò)大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的每一個(gè)具有 積分電路，與對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出端子連接；和放電電路，與所述積分電路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述占空調(diào)整電路具有 差動(dòng)放大器，檢測(cè)所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的輸出電壓的差電壓，和 檢波平均化電路，對(duì)所述差動(dòng)放大器的輸出電壓進(jìn)行檢波和平均化， 所述電壓電流變換器將所述檢波平均化電路的輸出電壓變換成所述電流信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器， 所述占空控制電路具有 誤差放大器，生成相應(yīng)于所述分壓電壓與所述基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的信號(hào)； 脈寬調(diào)制器，將所述誤差放大器的輸出信號(hào)變換成脈寬調(diào)制信號(hào)；和 矩形波電壓生成電路，基于所述脈寬調(diào)制信號(hào)，調(diào)整所述矩形波電壓的占空比。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器， 所述電壓電流變換器只進(jìn)行向所述分壓電阻部流動(dòng)電流的電流輸出動(dòng)作和向所述電壓電流變換器內(nèi)引入電流的電流輸入動(dòng)作中的某一個(gè)。
11.一種DC-DC變換方法，包括 對(duì)從多個(gè)DC-DC變換部的每一個(gè)輸出的矩形波電壓的占空比進(jìn)行檢測(cè)的步驟； 基于將檢測(cè)所述矩形波電壓的占空比而得到的信號(hào)以每2個(gè)為一組而對(duì)每個(gè)組進(jìn)行比較后的結(jié)果，對(duì)與各組內(nèi)的一個(gè)對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的占空比進(jìn)行調(diào)整，使得各組的矩形波電壓的占空比相等的步驟；和 輸出與所述矩形波電壓相對(duì)應(yīng)的直流電壓的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的DC-DC變換方法， 檢測(cè)所述矩形波電壓的占空比的步驟中，根據(jù)所述矩形波電壓大于等于規(guī)定電壓電平的期間內(nèi)的所述矩形波電壓的平均電壓的電壓電平、或者所述矩形波電壓低于規(guī)定電壓電平的期間內(nèi)的所述矩形波電壓的平均電壓的電壓電平，檢測(cè)所述占空比。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的DC-DC變換方法， 檢測(cè)所述矩形波電壓的占空比的步驟中，通過(guò)將對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出信號(hào)整流之后進(jìn)行積分，之后再進(jìn)行放電，來(lái)檢測(cè)占空比。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的DC-DC變換方法， 調(diào)整所述占空比的步驟中，進(jìn)行將各組中檢測(cè)出的平均電壓彼此之間的電壓差變換成電流信號(hào)的處理， 所述多個(gè)DC-DC變換部的每一個(gè)具有 基于所述電流信號(hào)，使用分壓電阻部生成所述矩形波電壓的分壓電壓的步驟；和 按照所述分壓電壓與基準(zhǔn)電壓之間的電壓差，控制所述矩形波電壓的占空比的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-DC變換方法， 與各組內(nèi)的一個(gè)對(duì)應(yīng)的所述DC-DC變換部?jī)?nèi)的所述分壓電阻部的電阻值，不同于與各組內(nèi)的另一個(gè)對(duì)應(yīng)的所述DC-DC變換部?jī)?nèi)的所述分壓電阻部的電阻值。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-DC變換方法， 調(diào)整所述占空比的步驟中，使用內(nèi)置有電壓電流變換器的可進(jìn)行電流輸出的差動(dòng)擴(kuò)大器，進(jìn)行變換成所述電流信號(hào)的處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的DC-DC變換方法， 檢測(cè)所述占空比的步驟具有用連接在對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出端子上的積分電路，進(jìn)行使該DC-DC變換部的輸出電壓平均化的處理的步驟；和 用連接在所述積分電路上的放電電路進(jìn)行輸出電流的處理的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-DC變換方法， 調(diào)整所述占空比的步驟具有 檢測(cè)所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的輸出電壓的差電壓的步驟；和 對(duì)所述差電壓進(jìn)行檢波和平均化的步驟， 將對(duì)所述差電壓進(jìn)行檢波和平均化后的電壓變換成所述電流信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-DC變換方法， 控制所述占空比的步驟具有 生成相應(yīng)于所述分壓電壓與所述基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的信號(hào)的步驟； 將相應(yīng)于所述分壓電壓與所述基準(zhǔn)電壓之間的電壓差的信號(hào)變換成脈寬調(diào)制信號(hào)的步驟；和 基于所述脈寬調(diào)制信號(hào)，調(diào)整所述矩形波電壓的占空比的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的DC-DC變換方法， 在調(diào)整所述占空的步驟中，在進(jìn)行將平均電壓彼此之間的電壓差變換成電流信號(hào)的處理時(shí)，只進(jìn)行向所述分壓電阻部流動(dòng)電流的電流輸出動(dòng)作和引入電流的電流輸入動(dòng)作中的某一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能使多個(gè)DC-DC變換部均等地動(dòng)作來(lái)生成直流輸出電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器具備多個(gè)DC-DC變換部，輸出矩形波電壓；多個(gè)電感器元件，與所述多個(gè)DC-DC變換部的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)地各設(shè)置一個(gè)，一端與對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部的輸出端子連接，另一端與公共的外部輸出端子連接；多個(gè)占空檢測(cè)電路，在所述多個(gè)DC-DC變換部的輸出端子上分別各連接一個(gè)，對(duì)從對(duì)應(yīng)的DC-DC變換部輸出的矩形波電壓的占空比進(jìn)行檢測(cè)；和占空調(diào)整電路，基于將所述多個(gè)占空檢測(cè)電路的輸出信號(hào)以每2個(gè)為一組而對(duì)每個(gè)組進(jìn)行比較后的結(jié)果，對(duì)與各組內(nèi)的一個(gè)占空檢測(cè)電路連接的DC-DC變換部的占空比進(jìn)行調(diào)整，使得各組的矩形波電壓的占空比相等。
文檔編號(hào)H02M3/155GK103023316SQ201210052898
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者齋藤浩, 后藤祐一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝