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JP6372623B2 - スイッチング電源装置及び誤差補正方法 - Google Patents

スイッチング電源装置及び誤差補正方法 Download PDF

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Description

本発明は、並列接続したコンバータを備えるスイッチング電源装置、及びスイッチング電源装置で実行する誤差補正方法に関する。
特許文献１には、マルチフェーズ方式のＤＣ−ＤＣコンバータが開示されている。このマルチフェーズ方式のＤＣ−ＤＣコンバータは、複数のコンバータを並列接続することで、合計出力電力を大きくできる。このような回路では、各コンバータの出力電流に偏りがあると、負荷率の高いコンバータの寿命が短くなるおそれがある。このため、各コンバータの負荷率が揃うよう制御することが重要である。そこで、複数のコンバータそれぞれに電流検出回路を設け、その電流検出回路が検出した電流の大きさが、それぞれ共通の電流目標値に対して等しくなるようにする制御方法が知られている。
特開２００９−２６１１３５号公報
上記制御方法において、個々の部品の性能のばらつきなどから、電流検出回路それぞれの検出結果にばらつきがある場合がある。そこで、例えば工場出荷前に、出力電流の検出結果から補正値を算出し、その補正値をメモリに記憶しておき、実際の使用時に、記憶した補正値を用いて電流検出結果を補正することが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のマルチフェーズ方式の昇圧チョッパ回路では、複数のコンバータの合計出力電流しか検出できない。このため、複数のコンバータそれぞれに設けた電流検出回路に対して同じ補正値を用いることになる。その結果、各コンバータの出力電流の検出結果のばらつきを別々に精度よく補正することができない。
そこで、本発明の目的は、コンバータ毎に出力電流のばらつきを補正することができるスイッチング電源装置及び誤差補正方法を提供することにある。
本発明に係るスイッチング電源装置は、並列接続された第１コンバータ及び第２コンバータと、出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、電圧目標値との誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、前記第１コンバータの出力電流の大きさを検出する第１出力電流検出部と、前記第２コンバータの出力電流の大きさを検出する第２出力電流検出部と、前記第１出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第１コンバータをＰＷＭ制御する第１制御部と、前記第２出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第２コンバータをＰＷＭ制御する第２制御部と、選択した前記第１コンバータ又は前記第２コンバータの一方のみを動作させる動作選択部と、前記第１コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第１出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、外部装置に送信する第１送信部と、前記第１送信部が送信する内容に応じて導出される第１補正値を、前記外部装置から受信する第１受信部と、前記第２コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第２出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、前記外部装置に送信する第２送信部と、前記第２送信部が送信する内容に応じて導出される第２補正値を、前記外部装置から受信する第２受信部と、前記第１受信部及び前記第２受信部が受信する第１補正値及び第２補正値を記憶する記憶部と、前記第１制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第１補正値で補正する第１補正部と、前記第２制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第２補正値で補正する第２補正部とを備えることを特徴とする。
この構成では、第１コンバータ又は第２コンバータの一方を停止させることができるため、ＰＷＭ制御時に用いる出力電流の大きさ又は電流目標値を補正する補正値を、第１コンバータ又は第２コンバータそれぞれに対して得ることができる。その結果、第１コンバータ又は第２コンバータの出力電流のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
前記スイッチング電源装置は、前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、を備え、前記第１送信部及び前記第２送信部それぞれは、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれは、可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第１補正値及び前記第２補正値で補正する、構成でもよい。
この構成では、第１コンバータ又は第２コンバータの出力電流のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
前記スイッチング電源装置は、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値をデジタル値に変換するＡＤコンバータ、を備え、前記第１送信部及び前記第２送信部それぞれは、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された電流目標値を、前記外部装置に送信し、前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれは、可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第１補正値及び前記第２補正値で補正する、構成でもよい。
この構成では、第１コンバータ又は第２コンバータの出力電流のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
前記スイッチング電源装置は、前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、を備え、前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、第１補正値及び第２補正値を用いて補正し、前記第１送信部及び前記第２送信部は、前記第１補正部及び前記第２補正部により補正された値を前記外部装置へ送信し、前記記憶部は、前記記憶部に記憶される第１補正値及び第２補正値を、前記第１受信部及び前記第２受信部が受信する前記第１補正値及び第２補正値に更新する構成でもよい。
この構成では、出力電流の大きさをデジタル値に変換して補正するため、回路素子の数を少なくすることができる。
前記スイッチング電源装置は、前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、を備え、前記第１送信部及び前記第２送信部それぞれは、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記第１制御部がＰＷＭ制御時に用いる電流目標値、及び、前記第２制御部がＰＷＭ制御時に用いる電流目標値を、前記第１補正値及び前記第２補正値で補正する構成でもよい。
この構成では、第１コンバータ又は第２コンバータの出力電流のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
前記スイッチング電源装置は、前記記憶部に記憶される第１補正値及び第２補正値の変更を禁止する手段を備えていてもよい。
この構成では、第１補正値及び第２補正値が変更されることで、第１コンバータ及び第２コンバータの出力電流にばらつきが生じるおそれを防ぐことができる。
本発明は、並列接続された第１コンバータ及び第２コンバータと、出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと電圧目標値との誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、前記第１コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第１コンバータをＰＷＭ制御する第１制御部と、前記第２コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第２コンバータをＰＷＭ制御する第２制御部と、を備えるスイッチング電源装置で実行される誤差補正方法において、前記第１コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から生成する第１電流目標値を生成し、前記第１コンバータのみを動作させた状態で、前記第１コンバータの出力電流の大きさを検出し、前記第１電流目標値、又は、前記第１コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、送信した、前記第１電流目標値、又は、前記第１コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第１補正値を、前記外部装置から受信し、受信した前記第１補正値を記憶部に記憶し、前記第２コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から第２電流目標値を生成し、前記第２コンバータのみを動作させた状態で、前記第２コンバータの出力電流の大きさを検出し、前記第２電流目標値、又は、前記第２コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、送信した、前記第２電流目標値、又は、前記第２コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第２補正値を、前記外部装置から受信し、受信した前記第２補正値を記憶部に記憶し、前記第１制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第１補正値で補正し、前記第２制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第２補正値で補正することを特徴とする。
この構成では、第１コンバータ又は第２コンバータの一方を停止させるため、ＰＷＭ制御時に用いる出力電流の大きさ又は電流目標値を補正する補正値を、第１コンバータ又は第２コンバータそれぞれに対して得ることができる。その結果、第１コンバータ又は第２コンバータの出力電流のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
本発明によれば、第１コンバータ、第２コンバータ毎に出力電流のばらつきを補正することができる。その結果、出力電流のばらつきをなくすことができ、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置を小型化できる。
実施形態１に係るスイッチング電源装置の回路図 実施形態２に係るスイッチング電源装置の回路図 実施形態３に係るスイッチング電源装置の回路図 実施形態４に係るスイッチング電源装置の回路図
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るスイッチング電源装置１の回路図である。
スイッチング電源装置１は、並列接続した複数の降圧コンバータ回路をマルチフェーズ制御して、入力部ＩＮ１，ＩＮ２から入力する電圧を降圧して、出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力するマルチフェーズ型のＤＣ−ＤＣコンバータである。入力部ＩＮ１，ＩＮ２には直流電源Ｖinが接続される。出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２には負荷ＲＬが接続される。
入力部ＩＮ１，ＩＮ２と出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２との間には、入力コンデンサＣ１、コンバータ１１Ａ、電流検出回路１２Ａ及び平滑コンデンサＣ２１が順に接続されている。コンバータ１１Ａ、電流検出回路１２Ａ及び平滑コンデンサＣ２１の直列回路に対して、コンバータ１１Ｂ、電流検出回路１２Ｂ及び平滑コンデンサＣ２２の直列回路が並列に接続されている。
コンバータ１１Ａ，１１Ｂは、ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチＱ１１，Ｑ１２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２及びインダクタＬ１１，Ｌ１２からなる降圧コンバータ回路である。スイッチＱ１１，Ｑ１２のゲートには、後述のＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂが接続され、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂからゲート信号が入力される。
電流検出回路１２Ａ，１２Ｂは、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電流の大きさを検出する。電流検出回路１２Ａは、本発明に係る「第１出力電流検出部」に相当する。電流検出回路１２Ｂは、本発明に係る「第２出力電流検出部」に相当する。
電流検出回路１２Ａ，１２Ｂは、電流検出抵抗Ｒ１１，Ｒ１２及び可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２を備えている。可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２は、電流検出抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の両端電圧を入力し、後述のマイコン１７により設定されるゲインで増幅し、出力する。可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２が出力する信号は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂからの出力電流の大きさに相当する。以下では、この信号は検出電流値Ｉ１，Ｉ２と言う。検出電流値Ｉ１，Ｉ２は、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂから出力されると、後述のコンパレータ１４Ａ，１４Ｂへ入力される。
スイッチング電源装置１は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂをバランスよくスイッチング制御するための回路として、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂと、コンパレータ１４Ａ，１４Ｂと、電圧制御部１５と、電圧検出回路１６と、マイコン１７とを備えている。
電圧検出回路１６は分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を備え、出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２からの出力電圧（具体的には、その分圧電圧）を検出する。分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の接続点は電圧制御部１５に接続されている。電圧検出回路１６は、本発明に係る「出力電圧検出部」に相当する。
電圧制御部１５は、電圧検出回路１６が検出した出力電圧が、基準電圧Ｖrefに等しくなるようにするための電流目標値Ｉrefを生成する。基準電圧Ｖrefは、スイッチング電源装置１が出力する電圧目標値に相当する。コンバータ１１Ａ，１１Ｂは、電流目標値Ｉrefに等しい電流を出力するように制御される。電圧制御部１５は、本発明に係る「電流目標値生成部」に相当する。
電圧制御部１５は、誤差増幅器１７Ｇ、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３からなる位相補償回路を備えている。誤差増幅器１７Ｇの非反転入力端子（＋）には基準電圧Ｖrefが入力され、反転入力端子（−）には、電圧検出回路１６が検出した出力電圧（具体的には、その分圧電圧）が入力される。また、誤差増幅器１７Ｇの出力は、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３からなる位相補償回路を通って、反転入力端子（−）に帰還される。
この誤差増幅器１７Ｇは、各入力端子に入力された電圧の誤差を増幅して出力する。誤差増幅器１７Ｇからの出力信号は、コンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれが出力する電流目標値Ｉrefとして、コンパレータ１４Ａ，１４Ｂへ入力される。
コンパレータ１４Ａ，１４Ｂ及びＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂは、コンバータ１１Ａ，１１Ｂからの出力電流が電流目標値Ｉrefに等しくなるよう、コンバータ１１Ａ，１１ＢをＰＷＭ制御する。コンパレータ１４Ａ及びＰＷＭ信号出力部１３Ａは、本発明に係る「第１制御部」に相当する。コンパレータ１４Ｂ及びＰＷＭ信号出力部１３Ｂは、本発明に係る「第２制御部」に相当する。
コンパレータ１４Ａ，１４Ｂの反転入力端子（−）には、電圧制御部１５からの電流目標値Ｉrefが入力され、非反転入力端子（＋）には、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂからの検出電流値Ｉ１，Ｉ２が入力される。コンパレータ１４Ａ，１４Ｂは、検出電流値Ｉ１，Ｉ２と電流目標値Ｉrefとを比較する。コンパレータ１４Ａ，１４Ｂは、検出電流値Ｉ１，Ｉ２が電流目標値Ｉrefより高い場合には、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３ＢへＨレベル信号を出力し、検出電流値Ｉ１，Ｉ２が電流目標値Ｉrefより低い場合には、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３ＢへＬレベル信号を出力する。
ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂは、ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂ、ＲＳフリップフロップ（ＲＳＦＦ）１３２Ａ，１３２Ｂ、及びクロック生成部１３３Ａ，１３３Ｂを有している。ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂの出力は、コンバータ１１Ａ，１１ＢのスイッチＱ１１，Ｑ１２のゲートに接続されている。また、ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂの入力には、ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２ＢのＱ出力端子と、マイコン１７の切替部１７１とが接続されている。
マイコン１７の切替部１７１からＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂへ、Ｌレベル信号が入力される場合、ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１ＢはＬレベル信号を出力する。これにより、スイッチＱ１１，Ｑ１２はオフする。すなわち、コンバータ１１Ａ，１１Ｂは動作しない。マイコン１７の切替部１７１からＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂへ、Ｈレベル信号が入力される場合、ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１ＢはＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２Ｂから出力されたＨレベル信号又はＬレベル信号をそのまま出力する。これにより、スイッチＱ１１，Ｑ１２はオンオフする。
クロック生成部１３３Ａ，１３３Ｂは、ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２Ｂに対してクロック信号を出力する。クロック生成部１３３Ａ，１３３Ｂは、互いに異なる位相でクロック信号を生成する。
ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２ＢのＲ（reset）端子には、コンパレータ１４Ａ，１４Ｂの出力が接続されている。また、Ｓ（set）端子にはクロック生成部１３３Ａ，１３３Ｂが接続され、クロック信号が入力される。Ｑ出力端子は、ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂに接続されている。
ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂでは、ピーク電流モード制御が行われる。コンバータ１１Ａ，１１Ｂの動作開始時において、検出電流値Ｉ１，Ｉ２が電流目標値Ｉrefより低いため、ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２ＢのＲ端子にはコンパレータ１４Ａ，１４ＢからＬレベル信号が入力される。このとき、ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２Ｂは、Ｓ端子に入力されるクロック信号の立ち上がりでＨレベル信号を出力する。ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１ＢはＨレベル信号を出力する。
検出電流値Ｉ１，Ｉ２が電流目標値Ｉrefより高くなると、ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２ＢのＲ端子にはコンパレータ１４Ａ，１４ＢからＨレベル信号が入力される。このとき、ＲＳＦＦ１３２Ａ，１３２Ｂはリセットされる。すなわち、ＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１ＢはＬレベル信号を出力する。
この動作を繰り返すことで、ＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３ＢはスイッチＱ１１，Ｑ１２をＰＷＭ制御する。
マイコン１７は、切替部１７１と、ＡＤＣ１７２と、ゲイン補正部１７３と、通信部１７４と、メモリ１７５とを有している。通信部１７４は、ポートＰ１に接続される測定治具（外部装置）と通信するための通信手段であり、本発明に係る「第１送信部」、「第１受信部」、「第２送信部」及び「第２受信部」に相当する。
切替部１７１は、通信部１７４が測定治具から受信した信号に従い、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの何れかの動作を停止させる。コンバータ１１Ａの動作を停止させる場合、切替部１７１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１ＡへＬレベル信号を出力し、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲート１３１ＢへＨレベル信号を出力する。コンバータ１１Ｂの動作を停止させる場合、切替部１７１は、ＰＷＭ信号出力部１３ＢのＡＮＤゲート１３１ＢへＬレベル信号を出力し、ＰＷＭ信号出力部１３ＡのＡＮＤゲート１３１ＡへＨレベル信号を出力する。切替部１７１及びＡＮＤゲート１３１Ａ，１３１Ｂは、本発明に係る「動作選択部」に相当する。
ＡＤＣ１７２は、アナログ−デジタルコンバータである。ＡＤＣ１７２は、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂからの検出電流値Ｉ１，Ｉ２をサンプリングして、それらをデジタル値に変換する。通信部１７４は、ＡＤＣ１７２が変換した検出電流値Ｉ１，Ｉ２のデジタル値を、ポートＰ１に接続される測定治具に送信する。
検出電流値Ｉ１，Ｉ２を受信した測定治具では、可変ゲインアンプＧ１１に設定されたゲインを補正する補正値（第１補正値）と、可変ゲインアンプＧ１２に設定されたゲインを補正する補正値（第２補正値）を決定する。測定治具は、決定した補正値をスイッチング電源装置１へ送信する。スイッチング電源装置１は、測定治具から補正値を受信すると、メモリ１７５に記憶する。メモリ１７５は、本発明に係る「記憶部」に相当する。
ゲイン補正部１７３は、可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２それぞれに設定されたゲインを、メモリ１７５に記憶された補正値で補正する。可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２それぞれは、補正後のゲインで、電流検出抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の両端電圧を増幅し、出力する。ゲイン補正部１７３は、本発明に係る「第１補正部」及び「第２補正部」に相当する。
以下に、補正値を決定し、決定した補正値でゲインを補正する方法について説明する。補正値の決定は、スイッチング電源装置１の工場出荷前に行われる。決定された補正値はメモリ１７５に記憶される。工場出荷後、ゲイン補正部１７３は、メモリ１７５に記憶された補正値で、可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２それぞれに設定されたゲインを補正する。
（１）可変ゲインアンプＧ１１に対する補正値（第１補正値）を決定する場合、切替部１７１は、ＡＮＤゲート１３１ＢへＬレベル信号を出力し、コンバータ１１Ｂの動作を停止する。
（２）負荷ＲＬを、ゲインを補正するための負荷に設定した状態で、コンバータ１１Ａを動作させ、電流検出回路１２Ａで、コンバータ１１Ａからの出力電流を検出する。電流検出回路１２Ａから出力された検出電流値Ｉ１を測定治具に送信する。なお、ゲインを補正するための負荷とは、定格負荷や最大負荷などであり、コンバータの用途や使用条件などを考慮して決定する。
（３）検出電流値Ｉ１が、設定した負荷ＲＬに対する適正値であるかを測定治具で判定し、適正値でない場合には、可変ゲインアンプＧ１１のゲインを補正する補正値を決定する。この補正値は、可変ゲインアンプＧ１１に設定するゲインであってもよいし、既に設定されているゲインから加算又は減算してゲインを調整する調整値であってもよい。
（４）測定治具で決定した補正値を、スイッチング電源装置１へ送信し、メモリ１７５に記憶する。
（５）ゲイン補正部１７３は、可変ゲインアンプＧ１１に設定されているゲインを、メモリ１７５に記憶された補正値で補正する。
（６）検出電流値Ｉ１が適正値であると測定治具で判定されるまで、前記（２）から（５）を繰り返す。
これにより、可変ゲインアンプＧ１１のゲインに対する補正値が決定される。
なお、測定治具から受信した補正値をメモリ１７５に記憶せず、ゲイン補正部１７３は、測定治具から直接受信した補正値で補正するようにしてもよい。この場合、検出電流値Ｉ１が適正値と判定された場合、そのときに決定された補正値を、メモリ１７５に記憶するようにしてもよい。
可変ゲインアンプＧ１２のゲインに対する補正値（第２補正値）の決定は、切替部１７１からＡＮＤゲート１３１ＡへＬレベル信号を出力し、コンバータ１１Ａの動作を停止させ、前記（２）から（６）と同様の動作を行う。
工場出荷後は、スイッチング電源装置１の起動の際に、ゲイン補正部１７３は、メモリ１７５に記憶した補正値を読み出して、可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２それぞれのゲインを補正する。
なお、マイコン１７（無効化手段）は、工場出荷後に補正値が変更されないように、メモリ１７５に対する書込みを禁止して、例えば、パスワードが送信されないと記憶された補正値を変更できなくするようにしてもよい。ポートＰ１には、前記測定治具以外にも様々な装置が接続されることもある。このため、接続された装置によって誤ってメモリ１７５の記憶内容が変更されると、スイッチング電源装置１の誤動作につながる。そこで，補正値が変更されないようにことで，このような誤操作を防ぐことができる。
以上のように、スイッチング電源装置１は、並列接続したコンバータ１１Ａ，１１Ｂの一方を停止させることができる。このため、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂそれぞれに対して決められた補正値を得ることができる。これにより、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂそれぞれの特性を個別に調整できるため、それぞれの特性がばらつくことを防止できる。この結果、コンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの出力電流のばらつきを防止でき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置１を小型化できる。
なお、本実施形態では、ゲイン補正部１７３は、可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２それぞれのゲインを補正しているが、可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２それぞれのオフセットを補正するようにしてもよい。また、ゲインとオフセットの両方を補正するようにしてもよい。
（実施形態２）
図２は、実施形態２に係るスイッチング電源装置２の回路図である。なお、実施形態１と同じ回路、素子等は、同じ符号を用いるものとし、その説明は省略する。
実施形態１に係るスイッチング電源装置１は、ポートＰ１に接続される測定治具に、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂからの検出電流値Ｉ１，Ｉ２を送信している。これに対し、本実施形態に係るスイッチング電源装置２は、電圧制御部１５からの電流目標値Ｉrefを測定治具に送信している。
詳しくは、マイコン１７のＡＤＣ１７２には、誤差増幅器１７Ｇの出力が接続されている。ＡＤＣ１７２は、誤差増幅器１７Ｇからの電流目標値Ｉrefをデジタル値に変換する。通信部１７４は、その電流目標値Ｉrefのデジタル値を、外部の測定治具に送信する。
測定治具では、電流目標値Ｉrefに基づいて補正値が決定される。可変ゲインアンプＧ１１に対する補正値（第１補正値）を決定する場合、コンバータ１１Ｂの動作を停止させた状態で、電圧制御部１５で電流目標値Ｉrefを生成し、測定治具に送信する。電流目標値Ｉrefが設定した負荷ＲＬに対する適正値であるかを測定治具で判定して、補正値を決定する。可変ゲインアンプＧ１２に対する補正値（第２補正値）を決定する場合も同様である。
このように、電流目標値Ｉrefに基づいて、補正値を決定する場合であっても、実施形態１と同様に、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂそれぞれに対する補正値を得ることができる。そして、コンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの出力電流のばらつきを防止でき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置２を小型化できる。また、本実施形態では、ＡＤＣ１７２は一つのポートを有していればよく、実施形態１の場合よりも、ポート数を減らすことができる。
（実施形態３）
図３は、実施形態３に係るスイッチング電源装置３の回路図である。なお、実施形態１，２と同じ回路、素子等は、同じ符号を用いるものとし、その説明は省略する。
入力部ＩＮ１，ＩＮ２と出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２との間には、入力コンデンサＣ１、コンバータ１１Ａ、電流検出回路１２Ｃ及び平滑コンデンサＣ２１が順に接続されている。コンバータ１１Ａ、電流検出回路１２Ｃ及び平滑コンデンサＣ２１の直列回路に対して、コンバータ１１Ｂ、電流検出回路１２Ｄ及び平滑コンデンサＣ２２が並列に接続されている。電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄは、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電流を検出する。
スイッチング電源装置３はマイコン（ＤＳＰ）２０を備える。なお、図３ではブロックで示しているが、実際にはマイコン２０による演算処理により、以下の処理が行われる。
マイコン２０はＡＤＣ２５を備え、電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄそれぞれの検出結果をデジタル値に変換して取り込み、補正する。マイコン２０は、補正した結果に基づいて、コンバータ１１Ａ，１１ＢをＰＷＭ制御する。
なお、電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄは、実施形態１，２で説明した電流検出回路１２Ａ，１２Ｂと構成は略同じであり、電流検出抵抗及びゲインアンプを備えている。このゲインアンプは可変ゲインの機能を有さない。実施形態１，２に係る電流検出回路１２Ａ，１２Ｂは、可変ゲインアンプＧ１１，Ｇ１２を備えている。これに対し、本実施形態では、電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄの検出結果をデジタル値に変換し、そのデジタル値を補正する。このため、電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄは、可変ゲインの機能を有さないアンプを備えていればよい。
以下、電流検出回路１２Ｃの出力信号を検出電流値Ｉ１とし、電流検出回路１２Ｄの出力信号を検出電流値Ｉ２とする。
マイコン２０は、ＰＷＭ信号出力部２１Ａ，２１Ｂと、電流制御部２２Ａ，２２Ｂと、補正部２３Ａ，２３Ｂと、電圧制御部２４と、ＡＤＣ２５と、通信部２６と、メモリ２７と、切替部２８とを備えている。
ＡＤＣ２５は、電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄからの検出電流値Ｉ１，Ｉ２、及び電圧検出回路１６が検出した出力電圧値を、デジタル値に変換する。
電圧制御部２４は位相補償部２４１を備えている。位相補償部２４１は、電圧検出回路１６が検出した出力電圧値のデジタル値と、基準電圧Ｖrefとの誤差に応じて、系の安定動作が確保された（位相が補償された）値を出力する。この値は、電流目標値Ｉrefとして、電流制御部２２Ａ，２２Ｂそれぞれへ入力される。電圧制御部２４は、本発明に係る「電流目標値生成部」に相当する。
補正部２３Ａ，２３Ｂは、メモリ２７に記憶された補正値を用いて、検出電流値Ｉ１，Ｉ２のデジタル値を補正する。補正後の検出電流値Ｉ１，Ｉ２のデジタル値は、通信部２６により、ポートＰ１に接続される測定治具に送信される。補正部２３Ａは、本発明に係る「第１補正部」に相当し、補正部２３Ｂは、本発明に係る「第２補正部」に相当する。
測定治具では、実施形態１での説明と同様、補正部２３Ａ，２３Ｂが用いる補正値を決定する。測定治具は、決定した補正値をスイッチング電源装置３へ送信する。その補正値は、メモリ２７に記憶される。
電流制御部２２Ａ，２２Ｂは位相補償部２２１を備えている。位相補償部２２１は、電流目標値Ｉrefと、補正された検出電流値Ｉ１，Ｉ２のデジタル値との誤差に応じて、系の安定動作が確保された（位相が補償された）値を出力する。この値は、ＰＷＭ信号のデューティとして、ＰＷＭ信号出力部２１Ａ，２１Ｂそれぞれへ入力される。
ＰＷＭ信号出力部２１Ａ，２１Ｂは、ＡＮＤゲート２１１と、コンパレータ２１２とを備えている。ＰＷＭ信号出力部２１ＡのＡＮＤゲート２１１の出力は、コンバータ１１ＡのスイッチＱ１１（図１参照）のゲートに接続されている。ＰＷＭ信号出力部２１ＢのＡＮＤゲート２１１の出力は、コンバータ１１ＢのスイッチＱ１２（図１参照）のゲートに接続されている。また、各ＡＮＤゲート２１１の入力には切替部２８が接続されている。
実施形態１で説明したように、切替部２８からＬレベル信号が入力されることで、ＡＮＤゲート２１１は、スイッチＱ１１，Ｑ１２のゲートにＬレベル信号（０）を出力し、スイッチＱ１１，Ｑ１２をオフにすることができる。すなわち、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの動作を選択的に停止させることができる。
コンパレータ２１２の非反転入力端子（＋）には、電流制御部２２Ａ，２２Ｂが接続され、反転入力端子（−）にはカウンタ値が入力される。コンパレータ２１２は、電流制御部２２Ａ，２２Ｂからの信号と、カウンタ値とを比較し、比較結果に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号は、ＡＮＤゲート２１１から、スイッチＱ１１，Ｑ１２のゲートに入力される。
電流制御部２２Ａ及びＰＷＭ信号出力部２１Ａは、本発明に係る「第１制御部」に相当する。電流制御部２２Ｂ及びＰＷＭ信号出力部２１Ｂは、本発明に係る「第２制御部」に相当する。また、切替部２８及びＡＮＤゲート２１１は、本発明に係る「動作選択部」に相当する。
このように、マイコン２０でコンバータ１１Ａ，１１ＢをＰＷＭ制御する場合であっても、実施形態１と同様に、電流検出回路１２Ｃ，１２Ｄそれぞれに対する補正値を得ることができる。そして、コンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの出力電流のばらつきを防止でき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置３を小型化できる。また、実施形態１の場合よりも、素子数を低減できる。
（実施形態４）
図４は、実施形態４に係るスイッチング電源装置４の回路図である。本実施形態では、スイッチング電源装置４が備えるマイコン３０の構成が、実施形態３と相違する。
マイコン３０は、ＰＷＭ信号出力部３１Ａ，３１Ｂと、電流制御部３２Ａ，３２Ｂと、補正部３３Ａ，３３Ｂと、電圧制御部２４と、ＡＤＣ３５と、通信部２６と、メモリ２７と、切替部２８とを備えている。補正部３３Ａ，３３Ｂと、電圧制御部２４と、ＡＤＣ３５と、通信部２６と、メモリ２７と、切替部２８とは、実施形態３と同じである。
マイコン３０は、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂそれぞれの検出結果をＡＤＣ３５でデジタル値に変換して取り込み、補正する。マイコン３０は、取り込んだデジタル値を、通信部２６により、ポートＰ１に接続される測定治具に送信する。
測定治具では、実施形態１での説明と同様、補正部３３Ａ，３３Ｂが用いる補正値を決定する。測定治具は、決定した補正値をスイッチング電源装置４へ送信する。その補正値は、メモリ２７に記憶される。
補正部３３Ａ，３３Ｂは、メモリ２７に記憶された補正値を用いて、電圧制御部２４から出力される電流目標値Ｉrefを補正する。補正部３３Ａは、本発明に係る「第１補正部」に相当し、補正部３３Ｂは、本発明に係る「第２補正部」に相当する。
電流制御部３２Ａ，３２Ｂは、コンパレータ３２１と、ＤＡＣ３２２とを備える。ＤＡＣ３２２は、補正部３３Ａ，３３Ｂによる補正後の電流目標値Ｉrefのデジタル値をアナログ値に変換する。ＤＡＣ３２２の出力は、コンパレータ３２１の反転入力端子（−）に入力される。
コンパレータ３２１の非反転入力端子（＋）には、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂからの検出電流値Ｉ１，Ｉ２が入力される。コンパレータ３２１は、検出電流値Ｉ１，Ｉ２と、補正後の電流目標値Ｉrefとを比較する。コンパレータ３２１は、検出電流値Ｉ１，Ｉ２が電流目標値Ｉrefより高い場合には、ＰＷＭ信号出力部３１Ａ，３１ＢへＨレベルの信号を出力し、検出電流値Ｉ１，Ｉ２が電流目標値Ｉrefより低い場合には、ＰＷＭ信号出力部３１Ａ，３１ＢへＬレベルの信号を出力する。
ＰＷＭ信号出力部３１Ａ，３１Ｂは、実施形態１，２で説明したＰＷＭ信号出力部１３Ａ，１３Ｂと同じであるため、説明は省略する。
電流制御部３２Ａ及びＰＷＭ信号出力部３１Ａは、本発明に係る「第１制御部」に相当する。電流制御部３２Ｂ及びＰＷＭ信号出力部３１Ｂは、本発明に係る「第２制御部」に相当する。
本実施形態の場合であっても、実施形態１と同様に、電流検出回路１２Ａ，１２Ｂそれぞれに対する補正値を得ることができる。そして、コンバータ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの出力電流のばらつきを防止でき、ばらつきを見込んだ設計にする必要がなくなり、スイッチング電源装置４を小型化できる。
また、本実施形態では、電流制御部３２Ａ，３２Ｂはアナログコンパレータ３２１を用いている。ＡＤＣ３５によるデジタル変換等は処理時間が必要であるため、コンバータ１１Ａ，１１Ｂの出力電流を常時監視して、電流目標値Ｉrefと比較し、一致するタイミングでＰＷＭ信号を反転させることは難しい。このため、アナログコンパレータを用いることにより精度よくコンバータ１１Ａ，１１ＢをＰＷＭ制御できる。
なお、実施形態１〜４では、スイッチング電源装置は２つのコンバータ（第１コンバータ及び第２コンバータ）を備えたものとして説明したが、コンバータの数は３つ以上であってもよい。
１，２，３，４…スイッチング電源装置
１１Ａ，１１Ｂ…コンバータ
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…電流検出回路
１３Ａ，１３Ｂ…ＰＷＭ信号出力部
１４Ａ，１４Ｂ…コンパレータ
１５…電圧制御部
１６…電圧検出回路
１７…マイコン
１７Ｇ…誤差増幅器
２０…マイコン
２１Ａ，２１Ｂ…ＰＷＭ信号出力部
２２Ａ，２２Ｂ…電流制御部
２３Ａ，２３Ｂ…補正部
２４…電圧制御部
２５…ＡＤＣ
２６…通信部
２７…メモリ
２８…切替部
３０…マイコン
３１Ａ，３１Ｂ…ＰＷＭ信号出力部
３２Ａ，３２Ｂ…電流制御部
３３Ａ，３３Ｂ…補正部
１３１Ａ，１３１Ｂ…ＡＮＤゲート
１３２Ａ，１３２Ｂ…ＲＳＦＦ
１３３Ａ，１３３Ｂ…クロック生成部
１７１…切替部
１７２…ＡＤＣ
１７３…ゲイン補正部
１７４…通信部
１７５…メモリ
２１１…ＡＮＤゲート
２１２…コンパレータ
２２１…位相補償部
２４１…位相補償部
３２１…アナログコンパレータ
３２２…ＤＡＣ
Ｃ１…入力コンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２…平滑コンデンサ
Ｃ３…コンデンサ
Ｄ１１，Ｄ１２…ダイオード
Ｇ１１，Ｇ１２…可変ゲインアンプ
ＩＮ１，ＩＮ２…入力部
Ｌ１１，Ｌ１２…インダクタ
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２…出力部
Ｐ１…ポート
Ｑ１１，Ｑ１２…スイッチ
Ｒ１１，Ｒ１２…電流検出抵抗
Ｒ２１，Ｒ２２…分圧抵抗
Ｒ３…抵抗
ＲＬ…負荷
Ｖin…直流電源

Claims (7)

  1. 並列接続された第１コンバータ及び第２コンバータと、
    出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、
    前記出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと、電圧目標値との誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、
    前記第１コンバータの出力電流の大きさを検出する第１出力電流検出部と、
    前記第２コンバータの出力電流の大きさを検出する第２出力電流検出部と、
    前記第１出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第１コンバータをＰＷＭ制御する第１制御部と、
    前記第２出力電流検出部が検出する出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第２コンバータをＰＷＭ制御する第２制御部と、
    選択した前記第１コンバータ又は前記第２コンバータの一方のみを動作させる動作選択部と、
    前記第１コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第１出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、外部装置に送信する第１送信部と、
    前記第１送信部が送信する内容に応じて導出される第１補正値を、前記外部装置から受信する第１受信部と、
    前記第２コンバータのみが動作する状態で、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値、又は、前記第２出力電流検出部が検出する出力電流の大きさを、前記外部装置に送信する第２送信部と、
    前記第２送信部が送信する内容に応じて導出される第２補正値を、前記外部装置から受信する第２受信部と、
    前記第１受信部及び前記第２受信部が受信する第１補正値及び第２補正値を記憶する記憶部と、
    前記第１制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第１補正値で補正する第１補正部と、
    前記第２制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記記憶部に記憶された第２補正値で補正する第２補正部と、
    を備えるスイッチング電源装置。
  2. 前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、
    を備え、
    前記第１送信部及び前記第２送信部それぞれは、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、
    前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれは、
    可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、
    前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第１補正値及び前記第２補正値で補正する、
    請求項１に記載のスイッチング電源装置。
  3. 前記電流目標値生成部が生成する電流目標値をデジタル値に変換するＡＤコンバータ、
    を備え、
    前記第１送信部及び前記第２送信部それぞれは、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された電流目標値を、前記外部装置に送信し、
    前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれは、可変ゲインアンプを有し、前記可変ゲインアンプで前記出力電流の大きさを増幅し、
    前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記可変ゲインアンプのゲインを前記第１補正値及び前記第２補正値で補正する、
    請求項１に記載のスイッチング電源装置。
  4. 前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、
    を備え、
    前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、第１補正値及び第２補正値を用いて補正し、
    前記第１送信部及び前記第２送信部は、前記第１補正部及び前記第２補正部により補正された値を前記外部装置へ送信し、
    前記記憶部は、前記記憶部に記憶される第１補正値及び第２補正値を、前記第１受信部及び前記第２受信部が受信する前記第１補正値及び第２補正値に更新する、
    請求項１に記載のスイッチング電源装置。
  5. 前記第１出力電流検出部及び前記第２出力電流検出部それぞれが検出する出力電流の大きさをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、
    を備え、
    前記第１送信部及び前記第２送信部それぞれは、前記ＡＤコンバータによりデジタル値に変換された出力電流の大きさを、前記外部装置に送信し、
    前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記第１制御部がＰＷＭ制御時に用いる電流目標値、及び、前記第２制御部がＰＷＭ制御時に用いる電流目標値を、前記第１補正値及び前記第２補正値で補正する、
    請求項１に記載のスイッチング電源装置。
  6. 前記記憶部に記憶される第１補正値及び第２補正値の変更を禁止する手段を備える、請求項１から５の何れかに記載のスイッチング電源装置。
  7. 並列接続された第１コンバータ及び第２コンバータと、
    出力電圧の大きさを検出する出力電圧検出部と、
    前記出力電圧検出部が検出する出力電圧の大きさと電圧目標値との誤差から電流目標値を生成する電流目標値生成部と、
    前記第１コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第１コンバータをＰＷＭ制御する第１制御部と、
    前記第２コンバータの出力電流の大きさと、前記電流目標値生成部が生成する電流目標値とが等しくなるよう、前記第２コンバータをＰＷＭ制御する第２制御部と、
    を備えるスイッチング電源装置で実行される誤差補正方法において、
    前記第１コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から生成する第１電流目標値を生成し、
    前記第１コンバータのみを動作させた状態で、前記第１コンバータの出力電流の大きさを検出し、
    前記第１電流目標値、又は、前記第１コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、
    送信した、前記第１電流目標値、又は、前記第１コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第１補正値を、前記外部装置から受信し、
    受信した前記第１補正値を記憶部に記憶し、
    前記第２コンバータのみを動作させた状態で、前記出力電圧と前記電圧目標値との誤差から第２電流目標値を生成し、
    前記第２コンバータのみを動作させた状態で、前記第２コンバータの出力電流の大きさを検出し、
    前記第２電流目標値、又は、前記第２コンバータの出力電流の大きさを外部装置へ送信し、
    送信した、前記第２電流目標値、又は、前記第２コンバータの出力電流の大きさに応じて導出される第２補正値を、前記外部装置から受信し、
    受信した前記第２補正値を記憶部に記憶し、
    前記第１制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第１補正値で補正し、
    前記第２制御部がＰＷＭ制御時に用いる、出力電流の大きさ又は電流目標値を、前記第２補正値で補正する、
    誤差補正方法。
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