WO1997050165A1 - Unite de commutation de puissance - Google Patents

Description

明細書 スィツチング電源装置 技術分野

本発明は、 スイッチング電源装置に関する。 特に本発明は、 入力された電力を スィツチングしてパルス状の波形を形成するスィツチ回路を備え、 該スィツチ回 路により形成されたパルス状の出力を直流に変換して出力するとともに、 直流出 力電圧を制御回路によつて監視しながら、 直流出力電圧が一定となるようにスィ ッチング動作を制御するスィッチング電源装置に関する。 より詳細に述べると、 本発明は、 制御回路としてデジタル回路を用いるスィツチング電源装置に関する

従来の技術

従来のスイッチング電源装置において、 制御回路は、 アナログ回路によって構 成されるのが普通である。 この場合、 出力電圧又は出力電流を表す信号は、 アナ ログ信号の形態であり、 このアナログ信号がアナログ量として処理され、 その処 理結果に基づいて、 スィツチング動作を制御するのに必要な制御信号が得られる ように構成される。

一般に、 スイッチング電源装置においては、 制御の最適化のために、 入力電圧 や負荷電流の変動に応じて、 電力変換回路の動作モードを変える場合がある。 こ のような場合には、 それぞれの動作モードに応じた複数の制御アルゴリズムを予 め用意しておき、 それらを適宜切り換えて使用することにより最適制御を行う必 要がある。 し力、し、 従来のアナログ制御回路を用いたスイッチング電源装置にお いては、 制御回路における信号処理は、 すべてハードウェアとしての回路構成に より行われるため、 電力変換回路の動作モードの変化に対応して制御アルゴリズ ムを切り換えて最適制御を実現するには、 各制御アルゴリズムに対応した制御回 路すなわちハ一ドウ アを予め用意し、 動作モードに応じてそれらを切り換えて 使用するようにしなければならない。 これは、 ハードウェアとしての制御回路を 複数用意しなければならないことを意味する。 従って、 この構成は、 回路構成が 著しく複雑になり、 現実的とはいえない。

出力回路をチヨークインプッ ト方式平滑回路で構成した一般的なスイッチング 電源装置においては、 負荷電流の大きさに応じて、 イングクタを流れる電流に関 して、 連続状態と不連続状態の 2つの動作モードが存在する。 従来のアナログ制 御回路を用いたスィツチング電源装置においては、 ィンダクタ電流の不連続状態 においても、 連続状態における制御モデルを用いた信号処理の方法や手順を採用 するのが普通である。 その理由は、 負荷状態に応じて信号処理の方法や手順を変 えることが困難であるか、 又は複雑で経済的でないためである。 したがって、 ィ ンダクタ電流が不連続状態になると、 制御モデルが不適当となり、 出力電圧安定 度や制御系安定度において満足できなくなる。

スィッチング電源装置の中でスィッチング損失の低減を主目的として開発され ている共振型電源は、 発展途上の技術ということもあり、 いまだ回路方式の統一 がなされていない。 従って、 回路方式に対応する制御アルゴリズムも統一がなさ れておらず、 回路方式ごとに制御回路が異なっている。 このことは、 制御回路部 を標準化して、 制御 I Cに置き換えようとする場合の大きな問題となる。

共振型電源の回路方式は、 一般的に複数の動作モードを持っている。 したがつ て、 アナログ制御回路を用いて所望の安定化制御を行うためには、 予め、 それぞ れの動作モードに対応した制御アルゴリズムを実現するための複数の制御回路を 用意しておき、 動作モードに応じて、 これらの制御回路を切り換えて使用するこ とが^:、要となる。 ところが、 実際において、 この方法は、 制御回路が複雑になる という問題をかかえている。

バッテリ一充電器のような特殊用途のスィッチング電源装置お L、ては、 出力電 圧を一定とする定電圧特性のほかに、 出力電流を一定とする定電流特性や、 出力 電力を一定とする定電力特性が要求される。 この場合も、 特性ごとに、 動作モー ドが異なるため、 それぞれの動作モードに対応した複数の制御アルゴリズムが必 要となる。 従って、 アナログ制御回路を用いたスイッチング電源装置では、 前述 のように制御アルゴリズムに対応した複数の制御回路を用意しておき、 動作モー ドに応じてこれらの制御回路を切り換えて使用することが必要となる。 しかし、 実際において、 この構成は、 共振型電源の場合と同様に制御回路が複雑になると いう問題をかかえている。

アナログ制御回路を用いた従来のスィツチング電源装置において、 入力電圧、 出力電圧及び出力電流に応じた制御を行なう場合、 制御に必要な入力電圧、 出力 電圧及び出力電流の各情報は、 すべて、 実際に検出回路を設けることにより得な ければならない。特に、 入出力間に絶縁を施している電源装置においては、 これ ら各情報を制御回路に取り込むに当たって、 何れかの信号電送系統に、 絶縁を施 す必要が生じてしまう。 このため、 回路構成カ 雑化すると共に、 回路部品点数 が増加する。

以上述べたように、 アナログ制御回路を用いたスィツチング電源装置において は、 制御アルゴリズムの切り替えもしくは変更を行なうためには、 回路構成や回 路部品等のハードウェアの変更が必要になる。 このことは、 ハードウェアの標準 化が著しく妨げられることを意味し、 結果として、 少量多品種生産を余儀なくさ れ、 設計効率及び生産効率の低下という問題を生じる。

更に、 一般的な問題として、 スイッチング電源装置と負荷装置との関係を考慮 する必要がある。 スイッチング電源装置の出力は、 負荷線を介して負荷装置に接 続されるのが普通である。 この場合、 スイッチング電源装置が供給する電圧は、 本来、 負荷装置の両端に加わる負荷端子電圧が一定になるように制御することが 理想的である。 しかし、 多くのスイッチング電源装置においては、 電圧検出回路 がスイッチング電源装置の内部に設けられ、 スィツチング電源装置の出力部で出 力電圧を一定にするように制御している。 この種の制御方式では、 負荷線の抵抗 分による電圧降下のために、 負荷装置の両端に加わる負荷端子電圧が低くなると いう問題が生じる。

この問題に対処する方策は幾つか考えられるが、 スィツチング電源装置の出力 部における電圧が一定になるように制御する方式では、 負荷の変動に対して充分 に満足できる制御を達成できない。 スィツチング電源装置のスィツチング動作制 御をアナログ回路により行う従来の形式では、 これらの問題の対策には限界があ る。

日本国特開平 2- 74152号公報には、 スイッチング電源装置において、 スィッチ 回路の制御にデジタル制御装置を使用する技術が開示されている。 この公開特許 公報に開示されたスィツチング電源装置は、 入力電力をスィツチングするスィッ チ回路と、 該スィッチ回路の出力を平滑化して出力する平滑化回路とを備え、 該 スィツチ回路の制御のためにデジタルコントローラが設けられる。 このデジタル コントローラは、 スィツチング電源装置の出力電圧値に基づいて所定のデューテ ィ比の制御パルス信号を生成し、 この制御パルス信号をスィツチ回路に与えて該 スィツチ回路の作動を制御する。

この公開特許公報は、 この種のデジタル制御装置を備えたスィッチング電源装 置において、 該スィツチング電源装置への入力を供給する電源の出力に変動があ つたときに生じるスィツチング電源装置への入力電圧の変化に対応して、 適切な スイッチング制御ができるようにする技術を教示する。 すなわち、 この公開特許 公報が推奨する構成は、 スィツチ回路の制御のために複数の演算形式を準備して おき、 スィツチング電源装置への入力電圧の検出値に応じて該複数の演算形式の 中から所望のものを選択して使用するものである。 この場合、 入力電圧は、 入力 電圧検出手段により検出される。 発明の開示

本発明の一目的は、 デジタル制御方式を採用し、 動作モードごとの制御アルゴ リズムをソフ トゥヱァで容易に切り替えることができる新規なスィッチング電源 装置を提供することである。

本発明の他の目的は、 動作モードごとに制御アルゴリズムを切り替えることが 可能であるが、 制御アルゴリズムの数が増えても回路が複雑化しない新規なスィ ッチング電源装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、 ハードウエアの標準化の可能なスィツチング電源装 置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、 制御指令値を得るために必要な信号の検出回路の数 を減少でき、 回路構成を簡素化できるとともに、 回路部品点数の減少を図ること ができるスイツチング電源装置を提供することである。

上記目的を達成するため、 本発明に係るスイッチング電源は、 入力された電力 をスィツチングするスィツチ回路と、 スィツチング出力を直流に変換して出力す る出力回路と、 デジタル制御部とを含む。 このデジタル制御部は、 出力回路から 出力される電圧及び/又は電流のアナログ信号が入力され、 該アナログ信号をデ ジタル信号に変換し、 得られた出力電圧デジ夕ル信号及びノ又は出力電流デジ夕 ル信号に基づいて、 スィッチ回路のスイッチング周波数、 オン時間又はオフ時間 の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 この措合値に基づいてパルスを生成 し、 このパルスをスィツチ回路に供給してそのスィツチ動作を制御する。

本発明の一態様においては、 出力電圧アナログ信号及びノ又は出力電流アナ口 グ信号は、 スィッチ回路のスイッチング周期に同期して、 スイッチング周期の同 位相において取り込まれ、 このアナログ信号に基づいて出力電圧デジタル信号及 びノ又は出力電流デジタル信号が得られる。 出力電流アナログ信号は、 出力部の どの部分を流れる電流でもよい。 例えば、 出力回路に出力を整流し平滑化するた めの平滑化回路が設けられ、 この回路にイングクタが備えられる場合には、 該ィ ンダクタを流れるィンダク夕電流を検出し、 出力電流アナログ信号を得ることが できる。

指令値演算の周期はスィツチング周期の整数倍とし、 アナログ信号の取り込み は、 少なくとも指令値演算の周期ごとに 1回ずつ行われる。 スイツチング電源装 置においては、 出力回路で平滑化された出力も、 スィッチ回路のスイッチング周 期に対応してある程度の周期的変動を伴っているが、 スィツチング周期の同位相 にお t、て取り込んだアナ口グ信号に基づ 、てデジ夕ル信号を生成し、 指令値の演 算に使用することにより、 この周期的変動の影響を抑制することができる。 した がって、 本発明のこの態様においては、 データの平均化のようなデータ前処理を 省略することができる。

本発明の他の態様においては、 デジタル制御部は、 出力電圧デジタル信号及び 出力電流デジタル信号から電源入力電圧及び 又は負荷装置の負荷端子電圧を推 定する機能を有する。 本発明のこの態様によれば、 電源入力電圧検出手段や負荷 検出手段を設ける必要がなくなる。

上述のように、 本発明に係るスイッチング電源装置は、 スイッチング制御のた めのデジタル制御部を有しているから、 動作モードごとの制御アルゴリズムを、 ソフトゥヱァで容易に切り替え得る。 また、 制御アルゴリズムの数が増えても、 ソフトウェアによって対応できるので、 回路が複雑化しない。 更に、 このような デジタル制御方式は、 制御系安定度を改善するのに有効である。 しかも、 必要な 制御アルゴリズムはソフトウヱァによって実行できるので、 ハードウエアとして のデジ夕ル制御部を標準化することができる。

本発明の上述した態様にお t、ては、 電源入力電圧情報及び z又は負荷端子電圧 情報は、 検出回路を用いて検出するのではなく、 出力電圧デジタル信号及び出力 電流デジ夕ル信号から推定された情報を用いる。 デジ夕ル制御方式を採用するこ とにより、 このような推定が可能になる。 これにより、 入力電圧検出回路を要す ることなく、 入力電圧情報を得ることができ、 検出回路数を減少させ、 回路構成 を簡素化し、 回路部品点数を削減することできる。

推定された電源入力電圧情報の好ましい一つの利用態様は、 推定された電源入 力電圧情報及び/又は負荷端子電圧情報を、 出力電圧デジタル信号及び出力電流 デジタル信号と共に、 スィッチ回路のスイッチング周波数、 オン時間またはオフ 時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する要素として用いることである。 そして、 この指合値に基づいて制御パルスを生成し、 該制御パルスをスィッチ回 路に供給してそのスィツチング動作を制御する。

本発明において、 スイッチング周波数、 オン時間又はオフ時間の少なくとも一 つを定めるということは、 典型的には、 これらを個別に定める場合、 スィッチン グ周波数とオン時間とを定める場合、 及び、 スイッチング周波数とオフ時間を定 める場合があることを意味する。

推定された電源入力電圧情報及び/又は負荷端子電圧情報の別の利用態様は、 電源入力電圧情報から入力電圧を判定すること、 例えば電源入力異常等を判定す ること、 及び負荷端子電圧情報から負荷端子電圧を判定すること、 例えば過大負 荷等を判定することである。 電源入力異常が判定された場合には、 出力電圧デジ タル信号及び出力電流デジタル信号を電源制御に用いることになる。

本発明の他の目的、 構成及び利点は、 添付図面を参照する以下の実施例につい ての詳細な説明により明らかになるであろう。 ここで、 添付図面は本発明の範囲 について、 何ら限定を意味しない。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明によるスィツチング電源装置の一実施例を示すプロック図で ある。

図 2は、 図 1に示したスィツチング電源装置の等価回路図である。

図 3は、 本発明によるスィツチング電源装置の更に具体的な一実施例を示す ブロック図である。

図 4は、 本発明のスィッチング電源装置の制御手順の一実施例を示すフロー チヤ一卜である。

図 5は、 本発明に係るスィツチング電源のパルス生成部の動作を説明する夕 ィムチヤ一トである。

図 6は、 本発明のスィッチング電源装置の制御手順の一実施例を示すフロー チヤ一トである。

図 7は、 本発明のスィツチング電源装置の制御手順の一実施例を示すフロー チヤ一トである。

図 8は、 本発明のスィツチング電源装置の他の実施例を示すプロック図であ る。

図 9は、 本発明のスィツチング電源装置の更に他の実施例を示すプロック図 である。

図 1 0は、 本発明のスイッチング電源装置の更に他の実施例を示すブロック 図である。

図 1 1は、 本発明のスィツチング電源装置の更に他の実施例を示すブロック 図である。

図 1 2は、 負荷装置の負荷端子電圧の推定を行う実施例の図 1に対応するブ ロック図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1は本発明に係るスィツチング電源装置の電気回路図を示す。 本発明に係る スィツチング電源は、 入力された電力をスィツチングしてパルス状の波形を形成 するスィッチ回路 4 0と、 スイッチングされたパルス状波形の出力を直流に変換 して出力する出力回路 5 0と、 デジタル制御部 7 0とを含む。

この実施例において、 スイッチング電源装置は、 交流電力を入力する入力端子 I N K I N 2を有しており、 該入力端子 I Nし I N 2に供給された交流電力 は、 入力フィルタ 1 0を通して、 整流平滑回路 2 0に印加される。 整流平滑回路 2 0は全波整流ダイオード 2 1と平滑コンデンサ 2 2とを含んでいる。 整流平滑 回路 2 0の出力はスィツチ回路 4 0に供給される。

スィッチ回路 4 0は、 整流平滑回路 2 0力、ら供給される電力をオン ·オフ制御 する。 スィッチ回路 4 0は、 電界効果トランジスタ （F E T) で構成されたスィ ツチング素子 4 2と、 そのオン ·オフ出力を出力回路 5 0に結合する主トランス 4 1を備える。 スイッチング素子 4 2のドレインは主トランス 4 1の一次側コィ ル 4 1 1の一方の端子に直列に接続されている。 主トランス 4 1の一次側コイル 4 1 1の他方の端子は、 整流平滑回路 2 0に接続されている。

出力回路 5 0は、 整流平滑回路であり、 スィッチ回路 4 0から供給されたスィ ツチング出力を直流に変換して出力する。 直流出力 Voは出力端子 0UT1、0UT2から 負荷 Zに供給される。 出力回路 5 0の電源供給ラインには、 出力電流 Iを検出す る出力電流検出回路 6 0が結合されている。 出力回路 5 0は安定化出力を得るた め、 チヨ一クインプット方式平滑回路で構成される。 図示された平滑回路の構成 は、 ダイォ一ド 5 1、 5 2と、 ィンダク夕 5 3と、 コンデンサ 5 4とを含んでい る。一方のダイオード 5 1は、 アノードが主トランス 4 1の 2次側コイルの一方 の端子に直列に接続されている。 他方のダイオード 5 2は、 主トランス 4 1の 2 次側コイル 4 1 2に並列で、 力ソードがダイオード 5 1の力ソードに接続されて いる。 ィンダクタ 5 3は、 ダイォ一ド 5 1とダイォード 5 2の接続点に接続され ている。 コンデンサ 5 4は、 インダクタ 5 3の出力端に接続されている。

出力回路 5 0からの出力は電圧アナログ信号 A S 1として取り出され、 出力電 流検出回路 6 0からの出力は電流アナログ信号 A S 2として取り出され、 これら のアナログ信号はデジタル制御部 7 0に供給される。 そして、 このデジタル制御 部 7 0からの制御出力がスィッチ回路 4 0を構成するスイッチング素子 4 2に供 給される。 スイッチング素子 4 2は、 オン時間とオフ時間の和として定義できる スィツチング周期における該オン時間とオフ時間の比、 すなわちデューティ比を 定めるように作動する。

デジタル制御部 7 0は、 出力回路 5 0から出力される電圧アナログ信号 A S 1 と出力電流検出回路 6 0から出力される電流アナログ信号 A S 2を入力として受 け、 これらアナログ信号 A S 1、 A S 2をデジタル信号にそれぞれ変換する。 デ ジタル制御部 7 0は、 得られた出力電圧デジタル信号及び出力電流デジタル信号 と、 入力電圧情報とに基づいて、 スィッチ回路 4 0のオン時間及びオフ時間を定 める指合値を演算する。 スィッチ回路 4 0のオン時間及びオフ時間を定める代わ りに、 或いはそれに加えて、 指合値によりスイッチング周期を定めるようにして もよい。 指令値演算のサイクル時間 （以下、 「制御周期」 と呼ぶこともある） は スィッチング周期の整数倍とし、 複数回のスィッチング周期ごとに一回の指令値 演算が行われる。

指合値演算にお 、て入力電圧情報を使用する態様に 、ては、 必要な入力電圧 情報は、 出力電圧デジタル信号及び出力電流デジタル信号から推定することによ り得られる。 デジタル制御部 7 0に、 推定された電源入力電圧情報から入力電圧 異常を判定する機能を持たせることもできる。 これにより、 入力電圧異常の場合 にも的確に対応できるようになる。

指令値演算にお! ^、て負荷端子電圧情報を使用する態様にお 、ては、 必要な負荷 端子電圧情報は、 出力電圧デジタル信号及び出力電流デジタル信号から推定する ことにより得られる。 ここで、 「負荷」 とは、 スイッチング電源装置に負荷線を 介して接続される負荷装置を意味する。 デジタル制御部に、 推定された負荷端子 電圧情報から負荷端子電圧を判定する機能を持たせることもできる。 この場合に は、 例えば負荷端子電圧異常を判定することも可能になる。 さらに、 この態様に お t、ては、 デジ夕ル制御部に負荷線の直流抵抗値を入力することが可能であり、 また入力された直流抵抗値を変更することも可能である。 このように、 本発明の この態様においては、 ハードウェアの変更を行うことなく、 負荷の端子電圧推定 に必要な負荷線の直流抵抗値をソフトウェアによつて入力又は変更することが可 能になる。

次に、 デジタル制御部 7 0は、 演算により得られた指令値に基づいてパルスを W 9

生成し、 このパルスをスィッチ回路 40に供給してそのスィッチ動作を制御する _c これにより、 出力端子 OUT 1、 OUT 2に現れる直流出力電圧 Vo及び出力電 流 Iが制御される。

上述したように、 本発明によるスイッチング電源装置は、 デジタル制御部 70 を有するデジタル制御方式を採用するので、 動作モードごとの制御アルゴリズム を、 ソフトゥヱァで容易に実行することが可能になる。 また、 制御アルゴリズム の数の増加には、 ソフトゥヱァによって対応できるので、 回路が複雑化すること はない。 更に、 必要な制御アルゴリズムはソフトゥヱァによって実行することが できるので、 デジタル制御部 70のハードウェアを標準化することができる。 デジタル制御部 70において、 スィッチ回路 40のスイッチング周波数、 オン 時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する場合、 出力電圧 デジ夕ノレ信号及び出力電流デジタル信号は、 実際に、 検出回路を用いて検出され たアナログ信号をデジタル変換して得られるが、 本実施例においては、 電源入力 電圧情報は、 検出回路を用いて検出するのではなく、 出力電圧デジタル信号及び 出力電流デジタル信号から推定された情報を用いる。 デジタル制御を利用するこ とにより、 このような推定が可能になる。 これにより、 制御指令値を得るために 必要な検出回路数を減少させ、 回路構成を簡素化し、 回路部品点数を減少させる ことができる。

次に、 入力電圧情報の推定方法の一例について説明する。 図 2は図 1に示した スイッチング電源装置の等価回路図である。 この等価回路図により、 次の回路方 程式 （1)が得られる。

Vi(t)=L[di(t)/dt]+e(t) (1)

式 （1) をデジタル処理に適用される離散値系に書き直すと、 次式が得られる。

Vi(n-l)=L[i(n)-i(n-l)]/Tc+e(n-l) (2)

た し、

Vi(n-l)：時刻 (n-1)と時刻 nとの間における平均電圧

L：ィンダクタ 53のィンダクタンス

i(n)：時刻 nにおけるインダク夕電流

i(n-l)：時刻 におけるインダク夕電流 Tc：サンプリング周期

e(n-l)：時刻（n-1)における出力電圧

ここで、 サンプリング周期 Tcをスイッチング周期 Tの m倍 （mは整数） にと り、 スイッチング周期 Tにおけるスィッチのオン時間幅を Tonとすると、 平均電 圧 Vi(n-l)と入力電圧 V(n- 1)との間に次の式 (3) が成立する。

Vi(n-l)=mTon-V(n-l)/Tc (3)

式 （2) 及び （3) より、 サンプル点 （時刻） nの実電流 i(n)は、

Kn)=i(n- l)+Tc'[mTon'V(n-l)/Tc- e(n- 1)]/L (4)

となる。

一方、 入力電圧の検出回路を設けない場合には、 デジタル制御部 70において は入力電圧 Vの正確な値を知ることはできないので、 その推定値 Ve(n- 1)を用い て、 式 （4) に基づき、 サンプル点 nの電流 ie(n)を次式 （5) に従って計算す る。

ie(n)=i(n-lHTc-[mTon-Ve(n-l)/Tc-e(n-l)]/L (5)

式 （4) 及び （5) より電流推定誤差 Ai(n)を計算すると、 次式 （6) が得られ る。

Ai(n)=i(n)-ie(n)=mTon«AV(n-l)/L (6)

ただし、 AV(n- 1)は電圧推定誤差で、 次式 （7) により定義される。

AV(n-l)=V(n-l)-Ve(n-l) (7)

以上のことから、 検出回路により、 サンプル点 nにおける出力電圧 e(n)と、 ィ ンダクタ 53を流れるイングクタ電流 i(n)を検出し、 デジタル制御部 70におい て式 （6) 及び （7) に基づく演算を実行することにより、 入力電圧 V(n- 1)の正 確な値を推定することができる。 従って、 本発明のこの実施例においては、 各サ ンプル周期に対応する入力電圧 V(n-1)を知るための検出回路は不要となる。 図 3は、 本発明に係るスィッチング電源装置の更に具体的な回路図を示すもの である。 図において、 図 1と同一の構成部分は、 同一の参照符号を付し、 説明は 省略する。 この実施例において、 整流平滑回路 20には起動回路 30が接続され ている。 起動回路 30は電源投入後の立ち上げ時に、 デジタル制御部 7 Gを動作 させる電力を発生させる。起動回路 30の出力側には、 駆動回路 90が接続され ている。

主トランス 4 1には、 補助電源回路 8 0が接続されている。 この補助電源回路 8 0はデジタル制御部 7 0の電源を構成するものであって、 主トランス 4 0に設 けられた補助巻線 8 1に、 整流平滑回路を含む回路 8 2が接続されている。 補助 電源回路 8 0は、 デジタル制御部 7 0に供給される電源電圧を生成し、 この電源 電圧はデジタル制御部 7 0に備えられた電源端子 T 5〜T 7に供給される。

出力電流検出回路 6 0は、 インダクタ電流 Iを検出する電流センサ 6 1と電流 値を電圧値に変換する抵抗 6 2とを備える。 電流センサ 6 1はイングクタ 5 3と 直列となるように接続される場合もある。 本実施例においては、 出力回路 5 0が チョークインプット整流平滑回路となっているので、 出力電流検出回路 6 0は出 力回路 5 0に含まれるインダク夕 5 3のインダク夕電流を電圧値として検出する ことになる。 以下、 出力電流検出回路 6 0をインダク夕電流検出回路 6 0と称す ることとする。

次に、 デジタル制御部 7 0は、 A D変換部 7 I、 デジタル信号処理部 7 1及び パルス生成部 7 3を備える。 デジタル制御部 7 0は、 主要素として、 DS Pと称 されているデジタル ·シグナル ·プロセッサを含む。 DSPとしては、 AD変換 部 7 2をその構成に含むものもある。 デジタル制御部 7 0として、 DS Pを用い る場合、 パルス生成部 7 3は DS Pの内部要素として備えていてもよいし、 その 一部または全部を外部要素として D S Pに外付けしてもよい。

AD変換部 7 2は、 出力電圧アナログ信号 AS し インダクタ電流アナログ信 号 AS 2を、 デジタル信号 DS し DS 2にそれぞれ変換する。 A D変換部 7 2 は、 AD変換部 7 2 1及び AD変換部 7 2 2を含むこともできる。 ここで、 AD 変換部 7 2 1には出力電圧アナログ信号 AS 1が供給され、 AD変換部 7 2 2に はインダク夕電流アナログ信号 AS 2が供給される。

デジタル制御部 7 0のデジ夕ノレ信号処理部 7 1は、 プログラムメモリ 7 1 3と、 データメモリ 7 1 4、 7 1 5と、 主演算部 （以下 CPUと称する） Ί 1 1とを備 える。 データメモリ 7 1 4、 7 1 5は、 AD変換部 7 2から供給される各デジ夕 ル信号 DS 1、 DS 2のデータを一時格納する。 AD変換部 7 2からのディジ夕 ノレ信号の供給は、 各スイ ッチング周期ごとに行っても良いが、 指合値演算のサイ クル時間、 すなわち制御周期ごとに行ってもよい。 いずれにしても、 スィッチン グ周期又は制御周期に同期して、 同位相におけるデータを供給することが好まし い。 同位相のデータに基づいて指令値の演算を行うことにより、 データの平均化 のようなデータ前処理を省略することができる。 C P U 7 1 1は、 バス 7 1 2を 経由して、 データメモリ 7 1 4、 7 1 5からデータを取り込み、 その四則演算 · 論理演算等、 必要な演算を行う。

パルス生成部 7 3は、 カウンタ 7 3 1、 カウンタ 7 3 2、 カウンタ 7 3 3、 ラ ツチ回路 7 3 4、 出力回路 7 3 5を備える。 カウン夕 7 3 1は、 デジタル信号処 理部 7 1から与えられる指合値に基づいて、 主スィッチ 4 2のオフ · タイミング を定める。 カウンタ 7 3 2は、 デジタル信号処理部 7 1から与えられる指令値に 基づいて、 主スィツチ 4 2のオン · 夕イミングを定める。 カウン夕 7 3 3は、 指 令値演算のサイクル時間、 すなわち制御周期を定める。

ラツチ回路 7 3 4は、 カウン夕 7 3 2で設定されたオン · タイミ ングでセッ 卜 (論理値 1 ) され、 カウンタ 7 3 1のオフ '夕イミングでリセッ ト （論理値 0 ) される。 これにより、 ラッチ回路 7 3 4からは主スィッチ 4 2を するパルス が出力される。

駆動回路 9 0は、 駆動信号をスィッチ回路 4 0に伝送するパルストランス 9 1 と抵抗 9 2を備える。 デジタル制御部 7 0からの駆動信号は抵抗 9 2を通して主 スィッチ 4 に伝送される。

次に、 図示された実施例の回路の動作について説明する。 図 4は、 本発明に係 るスィツチング電源装置の動作についてのフローチヤ一トである。 このフローチ ヤートは、 電源投入時の動作と、 定常時の動作との両者を含んでいる。

に 電源投入時の動作

電源を投入すると、 1次側整流ダイオードブリッジ 2 1を通りコンデンサ 2 2 に充電電流が流れる。 コンデンサ 2 2の電圧が所定値に達すると、 起動回路 3 0 及び補助電源回路 8 0が順次動作を開始し、 装置の各部に電力が供給される。 こ こで、 デジタル信号処理部 7 1の C P U 7 1 1は、 制御プログラムにより、 電源 の起動動作を開始する。 すなわち、 デジタル制御部 7 0に供給される電圧が所定 値になると、 C P U 7 1 1はプログラムメモリ 7 1 3に記述された制御プログラ 厶の内容を順次実行し、 CPU内部のレジスタやパルス生成部 7 3などの初期設 定を行う。 その後、 CPU 7 1 1は、 AD変換部 7 2 K 7 2 2を通して、 デ一 タメモリ 7 1 4、 7 1 5に一時記憶されている出力電圧デジタルデ一夕及びイン ダクタ電流デジ夕ルデ一タを読み取る。

CPU 7 1 1は、 読み取られたデジタルデータに基づき、 装置が起動中である か否かを判断する。 起動中である力、否かは、 例えば、 定常動作時に得られる出力 電圧データ値をプログラムメモリ Ί 1 3に記憶しておき、 この記憶された出力電 圧データ値と読み取られたデータとを比較することによって判断できる。

起動中である旨の判断 （YES) がなされた場合、 起動時の指令値演算手段に 従って、 主スィッチ 4 2のオン時間を計算する。 この計算結果に基づき、 カウン 夕 7 3 1、 7 3 2及びラッチ回路 7 3 4により、 所定のオン時間を持つパルスが 生成される。 生成されたパルスは、 出力回路 7 3 5を通して、 駆動信号として送 出される。 そして、 この駆動信号が駆動回路 9 0のパルス卜ランス 9 1から抵抗 9 2を通って、 ¾スィッチ 4 2に送出され、 1次側電力が出力回路 5 0に伝送さ れる。 これにより、 装置は出力電圧の供給を開始する。 この際、 電源投入時の指 令値演算手段が選択されているため、 主スィッチ 4 2のドレイン電流が過大にな らないように、 ソフトスター卜制御されて出力電圧が供給される。

CPU 7 1 1は、 出力電圧 Voが定常値に達するまで， 電源投入時の指合値演 算手段に従って、 主スィッチ 4 2のオン時間とオフ時間の比率を制御する。

2. 定常時の動作

上述の起動動作によって、 出力電圧 Voが定常値に達すると、 CPU7 1 1は起 動動作が終わった旨の判断 （NO) をし、 定常動作に入る。 次に定常動作につい て説明する。

ぐ一般的制御動作〉

出力回路 5 0の出力電圧 Voのアナログ信号は、 デジタル制御部 7 0に取り込ま れ、 AD変換部 7 2 1によってデジタル信号に変換される。 この変換されたデジ タル信号は、 デ一夕メモリ 7 1 4に一時的に記憶される。 イングクタ電流検出回 路 6 0によって得られたインダク夕電流のアナログ信号 AS 2は、 デジタル制御 部 7 0に取り込まれ、 AD変換部 7 2 2によってデジタル信号 DS 2に変換され る。 インダク夕電流デジタル信号 DS 2は、 データメモリ 7 1 5に一時的に記憶 される。

C PU 7 1 1は、 制御プログラムに従って、 データメモリ 7 1 4、 7 1 5の內 容を読み出す。 そして、 読み出されたデータを用いて、 四則演算や論理演算等の 必要な演算を行い、 スィッチ回路 4 0に含まれる主スィッチ 4 2のオン時間及び オフ時間を定める指合値を演算する。 この場合の指合値演算処理には、 データメ モリ 7 1 4、 7 1 5から読み出された出力電圧デジタルデータとイングクタ電流 デジタルデ一夕に基づき入力電圧情報を推定する、 という重要な演算処理が含ま れている。 CPU 7 1 1に、 推定された電源入力電圧情報から入力電圧異常を判 定する機能を持たせることもできる。 例えば、 定格入力電圧 1 0 0 Vの場合、 入 力電圧 9 0 Vから 1 1 0 Vまでの範囲を正常とし、 それ以外の入力電圧を異常と 判定する。 C PU 7 1 1によって生成された指合値は、 パルス生成部 7 3に取り 込まれる。

図 5はパルス生成部 7 3のパルス生成を示すタイムチャートである。 時刻 t 1 においてパルス生成部 7 3のカウンタ 7 3 2がリセッ 卜されると、 その出力が論 理値 1になる （図 5 (a) 参照） 。 このカウンタ 7 3 2からの信号は、 ラッチ回 路 7 3 4に供給される。 ラッチ回路 7 3 4はカウン夕 7 3 2で設定されたオン ' タイミングで、 出力が論理値 1になり、 セッ トされる （図 5 (c) 参照） 。 次に、 C PU 7 1 1によって指令されたオン時間 To nを経過した時、 カウン 夕 7 3 1の出力が論理値 1になり （図 5 (b) 参照） 、 主スィッチ 4 2のオフ · タイミングが設定される。 カウンタ 7 3 1の信号はラツチ回路 7 3 4に供給され る。 ラツチ回路 7 3 4はカウンタ 7 3 1のオフ '夕イミングでリセッ 卜され、 そ の出力が論理値 0になる （図 5 (c) 参照） 。 これにより、 ラッチ回路 7 3 4か らは主スィツチ 4 2を駆動するオン時間 To nのパルスが出力される。

カウン夕 7 3 1、 7 3 2の指令値演算の制御周期はカウンタ Ί 3 3によって設 定される。 カウンタ 7 3 し 7 3 2の指令値演算の制御周期は、 スイッチング周 期の整数倍 mとする。 こうすることにより、 データメモリ 7 1 4、 7 1 5には、 制御周期間のスィツチング周期の整数倍 mごとに、 検出した各検出信号値が蓄積 される。 C PU 7 1 1は、 データメモリ 7 1 4、 7 1 5からデータを読み取り、 定常動作時の指合値演算手段 （方法） により、 主スィッチ 4 2のオン時間を計算 する。 このとき、 読み取られた出力電圧データ及びインダクタ電流データに基づ き、 入力電圧情報を推定することは前述した通りである。 そして、 制御周期ごと に更新された演算結果に基づいて、 パルス生成部 7 3に指令値を供給する。 出力回路 7 3 5は、 ラッチ回路 7 3 4から供給されるパルスを、 結合トランス 9 1を介して、 主スィッチ 4 2のゲートに供給する。 これにより、 出力回路 5 0 の出力電圧 V o及びインダク夕電流 I力、 C P U 7 1 1の制御プログラムに従つ た値にコントロールされる。

く定電流モード、 定電圧モード及び定電力モ一ドの各制御動作〉

C P U 7 1 1において選択される指令値演算手段は、 制御モードが、 定電流モ ードであるか、 定電圧モードであるか、 或いは定電力モードであるかによって、 異なるものが選択される。 これらの指令値演算は、 C P U 7 1 1のプログラムメ モリ 7 1 3に予め記述された制御プログラムの内容に従って実行される。

C P U 7 1 1の制御プログラムは、 定電流モードの動作の場合にはィンダクタ 電流 Iが一定となるように、 また、 定電圧モードの動作の場合には出力電圧 Voが 一定となるように、 更に、 定電力モードの動作の場合には、 出力電圧及びイング クタ電流の積が一定となるように、 ォン時間及びォフ時間を演算するプログラム となな。

出力電圧 Vo及びイングクタ電流 Iの検出信号は、 デジタル制御部 7 0に取り込 まれ、 これらの信号に基づいて入力電圧情報が推定され、 最終的には、 上記演算 の結果得られた目標値に制御される。

本発明の図示実施例に係るスイッチング電源装置においては、 出力電圧、 イン ダク夕電流及び推定された入力電圧の変化に追従して、 定常出力電圧値を維持す るように指令値演算手段を変更する。即ち、 図 6に示すように、 カウンタ 7 3 3 (図 3参照） がリセットされる度ごとに、 各検出信号を、 C P U 7 1 1 (図 3参 照） に取り込み、 各検出信号と、 1制御周期前の検出信号とを比較することによ り、 動作状態を判定し、 動作状態に応じて適宜に指令値演算プログラムを選択す る。例えば、 出力電圧が異常上昇した場合、 出力電圧を常に監視しているので、 過電圧時の指令値演算手段を選択し、 主スィッチ 4 2のオン時間が短くなるよう に制御する。

一方、 イングクタ電流に対しても、 過負荷状態になると、 過負荷時の指合値演 算手段が選択されて、 主スィッチ 42のオン. デューティが小さくなるように制 御され、 インダクタ電流を抑える。

一例として、 図 7のフローチャートを参照し、 負荷の変動に追従させるための 指令値変更方法について説明する。 この場合は、 指合値演算手段として、 インダ ク夕電流力負荷の変動によって変化することに着目し、 ィンダクタ電流連続時の 演算プログラム、 ィンダクタ電流不連続時の演算プログラム及び過負荷時の演算 プログラムを、 予め CPU 7 1 1のプログラムメモリ 7 1 3に格納しておく。 そ して、 カウンタ 733から割り込みがかかる毎に、 各検出信号を、 CPU 71 1 に取り込み、 各検出信号と、 1制御周期前の検出信号とを比較することにより、 動作状態を判定し、 動作状態に応じて適宜に指令値演算プログラムを選択する。

(1) イングクタ電流連続の場合

指令電圧値 Vre f と、 検出電圧 Voとにより、 次式 (a) (b) から （n+ 1) 番目の制御周期のイングクタの指令電流値 i r (n+ 1) を算出する。 ir(n+l)=Kvp-Ae(n-l)+KVi ·∑ Ae(k) (a)

△e(n- l Vref- V0(n- 1) (b) また、 指合電流値 i r (n+ 1) を実現するため、 次式 (c) (d)から主スイツ チ 42のォン時間 T o nを算出する。

Ton(n)=T {Kip · Δΐ(η-1)+Κϋ · K∑—A 0 i(k)} /Vi (c)

△ i(n lHr(n+l)- i(n- 1) (d)

(2) インダクタ電流不連続の場合

制御周期毎の電圧平均値及び電流平均値を算出し、 これを用いて、 回路状態を 記述する状態平均化手段により、 主スィッチ 42のオン時間 Tonを算出する。 インダクタ電流不連続の場合の状態平均化方程式は、 次式 （e) となるので、 主 スィッチ 42のオン時間 Tonは次式 （f) より求められる。 なお、 状態平均化 方程式を用いた状態平均化手段自体は、 周知である。 diL(t) (RL+RIIRc) - i_L(t) · (dl+d2)

dt

vs(t)

-vc(t) - (dl+d2) + dl

(R+Rc)L L dvc(t) R vc(t)

iL(t) · (dl+d2)

dt (R+Rc)C (R+Rc)C

Vo(tHRIIRc) · i_L(t) · (dl+d2) + vc(t)

R+Rc

(e) ここで、

Vo (t ) は時刻 tにおける出力電圧値

V c ( t ) は時刻 tにおける平滑コンデンサ 5 4の端子電圧値 i L (t) は時刻 tにおけるィンダク夕 5 3の電流値

Lはィンダクタ 5 3のィンダク夕ンス値

d 1は主スィッチ 4 2のオン 'デューティ （=TonZT) d 2はダイォード 5 2のオン 'デューティ （く To f ί /Ύ)

R Lはインダクタ 5 3の直流抵抗値

Rは負荷抵抗値

R cは平滑コンデンサ 5 4の等価直列抵抗値 (ESR) Cは平滑コンデンサ 5 4の容量値

Kvp、 Kv i、 K i ρ及び Κ i iは係数

である。

但し、 次の拘束条件が付加される。 diL (t)

チョーク電流不連続モードの拘束条件：

dt 見掛け上のチョーク電流の平均値： iL(t) iL(t)=Vs(t)- {RL · iL(t)+vo(t)}

dl · Ts

2し 上記式 （e) を離散化してオン時間 Tonについて解くと.

2L · IL(n)

Ton(n)= (f)

Vs(n-l)- Vo(n- 1) - Rい IL(n) となる。

( 3 ) 過負荷の場合

過負荷時には、 V r e f 〉Voとなるため、 指合電流値 i rは、 常に、 CPU 7 1 1のプログラムメモリ 71 3に格納されている最大定数値 I maxとなる。 この最大定数値 I ma Xを出力電圧の関数にすることにより、 過負荷時の電流制 御を実行することができる。 最大定数値 I maxは、

Vi-Vo Vo

Imax = T+i (i ：平均値） （g)

2L Vi として表される。

上述した式 （a)〜 （g) を CPU 7 1 1のプログラムメモリ 7 13に制御プ ログラムとして格納しておくことにより、 負荷変動に係らず、 電源出力を安定化 することができる。

ここで、 上述の式 （a) 、 （c) の係数 Kvp、 Kv i、 K i p及び K i iを 変更することにより、 制御系の利得特性を変更することができる。 係数 Kvp、 Kv i、 K i ρ及び Κ i iの変更はキーボ一ド等を用いて、 データを入力するこ とにより、 実行することが可能である。 また、 カウンタ 733の制御周期の変更 により、 制御系の位相特性を変更することも可能である。 従って、 動作状態が変 化しても制御系の安定性を確保することができる。

次に、 本発明の他の実施例を、 図 8から図 1 1までを参照して説明する。 これ らの実施例において、 図 1との構成部分は同一の参照符号を付して、 詳細な説明 は省略する。 図 8に示す実施例において、 デジタル制御部 7 0は、 電源入力電圧 V iのアナログ信号 AS 3が入力端子 T 8に供給され、 このアナログ信号 AS 3 をデジタル信号 DS 3に変換する。 その手段として、 デジタル制御部 7 0は、 A D変換部 7 2 3とデ一夕メモリ 7 1 6とを有する。 C PU 7 1 1は、 得られた電 源入力電圧 V iのデジタル信号 D S 3と、 出力電圧デジタル信号 D S 1及びイン ダク夕電流デジタル信号 DS 2とを、 データメモリ 7 1 4〜7 1 6から読み出し、 これらのデジタル信号 DS 1〜DS 3に基づいて、 スィッチ回路 4 0に含まれる 主スィッチ 4 2のオン時間を決める指合値を演算する。 これにより、 出力信号の みならず、 入力電圧の変動に対しても、 良好な出力安定化を図ることができる。 図 9の実施例では、 1つのスイッチング出力に対して複数の出力回路 5 0 し 5 0 2を備えている。 出力回路 5 0 1の出力電圧アナログ信号 AS 1 1及びイン ダクタ電流アナログ信号 AS 2 1は、 AD変換部 7 2 1、 7 2 2によってデジ夕 ル信号 D S 1 1、 D S 2 1にそれぞれ変換され、 データメモリ 7 1 4、 7 1 5に それぞれ記憶される。 出力回路 5 0 2の出力電圧アナログ信号 AS 1 2及びイン ダクタ電流アナログ信号 AS 2 2は、 AD変換部 7 2 3、 7 2 によってデジ夕 ル信号 DS 1 2、 DS 2 2に変換され、 データメモリ 7 1 6、 7 1 7に記憶され る

このような回路構成において、 好ましくは、 デジタル制御部 7 0は、 複数の出 力回路 5 0 5 0 2から出力される電圧変動幅を最小にするように、 スィッチ 回路 4 0のスィッチ動作を制御する。 その手段として、 C PU 7 1 1は、 ノ<ス 7 1 2を介して、 データメモリ 7 1 4〜7 1 7からデジタルデータ D S 1 1〜 DS 2 2を読み出し、 必要な演算処理を行なう。

図 1 0の実施例においては、 1つのスイッチング出力に対して複数の出力回路 5 0 K 5 0 2を備える構成において、 複数の出力回路 5 0 K 5 0 2から供給 される出力電圧アナログ信号 AS 1 1、 AS 1 2及びインダクタ電流アナログ信 号 AS 2 し AS 2 2の総数 4よりも少ない 2つの AD変換部 7 2 1、 7 2 2を 備える。 また、 2つの AD変換部 7 2 し 7 2 2に対応して、 2つのデータメモ リ 7 1 4、 7 1 5が備えられているのみである。 デジタル制御部 7 0は、 マルチ プレクサ回路 7 4を含む。 マルチプレクサ回路 7 4は、 複数の出力回路 5 0 し 5 0 2から供給される出力電圧アナログ信号 A S 1 1、 A S 1 2及びインダク夕 電流アナログ信号 A S 2 1、 A S 2 2を A D変換部 7 2 K 7 2 2に対して時分 割に供給する。 これにより、 A D変換部及びデータメモリの数を低減させること ができる。

図 1 1の実施例は、 スィッチ回路 4 0、 出力回路 5 0及びデジタル制御部 7 0 を含む電源回路を複数備える。 各電源回路のデジタル制御部 7 0は、 バス 7 1 2 を共通にしており、 バス 7 1 2を介して、 イングクタ電流デジタノレ信号を、 相互 に送受し得る。 これにより、 定格出力電力の等しい複数のスイッチング電源装置 において、 各電源回路のインダクタ電流値が等しくなる方向に、 各スィッチ回路 4 0、 4 0のスィッチ動作を制御することができる。

各電源回路のデジタル制御部 7 0、 7 0は、 イングクタ電流デジタル信号を相 互に送受することにより、 定格出力電力の異なる複数のスィッチング電源装置に おいて、 各電源回路の定格出力電力値に対する実際の出力電力値の割合が同じに なる方向に、 各スィッチ回路 4 0、 4 0のスィッチ動作を制御することもできる c 本発明は、 図示されたスィッチ回路 4 0及び出力回路 5 0を備えるスィッチン グ電源装置の他、 他の回路構成になるスィッチング電源装置にも適用できること はいうまでもない。 また、 図 9及び図 1 0の実施例において、 組み合わされるべ き電源回路の数は任意であり、 図 1 1の実施例において、 スイッチング電源装置 の数は任意である。

図 1 2は、 負荷端子電圧の推定を行う本発明の実施例を示す図 1と同様なプロ ック図である。 図 1 2において、 図 1に対応する部分は同一の符号で示し、 詳細 な説明は省略する。 図 1において V 0として表示された直流出力電圧は、 本実施 例では V 1として表示してある。 この直流出力電圧 V 1は、 出力端子 0UT1、 0UT2 から負荷装置 Zの端子 T 1、 T 2に導かれた負荷線 W 1、 W 2を介して負荷装置 Zに供給される。 負荷線 Wし W 2は、 その長さ、 太さ及び比抵抗等によって定 まる直流抵抗分を有する。 図 1 2では、 この直流抵抗分を集中抵抗定数値 R 0と して示してある。 この場合、 負荷装置 Zの端子 T l、 Τ 2の間に実際に生じる負 荷端子電圧 V 2は、

V 2 = V 1 - I - R 0 となる。 ここで、 電流値 Iは、 インダク夕 5 3に流れるインダク夕電流であり、 V 1はスィツチング電源装置の出力電圧であるから、 負荷端子電圧 V 2は、 負荷 線 Wし W 2の直流抵抗値 R 0を考慮して、 インダクタ電流 Iとスイッチング電 源装置の出力電圧 V 1に基づいて推定することができる。

本実施例においては、 デジタル制御部 7 0は、 スイッチング電源装置の出力電 圧デジ夕ル信号と出力電流デジ夕ル信号、 及び上述のようにして推定された負荷 端子電圧情報とに基づいて、 スイッチング回路 4 0のオン時間及びオフ時間、 並 びに必要に応じてスィツチング周期を定める指合値を演算する。 本発明のこの実 施例においては、 上述した関係式 V 2 = V 1— I · R 0に基づき、 負荷線 W 1、 W 2の直流抵抗値 R 0と、 出力電圧 V 1及び出力電流 Iから負荷端子電圧を推定 するので、 負荷装置 Zに加わる端子電圧値 V 2を制御目標に設定することが可能 になる。

さらに、 デジタル制御部 7 0は、 負荷線 W l、 W 2の直流抵抗分 R 0を外部か ら入力し、 かつ、 入力された直流抵抗値 R 0を変更することが可能な構成とする ことができる。 したがって、 長さや太さ、 及び電気抵抗値等が異なる負荷線に対 しても、 入力される直流抵抗値 R 0を、 実際に使用されている負荷線 Wし W 2 に合わせて設定し、 負荷装置 Zの負荷端子電圧 V 2を実際に近い値で推定するこ とができる。 本実施例の場合には、 前述の式 (a) ないし (g) において、 V 0の項 に推定電圧 V 2をあてればよい。

以上、 本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、 本発明は、 これら実 施例の細部に限定されるものではなく、 請求の範囲 記載された範囲内で幾多の 変更や修正が可能である。 したがって、 本発明は、 請求の範囲の記載によっての み限定されるものである。

Claims

請求の範囲

1. 入力された電力をスィツチングして断続するパルス状波形のスィッチン グ出力を形成するスィッチ回路と、 前記スィッチング出力を直流に変換して出力 する出力回路と、 前記出力回路の出力に応じて前記スィツチ回路のスィツチング 動作を制御するデジタル制御部とを含むスィッチング電源装置であつて、 前記デジタル制御部は、

前記出力回路から出力される電圧の出力電圧アナログ信号及び前記出力回路か ら出力される電流の出力電流アナログ信号を受けて前記出力電圧アナログ信号及 び前記出力電流アナログ信号を、 それぞれ出力電圧デジタル信号及び出力電流デ ジ夕ル信号に変換し、

少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタル信号に基づ いて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少な くとも一つを定める指合値を演算し、

前記指令値に基づいて制御パルスを生成し、 前記制御パルスを前記スィツチ回 路に供給してそのスィツチ動作を制御すると共に、

前記デジ夕ル制御部は、 得られた前記出力電圧デジ夕ル信号及び前記出力電流 デジタル信号からスィッチング電流装置への電源入力電圧を推定する機能を有す る、

ことを特徴とするスィツチング電源装置。

2. 請求の範囲第 1項に記載されたスィツチング電源装置であって、 前記デジタル制御部は、

前記出力電圧デジ夕ル信号及び前記出力電流デジタル信号と、 前記出力電圧デ ジ夕ル信号及び前記出力電流デジタル信号から推定された前記電源入力電圧の情 報とに基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはオフ 時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

3. 請求の範囲第 1項又は第 2項に記載されたスィツチング電源装置であつ て、 前記デジタル制御部は、 推定された前記電源入力電圧の情報からスィツチング 電源装置への入力電圧を判定する機能を有する、

ことを特徴とするスィツチング電源装置。

4. 入力された電力をスィツチングして断続するパルス状波形のスィッチン グ出力を出力するスィツチ回路と、 前記スィツチング出力を直流に変換して出力 する出力回路と、 前記出力回路の出力に応じて前記スィツチ回路のスィツチング 動作を制御するデジタル制御部とを含むスィッチング電源装置であつて、 前記デジタル制御部は、

前記出力回路から出力される電圧の出力電圧アナログ信号及び前記出力回路か ら出力される電流の出力電流アナログ信号を受けて前記出力電圧アナログ信号及 び前記出力電流アナログ信号を、 それぞれ出力電圧デジタル信号及び出力電流デ ジタル信号に変換し、

少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタル信号に基づ いて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少な くとも一つを定める指令値を演算し、

前記指合値に基づいて制御パルスを生成し、 前記制御パルスを前記スィツチ回 路に供給してそのスィツチ動作を制御すると共に、

前記デジタル制御部は、 得られた出力電圧デジ夕ル信号及び出力電流デジ夕ル 信号から、 前記スィツチング電源装置に負荷線を介して接続される負荷装置の負 荷端子電圧を推定する機能を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

5. 請求の範囲第 4項に記載されたスィツチング電源装置であって、 前記デジタル制御部は、

前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジ夕ル信号と、 前記出力電圧デ ジタル信号及び前記出力電流デジタル信号から推定された前記負荷装置の負荷端 子電圧の情報とに基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間 またはオフ時間の少なくとも一つを定める指合値を演算する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

6. 請求の範囲第 4項又は第 5項に記載されたスィッチング電源装置であつ て、

前記デジタル制御部は、 前記推定された負荷端子電圧の情報から負荷装置の負 荷端子電圧を判定する機能を有する、

ことを特徴とするスィツチング電源装置。

7. 入力された電力をスィツチングして断続するパルス状波形のスィッチン グ出力を形成するスィツチ回路と、 前記スィツチング出力を直流に変換して出力 する出力回路と、 前記出力回路の出力に応じて前記スィツチ回路のスィツチング 動作を制御するデジタル制御部とを含むスィッチング電源装置であつて、 前記デジタル制御部は、

前記出力回路から出力される出力電圧及び出力電流のうちの少なくとも一つに 対応する出力アナログ信号を受けて該出力アナログ信号を出力デジタル信号に変 換し、

得られた出力デジタル信号に基づいて、 前記スィッチ回路のスィツチング周期 と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指合値を演算し、 前記指合値に基づいて制御パルスを生成し、 前記制御パルスを前記スィツチ回 路に供給してそのスィツチ動作を制御する、

ようになつており、

前記デジ夕ル制御部における前記出力アナログ信号の出力デジタル信号への変 換は、 前記スィツチ回路のスィツチング動作におけるスィツチング周期に同期し て、 該スイッチング周期中の同一位相において実行される、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

8. 請求の範囲第 1項から第 7項までのいずれか 1項に記載されたスィツチ ング電源装置であって、

前記デジタル制御部は、 A D変換部と、 デジタル信号処理部と、 パルス生成部 とを含み、

前記 A D変換部は、 前記出力アナ口グ信号を出力デジ夕ル信号に変換し、 前記デジタル信号処理部は、 得られた出力デジタル信号に基づいて、 前記スィ ツチ回路のスィツチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一^ ^を定 める指合値を演算し、 前記パルス生成部は、 前記指令値に基づいて、 前記制御パルスを生成する、 ようになつたことを特徴とするスィツチング電源装置。

9. 請求の範囲第 1項から第 8項までのいずれか 1項に記載されたスィツチ ング電源装置であって、

前記デジタル制御部は、 更に、 電源入力電圧のアナログ信号を受けて前記入力 電圧アナ口グ信号を入力電圧デジ夕ル信号に変換し、 得られた入力電圧デジ夕ル 信号と、 前記出力デジタル信号とに基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング 周期と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する、 ようになつたことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 0 . 請求の範囲第 1項から第 9項までのいずれか 1項に記載されたスィ ツチング電源装置であって、

前記デジタル信号処理部は、 前記出力電圧デジタル信号の平均電圧値及び/ま たは前記出力電流デジタル信号の平均電流値を算出し、 算出された前記平均電圧 値及び Zまたは前記平均電流値を用 、て、 回路状態を記述する状態平均化手段に より、 前記スィッチ回路のスイッチング周波数、 オン時間またはオフ時間の少な くとも一つを定める指令値を演算する、

ようになつたことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項に記載されたスイッチング電源装置であって、 前記出力回路は、 ィンダクタを有する整流平滑回路を含んでおり、

前記デジタル信号処理部は、 イングクタ電流が連続の場合と、 不連続の場合と で、 それぞれ独自の指令値演算処理を行なう、

ようになつたことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 2 . 請求の範囲第 1 1項に記載されたスイッチング電源装置であって、 前記デジタル信号処理部は、 前記スィツチ回路のスィツチング周期の整数倍の 指令値演算周期で演算を行い、 前記デジタル制御部は、 前記出力アナログ信号の 出力デジタル信号への変換を、 少なくとも指令演算周期ごとに実行するようにな つた、

ことを特徴とするスィツチング電源装置。

1 3 . 請求の範囲第 1 2項に記載されたスイッチング電源装置であって、 前記デジタル信号処理部は、 指令値演算手段の変更により、 制御系の利得一位 相特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 4 . 請求の範囲第 1 3項に記載されたスイッチング電源装置であって、 前記デジタル信号処理部は、 指令値演算周期の変更により制御系の利得一位相 特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 5 . 請求の範囲第 1項から第 1 4項までのいずれか 1項に記載されたス ィツチング電源装置であって、

前記パルス生成部は、 前記デジタル信号処理部から供給された前記指令値に応 じて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少な くとも一つを設定する手段を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 6 . 請求の範囲第 1項から第 1 5項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 前記指令値演算手法を変更することにより、 出力 特性を、 定電流特性、 定電圧特性または定電力特性の何れかに設定し得る、 ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 7 . 請求の範囲第 1項から第 1 6項までのいずれか 1項に記載されたス ィツチング電源装置であって、

前記デジタル制御部は、 外部から前記指合値演算手法の入力及び変更が可能で ある、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 8 . 請求の範囲第 1項から第 1 7項までのいずれか 1項に記載されたス イッチング電源装置であって、

前記出力回路は、 〗つのスィツチング出力に対して複数備えられている、 ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 9 . 請求の範囲第 1 8項に記載されたスイッチング電源装置であって、 前記デジ夕ル制御部は、 前記複数の出力回路から出力される出力電圧の電圧変 動幅を最小にするように、 前記スィツチ回路のスィツチング動作を制御する、 ことを特徴とするスィツチング電源装置。

2 0 . 請求の範囲第 1 9項に記載されたスイッチング電源装置であって、 前記 A D変換部は、 前記複数の出力回路から供給される前記出力電圧信号及び 出力電流信号の総数よりも少ない数であり、

前記デジタル制御部は、 マルチプレクサ回路を含み、 前記マルチプレクサ回路 は、 前記複数の出力回路から供給される前記出力電圧及び出力電流のアナログ信 号を、 前記 A D変換部に対して時分割に供給する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

2 1 . 請求の範囲第 1項から第 2 0項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記スィツチ回路、 前記出力回路及び前記デジタル制御部を含む電源回路が、 前記出力回路を並列接続するように、 複数備えられており、

各電源回路の前記デジタル制御部は、 前記出力電流デジタル信号を相互に送受 することにより、 各電源回路の出力電流値が等しくなる方向に、 前記スィッチ回 路のスィッチング動作を制御するようになった、

ことを特徴とするスィツチング電源装置。

2 2 . 請求の範囲第 1項から第 2 0項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記スィツチ回路、 前記出力回路及び前記デジタル制御部を含む電源回路が、 前記出力回路を並列接続するように、 複数備えられており、

各電源回路の前記デジタル制御部は、 前記出力電流デジタル信号を相互に送受 することにより、 各電源回路の定格出力電力値に対する実際の出力電力値の割合 が等しくなる方向に、 前記スィツチ回路のスィツチング動作を制御するようにな つた、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

2 3 . 請求の範囲第 1項から第 2 2項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記デジタル制御部は、 主要素として、 デジタル.シグナル ·プロセッサを含 む、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

2 4 . スイッチング電源装置に用いられ、 スイッチング動作を制御するデ ジタル制御装置であって、

少なくとも 2つの入力端子と、 信号処理部と、 出力端子とを有し、

前記入力端子は、 前記信号処理部に備えられ、 前記入力端子の一方は、 前記ス ィツチング電源装置の出力電圧のアナログ信号が供給され、 前記入力端子の他方 は、 前記スィツチング電源装置の出力電流のアナログ信号が供給され、

前記信号処理部は、 前記入力端子に供給された前記出力電圧アナログ信号及び 出力電流アナログ電流を、 それぞれ出力電圧デジタル信号及び出力電流アナログ 信号に交換し、 少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタ ル信号に基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはォ フ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 前記指合値に基づいて制御パ ルスを生成すると共に、 前記出力電圧デジタル信号及び出力電流デジタル信号か ら電源入力電圧を推定する機能を有しており、

前記出力端子は、 前記制御パルスを出力する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 5 . 請求の範囲第 2 4項に記載されたスイッチング電源装置用デジタル 制御装置であって、

前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタル信号と、 前記出力電圧デ ジ夕ル信号及び前記出力電流デジ夕ル信号から推定された前記電源入力電圧の情 報とに基づいて、 前記スイッチング電源装置のスイッチング周期と、 オン時間ま たはオフ時間の少なくとも一つを定める指合値を演算する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

2 6 . 請求の範囲第 2 4項又は第 2 5項に記載されたスイッチング電源装 置用デジタル制御装置であって、 前記信号処理部は、 推定された前記電源入力 電圧の情報からスィツチング電源装置への入力電圧を判定する機能を有する、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

2 7 . スイッチング電源装置に用いられ、 スイッチング動作を制御するデ ジ夕ル制御装置であって、

少なくとも 2つの入力端子と、 信号処理部と、 出力端子とを有し、

前記入力端子は、 前記信号処理部に備えられ、 前記入力端子の一方は、 前記ス ィツチング電源装置の出力電圧のアナログ信号が供給され、 前記入力端子の他方 は、 前記スィツチング電源装置の出力電流のアナログ信号が供給され、

前記信号処理部は、 前記入力端子に供給された前記出力電圧アナログ信号及び 出力電流アナログ信号を、 それぞれ出力電圧デジ夕ル信号及び出力電流アナログ 信号に変換し、 少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジ夕 ル信号に基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはォ フ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 前記指令値に基づいて制御パ ルスを生成すると共に、 前記出力電圧デジ夕ル信号及び出力電流デジタル信号か ら、 前記スィツチング電源装置に負荷線を介して接続される負荷装置の負荷端子 電圧を推定する機能を有しており、

前記出力端子は、 前記制御パルスを出力する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

2 8 , 請求の範囲第 2 7項に記載されたスイッチング電源装置用デジタル 制御装置であって

前記出力電圧デジ夕ル信号及び前記出力電流デジタル信号と、 前記出力電圧デ ジ夕ル信号及び前記出力電流デジ夕ル信号から推定された前記負荷装置の負荷端 子電圧の情報とに基づいて、 前記スィツチング電源装置のスィツチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 9 . 請求の範囲第 2 7項又は第 2 8項に記載されたスィッチング電源装 置用デジ夕ル制御装置であつて、

前記信号処理部は、 前記推定された負荷端子電圧の情報から負荷装置の負荷端 子電圧を判定する機能を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 0 . スイッチング電源装置に用いられ、 スイッチング動作を制御するデジ 夕ル制御装置であって、 前記スィッチング電源装置の出力を表す出力アナ口グ信号が入力される入力端 子と、

制御信号を出力する出力端子とを有し、

前記入力端子に供給された出力アナログ信号を出力デジタル信号に変換し、 得 られた出力デジタル信号に基づいて、 前記スィツチング電源装置のスィツチング 周期と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 前 記指合値に基づいてパルスを生成し、 前記パルスを前記出力端子から出力するよ うになつており、

前記出力アナログ信号の出力デジタル信号への変換は、 前記スィツチ回路のス イツチング動作におけるスイツチング周期に同期して、 該スィッチング周期中の 同一位相において実行される、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 1 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 0項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

A D変換部と、 デジタル信号処理部と、 パルス生成部とを含み、

前記 A D変換部は、 前記アナ口グ信号をデジタル信号に変換し、

前記デジタル信号処理部は、 得られたデジタル信号に基づいて、 前記スィッチ ング電源装置のスイッチング周波数、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つ を定める指合値を演算し、

前記パルス生成部は、 前記指令値に基づいてパルスを生成する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 2 . 請求の範囲第 3 1項に記載されたスィッチング電源装置用デジタル 制御装置であって、

前記デジタル信号処理部は、 前記出力デジタル信号の平均値を算出し、 算出さ れた前記平均値を用いて、 回路状態を記述する状態平均化手段により、 前記スィ ツチ回路のスィツチング周波数、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一^ ^を定 める指令値を演算する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 3 . 請求の範囲第 3 2項又は第 3 2項に記載されたスイッチング電源装 置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 指令値演算周期がスィツチング周期の整数倍であ る、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 4 . 請求の範囲第 3 3項から第 3 3項までのいずれか 1項に記載された スィツチング電源装置用デジタル制御装置であって、

前記デジタル信号処理部は、 指令値演算手段の変更により制御系の利得一位相 特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 5 . 請求の範囲第 3 4項から第 3 3項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 指令値演算周期の変更により制御系の利得一位相 特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 6 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 5項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記パルス生成部は、 前記デジタル信号処理部から供給された前記指令値に応 じて、 前記スイッチング電源装置のスイッチング周波数、 オン時間またはオフ時 間の少なくとも一つを設定する手段を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 7 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 6項までのいずれか 1項に記載された スィツチング電源装置用デジタル制御装置であって、

前記デジタル信号処理部は、 前記指令値演算手法を変更することにより、 出力 特性を、 定電流特性、 定電圧特性または定電力特性の何れかに設定し得る、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 8 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 7項までのいずれか 1項に記載された スィツチング電源装置用デジタル制御装置であって、

前記デジタル信号処理部は外部から前記指令値演算手法の入力及び変更が可能 である、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 9 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 8項までのいずれか I項に記載された スィツチング電源装置用デジタル制御装置であって、

前記デジタル制御装置は、 マルチプレクサ回路を含み、 前記マルチプレクサ回 路は、 前記入力端子に供給されるアナログ信号を、 前記 A D変換部に対して時分 割に供給し、

前記 A D変換部は、 その数が前記マルチプレクサ回路に供給されるアナ口グ信 号の総数よりも少ない、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

4 0 . 請求の範囲第 3 1項から第 3 9項までのいずれか 1項に記載された スィツチング電源装置用デジタル制御装置であって、

前記デジタル制御装置は、 主要素として、 デジタル' シグナル，プロセッサを 含む、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

O 97/50165 補正書の請求の範囲 PCT/JP97/02172

[1 997年 1 1月 1 9日 （1 9. 1 1. 97) 国際事務局受理：出顋当初の請求の範囲 4,14,27,32 -35及び 40は補正された；他の請求の範囲は変更なし。 （マ頁） ] 前記デジタル制御部は、 推定された前記電源入力電圧の情報からスィツチング 電源装置への入力電圧を判定する機能を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

4. (補正後） 請求の範囲第 1項から第 3項までのいずれか 1項に記載され たスィッチング電源装置であつて、

前記デジタル制御部は、 さらに、

前記出力回路から出力される電圧の出力電圧ァナ口グ信号及び前記出力回路か ら出力される電流の出力電流アナログ信号を受けて前記出力電圧アナログ信号及 び前記出力電流アナ口グ信号を、 それぞれ出力電圧デジタル信号及び出力電流デ ジタル信号に変換し、

少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタル信号に基づ いて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少な くとも一つを定める指令値を演算し、

前記指令値に基づいて制御パルスを生成し、 前記制御パルスを前記スィツチ回 路に供給してそのスィツチ動作を制御すると共に、

前記デジタル制御部は、 得られた出力電圧デジタル信号及び出力電流デジタル 信号から、 前記スィツチング電源装置に負荷線を介して接続される負荷装置の負 荷端子電圧を推定する機能を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

5. 請求の範囲第 4項に記載されたスィツチング電源装置であって、 前記デジタル制御部は、

前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタル信号と、 前記出力電圧デ ジタル信号及び前記出力電流デジ夕ル信号から推定された前記負荷装置の負荷端 子電圧の情報とに基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間 またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する、

ことを特徴とするスィツチング電源装置。

6. 請求の範囲第 4項又は第 5項に記載されたスィツチング電源装置であつ

34

補正された用紙 （条約第 19条） 前記デジタル信号処理部は、 指令値演算手段の変更により、 制御系の利得一位 相特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスイッチング電源装置。

1 4 . (補正後） 請求の範囲第 1 2項に記載されたスィツチング電源装置で あって、

前記デジタル信号処理部は、 指令値演算周期の変更により制御系の利得一位相 特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 5 . 請求の範囲第 1項から第 1 4項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記パルス生成部は、 前記デジタル信号処理部から供給された前記指令値に 応じて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少 なくとも一つを設定する手段を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 6 . 請求の範囲第 1項から第 1 5項までのいずれか 1項に記載されたス ィツチング電源装置であって、

前記デジタル信号処理部は、 前記指令値演算手法を変更することにより、 出力 特性を、 定電流特性、 定電圧特性または定電力特性の何れかに設定し得る、 ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 7 . 請求の範囲第 1項から第 1 6項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記デジタル制御部は、 外部から前記指令値演算手法の入力及び変更が可能で ある、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 8 . 請求の範囲第 1項から第 1 7項までのいずれか 1項に記載されたス イツチング電源装置であつて、

前記出力回路は、 1つのスィツチング出力に対して複数備えられている、 ことを特徴とするスィッチング電源装置。

1 9 . 請求の範囲第 1 8項に記載されたスィツチング電源装置であって、 前記デジ夕ル制御部は、 前記複数の出力回路から出力される出力電圧の電圧変

35 補正された用紙 （条約第 19条） む、

ことを特徴とするスィッチング電源装置。

2 4 . スィッチング電源装置に用いられ、 スィッチング動作を制御するデ ジタル制御装置であって、

少なくとも 2つの入力端子と、 信号処理部と、 出力端子とを有し、

前記入力端子は、 前記信号処理部に備えられ、 前記入力端子の一方は、 前記ス ィツチング電源装置の出力電圧のアナログ信号が供給され、 前記入力端子の他方 は、 前記スィツチング電源装置の出力電流のアナログ信号が供給され、

前記信号処理部は、 前記入力端子に供給された前記出力電圧アナログ信号及び 出力電流アナ口グ電流を、 それぞれ出力電圧デジタル信号及び出力電流デジ夕ル 信号に交換し、 少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジ夕 ル信号に基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間またはォ フ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 前記指令値に基づいて制御パ ルスを生成すると共に、 前記出力電圧デジ夕ル信号及び出力電流デジタル信号か ら電源入力電圧を推定する機能を有しており、

前記出力端子は、 前記制御パルスを出力する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 5 . 請求の範囲第 2 4項に記載されたスイッチング電源装置用デジタル 制御装置であって、

前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジ夕ル信号と、 前記出力電圧デ ジタル信号及び前記出力電流デジタル信号から推定された前記電源入力電圧の情 報とに基づいて、 前記スイッチング電源装置のスイッチング周期と、 オン時間ま たはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する、

ことを特徵とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 6 . 請求の範囲第 2 4項又は第 2 5項に記載されたスィツチング電源装 置用デジタル制御装置であって、 前記信号処理部は、 推定された前記電源入力電 圧の情報からスィッチング電源装置への入力電圧を判定する機能を有する、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 7 . (補正後） 請求の範囲第 2 4項力、ら第 2 6項までのいずれか 1項に記

36 補正された用紙 （条約第 19条） 載されたデジタル制御装置であつて、

前記信号処理部は、 さらに、 前記入力端子に供給された前記出力電圧アナログ 信号及び出力電流アナログ信号を、 それぞれ出力電圧デジタル信号及び出力電流 デジタル信号に変換し、 少なくとも、 前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電 流デジタル信号に基づいて、 前記スィッチ回路のスイッチング周期と、 オン時間 またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 前記指令値に基づい て制御パルスを生成すると共に、 前記出力電圧デジタル信号及び出力電流デジ夕 ル信号から、 前記スィツチング電源装置に負荷線を介して接続される負荷装置の 負荷端子電圧を推定する機能を有している、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 8 . 請求の範囲第 2 7項に記載されたスィツチング電源装置用デジタル 制御装置であって、

前記出力電圧デジタル信号及び前記出力電流デジタル信号と、 前記出力電圧デ ジ夕ル信号及び前記出力電流デジタル信号から推定された前記負荷装置の負荷端 子電圧の情報とに基づいて、 前記スィツチング電源装置のスィツチング周期と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

2 9 . 請求の範囲第 2 7項又は第 2 8項に記載されたスィッチング電源装 置用デジタル制御装置であつて、

前記信号処理部は、 前記推定された負荷端子電圧の情報から負荷装置の負荷端 子電圧を判定する機能を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 0 . スイッチング電源装置に用いられ、 スイッチング動作を制御するデ ジタル制御装置であって、

前記スィツチング電源装置の出力を表す出力アナログ信号が入力される入力端 子と、

制御信号を出力する出力端子とを有し、

前記入力端子に供給された出力アナ口グ信号を出力デジタル信号に変換し、 得 られた出力デジタル信号に基づいて、 前記スィツチング電源装置のスィツチング

37 補正された用紙 （条約第 19条） 周期と、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、 前 記指令値に基づいてパルスを生成し、 前記パルスを前記出力端子から出力するよ うになつており、

前記出力アナログ信号の出力デジタル信号への変換は、 前記スィツチ回路のス イツチング動作におけるスィッチング周期に同期して、 該スィッチング周期中の 同一位相において実行される、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 1 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 0項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

A D変換部と、 デジタル信号処理部と、 パルス生成部とを含み、

前記 A D変換部は、 前記ァナ口グ信号をデジタル信号に変換し、

前記デジタル信号処理部は、 得られたデジタル信号に基づいて、 前記スィッチ ング電源装置のスイッチング周波数、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つ を定める指令値を演算し、

前記ノ ルス生成部、 前記指令値に基づ 、てノ、レスを生成する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 2 . (補正後） 請求の範囲第 2 4項から第 3 1項までのいずれか 1項に記 載されたスィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 前記出力デジタル信号の平均値を算出し、 算出さ れた前記平均値を用いて、 回路状態を記述する状態平均化手段により、 前記スィ ツチ回路のスィツチング周波数、 オン時間またはオフ時間の少なくとも一つを定 める指令値を演算する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 3 . (補正後） 請求の範囲第 2 4項から第 3 2項までのいずれか 1項に記 載されたスィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 指令値演算周期がスィツチング周期の整数倍であ る、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジ夕ル制御装置。

3 4 . (補正後） 請求の範囲第 2 4項から第 3 3項までのいずれか 1項に記

38

補正された用紙 （条約第 19条） 載されたスィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、 前記デジタル信号処理部は、 指令値演算手段の変更により制御系の利得一位相 特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 5 . (補正後） 請求の範囲第 2 4項から第 3 3項までのいずれか 1項に記 載されたスィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 指令値演算周期の変更により制御系の利得一位相 特性の変更が可能である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 6 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 5項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記パルス生成部は、 前記デジタル信号処理部から供給された前記指令値に応 じて、 前記スイッチング電源装置のスイッチング周波数、 オン時間またはオフ時 間の少なくとも一つを設定する手段を有する、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 7 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 6項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は、 前記指令値演算手法を変更することにより、 出力 特性を、 定電流特性、 定電圧特性または定電力特性の何れかに設定し得る、 ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 8 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 7項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル信号処理部は外部から前記指令値演算手法の入力及び変更が可能 である、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

3 9 . 請求の範囲第 2 4項から第 3 8項までのいずれか 1項に記載された スィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル制御装置は、 マルチプレクサ回路を含み、 前記マルチプレクサ回 路は、 前記入力端子に供袷されるアナログ信号を、 前記 A D変換部に対して時分

39 補正された用紙 （条約第 19条） 割に供給し、

前記 A D変換部は、 その数が前記マルチプレクサ回路に供給されるアナ口グ信 号の総数よりも少ない、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

4 0 . (補正後） 請求の範囲第 2 4項から第 3 9項までのいずれか 1項に記 載されたスィッチング電源装置用デジタル制御装置であつて、

前記デジタル制御装置は、 主要素として、 デジタル' シグナル ·プロセッサを 含む、

ことを特徴とするスィッチング電源装置用デジタル制御装置。

40

補正された用紙 （条約第 19条）