发明名称 开关电源装置
摘要 本发明提供采用数位控制方式之新颖的开关电源装置。该开关电源装置包含对输入电力实行开关动作(switching)之开关电路40,将开关输出变换为直流而输出之输出电路50,以及数位控制部70。数位控制部70输入有输出电压类比讯号AS1及输出电流类比讯号AS2,并将输入之两讯号AS1与AS2变换为数位讯号。然后依据两数位讯号演算主开关42之开关频率及至少决定导通时间或不导通时间之一的指令值。依据该指令值以控制主开关42的开关动作。另又由讯号AS1与AS2之数位讯号推定电源输入电压资料及负荷端子电压资料。
申请公布号 TW370737 申请公布日期 1999.09.21
申请号 TW086119302 申请日期 1997.12.19
申请人 松井信行 发明人 松井信行;三浦幸一郎;前山繁隆;竹下隆晴
分类号 H02M3/28 主分类号 H02M3/28
代理机构 代理人 陈灿晖
主权项 1.一种开关电源装置,具备对输入电力实施开关动作以形成断续之脉冲波形状之开关输出的开关电路,将前述开关输出变换为直流而输出的输出电路,以及因应于前述输出电路之输出而控制前述开关电路之开关动作的数位控制部,以前述数位控制部为,接受前述输出电路输出之电压的输出电压类比讯号及前述输出电路输出之电流的输出电流类比讯号而将前述输出电压类比讯号及前述输出电流类比讯号各变换为输出电压数位讯号及输出电流数位讯号,至少为依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号,演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,依据前述指令値作成控制脉冲,将前述控制脉冲供给于前述开关电路并控制其开关动作,以及前述数位控制部具备由所得之前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号以推定对于开关电源装置之电源输入电压的机能为其特征者。2.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述数位控制部为,依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号,以及由前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号推定的前述电流输入电压的资料以演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値为其特征者。3.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述数位控制部具有由推定之前述电源输入电压的资料以判定输入于开关电源装置之输入电压之机能为其特征者。4.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述数位控制部更以,接受前述输出电路输出之电压的输出电压类比讯号及前述输出电路输出之电流的输出电流类比讯号而将前述输出电压类比讯号及前述输出电流类比讯号各变换为输出电压数位讯号及输出电流数位讯号,至少为依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号,演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,依据前述指令値作成控制脉冲,将前述控制脉冲供给于前述开关电路并控制其开关动作,以及前述数位控制部具备由所得之输出电压数位讯号及输出电流数位讯号以推定藉由负荷线连接于前述开关电源装置之负荷装置的负荷端子电压之机能为其特征者。5.如申请专利范围第4项的开关电源装置,其中前述数位控制部为,依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号,以及由前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号所推定之前述负荷装置之负荷端子电压的资料而演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定开时间或关时间之一的指令値为其特征者。6.如申请专利范围第4项的开关电源装置,其中前述数位控制部具备由前述推定之负荷端子电压的资料以判定负荷装置之负荷端子电压的机能为其特征者。7.一种开关电源装置,具备对输入电力实施开关动作以形成断续之脉冲波形状之开关输出的开关电路,将前述开关输出变换为直流而输出的输出电路,以及因应于前述输出电路之输出而控制前述开关电路之开关动作的数位控制部,以前述数位控制部为,由前述输出定路输出之输出电压及输出电流中至少接受其一所对应的输出类比讯号并将该输出类比讯号变换为输出数位讯号,依据所得之输出数位讯号演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,依据前述指令値作成控制脉冲,将前述控制脉冲供给于前述开关电路以控制其开关动作,以及于前述数位控制部之前述输出类比讯号至输出数位讯号的变换为同步于前述开关电路之开关动作的开关周期,于该开关周期中之同一相位实施为其特征者。8.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述数位控制部为包含AD变换部,数位讯号处理部,及脉冲作成部,前述AD变换部将前述输出类比讯号变换为输出数位讯号,前述数位讯号处理部为依据所得之输出数位讯号演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,以及前述脉冲作成部为依据前述指令値作成前述控制脉冲为其特征者。9.如申请专利范围第7项的开关电源装置,其中前述数位控制部为包含AD变换部,数位讯号处理部,及脉冲作成部,前述AD变换部将前述输出类比讯号变换为输出数位讯号,前述数位讯号处理部为依据所得之输出数位讯号演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,以及前述脉冲作成部为依据前述指令値作成前述控制脉冲为其特征者。10.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述数位讯号处理部为算出前述输出电压数位讯号的平均电压値及/或前述输出电流数位讯号之平均电流値,应用算出之前述平均电压値及/或前述平均电流値而由记述电路状态之状态平均化手段演算前述开关电路之开关频率,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的平均値为其特征者。11.如申请专利范围第10项的开关电源装置,其中前述输出电路为包含具有电感器之整流平滑电路,前述数位讯号处理部为依据电感器电流为连续的状态,及不连续的状态各实行独自之指令値演算处理为其特征者。12.如申请专利范围第11项的开关电源装置,其中前述数位讯号处理部为以前述开关电路之开关周期的整数倍的指令値演算周期实行实算,前述数位控制部至少为每于指令演算周期实行前述输出类比讯号至输出数位讯据之变换为其特征者。13.如申请专利范围第12项的开关电源装置,其中前述数位讯号处理部为由指令値演算手段之变更而使控制系之增益一相位特性之变更为可能为其特征者。14.如申请专利范围第12项的开关电源装置,其中前述数位讯号处理部为由指令値演算周期的变更而使控制系之增益一相位特性之变更为可能为其特征者。15.如申请专利范围第8项的开关电源装置,其中前述脉冲作成部具有应于前述数位讯号处理部供给之前述指令値以设定前述开关电路之开关周期,及至少设定导通时间或不导通时何之一的手段为其特征者。16.如申请专利范围第9项的开关电源装置,其中前述脉冲作成部具有应于前述数位讯号处理部供给之前述指令値以设定前述开关电路之开关周期,及至少设定导通时间或不导通时间之一的手段为其特征者。17.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述数位讯号处理部为由变更前述指令値演算手段而可将输出特性设定于定电流特性,定电压特性或定电力特性之一为其特征者。18.如申请专利范围第7项的开关电源装置,其中前述数位讯号处理部为由变更前述指令値演算手段而可将输出特性设定于定电流特性,定电压特性或定电力特性之一为其特征者。19.如申请专利范围第13项的开关电源装置,其中前述数位控制部为能由外部对前述指令値演算手段输入及变更为其特征者。20.如申请专利范围第17项的开关电源装置,其中前述数位控制部为能由外部对前述指令値演算手段输入及变更为其特征者。21.如申请专利范围第18项的开关电源装置,其中前述数位控制部为能由外部对前述指令値演算手段输入及变更为其特征者。22.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中前述输出电路为对于一开关输出具有复数之输出电路为其特征者。23.如申请专利范围第7项的开关电源装置,其中前述输出电路为对于一开关输出具有复数之输出电路为其特征者。24.如申请专利范围第22项的开关电源装置,其中前述数位控制部以控制前述开关电路之开关动作以使前述复数之输出电路输出的输出电压的电压变动幅为最小为其特征者。25.如申请专利范围第23项的开关电源装置,其中前述数位控制部以控制前述开关电路之开关动作以使前述复数之输出电路输出的输出电压的电压变动幅为最小为其特征者。26.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中具备前述开关电路,前述输出电路及前述数位控制部之电源电路为包含复数之并联连接的前述输出电路,以及各电源电路之前述数位控制部为将前述输出电流数位讯号互相授受而控制前述开关电路之开关动作以达成各电源电路之输出电流値趋向于相等的方向为其特征者。27.如申请专利范围第7项的开关电源装置,其中具备前述开关电路,前述输出电路及前述数位控制部之电源电路为包含复数之并联连接的前述输出电路,以及各电源电路之前述数位控制部为将前述输出电流数位讯号互相授受而控制前述开关电路之开关动作以达成各电源电路之实际输出电力値对其额定输出电力値的比率趋向于相等的方向为其特征者。28.如申请专利范围第1项的开关电源装置,其中具备前述开关电路,前述输出电路及前述数位控制部之电源电路为包含复数之并联连接的前述输出电路,以及各电源电路之前述数位控制部为将前述输出电流数位讯号互相授受而控制前述开关电路之开关动作以达成各电源电路之实际输出电力値对其额定输出电力値的比率趋向于相等的方向为其特征者。29.如申请专利范围第7项的开关电源装置,其中具备前述开关电路,前述输出电路及前述数位控制部之电源电路为包含复数之并联连接的前述输出电路,以及各电源电路之前述数位控制部为将前述输出电流数位讯号互相授受而控制前述开关电路之开关动作以达成各电源电路之实际输出电力値对其额定输出电力値的比率趋向于相等的方向为其特征者。30.如申请专利范围第8项的开关电源装置,其中前述数位控制部以包含数位讯号处理器为其主要要素为其特征者。31.如申请专利范围第9项的开关电源装置,其中前述数位控制部以包含数位讯号处理器为其主要要素为其特征者。32.一种开关电源装置用数位控制装置,为用于控制开关电源装置之开关动作的数位控制装置,而为至少具有2个输入端子,讯号处理部,及输出端子,前述输入端子为具备于前述讯号处理部,前述开关电源装置之输出电压的类比讯号为供给于前述输入端子的一方,前述输入端子之另一方则供给以前述开关电源装置之输出电流的类比讯号,前述讯号处理部为将供给于前述输入端子之前述输出电压类比讯号及输出电流类比讯号各变换为输出电压数位讯号及输出电流数位讯号,至少为依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号演算前述开关电路之开关周期,及演算至少决定开时间或关时间之一的指令値,依据前述指令値作成控制脉冲,并且为具有由前述输出电压数位讯数及输出电流数位讯号推定电源输入电压的机能,以及前述输出端子以输出前述控制脉冲为其特征者。33.如申请专利范围第32项的开关电源装置用数位控制装置,其中依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号,以及由前述输出电压数位讯号与前述输出电流数位讯号推定之前述电源输入电压的资料以演算前述开关电源装置之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値为其特征者。34.如申请专利范围第32项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述讯号处理部具有由推定之前述电源输入电压的资料判定对于开关电源装置之输入电压的机能为其特征者。35.如申请专利范围第32项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述讯号处理部更为将前述供给于前述输入端子之前述输出电压类比讯号及输出电流类比讯号各变换为输出电压数位讯号及输出电流数位讯号,至少为依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号演算前述开关电路的开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,依据前述指令値作成控制脉冲,并具有由前述输出电力电压数位讯号及输出电流数位讯号推定藉由负荷线连接于前述开关电源装置之负荷装置的负荷端子电压的机能为其特征者。36.如申请专利范围第35项的开关电源用数位控制装置,其中依据前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号,以及由前述输出电压数位讯号及前述输出电流数位讯号推定之前述负荷装置的负荷端子之资料演算前述开关电源装置之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値为其特征者。37.如申请专利范围第35项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述讯号处理部具有由前述推定之负荷端子电压的资料判定负荷装置之负荷端子电压的机能为其特征者。38.一种开关电源装置用数位控制装置,为用于控制开关电源装置之开关动作的数位控制装置,而为具有用于输入表示前述开关电源装置之输出的输出类比讯号之输入端子,以及用于输出控制讯号的输出端子,而以将供给于前述输入端子之输出类比讯号变换为输出数位讯号,依据所得之输出数位讯号演算前述开关电源装置之开关周期,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,依据前述指令値作成脉冲,前述脉冲为由前述输出端子输出,以及前述输出类比讯号之至输出数位讯号的变换为同步于前述开关电路之开关动作的开关周期,与该开关周期中的同一相位实行为其特征者。39.如申请专利范围第32项的开关电源装置用数位控制装置,其中具备AD变换部,数位讯号处理部及脉冲作成部,而以前述AD变换部为将前述类比讯号变换为数位讯号,前述数位讯号处理部为依据所得之数位讯号演算前述开关电源装置之开关频率数,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,以及前述脉冲作成部为依据前述指令値作成脉冲为其特征者。40.如申请专利范围第38项的开关电源装置用数位控制装置,其中具备AD变换部,数位讯号处理部及脉冲作成部,而以前述AD变换部为将前述类比讯号变换为数位讯号,前述数位讯号处理部为依据所得之数位讯号演算前述开关电源装置之开关频率数,及演算至少决定导通时间或不导通时间之一的指令値,以及前述脉冲作成部为依据前述指令値作成脉冲为其特征者。41.如申请专利范围第32项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部以其指令値演算周期为开关周期之整数倍为其特征者。42.如申请专利范围第38项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部以其指令値演算周期为开关周期之整数倍为其特征者。43.如申请专利范围第41项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部为由指令値演算手段之变更而可变更控制系之增益一相位特性为其特征者。44.如申请专利范围第42项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部为由指令値算手段之变更而可变更控制系之增益一相位特性为其特征者。45.如申请专利范围第41项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部为由指令値演算周期之变更而可变更控制系之增益一相位特性为其特征者。46.如申请专利范围第42项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部为由指令値演算周期之变更而可变更控制系之增益一相位特性为其特征者。47.如申请专利范围第39项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述脉冲作成部为因应于前述数位讯号处理部供给的前述指令値设定前述开关电源装置之开关频率,及设定至少导通时间或不导通时间之一为其特征者。48.如申请专利范围第40项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述脉冲作成部为因应于前述数位讯号处理部供给的前述指令値设定前述开关电源装置之开关频率,及设定至少导通时间或不导通时间之一为其特征者。49.如申请专利范围第32项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部为由变更前述指令値演算手段,而能将其输出特性设定为定电流特性,定电压特性或定电力特性之任一特性为其特征者。50.如申请专利范围第38项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部为由变更前述指令値演算手段,而能将其输出特性设定为定电流特性,定电压特性或定电力特性之任一特性为其特征者。51.如申请专利范围第43项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部可由外部对前述指令値演算手段实行输入及变更为其特征者。52.如申请专利范围第49项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部可由外部对前述指令値演算手段实行输入及变更为其特征者。53.如申请专利范围第50项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位讯号处理部可由外部对前述指令値演算手段实行输入及变更为其特征者。54.如申请专利范围第39项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位控制装置为包含多工电路,前述多工电路将供给于前述输入端子之类比讯号以时分割方式供给于前述AD变换部,前述AD变换部之数为比供给于前述多工电路之类比讯号之总数为少为其特征者。55.如申请专利范围第40项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位控制装置为包含多工电路,前述多工电路将供给于前述输入端子之类比讯号以时分割方式供给于前述AD变换部,前述AD变换部之数为比供给于前述多工电路之类比讯号之总数为少为其特征者。56.如申请专利范围第39项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位控制装置包含数位讯号处理器为其主要要素为其特征者。57.如申请专利范围第40项的开关电源装置用数位控制装置,其中前述数位控制装置包含数位讯号处理器为其主要要素为其特征者。图式简单说明:第一图表示本发明之开关电源装置之一实施例的方块图。第二图表示第一图所示开关电源装置之等效电路图。第三图表示本发明之开关电源装置之更具体的实施例方块图。第四图表示本发明之开关电源装置之控制顺序之一实施例的流程图。第五图表示本发明之开关电源之脉冲作成部之动作说明的时序图。第六图表示本发明之开关电源装置之控制顺序之一实施例的流程图。第七图表示本发明之开关电源装置之控制顺序之一实施例的流程图。第八图表示本发明之开关电源装置之另一实施例的方块图。第九图表示本发明之开关电源装置之又一实拖例的方块图。第十图表示本发明之开关电源装置之又一实施例的方块图。第十一图表示本发明之开关电源装置之又一实施例的方块图。第十二图表示对应于第一图之推定负荷装置之负荷端子电压之实施例的方块图。
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