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DC/DC转换器的制作方法

2022-07-10 16:13:40 来源:中国专利 TAG:

dc/dc转换器
技术领域
1.本技术涉及dc/dc转换器。


背景技术:

2.以减少由高次谐波电流引起的噪声为目的,提出了以下所示的以往的dc/dc转换器。
3.以往的作为dc/dc转换器的电源装置具有:从对交流电源进行了全波整流之后分支的多个电流路径;设置于该各电流路径的多个电感器;将多个电感器各自的输出电流向共用的电容元件供给而生成直流电压的直流电压生成部;以及控制向该多个电感器流动的电流的开关部。开关部按照多个电感器的每一个而使用不同的相位进行基于开关的控制。通过这样的结构,电流路径被分支成多个,各电流路径的电流值减小,能够减小各开关晶体管的电流。此外,由于将开关的相位错开,因此能够减小向多个电感器流动的电流综合值的纹波(ripple)成分,能够减少成为噪声的高次谐波电流(例如参照专利文献1)。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特开2007-195282号公报


技术实现要素:

7.发明要解决的课题
8.以往的dc/dc转换器是将分别具备电感器及开关晶体管而构成电流路径的多个转换器并联连接,按照各转换器而使用不同的相位进行开关控制的交错型dc/dc转换器。在该情况下,对应于转换器的台数而使开关频率的总计增加,有可能对广播带域、例如am(振幅调制)无线电广播等产生噪声干涉,特别是在车载用途的dc/dc转换器中,要求避免对车载无线装置(am无线电广播)产生噪声干涉。
9.然而,从dc/dc转换器的电路损失、发热的观点出发而将开关频率的总计设定得比广播带域低,因此存在周边部件、特别是电感器大型化这样的问题点。
10.本技术公开了用于解决上述那样的课题的技术,其目的在于提供一种dc-dc转换器,其能够减少由高次谐波电流引起的噪声,避开特定的频带,抑制电路损失及发热,且能够促进小型化。
11.用于解决课题的方案
12.本技术公开的dc/dc转换器具备n台转换器和控制部,所述n台转换器分别具有电感器、开关元件及防逆流元件,并被并联连接,所述控制部以被设定的开关频率对各所述转换器的所述开关元件进行开关控制而控制所述n台转换器。所述控制部对各所述转换器以相位互不相同的方式进行控制,以使得所述开关频率的总计成为预先设定的第一非选择频带的范围外。在各所述转换器中,所述电感器由所述开关频率越高则越小的电感构成,所述电感器的损失与所述开关元件的损失的总损失对应于所述开关频率而变化。并且,在所述n
台转换器中的至少一个转换器中,所述开关元件通过比第二非选择频带设定得高的所述开关频率来控制,且栅极总电荷量构成得小,使得与所述开关频率设定得比所述第二非选择频带低的情况相比所述总损失减小,所述第二非选择频带将所述第一非选择频带的上限频率、下限频率各自的1/n的频率作为上限、下限。
13.发明效果
14.根据本技术公开的dc/dc转换器,能够实现高次谐波电流引起的噪声的减少。而且,能够避开所述第一非选择频带,并抑制电路损失及发热,且促进小型化。
附图说明
15.图1是表示实施方式1的dc/dc转换器的概略结构的图。
16.图2是说明实施方式1的dc/dc转换器的动作的各部分的波形图。
17.图3是表示实施方式1的总频率的范围的图。
18.图4是将实施方式1的与开关频率对应的电路损失的特性与比较例一起表示的图。
19.图5是说明实施方式1的开关频率的区域的图。
20.图6是说明实施方式1的另一例的开关频率的区域的图。
21.图7是说明实施方式1的另一例的开关频率的区域的图。
22.图8是表示实施方式1的另一例的电路损失的特性的图。
23.图9是表示实施方式2的dc/dc转换器的概略结构的图。
24.图10是表示实施方式3的dc/dc转换器的概略结构的图。
25.图11是说明实施方式4的dc/dc转换器的动作的各部分的波形图。
26.图12是说明实施方式4的另一例的开关频率的变动区域的图。
27.图13是说明实施方式4的另一例的开关频率的变动区域的图。
28.图14是说明实施方式4的另一例的开关频率的变动区域的图。
29.图15是说明实施方式5的dc/dc转换器的开关频率的图。
具体实施方式
30.实施方式1.
31.图1是表示实施方式1的dc/dc转换器的概略结构的图。
32.如图1所示,dc/dc转换器100具备将输入侧及输出侧分别并联连接的n台转换器dck(k=1~n)。各转换器dck由具备电感器lk、开关元件qk及作为防逆流元件的二极管dk的升压断继开关电路构成。
33.需要说明的是,n为复数,在本例中为3。即,将分别具备电感器l1、l2、l3、开关元件q1、q2、q3、二极管d1、d2、d3的三台转换器dc1、dc2、dc3并联连接。
34.另外,dc/dc转换器100具备:产生输入电压vin的输入电压产生源(以下,称为电源11);以及通过对各开关元件qk以互不相同的相位进行开关控制而控制各转换器dck的作为控制部的控制器12。并且,对输入电压vin进行升压,经由输出电容器co向负载101供给作为输出电压vo的直流电力。
35.需要说明的是,输出电容器co作为用于避免使输出电压vo在短时间内较大变动的滤波器而设置。该输出电容器co可以分别连接于各转换器dck的输出侧。
36.这样,dc/dc转换器100是将多个转换器dck并联连接并按照各转换器dck而使用不同的相位进行开关控制的交错型dc/dc转换器。
37.各开关元件qk使用例如mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor,金属氧化物半导体场效应管)或igbt(insulated gate bipolar transistor,绝缘栅双极型晶体管)等自关断型的开关元件。
38.控制器12由例如cpu(central processing unit,中央处理单元)或fpga(field programmable gate array,现场可编程门阵列)等运算处理电路构成,生成对各开关元件qk进行pwm(pulse width modulation,脉冲宽度调制)控制的控制信号,在该情况下,生成栅极信号gk(g1、g2、g3)并输出。
39.图2是说明dc/dc转换器100的动作的各部分的波形图。
40.图2示出各开关元件q1、q2、q3的栅极信号g1、g2、g3;向各电感器l1、l2、l3流动的电感器电流il1、il2、il3;以及从电源11输入的输入电流ia。输入电流ia等于电感器电流il1、il2、il3的总和。
41.在该情况下,各转换器dck的开关元件qk以相等的开关频率f被控制,栅极信号gk成为周期t(=1/f)相等且相位各错开(2π/n)的pwm信号。即,栅极信号g1、g2、g3的相位各相差t/3。
42.各电感器电流ilk(il1、il2、il3)成为在开关元件qk为接通状态下增大且在开关元件qk为断开状态下减少的三角状的电流波形,各电感器电流ilk的平均电流ilav及振幅δilk(δil1、δil2、δil3)分别大致相等。
43.电感器电流il1、il2、il3的总和即输入电流ia成为以作为各开关频率f的总计的总频率fa进行变动的三角状的电流波形。在该情况下,各开关元件qk以相等的开关频率f,相位各错开(2π/3)地被控制,因此总频率fa为开关频率f的大致3倍,周期ta(=1/fa)成为开关周期t的大致(1/3)倍。
44.输入电流ia的平均电流iaav成为各电感器电流ilk的平均电流ilav的大致3倍,输入电流ia的振幅δia成为各电感器电流ilk的振幅δilk的大致(1/3)倍。
45.这样,作为电感器电流il1、il2、il3的总和的输入电流ia的振幅δia减少,由此,能够减少与dc/dc转换器100的开关相伴的高次谐波电流的振幅,能够减少由高次谐波电流引起的噪声。而且,输入电流ia的平均电流iaav被分散成各电感器lk的平均电流ilav,特别是在输出功率大的情况下,能够提高dc/dc转换器100的转换效率。
46.当将这样构成而被控制的dc/dc转换器100用于例如车载用途时,如上所述,要求避免对车载无线装置(am无线电广播)产生噪声干涉。am无线电广播的广播频带大约为526.5khz~1606.5khz,接近在dc/dc转换器中通常使用的开关频率的带域。
47.图3是表示dc/dc转换器100的总频率fa的范围的图。
48.在dc/dc转换器100中,设定各开关元件qk的开关频率f,以使得总频率fa成为作为第一非选择频带的am无线电广播的广播频带(以下,称为am带域b1)的范围外。即,总频率fa在设为上限频率fh、下限频率fl的am带域b1的范围外,在比am带域b1低的低频带a1或比am带域b1高的高频带c1之中使用。
49.需要说明的是,在该实施方式中,将总频率fa设为高频带c1内,各开关元件qk以相等的开关频率f被控制。
50.图4是将与开关频率对应的电路损失的特性与比较例一起表示的图。在此,示出在电源11中使用车载用蓄电池的情况。
51.各转换器dck的电路损失由各电感器lk的损失pl与开关元件qk的损失pq的总损失psum表示。
52.在该实施方式中,使用栅极总电荷量qg比通常使用的开关元件小的例如具有25nc左右以下的栅极总电荷量qg的开关元件qk。相对于此,在比较例中,示出使用了以往广泛使用的例如栅极总电荷量qg为50nc左右以上的开关元件的情况,图示出开关元件的损失pq-a以及损失pq-a与电感器lk的损失pl的总损失psum-a。
53.在各转换器dck中,开关元件qk的开关频率f在比作为第二非选择频带的非选择带域b2高的频带c2内设定,第二非选择频带将am带域b1的上限频率fh、下限频率fl各自的1/n(在该情况下,为1/3)作为上限fh/3(约535.5khz)、下限fl/3(约175.5khz)。
54.各转换器dck内的电感器lk由不会成为小于下限值的程度的小的电感构成,开关频率f越高,则成为越小的电感。
55.需要说明的是,电感器lk的电感为了简便起见而记载为电感lk。
56.电感lk的下限值inflk通过向电感器lk的两端施加的电压vlk、由电感器电流ilk的平均值(平均电流)ilav及限制值illim决定的最大纹波宽度δilmax、开关频率f及占空比d来决定,由以下的式(1)表示。
57.inflk=(vlk/δilmax)
·d·
(1/f)

(1)
58.需要说明的是,向电感器lk的两端施加的电压vlk与输入电压vin相等。而且,电感器电流ilk的限制值illim例如是为了使由高次谐波电流成分引起的噪声水平收敛于标准值而确定的规格值或者电感器lk的饱和电流值等。在该情况下,限制值illim在各电感器lk中相等,但是也可以按照各电感器lk而不同。
59.在图4中,示出将电感lk设定为下限值inflk时的特性。
60.如图4所示,在开关元件qk中,当开关频率f升高时,开关损失增加,因此损失pq增加。在该情况下,由于栅极总电荷量qg小,与比较例的损失pq-a相比,损失pq小,能够格外减小伴随着开关频率f的增加而损失pq增大的斜度。
61.在电感器lk中,产生由电阻成分引起的铜损、由在铁心内产生的铁损及趋肤效应等的组合引起的损失pl。如上所述,由于由开关频率f越高则越小的电感lk构成,因此在低频率区域中,铜损占主导,当开关频率f升高时,铜损减少而使损失pl也减少。当频率升高时,铁损增加,进而有时也加入由趋肤效应引起的损失,损失pl从减少转为增加。
62.当开关频率f比频带a2高时,总损失psum(=pq pl)比频带a2内的最小值pα减小,在比非选择带域b2高的频带c2内,具有比pα减小的区间fw。
63.在该实施方式中,开关频率f在比非选择带域b2高的频带c2内设定,特别是总损失psum(=pq pl)设定为比低于非选择带域b2的频带a2内的最小值pα减小的区间fw。在比非选择带域b2高的频带c2中,如果将成为总损失psum=pα的开关频率设为fα,则区间fw成为(fh/3)~fα。
64.例如,当将开关频率f设为区间fw内的x时,电感器lk的损失pl(=p1)与开关元件qk的损失pq(=p2)的总损失psum(=p3)比pα小。即,与开关频率f设定得比非选择带域b2低的情况相比,总损失psum小。
65.在比较例中,开关元件的损失pq-a大,而且与开关频率f的增加相伴的损失pq-a的上升率也大,总损失psum-a也同样增大。因此,在比较例中,无法将频带a2内的比总损失psum-a的最小值小的区间设置于频带c2内,即,不存在相当于区间fw的区间。
66.如以上那样,在该实施方式中,通过将栅极总电荷量qg小的开关元件qk用于转换器dck,由此将区间fw设置在频带c2内,使用该区间fw内的开关频率f,在区间fw中,总损失psum(=pq pl)比低于非选择带域b2的频带a2内的最小值pα减小。
67.图5是说明开关频率f的区域的图。
68.如图5所示,区间fw成为包含于am带域b1且包含am带域b1的中央部的区间。利用这样的特性,可以将开关频率f预先设定于am带域b1内的中央部,能够容易将开关频率f设定在区间fw内。
69.区间fw与am带域b1的关系对应于转换器dck的台数n而变化,图6、图7分别示出n=2、n=4的情况。无论哪种情况,区间fw都成为包含am带域b1的中央部的区间,因此能够将开关频率f预先设定于am带域b1内的中央部。
70.需要说明的是,栅极总电荷量qg并不局限于上述的值,只要在频带c2内能够形成总损失psum比频带a2内的最小值pα减小的区间fw,能够将开关频率f设定在区间fw内即可。
71.即,在各转换器dck中,电感器lk由开关频率越高则越小的电感构成,且使用在频带c2内设定的开关频率f来控制,并将开关元件qk的栅极总电荷量qg构成得小,使得与开关频率f假设在频带a2内设定的情况相比总损失psum减小。
72.这样,在各转换器dck中,能够使用比非选择带域b2高的频带c2内的开关频率f而使总损失psum减小,能够实现电感器lk的小型化和总损失psum的减少这双方。因此,dc/dc转换器100被抑制电路损失及发热,且能够促进小型化。
73.另外,由于使用比非选择带域b2高的频带c2内的开关频率f来控制各转换器dck,因此在dc/dc转换器100中,总频率fa能够容易且可靠地避开am带域b1,其中,非选择带域b2将am带域b1的上限频率fh、下限频率fl各自的1/n的频率作为上限、下限。
74.另外,在电源11中使用车载用蓄电池的情况下,标准值(typical value)为12v左右,但是如果包含瞬时变动,则需要考虑6v~19v左右的变动。在这样输入电压vin的变动幅度大的情况下,随着输入电压vin降低,输入电流ia的平均电流iaav增大,各电感器电流ilk的平均电流ilav也增大。在该情况下,如果开关频率f高,电感lk减小,则铜损进一步减少,因此总损失psum的减少化效果升高。
75.另外,由于各转换器dck由作为升压转换器的升压断继开关电路构成,因此,当各电感器电流ilk的平均电流ilav增大时,如果开关频率f高且电感lk减小,则铜损进一步减少而使总损失psum的减少化效果升高。
76.另外,由于电感lk基于上述下限值inflk来决定,因此能够容易且可靠地决定开关频率f越高则越小的电感lk。
77.需要说明的是,开关元件qk除了si半导体以外,也可以使用gan或sic等的宽禁带半导体构成。使用了宽禁带半导体的开关元件qk由于栅极总电荷量qg小且开关元件qk的损失pq小,因此在开关频率f高的区域能有效地实现总损失psum的减少化。
78.另外,在上述实施方式中,将n台转换器dck同样地构成而以相等的开关频率f进行了控制,但是并不局限于此。即,关于至少一台转换器dck,使用栅极总电荷量qg小的开关元
件qk,在频带c2内,以总损失psum比频带a2内的最小值pα减小那样的开关频率f进行控制。由此,能够抑制转换器dck的总损失psum并实现电感器lk的小型化,因此能够对dc/dc转换器100的电路损失及发热的抑制及小型化作出贡献。
79.在该情况下,dc/dc转换器100的总频率fa只要为am带域b1的范围外即可,可以为低频带a1内。
80.另外,上述实施方式以避开am带域b1的方式决定了总频率fa,但是将am带域b1以外的频带设为第一非选择频带而避开的情况下,也同样能够适用。
81.另外,在上述实施方式中,将电感lk对应于开关频率f而设定为例如下限值inflk,但是也可以使用具有已知电感的既成的电感器制品。
82.电感器制品多种多样,例如具有1μh、1.5μh、2.2μh、3.3μh、4.7μh、6.8μh、10μh、15μh、22μh、

这样的数值的电感。从这些电感器制品之中,能够通过不会小于下限值inflk的程度的小的电感构成电感器lk。
83.图8示出使用了既成的电感器制品的转换器dck中的与开关频率对应的电路损失的特性。各转换器dck的电路损失由电感器lk的损失pla与开关元件qk的损失pq的总损失psuma来表示。需要说明的是,使用与图4所示的情况同样的开关元件qk。
84.在该情况下,由于对应于开关频率的增加而电感呈阶梯状地减小,因此电感器lk的损失pla及总损失psuma也逐级变化,但是以与图4所示的情况同样的趋势变化。即,当开关频率f比频带a2高时,总损失psuma比频带a2内的最小值pα减小,在比非选择带域b2高的频带c2内具有比pα减小的区间fw。并且,在区间fw内设定控制使用的开关频率f。在比非选择带域b2高的频带c2中,将成为总损失psuma=pα的开关频率设为fα时,区间fw成为(fh/3)~fα。
85.例如,当将开关频率f设为区间fw内的xa时,电感器lk的损失pla(=p1a)与开关元件qk的损失pq(=p2a)的总损失psuma(=p3a)比pα小。即,与开关频率f设定得比非选择带域b2低的情况相比,总损失psuma小。
86.在该情况下,也能够抑制各转换器dck的总损失psuma并实现电感器lk的小型化,因此与上述实施方式同样,能够抑制dc/dc转换器100的电路损失及发热,并促进小型化。而且,能够使用既成的电感器制品而容易地构成各转换器dck。
87.需要说明的是,可以将多个既成的电感器制品串并联组合而构成具有所希望的电感的电感器lk。
88.实施方式2.
89.图9是表示实施方式2的dc/dc转换器的概略结构的图。
90.如图9所示,dc/dc转换器100a具备将输入侧及输出侧分别并联连接的n台转换器dcak(k=1~n)。各转换器dcak由具备电感器lk、开关元件qk及作为防逆流元件的开关元件sk的升压断继开关电路构成。需要说明的是,n为复数,在本例中为3,将三台转换器dca1、dca2、dca3并联连接。
91.在该实施方式2中,各转换器dcak内的防逆流元件使用开关元件sk,作为控制部的控制器12a对各开关元件qk和各开关元件sk进行开关控制。其他结构与上述实施方式1同样。
92.各开关元件sk与开关元件qk同样,使用mosfet或igbt等自关断型的开关元件。
93.控制器12a生成栅极信号gk而对各开关元件qk以互不相同的相位进行开关控制,并生成接通断开与栅极信号gk相反的pwm信号即栅极信号gak(ga1、ga2、ga3)而对各开关元件sk进行开关控制。需要说明的是,对栅极信号gk、gak设置失效时间,以避免开关元件qk与开关元件sk同时接通。
94.在该实施方式中,各转换器dcak也使用与上述实施方式1同样的电感器lk及开关元件qk,以同样的开关频率f被控制。
95.即,电感器lk的电感对应于开关频率f,基于下限值inflk而设定得小,使用栅极总电荷量qg小的开关元件qk。并且,开关频率f在比非选择带域b2高的频带c2内设定,特别是设定在总损失psum(=pq pl)比低于非选择带域b2的频带a2内的最小值pα减小的区间fw。
96.因此,与上述实施方式1同样,在各转换器dcak中,使用比非选择带域b2高的频带c2内的开关频率f,总损失psum能够减小,能实现电感器lk的小型化和总损失psum的减少这双方。由此,在dc/dc转换器100a中,总频率fa能够容易且可靠地避开am带域b1,并抑制电路损失及发热,且促进小型化。
97.需要说明的是,在该实施方式中,开关元件sk也以与开关元件qk相同的开关频率f被控制,开关元件sk的损失对应于开关频率f而变动。因此,关于开关元件sk也由栅极总电荷量qg小的元件构成,决定开关频率f的依据中使用的总损失psum优选加上开关元件sk的损失来使用。
98.实施方式3.
99.图10是表示实施方式3的dc/dc转换器的概略结构的图。
100.如图10所示,dc/dc转换器100b具备将输入侧及输出侧分别并联连接的n台转换器dcbk(k=1~n)。各转换器dcbk由具备电感器lk、开关元件qk及作为防逆流元件的二极管dk的降压断继开关电路构成。需要说明的是,n为复数,在本例中为3,将三台转换器dcb1、dcb2、dcb3并联连接。
101.作为控制部的控制器12b通过将各开关元件qk以互不相同的相位进行开关控制来控制各转换器dcbk,对输入电压vin进行降压,经由输出电容器co向负载101供给作为输出电压vo的直流电力。
102.其他结构与上述实施方式1同样。
103.在该实施方式中,各转换器dcbk由作为降压转换器的降压断继开关电路构成,向各电感器lk流动的电感器电流ilk是各转换器dcbk的输出电流,电感器电流il1、il2、il3的总和作为输出电流ia而从dc/dc转换器100b输出。
104.各转换器dcbk内的电感器lk由不会成为小于下限值的程度的小的电感构成,成为开关频率f越高则越小的电感。
105.在该情况下,电感lk的下限值inflk也由上述实施方式1所示的式(1)表示。但是,向电感器lk的两端施加的电压vlk是输入电压vin与输出电压vo的差异电压(vin-vo)。
106.在该实施方式中,各转换器dcbk也使用与上述实施方式1同样的电感器lk及开关元件qk,以同样的开关频率f被控制。
107.即,电感器lk的电感对应于开关频率f,基于下限值inflk而设定得小,使用栅极总电荷量qg小的开关元件qk。并且,开关频率f在比非选择带域b2高的频带c2内设定,特别是设定在总损失psum(=pq pl)比低于非选择带域b2的频带a2内的最小值pα减小的区间fw。
108.因此,与上述实施方式1同样,在各转换器dcak中,使用比非选择带域b2高的频带c2内的开关频率f,总损失psum能够减小,能实现电感器lk的小型化和总损失psum的减少这双方。由此,在dc/dc转换器100b中,总频率fa能够容易且可靠地避开am带域b1,并抑制电路损失及发热,且促进小型化。
109.需要说明的是,在该实施方式中,也可以应用上述实施方式2,使用开关元件sk作为防逆流元件。
110.另外,各转换器并不局限于上述实施方式1、2所示的结构,可以为升降压转换器、cuk转换器、zeta转换器或sepic转换器等。
111.实施方式4.
112.在上述实施方式1中,固定为设定的开关频率f来控制各转换器dck,但是在该实施方式4中,使开关频率f在时间上变动地对其进行使用。
113.图11是说明实施方式4的dc/dc转换器的动作的动作波形图。在此,示出使用了转换器dck的并联数为2的dc/dc转换器100的例子。
114.如图11所示,开关元件qk(q1、q2)在时刻t1,开关频率f从fa切换为fb,即,开关周期t从ta(=1/fa)切换为tb(=1/fb)。两个开关元件qk将相位各错开π地被控制,因此在开关周期t为ta的区间中具有(ta/2)的错开地进行开关,在开关周期t为tb的区间中具有(tb/2)的错开地进行开关。
115.电感器电流il1、il2的总和即输入电流ia成为以作为各开关频率f的总计的总频率fa而变动的三角状的电流波形。即,输入电流ia在开关周期t为ta的区间中,以ta的大致1/2倍的周期taa变动,在开关周期t为tb的区间中,以tb的大致1/2倍的周期tab变动。
116.需要说明的是,在该情况下,说明了开关频率f在时刻t1变化时的状态,但是也可以使3个种类以上的开关频率f以预先设定的时间间隔变化。
117.另外,以满足对应于多个开关频率f内的最低开关频率而运算的电感的下限值inflk的方式使用电感lk,即,使用不会小于下限值inflk的程度地小的电感lk。此外,在总损失psum(=pq pl)比频带a2内的最小值pα减小的区间fw内,选择多个开关频率f,使其在时间上变动。
118.在该实施方式中,也与上述实施方式1同样,电感器lk的电感对应于开关频率f,基于下限值inflk而设定得小,使用栅极总电荷量qg小的开关元件qk。并且,开关频率f在比非选择带域b2高的频带c2内设定,特别是设定在总损失psum(=pq pl)比低于非选择带域b2的频带a2内的最小值pα减小的区间fw。
119.因此,与上述实施方式1同样,在各转换器dck中,使用比非选择带域b2高的频带c2内的开关频率f,总损失psum能够减小,能实现电感器lk的小型化和总损失psum的减少这双方。由此,在dc/dc转换器100中,能够使总频率fa容易且可靠地避开am带域b1,并抑制电路损失及发热,且能够促进小型化。
120.另外,由于使多个开关频率f在时间上变动地对其进行使用,因此进一步减少电感器电流ilk的总和即电流ia的振幅δia,使以开关频率f为起因的噪声成分分散,由此,能够进一步减少与dc/dc转换器100的开关相伴的高次谐波电流引起的噪声。
121.需要说明的是,使多个开关频率f在时间上变动的区域优选为总损失psum比最小值pα减小的区间fw内,但只要平均值为区间fw内,就能得到电感器lk的小型化及总损失
psum的减少的效果。基于图12,进行以下说明。
122.如图12所示,由于区间fw是包含于am带域b1且包含am带域b1的中央部的区间,因此使开关频率f在比非选择带域b2高的频带c2内且在成为am带域b1内的区间ffw变动。需要说明的是,以开关频率f的平均值fav成为区间fw内的方式使开关频率f变动。
123.由于区间ffw以(fh/2)~fh预先设定,因此能够容易设定开关频率f。
124.区间ffw与am带域b1的关系对应于转换器dck的台数n而变化,图13、图14分别示出n=3、n=4的情况。无论哪种情况,都是区间fw成为包含am带域b1的中央部的区间,使开关频率f在比非选择带域b2高的频带c2内,在成为am带域b1内的区间ffw变动。特别是n=4的情况下,区间ffw与am带域b1一致。而且,开关频率f的平均值fav成为区间fw内。
125.无论哪种情况,都能够容易设定开关频率f。
126.实施方式5.
127.在实施方式4中,在多个转换器dck中同样地使开关频率f在时间上变动地对其进行使用,但是在该实施方式5中,在至少一个转换器dck中使用不同的开关频率f。
128.图15是说明该实施方式5的dc/dc转换器的开关频率的图。在该情况下,使用转换器dck的并联数为4的dc/dc转换器100。
129.如图15所示,四个转换器dck的栅极信号gk(g1、g2、g3,g4)在期间a、期间b、期间c、期间d、期间e、期间f切换开关频率f。
130.在该情况下,也如上述实施方式4所示,在总损失psum(=pq pl)比频带a2内减小的区间fw内,选择多个开关频率f。而且,切换前后的开关频率f的差异频率即频率间隔受到限制,例如,以100khz以下的频率间隔进行切换。
131.在该情况下,使用五种开关频率fa、fb、fc、fd、fe、ff(fa《fb《fc《fd《fe《ff),如图15所示进行切换。在期间a~期间f,当以依次切换为fa、fb、fc、fd、fe、ff的栅极信号g3为基准时,在栅极信号g1的期间e、栅极信号g2的期间d及栅极信号g4的期间b~期间e中,开关频率f不同。
132.在该实施方式中,也使多个开关频率f在时间上变动地对其进行使用,因此进一步减少电感器电流ilk的总和即电流ia的振幅δia,能够使以开关频率f为起因的噪声成分进一步分散。而且,由于在至少一个转换器dck中使用不同的开关频率f,因此能够进一步使噪声成分向大范围分散,能够进一步减少与开关相伴的高次谐波电流引起的噪声。
133.需要说明的是,图15所示的切换模式只不过为一例,只要能够避免多个转换器dck以相等的开关频率f在时间上变动的情况即可,只要对应于产生的噪声水平的状况而适当设定最佳的开关频率f即可。
134.在上述实施方式1~5中,说明了车载用途的dc/dc转换器,但是并不局限于此。能够应用于以与dc/dc转换器中使用的开关频率f接近的频带使用且需要避免噪声干涉的设备,例如家庭用的音频播放器或医疗设备等设置于dc/dc转换器的周边的情况,能得到同样的效果。在该情况下,将上述设备的频带设为第一非选择频带。
135.本技术记载了各种例示性的实施方式及实施例,但是一个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能并不局限于特定实施方式的应用,能够单独或者以各种组合应用于实施方式。
136.因此,在本技术公开的技术范围内可想到未例示的无数变形例。例如,包括对至少
一个构成要素进行变形的情况、追加至少一个构成要素的情况或省略至少一个构成要素的情况、以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
137.附图标记说明
138.12、12a、12b控制器,100、100a、100b dc/dc转换器,b1 am带域,b2非选择带域,dk二极管,dck、dcak、dcbk转换器,f开关频率,ilk电感器电流,lk电感器,pl、pla电感器的损失,pq开关元件的损失,psum、psuma总损失,qk开关元件,qg栅极总电荷量,sk开关元件。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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