DE112017005037T5 - DC/DC-Wandler - Google Patents

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Keisuke Kanda
Michito Enomoto
Shingo Suzuki
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Abstract

Bei einer Spannungssteigerung von einer Eingabeeinheit (20A) zu einer Ausgabeeinheit (20B) oder einer Spannungsverringerung von der Ausgabeeinheit (20B) zur Eingabeeinheit (20A) gibt ein zweiter Treiber-IC (10B) in einem DC/DC-Wandler (1) ein Steuersignal zum Steuern eines Schaltelements (Q4) an eine Ladungspumpenschaltung (30) aus, um abwechselnd das Ein/Ausschalten zu wiederholen, wenn ein Schaltelement (Q1) eingeschaltet ist und ein Schaltelement (Q2) ausgeschaltet ist. Bei einer Spannungserhöhung von der Ausgabeeinheit (20B) zur Eingabeeinheit (20A) oder einer Spannungsverringerung von der Eingabeeinheit (20A) zur Ausgabeeinheit (20B) gibt ein erster Treiber-IC (10A) ein Steuersignal zum Steuern des Schaltelements (Q2) an die Ladungspumpenschaltung (30) aus, um abwechselnd das Ein/Ausschalten zu wiederholen, wenn ein Schaltelement (Q3) eingeschaltet ist und das Schaltelement (Q4) ausgeschaltet ist. Dadurch kann der DC/DC-Wandler (1) die Ladungspumpenschaltung antreiben, ohne eine Oszillatorschaltung vorzusehen.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen DC/DC-Wandler.
  • HINTERGRUND
  • Es gibt einen DC/DC-Wandler, der zu bidirektionaler Aufwärts/Abwärts-Spannungswandlung in der Lage sind. Ein solcher DC/DC-Wandler muss beim Steigern oder Verringern der Spannung eines von zwei Schaltelementen, die auf einer Hi-Seite angeordnet sind, EIN halten, und umfasst somit auch DC/DC-Wandler mit einer Ladungspumpenschaltung, die einen Treiber-IC, der das Ein-/Ausschalten der Schaltelemente steuert, mit Energie versorgt, sowie eine Oszillatorschaltung zum Betreiben der Ladungspumpenschaltung (siehe z.B. Patentliteratur 1).
  • Zitierungen
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 2014-175124
  • Übersicht
  • Technisches Problem
  • Da bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen DC/DC-Wandler eine Oszillatorschaltung zum Betreiben einer Ladungspumpenschaltung vorgesehen ist, besteht Verbesserungspotenzial im Hinblick auf die Reduzierung der Teileanzahl.
  • Ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen DC/DC-Wandler bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Ladungspumpenschaltung zu betreiben ohne eine Oszillatorschaltung bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, beinhaltet ein DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung eine Drosselspule; eine erste Ein/Ausgabeeinheit und eine zweite Ein/Ausgabeeinheit, von denen eine als Eingabeeinheit und die andere als Ausgabeeinheit dient; ein erstes Schaltelement, das im EIN-Zustand die erste Ein/Ausgabeeinheit und ein Ende der Drosselspule verbindet und im AUS-Zustand die Verbindung zwischen der ersten Ein/Ausgabeeinheit und einem Ende der Drosselspule trennt; ein zweites Schaltelement, das zwischen einem ersten Verbindungspunkt und GND angeordnet ist, wobei sich der erste Verbindungspunkt zwischen einem Ende der Drosselspule und dem ersten Schaltelement befindet, und wobei das zweite Schaltelement im EIN-Zustand den ersten Verbindungspunkt und GND verbindet und im AUS-Zustand die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungspunkt und GND trennt; ein drittes Schaltelement, das im eigeschalteten Zustand die zweite Ein/Ausgabeeinheit und das andere Ende der Drosselspule verbindet und im AUS-Zustand die Verbindung zwischen der zweiten Ein/Ausgabeeinheit und dem anderen Ende der Drosselspule trennt; ein viertes Schaltelement, das zwischen einem zweiten Verbindungspunkt und GND angeordnet ist, wobei sich der zweite Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende der Drosselspule und dem dritten Schaltelement befindet, und wobei das vierte Schaltelement im EIN-Zustand den zweiten Verbindungspunkt und GND verbindet und im AUS-Zustand die Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und GND trennt; eine erste Steuereinheit, die das Ein-/Ausschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements steuert; eine zweite Steuereinheit, die das Ein/Ausschalten des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements steuert; und eine Ladungspumpenschaltung, die die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit mit Energie versorgt, wobei wenn die in die erste Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung gesteigert wird, um an die zweite Ein/Ausgabeeinheit ausgeben zu werden, oder wenn die in die zweite Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung verringert wird, um an die erste Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, die zweite Steuereinheit ein Steuersignal an die Ladungspumpenschaltung zum Steuern des vierten Schaltelements ausgibt, so dass abwechselnd der EIN-Zustand oder der AUS-Zustand wiederholt wird, wenn sich das erste Schaltelement im EIN-Zustand und das zweite Schaltelement im AUS-Zustand befindet, und wobei wenn die in die zweite Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung gesteigert wird, um an die erste Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, oder wenn die in die erste Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung verringert wird, um an die zweite Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, die erste Steuereinheit ein Steuersignal an die Ladungspumpenschaltung zum Steuern des zweiten Schaltelements ausgibt, so dass abwechselnd der EIN-Zustand oder der AUS-Zustand wiederholt wird, wenn sich das dritte Schaltelement im EIN-Zustand und das vierte Schaltelement im AUS-Zustand befindet.
  • Weiterhin ist es in dem DC/DC-Wandler wünschenswert, dass die Ladungspumpenschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Kondensator, der parallel zur ersten Steuereinheit geschaltet ist und der die erste Steuereinheit mit Energie versorgt; einen zweiten Kondensator, der den ersten Kondensator auflädt; einen dritten Kondensator, der parallel zur zweiten Steuereinheit geschaltet ist und die zweite Steuereinheit mit Energie versorgt; und einen vierten Kondensator, der den dritten Kondensator auflädt, wobei die Ladungspumpenschaltung den zweiten Kondensator oder den vierten Kondensator durch ein Eingangssteuersignal lädt.
  • Vorteilhafte Effekte der vorliegenden Erfindung
  • Im DC/DC-Wandler nach der vorliegenden Erfindung gibt eine Steuereinheit ein Steuersignal zum Steuern eines Schaltelements aus, um abwechselnd den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand für eine Ladungspumpenschaltung zu wiederholen. Dies ermöglicht den Betrieb einer Ladungspumpenschaltung ohne Oszillatorschaltung.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines DC/DC-Wandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Energieversorgungssystems mit einem DC/DC-Wandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen eines DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus umfassen die Bestandteile in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen diejenigen, die ein Fachmann als möglichen Ersatz ansehen würde, oder diejenigen, die im Wesentlichen identisch sind. Darüber hinaus können verschiedene Arten von Auslassungen, Ersetzungen oder Änderungen an den Bestandteilen in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
  • Ausführungsformen
  • Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird im Folgenden ein DC/DC-Wandler gemäß einer Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des DC/DC-Wandler gemäß der Ausführungsform. 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Energieversorgungssystems mit dem DC/DC-Wandler gemäß der Ausführungsform.
  • Wie in den 1 und 2 dargestellt, wird ein DC/DC-Wandler 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an ein Energieversorgungssystem 100 angeschlossen, das an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug (EV), einem Hybridfahrzeug (HEV) und einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), angebracht ist und ein Gleichstrom-Spannungswandler ist, der in der Lage ist, die Gleichspannung bidirektional zu steigern oder zu verringern.
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 2 das Energieversorgungssystem 100, an das der DC/DC-Wandler 1 angeschlossen wird, beschrieben.
  • Das Energieversorgungssystem 100 beinhaltet den DC/DC-Wandler 1, eine erste Batterie 2A, eine zweite Batterie 2B, eine Last 3 und eine Lichtmaschine (ALT) 4. Die erste Batterie 2A ist eine Energiequelle eines Fahrzeugs und besteht aus einer Sekundärbatterie, wie beispielsweise einem Bleiakkumulator. Die erste Batterie 2A speichert Energie, die von der Lichtmaschine 4 oder von der zweiten Batterie 2B geliefert und vom DC/DC-Wandler 1 einer Spannungsumwandlung unterzogen wird, und liefert die gespeicherte Energie an die Last 3. Die zweite Batterie 2B ist eine weitere Energiequelle eines Fahrzeugs. Die zweite Batterie 2B hat eine andere Nennspannung als die erste Batterie 2A und besteht aus einer Sekundärbatterie, wie beispielsweise einem Lithium-Ionen-Akkumulator. Die zweite Batterie 2B speichert Energie, die von der Lichtmaschine 4 geliefert und einer Spannungsumwandlung durch den DC/DC-Wandler 1 unterzogen wird und unterzieht die gespeicherte Energie einer Spannungsumwandlung durch den DC/DC-Wandler 1, um sie der ersten Batterie 2A zuzuführen. Die Last 3 ist beispielsweise eine an einem Fahrzeug angebrachte elektrische Komponente und umfasst eine elektronische Steuereinheit (ECU), eine Klimaanlage, ein Autonavigationssystem und dergleichen. Die Last 3 wird mit der Energie aus der ersten Batterie 2A betrieben. Die Lichtmaschine 4 ist ein sogenannter Generator und führt erzeugte Energie der ersten Batterie 2A zu oder unterzieht erzeugte Energie einer Spannungswandlung durch den DC/DC-Wandler 1, um sie der zweiten Batterie 2B zuzuführen.
  • Der DC/DC-Wandler 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist beispielsweise eine Schaltungsanordnung mit einem Zerhackersystem vom H-Brückentyp auf. Mit anderen Worten, der DC/DC-Wandler 1 beinhaltet eine Eingabeeinheit 20A und eine Ausgabeeinheit 20B, eine Drosselspule L, vier Schaltelemente Q1, Q2, Q3 und Q4, einen ersten Treiber-IC 10A, einen zweiten Treiber-IC 10B, vier Kondensatoren C1, C2, C3 und C4, vier Dioden D1, D2, D3 und D4 sowie zwei Widerstände R1 und R2.
  • Die Eingabeeinheit 20A und die Ausgabeeinheit 20B dienen jeweils als Ein/Ausgabeeinheit, da der DC/DC-Wandler 1 in der Lage ist, die Gleichspannung bidirektional zu steigern oder zu verringern. Das bedeutet, dass, wenn entweder die Eingabeeinheit 20A oder die Ausgabeeinheit 20B als Eingabeeinheit dient, dann dient die andere als Ausgabeeinheit. Die Eingabeeinheit 20A ist eine erste Ein/Ausgabeeinheit und speist eine Gleichspannung ein, die verringert oder gesteigert werden soll. Die Ausgabeeinheit 20B ist eine zweite Ein/Ausgabeeinheit und gibt Gleichspannung aus, die durch den DC/DC-Wandler 1 gesteigert oder verringert wurde. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 mit der Drosselspule L im Zentrum dargestellt, ist die Eingabeeinheit 20A mit dem Schaltelement Q1 verbunden und die Ausgabeeinheit 20B ist mit der Seite des Schaltelements Q3 verbunden.
  • Die Drosselspule L ist eine sogenannte Induktorspule. Ein Ende der Drosselspule L ist über das Schaltelement Q1 mit der Eingabeeinheit 20A und das andere Ende über das Schaltelement Q3 mit der Ausgabeeinheit 20B verbunden.
  • Die vier Schaltelemente Q1, Q2, Q3 und Q4 werden durch Feldeffekttransistoren wie beispielsweise einen n-Kanal-MOSFET gebildet.
  • Eine Drain-Seite (D) des Schaltelements Q1 ist mit der Eingabeeinheit 20A verbunden, eine Source-Seite (S) ist mit einem Ende der Drosselspule L verbunden, und eine Gate-Seite (G) ist mit einem Ausgang des ersten Treiber-ICs 10A verbunden. Das Schaltelement Q1 verbindet die Eingabeeinheit 20A und die Drosselspule L im EIN-Zustand und trennt die Verbindung zwischen der Eingabeeinheit 20A und der Drosselspule L im AUS-Zustand.
  • Das Schaltelement Q2 ist zwischen einem ersten Anschlusspunkt a und GND angeordnet, wobei der Anschlusspunkt a zwischen dem Schaltelement Q1 und der Drosselspule L liegt. Insbesondere ist das Schaltelement Q2 parallel zur Drosselspule L mit der Eingabeeinheit 20A verbunden. Eine Drain-Seite des Schaltelements Q2 ist mit dem ersten Anschlusspunkt a verbunden, eine Source-Seite ist mit GND verbunden, und eine Gate-Seite ist mit dem Ausgang des ersten Treiber-ICs 10A verbunden. Das Schaltelement Q2 verbindet den ersten Anschlusspunkt a und GND im EIN-Zustand und trennt die Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspunkt a und GND im AUS-Zustand.
  • Eine Drain-Seite des Schaltelements Q3 ist mit der Ausgabeeinheit 20B verbunden, eine Source-Seite ist mit dem anderen Ende der Drosselspule L verbunden, und eine Gate-Seite ist mit einem Ausgang des zweiten Treiber-ICs 10B verbunden. Das Schaltelement Q3 verbindet die Ausgabeeinheit 20B und die Drosselspule L im EIN-Zustand und trennt die Verbindung zwischen der Ausgabeeinheit 20B und der Drosselspule L im AUS-Zustand.
  • Das Schaltelement Q4 ist zwischen einem zweiten Anschlusspunkt b und GND angeordnet, wobei der Anschlusspunkt b zwischen der Drosselspule L und dem Schaltelement Q3 liegt. Anders ausgedrückt, das Schaltelement Q4 ist parallel zum Schaltelement Q3 mit der Drosselspule L verbunden. Eine Drain-Seite des Schaltelements Q4 ist mit dem zweiten Anschlusspunkt b verbunden, eine Source-Seite ist mit GND verbunden, und eine Gate-Seite ist mit dem Ausgang des zweiten Treiber-ICs 10B verbunden. Das Schaltelement Q4 verbindet den zweiten Anschlusspunkt b und GND im EIN-Zustand und trennt die Verbindung zwischen dem zweiten Anschlusspunkt b und GND im AUS-Zustand.
  • Der erste Treiber-IC 10A und der zweite Treiber IC 10B sind Gate-Treiber-ICs, die eine Vielzahl von Schaltelementen an einer Hi- und einer Lo-Seite ansteuern. In diesem Fall umfasst die Hi-Seite die Schaltelemente Q1 und Q3 und die Lo-Seite die Schaltelemente Q2 und Q3. Der erste Treiber-IC 10A stellt eine erste Steuereinheit dar und überträgt entweder ein Hi-Signal, ein Lo-Signal, oder ein PWM-Signal zu den Schaltelementen Q3 und Q4 um das Ein/Ausschalten der Schaltelemente Q3 und Q4 zu steuern. Der erste Treiber-IC 10A und der zweite Treiber-IC 10B kann eingerichtet sein ein PWM-Signal zu verstärken und auszugeben, das von einen PWM-Signalgenerator (nicht dargestellt) eingespeist wird.
  • Die vier Kondensatoren C1 bis C4 bilden zusammen mit den vier Dioden D1 bis D4 und den beiden Widerständen R1 und R2 eine so genannte Ladungspumpenschaltung 30. Die Ladungspumpenschaltung 30 stellt hier Energie für den Betrieb des ersten Treiber-ICs 10A und des zweiten Treiber-ICs 10B zur Verfügung.
  • Der Kondensator C1 ist ein sogenannter Bootstrap-Kondensator, der parallel zum ersten Treiber-IC 10A geschaltet ist und den ersten Treiber-IC 10A mit Energie versorgt.
  • Der Kondensator C2 ist ein Elektrolytkondensator zum Laden des Kondensators C1. Eine Anodenseite (+) des Kondensators C2 ist über die in Vorwärtsrichtung angeordnete Diode D1 mit dem Kondensator C1 verbunden, und eine Kathodenseite (-) ist über den Widerstand R1 mit der Gate-Seite des Schaltelements Q4 verbunden.
  • Der Kondensator C3 ist ein sogenannter Bootstrap-Kondensator, der parallel zum zweiten Treiber-IC 10B geschaltet ist und den zweiten Treiber-IC 10B mit Energie versorgt.
  • Der Kondensator C4 ist ein Elektrolytkondensator zum Laden des Kondensators C3. Eine Anodenseite (+) des Kondensators C4 ist über die in Vorwärtsrichtung angeordnete Diode D1 mit dem Kondensator C3 verbunden, und eine Kathodenseite (-) ist über den Widerstand R2 mit der Gate-Seite des Schaltelements Q4 verbunden.
  • Die Dioden D1 und D2 arbeiten so, dass der Strom in Vorwärtsrichtung vom Kondensator C2 zum Kondensator C1 fließt, und die Dioden D3 und D4 arbeiten so, dass der Strom in Vorwärtsrichtung vom Kondensator C4 zum Kondensator C3 fließt. Die Widerstände R1 und R2 sind Widerstände zur Vermeidung von Rauschen.
  • Als nächstes wird ein Funktionsbeispiel beim Erhöhen und Verringern der Spannung im DC/DC-Wandler 1 beschrieben.
  • Beim Steigern von der Eingabeeinheit 20A hin zur Ausgabeeinheit 20B oder beim Verringern von der Ausgabeeinheit 20B hin zur Eingabeeinheit 20A arbeitet der wie vorstehend beschrieben eingerichtete DC/DC-Wandler 1 wie folgt. Erstens übermittelt der erste Treiber-IC 10A ein Hi-Signal an das Hi-seitige Schaltelement Q1, das in den EIN-Zustand geschaltet werden soll, und übermittelt ein Lo-Signal an das Lo-seitige Schaltelement Q2, das in den AUS-Zustand geschaltet werden soll. Dann überträgt der zweite Treiber-IC 10B ein erstes Steuersignal zum Steuern des Schaltelements Q4 an das Schaltelement Q4, um abwechselnd den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand zu wiederholen, und überträgt ein zweites Steuersignal zum Steuern des Schaltelements Q3 an das Schaltelement Q3, um abwechselnd den AUS-Zustand oder den EIN-Zustand zu wiederholen. Hierbei ist das erste Steuersignal ein PWM-Signal mit einer konstanten Frequenz und das zweite Steuersignal ein PWM-Signal mit einer Phase, die entgegengesetzt ist zu einer Phase des ersten Steuersignals. Die Ladungspumpenschaltung 30 empfängt das erste Steuersignal (PWM-Signal), das vom zweiten Treiber-IC 10B zum Gate des Schaltelements Q4 ausgegeben wird, und wird durch das PWM-Signal angetrieben. Durch das PWM-Eingangssignal gesteuert, wiederholt die Ladungspumpenschaltung 30 den Ladevorgang des Kondensators C2 und den Ladevorgang des Kondensators C1 durch den geladenen Kondensator C2. Wenn das Schaltelement Q1 sich im EIN-Zustand und das Schaltelement Q2 sich im AUS-Zustand befindet, wird auf diese Weise das PWM-Signal zur Steuerung des Schaltelements Q4 in die Ladungspumpenschaltung 30 eingespeist, die angetrieben werden soll. Dadurch wird der Kondensator C1 geladen und die Energieversorgung vom Kondensator C1 zum ersten Treiber IC 10A aufrechterhalten. Somit kann die Ladungspumpenschaltung 30 ohne Oszillatorschaltung betrieben werden, und der DC/DC-Wandler 1 kann mit immer im EIN-Zustand gehaltenem Schaltelement Q1 normal betrieben werden.
  • Beim Steigern von der Ausgabeeinheit 20B hin zur Eingabeeinheit 20A oder beim Verringern von der Eingabeeinheit 20A hin zur Ausgabeeinheit 20B arbeitet der wie vorstehend beschrieben eingerichtete DC/DC-Wandler 1 wie folgt. Erstens übermittelt der zweite Treiber-IC 10B ein Hi-Signal an das Hi-seitige Schaltelement Q3, das in den EIN-Zustand geschaltet werden soll, und übermittelt ein Lo-Signal an das Lo-seitige Schaltelement Q4, das in den AUS-Zustand geschaltet werden soll. Dann überträgt der erste Treiber-IC 10A ein drittes Steuersignal zum Steuern des Schaltelements Q2 an das Schaltelement Q2, um abwechselnd den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand zu wiederholen, und übermittelt ein viertes Steuersignal zum Steuern des Schaltelements Q1 an das Schaltelement Q1, um abwechselnd den AUS-Zustand oder den EIN-Zustand zu wiederholen. Hierbei ist das dritte Steuersignal ein PWM-Signal mit einer konstanten Frequenz und das vierte Steuersignal ein PWM-Signal mit einer Phase, die entgegengesetzt ist zu einer Phase des dritten Steuersignals. Die Ladungspumpenschaltung 30 empfängt das dritte Steuersignal (PWM-Signal), das vom ersten Treiber-IC 10A zum Gate des Schaltelements Q2 ausgegeben wird, und wird durch das PWM-Signal angetrieben. Durch das PWM-Eingangssignal, wiederholt die Ladungspumpenschaltung 30 den Ladevorgang des Kondensators C4 und den Ladevorgang des Kondensators C3 durch den geladenen Kondensator C4. Wenn das Schaltelement Q3 sich im EIN-Zustand und das Schaltelement Q4 sich im AUS-Zustand befindet, wird auf diese Weise das PWM-Signal zur Steuerung des Schaltelements Q2 in die Ladungspumpenschaltung 30 eingespeist, die angetrieben werden soll. Dadurch wird der Kondensator C3 geladen und die Energieversorgung vom Kondensator C3 zum zweiten Treiber-IC 10B aufrechterhalten. Somit kann die Ladungspumpenschaltung 30 ohne Oszillatorschaltung betrieben werden, und der DC/DC-Wandler 1 kann mit immer im EIN-Zustand gehaltenem Schaltelement Q3 normal betrieben werden.
  • Weiterhin sind in dem wie vorstehend beschrieben konfigurierten DC/DC-Wandler 1 der Kondensator C2 und die Gate-Seite des Schaltelements Q4 mit dem Widerstand R1 verbunden, und der Kondensator C4 und die Gate-Seite des Schaltelements Q2 sind mit dem Widerstand R2 verbunden. Dadurch ist es möglich, eine Fehlfunktion der Schaltelemente Q2 und Q4 zu verhindern, die durch den Einfluss von Rauschen verursacht wird, das den Kondensator C2 oder C4 durchläuft.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen DC/DC-Wandler 1 sind die Drosselspule L, die Eingabeeinheit 20A und die Ausgabeeinheit 20B, die vier Schaltelemente Q1 bis Q4, der erste Treiber-IC 10A und der zweite Treiber-IC 10B sowie die Ladungspumpenschaltung 30 enthalten. Wenn die in die Eingabeeinheit 20A eingespeiste Gleichspannung gesteigert wird, um an die Ausgabeeinheit 20B ausgegeben zu werden, oder wenn die in die Ausgabeeinheit 20B eingespeiste Gleichspannung verringert wird, um an die Eingabeeinheit 20A ausgegeben zu werden, gibt der zweite Treiber-IC 10B ein Steuersignal zum Steuern des Schaltelements Q4 an die Ladungspumpenschaltung 30 aus, so dass abwechselnd der EIN-Zustand oder der AUS-Zustand wiederholt wird, wenn sich das Schaltelement Q1 im EIN-Zustand und das Schaltelement Q2 im AUS-Zustand befindet. Andererseits, wenn die in die Ausgabeeinheit 20B eingespeiste Gleichspannung gesteigert wird, um an die Eingabeeinheit 20A ausgegeben zu werden, oder wenn die in die Eingabeeinheit 20A eingespeiste Gleichspannung verringert wird, um an die Ausgabeeinheit 20B ausgegeben zu werden, gibt der erste Treiber-IC 10A ein Steuersignal zum Steuern des Schaltelements Q2 an die Ladungspumpenschaltung 30 aus, so dass abwechselnd der EIN-Zustand oder der AUS-Zustand wiederholt wird, wenn sich das Schaltelement Q3 im EIN-Zustand und das Schaltelement Q4 im AUS-Zustand befindet. Mit der obigen Anordnung kann die Ladungspumpenschaltung 30 ohne Oszillatorschaltung betrieben werden, und der DC/DC-Wandler 1 kann normal betrieben werden. Mit der obigen Anordnung ist es möglich, ein Problem zu beseitigen bei dem der erste Treiber-IC 10A aufgrund unzureichender Ladung des Kondensators C1 instabil arbeitet, wenn beispielsweise der DC/DC-Wandler 1 die Gleichspannung von der Eingabeeinheit 20A in Richtung der Ausgabeeinheit 20B erhöht. Dies führt dazu, dass das Schaltelement Q1 nicht im EIN-Zustand gehalten werden kann und der DC/DC-Wandler 1 abnormal arbeitet. Wenn die Ladungspumpenschaltung 30 von einer Oszillatorschaltung angesteuert wird, dient die Oszillatorschaltung als Rauschquelle. Daher kann die Ladungspumpenschaltung 30 ohne Oszillatorschaltung angesteuert werden, wodurch es möglich ist, das Rauschen zu reduzieren und auch Teile zur Reduzierung des Rauschens zu verringern. Da der Ladepumpenkreis 30 ohne Oszillatorschaltung betrieben werden kann, kann die Anzahl der Teile, die den DC/DC-Wandler 1 bilden reduziert werden, wie auch die Fläche, die zur Montage der Teile erforderlich ist, die den DC/DC-Wandler 1 bilden.
  • Darüber hinaus beinhaltet die Ladungspumpenschaltung 30 gemäß dem vorstehend beschriebenen DC/DC-Wandler 1 den Kondensator C1, der parallel zum ersten Treiber-IC 10A geschaltet ist und den ersten Treiber-IC 10A mit Energie versorgt, den Kondensator C2, der den Kondensator C1 auflädt, den Kondensator C3, der parallel zum zweiten Treiber-IC 10B geschaltet ist und den zweiten Treiber-IC 10B mit Energie versorgt, und den Kondensator C4, der den Kondensator C3 auflädt, wobei die Ladungspumpenschaltung 30 den Kondensator C2 oder C4 durch ein Eingangs-PWM-Signal lädt. Dadurch lädt der Kondensator C2 den Kondensator C1 oder der Kondensator C4 den Kondensator C3 mittels eines Eingangs-PWM-Signals, so dass die Ladungspumpenschaltung 30 angetrieben werden kann, ohne eine Oszillatorschaltung bereitzustellen.
  • Modifikationen
  • In der obigen Beschreibung wurde der Fall beschrieben, in dem der DC/DC-Wandler 1 ein Gleichspannungswandler ist, der in der Lage ist, die Spannung bidirektional zu steigern oder zu verringern. Möglicherweise ist der DC/DC-Wandler 1 jedoch nur in der Lage die Spannung in einer Richtung zu steigern oder zu verringern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    DC/DC-Wandler
    2A
    ERSTE BATTERIE
    2B
    ZWEITE BATTERIE
    3
    LAST
    4
    LICHTMASCHINE
    10A
    ERSTER TREIBER-IC
    10B
    ZWEITER TREIBER-IC
    20A
    EINGABEEINHEIT
    20B
    AUSGABEEINHEIT
    30
    LADUNGSPUMPENSCHALTUNG
    100
    ENERGIEVERSORGUNGSSYSTEM
    L
    DROSSELSPULE
    Q1 bis Q4
    SCHALTELEMENT
    C1 bis C4
    KONDENSATOR
    R1, R2
    WIDERSTAND
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014175124 [0003]

Claims (2)

  1. DC/DC-Wandler, wobei der DC/DC-Wandler Folgendes umfasst: eine Drosselspule; eine erste Ein/Ausgabeeinheit und eine zweite Ein/Ausgabeeinheit, wobei eine der beiden Ein/Ausgabeeinheiten als Eingabeeinheit und die andere als Ausgabeeinheit dient; ein erstes Schaltelement, das während eines EIN-Zustands die erste Ein/Ausgabeeinheit mit einem Ende der Drosselspule verbindet und während eines AUS-Zustands die Verbindung zwischen der ersten Ein/Ausgabeeinheit und einem Ende der Drosselspule trennt; ein zweites Schaltelement, das zwischen einem ersten Verbindungspunkt und GND angeordnet ist, wobei der erste Verbindungspunkt zwischen dem einen Ende der Drosselspule und dem ersten Schaltelement angeordnet ist, wobei das zweite Schaltelement während eines EIN-Zustands den ersten Verbindungspunkt und GND verbindet und während eines AUS-Zustand die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungspunkt und GND trennt; ein drittes Schaltelement, das während eines EIN-Zustands die zweite Ein/Ausgabeeinheit mit dem anderen Ende der Drosselspule verbindet und während eines AUS-Zustands die Verbindung zwischen der zweiten Ein/Ausgabeeinheit und dem anderen Ende der Drosselspule trennt; ein viertes Schaltelement, das zwischen einem zweiten Verbindungspunkt und GND angeordnet ist, wobei der zweite Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende der Drosselspule und dem dritten Schaltelement angeordnet ist, wobei das vierte Schaltelement während eines EIN-Zustands den zweiten Verbindungspunkt und GND verbindet und während eines AUS-Zustands die Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und GND trennt; eine erste Steuereinheit, die das Ein/Ausschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements steuert; eine zweite Steuereinheit, die das Ein/Ausschalten des dritten Schaltelements und des vierten Schaltelements steuert; und eine Ladungspumpenschaltung, die die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit mit Energie versorgt, wobei wenn die in die erste Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung gesteigert wird, um an die zweite Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, oder wenn die in die zweite Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung verringert wird, um an die erste Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, die zweite Steuereinheit ein Steuersignal zur Steuerung des vierten Schaltelements an die Ladungspumpenschaltung ausgibt, so dass abwechselnd der EIN-Zustand oder der AUS-Zustand wiederholt wird, wenn sich das erste Schaltelement im EIN-Zustand und das zweite Schaltelement im AUS-Zustand befindet, und wenn die in die zweite Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung gesteigert wird, um an die erste Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, oder wenn die in die erste Ein/Ausgabeeinheit eingespeiste Gleichspannung verringert wird, um an die zweite Ein/Ausgabeeinheit ausgegeben zu werden, die erste Steuereinheit ein Steuersignal zur Steuerung des zweiten Schaltelements an die Ladungspumpenschaltung ausgibt, so dass abwechselnd der EIN-Zustand oder der AUS-Zustand wiederholt wird, wenn sich das dritte Schaltelement im EIN-Zustand und das vierte Schaltelement im AUS-Zustand befindet.
  2. DC/DC-Wandler gemäß Anspruch 1, wobei die Ladungspumpenschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Kondensator, der parallel zur ersten Steuereinheit geschaltet ist und die erste Steuereinheit mit Energie versorgt; einen zweiten Kondensator der den ersten Kondensator lädt; einen dritten Kondensator, der parallel zur zweiten Steuereinheit geschaltet ist und die zweite Steuereinheit mit Energie versorgt; einen vierten Kondensator der den dritten Kondensator lädt, wobei die Ladungspumpenschaltung den zweiten Kondensator oder den vierten Kondensator durch ein Eingangssteuersignal lädt.
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