JP2002078324A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動対象回路の低消費電流、低価格化および
電池の長寿命化を実現する。 【解決手段】 電池電圧が高く入力電圧が高いとき、Ｔ
ｒ１をオンオフすることで、降圧する。一方、電池電圧
が低い時にはＴｒ２をオンオフし、昇圧する。これによ
って、負荷１２に印加する電圧を入力電圧の変化に拘わ
らず一定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池からの直流電
圧を所望の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種の携帯用電子機器の電源
として乾電池、二次電池などの電池が利用されている。
例えば、ヘッドフォンステレオの場合、電源として電池
２本の３Ｖ仕様と、電池１本の１．５Ｖ仕様のものがあ
る。

【０００３】１．５仕様のものは、軽量化を図ることが
できるだけでなく、消費電流が少なく１つの電池の寿命
が長くなるため、環境保護の点から優れている。しかし
ながら、チューナＩＣやチューニング制御用のＩＣなど
の回路において、１．５Ｖにおいて確実な動作を保証し
ようとするＩＣの価格が３Ｖ仕様の２倍程度にコストア
ップしてしまうという問題がある。

【０００４】一方、３Ｖ仕様のものは、ＩＣのコストは
低くなるが、重くなるとともに、消費電流がが多いため
１つの電池の寿命が短く環境保護の面から好ましくな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コストを無視すれば、
１．５Ｖ仕様のものの方がよいことは間違いない。しか
し、コストを無視することはできず、３Ｖ仕様から１．
５Ｖ仕様への置き換えは十分進んではいない。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、回路のコストを抑えつつ、電池の寿命を十分長く
することができるＤＣ−ＤＣコンバータを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電池からの入
力電圧を検出する検出手段と、入力電圧を降圧する降圧
手段と、入力電圧を昇圧する昇圧手段と、を有し、検出
手段で検出した電圧値に基づいて、降圧手段または昇圧
手段のいずれかを利用して、所望の出力電圧を得ること
を特徴とする。

【０００８】この構成により、入力電圧の変化によら
ず、常に所望の出力電圧を得ることができる。例えば、
入力電圧が電池２本を直列とした電圧である場合におい
て、入力電圧が１．８Ｖ〜３．０Ｖと大きく変動する中
でも出力電圧を常に２．１Ｖとに維持することができ
る。

【０００９】従って、電圧が高い場合に降圧して、後段
の回路に適切な電圧を供給することで、後段回路におけ
る無駄電流をなくして、電池を長寿命化することができ
る。また、昇圧して後段回路に供給することで、電池が
定電圧になったときでも、後段回路に供給する電圧を維
持することができ、電池の有効利用による長寿命化を図
ることができる。

【００１０】また、前記降圧手段は、入力電圧を伝達す
る経路に配置されたオンオフされる第１トランジスタを
有し、前記昇圧手段は、入力電圧を伝達する経路に配置
されたコイルと、そのコイルの電流を急激に変化させる
第２トランジスタとを有し、これら第１および第２トラ
ンジスタのいずれかを所定の発振信号によりオンオフ制
御して入力電圧を降圧または昇圧することが好適であ
る。このような構成により、容易に降圧、昇圧を行うこ
とができる。

【００１１】ＤＣ−ＤＣコンバータはラジオ受信機のチ
ューナ回路に用いられ、チューナ回路に用いられる局部
発振信号を分周して前記所定の発振信号を生成すること
が好適である。ＡＭラジオの場合、受信信号は、ミキサ
で局部発振信号と混合され、一定の中間周波数（４５０
ｋＨｚ）のＩＦ信号にされる。このため、局部発振周波
数は希望局周波数に４５０ｋＨｚを加算した周波数にな
っている。この局部発振周波数を分周して得られた信号
によりトランジスタをスイッチングすると、この周波数
と、希望局周波数の差を常に可聴帯域外に維持すること
ができ、ビート妨害の発生を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１３】図１は、実施形態の構成を示す図であり、
１．５Ｖ電池を２本直列に接続して得た入力電圧が入力
端子１０に供給される。

【００１４】この入力端子１０には、ＰＮＰ型の制御ト
ランジスタＴｒ１がコレクタが接続されており、この制
御トランジスタＴｒ１のエミッタは、コイルＬの一端に
接続されている。コイルＬの他端には、ダイオードＤを
介し、他端がグランドに接続されたコンデンサＣの一端
が接続されているとともに、負荷１２が接続されてい
る。負荷１２の他端は、グランドに接続されており、こ
れによってコンデンサＣの一端（上端）の電圧ＶＤＤが
負荷１２に印加され、負荷１２が動作する。

【００１５】また、入力端子１０の入力電圧は、Ａ／Ｄ
コンバータ１４を介し、制御部１６に供給される。この
制御部１６は内部にＣＰＵやプログラムＲＯＭなどを有
し、各種のデジタル処理を行う。そして、Ａ／Ｄコンバ
ータ１４から供給される入力電圧と基準電圧（例えば、
２．１Ｖ）とを比較し、入力電圧＜２．１Ｖのときに
Ｈ、入力電圧≧２．１ＶのときにＬとなる制御信号を出
力する。

【００１６】一方、コンデンサＣの上端電圧はコンパレ
ータＣＰ１の反転入力端子（−）に入力される。一方、
このコンパレータＣＰ１の非反転入力端子（＋）には、
基準電源Ｅｒｅｆからの基準電圧Ｖｒｅｆが供給されて
いる。この基準電源Ｅｒｅｆは、従来公知の各種の定電
圧回路によって構成可能である。なお、この基準電圧Ｖ
ｒｅｆも上述の制御部１６における基準電圧と同一であ
り、例えば２．１Ｖである。

【００１７】制御部１６からの制御信号は、アンドゲー
トＡＮＤ１に入力されており、このアンドゲートＡＮＤ
１他の入力端には、発振回路１８からの発振信号が入力
されている。アンドゲートＡＮＤ１の出力は、アンドゲ
ートＡＮＤ２に入力されており、このアンドゲートＡＮ
Ｄ２の他の入力端には、コンパレータＣＰ１の出力が入
力されている。そして、アンドゲートＡＮＤ２の出力
は、トランジスタＴｒ２のベースに供給される。このト
ランジスタＴｒ２のコレクタは、コイルＬとダイオード
Ｄとの中間点に接続されており、他端はグランドに接続
されている。

【００１８】また、制御部１６からの制御信号はオアゲ
ートＯＲ１に入力されており、このオアゲートＯＲ１の
他の入力端には、発振回路１８からの発振信号が入力さ
れている。オアゲートＯＲ１の出力は、ノアゲートＮＯ
Ｒ１に入力されており、このノアゲートＮＯＲ１の他の
入力端には、コンパレータＣＰ１の出力が入力されてい
る。そして、ノアゲートＮＯＲ１の出力が、トランジス
タＴｒ１のベースに供給されている。

【００１９】なお、この例では、図中破線で示したよう
に、トランジスタＴｒ１、コイルＬ、トランジスタＴｒ
２、ダイオードＤ、コンデンサＣがＩＣの外付け回路と
して構成されている。

【００２０】このような回路において、電池電圧が十分
ある場合には、入力端子１０に供給される電池電圧は、
３Ｖ程度と、基準電圧である２．１Ｖより高い。この場
合には、制御部１６は、制御信号としてＬを出力する。

【００２１】従って、アンドゲートＡＮＤ１の一端には
Ｌが供給され、このアンドゲートＡＮＤ１からはＨが出
力されず、従って、アンドゲートＡＮＤ２からの出力も
Ｌに固定され、トランジスタＴｒ２はオフに固定され
る。

【００２２】一方、オアゲートＯＲ１の一端にはＬが供
給され、このオアゲートＯＲ１からは、発振回路１８か
らの発振信号が出力される。そして、この発振信号がノ
アゲートＮＯＲ１の一入力端に供給される。このノアゲ
ートＮＯＲ１の他端には、コンパレータＣＰ１の出力が
供給されている。

【００２３】このコンパレータＣＰ１は、電圧ＶＤＤが
基準電圧２．１Ｖより高い場合にＬを出力する。従っ
て、電圧ＶＤＤが基準電圧２．１Ｖより高い場合には、
ノアゲートＮＯＲ１から発振信号が出力され、これがト
ランジスタＴｒ１のベースに供給される。従って、トラ
ンジスタＴｒ１が発振信号によりオンオフされる。

【００２４】一方、電圧ＶＤＤが基準電圧より低い場合
には、コンパレータＣＰ１からノアゲートＮＯＲ１の一
端にＨが供給されるため、ノアゲートＮＯＲ１の出力
は、Ｌに固定される。従って、トランジスタＴｒ１はオ
ンに固定される。

【００２５】従って、入力電圧が２．１Ｖより高く、か
つ電圧ＶＤＤが２．１Ｖより高い場合には、発振信号に
基づいてトランジスタＴｒ１がオンオフされる。これに
よって、入力電圧がＶＤＤと発振信号のオフの時間切り
離され、電圧ＶＤＤが低下される。そして、電圧ＶＤＤ
が基準電圧２．１Ｖ以下になると、コンパレータＣＰ１
の出力がＨとなることで、ノアゲートＮＯＲ１の出力が
Ｌに固定されトランジスタＴｒ１のオンオフが停止さ
れ、オン状態に維持される。

【００２６】このようにして、入力電圧が基準電圧２．
１Ｖ以上の場合には、トランジスタＴｒ１がオンオフさ
れて降圧され、電圧ＶＤＤが２．１Ｖに維持される。従
って、負荷１２にかかる電圧は常に２．１Ｖであり、３
Ｖを印加して無駄な電流が消費されるのを防止すること
ができる。

【００２７】次に、電池が消耗して、入力電圧が２．１
Ｖ以下になった場合、制御部１６は、制御信号をＨにす
る。これによって、オアゲートＯＲ１の一端にはＨが供
給され、その出力はＨに固定される。そして、このオア
ゲートＯＲ１の出力はノアゲートＮＯＲ１の一端に供給
されているため、このノアゲートＮＯＲ１の出力はＬに
固定される。従って、トランジスタＴｒ１はオンに固定
される。

【００２８】一方、アンドゲートＡＮＤ１には、制御信
号Ｈが供給され、このアンドゲートＡＮＤ１からは発振
回路１８からの発振信号が出力され、これがアンドゲー
トＡＮＤ２に供給される。

【００２９】この状態で、電圧ＶＤＤが２．１Ｖ以上で
あると、コンパレータＣＰ１の出力はＬであり、アンド
ゲートＡＮＤ２の出力はＬに固定される。従って、トラ
ンジスタＴｒ２はオフの状態を維持する。

【００３０】一方、電圧ＶＤＤが２．１以下になりコン
パレータＣＰ１の出力がＨとなったときに、アンドゲー
トＡＮＤ２の他端にＨが供給され、アンドゲートＡＮＤ
２から発振信号が出力され、これがトランジスタＴｒ２
のベースに供給される。

【００３１】そこで、トランジスタＴｒ２は、発振信号
に応じてオンオフされ、これによってコイルＬの下流側
は定期的にグランドに接続される。これによって、コイ
ルＬに流れる電流が急激に変化し、これによりコイルＬ
の下流側電圧が大きく変化する。

【００３２】コイルＬの下流側にはダイオードＤが接続
されているため、コイルＬの下流側電圧がＶＤＤを超え
た場合にのみダイオードＤを介し電流が流れ、これによ
ってコンデンサＣが充電される。そこで、電圧ＶＤＤが
上昇される。

【００３３】このように、入力電圧が基準電圧２．１Ｖ
より低い場合には、電圧ＶＤＤが２．１Ｖより低くなる
と、トランジスタＴｒ２がオンオフされて昇圧され、電
圧ＶＤＤが２．１Ｖに維持される。従って、電池電圧が
かなり低くなっても、電圧ＶＤＤ２．１Ｖに維持するこ
とができる。従って、負荷１２は、２．１Ｖで動作する
回路として構成することができる。従って、回路を安価
のものとして構成できる。そして、入力電圧を例えば
１．８Ｖに下がるまで、２．１Ｖに昇圧することで、１
つの電池をその電圧が０．９Ｖに減少するまで使用する
ことができる。そこで、電池寿命を従来に比べ引き延ば
すことができる。

【００３４】このようにして、負荷１２は必ず２．１Ｖ
の印加が保証される回路として構成することができ、安
価な回路として構成することができる。一方、降圧回路
を有しているため、電池電圧が必要以上高いときに、こ
れを降圧して負荷に供給することができ、負荷１２にお
いて無駄な電流を流すことを防することができる。とく
に、降圧回路は、電圧ＶＤＤ側に供給する電力を調整す
るだけであって、グランドに流すわけではないため、こ
の降圧によって電流の無駄を防止して電池の長寿命化を
図ることができる。

【００３５】さらに、昇圧回路により、入力電圧を昇圧
することで、電池電圧が低くなるまで利用することがで
き、電池の有効利用を図れ、電池寿命の長寿命化を図る
ことができる。

【００３６】図２は、他の実施形態を示す図であり、Ａ
Ｄコンバータ１４および制御部１６に代えて、コンパレ
ータＣＰ２を採用している。このコンパレータＣＰ２の
一端には入力電圧が入力され、他端には基準電源Ｅｒｅ
ｆからの基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、２．１Ｖ）が供給
されている。従って、このコンパレータＣＰ２の出力に
は、入力電圧が２．１Ｖ以上のときにＬが出力され、入
力電圧が２．１Ｖより低いときにＨが出力される。従っ
て、制御部１６からの制御信号と同一の信号がＣＰ２の
出力に得られ、この図２の回路においても上述の図１の
回路と同一の動作が行われる。

【００３７】さらに、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバー
タはラジオ受信機のチューナ回路に用いられることが好
適である。ＡＭラジオの場合、受信信号は、ミキサで局
部発振信号と混合され、一定の中間周波数（４５０ｋＨ
ｚ）のＩＦ信号にされる。このため、局部発振周波数は
希望局周波数に４５０ｋＨｚを加算した周波数になって
いる。そして、これを分周器で１／ｎ分周する。ｎは、
例えば２である。

【００３８】これによって、５２０ｋＨｚの放送局を受
信する場合には、局部発振周波数は、９７０ｋＨｚであ
り、トランジスタＴｒ１またはＴｒ２のスイッチングの
周波数は４８５ｋＨｚとなる。従って、ＡＭ放送の受信
周波数５２０ｋＨｚとトランジスタ４８のスイッチング
周波数の差は３５ｋＨｚとなり、可聴周波数帯域（２０
Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）の範囲からはずれ、ビート妨害は発
生しない。

【００３９】すなわち、希望局周波数をｘとすると、本
実施形態のスイッチング周波数は（ｘ＋４５０ｋＨｚ）
／２である。そこで、スイッチング周波数と、希望局信
号の差は、ｘ／２−２２５である。

【００４０】ＡＭ放送では、５２０ｋＨｚが最も周波数
の低い放送局であり、また希望周波数が高くなればそれ
だけ上述の差が大きくなり可聴帯域から離れる。そこ
で、発振回路１８をチューナの局発振回路の局発振信号
を１／ｎ分周する回路とすることで、ビート妨害を確実
に防止できる。

【００４１】

【発明の効果】チューナ回路に用いられる局部発振信号
を分周して前記所定の発振信号を生成することが好適で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の構成を示す図である。

【図２】 他の実施形態の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 入力端子、１２ 負荷、１４ Ａ／Ｄコンバー
タ、１６ 制御部、１８発振回路、Ｔｒ１，Ｔｒ２ ト
ランジスタ、Ｌ コイル、Ｄ ダイオード、Ｃコンデン
サ、ＣＰ１，ＣＰ２ コンパレータ、Ｅｒｅｆ 基準電
源、ＡＮＤ１，ＡＮＤ２ アンドゲート、ＮＯＲ１ ノ
アゲート、ＯＲ１ オアゲート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池からの入力電圧を検出する検出手段
   と、 入力電圧を降圧する降圧手段と、 入力電圧を昇圧する昇圧手段と、 を有し、 検出手段で検出した電圧値に基づいて、降圧手段または
   昇圧手段のいずれかを利用して、所望の出力電圧を得る
   ＤＣ−ＤＣコンバータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ
   において、 前記降圧手段は、入力電圧を伝達する経路に配置された
   オンオフされる第１トランジスタを有し、 前記昇圧手段は、入力電圧を伝達する経路に配置された
   コイルと、そのコイルの電流を急激に変化させる第２ト
   ランジスタとを有し、 これら第１および第２トランジスタのいずれかを所定の
   発振信号によりオンオフ制御して入力電圧を降圧または
   昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ
   において、 ＤＣ−ＤＣコンバータはラジオ受信機のチューナ回路に
   用いられ、チューナ回路に用いられる局部発振信号を分
   周して前記所定の発振信号を生成するＤＣ−ＤＣコンバ
   ータ。