JP2008271758A - Dc-dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力された直流電圧を変換して異なる電圧の直流電圧を出力するDC−DCコンバータに関する。 The present invention relates to a DC-DC converter that converts an input DC voltage and outputs DC voltages of different voltages.
従来のスイッチング素子を利用したDC−DCコンバータは、DC−DCコンバータの出力電圧を検出し、検出した出力電圧を基準電圧と比較し、基準電圧との電圧変動差に応じて、スイッチング素子に印加するPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号のオンデューティを変え、電圧変動差をゼロとなるように制御している。 A conventional DC-DC converter using a switching element detects the output voltage of the DC-DC converter, compares the detected output voltage with a reference voltage, and applies it to the switching element according to a voltage fluctuation difference from the reference voltage. The on-duty of a PWM (Pulse Width Modulation) signal is changed to control the voltage fluctuation difference to be zero.
このようなスイッチング素子を利用したDC−DCコンバータは、出力電圧にリップルが発生する。このリップルを減少させるために、従来、スイッチング素子の近傍の温度あるいは出力電流を測定することにより、リップル量を検出し、検出値に応じてスイッチング素子に印加する信号の周波数を可変にして、リップルを減少させ、あるいはスイッチング素子に印加する駆動電圧を可変にして、リップルを減少させるような技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A DC-DC converter using such a switching element generates a ripple in the output voltage. In order to reduce this ripple, conventionally, the amount of ripple is detected by measuring the temperature near the switching element or the output current, and the frequency of the signal applied to the switching element is made variable according to the detected value. A technique has been proposed in which ripple is reduced by reducing the voltage or making the drive voltage applied to the switching element variable (see, for example, Patent Document 1).
また、DC−DCコンバータのスイッチング素子の負荷電流が増加するとスイッチング素子の温度が上昇することによって、オン電圧(飽和電圧)が上昇することに着目して、スイッチング素子の温度を検出し、スイッチング素子に過電流が流れると、スイッチング素子をオフ状態にし、スイッチング素子と負荷となるデバイスの保護を行うような技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, when the load current of the switching element of the DC-DC converter increases, the temperature of the switching element rises to increase the on-voltage (saturation voltage). A technique has also been proposed in which when an overcurrent flows through the switching element, the switching element is turned off to protect the switching element and a device serving as a load (see, for example, Patent Document 2).
また、DC−DCコンバータのスイッチング素子の近傍に配置したダイオードの順電圧の温度依存性から、スイッチング素子の温度を検出し、スイッチング素子に過電流が流れ、温度が上昇するスイッチング素子をオフ状態にし、スイッチング素子と負荷となるデバイスの保護を行うような技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、上述の特許文献1のようなリップルを減少させるDC−DCコンバータでは、スイッチング素子の温度が上昇すると、あるいは負荷電流が増加すると、このような温度の上昇や負荷電流の増加がリップルの増加を示すこととなり、このときには、スイッチング素子のスイッチング周波数を上げるか、スイッチング素子を駆動する駆動電圧を下げることにより、スイッチング素子の抵抗を増加させ、リップルを減少させている。このため、スイッチング素子のジュール損失が増加するという課題があった。
However, in the DC-DC converter that reduces the ripple as in
また、特許文献2のような過電流防止機能を有するDC−DCコンバータでは、スイッチング素子の温度が上昇するとスイッチング素子をオフ状態にし、スイッチング素子を高抵抗の状態にし、DC−DCコンバータの動作を中止してしまうという課題があった。
Further, in the DC-DC converter having an overcurrent prevention function as in
また、特許文献3のようなDC−DCコンバータでは、負荷電流の増加、あるいはスイッチング素子の温度上昇に対して、スイッチング素子の抵抗を増加させるため、ジュール損失が増加、あるいは動作の中止により、DC−DCコンバータの変換効率を低下させるという課題があった。
Further, in the DC-DC converter as in
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、負荷状態に応じてスイッチング素子を駆動する駆動電圧を最適化することにより、広範囲の負荷状態において、高効率の変換効率を有するDC−DCコンバータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem. By optimizing the driving voltage for driving the switching element in accordance with the load state, the DC- having high conversion efficiency in a wide range of load states. An object is to provide a DC converter.
上記目的を達成するために、本発明のDC−DCコンバータは、直流電圧が入力側に供給されるスイッチング素子と、スイッチング素子の出力側の電圧を平滑化し、出力電圧として出力する平滑手段と、出力電圧と基準電圧との電圧差に応じてスイッチング素子のオンオフを制御する信号を発生する制御手段と、制御手段からの信号によりスイッチング素子のオンオフを駆動する駆動手段とを備えたDC−DCコンバータであって、出力側の負荷状態を検出する検出手段と、検出手段の信号に応じて駆動手段の駆動電圧を制御する可変電圧制御手段とを設けた構成である。 In order to achieve the above object, a DC-DC converter of the present invention includes a switching element to which a DC voltage is supplied to the input side, smoothing means for smoothing the voltage on the output side of the switching element and outputting the output voltage as an output voltage, DC-DC converter comprising: control means for generating a signal for controlling on / off of the switching element according to a voltage difference between the output voltage and the reference voltage; and driving means for driving on / off of the switching element by a signal from the control means In this configuration, detection means for detecting the load state on the output side and variable voltage control means for controlling the drive voltage of the drive means in accordance with a signal from the detection means are provided.
このようにDC−DCコンバータを構成することにより、負荷状態を検出する検出手段からの信号が軽負荷を示すときは、可変電圧制御手段の出力電圧が低電圧となるように制御し、これによって、スイッチング素子のオンオフを駆動する駆動手段の出力信号の振幅電圧は低くなる。このように軽負荷のときには、スイッチング素子を駆動する駆動手段の駆動電圧は低電圧となり、駆動手段による駆動損失が低減し、DC−DCコンバータの変換効率が高められる。 By configuring the DC-DC converter in this way, when the signal from the detection means for detecting the load state indicates a light load, the output voltage of the variable voltage control means is controlled to be a low voltage, thereby The amplitude voltage of the output signal of the driving means for driving on / off of the switching element becomes low. Thus, when the load is light, the drive voltage of the drive means for driving the switching element is low, the drive loss due to the drive means is reduced, and the conversion efficiency of the DC-DC converter is increased.
また、負荷状態を検出する検出手段からの信号が重負荷を示すときは、可変電圧制御手段の出力電圧が高電圧となるように制御し、スイッチング素子のオンオフを駆動する駆動手段の出力信号の振幅電圧は高くなり、これによって、スイッチング素子のオン抵抗を低下させる。このように重負荷のときには、スイッチング素子のオン抵抗が低下し、スイッチング素子のジュール損失が低減し、DC−DCコンバータの変換効率が高められる。 Further, when the signal from the detection means for detecting the load state indicates a heavy load, the output voltage of the drive means for driving on / off of the switching element is controlled by controlling the output voltage of the variable voltage control means to be a high voltage. The amplitude voltage is increased, thereby reducing the on-resistance of the switching element. Thus, when the load is heavy, the on-resistance of the switching element is reduced, the Joule loss of the switching element is reduced, and the conversion efficiency of the DC-DC converter is increased.
このように、負荷状態に応じて最適の駆動電圧によりスイッチング素子を駆動することにより、広範囲の負荷状態において、高い変換効率を有するDC−DCコンバータを実現することができる。 As described above, by driving the switching element with the optimum driving voltage according to the load state, a DC-DC converter having high conversion efficiency can be realized in a wide range of load states.
また、本発明のDC−DCコンバータは、上記スイッチング素子を、MOS型FETとした構成である。 The DC-DC converter of the present invention has a configuration in which the switching element is a MOS FET.
MOS型FETにより構成することにより、駆動手段、制御手段を同一チップに集積することができ、かつ省電力化、小面積化が可能であり、低コストの高変換効率のDC−DCコンバータを実現することができる。 By configuring with MOS type FET, drive means and control means can be integrated on the same chip, power saving and area reduction are possible, realizing low cost and high conversion efficiency DC-DC converter can do.
また、本発明のDC−DCコンバータは、上記検出手段を、スイッチング素子の近傍に配置した温度を検出する温度検出手段とした構成である。 In the DC-DC converter of the present invention, the detection means is a temperature detection means for detecting a temperature disposed in the vicinity of the switching element.
負荷状態を検出する検出手段を温度検出手段とすることにより、温度検出手段の出力信号が電気信号であり、電気信号に変換する装置を必要とせず直接、可変電圧制御手段に入力することができることにより低コスト化が可能であること、および温度検出手段による負荷状態の検出は、負荷状態の平均値的な変動を検出することができ、安定に動作する高変換効率のDC−DCコンバータを実現することができる。 By using the temperature detection means as the detection means for detecting the load state, the output signal of the temperature detection means is an electric signal, and can be directly input to the variable voltage control means without the need for a device for conversion to an electric signal. The cost can be reduced, and the detection of the load state by the temperature detection means can detect the average fluctuation of the load state, realizing a high conversion efficiency DC-DC converter that operates stably can do.
また、本発明のDC−DCコンバータは、上記検出手段を、スイッチング素子の出力側の出力電流を検出する電流検出手段とした構成である。 In the DC-DC converter of the present invention, the detection means is a current detection means for detecting an output current on the output side of the switching element.
負荷状態を検出する手段がスイッチング素子の出力側の出力電流を検出する電流検出手段により構成することにより、電流検出手段の出力信号が電気信号であり、電気信号に変換する装置を必要とせず直接、可変電圧制御手段に入力することができることにより低コストが可能であること、および電流検出手段による負荷状態の検出は、負荷状態の変動に対して速い応答速度で動作することができ、負荷変動に対して応答速度の速い高変換効率のDC−DCコンバータを実現することができる。 Since the means for detecting the load state is constituted by the current detecting means for detecting the output current on the output side of the switching element, the output signal of the current detecting means is an electric signal, and directly without requiring a device for converting to an electric signal. The low voltage is possible by being able to input to the variable voltage control means, and the detection of the load state by the current detection means can operate at a fast response speed with respect to the fluctuation of the load state, and the load fluctuation In contrast, a DC-DC converter having a high response speed and a high conversion efficiency can be realized.
また、本発明のDC−DCコンバータは、上記検出手段を、スイッチング素子の近傍に配置した温度を検出する温度検出手段とスイッチング素子の出力側の出力電流を検出する電流検出手段とにより構成している。 In the DC-DC converter according to the present invention, the detection means includes a temperature detection means for detecting a temperature disposed in the vicinity of the switching element and a current detection means for detecting an output current on the output side of the switching element. Yes.
負荷状態を検出する手段がスイッチング素子の近傍に配置した温度検出手段と、スイッチング素子の出力側の出力電流を検出する電流検出手段から構成することにより、温度検出手段および電流検出手段の出力信号が電気信号であり、電気信号に変換する装置を必要とせず直接、可変電圧制御手段に入力することができることにより低コストが可能であること、および、温度検出手段と電流検出手段と組み合わせた負荷検出手段により、負荷状態の変動に対して応答速度が速くかつ安定した動作の高変換効率のDC−DCコンバータを実現することができる。 By configuring the load detecting means to be a temperature detecting means arranged in the vicinity of the switching element and a current detecting means for detecting the output current on the output side of the switching element, the output signals of the temperature detecting means and the current detecting means are It is an electric signal and can be directly input to the variable voltage control means without the need for a device that converts it into an electric signal, so that low cost is possible, and load detection combined with a temperature detection means and a current detection means By the means, it is possible to realize a high conversion efficiency DC-DC converter having a fast response speed and a stable operation with respect to fluctuations in the load state.
本発明のDC−DCコンバータは、負荷状態に応じて、スイッチング素子のオンオフを駆動する駆動電圧を可変にすることができ、軽負荷状態のときはスイッチング素子のオンオフを駆動する駆動電圧を低くし、駆動手段の駆動損失を低減させることができる。また、重負荷状態のときはスイッチング素子のオンオフを駆動する駆動電圧を高くし、スイッチング素子のオン抵抗を低くし、ジュール損失を低減させることができる。これにより、広範囲の負荷状態で高変換効率のDC−DCコンバータを提供することができる。 The DC-DC converter of the present invention can vary the drive voltage for driving on / off of the switching element according to the load state, and lowers the drive voltage for driving on / off of the switching element in the light load state. The drive loss of the drive means can be reduced. In the heavy load state, the driving voltage for driving on / off of the switching element can be increased, the on-resistance of the switching element can be decreased, and the Joule loss can be reduced. Thereby, it is possible to provide a DC-DC converter with high conversion efficiency under a wide range of load conditions.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面で同じ番号が付いたものは、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすいために、それぞれの構成要素を主に模式的に示しており、形状等においては正確な表示ではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals may be omitted from the description. In addition, for easy understanding, the drawings mainly show each component mainly, and the shape and the like are not accurate.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるDC−DCコンバータの構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a DC-DC converter according to
本発明の実施の形態1におけるDC−DCコンバータ10は、直流電圧13が入力側に供給されるスイッチング素子5と、スイッチング素子5の出力側の電圧を平滑化し、平滑化された出力電圧11として出力する平滑手段としての平滑回路9と、出力電圧11と基準電圧との電圧差に応じてスイッチング素子5のオンオフを制御する信号を発生する制御手段としての制御回路1と、制御回路1からの信号によりスイッチング素子5のオンオフを駆動する駆動手段であるゲートドライバ2と、出力側の負荷状態を検出する検出手段である温度検出手段としての温度センサー4と、温度センサー4の制御回路1を介した信号23に応じてゲートドライバ2の駆動電圧を制御する可変電圧制御手段である可変電圧レギュレータ3とから構成されている。
The DC-
スイッチング素子5は、MOS型NチャンネルFETで構成されており、スイッチング素子5の入力側であるドレイン側は、本DC−DCコンバータ10の入力電圧となる直流電圧13に接続される。出力側であるソース側は、コイルとコンデンサで構成された平滑回路9の入力側、およびダイオード8のアノード側に接続されている。平滑回路9の出力側は、出力電圧11を出力する。ダイオード8のカソード側は、接地されている。そして、スイッチング素子5のゲート側は、ゲートドライバ2の出力25に接続されている。
The
また、ゲートドライバ2の一方の電源端子側は、ダイオード6を介して可変電圧レギュレータ3の出力27に接続されている。ゲートドライバ2の他方の電源端子側は、スイッチング素子5のソース側に接続している。ゲートドライバ2の両電源端子間には、コンデンサ7が接続されている。制御回路1は、出力電圧11を入力し、制御回路1の出力24は、ゲートドライバ2の入力に接続する。
One power supply terminal side of the
可変電圧レギュレータ3の入力26側は、温度センサー4の信号23を、制御回路1を経由して接続し、電源端子側は直流電源12に接続し、出力側はダイオード6を介してゲートドライバ2の電源端子側に接続している。
The
本実施の形態1のDC−DCコンバータ10は、以上のように構成されている。
The DC-
つぎに、図1に示すDC−DCコンバータ10の動作を説明する。
Next, the operation of the DC-
制御回路1内では、出力電圧11と制御回路1内にある基準電圧(図示せず)とを比較し、出力電圧11と基準電圧との電圧差となる電圧変動差に応じてPWM信号のオンデューティを制御し、このように制御されたPWM信号を出力24より出力する。例えば、出力電圧11が基準電圧より高いときには、制御回路1の出力24はオンデューティの小さい、すなわちオンのパルス期間が狭いPWM信号となる。このことにより、スイッチング素子5のオンデューティが減少し、出力電圧11を下げる方向に動作し、基準電圧との電圧変動差をゼロとするように制御回路1はフィードバック制御する。また、出力電圧11が基準電圧より低いときには、制御回路1の出力24はオンデューティの大きいPWM信号となる。このことにより、スイッチング素子5のオンデューティが増加し、出力電圧11を上げる方向に動作し、基準電圧との電圧変動差をゼロとするように制御回路1は制御する。ここで基準電圧は所望の出力電圧に等しい電圧である。
In the
可変電圧レギュレータ3は、スイッチング素子5の近傍の温度を検出する温度センサー4の信号23を制御回路1を経由して入力26より入力し、温度センサー4の信号23に応じて、ゲートドライバ2の電源端子に供給する電圧を制御する。また、信号23は、スイッチング素子5の近傍の温度に応じた電圧等を示す信号である。すなわち、例えば、負荷電流が増加した重負荷の状態のときには温度センサー4の信号23が温度の高いことを示し、この信号23に応じて可変電圧レギュレータ3は高い出力電圧を出力し、ゲートドライバ2の電源端子に供給する。また、負荷電流が減少した軽負荷の状態のときには温度センサー4の信号23が温度の低いことを示し、この信号23に応じて可変電圧レギュレータ3は低い出力電圧を出力し、ゲートドライバ2の電源端子に供給する。
The
なお、可変電圧レギュレータ3の回路例として、温度センサー4の信号23をA/D変換し、デジタル信号により、分割抵抗の分割比を選択することにより可変電圧を制御することも可能である。また、温度センサー4の信号を比較信号と比較し、温度センサー4の信号23が比較信号より大きいときには、標準出力電圧より高い電圧を出力し、温度センサー4の信号23が比較信号より小さいときには、標準出力電圧より低い電圧を出力するようにしてもよい。
As an example of the circuit of the
また、温度センサー4は、スイッチング素子5内に配置されたダイオードの順方向電圧の温度特性を利用して温度を検出することもできる。なおダイオードとしてはトランジスタのベース−エミッタ間電圧、あるいはFETのドレイン−基板間の順方向電圧を利用することができる。また、スイッチング素子5の近傍に配置したサーミスタ等の感温素子を利用することもできる。
The temperature sensor 4 can also detect the temperature by using the temperature characteristic of the forward voltage of the diode disposed in the
ゲートドライバ2は、制御回路1からのPWM信号を入力端子に接続し、可変電圧レギュレータ3の出力電圧を電源端子に接続し、グランド端子をスイッチング素子5のソース側に接続している。
The
図2は本発明の実施の形態1におけるゲートドライバ2の入力波形と出力波形を模式的に示した図である。図2(a)はゲートドライバ2の入力波形を示す図であり、図2(b)はゲートドライバ2の出力波形を示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an input waveform and an output waveform of the
図2を用いてゲートドライバ2の動作を説明する。図2(a)はゲートドライバ2の入力信号であって、制御回路1の出力信号でもあり、出力電圧11が基準電圧と同じときの入力波形は入力波形31であり、出力電圧11が基準電圧より高いときの入力波形は入力波形32であり、出力電圧11が基準電圧より低いときの入力波形は入力波形33である。
The operation of the
出力電圧11が基準電圧より高くなると入力波形32となり入力波形31よりオンデューティが減少する。入力波形と同じオンデューティの波形がゲートドライバ2より出力し、スイッチング素子5をオンデューティの間オン状態にし、スイッチング素子5の出力側に電流を供給する。したがって、オンデューティが減少すると出力電圧11が低くなる方向に動作し、所望の出力電圧になるように制御される。また、出力電圧11が基準電圧より低くなると入力波形33となり入力波形31よりオンデューティが増加する。入力波形と同じオンデューティの波形がゲートドライバ2より出力し、スイッチング素子5をオンデューティの間オン状態にし、スイッチング素子5の出力側に電流を供給する。したがって、オンデューティが増加すると出力電圧11が高くなる方向に動作し、所望の出力電圧になるよう制御される。
When the
ゲートドライバ2は制御回路1の出力信号を入力し、可変電圧レギュレータ3の出力電圧を電源としている。このことにより、ゲートドライバ2の出力信号は、出力電圧11の変動によりオンデューティが変動するとともに、スイッチング素子5の近傍の温度により振幅が変動する。このように、本DC−DCコンバータ10は、ゲートドライバ2の出力信号の振幅も適応的に変化させるような構成であることを特徴としている。
The
図2(b)はゲートドライバ2の出力波形であって、スイッチング素子5の近傍の温度が通常のときの出力波形は出力波形34であり、スイッチング素子5の近傍の温度が高いことを検出した直後の出力波形は出力波形35である。出力波形35のオンデューティD1は出力波形34と同じであるが、振幅は振幅V2となり出力波形34の振幅V1より大きくなる。
FIG. 2B shows the output waveform of the
すなわち、出力電圧11の負荷に電流が多く流れる重負荷のとき、スイッチング素子5の電流が増加し、近傍の温度が上昇する。温度センサー4は温度上昇を検出し、検出された信号23は可変電圧レギュレータ3に入力し、可変電圧レギュレータ3の出力電圧は上昇し、ゲートドライバ2の電源電圧は上昇する。したがって、ゲートドライバ2の出力信号の振幅が大きくなり、スイッチング素子5のオン抵抗が低下する。このことにより、スイッチング素子5のジュール損失が減少し、DC−DCコンバータ10の変換効率を高くすることができる。
That is, when the load is a heavy load in which a large amount of current flows through the load of the
また、スイッチング素子5のオン抵抗が減少すると、負荷に流れる電流が増加することにより、出力電圧11が高くなる傾向になる。この出力電圧11の変動を制御回路1が検出し、図2(b)の出力波形36に示すように、オンデューティを減少させるように制御する。したがって、重負荷の状態になると、スイッチング素子5のオン抵抗の減少とオンデューティの減少により、スイッチング素子5のジュール損失は減少し、DC−DCコンバータ10の変換効率を高くすることができる。
Further, when the on-resistance of the
また、スイッチング素子5の近傍の温度が低いときの出力波形は出力波形37である。出力波形37のオンデューティD1は出力波形34と同じであるが、振幅は振幅V3となり出力波形34の振幅V1より低くなる。
The output waveform when the temperature in the vicinity of the
出力電圧11の負荷の電流が少ない軽負荷のとき、スイッチング素子5の電流が少なく、近傍の温度は上昇しない。温度センサー4は低い温度を検出し、可変電圧レギュレータ3は出力電圧の電圧を下げ、ゲートドライバ2の電源端子に供給する。これによって、ゲートドライバ2の出力信号の振幅が小さくなり、ゲートドライバ2のドライブ損失を低下させる。このことにより、ゲートドライバ2のドライブ損失が減少し、DC−DCコンバータ10の変換効率を高くすることができる。
When the load of the
このように、本実施の形態によれば、広範囲の負荷状態に対して高い変換効率を有するDC−DCコンバータ10を実現することができる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to realize the DC-
また、スイッチング素子5がMOS型NチャンネルFETにより構成されることにより、Pチャンネルの場合よりチップに占める面積を小さくすることができ、低コスト化することができる。
Further, since the switching
また、スイッチング素子5がMOS型FETにより構成されることにより、駆動手段、制御手段を同一チップに集積することができ、省電力化、小面積化が可能であり、低コストの高変換効率のDC−DCコンバータを実現することができる。
In addition, since the switching
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2におけるDC−DCコンバータの構成図である。本実施の形態のDC−DCコンバータ20において、実施の形態1のDC−DCコンバータ10と異なるところは、DC−DCコンバータ10の温度センサーに代えて、平滑回路9の出力側に抵抗41を挿入し、抵抗41の両端電圧を利用した電流検出器42により、出力電圧11に流れる電流を直接検出し、可変電圧レギュレータ43に入力している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of the DC-DC converter according to
実施の形態1のDC−DCコンバータ10とDC−DCコンバータ20と異なるところは、可変電圧レギュレータ43の構成であって、制御回路1、ゲートドライバ2、スイッチング素子5および平滑回路9はDC−DCコンバータ10と同じである。
The difference between the DC-
なお、可変電圧レギュレータ43の構成例として、電流検出器42の信号をA/D変換し、デジタル信号により、分割抵抗の分割比を選択することにより可変電圧を制御することも可能である。また、電流検出器42の信号を比較信号と比較し、電流検出器42の信号が比較信号より大きいときには、標準出力電圧より高い電圧を出力し、電流検出器42の信号が比較信号より小さいときには、標準出力電圧より低い電圧を出力するようにしてもよい。
As an example of the configuration of the
DC−DCコンバータ20の動作もDC−DCコンバータ10と同じであるが、出力電圧11の出力電流を抵抗41により直接検出しているので、負荷状態の変動に対する応答速度が速い利点がある。
Although the operation of the DC-
DC−DCコンバータ20の動作もDC−DCコンバータ10と同様に、広範囲の負荷状態に対して高い変換効率を有するDC−DCコンバータ20を実現することができる。
Similarly to the DC-
また、図4に示すDC−DCコンバータ30のように、負荷状態を検出する検出器として、温度センサー4と電流検出器42を組み合わせることも可能である。このことにより、電流検出器42により負荷状態の変動に瞬時に対応するとともに、負荷状態の平均値的な変動に対して反応する温度センサー4との組み合わせにより、負荷状態の変動に対する応答速度が速く、しかも誤動作のない安定した動作をする、広範囲の負荷状態に対して高い変換効率を有するDC−DCコンバータ30を実現することができる。
Further, like the DC-
以上説明したように、本発明のDC−DCコンバータは、直流電圧が入力側に供給されるスイッチング素子と、スイッチング素子の出力側の電圧を平滑化し、出力電圧として出力する平滑手段と、出力電圧と基準電圧との電圧差に応じてスイッチング素子のオンオフを制御する信号を発生する制御手段と、制御手段からの信号によりスイッチング素子のオンオフを駆動する駆動手段と、出力側の負荷状態を検出する温度センサーや電流検出器である検出手段と、検出手段の信号に応じて駆動手段の駆動電圧を制御する可変電圧制御手段とを設けた構成である。本発明のDC−DCコンバータは、このような構成としているため、軽負荷のときには、スイッチング素子を駆動する駆動手段の駆動電圧が低電圧となり、駆動手段による駆動損失が低減して、DC−DCコンバータの変換効率が高められるとともに、重負荷のときには、スイッチング素子のオン抵抗が低下し、スイッチング素子のジュール損失が低減し、DC−DCコンバータの変換効率が高められる。 As described above, the DC-DC converter of the present invention includes a switching element to which a DC voltage is supplied to the input side, a smoothing unit that smoothes the voltage on the output side of the switching element and outputs the output voltage, and the output voltage. Means for generating a signal for controlling on / off of the switching element in accordance with a voltage difference between the switching element and the reference voltage, driving means for driving on / off of the switching element by a signal from the control means, and detecting a load state on the output side This is a configuration provided with detection means such as a temperature sensor or a current detector, and variable voltage control means for controlling the drive voltage of the drive means in accordance with a signal from the detection means. Since the DC-DC converter according to the present invention has such a configuration, when the load is light, the drive voltage of the drive means for driving the switching element is low, and the drive loss due to the drive means is reduced. While the conversion efficiency of the converter is increased, when the load is heavy, the on-resistance of the switching element is reduced, the Joule loss of the switching element is reduced, and the conversion efficiency of the DC-DC converter is increased.
したがって、本発明のDC−DCコンバータによれば、広範囲の負荷状態において、高効率の変換効率を有するDC−DCコンバータを提供することができる。 Therefore, according to the DC-DC converter of the present invention, it is possible to provide a DC-DC converter having high conversion efficiency in a wide range of load conditions.
本発明は、広範囲の負荷状態に対して高い変換効率を有するDC−DCコンバータを提供するものであり、携帯情報機器や情報家電等の電子機器の小型化、低電力化に有用である。 The present invention provides a DC-DC converter having high conversion efficiency for a wide range of load states, and is useful for reducing the size and power consumption of electronic devices such as portable information devices and information home appliances.
1 制御回路
2 ゲートドライバ
3,43 可変電圧レギュレータ
4 温度センサー
5 スイッチング素子
6,8 ダイオード
7 コンデンサ
9 平滑回路
10,20,30 DC−DCコンバータ
11 出力電圧
12 直流電源
13 直流電圧
23 信号
24,25,27 出力
26 入力
31,32,33 入力波形
34,35,36,37 出力波形
41 抵抗
42 電流検出器
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記出力側の負荷状態を検出する検出手段と、前記検出手段の信号に応じて前記駆動手段の駆動電圧を制御する可変電圧制御手段とを設けたことを特徴とするDC−DCコンバータ。 A switching element to which a DC voltage is supplied to the input side, a smoothing means for smoothing a voltage on the output side of the switching element and outputting it as an output voltage, and the switching element according to a voltage difference between the output voltage and a reference voltage A DC-DC converter comprising: control means for generating a signal for controlling on / off of the driving circuit; and driving means for driving on / off of the switching element by a signal from the control means,
A DC-DC converter comprising: a detecting unit that detects a load state on the output side; and a variable voltage control unit that controls a driving voltage of the driving unit in accordance with a signal from the detecting unit.
Priority Applications (1)
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JP2007115186A JP2008271758A (en) | 2007-04-25 | 2007-04-25 | Dc-dc converter |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011030379A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Tdk-Lambda Corp | Switching power supply device |
JP2012048976A (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Lighting device and lighting apparatus using the same |
WO2013019240A1 (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-07 | Petra Solar, Inc. | Semiconductor driver circuit for high inverter effeciency in solar application |
JP2015015785A (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | Buck dc/dc converter, controller for and method of controlling the same, and electronic apparatus using the same |
-
2007
- 2007-04-25 JP JP2007115186A patent/JP2008271758A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011030379A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Tdk-Lambda Corp | Switching power supply device |
JP2012048976A (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Lighting device and lighting apparatus using the same |
WO2013019240A1 (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-07 | Petra Solar, Inc. | Semiconductor driver circuit for high inverter effeciency in solar application |
JP2015015785A (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | Buck dc/dc converter, controller for and method of controlling the same, and electronic apparatus using the same |
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