JP2011211769A - 縦続接続昇圧型スイッチング電源回路 - Google Patents
縦続接続昇圧型スイッチング電源回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011211769A JP2011211769A JP2010074226A JP2010074226A JP2011211769A JP 2011211769 A JP2011211769 A JP 2011211769A JP 2010074226 A JP2010074226 A JP 2010074226A JP 2010074226 A JP2010074226 A JP 2010074226A JP 2011211769 A JP2011211769 A JP 2011211769A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- switching power
- supply circuit
- value
- cascaded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【解決手段】複数個の昇圧型スイッチング電源回路を縦続接続して得られる縦続接続昇圧型スイッチング電源回路において、出力電力と入力電力との比を電力効率ηnとし、最後段の昇圧型スイッチング電源回路の損失に対応する抵抗の値をrnnとし、出力側に接続される等価負荷抵抗の値をRとし、出力される電圧の値をEoとし、入力される電圧の値をEdとし、下記式1を満たし、下記式2で表される電力効率ηnの値が最大となる整数nで与えられる数の昇圧型スイッチング電源回路をn段縦続接続した。
Eo=(Ts/Toffn)n×Ed×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}]n・・・・・・・式1
ηn=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n・・・・・・・式2
【選択図】図9
Description
Eo/Ed=Ts/Toff (51)
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の最後段の出力側に出力される出力電力と前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電力との比を電力効率ηnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の前記最後段の昇圧型スイッチング電源回路の損失に対応する抵抗の値をrnnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に接続される等価負荷抵抗の値をRとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に出力される出力電圧の値をEoとし、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電圧の値をEdとし、
前記スイッチ素子のオン・オフの繰り返しの周期をTsとし、前記スイッチ素子のオフの時間をToffnとし、
下記式1を満たし、下記式2で表される電力効率ηnの値が最大となる整数nで与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路をn段縦続接続するものである。
Eo=(Ts/Toffn)n×Ed×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}]n・・・・・・・式1
ηn=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n・・・・・・・式2
前記整数jで与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路の各スイッチ素子であるj個のスイッチ素子は、可変時間の間オフとされ、
前記可変時間は、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側から検出される前記出力電圧の値Eoに応じた長さとして、前記出力電圧を制御するようにしても良いものである。
前記入力側に入力される入力電圧の値Edの最小値において、前記式1を満たし、前記式2で表される電力効率ηnの値が最大となる整数nで与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路をn段縦続接続して得られる縦続接続昇圧型スイッチング電源回路を構成し、
前記入力側に入力される入力電圧の値Edに応じて、下記式3を満たし、下記式4で表される電力効率ηkの値が最大となる整数kで与えられる数を求め、k個のスイッチ素子をオン・オフ制御し、(n−k)個(ただし、n>k)のスイッチ素子を常時オフとする制御をおこなうようにしても良いものである。
Eo=(Ts/Toffk)k×Ed×[1/{1+(Ts/Toffk)2×(rnn/R)}]k・・・・・・・式3
ηk=1/{1+(Ts/Toffk)2×(rnn/R)}k・・・・・・・式4
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の最後段の出力側に出力される出力電力と前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電力との比を電力効率ηnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の前記最後段の昇圧型スイッチング電源回路の損失に対応する抵抗の値をrnnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に接続される等価負荷抵抗の値をRとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に出力される出力電圧の値をEoとし、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電圧の値をEdとし、
下記式5を満たす電力効率ηnとする実数nを求め、前記実数nを切捨て、四捨五入、または切上げて得られる整数と等しい個数の前記昇圧型スイッチング電源回路を縦続接続するものである。
∂ηn/∂n=∂〔1/《1+〈[1−{1−4×(rnn/R)×(Eo/Ed)2/n}1/2]/{2×(rnn/R)×(Eo/Ed)1/n}〉2×(rnn/R)》n〕/∂n=0・・・・・・・式5
まず、回路損失がある場合の1段の昇圧型スイッチング電源回路について説明をする。
Eo=(Ts/Toff1)×Ed×[1/{1+(Ts/Toff1)2×(r11/R)}]
(1)
η1=負荷電力/(負荷電力+損失電力)
=R×(負荷電流)2/{R×(負荷電流)2+(Ts/Toff1)2×r11×(負荷電流)2}
=R/{R+(Ts/Toff1)2×r11}
=1/{1+(Ts/Toff1)2×(r11/R)} (2)
Eo=(Ts/Toff1)×Ed×η1 (3)
次に、回路損失がある場合の2段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路について説明をする。
Eo=(Ts/Toff2)×E1×[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r22/R)}] (4)
E1=(Ts/Toff2)×Ed×[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r21/R21)}] (5)
Eo=(Ts/Toff2)2×Ed×[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r21/R21)}]×[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r22/R)}] (6)
η2=[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r21/R21)}]×[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r22/R)}] (7)
W22=WR×(1−η22)/η22 (8)
W21=WR×(1−η21)/(η21×η22) (9)
W21/W22={WR×(1−η21)/(η21×η22)}/{WR×(1−η22)/η22}=(1−η22)×η21/(1−η21) (10)
Eo=(Ts/Toff2)2×Ed×[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r22/R)}]2 (11)
η2=[1/{1+(Ts/Toff2)2×(r22/R)}]2
=1/{1+(Ts/Toff2)2×(r22/R)}2 (12)
さらに、回路損失がある場合の3段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路について説明をする。
Eo=(Ts/Toff3)×E2×[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r33/R)}] (13)
E2=(Ts/Toff3)×E1×[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r32/R32)}] (14)
E1=(Ts/Toff3)×Ed×[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r31/R31)}] (15)
Eo=(Ts/Toff3)3×Ed×[1/{1+(Ts/Toff3)3×(r31/R31)}]×[1/{1+(Ts/Toff3)3×(r32/R32)}]×[1/{1+(Ts/Toff3)3×(r33/R)}] (16)
η3=[1/{1+(Ts/Toff3)3×(r31/R31)}]×[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r32/R32)}]×[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r33/R)}] (17)
W33=WR×(1−η33)/η33 (18)
W32=WR×(1−η32)/(η32×η33) (19)
W31=WR×(1−η31)/(η31×η32×η33) (20)
W33/WR=(1−η33)/η33 (21)
W32/W33=(1−η32)/{(1−η33)×η32} (22)
W31/W32=(1−η31)/{(1−η32)×η31} (23)
Eo=(Ts/Toff3)3×Ed×[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r33/R)}]3 (24)
η3=[1/{1+(Ts/Toff3)2×(r33/R)}]3
=1/{1+(Ts/Toff3)2×(r33/R)}3 (25)
上述した、2段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路および3段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の解析手法を一般的なn段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路に拡張する。図9は、n段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路を示す図である。図9では、2段目から(n−1)段目までの昇圧型スイッチング電源回路については、記載が省略されている。
Eo=(Ts/Toffn)n×Ed×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rn1/Rn1)}]×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rn2/Rn2)}]・・・・×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnm/Rnm)}]・・・・・×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn−1/Rnn−1)}]×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}] (26)
ηn=[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rn1/Rn1)}]×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rn2/Rn2)}]・・・・×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnm/Rnm)}]・・・・・×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn−1/Rnn−1)}]×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}] (27)
Eo=(Ts/Toffn)n×Ed×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}]n (28)
ηn=[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}]n
=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n (29)
図10は、1段の昇圧型スイッチング電源回路ないし3段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路について、それらの各々における入力電圧Edの値を同一として、各々から同一の出力電圧Eoを得る場合における、1段の昇圧型スイッチング電源回路のオフ時間Toff1、2段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路のオフ時間Toff2、3段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路のオフ時間Toff3が、どのような関係となるかを模式的に示す図である。
Toff1=Ts×(Ed/Eo) (30)
Toff2=Ts×(Ed/Eo)1/2 (31)
Toff3=Ts×(Ed/Eo)1/3 (32)
Toffn=Ts×(Ed/Eo)1/n (33)
n段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の効率ηnは、数式(29)に示すように、Ts/Toffn(周期・オフ時間の時間比)とrnn/R(最終段の昇圧型スイッチング電源回路の損失抵抗・等価負荷抵抗の抵抗比)との関数として表される。ここで、数式(28)に示すように、Ts/Toffnは、Eo/Ed(出力電圧・入力電圧の昇圧比)とrnn/Rとの関数として表されるので、結局、n段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の効率ηnは、Eo/Edとrnn/Rの関数として表されることとなる。
M=kn n{1/(1+kn 2×b)}n={kn/(1+kn 2×b)}n(34)
kn={1±(1−4×b×M2/n)1/2}/(2×b×M1/n) (35)
kn={1−(1−4×b×M2/n)1/2}/(2×b×M1/n) (36)
kn={1+(1−4×b×M2/n)1/2}/(2×b×M1/n) (37)
kn=M1/n (b−>0)
=Ts/Toffn=(Eo/Ed)1/n (38)
Ts/Toffn=(Eo/Ed)1/n (39)
kn=∞ (b−>0) (40)
ηn=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n
=1/{1+(kn)2×b}n
=1/〈1+[{1−(1−4×b×M2/n)1/2}/(2×b×M1/n)]2×b〉n (41)
ηn=1/《1+〈[1−{1−4×(rnn/R)×(Eo/Ed)2/n}1/2]/{2×(rnn/R)×(Eo/Ed)1/n}〉2×(rnn/R)》n(42)
図11〜図24は、Eo/Edとrnn/Rとを媒介変数として、昇圧型スイッチング電源回路の縦続接続の段数nに対する効率ηnの関係を示すグラフである。即ち、横軸は縦続接続の段数nの値、縦軸は段数nの縦続接続された昇圧型スイッチング電源回路の全体の効率である。この各グラフは、数式(28)および数式(29)、または、数式(42)から計算によって求められたものである。
∂ηn/∂n=∂〔1/《1+〈[1−{1−4×(rnn/R)×(Eo/Ed)2/n}1/2]/{2×(rnn/R)×(Eo/Ed)1/n}〉2×(rnn/R)》n〕/∂n=0 (43)
上述した、図11〜図24、表1に示す結果をどのようにして用いるかについて、実施例を示して説明をする。
縦続接続昇圧型スイッチング電源回路11としては、複数の昇圧型スイッチング電源回路を縦続接続した縦続接続昇圧型スイッチング電源回路が用いられる。ここで、太陽電池10から得られる電圧がDC70V(ボルト)、所望の出力電圧を400Vとする場合には、昇圧比Eo/Ed=400V/70V=5.7である。よって、図12、図19、または表1から、効率が最大となる縦続接続の段数nの値は4である。一方、太陽電池10から得られる電圧がDC300Vの場合には、昇圧比Eo/Ed=400V/300V=1.3であるので、図11、図18または表1から、効率が最大となる縦続接続の段数nの値は1である。そして、上述したように、昇圧比Eo/Ed=400V/70V=5.7である場合には効率が最大となるように、縦続接続の段数nの値は4に設定し、昇圧比Eo/Ed=400V/300V=1.3である場合には効率が最大となるように、縦続接続の段数nの値は1に設定すれば良いこととなる。
Eo=(Ts/Toffk)k×Ed×[1/{1+(Ts/Toffk)2×(rnn/R)}]k (44)
ηk=(Ts/Toffk)k×1/{1+(Ts/Toffk)2×(rnn/R)}k (45)
次に、縦続接続昇圧型スイッチング電源回路12(図25を参照)について説明をする。バッテリー13から得られる電圧を昇圧する縦続接続昇圧型スイッチング電源回路12は縦続接続された昇圧型スイッチング電源回路が用いられる。ここで、バッテリー13から得られる電圧がDC48Vの一定値であり、入力電圧Edの値が固定値である。そして、昇圧比Eo/Ed=400V/48V=8.3であるので、図12、図19または表1から見て取れるように、効率が最大となる縦続接続の段数nの値は4である。
図27、図28、図29、図30、図31、図32、図33、図34、を参照して、また、図を参照することなく、実施形態の種々の変形例を以下に示す。
図27は、図8に示す回路におけるスイッチ素子S1〜スイッチ素子S3を駆動するタイミングを図10に示すものと別のタイミングとする実施形態を示す図である。図10では、スイッチ素子S1〜スイッチ素子S3は同じタイミングで駆動されるものとされていた。図27に示すスイッチ素子S1〜スイッチ素子S3は、周期Tsを、n分割、この場合には3分割し、位相を順次(360/3)°(度)=120°(度)、ずらした信号(オン状態またはオフ状態が開始するタイミングをTs/3に相当する時間ずつずらした信号)によってスイッチ素子S1〜スイッチ素子S3の各々を駆動するものである。つまり、スイッチ素子S1を第1の駆動信号(図27の符号S1を参照)で駆動し、スイッチ素子S2を第2の駆動信号(図27の符号S2を参照)で駆動し、スイッチ素子S3を第3の駆動信号(図27の符号S3を参照)で駆動する。このようにすることによって、スイッチ素子S1〜スイッチ素子S3が同時にオンとなる重なりの時間をずらすことができ、等価負荷抵抗Rの両端に生じるリップル電圧の量を少なくすることができる。
図28は、図8に示す回路におけるスイッチ素子S1〜スイッチ素子S3を駆動するタイミングを図10、図27に示すものと別のタイミングとする実施形態を示す図である。各スイッチ素子については、奇数段のスイッチ素子と偶数段のスイッチ素子とでは、オンとオフを逆にする。即ち、1段目の昇圧型回路のスイッチ素子S1と3段目の昇圧型回路のスイッチ素子S3とがオンである時に、2段目の昇圧型回路のスイッチ素子S2をオフとするように制御している。これにより、隣接する段におけるスイッチ素子が同時にオンとなることがない。その結果、各段のインダクタンスの値及びキャパシタンスの値を小さくすることができる。
図29は縦続接続のみではなく、同一構成の各段を並列接続して形成される縦続接続昇圧型スイッチング電源回路を示す図である。即ち、ダイオードD11のカソードとダイオードD12のカソードとダイオードD13のカソードとが接続され、ダイオードD21のカソードとダイオードD22のカソードとダイオードD23のカソードとが接続されている。つまり、同一段のコンデンサ(C311とC312とC313、C321とC322とC323、C331とC332とC333、の各々)が並列に接続されている。このようして、並列にする個数に応じて等価負荷抵抗Rに供給する電力を増加させることができる。ここで、並列接続された各段のスイッチ素子(例えば、スイッチ素子S11とスイッチ素子S12とスイッチ素子S13)の1周期毎のオン・オフのタイミングは同一としても良いが、各段の並列方向におけるスイッチ素子のオン・オフのタイミングの位相を異なるものとすることによって、各段のインダクタンス値及びキャパシタンス値が小さくても等価負荷抵抗Rの両端に生じるリップル電圧の量を少なくすることができる。
上述したように、効率に注目した場合には、数式(29)、または、数式(42)に基づき、最も効率が良好なる適切な縦続接続の段数を求めることができる。しかしながら、スイッチング電源回路の装置価格の面からは、段数が少ない程価格を安いものとできる。そこで、縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の効率と装置価格とのバランスを考慮して、既に述べた数式(29)、以下の、数式(46)、数式(47)に基づき、縦続接続昇圧型スイッチング電源回路を構成することもできる。ここで、iは、i<nなる整数であり、ηiは、縦続接続の段数がi段の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の効率である。また、許容減少量εは、効率の許容の減少量であり、予め定めるものである。ここで、所定の効率の許容減少量εの値は、望ましくは、1%であり、最も望ましくは、0.5%である。この程度の減少量であれば、各段の損失量に大きな異なりが生じることもなく、縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の効率を良好なものとする目的を逸脱するものでもない。なお、riiは、i段目の等価損失抵抗である。
ηn=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n (29)
ηi=1/{1+(Ts/Toffi)2×(rii/R)}i (46)
ηn−ηi<ε (47)
図26で示す上述した縦続接続昇圧型スイッチング電源回路11では、スイッチ素子S1〜スイッチ素子S4のすべてのオフの時間を出力電圧に応じて制御するようにしたが、等価負荷抵抗Rの変化に応じた、Ts/Toffnの変化の量が小さい場合には、スイッチ素子S1〜スイッチ素子S4のすべてを負荷の変化に応じた電圧制御に用いるのではなく、その一部のスイッチ素子を負荷の変化に応じた電圧の制御に用いるようにできる。このようにしても、すべてスイッチ素子のオフの時間を出力電圧に応じて制御するようにした縦続接続昇圧型スイッチング電源回路11におけると同様の作用と効果を生じるものとできる。
実施形態の第1の変形例では、奇数段のスイッチ素子は同相の信号で駆動され、偶数段のスイッチ素子は奇数段のスイッチ素子を駆動する信号に対して位相が180度ずれた信号によって駆動されるようにして、隣接するスイッチ素子がオンとなる時間が重ならないようにした。しかしながら、(Ts/Toff)が2以下となる場合(負荷が極度に大きくなった場合、または、電源効率が悪い場合にこのような場合が生じることがある)には、隣接するスイッチ素子がオンとなる時間が重なる事態が生じてしまう。このような場合に効果があるのが、実施形態の第6の変形例である。
Eo=(Ts/Toffn)n×Ed×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}]n (28)
ηn=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n (29)
ηp=1/{1+(Ts/Toffp)2×(rpp/R)}p (48)
ηn−ηp<ε (49)
Ts/Toffp>2 (50)
図32は、図8に示す回路におけるスイッチ素子を駆動するタイミングを図10、図27、図28に示すものと別のタイミングとする実施形態を示す図である。図32は、n段縦続接続して得られる縦続接続昇圧型スイッチング電源回路における、任意の段数である、隣接する2段である(q−1)段目とq段目についてのスイッチ素子のオンとオフとのタイミングを示す図である。
図33、図34は、複数の異なる電圧に対応する負荷を有する縦続接続昇圧型スイッチング電源回路を示す図である。図33では、入力電圧をEdとして、負荷131に供給する出力電圧がEo1の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路101と、負荷132に供給する出力電圧がEo2の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路102と、負荷133に供給する出力電圧がEo3の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路103と、を備える。図34では、入力電圧をEdとして、負荷131に供給する出力電圧がEo1の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路201と、負荷132に供給する出力電圧がEo2の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路202と、負荷133に供給する出力電圧がEo3の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路203と、を備える。図33、図34に示す回路では、出力電圧Eo1<出力電圧Eo2<出力電圧Eo3の関係が成立している。基準電圧ERef1は出力電圧Eo1に対応し、基準電圧ERef2は出力電圧Eo2に対応し、基準電圧ERef3は出力電圧Eo3に対応している。
Claims (9)
- インダクタの一端とスイッチ素子の一端とダイオードの一端とを接続し、前記インダクタの他端と前記スイッチ素子の他端とを入力側とし、前記ダイオードの他端と前記スイッチ素子の他端との間にコンデンサを接続し、前記コンデンサの両端を出力側として形成される昇圧型スイッチング電源回路を複数個有し、前記複数個の前記昇圧型スイッチング電源回路を縦続接続して得られる縦続接続昇圧型スイッチング電源回路であって、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の最後段の出力側に出力される出力電力と前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電力との比を電力効率ηnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の前記最後段の昇圧型スイッチング電源回路の損失に対応する抵抗の値をrnnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に接続される等価負荷抵抗の値をRとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に出力される出力電圧の値をEoとし、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電圧の値をEdとし、
前記スイッチ素子のオン・オフの繰り返しの周期をTsとし、前記スイッチ素子のオフの時間をToffnとし、
下記式1を満たし、下記式2で表される電力効率ηnの値が最大となる整数nで与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路をn段縦続接続した縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
Eo=(Ts/Toffn)n×Ed×[1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}]n・・・・・・・式1
ηn=1/{1+(Ts/Toffn)2×(rnn/R)}n・・・・・・・式2 - (前記整数n−整数j;ただし、n>j)で与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路の各スイッチ素子である(n−j)個のスイッチ素子は、前記式1および前記式2から求められる時間Toffnの間オフとされ、
前記整数jで与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路の各スイッチ素子であるj個のスイッチ素子は、可変時間の間オフとされ、
前記可変時間は、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側から検出される前記出力電圧の値Eoに応じた長さとして、前記出力電圧を制御する請求項1に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。 - 前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に出力される電圧の値が400ボルトであり、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電圧の値が48ボルトであり、前記整数nの値が3または4とされる、請求項1または請求項2に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
- 前記出力電圧の値Eoが一定値となるように、前記スイッチ素子のオフの時間Toffnを制御する請求項1に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
- 前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に出力される出力電圧の値Eoが一定値であり、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電圧の値Edが可変値である場合に、
前記入力側に入力される入力電圧の値Edの最小値において、前記式1を満たし、前記式2で表される電力効率ηnの値が最大となる整数nで与えられる数の前記昇圧型スイッチング電源回路をn段縦続接続して得られる縦続接続昇圧型スイッチング電源回路を構成し、
前記入力側に入力される入力電圧の値Edに応じて、下記式3を満たし、下記式4で表される電力効率ηkの値が最大となる整数kで与えられる数を求め、前記整数kと同数のk個のスイッチ素子をオン・オフ制御し、(n−k)個(ただし、n>k)のスイッチ素子を常時オフとする制御をおこなう、請求項1に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
Eo=(Ts/Toffk)k×Ed×[1/{1+(Ts/Toffk)2×(rnn/R)}]k・・・・・・・式3
ηk=1/{1+(Ts/Toffk)2×(rnn/R)}k・・・・・・・式4 - 前記整数nより小さな整数を整数iとし、前記整数nより大きな整数を整数pとし、予め与える、所定の効率の減少量を許容減少量εとして、i段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の電力効率ηiまたはp段縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の電力効率ηpが、電力効率ηn−電力効率ηi<許容減少量ε、または、電力効率ηn−電力効率ηp<許容減少量ε、となるように縦続接続の数を設定する、請求項1に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
- 前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の奇数段のスイッチ素子のオン・オフの制御タイミングと偶数段のスイッチ素子のオン・オフの制御タイミングとが180度の位相差を有する、請求項1ないし請求項6に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
- 前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の、各段のコンデンサに対してm個の昇圧型スイッチング電源回路が並列接続されて形成され、
前記並列接続されたm個の昇圧型スイッチング電源回路のスイッチ素子のオン・オフの制御タイミングが(360/m)度ずつ位相差を有する、請求項1ないし請求項6に記載の縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。 - インダクタの一端とスイッチ素子の一端とダイオードの一端とを接続し、前記インダクタの他端と前記スイッチ素子の他端とを入力側とし、前記ダイオードの他端と前記スイッチ素子の他端との間にコンデンサを接続し、前記コンデンサの両端を出力側として形成される昇圧型スイッチング電源回路を複数個有し、前記複数個の前記昇圧型スイッチング電源回路を縦続接続して得られる縦続接続昇圧型スイッチング電源回路であって、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の最後段の出力側に出力される出力電力と前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電力との比を電力効率ηnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の前記最後段の昇圧型スイッチング電源回路の損失に対応する抵抗の値をrnnとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に接続される等価負荷抵抗の値をRとし、
前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の出力側に出力される出力電圧の値をEoとし、前記縦続接続昇圧型スイッチング電源回路の入力側に入力される入力電圧の値をEdとし、
下記式5を満たす、電力効率ηnを最大とする実数nを求め、前記実数nを切捨て、四捨五入、または切上げて得られる整数の値と等しい個数の前記昇圧型スイッチング電源回路を縦続接続した縦続接続昇圧型スイッチング電源回路。
∂ηn/∂n=∂〔1/《1+〈[1−{1−4×(rnn/R)×(Eo/Ed)2/n}1/2]/{2×(rnn/R)×(Eo/Ed)1/n}〉2×(rnn/R)》n〕/∂n=0・・・・・・・式5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010074226A JP5673920B2 (ja) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | 縦続接続昇圧型スイッチング電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010074226A JP5673920B2 (ja) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | 縦続接続昇圧型スイッチング電源回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011211769A true JP2011211769A (ja) | 2011-10-20 |
JP5673920B2 JP5673920B2 (ja) | 2015-02-18 |
Family
ID=44942259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010074226A Expired - Fee Related JP5673920B2 (ja) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | 縦続接続昇圧型スイッチング電源回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5673920B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103326589A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 伊顿制造(格拉斯哥)有限合伙莫尔日分支机构 | 多级Boost级联升压电源装置及其控制方法 |
JP2017216798A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 電圧変換回路及びその制御方法 |
CN107851174A (zh) * | 2015-07-08 | 2018-03-27 | 北京市商汤科技开发有限公司 | 图像语义标注的设备和方法 |
JP2019062689A (ja) * | 2017-09-27 | 2019-04-18 | 富士通株式会社 | 電源装置及び電源管理プログラム |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50150824A (ja) * | 1974-05-23 | 1975-12-03 | ||
JP2003235252A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-22 | Toyota Motor Corp | 電源回路 |
JP2008140038A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Sanyo Electric Co Ltd | コンバータ装置および系統連系システム |
JP2009118552A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Seiko Epson Corp | 昇圧回路および電源装置 |
JP2009261040A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | スイッチング電源 |
-
2010
- 2010-03-29 JP JP2010074226A patent/JP5673920B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50150824A (ja) * | 1974-05-23 | 1975-12-03 | ||
JP2003235252A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-22 | Toyota Motor Corp | 電源回路 |
JP2008140038A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Sanyo Electric Co Ltd | コンバータ装置および系統連系システム |
JP2009118552A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Seiko Epson Corp | 昇圧回路および電源装置 |
JP2009261040A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | スイッチング電源 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103326589A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 伊顿制造(格拉斯哥)有限合伙莫尔日分支机构 | 多级Boost级联升压电源装置及其控制方法 |
CN107851174A (zh) * | 2015-07-08 | 2018-03-27 | 北京市商汤科技开发有限公司 | 图像语义标注的设备和方法 |
CN107851174B (zh) * | 2015-07-08 | 2021-06-01 | 北京市商汤科技开发有限公司 | 图像语义标注的设备和方法及其模型的生成方法和系统 |
JP2017216798A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 電圧変換回路及びその制御方法 |
JP2019062689A (ja) * | 2017-09-27 | 2019-04-18 | 富士通株式会社 | 電源装置及び電源管理プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5673920B2 (ja) | 2015-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10574140B2 (en) | Charge balanced charge pump control | |
US9929654B2 (en) | High voltage gain DC/DC power electronic converters | |
US10069408B2 (en) | Switched capacitor circuit modifying voltage on the inductor of a buck regulator | |
CN101247083B (zh) | 开关稳压器 | |
JP5804552B2 (ja) | Dc/dc変換器及び電源モジュール | |
US10811974B1 (en) | Power converter | |
US20110309817A1 (en) | Dc-dc boost converter circuit and method for driving the same | |
US9660523B2 (en) | System and method for reducing power loss in switched-capacitor power converters | |
JP2014064470A (ja) | 直列接続された蓄電セルの中間タップとバランス回路とdc−dcコンバータを併用した電力変換装置 | |
JP5130542B2 (ja) | 降圧型スイッチングdc/dcコンバータ | |
JP5673920B2 (ja) | 縦続接続昇圧型スイッチング電源回路 | |
Santa et al. | Switched capacitor DC-DC converter in 65nm CMOS technology with a peak efficiency of 97% | |
JP5954122B2 (ja) | 電源装置及び電源の制御方法 | |
CN112445264B (zh) | 动作电压控制电路装置 | |
JP2013172467A (ja) | スイッチング電源回路 | |
Junussov et al. | Analysis of a reconfigurable Fibonacci switched capacitor converter with a multiphase balanced switching | |
CN102804572B (zh) | 用于控制升压转换器的输出电压的方法和设备 | |
US20100079181A1 (en) | Sample-point adjustment in a switching converter | |
Hosseini et al. | Design, MA TLAB Simulation, and Implementation of a Single Inductor Double Output DC-to-DC Converter with Digital Control | |
Sekine et al. | Multi-output SEIPC multiplied boost converter with exclusive control | |
Sun et al. | A digital single period control method for single-inductor dual-output DC-DC buck converter | |
Liu et al. | An effective PFM control strategy for charge control in SIMO DC-DC | |
CN115642784B (zh) | 电源系统控制方法和电源系统 | |
JP6651910B2 (ja) | 太陽電池用コンバータシステム | |
JP6679042B2 (ja) | 充電器及び充放電器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140218 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141007 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141105 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141125 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5673920 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |