JP3478890B2 - 複数の信号を生成するためのｄｃ／ｄｃコンバータ - Google Patents

複数の信号を生成するためのｄｃ／ｄｃコンバータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は複数の信号を出力するためのＤ
Ｃ／ＤＣコンバータに関する。より特定的には、本発明
は出力電圧のレベルを検出して、その出力電圧のレベル
をフィードバックし、制御し、かつ調節することによっ
て、パルス幅変調集積回路を用いて２種類より多くの出
力電圧を提供するであろう、ＤＣ／ＤＣコンバータに関
する。
【０００２】
【先行技術の説明】電源は動作原理に従い、予め定めら
れたターン比を有する変圧器を用いる線形電源、および
パワートランジスタを用いるスイッチング方法を有する
スイッチングモード電源として特徴づけられる。
【０００３】スイッチングモード電源は線形電源と比べ
て回路メカニズムが複雑であるが、様々な小型電子装置
のパワーシステムとして広く用いられている。スイッチ
ングモード電源には、サイズが小さく、軽量であり、か
つ電源密度が高いことなどの利点があるためである。こ
れは、スイッチング波形を発生するパルス幅変調集積回
路が改良されているからである。
【０００４】近年ポータブル電子装置の需要が増大して
くるにつれ、５Ｖまたは３．３Ｖの単一の電源電圧にお
いて多くの種類の電圧をもたらすことのできるスイッチ
ングモード電源を用いたＤＣ／ＤＣコンバータが必要と
なっている。
【０００５】図１は従来のＤＣ／ＤＣコンバータを示す
詳細な回路図である。図１に示す従来のＤＣ／ＤＣコン
バータについて以下で説明する。
【０００６】トランジスタＱ１のエミッタに与えられる
電源信号ＶＣＣは、トランジスタＱ１のベースに与えら
れるパルス幅変調集積回路のスイッチング信号ＶＰＷＭ
に従い切換えられ、切換えられた信号はトランジスタＱ
２のベースに入力されて、トランジスタＱ２のターンオ
ンおよびターンオフ動作を制御する。
【０００７】トランジスタＱ２がオンになると、電源信
号ＶＣＣが誘導子Ｌを介してトランジスタＱ２に与えら
れる回路が形成される。このとき、誘導子Ｌはパワー信
号ＶＣＣに従い充電される。誘導子Ｌが充電される一方
で、充電されたコンデンサＣの電圧は放電される。
【０００８】トランジスタＱ２がオフになると、電源信
号ＶＣＣが誘導子ＬとダイオードＤとを介してコンデン
サＣに与えられる回路が形成される。このとき、ダイオ
ードＤは誘導子Ｌに対して誘導された瞬間的な高電圧に
よってオンにされ、コンデンサＣは誘導子Ｌへの充電電
流で充電される。
【０００９】その一方で、コンデンサＣの出力電圧のレ
ベルはトランジスタＱ２のターンオフ時間によって決定
され、このトランジスタＱ２のターンオフ時間はパルス
幅変調集積回路のスイッチング信号ＶＰＷＭにおけるタ
ーンオン時間によって決定される。
【００１０】したがって、従来のＤＣ／ＤＣコンバータ
の出力電圧は、パルス幅変調集積回路のスイッチング信
号におけるデューティ比に従って変化する。
【００１１】一般に、パルス幅変調集積回路は１または
２種類のスイッチング信号をもたらすことができ、１つ
のパルス幅変調集積回路から発生されてもよい直流出力
電圧の種類は多くて２つである。
【００１２】しかしながら、ポータブル電子装置の電源
が３種類より多くの直流電流を要求する場合、２つより
多くのパルス幅変調集積回路が必要となり、それにより
ポータブル電子装置の電源の大きさが増し、製造のコス
トが増大する。
【００１３】
【発明の概要】従来の技術的問題を解決するため、本発
明の目的は１つのパルス幅変調集積回路におけるスイッ
チング信号を用いて２種類より多くの直流出力電圧を発
生するであろう複数の信号を出力するためのＤＣ／ＤＣ
コンバータを提供することである。
【００１４】本発明の他の目的は、出力電圧を直流出力
電圧の様々なレベルと同じくフィードバックし制御する
ことによって一定の直流出力電圧を生成するであろう、
複数の信号を出力するためのＤＣ／ＤＣコンバータを提
供することである。
【００１５】これらの目的を達成するため、この発明に
従うＤＣ／ＤＣコンバータは、電源に結合されかつ主制
御信号に応答してスイッチング制御信号を発生する第１
のトランジスタと、互いに相補的に充放電を行う誘導子
およびコンデンサを有し、出力電圧を発生する電圧発生
器と、この出力電圧のレベルを検出し、該検出したレベ
ルに対応するレベルのセンス信号を転送する電圧感知器
と、スイッチング制御信号を、該スイッチング制御信号
とセンス信号との電圧差に従って転送する制御回路と、
電圧発生器に結合され、制御回路から転送されたスイッ
チング制御信号に従って出力電圧の発生動作を制御する
第２のトランジスタを備える。
【００１６】本発明のさらなる利点および他の目的は、
添付の図面と関連の以下に述べる詳細な説明において明
らかとなるであろう。
【００１７】
【好ましい実施例の詳細な説明】図２は、本発明の好ま
しい実施例に従った、出力電圧の複数の信号を出力する
ためのＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な回路図である。
【００１８】図２に示されるような本発明のＤＣ／ＤＣ
コンバータでは、電源信号ＶＣＣは、ダイオードＤとコ
ンデンサＣとに直列に接続される誘導子Ｌに与えられ、
パルス幅変調集積回路のスイッチング信号ＶＰＷＭは抵
抗Ｒ５を通過してトランジスタＱ１のベースに与えら
れ、抵抗Ｒ４はトランジスタＱ１のベース−エミッタに
接続され、電源信号ＶＣＣはトランジスタＱ１のエミッ
タに与えられる。
【００１９】さらに、ダーリントン（Darlington) 接続
の２つのトランジスタＱ３およびＱ４はトランジスタＱ
１のコレクタに接続され、同じ抵抗値を有する２つの抵
抗Ｒ３およびＲ３はそれぞれ、ダーリントン（Darlingt
on) 法によって接続されるトランジスタＱ３およびＱ４
のエミッタ−ベースに接続され、ダーリントン法によっ
て接続されるトランジスタＱ３およびＱ４の共通のコレ
クタはトランジスタＱ２のベースに接続され、このトラ
ンジスタＱ２のコレクタは誘導子ＬとダイオードＤとの
間のノードに接続され、コンデンサＣに並列に接続され
る２つの抵抗Ｒ１とＲ２との間のノードはトランジスタ
Ｑ４のベースに接続される。
【００２０】図３（Ａ）ないし図３（Ｅ）はそれぞれ、
本発明の好ましい実施例に従ったＤＣ／ＤＣコンバータ
の各々の部分の波形図である。
【００２１】次に、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータの動
作について説明する。電源信号ＶＣＣはトランジスタＱ
１のエミッタおよび誘導子Ｌに与えられ、図３（Ａ）に
示されるようなパルス幅変調集積回路のスイッチング信
号ＶＰＷＭは、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ１のベ
ースに与えられる。上述の電源信号ＶＣＣは、ポータブ
ル電子装置のバッテリから与えられる直流のシステム電
源である。
【００２２】スイッチング信号ＶＰＷＭは、上述のトラ
ンジスタＱ１によって電源信号ＶＣＣのレベルに反転さ
れる。上述のトランジスタＱ１によって反転されたスイ
ッチング信号ＶＡは図３（Ｂ）に示されるようになり、
その大きさは電源信号ＶＣＣのレベルとトランジスタＱ
１のエミッタ−コレクタとの間の電圧降下の大きさだけ
減少する。
【００２３】コンデンサＣの出力端子に接続される２つ
の抵抗Ｒ１およびＲ２は、出力電圧ＶＯＵＴ３の大きさ
を検出するためのものであり、電圧成分ＶＢは以下の式
で表わすことができる。
【００２４】ＶＢ＝ＶＯＵＴ３×（１＋Ｒ１／Ｒ２） したがって、電圧成分ＶＢは、コンデンサＣの出力電圧
ＶＯＵＴ３に比例して変化する。
【００２５】電圧成分ＶＢ−ＶＡが２ＶBEよりも大きけ
れば２つのトランジスタＱ３およびＱ４はオンにされ、
ＶＢ−ＶＡが２ＶBEよりも小さければ２つのトランジス
タＱ３およびＱ４はオフにされる。上述のＶBEは、トラ
ンジスタＱ３およびＱ４の各々のしきい値電圧である。
【００２６】したがって、ＶＢ−ＶＡが２ＶBEよりも大
きく、ダーリントン法によって接続される２つのトラン
ジスタＱ３およびＱ４がオンにされる場合、トランジス
タＱ２のオン／オフ動作は、反転されたスイッチング信
号ＶＡによって制御される。図３（Ｂ）に示される反転
されたスイッチング信号によって上述のトランジスタＱ
２がオンにされれば、電源信号ＶＣＣが誘導子Ｌに与え
られ、その瞬間に、高電圧を有する誘導子Ｌによってダ
イオードＤがオンにされ、コンデンサＣは、誘導子Ｌか
ら供給された電圧および電源信号ＶＣＣを含む電圧によ
って充電される。
【００２７】図３（Ｃ）はトランジスタＱ２のベースに
与えられるオン／オフ信号ＶＣを示し、図３（Ｄ）は誘
導子Ｌを流れる電流ＩL を示し、図３（Ｅ）はコンデン
サＣの出力電圧ＶＯＵＴ３を示す。
【００２８】ＶＢ−ＶＡが２ＶBEよりも大きく２つのト
ランジスタＱ３およびＱ４がオンにされると、反転され
たスイッチング信号ＶＡがトランジスタＱ２のベースに
与えられる。
【００２９】ＶＢ−ＶＡが２ＶBEよりも小さく２つのト
ランジスタＱ３およびＱ４がオフにされると、上述のト
ランジスタＱ２がオフにされ、電源信号ＶＣＣが誘導子
ＬおよびダイオードＤを介してコンデンサＣに与えら
れ、上述のコンデンサＣは電源信号ＶＣＣによって充電
される。したがって、電源信号の電圧の量だけ充電する
動作は、２つのトランジスタＱ３およびＱ４がオフにさ
れた場合にのみ起こる。
【００３０】２つのトランジスタＱ３およびＱ４がダー
リントン法によって接続されている場合、上述のコンデ
ンサＣの定格出力電圧はコンデンサＣの出力電圧ＶＯＵ
Ｔ３であり、コンデンサＣの上述の出力電圧ＶＯＵＴ３
は以下の式で表わすことができる。
【００３１】 ＶＯＵＴ３＝（ＶＡ＋２ＶBE）×（１＋Ｒ１／Ｒ２） したがって、２つの抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値の比を
制御してコンデンサＣの出力電圧ＶＯＵＴ３を検出する
ことにより、コンデンサＣの出力電圧ＶＯＵＴ３を任意
に制御することができる。
【００３２】図４は、本発明の好ましい実施例に従っ
た、複数の信号を出力するためのＤＣ／ＤＣコンバータ
を含む電源を示すブロック図である。
【００３３】図４では、２チャネルパルス幅変調部６０
の出力信号が与えられる第１および第２のレギュレータ
１０および２０は従来技術に関するものであり、第３の
レギュレータ３０、出力電圧フィードバック部５０、お
よび出力電圧感知部４０は、本発明の好ましい実施例に
従った、複数の信号を出力するためのＤＣ／ＤＣコンバ
ータである。
【００３４】上述の第１および第２のレギュレータ１０
および２０によって２種類の出力電圧ＶＯＵＴ１および
ＶＯＵＴ２が発生され、本発明の好ましい実施例に従っ
たＤＣ／ＤＣコンバータによって別のレベルの出力電圧
ＶＯＵＴ３が発生される。さらに、より多様な出力電圧
を得るために、本発明の好ましい実施例に従った２つ以
上のＤＣ／ＤＣコンバータを上述の２チャネルパルス幅
変調部の出力端子に並列に接続することができる。
【００３５】したがって、本発明は、その出力電圧のレ
ベルを任意に制御できる複数の信号を出力するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを提供し、これによって１つのパルス幅変
調回路で種々のレベルの出力電圧を得ることができる。
【００３６】本発明の好ましい実施例および選択した変
更例のみを開示し説明したが、前掲の特許請求の範囲の
範囲内で他の実施例および変更例も可能であることは明
らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＤＣ／ＤＣコンバータを示す詳細な回路
図である。
【図２】本発明の好ましい実施例に従った、複数の信号
を出力するためのＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な回路図
である。
【図３】（Ａ）ないし（Ｅ）はそれぞれ、図２の各々の
部分の波形図である。
【図４】本発明の好ましい実施例に従った、複数の信号
を出力するためのＤＣ／ＤＣコンバータを有する電源の
ブロック図である。
【符号の説明】
Ｃ コンデンサ Ｄ ダイオード Ｌ 誘導子 Ｑ１ トランジスタ Ｒ１ 抵抗 ３０ レギュレータ ４０ 出力電圧感知部 ５０ 出力電圧フィードバック部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源に結合されかつ主制御信号に応答し
    てスイッチング制御信号を発生する第１のトランジス
    タ、 互いに相補的に充放電を行う誘導子およびコンデンサを
    有し、出力電圧を発生する電圧発生器 、前記出力電圧のレベルを検出し、該検出したレベルに対
    応するレベルのセンス信号を転送する電圧感知器、 前記スイッチング制御信号を、前記スイッチング制御信
    号と前記センス信号との電圧差に従って転送する制御回
    路、および 前記電圧発生器に結合され、前記制御回路か
    ら転送されたスイッチング制御信号に従って前記出力電
    圧の発生動作を制御する第２のトランジスタを備える、
    ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  2. 【請求項２】 前記電圧感知器は、前記コンデンサと並
    列に接続されかつ互いに直列に接続される第１および第
    ２の抵抗素子を含み、前記第１および第２の抵抗素子に
    よる前記出力電圧の抵抗分割により前記センス信号が生
    成される、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
  3. 【請求項３】 前記制御回路は、ダーリントン法に従っ
    て接続される第３および第４のトランジスタを含む、請
    求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
  4. 【請求項４】 前記主制御信号は、パルス幅変調部から
    与えられ、 前記パルス幅変調部の出力端子に少なくとも２つのＤＣ
    ／ＤＣコンバータが接続されて、各ＤＣ／ＤＣコンバー
    タが互いに異なる出力電圧を発生する電源が形成され、
    前記少なくとも２つのＤＣ／ＤＣコンバータは、前記Ｄ
    Ｃ／ＤＣコンバータを含む 、請求項１に記載のＤＣ／Ｄ
    Ｃコンバータ。
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