JP4337041B2 - Dc−dcコンバータ - Google Patents
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Description
直流電源に接続されるコイルと、前記コイルに接続されスイッチングすることで前記コイルに流れる前記直流電源からのコイル電流を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して流れる前記コイル電流の大きさと所定の電流閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第1のオン時間を決定するとともに前記第1のオン時間の長さに応じた第1のオン信号を発生する第1のオン信号発生回路と、負荷に供給される出力電圧の大きさと所定の電圧閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第2のオン時間を決定するとともに前記第2のオン時間の長さに応じた第2のオン信号を発生する第2のオン信号発生回路と、前記スイッチング素子の所定のオフ時間の長さに応じたオフ信号を発生するオフ信号発生回路と、前記第1のオン信号、前記第2のオン信号及び前記オフ信号から前記スイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング素子駆動信号を合成するスイッチング素子駆動信号合成回路とを備えたDC−DCコンバータにおいて、前記所定のオフ時間を変化させることで、前記出力電圧の大きさに関わらず前記スイッチング素子駆動信号のスイッチング周波数を時間の経過とともに変化させるスイッチング周波数可変回路を有し、前記オフ信号発生回路は、複数の異なる前記所定のオフ時間の長さに応じた複数の前記オフ信号を発生し、前記スイッチング周波数可変回路は、前記スイッチング素子のスイッチング回数を計数するカウンタ回路と、前記カウンタ回路の計数結果に基づいて前記複数のオフ信号を順次切換えて出力するオフ信号切換え回路とからなることを特徴とする。
第1実施形態におけるDC−DCコンバータの回路図を図1に示す。そして、図1を参照し、構造、動作、効果の順で具体的に説明する。
電界効果トランジスタ90eがオンする。電界効果トランジスタ90eがオンすると、コンデンサ90dに蓄積された電荷が放電されコンデンサ90dの電圧は0Vになる。同時に、コンデンサ90dは定電流源90cからの定電流による充電を開始する。コンデンサ90dの電圧は定電流源90cの電流値とコンデンサ90dの容量とで決まる一定の傾きで徐々に増加し、コンパレータ80eで電流閾値に相当する抵抗90a、90bで分圧された定電圧回路14の出力電圧と比較される。コンデンサ90dの電圧が抵抗90a、90bで分圧された定電圧回路14の出力電圧より小さい場合、コンパレータ90gはLowレベルを出力し、それ以外の場合Highレベルを出力する。これにより、コンパレータ90gはトランジスタ5がオフしてからLowレベルの期間が一定となるオフ信号を出力する。
次に第2実施形態におけるDC−DCコンバータの回路図を図2に示す。ここでは、第1実施形態におけるDC−DCコンバータとの相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
次に第3実施形態におけるDC−DCコンバータの回路図を図3に示す。ここでは、第1及び第2実施形態におけるDC−DCコンバータとの相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
0aとから構成されている。抵抗70bと抵抗70cとは直列接続されている。この直列接続された抵抗70b、70cの一端は回路電源端子を介して入力される電圧から定電圧を作る定電圧回路14の出力端子に接続され、他端は接地端子を介して車体に接地されている。抵抗80a、80bは所定の電流閾値を決める抵抗であり、必要とされるコイル電流が得られる最適な値に設定されている。コンパレータ70aの反転入力端子は電界効果トランジスタ5のソースと電流検出端子を介して抵抗6とに、非反転入力端子は抵抗70bと抵抗70cの接続点に、出力端子はトランジスタ駆動信号合成回路10の入力端子にそれぞれ接続されている。
電界効果トランジスタ90eがオンする。電界効果トランジスタ90eがオンすると、コンデンサ90dに蓄積された電荷が放電されコンデンサ90dの電圧は0Vになる。同時に、コンデンサ90dはスイッチング周波数可変回路11からの一定周期で三角波状に変化する電流による充電を開始する。コンデンサ90dの電圧はスイッチング周波数可変回路11の電流値とコンデンサ90dの容量とで決まる時間の経過とともに変化する傾きに従って徐々に増加し、コンパレータ80eで電流閾値に相当する抵抗90a、90bで分圧された定電圧回路14の出力電圧と比較される。コンデンサ90dの電圧が抵抗90a、90bで分圧された定電圧回路14の出力電圧より小さい場合、コンパレータ90gはLowレベルを出力し、それ以外の場合Highレベルを出力する。これにより、コンパレータ90gはトランジスタ5がオフしてからLowレベルの期間が時間の経過とともに変化するオフ信号を出力する。
次に第4実施形態におけるDC−DCコンバータの回路図を図4に示す。ここでは、第1、第2及び第3実施形態におけるDC−DCコンバータとの相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
Claims (8)
- 直流電源に接続されるコイルと、前記コイルに接続されスイッチングすることで前記コイルに流れる前記直流電源からのコイル電流を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して流れる前記コイル電流の大きさと所定の電流閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第1のオン時間を決定するとともに前記第1のオン時間の長さに応じた第1のオン信号を発生する第1のオン信号発生回路と、負荷に供給される出力電圧の大きさと所定の電圧閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第2のオン時間を決定するとともに前記第2のオン時間の長さに応じた第2のオン信号を発生する第2のオン信号発生回路と、前記スイッチング素子の所定のオフ時間の長さに応じたオフ信号を発生するオフ信号発生回路と、前記第1のオン信号、前記第2のオン信号及び前記オフ信号から前記スイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング素子駆動信号を合成するスイッチング素子駆動信号合成回路とを備えたDC−DCコンバータにおいて、
前記第1のオン時間を時間の経過とともに変化させることで、前記出力電圧の大きさに関わらず前記スイッチング素子駆動信号のスイッチング周波数を時間の経過とともに変化させるスイッチング周波数可変回路を有することを特徴とするDC−DCコンバータ。 - 前記スイッチング周波数可変回路は、前記所定の電流閾値を時間の経過とともに変化させることを特徴とする請求項1記載のDC−DCコンバータ。
- 前記スイッチング周波数可変回路は、交流電圧を発生する交流電圧発生回路からなることを特徴とする請求項2記載のDC−DCコンバータ。
- 前記スイッチング周波数可変回路は、前記スイッチング素子のスイッチング回数を計数するカウンタ回路と、前記カウンタ回路の計数結果に基づいて複数の異なる大きさの電圧を順次切換えて出力する基準電源回路とからなることを特徴とする請求項2記載のDC−DCコンバータ。
- 直流電源に接続されるコイルと、前記コイルに接続されスイッチングすることで前記コイルに流れる前記直流電源からのコイル電流を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して流れる前記コイル電流の大きさと所定の電流閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第1のオン時間を決定するとともに前記第1のオン時間の長さに応じた第1のオン信号を発生する第1のオン信号発生回路と、負荷に供給される出力電圧の大きさと所定の電圧閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第2のオン時間を決定するとともに前記第2のオン時間の長さに応じた第2のオン信号を発生する第2のオン信号発生回路と、前記スイッチング素子の所定のオフ時間の長さに応じたオフ信号を発生するオフ信号発生回路と、前記第1のオン信号、前記第2のオン信号及び前記オフ信号から前記スイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング素子駆動信号を合成するスイッチング素子駆動信号合成回路とを備えたDC−DCコンバータにおいて、
前記所定のオフ時間を変化させることで、前記出力電圧の大きさに関わらず前記スイッチング素子駆動信号のスイッチング周波数を時間の経過とともに変化させるスイッチング周波数可変回路を有し、
前記オフ信号発生回路は、所定の充電電流で充電されるコンデンサの電圧の大きさと所定のオフ時間閾値との比較結果に基づいて前記所定のオフ時間の長さに応じたオフ信号を発生し、
前記スイッチング周波数可変回路は、三角波状の交流電圧を発生する交流電圧発生回路と、前記交流電圧発生回路の発生する交流電圧をその電圧の大きさに応じた電流に変換する電圧電流変換回路とを有し、前記所定の充電電流を時間の経過とともに変化させることを特徴とするDC−DCコンバータ。 - 直流電源に接続されるコイルと、前記コイルに接続されスイッチングすることで前記コイルに流れる前記直流電源からのコイル電流を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して流れる前記コイル電流の大きさと所定の電流閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第1のオン時間を決定するとともに前記第1のオン時間の長さに応じた第1のオン信号を発生する第1のオン信号発生回路と、負荷に供給される出力電圧の大きさと所定の電圧閾値との比較結果に基づいて前記スイッチング素子の第2のオン時間を決定するとともに前記第2のオン時間の長さに応じた第2のオン信号を発生する第2のオン信号発生回路と、前記スイッチング素子の所定のオフ時間の長さに応じたオフ信号を発生するオフ信号発生回路と、前記第1のオン信号、前記第2のオン信号及び前記オフ信号から前記スイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング素子駆動信号を合成するスイッチング素子駆動信号合成回路とを備えたDC−DCコンバータにおいて、
前記所定のオフ時間を変化させることで、前記出力電圧の大きさに関わらず前記スイッチング素子駆動信号のスイッチング周波数を時間の経過とともに変化させるスイッチング周波数可変回路を有し、
前記オフ信号発生回路は、複数の異なる前記所定のオフ時間の長さに応じた複数の前記オフ信号を発生し、
前記スイッチング周波数可変回路は、前記スイッチング素子のスイッチング回数を計数するカウンタ回路と、前記カウンタ回路の計数結果に基づいて前記複数のオフ信号を順次切換えて出力するオフ信号切換え回路とからなることを特徴とするDC−DCコンバータ。 - 前記スイッチング素子、前記第1のオン信号発生回路、前記第2のオン信号発生回路、前記オフ信号発生回路、前記スイッチング素子駆動信号合成回路及び前記スイッチング周波数可変回路は、ICとして一体に構成されていることを特徴とする請求項1乃至6記載のDC−DCコンバータ。
- 前記DC−DCコンバータは、車両乗員を保護する車両用乗員保護装置に用いられることを特徴とする請求項1乃至7記載のDC−DCコンバータ。
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