JP4526812B2 - スイッチ電源装置、昇圧回路および昇圧方法 - Google Patents
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Description
Vo=Vb―Vp (式1)
となる。また、
Vc>Vo+Vt=Vb+Vt−Vp (式2)
となるように、昇圧回路50の出力端子の電圧、すなわち、ゲート端子103の印加電圧Vcを設定すれば、nMOS型FET10は飽和領域で動作するため、電圧Voは、安定に維持される。なお、nMOS型FET10にはエンハンスメント型とデプレッション型がある。エンハンスメント型とは、ドレイン電流が流れるスレショルド電圧Vtが0以上であるnMOS型FETであり、デプレッション型とは、スレッショルド電圧Vtが負であるnMOS型FETである。
まず、図1を参照して、本発明に係る昇圧回路30の概要と特徴について説明する。図1は、実施例1に係るスイッチ電源システムの構成を示す回路図である。同図に示すように、本発明に係る昇圧回路30は、誘導性負荷5をソース端子104に接続し、誘導性負荷5の電源7をドレイン端子105に接続したnMOS型FET10のゲート端子103の印加電圧を所定の電圧Vc以上に昇圧する回路であり、小型、軽量で、消費電力、発熱量の少ないことを特徴とする。
図1に示すように、スイッチ電源システムは、スイッチ電源装置1と、スイッチ電源装置1の誘導性負荷5と、誘導性負荷5の電源7とからなる。このうち、誘導性負荷5は、インダクタンスを有する負荷であり、磁束の変化で誘導起電力を発生する性質を持っている。例えば、誘導性負荷5が電磁リレーの場合、電磁リレーを切断すると今まで電磁リレーを流れていた電流の方向とは反対方向に誘導起電力が発生する。また、電源7は、誘導性負荷5を駆動する直流電源である。
次に、図5を参照して、実施例1に係るスイッチ電源装置1の昇圧回路30の昇圧手順いついて説明する。図5は、図1に示すスイッチ電源装置1の昇圧回路30の昇圧手順を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、スイッチ20が切断されると(ステップS501)、今まで電流が流れていた誘導性負荷5の電流が止まり、短い時間Δtの間、誘導性負荷5は、誘導性負荷5の磁束の変化により今まで電流が流れていた方向とは逆方向に誘導起電力を生成し、図1に示す電位V2を負の電位とする(ステップS502)。
まず、図6を参照して、スイッチ電源システムの構成について説明する。図6は、実施例2に係るスイッチ電源システムの構成を示す回路図である。同図に示すように、図1に示す実施例1の回路図との相違は、定電圧設定回路70とスイッチ71とコンデンサ72である。定電圧設定回路70は、昇圧回路30の出力端子の電圧V3を所定の電圧Vcと比較し、電圧V3が所定の電圧Vc以上の場合、スイッチ71をOFFし、電圧V3が所定の電圧Vc未満の場合、スイッチ71をOFFする回路である。また、スイッチ71は、昇圧回路30の出力端子の電位V3をモニタしながらON/OFFし、出力端子の電位V3を所定の電位Vcに設定するためのスイッチであり、出力端子の電位V3が所定の電位Vc以上になったときにOFFし、所定の電位Vc以下になったときにONする。また、コンデンサ72は、昇圧回路30の出力端子の電圧V3を保持するためのコンデンサである。
次に、図7を参照して、実施例2のスイッチ電源装置2の昇圧手順について説明する。図7は、実施例2のスイッチ電源装置2の昇圧手順を示すフローチャートである。同図に示すように、図5に示す実施例1の昇圧手順との相違は、ステップS709〜ステップS712であるので、ステップS709〜ステップS712について説明する。
5 負荷または誘導性負荷
7 電源
10 nMOS型FET
20 スイッチ
30、40、50 昇圧回路
31 コンデンサ
32 コンデンサ
33 ダイオード
34 ダイオード
51 n接合型FET
52 コイル
53 ダイオード
54 コンデンサ
60 定電圧ダイオード
70 定電圧設定回路
71 スイッチ
72 コンデンサ
81 電源
82 電源
103 ゲートまたはゲート端子
104 ソースまたはソース端子
105 ドレインまたはドレイン端子
Claims (4)
- インダクタンスを有する負荷をソース端子に接続し、前記負荷の電源をドレイン端子に接続したnMOS型FETと、前記nMOS型FETのゲート端子へ印加する電圧を前記電源の電圧から所定の電圧まで昇圧する昇圧回路とを含むスイッチ電源装置であって、
前記nMOS型FETのゲート端子と前記昇圧回路の出力端子との間に介在するスイッチを備え、
前記昇圧回路は、
前記電源にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のダイオードのカソードに一方の端子が接続され、他方の端子が前記nMOS型FETのソース端子に接続され、前記スイッチが切断されたときに前記負荷で発生する誘導起電力によって充電される第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの前記一方の端子にアノードが接続された第2のダイオードと、
前記第2のダイオードのカソードおよび前記出力端子に一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、前記第1のコンデンサに充電された電力によって充電された場合に、前記出力端子に接続されている前記一方の端子の電圧が前記所定の電圧となる第2のコンデンサと
を備えたことを特徴とするスイッチ電源装置。 - 前記第2のコンデンサは、
前記第1のコンデンサに充電された電力によって充電された場合に、前記出力端子に接続されている前記一方の端子の電圧が、当該電圧を前記nMOS型FETのゲート端子へ印加することで当該nMOS型FETが飽和領域で動作する電圧となるように容量が設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ電源装置。 - インダクタンスを有する負荷をソース端子に接続し、前記負荷の電源をドレイン端子に接続したnMOS型FETのゲート端子へ印加する電圧を前記電源の電圧から所定の電圧まで昇圧する昇圧回路であって、
前記nMOS型FETのゲート端子へ印加する電圧を出力する出力端子と前記nMOS型FETのゲート端子とがスイッチを介して接続され、
前記電源にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記第1のダイオードのカソードに一方の端子が接続され、他方の端子が前記nMOS型FETのソース端子に接続され、前記スイッチが切断されたときに前記負荷で発生する誘導起電力によって充電される第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの前記一方の端子にアノードが接続された第2のダイオードと、
前記第2のダイオードのカソードおよび前記出力端子に一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、前記第1のコンデンサに充電された電力によって充電された場合に、前記出力端子に接続されている前記一方の端子の電圧が前記所定の電圧となる第2のコンデンサと
を備えたことを特徴とする昇圧回路。 - インダクタンスを有する負荷をソース端子に接続し、前記負荷の電源をドレイン端子に接続したnMOS型FETのゲート端子へ印加する電圧を前記電源の電圧から所定の電圧まで昇圧する昇圧回路において用いられる昇圧方法であって、
前記昇圧回路は、
前記nMOS型FETのゲート端子へ印加する電圧を出力する出力端子が前記nMOS型FETのゲート端子とスイッチを介して接続され、
前記電源にアノードが接続された第1のダイオードのカソードに一方の端子が接続され、他方の端子が前記nMOS型FETのソース端子に接続された第1のコンデンサを、前記スイッチが切断されたときに前記負荷で発生する誘導起電力によって充電する第1の充電工程と、
前記第1のコンデンサの前記一方の端子にアノードが接続された第2のダイオードのカソードおよび前記出力端子に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第2のコンデンサを、前記第1のコンデンサに充電された電力によって充電して当該第2のコンデンサの前記一方の端子の電圧を前記所定の電圧まで昇圧する第2の充電工程と、
前記スイッチを接続することにより前記第2のコンデンサの前記一方の端子の電圧を前記nMOS型FETのゲート端子へ印加するゲート電圧印加工程と
を含んだことを特徴とする昇圧方法。
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JP2003417762A JP4526812B2 (ja) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | スイッチ電源装置、昇圧回路および昇圧方法 |
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JP2005184880A JP2005184880A (ja) | 2005-07-07 |
JP2005184880A5 JP2005184880A5 (ja) | 2007-01-25 |
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---|---|---|---|---|
JPH0538134A (ja) * | 1991-07-23 | 1993-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 負荷制御電源装置 |
JPH0833314A (ja) * | 1994-05-12 | 1996-02-02 | Komatsu Ltd | 負荷駆動装置 |
JP2000099171A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電源回路 |
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2003
- 2003-12-16 JP JP2003417762A patent/JP4526812B2/ja not_active Expired - Fee Related
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