JP5710870B2 - Dc−dcコンバータ - Google Patents
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Description
<その他>
<手段>
技術的思想1記載のDC−DCコンバータは、インダクタンス素子を有するインダクタンス手段と、直流電源を供給する電流供給手段と、その電流供給手段から前記インダクタンス手段への前記直流電流の供給および停止を、導通または遮断の切り換えによって制御するスイッチング手段と、1周期中に占める信号出力期間の割合であるデューティ比を増減することで前記スイッチング手段の導通期間を増減する変調信号を生成し、その変調信号を前記スイッチング手段へ出力する信号出力手段と、その信号出力手段により出力された変調信号に応答して前記スイッチング手段に発生した起電力を整流する整流手段およびその整流された起電力を平滑化し充電する平滑充電手段とを備え、その平滑充電手段により平滑化された起電力を、前記平滑充電手段と並列に接続される負荷へ出力電圧として供給すると共に、その供給する出力電圧を昇圧し、目標電圧に近づけるものであり、前記目標電圧に対する前記出力電圧の低下量を検出する検出手段と、その検出手段により検出された低下量が大きくなるに従って、前記信号出力手段が生成する変調信号のデューティ比を増加させる指示を行う増加指示手段と、その増加指示手段により増加が指示された前記デューティ比の増加を抑制し、その抑制したデューティ比による変調信号を前記信号出力手段に出力させることで、前記スイッチング手段が、前記デューティ比が1となり、導通状態になるまでの時間を遅延する遅延手段とを備えている。
技術的思想2記載のDC−DCコンバータは、技術的思想1記載のDC−DCコンバータにおいて、前記増加指示手段は、前記検出手段により検出された低下量が大きくなるに従って、前記信号出力手段が生成する変調信号のデューティ比を単調増加させる指示を行うものであり、前記遅延手段は、前記増加指示手段により増加が指示された前記デューティ比が1未満の値である所定値以下となる場合には、前記増加指示手段による前記デューティ比の単調増加の指示を許可して、その指示されたデューティ比による変調信号を前記信号出力手段に出力させる一方、前記増加指示手段により増加が指示された前記デューティ比が前記所定値を超える場合には、前記検出手段により検出された低下量が大きくなるにつれて、前記増加指示手段により増加が指示されたデューティ比を、そのデューティ比が前記所定値に抑制される直線に漸近させることで、前記増加が指示された前記デューティ比を1未満に抑制することで、前記スイッチング手段が、前記導通状態になるまでの時間を遅延する。
技術的思想3記載のDC−DCコンバータは、技術的思想1または2に記載のDC−DCコンバータにおいて、前記昇圧した出力電圧とは別に、前記負荷へ直流電源を供給する一次電池または二次電池から構成される主電池を備え、前記電流供給手段は、一次電池または二次電池から構成されるものであり、前記検出手段は、前記主電源から供給される直流電圧を前記目標電圧として、前記低下量を検出する。
<効果>
技術的思想1記載のDC−DCコンバータによれば、電流供給手段がインダクタンス手段へ供給する直流電流の減少により、検出手段により検出される低下量が大きくなるに従って、即ち、目標電圧に対する出力電圧の低下量が大きくなるに従って、増加指示手段は、信号出力手段が生成する変調信号のデューティ比を増加させる指示を行う。これにより、スイッチング手段の導通期間を増加させて、平滑充電手段に充電される起電力を増加し、出力電圧を目標電圧へ近づける。ここで、電流供給手段がインダクタンス手段へ供給する直流電流の減少が更に進み、目標電圧に対する出力電圧の低下が更に大きくなると、増加指示手段は、信号出力手段が生成する変調信号のデューティ比を更に増加させる指示を行う。すると、スイッチング手段の導通期間が更に増加する。このとき、遅延手段は、増加指示手段により増加が指示されたデューティ比の増加を抑制し、その抑制したデューティ比による変調信号を信号出力手段に出力させることで、スイッチング手段が、デューティ比が1となり、導通状態になるまでの時間を遅延する。即ち、遅延手段は、直流電流が電流供給手段からインダクタンス手段へ供給され続けるまでの時間を遅延する。これにより、目標電圧に対する出力電圧の低下が大きくなったとしても、出力電圧の昇圧を、停止することなく継続することができる。従って、従来のDC−DCコンバータと比較して、出力電圧の昇圧が継続される期間を長くすることができるという効果がある。なお、技術的思想1記載のDC−DCコンバータを、直流電源を負荷へ供給する電池(電流供給手段とは別の電池)と併用して使用する場合には、出力電圧の昇圧が継続する期間を長くすることで、その併用する電池の消耗を抑制して、結果、併用する電池の使用期間を長くすることができるという効果がある。この技術的思想1記載のDC−DCコンバータは、負荷に印加する電圧の低下が許容できる装置に対して、特に有効である。
技術的思想2記載のDC−DCコンバータによれば、技術的思想1記載のDC−DCコンバータの奏する効果に加え、遅延手段は、増加指示手段により増加が指示されたデューティ比が1未満の値である所定値以下となる場合には、増加指示手段によるデューティ比の単調増加の指示を許可して、その指示されたデューティ比による変調信号を信号出力手段に出力させる。一方、遅延手段は、増加指示手段により増加が指示されたデューティ比が所定値を超える場合には、検出手段により検出された低下量が大きくなるにつれて、増加指示手段により増加が指示されたデューティ比を、そのデューティ比が所定値に抑制される直線に漸近させることで、増加が指示されたデューティ比を1未満に抑制する。これにより、遅延手段は、スイッチング手段が導通状態になるまでの時間を遅延する。よって、増加指示手段により増加が指示されたデューティ比が所定値以下となる場合には、出力電圧を目標電圧に近づける昇圧を行う一方、増加指示手段により増加が指示されたデューティ比が所定値を超える場合には、デューティ比を1未満に抑制して、目標電圧に対する出力電圧の低下を許容しつつ、出力電圧の昇圧を継続する。従って、増加指示手段により増加が指示されるデューティ比が所定値を超えるまでは、出力電圧を目標電圧に近づける昇圧を行うというDC−DCコンバータ本来の機能を発揮させた上で、従来のDC−DCコンバータと比較して、出力電圧の昇圧が継続される期間を長くすることができるという効果がある。
技術的思想3記載のDC−DCコンバータによれば、技術的思想1または2に記載のDC−DCコンバータの奏する効果に加え、検出手段は、主電池から供給される直流電圧を目標電圧として、低下量を検出する。つまり、主電池から供給される直流電圧の電圧値が低下した場合には、検出手段は、その低下した電圧値を目標電圧として、低下量を検出する。これにより、主電池が供給する直流電圧が低下した場合には、それに伴い、出力電圧を低下させることができる。よって、主電池から供給される直流電圧の低下に伴い、昇圧された出力電圧が、主電池から供給される直流電圧よりも相対的に高くなり、主電池に対して副電池が著しく消耗することを防止することができる。従って、副電池の使用期間を長くすることができるという効果がある。また、検出手段は低下した主電池の電圧値を目標電圧にするので、検出手段が予め定められた一定電圧を目標電圧にする場合と比較して、即ち、従来のDC−DCコンバータと比較して、出力電圧の昇圧率を低率に抑制することができる。この結果、従来のDC−DCコンバータと比較して、デューティ比が最大値(最大値は、1未満の値)になるまでの時間を長くすることができる。よって、DC−DCコンバータと併用して用いられる主電池の使用期間を、従来のDC−DCコンバータと比較して、長くすることができるという効果がある。
20 DC−DCコンバータ
22 差分検出回路(検出手段)
23 低下検出回路(増加指示手段)
24 歪み回路(抑制手段)
25 昇圧駆動回路(信号出力手段)
C コンデンサ(平滑充電手段)
DC1 主電源(主電池)
DC2 補助電源(電流供給手段、副電池)
L コイル(インダクタンス手段)
SD ショットキーバリアダイオード(整流手段)
Tr 電界効果トランジスタ(スイッチング手段)
Claims (1)
- 一次電池または二次電池から構成される主電池と、その主電池の電圧が供給される負荷とを備えた主電源回路と併用されるDC−DCコンバータであり、
インダクタンス素子を有するインダクタンス手段と、一次電池または二次電池から構成され前記主電池よりも最大電圧が小さい副電池であって直流電流を供給する電流供給手段と、その電流供給手段から前記インダクタンス手段への前記直流電流の供給および停止を、導通または遮断の切り換えによって制御するスイッチング手段と、1周期中に占める信号出力期間の割合であるデューティ比を増減することで前記スイッチング手段の導通期間を増減する変調信号を生成し、その変調信号を前記スイッチング手段へ出力する信号出力手段と、その信号出力手段により出力された変調信号に応答して前記インダクタンス手段に発生する前記副電池の電圧が昇圧された起電力を整流する整流手段およびその整流された起電力を平滑化し充電する平滑充電手段とを備え、その平滑充電手段により平滑化された起電力を出力電圧として、その出力電圧が前記主電池の電圧よりも高い場合に前記出力電圧を前記負荷へ供給すると共に、その供給する出力電圧を目標電圧に近づけるために前記副電池の電圧を昇圧するDC−DCコンバータであって、
前記主電池の電圧と前記出力電圧とが供給され、前記主電池の電圧を目標電圧として、その目標電圧に対する前記出力電圧の低下量を検出する検出手段と、
その検出手段により検出された低下量が大きくなるに従って、前記信号出力手段が生成する変調信号のデューティ比を単調増加させる指示を行う増加指示手段と、
その増加指示手段により増加が指示された前記デューティ比が1未満の値である所定値以下となる場合には、前記増加指示手段による前記デューティ比の単調増加の指示を許可して、その指示されたデューティ比による変調信号を前記信号出力手段に出力させる一方、
前記増加指示手段により増加が指示された前記デューティ比が前記所定値を超える場合には、前記検出手段により検出された低下量が大きくなるにつれて、前記増加指示手段により増加が指示されたデューティ比を、そのデューティ比が前記所定値に抑制される直線に漸近させることで、前記増加が指示された前記デューティ比を1未満に増加を抑制し、その抑制したデューティ比による変調信号を前記信号出力手段に出力させることで、前記スイッチング手段が導通状態に維持され続けることを抑制する抑制手段とを備えていることを特徴とするDC−DCコンバータ。
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