JPH0226264A - Ｄｃ・ｄｃコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ＤＣ−ＤＣコンバータに関し、 負荷が間欠的に接続される場合、無負荷時のＤＣ−ＤＣ
コンバータ自体の消費電力を低減させることを目的とし
、 変圧器と、該変圧器の１次巻線に接続されたスイッチン
グ回路と、該変圧器の２次巻線に接続された整流回路と
を備え、該変圧器を介して１次巻線側に印加された電圧
を該変圧器の２次巻線側における所定の電圧値に変換す
るＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、該整流回路の整流電
圧を監視し、該整流電圧が所定のしきい値以上に上昇又
は所定のしきい値未満に低下したことを検出する電圧監
視回路と、該電圧監視回路の該整流電圧上昇検出に応答
して前記スイッチング回路のスイッチング動作を停止さ
せ、前記整流電圧低下検出に応答して前記スイッチング
回路のスイッチング動作を再開させる、スイッチング制
御回路とを付加した構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＤＣ−ＤＣコンバータに関するものであり、特
に、負荷が間欠的に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータに
おいて無負荷時のＤＣ−ＤＣコンバータの電力消費を低
減させるようにしたＤＣ・ＤＣコンバータに関する。

本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば、ポケットベ
ル用電源など、バッテリイを１次側電源とし、２次側の
負荷が間欠的に接続され、無負荷時におけるＤＣ−ＤＣ
コンバータの無駄な電力消費を防止し、バッテリイをよ
り長寿命化させるような場合に、特に好適に用いられる
。

〔従来の技術〕

第５図に従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を示す。

第５図のＤＣ−ＤＣコンバータは、１例として、ポケッ
トベルの電源として３Ｖ供給用ＤＣ−ＤＣコンバータと
１．１Ｖ供給用ＤＣ−ＤＣコンバータとのうち、３ｖ供
給用ＤＣ−ＤＣコンバータの回路例を示す。すなわち、
入力端子ＴＩに接続されたバッテリイ６ａの入力端子ｖ
ｅｘを、負荷８ａの端子電圧Ｖｏ＝３Ｖに変換する。こ
のＤＣ−ＤＣコンバータは、いわゆる自励式ＤＣ・ＤＣ
コンバータに属するものであり、変圧器２ａと、変圧器
２ａの１次巻線に接続された発振用（スイッチング用）
ｎｐｎ）ランジスタ１１、コンデンサ１３、抵抗器１２
とから成るスイッチング回路１ｂと、変圧器２ａの２次
巻線に接続されたダイオード３１と、ツェナーダイオー
ド３３と、コンデンサ３２とから成る整流回路３ｂとか
ら成る。

コンデンサ１３と抵抗器１２との時定数で定められた周
波数でトランジスタ１１がオン・オフして変圧器２ａの
１次巻線にパルス（交流）電流を流し、変圧器２ａの２
次巻線に変圧器２ａの巻数に応じた電圧を誘起させる。

この誘起電圧がダイオード３１により整流され、ツェナ
ーダイオード３３で所定の電圧以上には上昇しないよう
にクランプされ、コンデンサ３２で平滑化されて、所定
の出力電圧Ｖ。、すなわち公称電圧３ＶＤＣを出力する
。この電圧Ｖ０がポケットベル内の負荷に供給される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ポケットベルなどにおいては、負荷、例えば、ベル鳴動
回路は、常時接続されて動作しているのではなく、ベル
鳴動に必要な場合のみ電圧が供給されて、すなわち、実
質的に接続されて、動作する。それ以外の場合は、負荷
は実質的に非接続状態にある。第５図のＤＣ−ＤＣコン
バータは負荷の断続に拘りなく常時、出力電圧Ｖ。を出
力している。負荷が非接続の場合、単位時間当り大きな
電力消費は生じないが、比較的長時間にわたる負荷非接
続時においても、ＤＣ−ＤＣコンバータ自体は動作して
いることになり、単位時間当りの電力消費は少ないとし
ても長時間にわたる電力消費は大きくなる。その結果と
して、バッテリイ６ａの寿命が早くつきるという問題に
遭遇している。

上述した問題は、ポケットベルに限らず、バッテリイを
原電源として、間欠的に動作する負荷に電源を供給する
他のＤＣ−ＤＣコンバータ、例えばコードレス電話機、
トランシーバ等におけるＤＣ−ＤＣコンバータ等におい
ても同様に生じている。

従って、負荷が接続されていない場合にＤＣ・ＤＣコン
バータの電力消費を低減化することが要望されている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの原理ブロック図を第１
図に示す。

同図において、ＤＣ−ＤＣコンバータは、変圧器２と、
変圧器２の１次巻線に接続され、１次巻線に交流電圧を
印加するスイッチング回路１と、変圧器２の２次巻線の
両端に発生した誘起電圧を整流・平滑する整流回路３と
から成る。変圧器２の巻数比は所定の値に設定されてい
る。ＤＣ・ＤＣコンバータは、さらに、整流回路３の整
流・平滑電圧を監視し、該電圧が所定のしきい値以上に
上昇したこと、又は所定のしきい値未満（又は以下）に
低下したことを検出する電圧監視回路４と、電圧監視回
路４が電圧上昇を検出した場合スイッチング回路１の動
作を停止させ、電圧低下を検出した場合スイッチング回
路１の動作を再開させるスイッチング制御回路５を有す
る。

変圧器２の１次側に直流電源（図示せず）が接続され入
力端子Ｖ　１　）Ｉが提供される。また整流回路３の出
力段に負荷（図示せず）に接続され、該負荷に出力電圧
Ｖ。が印加され得る。

〔作　用〕

ＤＣ−ＤＣコンバータは負荷に出力電圧Ｖ。を提供する
が、負荷が実質的に接続されている場合の出力電圧Ｖ。

に対し、負荷が実質的に非接続となった無負荷時の出力
電圧Ｖ。は若干上昇する。

電圧監視回路４はか−る出力電圧Ｖ０の上昇を検出して
無負荷を検出する。スイッチング制御回路５がか＼る出
力電圧上昇検出に応答してスイッチング回路１の動作を
停止させる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの１次
側、すなわちスイッチング回路１および変圧器２の１次
巻線には電圧が印加されなくなる。変圧器２の２次巻線
にも電圧が誘起されない。従って、入力端子ＶＩＮを提
供する直流電源からの電力供給は停止する。

上記スイッチング回路１が停止している間、整流回路３
内のコンデンサが放電されていくことにより、無負荷時
でも、出力電圧Ｖ。が低下する。

電圧監視回路４はか＼る出力電圧低下を検出する。

スイッチング制御回路５はか−る出力電圧低下に応答し
てスイッチング回路１の動作を再開させる。

これにより、出力電圧Ｖｏは再び上昇していく。

無負荷時において、以上の動作が反復されるが、スイッ
チング回路１が停止している間、直流電源から電力供給
が停止されるので、直流電源の寿命が長くなる。

出力電圧低下を検出するしきい値は、負荷時の公称電圧
を供給し得るレベル以上にしておく。これにより、負荷
時はスイッチング回路１が常時動作する。

尚、出力電圧上昇検出レベルＶｔｈ２と出力電圧低下検
出レベルＶｔｈ１　とは異ならせておくことが望ましい
（Ｖｔｈ２＞Ｖｔ＋ｒ＋　）。これによって、スイッチ
ング回路１の動作停止、動作再開のハンチングが防止で
きる。

〔実施例〕

本発明の１実施例としてのＤＣ−ＤＣコンバータを第２
図を参照して述べる。

第２図のＤＣ−ＤＣコンバータは第５図のＤＣ・ＤＣコ
ンバータに対応するものである。同図において、変圧器
２ａの１次巻線側の端子ＴＩにバッテリイ６ａが接続さ
れ、変圧器２ａの２次巻線側の端子Ｔｏに負荷８ａが接
続される。変圧器２ａの１次巻線側に、コンデンサ１３
、抵抗器１２およびｎｐｎ）ランジスタ１１から成るス
イッチング回路１ａが設けられている。変圧器２ａの２
次巻線側にダイオード３１および平滑用コンデンサ３２
から成る整流回路３ａが設けられている。上述した回路
構成は第５図の回路構成とほり同様であるが、整流回路
３ａに第５図のツェナーダイオード３３が含まれていな
い。これは、後述するように、電圧監視回路４ａとスイ
ッチング制御回路５ａとの動作により、変圧器２ａの２
次側電圧が所定の範囲に制御されるから、ツェナーダイ
オードを設ける必要がない。

第２図のＤＣ−ＤＣコンバータは、整流回路３ａの後段
に設けられた電圧監視回路４ａと、電圧監視回路４ａと
スイッチング回路１ａとの間に設けられたスイッチング
制御回路５ａを更に有する。

電圧監視回路４ａの１例としての具体回路を第３図に示
す。電圧監視回路４ａは、はン゛同じ回路構成の並列に
設けられた第１および第２の電圧監視回路４ａ１．４ａ
２と、インバータ４ａ３゜ＯＲゲート４ａ４とから成る
。第１の電圧監視回路４ａｌは、コンパレータ４３と、
コンパレータ４３の反転入力端子に接続された定電圧源
および高インピーダンス抵抗器４２から成る高安定検出
基準電圧源と、コンパレータ４３の非反転入力端子に接
続された分圧抵抗器４４〜４６と、分圧抵抗器４６と並
列に接続されたＭＯ３ＦＢＴ４７と、インバータ４８と
、ＣＭＯ５出力回路４９とからなる。入力端子Ｔ４１が
整流回路３ａに接続され、入力端子Ｔ４２が接地されて
いる。第１の電圧監視回路４ａｌは、入力端子Ｔ４１　
、　Ｔ４２間に印加された整流電圧が高安定検出基準電
圧源の基準電圧（これを第２のしきい値Ｖｔｈ２　とい
う）によって規定された値以上のとき、出力回路４９か
ら低レベルの電圧上昇検出信号５４１Ｃを出力する。Ｆ
ＥＴ　４７はヒステリシス特性をもたせるためのもので
ある。第２の電圧監視回路４ａ２も第１の電圧監視回路
４ａｌと同じ回路構成であるが、高安定検出基準電圧源
の基準電圧（これを第１のしきい値Ｖい、という）が第
２のしきい値より低く設定されている。第２の電圧監視
回路４ａ２の出力にはインバータ４ａ３が設けられて５
）るので、インバータ４ａ３の出力として、低レベルの
電圧低下検出信号３４２Ｃを出力する。これらの電圧低
下検出信号５４１Ｃ・５４２ＣがＯＲゲート４ａ４を介
してスイッチング制御回路５ａに制御信号３４Ｃとして
出力される。

スイッチング制御回路５ａは、抵抗器５２とｐｎｐ）ラ
ンジスタ５１とで構成されており、トランジスタ５１の
出力、すなわちコレクタがｎｐｎ）ランジスタ１１のベ
ースに接続されてトランジスタ１１のオン・オフ動作を
制御する。トランジスタ５１がオンの場合、トランジス
タ１１、抵抗器１２、コンデンサ１３から成る発振（ス
イッチング）回路１ａは第５図の場合と同様である。

トランジスタ５１がオフの場合、トランジスタ１１はオ
フであり、変圧器２ａの１次巻線に電流は流れない。

第２図および第３図の回路の動作を第４図（ａ）〜（Ｃ
）に示す。電圧監視回路４ａは、整流回路３ａの出力電
圧Ｖｏが、（第４図（ａ））　、Ｌきい値Ｖｔｈ１〜Ｖ
ｔｈ２の間で低レベルの制御信号５４Ｃを出力する（第
４図Ｑ）））。出力電圧Ｖ０がＶｔｈ２以上では制御信
号３４Ｃは高レベルとなる。トランジスタ５１　（第４
図（Ｃ）のＴ　Ｒ５１）は、制御信号３４Ｃが低レベル
の場合、期間１．−１．　　、１．〜ｔ８、オンとなり
、スイッチング回路１ａを動作させる一方、制御信号Ｓ
４Ｃが高レベルの場合、期間ｔ１〜ｔ２、スイッチング
回路１ａを停止させる。これにより、期間１．−１．に
おいては、出力電圧Ｖｏは、ＱＶＤＣからＶｔｐ、２に
向って上昇し、期間１．−１．においてはコンデンサ３
２ａ放電に伴う低下で電圧がＶｔｈｌまで低下し、期間
ｔ２〜ｔ。

では再びＶｔｈ２に向って上昇する。

上記しきい値Ｖｔｂ＋、Ｖい２は第４図（ａ）に図示の
如く、公称電圧Ｖ□うの上下に設定される。例えば、Ｖ
ＩＩＩＩＫ　＝３．　ＯＶＤＣ、Ｖｔｈ２＝３．　Ｉ　
ＶＤＣ。

Ｖｔｈｌ　＝２．９５ＶＤＣである。このとき、初期電
圧立上り時間ＴＱ＝１ｍｓ、電圧立下り時間Ｔ１＝４．
５ｍｓ、電圧立上り時間Ｔ２＝０．５ｍｓである。

負荷８ａが実質的に接続された場合、負荷８ａとしては
、例えば１にΩの抵抗負荷、出力電圧Ｖ。

がしきい値Ｖ　Ｈ，２まで上昇すること：まなく、公称
電圧ＶＮ□近傍となるから、トランジスタ５１はオンし
続け、スイッチング回路１ａは動作し続け、ＤＣ−ＤＣ
コツバータは通常動作をする。

一方、上述した無負荷時、初期時を除いて、時間Ｔ２だ
けスイッチング回路１ａおよび変圧器２ａが動作し、時
間Ｔ１はこれらは不動作となる。

すなわち、時間Ｔｌ　　（Ｔｌ＞Ｔ２）の間、抵抗器１
２、トランジスタ５１・１１、変圧器２ａには電流が流
れないので、原則としてバッテリイ６ａの電力消費はな
い。

無負荷時、第４図（ａ）に図示の如く出力電圧Ｖ。

は脈動するものの、公称電圧ＶＭＩ）１の近傍にあるか
ら、負荷８ａが接続されたとしても、負荷の動作には影
響はない。

以上、単波整流の場合について例示したが、全波整流の
場合も同様である。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、無負荷時にＤＣ
−ＤＣコンバータを実質的に停止させるので、入力直流
電源の電力消費が著しく少なくなり、直流電源を長寿命
化させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの原理ブロック
図、 第２図は本発明の実施例のＤＣ−ＤＣコンバータの回路
図、 第３図は第２図における電圧監視回路の実施例回路図、 第４図（ａ）〜（Ｃ）は第２図回路の動作タイミング図
、第５図は従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図、であ
る。 （符号の説明） １・・・スイッチング回路、　　２・・・変圧器、３・
・・整流回路、　　　　　４・・・電圧検出回路、５・
・・スイッチング制御回路。 第２図回路の動作タイミング図 第４囚 従来（Ｄ　ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図第５回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、変圧器（２）と、該変圧器の１次巻線に接続された
   スイッチング回路（１）と、該変圧器の２次巻線に接続
   された整流回路（３）とを備え、該変圧器を介して１次
   巻線側に印加された電圧を該変圧器の２次巻線側におけ
   る所定の電圧値に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおい
   て、 該整流回路の整流電圧を監視し、該整流電圧が所定のし
   きい値以上に上昇又は所定のしきい値未満に低下したこ
   とを検出する電圧監視回路（４）と、 該電圧監視回路の該整流電圧上昇検出に応答して前記ス
   イッチング回路のスイッチング動作を停止させ、前記整
   流電圧低下検出に応答して前記スイッチング回路のスイ
   ッチング動作を再開させる、スイッチング制御回路（５
   ）と を具備したことを特徴とする、ＤＣ−ＤＣコンバータ。