JPH03235657A - Dc-dc converter - Google Patents

Dc-dc converter

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JPH03235657A
JPH03235657A JP2796190A JP2796190A JPH03235657A JP H03235657 A JPH03235657 A JP H03235657A JP 2796190 A JP2796190 A JP 2796190A JP 2796190 A JP2796190 A JP 2796190A JP H03235657 A JPH03235657 A JP H03235657A
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JP
Japan
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capacitor
voltage
output
capacitors
inductor
Prior art date
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Application number
JP2796190A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Umeno
徹 梅野
Yuko Oshino
押野 有功
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03235657A publication Critical patent/JPH03235657A/en
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Abstract

PURPOSE:To avoid the degradation of an efficiency even if an input voltage is elevated by a method wherein an inductor is provided between a plurality of capacitors and an output capacitors. CONSTITUTION:An output capacitor C3 is connected in parallel with a plurality of capacitors C1 and C2 and an inductor L is provided between the capacitors C1 and C2 and the output capacitors C3. A plurality of the capacitors C1 and C2 are successively charged by a DC power supply E and the output capacitor C3 is charged by the charged capacitors C1 and C2. An energy is stored in the inductor L while the capacitor C3 is charged. While the output capacitors C3 is not charged by the capacitors C1 and C2, the energy stored in the inductor L is supplied to the output capacitors C3.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、直列接続した複数個のコンデンサを直流電源
により充電して、それらのコンデンサで分圧された電圧
により直流出力電圧を得るスイッチトキャバシタ型のD
C−DCコンバータに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a switched circuit that charges a plurality of capacitors connected in series with a DC power supply and obtains a DC output voltage from the voltage divided by the capacitors. Cavacitor type D
This relates to a C-DC converter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば特開昭58−58863号公報には、DC−DC
コンバータであるスイッチトキャバシタ変成器が堤案さ
れている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 58-58863, there is a DC-DC
A switched capacitor transformer is proposed as a converter.

また、本顎出顎人はこの種のスインチトキャバシタ型の
DC−DCコンバータを特願昭63−231223号に
よって出願している。第5図はそのDC−DCコンバー
タの要部回路図であり、第6図及び第7図は1)C−D
Cコンバータの等価回路の回路図である。
In addition, Honjojin has filed a patent application for this type of twisted capacitor type DC-DC converter in Japanese Patent Application No. 63-231223. Figure 5 is a circuit diagram of the main part of the DC-DC converter, and Figures 6 and 7 are 1) C-D
FIG. 2 is a circuit diagram of an equivalent circuit of a C converter.

第5図において、電圧入力端子t、+、tz間にはバッ
テリからなる直流電源10を接続している。
In FIG. 5, a DC power source 10 consisting of a battery is connected between voltage input terminals t, +, and tz.

−測量圧入力端子tlはスイッチ1.2の直列回路を介
して一例電圧出力端子も、。と接続されている。
- the surveying pressure input terminal tl is also an example voltage output terminal via a series circuit of switch 1.2; is connected to.

また他側電圧入力端子t2は他側電圧出力端子t2゜と
接続されている。前記スイッチ2にはコンデンサC7と
スイッチ4との直列回路が並列接続されており、コンデ
ンサC5とスイッチ4との接続中間点はスイッチ3を介
して他側電圧入力端子t2と接続されている。他側電圧
入力端子L2はスイッチ7と8との直列回路を介して前
記−例電圧出力端子t1゜と接続されており、スイッチ
8にはコンデンサCtとスイ・ノチ6との直列回路が並
列接続されている。そしてスイッチ6とコンデンサC2
との接・続中間点は、スイッチ5を介して前記−側型圧
入力端子t、l と接続されている。また−制電圧出力
端子t1゜は平滑コンデンサC3を介して他側電圧出力
端子t、2゜と接続されており、また両電圧出力端子t
1゜+j20間には負荷11を介装させている。スイッ
チ1.2.3・・・8は例えばMOSFETからなって
おり、コンデンサC,,C2は同一容量に選定されてい
る。
Further, the other side voltage input terminal t2 is connected to the other side voltage output terminal t2°. A series circuit of a capacitor C7 and a switch 4 is connected in parallel to the switch 2, and a connection intermediate point between the capacitor C5 and the switch 4 is connected to the other side voltage input terminal t2 via the switch 3. The other side voltage input terminal L2 is connected to the above-mentioned voltage output terminal t1° via a series circuit of switches 7 and 8, and a series circuit of a capacitor Ct and a sui nochi 6 is connected in parallel to switch 8. has been done. and switch 6 and capacitor C2
The intermediate point of the connection is connected to the negative side pressure input terminals t and l via the switch 5. In addition, the voltage control output terminal t1° is connected to the other side voltage output terminals t and 2° via a smoothing capacitor C3, and both voltage output terminals t
A load 11 is interposed between 1°+j20. The switches 1, 2, 3, .

次にこのDC−DCコンバータの動作を第6図及び第7
図とともに説明する。
Next, the operation of this DC-DC converter is shown in Figures 6 and 7.
This will be explained with figures.

このDC−DCコンバータのスイッチ1.2・・・8は
、それにオン、オフ制御のためのクロック信号を与える
ことによりスイッチ1,2・・・8がオン オフ制御さ
れる。またスイッチ1.4,6.7とスイッチ2,3,
5.8とが交互にスイッング動作するようになっている
。電圧入力端子tI+  t2間にlO■の直流電圧を
与えると、コンデンサCIとC2とで分圧されて電圧出
力端子t1゜+  j2゜間に5vの直流電圧が出力さ
れるようになっている。
The switches 1, 2, . . . , 8 of this DC-DC converter are controlled to be turned on or off by applying a clock signal for on/off control thereto. Also, switches 1.4, 6.7 and switches 2, 3,
5.8 are designed to alternately swing. When a DC voltage of lO■ is applied between the voltage input terminals tI+t2, the voltage is divided by the capacitors CI and C2, and a DC voltage of 5V is output between the voltage output terminals t1°+j2°.

いま、コンデンサC2が既に入力端子Viと出力電圧V
、との電位差5■で充電されており、コンデンサC9が
放電を完了しているとして、スイッチ1.4,6.7が
オン状態、スイッチ2,3.58がオフ状態になると第
6図に示す等価回路となる。それにより、コンデンサC
Iは電位差V、V、(=10−5 = 5 V)の電圧
で充電される。一方、充電が完了しているコンデンサC
2からはその放電によって負荷11に対してエネルギー
が供給される0次にスイッチ1,4.6.7がオフ状態
、スイッチ2,3,5.8がオン状態になると、第7図
に示す等価回路となる。そうすると、先に放電したコン
デンサC2は前記同様に電位差V、−V。
Now, capacitor C2 is already connected to input terminal Vi and output voltage V
, and assuming that capacitor C9 has completed discharging, switches 1.4 and 6.7 are on and switches 2 and 3.58 are off, as shown in Figure 6. The equivalent circuit shown is shown below. Thereby, capacitor C
I is charged with a potential difference V, V, (=10-5 = 5 V). On the other hand, capacitor C that has been fully charged
2 supplies energy to the load 11 by its discharge. When the switches 1, 4, 6, and 7 are in the OFF state and the switches 2, 3, and 5.8 are in the ON state, as shown in FIG. This becomes an equivalent circuit. Then, the previously discharged capacitor C2 has a potential difference of V and -V as before.

で充電され、逆に先に充電を完了したコンデンサC1は
その放電により負荷11にエネルギーを供給する。そし
て、このようなスイッチング動作がクロック信号の周波
数で繰り返されることにより、負荷11に対してエネル
ギーが継続的に供給される。
Conversely, the capacitor C1, which has completed charging first, supplies energy to the load 11 by discharging the capacitor C1. By repeating such switching operations at the frequency of the clock signal, energy is continuously supplied to the load 11.

二二で平滑コンデンサC3はコンデンサC1C2から供
給されるエネルギーがクロック信号の周波数あるいはス
イッチのオン、オフ動作により高周波数で生じる電圧変
動を平滑化する。なお、入力電圧■、の変動に対して出
力電圧V0を安定化するためにクロック信号のパルス幅
を入力端子V、に関連してPWM制御している。このよ
うにして、このDC−DCコンバータは、入力端子■1
をコンデンサC1,Czで分圧して出力電圧■。を得る
ことにより、入出力電圧比は2:1となっている。
At 22, the smoothing capacitor C3 uses the energy supplied from the capacitor C1C2 to smooth voltage fluctuations that occur at high frequencies due to the frequency of the clock signal or the on/off operation of a switch. Note that, in order to stabilize the output voltage V0 against fluctuations in the input voltage (2), the pulse width of the clock signal is subjected to PWM control in relation to the input terminal (V). In this way, this DC-DC converter has input terminal ■1
is divided by capacitors C1 and Cz to output voltage ■. By obtaining this, the input/output voltage ratio is 2:1.

(発明が解決しようとする課題) ここで入力電圧V、が12V、出力電圧V0が5Vのo
c −ocコンバータを製作する場合には変成比を2=
1に選定するのが適当である。その場合、■。
(Problem to be Solved by the Invention) Here, the input voltage V is 12V, and the output voltage V0 is 5V.
When manufacturing a c-oc converter, set the metamorphic ratio to 2=
It is appropriate to select 1. In that case, ■.

出力電圧v0を5vに安定させるときには−V。、即ち
6−5=IVの余剰電圧が生じる。
-V when stabilizing the output voltage v0 to 5V. , that is, an excess voltage of 6-5=IV is generated.

従来はこの余剰電圧をDC−DCコンバータの内部イン
ピーダンス例えばスイッチのオン抵抗により電圧降下さ
せている。それ故、従来の変成比が2=1のDC−DC
コンバータは、第4図に示すように人■。
Conventionally, this surplus voltage is reduced by the internal impedance of the DC-DC converter, such as the on-resistance of a switch. Therefore, the conventional DC-DC with a metamorphic ratio of 2=1
The converter is operated by a person as shown in Figure 4.

力電圧が   であり、その内部インピーダンスある回
路と等価である。
The output voltage is , and its internal impedance is equivalent to a circuit.

そのようなことから、この種のDC−DCCコンパ−。For this reason, this type of DC-DCC comparator.

が高くなると内部インピーダンスr、、、lによる電力
消費が増加して効率ηが低下するという問題がある。
There is a problem in that when , the power consumption due to the internal impedances r, .

本発明は斯かる問題に鑑み、入力電圧が高くなっても効
率が低下することがないスイッチトキャバシタ型のDC
−DCコンバータを提供することを目的とする。
In view of such problems, the present invention provides a switched capacitor type DC whose efficiency does not decrease even when the input voltage increases.
- The purpose is to provide a DC converter.

〔課題を解決するための手段] 本発明に係るoc −ocコンバータは、直流電源に接
続される直列接続の複数個のコンデンサと、該コンデン
サに並列接続される出力用コンデンサと、該出力コンデ
ンサを前記コンデンサに接続すべくスイッチング動作す
る複数のスイッチとを備えているスイッチトキャバシタ
型のDC−DCコンバータにおいて、前記コンデンサと
前記出力用コンデンサとの間にインダクタを介装してあ
ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The OC-OC converter according to the present invention includes a plurality of series-connected capacitors connected to a DC power supply, an output capacitor connected in parallel to the capacitors, and an output capacitor connected in parallel to the capacitors. A switched capacitor type DC-DC converter comprising a plurality of switches that perform switching operations to connect to the capacitor, characterized in that an inductor is interposed between the capacitor and the output capacitor. shall be.

(作用) 直流電源により複数のコンデンサを順次充電する。充電
されたコンデンサにより出力用コンデンサを充電する。
(Function) Multiple capacitors are sequentially charged by a DC power supply. The charged capacitor charges the output capacitor.

その充電期間にインダクタにエネルギを蓄積する。コン
デンサにより出力用コンデンサを充電しない期間にイン
ダクタに蓄積したエネルギを出力用コンデンサへ放出す
る。
Energy is stored in the inductor during that charging period. During the period when the output capacitor is not being charged by the capacitor, the energy accumulated in the inductor is released to the output capacitor.

これにより、出力電圧を入力電圧の%以下にするときに
生じる余剰電圧はインダクタに蓄積されて電力消費がな
く、効率が低下しない。
As a result, the surplus voltage generated when the output voltage is reduced to % or less of the input voltage is accumulated in the inductor, and there is no power consumption and efficiency does not decrease.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。 The present invention will be described in detail below with reference to drawings showing embodiments thereof.

第1図は本発明に係るDC−DCコンバータの要部回路
図である。電圧入力端子1..12間には、例えばバッ
テリである直流電源Eが、その正電極+を電圧入力端子
も1側として接続されており、電圧入力端子t2は接地
されている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a main part of a DC-DC converter according to the present invention. Voltage input terminal 1. .. A DC power supply E, which is a battery, for example, is connected between the terminals 12 and 12 with its positive electrode + serving as the voltage input terminal 1, and the voltage input terminal t2 is grounded.

電圧入力端子1+ はスイッチS、、S、及びインダク
タLの直列回路を介して電圧出力端子t3と接続されて
いる。スイッチS2にはコンデンサCIとスイッチS、
との直列回路が並列接続されており、コンデンサC1と
スイッチS3との接続部はスイッチS4を介して接地さ
れている。また前記電圧入力端子t、 I はスイッチ
S、と36との直列回路を介して、前記スイッチS2と
33との接続部と接続されている。スイッチS6にはコ
ンデンサC2とスイッチS、との直列回路が並列接続さ
れ、コンデンサC2とスイッチS7との接続部はス′イ
ッチSl、を介して接地されている。前記電圧出力端子
L3は負荷RLを介して電圧出力端子t4と接続され、
電圧出力端子t4は接地されている。電圧出力端子t3
.tn間には出力用コンデンサC1が接続されている。
Voltage input terminal 1+ is connected to voltage output terminal t3 via a series circuit of switches S, , S, and inductor L. Switch S2 has capacitor CI and switch S,
A series circuit is connected in parallel with the capacitor C1 and the switch S3, and the connection portion between the capacitor C1 and the switch S3 is grounded via the switch S4. Further, the voltage input terminals t, I are connected to the connection portion between the switches S2 and 33 via a series circuit with the switches S and 36. A series circuit of a capacitor C2 and a switch S is connected in parallel to the switch S6, and a connection portion between the capacitor C2 and the switch S7 is grounded via a switch Sl. The voltage output terminal L3 is connected to the voltage output terminal t4 via a load RL,
Voltage output terminal t4 is grounded. Voltage output terminal t3
.. An output capacitor C1 is connected between tn and tn.

前記インダクタLと出力用コンデンサC1との直列回路
には、アノードを出力用コンデンサC3側としたダイオ
ードDが並列接続されている。電圧出力端子t3の出力
電圧は加算器10へ与えられており、加算器10には目
標出力電圧■、が与えられている。加算器10の出力は
増幅器11へ入力され、その出力はパルス幅変換部12
へ入力されている。パルス幅変換部12は第2図に示す
クロックパルスφ。、正。、φ。
A diode D having an anode on the output capacitor C3 side is connected in parallel to the series circuit of the inductor L and the output capacitor C1. The output voltage of the voltage output terminal t3 is provided to the adder 10, and the adder 10 is provided with the target output voltage (2). The output of the adder 10 is input to the amplifier 11, and the output is input to the pulse width converter 12.
has been input to. The pulse width converter 12 converts the clock pulse φ shown in FIG. , positive. ,φ.

Toを出力するようになっており、クロックパルスφ。To outputs a clock pulse φ.

はスイッチS*、Sb、Ssにクロックパルス7゜はス
イッチS電に、クロックパルスφ。
The clock pulse 7° is applied to the switches S*, Sb, and Ss. The clock pulse φ is applied to the switch S.

はスイッチS2 、S4 、S7に、クロックパルスT
0はスイッチS、に与えられるようになっている。
The clock pulse T is applied to the switches S2, S4, and S7.
0 is applied to switch S.

前記スイッチS7.SsにはPチャふルー05FETを
、スイッチS2,33.  Ss、Sb、Sw、Saに
はNチャネルMO3FETを使用している。
Said switch S7. Ss is a Pchaflu 05FET, and switches S2, 33. N-channel MO3FETs are used for Ss, Sb, Sw, and Sa.

またインダクタLのインダクタンスは例えば5μH程度
のものを、コンデンサCI、C2及び出力用コンデンサ
C3は、例えば静電容量が22μFの積層セラミックコ
ンデンサを使用している。
Further, the inductance of the inductor L is, for example, about 5 μH, and the capacitors CI, C2, and output capacitor C3 are multilayer ceramic capacitors with a capacitance of, for example, 22 μF.

次にこのように構成したDC−DCコンバータの動作を
、クロックパルスを示す第2図及びDC−DCコンバー
タの等価回路を示す第3図とともに説明する。このDC
−DCコンバータのスイッチSt、S2・・・S、は、
夫々にオン、オフ制御のためのクロックパルスφa +
 n@ +  φ。、7゜を与えることによりオン、オ
フ制御されて、スイッチSt、53S6.SRと、スイ
ッチS2.34.Ss、Stとが交互にスイッチング動
作する。
Next, the operation of the DC-DC converter configured as described above will be explained with reference to FIG. 2 showing clock pulses and FIG. 3 showing an equivalent circuit of the DC-DC converter. This DC
-The switches St, S2...S of the DC converter are
Clock pulse φa + for on/off control, respectively
n@+φ. , 7°, the switches St, 53S6 . SR and switch S2.34. Ss and St perform switching operations alternately.

ここでスイッチS+、Sz・・・S8のオン抵抗をO、
オフ抵抗を■とする。
Here, the on-resistance of switches S+, Sz...S8 is O,
Let the off resistance be ■.

いま、クロックパルス正。、φ。によりスイッチS+ 
、S3 、S6 、Ssがオン状態に、クロックパルス
7゜、φ。によりスイッチS2,34゜3s、S7がオ
フ状態になる期間T、においては第3図(a)に示す等
価回路になる。それにより入力端子■、によりコンデン
サC+ 、Czが充電され■1 て夫々の端子電圧Xl、Xzはともに   になリ、コ
ンデンサC2の電圧により出力用コンデンサC3が充電
されてその端子電圧はX、になり、またインダクタLを
介して負荷R,ヘエネルギが供給されて、出力電圧は■
。(=X、)になる。それによりコンデンサC2の端子
電圧Xzが低下し、コンデンサC1の端子電圧X1が上
昇することになる。次にクロックパルスT、、φ。によ
りスイッチS+ 、  Ss、  S6 、Ssがオフ
状態に、クロックパルス7゜、φ。によりスイッチSz
、54Ss、Syがオン状態になる期間T3においては
第3図(b)に示す等価回路になる。それにより端子電
圧x1が上昇しているコンデンサC1の電圧により出力
用コンデンサC3が充電されてその端子電圧はX3にな
り、またインダクタLを介して負荷RLへエネルギが供
給されて、出力電圧は■。
Now the clock pulse is positive. ,φ. switch S+
, S3, S6, Ss are turned on, clock pulse 7°, φ. Therefore, during the period T in which the switches S2, 34°3s, and S7 are in the off state, the equivalent circuit becomes as shown in FIG. 3(a). As a result, the capacitors C+ and Cz are charged by the input terminal ■1, and the respective terminal voltages Xl and Xz become .The output capacitor C3 is charged by the voltage of the capacitor C2, and its terminal voltage becomes X. Also, energy is supplied to the load R via the inductor L, and the output voltage is
. (=X,). As a result, the terminal voltage Xz of the capacitor C2 decreases, and the terminal voltage X1 of the capacitor C1 increases. Next, clock pulses T,,φ. Switches S+, Ss, S6, and Ss are turned off by clock pulses 7° and φ. Switch Sz
, 54Ss, and Sy are in the on state during period T3, the equivalent circuit becomes as shown in FIG. 3(b). As a result, the output capacitor C3 is charged by the voltage of the capacitor C1 whose terminal voltage x1 has increased, and its terminal voltage becomes X3. Energy is also supplied to the load RL via the inductor L, and the output voltage becomes .

(= X 3)になる。またクロックパルス78.φ。(= X 3). Also clock pulse 78. φ.

7゜、φ。がともに存在しない期間Tz、T、において
は第3図(C)に示す等価回路になる。それにより入力
端子■、によりコンデンサC1,CZがともに充電され
なくなり、一方、出力用コンデンサC3はインダクタし
及び負荷RLを通って放電することになる。
7°, φ. In the period Tz and T when neither exists, the equivalent circuit becomes as shown in FIG. 3(C). As a result, both the capacitors C1 and CZ are no longer charged by the input terminal (2), while the output capacitor C3 becomes an inductor and is discharged through the load RL.

このようにしてコンデンサCI、C2から負荷R+、に
エネルギが供給されて出力電圧■。の低下が抑制される
ことになる。そして、このようなスイッチング動作がク
ロックパルスの周波数で繰り返されて、負荷R4に対し
てエネルギが継続的に供給される。そして出力電圧■。
In this way, energy is supplied from the capacitors CI and C2 to the load R+, resulting in an output voltage ■. This means that the decrease in Then, such switching operation is repeated at the frequency of the clock pulse, and energy is continuously supplied to the load R4. And the output voltage■.

と、出力電圧の目標出力電圧■3とが加算器lOにより
比較されて、その電圧差に関連してパルス幅変換部12
はそれが出力するクロックパルス7、、φ。のデユーテ
ィ比T、/Ts及びクロックパルス7゜、φ0のデユー
ティ比T 3 / T sを変更する、所謂、 PWM
制御をしてコンデンサCI、CZの充電時間を変化させ
ることにより目標出力電圧■3と等しい出力電圧■。が
得られる。
and the target output voltage (3) of the output voltage are compared by the adder lO, and the pulse width converter 12 is
is the clock pulse 7,,φ that it outputs. The so-called PWM changes the duty ratio T, /Ts of the clock pulse 7°, the duty ratio T3/Ts of φ0.
The output voltage ■ is equal to the target output voltage ■3 by controlling and changing the charging time of capacitors CI and CZ. is obtained.

次に本発明の原理を第2図及び第3図により説明する。Next, the principle of the present invention will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

コンデンサC,,C2はそれらの直列状態及び出力用コ
ンデンサC3に対する並列状態を高速度で切換える動作
を繰り返すため、それらのいま、インダクタLの電流を
IL、出力用コンデンサC3の端子電圧をX3(=Vo
)とし、期間T。
Capacitors C, , C2 repeat the operation of switching between their series state and the parallel state with respect to output capacitor C3 at high speed. Vo
) and period T.

においてインダクタしへ流入するエネルギをU。The energy flowing into the inductor at is U.

とすると、 Ul = (Xz   Xl)IL −T+    ・
・・(1)となる。
Then, Ul = (Xz Xl)IL -T+ ・
...(1).

また期間T2においてはインダクタLから流出するエネ
ルギをC2とすると、 C2= X3  ・I 、  ・Tz       ”
・(2)更に期間T、においてはインダクタしへ流入す
るエネルギをU、とすると、 ut = (x、−L)IL  ・T3  ・・・(3
)となる。
Also, in period T2, if the energy flowing out from the inductor L is C2, then C2=X3 ・I , ・Tz ”
・(2) Further, in period T, if the energy flowing into the inductor is U, then ut = (x, -L)IL ・T3 ... (3
).

更にまた期間T4においてはインダクタLから流出する
エネルギをC4とすると、 tJ= ”X3  ’ TL  ・T4       
”’(4)となる。
Furthermore, in period T4, if the energy flowing out from inductor L is C4, then tJ= "X3 ' TL ・T4
”'(4).

ここで定常状態においてインダクタしへ流入するエネル
ギと流出する工フルギとが等しいからU + + U 
* = U z + U a      ・・・(5)
となる。ここでT、=T3をT。8と定義し、T2=T
、をT。FFと定義する。そして(1)、 (3)式の
X。
Here, in a steady state, the energy flowing into the inductor and the energy flowing out are equal, so U + + U
*=Uz+Ua...(5)
becomes. Here, T = T3. 8 and T2=T
, T. Define as FF. And X in equations (1) and (3).

式を整理すれば、 Vi  −TON=2 (TOFF +T(IN)  
・X3 ・・・(6)となる。更にスイッチンク周期、
即ちクロックパルス周期T、を(TOFF +TON)
と定義し、またクロックパルスのデユーティdをT。、
/’r、と定義すれば(6)式は、 Vi    2  (TON+TOFF )    T
Sとなる。
If we rearrange the formula, Vi −TON=2 (TOFF +T(IN)
・X3...(6). Furthermore, the switching period,
That is, the clock pulse period T is (TOFF + TON)
and the duty d of the clock pulse is T. ,
/'r, then equation (6) becomes Vi 2 (TON+TOFF) T
It becomes S.

但し、ここでdく%の制約を受ける。なぜならd≧洛の
ときは第3図(a) 、 (b) 、 (c)に示すい
ずれの等価回路も得られないからである。このようにし
て、入力電圧■、が変化してもデユーティdを変えるこ
とにより出力用コンデンサC3の端子電圧×3、つまり
出力電圧■。を一定にできる。そしてデユーティdが%
以下の場合には、インダクタしに蓄積したエネルギが出
力用コンデンサC3に放出されて、インダクタしにおけ
る電力消費がなく入力端子■、のA以下の出力電圧■。
However, here there is a restriction of d%. This is because when d≧Raku, none of the equivalent circuits shown in FIGS. 3(a), (b), and (c) can be obtained. In this way, even if the input voltage ■ changes, by changing the duty d, the terminal voltage of the output capacitor C3 x 3, that is, the output voltage ■. can be kept constant. And duty d is %
In the following case, the energy stored in the inductor is released to the output capacitor C3, and there is no power consumption in the inductor, resulting in an output voltage of less than A at the input terminal.

に安定させる場合の効率の低下を防ぐことになる。This will prevent a decrease in efficiency when stabilizing the temperature.

なお、本発明のDC−DCコンバータは、それにコンデ
ンサC+、Cz、C1lに22μFを用い、インダクタ
Lとして5μHのチョークコイルを用いた場合、最大出
力10Wで入力電圧がIIV〜16Vにわたり70%以
上の高効率が得られた。
The DC-DC converter of the present invention has a maximum output of 10 W and an input voltage of 70% or more over IIV to 16 V when capacitors C+, Cz, and C1l are of 22 μF and a 5 μH choke coil is used as the inductor L. High efficiency was obtained.

〔発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、コンデンサにより
出力用コンデンサを充電する期間にはその充電回路にあ
るインダクタにエネルギを蓄積し、コンデンサにより出
力用コンデンサを充電しない期間にはインダクタに蓄積
したエネルギを出力用コンデンサへ放出されるから、入
力電圧の%以下の出力電圧を得る場合の余剰電圧をイン
ダクタに吸収させて無駄な電力消費が生じない。したが
って、入力端子の2以下の出力電圧が安定に得られ、高
効率の経済的なりC−DCコンバータを提供できる優れ
た効果を奏する。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, energy is accumulated in the inductor in the charging circuit during the period when the output capacitor is charged by the capacitor, and energy is accumulated in the inductor in the charging circuit during the period when the output capacitor is not charged by the capacitor. Since the energy stored in the inductor is released to the output capacitor, the inductor absorbs the excess voltage when obtaining an output voltage that is less than % of the input voltage, and no unnecessary power consumption occurs. Therefore, an output voltage of 2 or less at the input terminal can be stably obtained, and there is an excellent effect of providing a highly efficient and economical C-DC converter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係るDC−DCコンバータの要部回路
図、第2図はスイッチング動作をさせるためのクロック
パルスの波形図、第3図はDC−DCコンバータの等価
回路図、第4図はDC−DCコンバータの模式的説明図
、第5図は従来のDC−DCコンバータの回路図、第6
図及び第7図はその等価回路図である。 10・・・加算器 E・・・直流電源 Sl、St  
・・・S8・・・スイッチ C,、C,・・・コンデン
サ C3・・・出力用コンデンサ し・・・インダクタ
 RL・・・負荷 D・・・ダイオード
Fig. 1 is a circuit diagram of the main parts of the DC-DC converter according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram of clock pulses for performing a switching operation, Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of the DC-DC converter, and Fig. 4 is a schematic explanatory diagram of a DC-DC converter, Figure 5 is a circuit diagram of a conventional DC-DC converter, and Figure 6 is a schematic explanatory diagram of a DC-DC converter.
7 and 7 are equivalent circuit diagrams thereof. 10... Adder E... DC power supply Sl, St
...S8...Switch C,,C,...Capacitor C3...Output capacitor Shi...Inductor RL...Load D...Diode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、直流電源に接続される直列接続の複数個のコンデン
サと、該コンデンサに並列接続される出力用コンデンサ
と、該出力コンデンサを前記コンデンサに接続すべくス
イッチング動作する複数のスイッチとを備えているスイ
ッチトキャパシタ型のDC−DCコンバータにおいて、 前記コンデンサと前記出力用コンデンサと の間にインダクタを介装してあることを特徴とするDC
−DCコンバータ。
[Claims] 1. A plurality of series-connected capacitors connected to a DC power supply, an output capacitor connected in parallel to the capacitors, and a plurality of capacitors that perform a switching operation to connect the output capacitors to the capacitors. A switched capacitor type DC-DC converter comprising a switch, characterized in that an inductor is interposed between the capacitor and the output capacitor.
-DC converter.
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