JPH05111243A - Dc/dc converter - Google Patents

Dc/dc converter

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Publication number
JPH05111243A
JPH05111243A JP3261984A JP26198491A JPH05111243A JP H05111243 A JPH05111243 A JP H05111243A JP 3261984 A JP3261984 A JP 3261984A JP 26198491 A JP26198491 A JP 26198491A JP H05111243 A JPH05111243 A JP H05111243A
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JP
Japan
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reactor
capacitor
switch
output capacitor
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP3261984A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Sagara
康彦 相良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05111243A publication Critical patent/JPH05111243A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a DC/DC converter having no transformer and a plurality of outputs. CONSTITUTION:The DC/DC converter comprises a first reactor L1 connected in series with a DC power source E, a capacitor C0 and a second reactor L2. The converter also comprises a pair of switches S1A and S1B to be so operated that one end of a first output capacitor COUT1 is alternately connected to connecting points 10 and 12. One end of a second output capacitor C0UT2 is connected to one end of the capacitor COUT1, and the other end is connected to the point 10 through a switch S2. The switch S2 is operated ON, OFF in coincidence with ON, OFF of the switch S1B. One end of a third output capacitor COUT is connected to the other end of the capacitor COUT1, and the other end is connected to the point 12 through a switch S3. The switch S3 is operated ON, OFF in coincidence with ON, OFF of the switch S1A.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トランスを用いずに複
数の出力を有するDC−DCコンバータに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC-DC converter having a plurality of outputs without using a transformer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は、DC−DCコンバータにおいて
複数の出力を得るためにトランスが用いられてきた。図
20にトランスを用いた従来の複数出力のDC−DCコ
ンバータの一例を示す。図20に示すような従来の方式
では、DCをACに変換した出力をトランスTの一次側
に入力させ、トランスTの二次側に複数のタップを設
け、それぞれのタップから異なる出力電圧を取り出すよ
うに構成される。また、制御法としては、一般的にPW
M制御が用いられ、任意のVOUTを調整することによ
り、他のVOUTも調整される。図20におけるVOUT1
入力とする誤差増幅器、パルス幅制御回路及びスイッチ
SがPWM制御系である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a transformer has been used to obtain a plurality of outputs in a DC-DC converter. FIG. 20 shows an example of a conventional multiple output DC-DC converter using a transformer. In the conventional method as shown in FIG. 20, an output obtained by converting DC into AC is input to the primary side of the transformer T, a plurality of taps are provided on the secondary side of the transformer T, and different output voltages are taken out from the respective taps. Is configured as follows. As a control method, generally, PW
M control is used, and adjusting any V OUT will also adjust the other V OUT . The error amplifier which receives V OUT1 in FIG. 20, the pulse width control circuit and the switch S are a PWM control system.

【0003】従って、従来の複数出力を有するDC−D
Cコンバータは、トランスを用いるため、小型化、集積
化が困難であり、また、トランスの漏れインダクタンス
による損失等のため変換効率が低下するという問題があ
った。
Therefore, the conventional DC-D having a plurality of outputs
Since the C converter uses a transformer, it is difficult to miniaturize and integrate it, and there is a problem that the conversion efficiency is reduced due to loss due to the leakage inductance of the transformer.

【0004】一方、トランスを用いないタイプとして
は、例えば、スイッチを断続させてDC入力電圧を所要
のDC出力電圧に変換するスイッチトキャパシタ型のD
C−DCコンバータが近年研究され種々のものが開発さ
れている。図21及び図22は、本出願人の先願に係る
特願平02−167800号及び特願平02−1678
01号のそれぞれに記載した降圧型及び昇圧型DC−D
Cコンバータの一例を示す。
On the other hand, as a type that does not use a transformer, for example, a switched capacitor type D for converting a DC input voltage into a required DC output voltage by connecting and disconnecting a switch is used.
Recently, C-DC converters have been studied and various ones have been developed. 21 and 22 show Japanese Patent Application No. 02-167800 and Japanese Patent Application No. 02-1678 related to the applicant's prior application.
No. 01 step-down type and step-up type DC-D
An example of a C converter is shown.

【0005】図21に示す降圧型DC−DCコンバータ
は以下の通り動作する。即ち、図21において、スイッ
チS1AとS1Bとは、出力用キャパシタCOUTの一端に第
1のリアクトルL1とキャパシタC0の接続点と該キャパ
シタC0と第2のリアクトルL2の接続点とを交互に接続
する。スイッチS1Aをオンにし、同時にスイッチS1 B
オフさせると、直流電源Eは第1のリアクトルL1と出
力用キャパシタCOUTにエネルギーを供給し、第1のリ
アクトルL1はエネルギーを蓄え、出力用キャパシタC
OUTは充電される。一方、キャパシタC0は、スイッチS
1Aを介して出力用キャパシタCOUT及び第2のリアクト
ルL2にエネルギーを供給し、出力用キャパシタCOUT
充電され、第2のリアクトルL2はエネルギーを蓄え
る。次に、スイッチS1Aをオフにし、同時にスイッチS
1Bをオンに切り替えると、第1のリアクトルL1は直流
電源Eと直列接続され、エネルギーを放出する。この放
出されたエネルギーと直流電源Eのエネルギーとはキャ
パシタC0及び出力用キャパシタCOUTを充電する。一
方、第2のリアクトルL2は、スイッチS1Bを介してエ
ネルギーを放出し、出力用キャパシタCOUTを充電す
る。上述のような動作により、直流電源Eの電圧に対し
て時比率d(ここでd=スイッチS1Aのオン期間/スイ
ッチS1Aのオン期間とオフ時間の和)だけ降圧した直流
電圧に変換される。
The step-down DC-DC converter shown in FIG. 21 operates as follows. That is, in FIG. 21, the switches S 1A and S 1B are connected to the connection point of the first reactor L 1 and the capacitor C 0 at one end of the output capacitor C OUT and the connection of the capacitor C 0 and the second reactor L 2 . Alternately connect points and. When the switch S 1A is turned on and at the same time the switch S 1 B is turned off, the DC power source E supplies energy to the first reactor L 1 and the output capacitor C OUT , and the first reactor L 1 stores energy, Output capacitor C
OUT is charged. On the other hand, the capacitor C 0 is connected to the switch S
Energy is supplied to the output capacitor C OUT and the second reactor L 2 via 1A , the output capacitor C OUT is charged, and the second reactor L 2 stores energy. Next, switch S 1A is turned off, and at the same time, switch S 1A is turned off.
When 1B is switched on, the first reactor L 1 is connected in series with the DC power source E and releases energy. The released energy and the energy of the DC power source E charge the capacitor C 0 and the output capacitor C OUT . On the other hand, the second reactor L 2 releases energy via the switch S 1B to charge the output capacitor C OUT . By the above-described operation, is converted to the ratio d (where d = the sum of the ON period and the OFF time of the ON period / switch S 1A of the switch S 1A) only a DC voltage obtained by stepping down when the voltage of the DC power source E It

【0006】また、図22に示す昇圧型DC−DCコン
バータの動作は次の通りである。即ち、図22におい
て、スイッチS1Aをオンにし、同時にスイッチS1Bをオ
フさせると、第2のリアクトルL2は直流電源Eのエネ
ルギーを蓄える。一方、キャパシタC0は、スイッチS
1Aを介して直流電源Eと直列に接続され放電する。この
直流電源Eのエネルギーと放電されたエネルギーとは第
1のリアクトルL1と出力用キャパシタCOUTに供給さ
れ、出力用キャパシタCOUTは充電される。次に、スイ
ッチS1Aをオフにし、同時にスイッチS1Bをオンにさせ
ると、第2のリアクトルL2は直流電源Eを介してエネ
ルギーを放出する。この放出されたエネルギーは直流電
源Eのエネルギーと共にキャパシタC0を充電する。一
方、第1のリアクトルL1は直流電源Eと直列に接続さ
れ、エネルギーを放出する。この放出されたエネルギー
は、直流電源Eのエネルギーと共に出力用キャパシタC
OUTを充電する。上述のような動作により、直流電源E
の電圧に対して1/(1−d)(ここでdは時比率を表
しd=スイッチS1Aのオン期間/スイッチS1Aのオン期
間とオフ時間の和)だけ昇圧した直流電圧に変換され
る。
The operation of the step-up DC-DC converter shown in FIG. 22 is as follows. That is, in FIG. 22, when the switch S 1A is turned on and the switch S 1B is turned off at the same time, the second reactor L 2 stores the energy of the DC power source E. On the other hand, the capacitor C 0 is connected to the switch S
It is connected in series with the DC power supply E via 1A and discharged. The energy of the DC power source E and the discharged energy are supplied to the first reactor L 1 and the output capacitor C OUT , and the output capacitor C OUT is charged. Next, when the switch S 1A is turned off and the switch S 1B is turned on at the same time, the second reactor L 2 releases energy via the DC power source E. This released energy charges the capacitor C 0 together with the energy of the DC power source E. On the other hand, the first reactor L 1 is connected in series with the DC power source E and emits energy. This released energy is output along with the energy of the DC power source E to the output capacitor C.
Charge OUT . By the operation as described above, the DC power source E
1 / (1-d) (wherein d is the ON period and the sum of the off-time of the ON period / switch S 1A of d = switches S 1A represents a time ratio) with respect to the voltage is converted into only boosted DC voltage It

【0007】しかしながら、トランスを用いないこれら
のDC−DCコンバータは、いずれも単出力のものであ
り、複数の出力を必要とする要求を満足させ得ないもの
であった。
However, all of these DC-DC converters that do not use a transformer have a single output and cannot satisfy the requirement of requiring a plurality of outputs.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な問題点に鑑み、トランスを用いない複数の出力を有す
る小型で高効率のDC−DCコンバータを提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a compact and highly efficient DC-DC converter having a plurality of outputs without using a transformer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のDC−DCコンバータは、第1のリアクト
ルと、キャパシタと、第2のリアクトルと、直流電源
に、前記第1のリアクトルと、前記キャパシタと、前記
第2のリアクトルとを直列に接続する手段と、前記直流
電源と前記第2のリアクトルとの間の接続点に一端が接
続された第1の出力用キャパシタと、該第1の出力用キ
ャパシタの他端を、前記第1のリアクトルと前記キャパ
シタとの間の第1の接続点と、前記キャパシタと前記第
2のリアクトルとの間の第2の接続点とに交互に接続す
るための第1のスイッチング手段とを備え、更に、前記
第1の出力用キャパシタの前記他端に一端が接続された
第2の出力用キャパシタと、該第2の出力用キャパシタ
の他端と前記第1の接続点との間を前記第1のスイッチ
ング手段と同期して断続させる第2のスイッチング手段
とを備えるか、または、前記第1の出力用キャパシタの
前記一端に一端が接続された第3の出力用キャパシタ
と、該第3の出力用キャパシタの他端と前記第2の接続
点との間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続
させる第3のスイッチング手段とを備えるか、あるい
は、上記の全ての構成を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a DC-DC converter of the present invention comprises a first reactor, a capacitor, a second reactor, a DC power supply, and the first reactor. A means for connecting the capacitor and the second reactor in series, a first output capacitor having one end connected to a connection point between the DC power supply and the second reactor, The other end of the first output capacitor alternates between a first connection point between the first reactor and the capacitor and a second connection point between the capacitor and the second reactor. A first switching means for connecting to the second output capacitor, the second output capacitor having one end connected to the other end of the first output capacitor, and the other second output capacitor. Edge and said first A second switching means for connecting / disconnecting to / from the connection point in synchronization with the first switching means, or a third output having one end connected to the one end of the first output capacitor Or a third switching means for connecting and disconnecting between the other end of the third output capacitor and the second connection point in synchronization with the first switching means, or It is characterized by having all the configurations of.

【0010】また、本発明の別のDC−DCコンバータ
は、第1のリアクトルと、キャパシタと、第2のリアク
トルと、第1の出力用キャパシタと、該第1の出力用キ
ャパシタに、前記第1のリアクトルと前記キャパシタと
前記第2のリアクトルとを直列に接続する手段と、直流
電源の一端に、前記第2のリアクトルと前記第1の出力
用キャパシタとの間の接続点を接続する手段と、前記直
流電源の他端を、前記第1のリアクトルと前記キャパシ
タとの間の第1の接続点と、前記キャパシタと前記第2
のリアクトルとの間の第2の接続点とに交互に接続する
ための第1のスイッチング手段とを備え、更に、 前記
第1の出力用キャパシタと前記第1のリアクトルとの間
の接続点に一端が接続された第2の出力用キャパシタ
と、該第2の出力用キャパシタの他端と、前記第1の接
続点との間を前記第1のスイッチング手段と同期して断
続させる第2のスイッチング手段とを備えるか、前記第
1の出力用キャパシタと前記第2のリアクトルとの間の
接続点に一端が接続された第3の出力用キャパシタと、
該第3の出力用キャパシタの他端と前記第2の接続点と
の間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続させ
る第3のスイッチング手段とを備えるか、あるいは上記
の全ての構成を備えることを特徴とする。
Another DC-DC converter of the present invention is the first reactor, the capacitor, the second reactor, the first output capacitor, the first output capacitor, and the first output capacitor. Means for connecting the first reactor, the capacitor, and the second reactor in series, and means for connecting the connection point between the second reactor and the first output capacitor to one end of a DC power supply The other end of the DC power supply, a first connection point between the first reactor and the capacitor, the capacitor and the second
A second switching point for alternately connecting to a second connection point between the first output capacitor and the first reactor, and a second switching point for alternately connecting to the second connection point between the first output capacitor and the first reactor. A second output capacitor having one end connected thereto, another end of the second output capacitor and the first connection point are connected and disconnected in synchronization with the first switching means. A third output capacitor having switching means, or one end of which is connected to a connection point between the first output capacitor and the second reactor;
A third switching means for connecting and disconnecting the other end of the third output capacitor and the second connection point in synchronization with the first switching means is provided, or all of the above configurations are provided. It is characterized by being provided.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の好適実施例を図面を参照して
詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0012】図1に、本発明の一実施例である3出力を
有する降圧型DC−DCコンバータの回路構成を示す。
図1において、破線で囲まれた回路構成は、図21に示
す単出力降圧型DC−DCコンバータと同一の構成であ
り、同一の参照符号の要素は同一の機能を有する。直流
電源Eに、第1のリアクトルL1と、キャパシタC0、第
2のリアクトルL2とが直列に接続されている。スイッ
チS1Aが、第1のリアクトルL1とキャパシタC0の接続
点10と第1の出力用キャパシタCOUT1の一端との間に
接続されている。スイッチS1Bが、キャパシタC0と第
2のリアクトルL2の接続点12と、キャパシタC0の前
記一端との間に接続されている。第1の出力用キャパシ
タCOUT1の他端は、本発明のDC−DCコンバータと別
に用意した直流電源と第2のリアクトルL2との接続点
に接続された共通リターンライン14に接続されてお
り、該第1の出力用キャパシタCOUT1の両端は、DC−
DCコンバータの第1の出力を構成する。第2の出力用
キャパシタCOUT2の一端が第1の出力用キャパシタC
OUT1の前記一端に接続され、他端はスイッチS2を介し
て接続点10に接続されている。第2の出力用キャパシ
タCOUT2の前記他端は、共通リターンライン14との間
でDC−DCコンバータの第2の出力を構成する。第3
の出力用キャパシタCOUT3の一端が第1の出力用キャパ
シタCOUT1の前記他端、即ち共通リターンライン14に
接続され、他端はスイッチS3を介して接続点12に接
続されている。第3の出力用キャパシタCOUT3の両端は
DC−DCコンバータの第3の出力を構成する。第2の
出力用キャパシタCOUT2及び第3の出力用キャパシタC
OUT3は、出力平滑用キャパシタとして機能するものであ
る。各スイッチは、スイッチングトランジスタが好適で
あるが、機械的スイッチによっても構成しうる。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a step-down DC-DC converter having three outputs which is an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the circuit configuration surrounded by a broken line is the same configuration as the single output step-down DC-DC converter shown in FIG. 21, and the elements with the same reference numerals have the same functions. The first reactor L 1 , the capacitor C 0 , and the second reactor L 2 are connected in series to the DC power source E. The switch S 1A is connected between the connection point 10 of the first reactor L 1 and the capacitor C 0 and one end of the first output capacitor C OUT1 . The switch S 1B is connected between the connection point 12 of the capacitor C 0 and the second reactor L 2 and the one end of the capacitor C 0 . The other end of the first output capacitor C OUT1 is connected to a common return line 14 connected to a connection point between a DC power supply prepared separately from the DC-DC converter of the present invention and the second reactor L 2. , Both ends of the first output capacitor C OUT1 are DC−
It constitutes the first output of the DC converter. One end of the second output capacitor C OUT2 has a first output capacitor C
OUT1 is connected to the one end, and the other end is connected to the connection point 10 via the switch S 2 . The other end of the second output capacitor C OUT2 constitutes the second output of the DC-DC converter together with the common return line 14. Third
One end of the output capacitor C OUT3 is connected to the other end of the first output capacitor C OUT1 , that is, the common return line 14, and the other end is connected to the connection point 12 via the switch S 3 . Both ends of the third output capacitor C OUT3 form a third output of the DC-DC converter. Second output capacitor C OUT2 and third output capacitor C
OUT3 functions as an output smoothing capacitor. Each switch is preferably a switching transistor, but may be a mechanical switch.

【0013】図2に、各スイッチの動作のタイムチャー
トを示す。図2に示すように、スイッチS1Aは、オン、
オフ制御され、スイッチS1Bは、スイッチS1Aと相補的
にオン、オフ制御される。また、図2に示すように、ス
イッチS2は、時間に対してスイッチS1Bと同一のオ
ン、オフ動作をし、スイッチS3は、時間に対してスイ
ッチS1Aと同一のオン、オフ動作をするように制御され
る。
FIG. 2 shows a time chart of the operation of each switch. As shown in FIG. 2, the switch S 1A is turned on,
The switch S 1B is turned off, and the switch S 1B is turned on and off complementarily to the switch S 1A . Also, as shown in FIG. 2, the switch S 2 performs the same on / off operation as the switch S 1B with respect to time, and the switch S 3 has the same on / off operation as the switch S 1A with respect to time. To be controlled.

【0014】ここで各回路素子が理想的であると仮定す
ると、図1に示すDC−DCコンバータの等価回路は、
スイッチS1AがオンしたときはスイッチS1Bがオフ、ス
イッチS2がオフ、スイッチS3がオンとなるので、図3
の(A)に示す如くに、またスイッチS1Aがオフしたと
きはスイッチS1Bがオン、スイッチS2がオン、スイッ
チS3がオフとなるので、図3の(B)に示す如くにな
る。
Assuming that each circuit element is ideal, the equivalent circuit of the DC-DC converter shown in FIG.
When the switch S 1A is turned on, the switch S 1B is turned off, the switch S 2 is turned off, and the switch S 3 is turned on.
As shown in FIG. 3A, when the switch S 1A is turned off, the switch S 1B is turned on, the switch S 2 is turned on, and the switch S 3 is turned off. ..

【0015】次に、このように構成されたDC−DCコ
ンバータの動作原理を図3に示す等価回路を参照して説
明する。
Next, the principle of operation of the DC-DC converter thus constructed will be described with reference to the equivalent circuit shown in FIG.

【0016】いま、スイッチS1Aがオンのときの図3の
(A)に示す状態において、各部の電圧、電流の向きを
図3の(A)に示すようにとると、第1のリアクトルL
1及び第2のリアクトルL2に流れ込むそれぞれのエネル
ギーUON1及びUON2はそれぞれ次式のようになる。
Now, in the state shown in FIG. 3A when the switch S 1A is on, the directions of the voltages and currents of the respective parts are as shown in FIG. 3A, the first reactor L
1 and 2 respectively flowing in the reactor L 2 of energy U ON1 and U ON2 respectively expressed as follows.

【0017】 UON1=IL1・(VIN−VOUT1)・TON (1) UON2=IL2・(VC −VOUT1)・TON (2) ここで、VINは入力電圧を、VOUT1は第1の出力電圧
を、VCはキャパシタC0にかかる電圧を、IL1及びIL1
はそれぞれ第1のリアクトルL1及び第2のリアクトル
2に流れる電流を、TONはスイッチS1Aのオン時間を
示す。
U ON1 = I L1 · (V IN −V OUT1 ) · T ON (1) U ON2 = I L2 · (V C −V OUT1 ) · T ON (2) where V IN is the input voltage. , V OUT1 is the first output voltage, V C is the voltage across capacitor C 0 , I L1 and I L1
Is the current flowing through the first reactor L 1 and the second reactor L 2 , respectively, and T ON is the on-time of the switch S 1A .

【0018】また、スイッチS1Aがオフのとき、即ちス
イッチS1Bがオンのときの図3の(B)に示す状態にお
いて、各部の電圧、電流の向きを図3の(B)に示すよ
うにとると、第1のリアクトルL1及び第2のリアクト
ルL2から負荷(図示せず)に放出されるそれぞれのエ
ネルギーUOFF1及びUOFF2はそれぞれ次式のようにな
る。
Further, in the state shown in FIG. 3B when the switch S 1A is off, that is, when the switch S 1B is on, the directions of the voltages and currents of the respective parts are as shown in FIG. 3B. Then, the respective energies U OFF1 and U OFF2 emitted from the first reactor L 1 and the second reactor L 2 to the load (not shown) are as follows.

【0019】 UOFF1=IL1・(VC+VOUT1−VIN)・TOFF (3) UOFF2=IL2・VOUT1・TOFF (4) ここで、TOFFはスイッチS1Aのオフ時間を、また他の
記号は式(1)(2)と同じものを示す。
U OFF1 = I L1 · (V C + V OUT1 −V IN ) · T OFF (3) U OFF2 = I L2 · V OUT1 · T OFF (4) where T OFF is the off time of the switch S 1A And other symbols have the same meanings as in formulas (1) and (2).

【0020】ここで、理想的な定常状態においては、ス
イッチS1Aがオンして第1のリアクトルL1及び第2の
リアクトルL2に流れ込むそれぞれのエネルギーUON1
びUON2は、スイッチS1Bがオンして第1のリアクトル
1及び第2のリアクトルL2から放出されるそれぞれの
エネルギーUOFF1及びUOFF2と等しいから、 UON1=UOFF1 (5) UON2=UOFF2 (6) という関係が成り立つ。
[0020] Here, in the ideal steady state, each of the energy U ON1 and U ON2 switch S 1A is turned on to flow into the first reactor L 1 and second reactor L 2, the switch S 1B is since equal on to the first reactor L 1 and second reactor L 2 each energy U OFF1 and U OFF2 released from, U ON1 = U OFF1 (5 ) relationship U ON2 = U OFF2 (6) Holds.

【0021】式(1)〜(6)より、キャパシタC0
電圧VCを消去すると、入力電圧と第1の出力電圧の比
OUT1/VINは VOUT1/VIN=TON/(TON+TOFF)=TON/TS=d (7) ここで、TSはスイッチS1Aのオン時間とオフ時間の
和、即ち繰り返し時間を示し、dは時比率を示す。
From the equations (1) to (6), when the voltage V C of the capacitor C 0 is erased, the ratio V OUT1 / V IN of the input voltage to the first output voltage is V OUT1 / V IN = T ON / ( T ON + T OFF ) = T ON / T S = d (7) Here, T S represents the sum of the ON time and the OFF time of the switch S 1A , that is, the repetition time, and d represents the duty ratio.

【0022】式(7)より、第1の出力用キャパシタC
OUT1の両端の第1の出力電圧VOUT1は、時比率dに応じ
て入力電圧VINより降圧されることが判る。
From the equation (7), the first output capacitor C
The first output voltage OUT1 across the V OUT1 when it can be seen that is stepped down from the input voltage V IN in accordance with the ratio d.

【0023】また、式(1)〜(6)より、VOUT1を消
去すると、キャパシタC0の電圧VCと入力電圧VINの関
係が次式のように示される。
Further, from the equations (1) to (6), when V OUT1 is erased, the relationship between the voltage V C of the capacitor C 0 and the input voltage V IN is shown by the following equation.

【0024】VC=VIN (8) 一方、図3の(B)に示されるように、第2の出力用キ
ャパシタCOUT2の接続点10に接続される一端と共通リ
ターンライン14との間の第2の出力電圧VOU T2は、V
OUT1とVCとの間に次式の関係が成り立つ。
V C = V IN (8) On the other hand, as shown in FIG. 3B, between one end of the second output capacitor C OUT2 connected to the connection point 10 and the common return line 14. the second output voltage V OU T2 of, V
The following relationship is established between OUT1 and V C.

【0025】VOUT2=VOUT1+VC (9) また、図3の(A)に示されるように、第3の出力用キ
ャパシタCOUT3の両端の第3の出力電圧VOUT3は、V
OUT1とVCとの間に次式の関係が成り立つ。
[0025] V OUT2 = V OUT1 + V C (9) In addition, as shown in (A) of FIG. 3, the third output voltage V OUT3 across the third output capacitor C OUT3 is, V
The following relationship is established between OUT1 and V C.

【0026】VOUT3=VOUT1−VC (10) 式(9)(10)に、式(7)(8)の関係を用いる
と、第2の出力電圧VOU T2及び第3の出力電圧VOUT3
入力電圧に対してそれぞれ次式のように表せる。
[0026] V OUT3 = V OUT1 -V C ( 10) (9) (10), using the relationship of equation (7) (8), a second output voltage V OU T2, and the third output voltage V OUT3 can be expressed by the following equations with respect to the input voltage.

【0027】 VOUT2=(d+1)・VIN (11) VOUT3=(d−1)・VIN (12) 時比率dを変えたときの各出力電圧の変化の概略を図4
に示す。図4から、図1に示すDC−DCコンバータ
は、第1及び第3の出力電圧が入力電圧に対して降圧で
あり、第3の出力電圧が入力電圧に対して極性が反対で
あり、第2の出力電圧が昇圧である3出力のDC−DC
コンバータとして動作することが判る。
V OUT2 = (d + 1) · V IN (11) V OUT3 = (d−1) · V IN (12) FIG. 4 schematically shows changes in each output voltage when the time ratio d is changed.
Shown in. From FIG. 4, in the DC-DC converter shown in FIG. 1, the first and third output voltages are step-down with respect to the input voltage, and the third output voltage has the opposite polarity to the input voltage. 3-output DC-DC in which the output voltage of 2 is step-up
You can see that it works as a converter.

【0028】図5は、図1に示す3出力を有する降圧型
DC−DCコンバータの一変形例を示す。即ち、図1に
おけるスイッチS1B、S2及びS3をそれぞれダイオード
1、D2及びD3に置き換えたものである。それぞれの
ダイオードは、ダイオードD1のアノードが接続点12
に接続され、ダイオードD2のアノードが接続点10に
接続され、ダイオードD3のカソードが接続点12に接
続されている。
FIG. 5 shows a modification of the step-down DC-DC converter having the three outputs shown in FIG. That is, the switches S 1B , S 2 and S 3 in FIG. 1 are replaced with diodes D 1 , D 2 and D 3 , respectively. For each diode, the anode of the diode D 1 is at the connection point 12
, The anode of the diode D 2 is connected to the connection point 10, and the cathode of the diode D 3 is connected to the connection point 12.

【0029】図3の(A)及び(B)に示す等価回路を
参照した前述の説明から、スイッチS1Aがオンの状態に
おいては、ダイオードD1にはVCの逆バイアスがかかり
オフとなり、ダイオードD2にはVOUT2−VOUT1の逆バ
イアスがかかりオフとなる。また、ダイオードD3に関
しては、第2のリアクトルL2の両端に発生する電圧の
極性を考えると、ダイオードD3のカソード側がマイナ
スとなり、ダイオードD3をオンにし、第3の出力用キ
ャパシタCOUT3を充電し、出力電圧VOUT3が発生する。
From the above description with reference to the equivalent circuits shown in FIGS. 3A and 3B, when the switch S 1A is on, the diode D 1 is reverse biased with V C and turned off, The diode D 2 is turned off by applying a reverse bias of V OUT2 −V OUT1 . As for the diode D 3, given the polarity of the voltage generated in the second ends of the reactor L 2, the cathode side of the diode D 3 is a negative, the diode D 3 is turned on, a third output capacitor C OUT3 Are charged and an output voltage V OUT3 is generated.

【0030】一方、スイッチS1Aがオフの状態において
は、ダイオードD1は、第2のリアクトルL2の両端に発
生する電圧を考えると、ダイオードD1のアノード側が
プラスになり、ダイオードD1をオンにする。上記発生
するリアクトルの端子電圧により、ダイオードD3のカ
ソード側がプラスとなり、ダイオードD3がオフとな
る。また、ダイオードD2に関しては、第1のリアクト
ルL1の両端に発生する電圧の極性を考えると、ダイオ
ードD2のアノード側がプラスとなり、ダイオードD2
オンにし第2の出力用キャパシタCOUT2を充電し、C
OUT2両端にVOUT2−VOU T1が発生する。
On the other hand, in the switch S 1A is off, the diode D 1, given a voltage generated in the second ends of the reactor L 2, the anode side of the diode D 1 becomes positive, the diode D 1 turn on. The terminal voltage of the reactor for the generation, the cathode side of the diode D 3 is positive, the diode D 3 is turned off. As for the diode D 2, given the polarity of the voltage induced in the first ends of the reactor L 1, becomes the anode side of the diode D 2 is positive, the second output capacitor C OUT2 to the diode D 2 is turned on Charge, C
V OUT2 -V OU T1 is generated in the OUT2 both ends.

【0031】図6〜図9は、図1を基にした種々の変形
実施例を示す。
6 to 9 show various modified embodiments based on FIG.

【0032】図6に示す実施例は、図1の実施例とは同
図におけるスイッチS3及び第3の出力用キャパシタC
OUT3を除いた点が相違し、2出力降圧型DC−DCコン
バータとして動作する。
The embodiment shown in FIG. 6 is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that the switch S 3 and the third output capacitor C shown in FIG.
It is different from OUT3 except that it operates as a 2-output step-down DC-DC converter.

【0033】図7は、図6に示すスイッチS1B及びS2
をそれぞれダイオードD1及びD2に置き換えた実施例を
示す。
FIG. 7 shows the switches S 1B and S 2 shown in FIG.
An example is shown in which the elements are replaced with diodes D 1 and D 2 , respectively.

【0034】図8に示す実施例は、図1の実施例におけ
るスイッチS2及び第2の出力用キャパシタCOUT2を除
いた点が相違し、2出力降圧型DC−DCコンバータと
して動作する。
The embodiment shown in FIG. 8 is different in that the switch S 2 and the second output capacitor C OUT2 in the embodiment of FIG. 1 are omitted, and operates as a two-output step-down DC-DC converter.

【0035】図9は、図8に示すスイッチS1B及びS3
をそれぞれダイオードD1及びD3に置き換えた実施例を
示す。
FIG. 9 shows the switches S 1B and S 3 shown in FIG.
An example is shown in which the elements are replaced by diodes D 1 and D 3 , respectively.

【0036】図10は、本発明の一実施例である3出力
を有する昇圧型DC−DCコンバータの回路構成を示
す。図10において、破線で囲まれた回路構成は、図2
2に示す単出力の昇圧型DC−DCコンバータと同一の
構成であり、同一の参照符号の要素は同一の機能を有す
る。第1の出力用キャパシタCOUT1に、第1のリアクト
ルL1とキャパシタC0と第2のリアクトルL2とが直列
に接続されている。本発明のDC−DCコンバータと別
に用意した直流電源Eの一端を、第1のリアクトルL1
とキャパシタC0の接続点20と、キャパシタC0と第2
のリアクトルL2の接続点22に交互に接続させるた
め、直流電源Eの上記一端と接続点20の間にスイッチ
1Bが、また直流電源Eの上記一端と接続点22の間に
スイッチS1Aが設けられている。直流電源Eの他端と、
第2のリアクトルL2と第1の出力用キャパシタCOUT1
の接続点とは共通リターンライン24に接続されてい
る。第1の出力用キャパシタCOUT1の両端は第1の出力
を構成する。第2の出力用キャパシタCOUT2は、その一
端が第1の出力用キャパシタCOUT1と第1のリアクトル
1の接続点に接続されており、他端はスイッチS2を介
して接続点20に接続されている。第2の出力用キャパ
シタCOUT2の上記他端は、共通リターンライン24との
間で第2の出力を構成する。第3の出力用キャパシタC
OUT3は、その一端が共通リターンライン24に接続さ
れ、他端はスイッチS3を介して接続点22に接続され
ている。第3の出力用キャパシタCOUT3の上記他端は、
共通リターンライン24の間で第3の出力を構成する。
なお、第2の出力用キャパシタCOUT2と第3の出力用キ
ャパシタCOUT3は、出力平滑用キャパシタとして機能す
るものである。各スイッチは、スイッチングトランジス
タが好適であるが、機械的スイッチによっても構成しう
る。
FIG. 10 shows a circuit configuration of a step-up DC-DC converter having three outputs which is an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the circuit configuration surrounded by the broken line is shown in FIG.
It has the same configuration as the single output step-up DC-DC converter shown in FIG. 2, and the elements with the same reference numerals have the same functions. The first reactor L 1 , the capacitor C 0, and the second reactor L 2 are connected in series to the first output capacitor C OUT1 . One end of a DC power supply E prepared separately from the DC-DC converter of the present invention is connected to the first reactor L 1
And the connecting point 20 of the capacitors C 0, the capacitor C 0 and the second
Switch S 1B between the one end of the DC power supply E and the connection point 20, and the switch S 1A between the one end of the DC power supply E and the connection point 22 in order to alternately connect to the connection point 22 of the reactor L 2. Is provided. The other end of the DC power supply E,
The second reactor L 2 and the first output capacitor C OUT1
Is connected to the common return line 24. Both ends of the first output capacitor C OUT1 form a first output. The second output capacitor C OUT2 has one end connected to the connection point between the first output capacitor C OUT1 and the first reactor L 1 , and the other end connected to the connection point 20 via the switch S 2. It is connected. The other end of the second output capacitor C OUT2 forms a second output with the common return line 24. Third output capacitor C
OUT3 has one end connected to the common return line 24 and the other end connected to the connection point 22 via the switch S 3 . The other end of the third output capacitor C OUT3 is
A third output is formed between the common return lines 24.
The second output capacitor C OUT2 and the third output capacitor C OUT3 function as output smoothing capacitors. Each switch is preferably a switching transistor, but may be a mechanical switch.

【0037】図11に、各スイッチの動作のタイムチャ
ートを示す。図11に示すように、スイッチS1Aは、オ
ン、オフ制御され、スイッチS1Bは、スイッチS1Aと相
補的にオン、オフ制御される。また、図11に示すよう
に、スイッチS2は、時間に対してスイッチS1Aと同一
のオン、オフ動作をし、スイッチS3は、時間に対して
スイッチS1Bと同一のオン、オフ動作をするように制御
される。
FIG. 11 shows a time chart of the operation of each switch. As shown in FIG. 11, the switch S 1A is on / off controlled, and the switch S 1B is on / off controlled complementarily to the switch S 1A . Further, as shown in FIG. 11, the switch S 2 performs the same on / off operation as the switch S 1A with respect to time, and the switch S 3 has the same on / off operation with respect to the time as the switch S 1B. To be controlled.

【0038】ここで、各回路素子が理想的であると仮定
すると、図10に示すDC−DCコンバータの等価回路
は、スイッチS1Aがオンしたときは、スイッチS1Bがオ
フ、スイッチS2がオン、スイッチS3がオフとなるの
で、図12の(A)に示す如くに、またスイッチS1A
オフしたときは、スイッチS1Bがオン、スイッチS2
オフ、スイッチS3がオンとなるので、図12の(B)
に示す如くになる。
Assuming that each circuit element is ideal, the equivalent circuit of the DC-DC converter shown in FIG. 10 has the switch S 1B turned off and the switch S 2 turned off when the switch S 1A is turned on. Since the switch S 3 is turned on and the switch S 3 is turned off, when the switch S 1A is turned off as shown in FIG. 12A, the switch S 1B is turned on, the switch S 2 is turned off, and the switch S 3 is turned on. Therefore, (B) of FIG.
As shown in.

【0039】次に、このように構成されたDC−DCコ
ンバータの動作原理を図12に示す等価回路を参照して
説明する。
Next, the principle of operation of the DC-DC converter thus constructed will be described with reference to the equivalent circuit shown in FIG.

【0040】いま、スイッチS1Aがオンのときの図12
の(A)に示す状態において、各部の電圧、電流の向き
を図12の(A)に示すようにとると、第1のリアクト
ルL1及び第2のリアクトルL2に流れ込むそれぞれのエ
ネルギーUON1及びUON2はそれぞれ次式のようになる。
FIG. 12 when the switch S 1A is on.
In the state shown in (A) of Fig. 12, when the directions of the voltages and currents of the respective parts are taken as shown in (A) of Fig. 12, respective energies U ON1 flowing into the first reactor L 1 and the second reactor L 2 are taken. And U ON2 are respectively as follows.

【0041】 UON1=IL1・(VIN+VC−VOUT1)・TON (13) UON2=IL2・VIN・TON (14) ここで、VINは入力電圧を、VOUT1は第1の出力電圧
を、VCはキャパシタC0にかかる電圧を、IL1及びIL2
はそれぞれ第1のリアクトルL1及び第2のリアクトル
2に流れる電流を、TONはスイッチS1Aのオン時間を
示す。
[0041] U ON1 = I L1 · (V IN + V C -V OUT1) · T ON (13) U ON2 = I L2 · V IN · T ON (14) , where the V IN is the input voltage, V OUT1 Is the first output voltage, V C is the voltage across capacitor C 0 , I L1 and I L2
Is the current flowing through the first reactor L 1 and the second reactor L 2 , respectively, and T ON is the on-time of the switch S 1A .

【0042】また、スイッチS1Aがオフのとき、即ちス
イッチS1Bがオンのときの図12の(B)に示す状態に
おいて、各部の電圧、電流の向きを図12の(B)に示
すようにとると、第1のリアクトルL1及び第2のリア
クトルL2から負荷(図示せず)に放出されるそれぞれ
のエネルギーUOFF1及びUOFF2はそれぞれ次式のように
なる。
In the state shown in FIG. 12B when the switch S 1A is off, that is, when the switch S 1B is on, the directions of the voltages and currents of the respective parts are as shown in FIG. 12B. Then, the respective energies U OFF1 and U OFF2 emitted from the first reactor L 1 and the second reactor L 2 to the load (not shown) are as follows.

【0043】 UOFF1=IL1・(VOUT1−VIN)・TOFF (15) UOFF2=IL2・(VC−VIN)・TOFF (16) ここで、TOFFはスイッチS1Aのオフ時間を、また他の
記号は式(13)(14)と同じものを示す。
U OFF1 = I L1 · (V OUT1 −V IN ) · T OFF (15) U OFF2 = I L2 · (V C −V IN ) · T OFF (16) where T OFF is the switch S 1A Off time, and other symbols are the same as in equations (13) and (14).

【0044】ここで、理想的な定常状態においては、ス
イッチS1Aがオンして第1のリアクトルL1及び第2の
リアクトルL2に流れ込むそれぞれのエネルギーUON1
びUO N2は、スイッチS1Bがオンして第1のリアクトル
1及び第2のリアクトルL2から放出されるそれぞれの
エネルギーUOFF1及びUOFF2と等しいことから、 UON1=UOFF1 (17) UON2=UOFF2 (18) という関係が成り立つ。
Here, in an ideal steady state, the energies U ON1 and U O N2 flowing into the first reactor L 1 and the second reactor L 2 when the switch S 1A is turned on are equal to those of the switch S 1B. since but equal to respective energy U OFF1 and U OFF2 which is turned on to discharge from the first reactor L 1 and second reactor L 2, U ON1 = U OFF1 (17) U ON2 = U OFF2 (18) The relationship holds.

【0045】式(13)〜(18)より、キャパシタC
0の電圧VCを消去すると、第1の入力電圧と出力電圧の
比VOUT1/VINは VOUT1/VIN=(TON+TOFF)/TOFF=TS/TOFF=1/(1−d) (19) ここで、TSはスイッチS1Aのオン時間とオフ時間の
和、即ち繰り返し時間を示し、dは時比率を示す。
From the equations (13) to (18), the capacitor C
When the voltage V C of 0 is erased, the ratio of the first input voltage to the output voltage V OUT1 / V IN is V OUT1 / V IN = (T ON + T OFF ) / T OFF = T S / T OFF = 1 / ( 1-d) (19) Here, T S represents the sum of the ON time and the OFF time of the switch S 1A , that is, the repetition time, and d represents the duty ratio.

【0046】式(19)より、第1の出力用キャパシタ
OUT1の両端の出力電圧VOUT1は、時比率dに依存して
入力電圧VINより昇圧される。
The equation (19), the output voltage V OUT1 across the first output capacitor C OUT1, depending on the ratio d when being boosted from the input voltage V IN.

【0047】また、式(13)〜(19)より、VIN
消去すると、キャパシタC0の電圧VCとVOUT1との間に
次式の関係が成り立つ。
Further, from the equations (13) to (19), when V IN is erased, the following equation holds between the voltage V C of the capacitor C 0 and V OUT1 .

【0048】VC=VOUT1 (20) 一方、図12の(A)に示されるように、第2の出力用
キャパシタCOUT2の第1の出力用キャパシタCOUT1に接
続されていない一端と共通リターンライン24との間の
第2の出力電圧VOUT2は、VINとVCとの間に次式の関
係が成り立つ。
V C = V OUT1 (20) On the other hand, as shown in FIG. 12A, it is common to one end of the second output capacitor C OUT2 which is not connected to the first output capacitor C OUT1. The second output voltage V OUT2 between the return line 24 and V IN and V C has the following relationship.

【0049】VOUT2=VIN+VC (21) また、図12の(B)に示されるように、第3の出力用
キャパシタCOUT3の両端間の第3の出力電圧VOUT3は、
INとVCとの間に次式の関係が成り立つ。
[0049] V OUT2 = V IN + V C (21) Further, as shown in (B) of FIG. 12, a third output voltage V OUT3 across the third output capacitor C OUT3 is
The following equation holds between V IN and V C.

【0050】VOUT3=VC−VIN (22) 式(21)(22)に、式(19)(20)の関係を用
いると、第2の出力電圧及び第3の出力電圧は入力電圧
に対してそれぞれ次式のように表せる。
V OUT3 = V C −V IN (22) If the relations of the equations (19) and (20) are used in the equations (21) and (22), the second output voltage and the third output voltage become the input voltage. Can be expressed as follows.

【0051】 VOUT2=(1+1/(1−d))・VIN (23) VOUT3=(d/(1−d))・VIN (24) 時比率dを変えたときの各出力電圧の変化の概略を図1
3に示す。図13から、図10に示すDC−DCコンバ
ータは、第1及び第2の出力電圧が入力電圧に対して昇
圧であり、第3の出力電圧は時比率dに応じて入力電圧
に対して降圧から昇圧まで変化する3出力のDC−DC
コンバータとして動作することが判る。
V OUT2 = (1 + 1 / (1-d)) · V IN (23) V OUT3 = (d / (1-d)) · V IN (24) Each output voltage when the time ratio d is changed Figure 1 shows the outline of changes in
3 shows. From FIG. 13, in the DC-DC converter shown in FIG. 10, the first and second output voltages are boosted with respect to the input voltage, and the third output voltage is stepped down with respect to the input voltage according to the duty ratio d. DC-DC with 3 outputs varying from voltage to boost
You can see that it works as a converter.

【0052】図14は、図10に示す3出力を有する降
圧型DC−DCコンバータの一変形例を示す。即ち、図
10におけるスイッチS1B、S2及びS3をそれぞれダイ
オードD1、D2及びD3に置き換えたものである。それ
ぞれのダイオードは、ダイオードD1のカソードが接続
点20に接続され、ダイオードD2のアノードが接続点
20に接続され、ダイオードD3のカソードが接続点2
2に接続されている。
FIG. 14 shows a modification of the step-down DC-DC converter having the three outputs shown in FIG. That is, the switches S 1B , S 2 and S 3 in FIG. 10 are replaced with diodes D 1 , D 2 and D 3 , respectively. In each diode, the cathode of the diode D 1 is connected to the connection point 20, the anode of the diode D 2 is connected to the connection point 20, and the cathode of the diode D 3 is connected to the connection point 2.
Connected to 2.

【0053】図12の(A)及び(B)に示す等価回路
を参照した前述の説明から、スイッチS1Aがオンの状態
においては、ダイオードD1にはVCの逆バイアスがかか
りオフとなり、ダイオードD2に関しては、第1のリア
クトルL1の両端に発生する電圧の極性を考えると、ダ
イオードD2のアノード側がプラスとなり、ダイオード
2をオンにし、第2の出力用キャパシタCOUT2を充電
し、COUT2の両端にVOUT 2−VOUT1の電圧が発生し、ダ
イオードD3に関しては、第2のリアクトルL2の両端に
発生する電圧の極性を考えると、ダイオードD3のカソ
ード側がプラスとなり、ダイオードD3をオンにする。
From the above description with reference to the equivalent circuits shown in FIGS. 12A and 12B, when the switch S 1A is on, the diode D 1 is reverse biased with V C and turned off, for the diode D 2, given the polarity of the voltage induced in the first ends of the reactor L 1, becomes the anode side of the diode D 2 is positive, the diode D 2 is turned on, charging a second output capacitor C OUT2 and, a voltage of V OUT 2 -V OUT1 is generated at both ends of the C OUT2, with respect to the diode D 3, given the polarity of the voltage generated in the second ends of the reactor L 2, the cathode side of the diode D 3 is positive Then, the diode D 3 is turned on.

【0054】一方、スイッチS1Aがオフの状態において
は、ダイオードD1では、第1のリアクトルL1の両端に
発生する電圧の極性を考えると、D1のカソード側がマ
イナスとなり、ダイオードD1をオフにし、ダイオード
2では、上記発生するリアクトルの端子電圧を考える
と、ダイオードD2のアノード側がマイナスとなり、ダ
イオードD2をオフにし、ダイオードD3では第2のリア
クトルL2の両端に発生する電圧の極性を考えると、ダ
イオードD3のカソード側がマイナスとなり、ダイオー
ドD3をオンにし、第3の出力用キャパシタCOUT3を充
電し、COUT3の両端にVOUT3の電圧が発生する。
On the other hand, in the switch S 1A is off, the diode D 1, considering the polarity of the voltage induced in the first ends of the reactor L 1, the cathode side of the D 1 becomes negative, the diode D 1 off, the diode D 2, considering the terminal voltage of the reactor for the generation, the anode side of the diode D 2 becomes negative, the diode D 2 is turned off, occurs in the diode D 3 in the second ends of the reactor L 2 Considering the polarity of the voltage, the cathode side of the diode D 3 is a negative, the diode D 3 is turned on, a third output capacitor C OUT3 charged, the voltage of V OUT3 is generated across the C OUT3.

【0055】図15〜図18は、図10を基にした種々
の変形実施例を示す。
15 to 18 show various modified examples based on FIG.

【0056】図15に示す実施例は、図10の実施例に
おけるスイッチS3及び第3の出力用キャパシタCOUT3
を除いた点が相違し、2出力昇圧型DC−DCコンバー
タとして動作する。
The embodiment shown in FIG. 15 corresponds to the switch S 3 and the third output capacitor C OUT3 in the embodiment shown in FIG.
The difference is that the two-step boost DC-DC converter operates.

【0057】図16は、図15に示すスイッチS1B及び
2をそれぞれダイオードD1及びD2に置き換えた実施
例を示す。
FIG. 16 shows an embodiment in which the switches S 1B and S 2 shown in FIG. 15 are replaced by diodes D 1 and D 2 , respectively.

【0058】図17に示す実施例は、図10の実施例と
は同図におけるスイッチS2及び第2の出力用キャパシ
タCOUT2を除いた点が相違し、2出力昇圧型DC−DC
コンバータとして動作する。
The embodiment shown in FIG. 17 is different from the embodiment shown in FIG. 10 in that the switch S 2 and the second output capacitor C OUT2 shown in FIG.
Operates as a converter.

【0059】図18は、図17に示すスイッチS1B及び
3をそれぞれダイオードD1及びD3に置き換えた実施
例を示す。
FIG. 18 shows an embodiment in which the switches S 1B and S 3 shown in FIG. 17 are replaced by diodes D 1 and D 3 , respectively.

【0060】図19は、本発明の図5に示す実施例をよ
り具体化して、出力電圧を制御しうる機能を有するよう
にした3出力降圧型DC−DCコンバータの概略構成図
である。図19に示す構成は、以下の点を除き図5に示
すものと同じ構成であり、同じ構成については説明を繰
り返さない。図19においては、図5のスイッチS1A
相当する素子が、スイッチングトランジスタSTRによ
り構成されている。第1の出力用キャパシタCOUT1の一
端でスイッチングトランジスタSTRと接続された一端
と接地間に、分圧抵抗r1及びr2が直列接続されてい
る。第1の出力用キャパシタCOUT1の両端間の第1の出
力電圧VOUT1は、分圧抵抗r1及びr2により分圧され、
比較器CPに入力され、該比較器CPにおいて基準電圧
Rと比較され、その誤差信号が誤差増幅器EAを介し
てパルス幅制御回路に与えられる。パルス幅制御回路
は、誤差増幅器の出力信号に関連した時比率に応じたパ
ルス幅を有するパルスをスイッチングトランジスタST
Rのゲートに付与する。また、ダイオードD2と第2の
出力用キャパシタCOUT2の間と、ダイオードD3と第3
の出力用キャパシタCOUT3の間にそれぞれ3端子レギュ
レータが介挿され、各3端子レギュレータの一端は共通
リターンライン24に接続されている。RL1、RL2及び
L3は、使用時における負荷を表し、それぞれ、第1、
第2及び第3の出力用キャパシタCOUT1、COUT2及びC
OUT3のそれぞれの両端に接続されている。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a three-output step-down DC-DC converter which is a more specific embodiment of the present invention shown in FIG. 5 and has a function capable of controlling an output voltage. The configuration shown in FIG. 19 is the same as that shown in FIG. 5 except for the following points, and description of the same configuration will not be repeated. In FIG. 19, the element corresponding to the switch S 1A in FIG. 5 is composed of the switching transistor STR. The voltage dividing resistors r 1 and r 2 are connected in series between one end of the first output capacitor C OUT1 connected to the switching transistor STR and the ground. The first output voltage V OUT1 across the first output capacitor C OUT1 is divided by the voltage dividing resistors r 1 and r 2 ,
It is input to the comparator CP, compared with the reference voltage V R in the comparator CP, and the error signal thereof is given to the pulse width control circuit via the error amplifier EA. The pulse width control circuit outputs a pulse having a pulse width corresponding to the duty ratio related to the output signal of the error amplifier to the switching transistor ST.
It is given to the R gate. Further, between the diode D 2 and the second output capacitor C OUT2 , and between the diode D3 and the third output capacitor C OUT2 .
3 terminal regulators are respectively inserted between the output capacitors C OUT3 , and one end of each 3 terminal regulator is connected to the common return line 24. R L1 , R L2, and R L3 represent loads during use, and are respectively the first and the first.
Second and third output capacitors C OUT1 , C OUT2 and C
Connected to each end of OUT3 .

【0061】上述にように構成されているので、出力電
圧VOUT1は通常のスイッチングレギュレータの制御方法
により、基準電圧に応じた所望の電圧に制御される。第
2及び第3の出力電圧は、VOUT1に関連した電圧に制御
されるとともに、更に3端子レギュレータにより制御さ
れる。
With the configuration as described above, the output voltage V OUT1 is controlled to a desired voltage according to the reference voltage by a normal switching regulator control method. The second and third output voltages are controlled to the voltage associated with V OUT1 and further controlled by the three terminal regulator.

【0062】本発明の実施例(図19)によれば、変換
効率は、従来例(図20)よりも5%以上向上し、容積
は1.2cc以上減少した。
According to the embodiment of the present invention (FIG. 19), the conversion efficiency was improved by 5% or more as compared with the conventional example (FIG. 20), and the volume was decreased by 1.2 cc or more.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明は、以上詳述したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above in detail, it has the following effects.

【0064】第1及び第2のリアクトル、キャパシタ、
スイッチング手段及び出力用キャパシタを有する単出力
DC−DCコンバータにおいて、第2のスイッチング手
段及び第2の出力用キャパシタ、又は第3のスイッチン
グ手段及び第3の出力用キャパシタ、あるいはこれの両
方を設けることにより、トランスを用いずに、2出力あ
るいは3出力と複数の出力を有することができる。
The first and second reactors, capacitors,
In a single output DC-DC converter having a switching means and an output capacitor, the second switching means and the second output capacitor, or the third switching means and the third output capacitor, or both of them are provided. Thus, it is possible to have a plurality of outputs such as two outputs or three outputs without using a transformer.

【0065】複数の出力を有するにも拘わらず、本発明
の複数出力のDC−DCコンバータは、トランスを用い
ていないので、小型化、低ノイズ、高効率である。
Despite having a plurality of outputs, the multiple-output DC-DC converter of the present invention does not use a transformer, and therefore has a small size, low noise, and high efficiency.

【0066】更に、入出力比が時比率dの関数になって
いるため、PWM制御により、複数の出力のうち任意の
1つの出力電圧を調整することにより、他の出力電圧も
調整されうる。
Further, since the input / output ratio is a function of the duty ratio d, other output voltages can be adjusted by adjusting any one output voltage among the plurality of outputs by PWM control.

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

【図1】本発明の一実施例である3出力を有する降圧型
DC−DCコンバータの回路構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a step-down DC-DC converter having three outputs according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例の各スイッチの動作のタイム
チャートを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a time chart of the operation of each switch of the embodiment shown in FIG.

【図3】(A)は、図1に示す回路において、スイッチ
1Aがオンし、スイッチS1Bがオフのときの等価回路を
示し、(B)は、図1に示す回路において、スイッチS
1Aがオフし、スイッチS1Bがオンしたときの等価回路を
示す図。
3A is an equivalent circuit when the switch S 1A is on and the switch S 1B is off in the circuit shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a circuit diagram of the circuit shown in FIG.
The figure which shows an equivalent circuit when 1A is turned off and switch S1B is turned on.

【図4】図1に示す実施例において、時比率dを変えた
ときの各出力電圧の変化の概略を示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing changes in each output voltage when the duty ratio d is changed in the embodiment shown in FIG.

【図5】図1に示す実施例の一変形例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図6】本発明の別の実施例である2出力を有する降圧
型DC−DCコンバータの回路構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a step-down DC-DC converter having two outputs, which is another embodiment of the present invention.

【図7】図7に示す実施例の一変形例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図8】本発明の更に別の実施例である2出力を有する
降圧型DC−DCコンバータの回路構成を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a step-down DC-DC converter having two outputs which is still another embodiment of the present invention.

【図9】図9に示す実施例の一変形例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図10】本発明の別の実施例である3出力を有する昇
圧型DC−DCコンバータの回路構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of a step-up DC-DC converter having three outputs, which is another embodiment of the present invention.

【図11】図10の示す実施例の各スイッチの動作のタ
イムチャートを示す図。
11 is a diagram showing a time chart of the operation of each switch of the embodiment shown in FIG.

【図12】(A)は、図10に示す回路において、スイ
ッチS1Aがオンし、スイッチS1Bがオフのときの等価回
路を示し、(B)は、図10に示す回路において、スイ
ッチS1Aがオフし、スイッチS1Bがオンしたときの等価
回路を示す図。
12A is an equivalent circuit when the switch S 1A is turned on and the switch S 1B is turned off in the circuit shown in FIG. 10, and FIG. 12B is the switch S 1 in the circuit shown in FIG. The figure which shows an equivalent circuit when 1A is turned off and switch S1B is turned on.

【図13】図10に示す実施例において、時比率dを変
えたときの各出力電圧の変化の概略を示す図。
13 is a diagram schematically showing changes in each output voltage when the duty ratio d is changed in the embodiment shown in FIG.

【図14】図10に示す実施例の一変形例を示す図。14 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図15】本発明の別の実施例である2出力を有する昇
圧型DC−DCコンバータの回路構成を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a circuit configuration of a step-up DC-DC converter having two outputs which is another embodiment of the present invention.

【図16】図15に示す実施例の一変形例を示す図。16 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図17】本発明の更に別の実施例である2出力を有す
る昇圧型DC−DCコンバータの回路構成を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a circuit configuration of a step-up DC-DC converter having two outputs which is still another embodiment of the present invention.

【図18】図17に示す実施例の一変形例を示す図。18 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図19】本発明の図5に示す実施例をより具体化して
出力電圧を制御しうる機能を有するようにした3出力降
圧型DC−DCコンバータの概略構成図。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a three-output step-down DC-DC converter having a function of controlling the output voltage by further embodying the embodiment shown in FIG. 5 of the present invention.

【図20】トランスを用いた従来の複数の出力を有する
DC−DCコンバータの一例を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing an example of a conventional DC-DC converter having a plurality of outputs using a transformer.

【図21】トランスを用いない従来の単出力降圧型DC
−DCコンバータの一例を示す図。
FIG. 21 is a conventional single-output step-down DC that does not use a transformer.
-The figure which shows an example of a DC converter.

【図22】トランスを用いない従来の単出力昇圧型DC
−DCコンバータを一例を示す図。
FIG. 22 is a conventional single output step-up DC that does not use a transformer.
-The figure which shows an example of a DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、L2:リアクトル C0、COUT1、COUT2、COUT3:キャパシタ S1A、S1B、S2、S3:スイッチ D1、D2、D3:ダイオード STR:スイッチングトランジスタ RL1、RL2、RL3:負荷抵抗 r1、r2:抵抗 CP:比較器 EA:誤差増幅器 10、12、20、22:接続点 14、24:共通リターンラインL 1, L 2: Reactor C 0, C OUT1, C OUT2 , C OUT3: capacitor S 1A, S 1B, S 2 , S 3: Switch D 1, D 2, D 3 : Diode STR: switching transistor R L1, R L2 , R L3 : load resistance r 1 , r 2 : resistance CP: comparator EA: error amplifier 10, 12, 20, 22: connection point 14, 24: common return line

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のリアクトルと、 キャパシタと、 第2のリアクトルと、 直流電源に、前記第1のリアクトルと、前記キャパシタ
と、前記第2のリアクトルとを直列に接続する手段と、 前記直流電源と前記第2のリアクトルとの間の接続点に
一端が接続された第1の出力用キャパシタと、 該第1の出力用キャパシタの他端を、前記第1のリアク
トルと前記キャパシタとの間の第1の接続点と、前記キ
ャパシタと前記第2のリアクトルとの間の第2の接続点
とに交互に接続するための第1のスイッチング手段と、 前記第1の出力用キャパシタの前記他端に一端が接続さ
れた第2の出力用キャパシタと、 該第2の出力用キャパシタの他端と前記第1の接続点と
の間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続させ
る第2のスイッチング手段とを備えるDC−DCコンバ
ータ。
1. A first reactor, a capacitor, a second reactor, a means for connecting the first reactor, the capacitor, and the second reactor in series to a DC power supply, A first output capacitor whose one end is connected to a connection point between the DC power supply and the second reactor, and the other end of the first output capacitor are connected to the first reactor and the capacitor. First switching means for alternately connecting to a first connection point between them and a second connection point between the capacitor and the second reactor; and the first output capacitor described above. A second output capacitor whose one end is connected to the other end; and a second output capacitor which connects and disconnects the other end of the second output capacitor and the first connection point in synchronization with the first switching means. 2 switching hands DC-DC converter with a door.
【請求項2】 請求項1に記載のDC−DCコンバータ
において、 前記第1の出力用キャパシタの前記一端に一端が接続さ
れた第3のキャパシタと、 該第3のキャパシタの他端と前記第2の接続点との間を
前記第1のスイッチング手段と同期して断続させる第3
のスイッチング手段とを更に備えるDC−DCコンバー
タ。
2. The DC-DC converter according to claim 1, wherein one end of the first output capacitor is connected to one end of the third capacitor, the other end of the third capacitor is connected to the other end of the third capacitor. A third connection and disconnection between the second connection point and the first switching means in synchronization
DC-DC converter further comprising:
【請求項3】 第1のリアクトルと、 キャパシタと、 第2のリアクトルと、 直流電源に、前記第1のリアクトルと、前記キャパシタ
と、前記第2のリアクトルとを直列に接続する手段と、 前記直流電源と前記第2のリアクトルとの間の接続点に
一端が接続された第1の出力用キャパシタと、 該第1の出力用キャパシタの他端を、前記第1のリアク
トルと前記キャパシタとの間の第1の接続点と、前記キ
ャパシタと前記第2のリアクトルとの間の第2の接続点
とに交互に接続するための第1のスイッチング手段と、 前記第1の出力用キャパシタの前記一端に一端が接続さ
れた第3の出力用キャパシタと、 該第3の出力用キャパシタの他端と前記第2の接続点と
の間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続させ
る第3のスイッチング手段とを備えるDC−DCコンバ
ータ。
3. A first reactor, a capacitor, a second reactor, means for connecting the first reactor, the capacitor, and the second reactor in series to a DC power source, and A first output capacitor whose one end is connected to a connection point between the DC power supply and the second reactor, and the other end of the first output capacitor are connected to the first reactor and the capacitor. First switching means for alternately connecting to a first connection point between them and a second connection point between the capacitor and the second reactor; and the first output capacitor described above. A third output capacitor whose one end is connected to one end, and a third output capacitor which connects and disconnects between the other end of the third output capacitor and the second connection point in synchronization with the first switching means. Switching hands DC-DC converter with a door.
【請求項4】 第1のリアクトルと、 キャパシタと、 第2のリアクトルと、 第1の出力用キャパシタと、 該第1の出力用キャパシタに、前記第1のリアクトルと
前記キャパシタと前記第2のリアクトルとを直列に接続
する手段と、 直流電源の一端に、前記第2のリアクトルと前記第1の
出力用キャパシタとの間の接続点を接続する手段と、 前記直流電源の他端を、前記第1のリアクトルと前記キ
ャパシタとの間の第1の接続点と、前記キャパシタと前
記第2のリアクトルとの間の第2の接続点とに交互に接
続するための第1のスイッチング手段と、 前記第1の出力用キャパシタと前記第1のリアクトルと
の間の接続点に一端が接続された第2の出力用キャパシ
タと、 該第2の出力用キャパシタの他端と、前記第1の接続点
との間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続さ
せる第2のスイッチング手段とを備えるDC−DCコン
バータ。
4. A first reactor, a capacitor, a second reactor, a first output capacitor, the first output capacitor, the first reactor, the capacitor, and the second reactor. Means for connecting a reactor in series; means for connecting a connection point between the second reactor and the first output capacitor to one end of a DC power supply; and the other end of the DC power supply for First switching means for alternately connecting to a first connection point between the first reactor and the capacitor and a second connection point between the capacitor and the second reactor; A second output capacitor having one end connected to a connection point between the first output capacitor and the first reactor, the other end of the second output capacitor, and the first connection Between the point and the The second DC-DC converter and a switching means for intermittently synchronously with the switching means.
【請求項5】 請求項4に記載のDC−DCコンバータ
において、 前記第1の出力用キャパシタと前記第2のリアクトルと
の間の接続点に一端が接続された第3の出力用キャパシ
タと、 該第3の出力用キャパシタの他端と前記第2の接続点と
の間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続させ
る第3のスイッチング手段とを更に備えるDC−DCコ
ンバータ。
5. The DC-DC converter according to claim 4, wherein a third output capacitor having one end connected to a connection point between the first output capacitor and the second reactor, A DC-DC converter further comprising: a third switching unit that connects and disconnects the other end of the third output capacitor and the second connection point in synchronization with the first switching unit.
【請求項6】 第1のリアクトルと、 キャパシタと、 第2のリアクトルと、 第1の出力用キャパシタと、 該第1の出力用キャパシタに、前記第1のリアクトルと
前記キャパシタと前記第2のリアクトルとを直列に接続
する手段と、 前記直流電源の一端に、前記第2のリアクトルと前記第
1の出力用キャパシタとの間の接続点を接続する手段
と、 前記直流電源の他端を、前記第1のリアクトルと前記キ
ャパシタとの間の第1の接続点と、前記キャパシタと前
記第2のリアクトルとの間の第2の接続点とに交互に接
続するための第1のスイッチング手段と、 前記第1の出力用キャパシタと前記第2のリアクトルと
の間の接続点に一端が接続された第3の出力用キャパシ
タと、 該第3の出力用キャパシタの他端と、前記第2の接続点
との間を前記第1のスイッチング手段と同期して断続さ
せる第3のスイッチング手段とを備えるDC−DCコン
バータ。
6. A first reactor, a capacitor, a second reactor, a first output capacitor, the first output capacitor, the first reactor, the capacitor, and the second reactor. A means for connecting a reactor in series, a means for connecting a connection point between the second reactor and the first output capacitor to one end of the DC power supply, and the other end of the DC power supply, First switching means for alternately connecting a first connection point between the first reactor and the capacitor and a second connection point between the capacitor and the second reactor; A third output capacitor having one end connected to a connection point between the first output capacitor and the second reactor, the other end of the third output capacitor, and the second output capacitor. In front of the connection point The third DC-DC converter and a switching means for intermittently synchronously with the first switching means.
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