JPH08191566A - 単独動作型昇降圧チョッパー回路 - Google Patents
単独動作型昇降圧チョッパー回路Info
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- JPH08191566A JPH08191566A JP161995A JP161995A JPH08191566A JP H08191566 A JPH08191566 A JP H08191566A JP 161995 A JP161995 A JP 161995A JP 161995 A JP161995 A JP 161995A JP H08191566 A JPH08191566 A JP H08191566A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング
素子の駆動に必要な昇圧電圧を安定して得られる単独動
作型昇降圧チョッパー回路を提供する。 【構成】直流電源１，Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧
スイッチング素子２，昇圧スイッチング素子３，リアク
トル４，帰還ダイオード５，ダイオード６，および平滑
コンデンサ７を含む主回路と、降圧スイッチング素子お
よび昇圧スイッチング素子のオン・オフ時比率を個別に
制御する制御部４０とを備えた単独動作型昇降圧チョッ
パー回路において、直流電源電圧Ｖinが既定の直流出力
電圧Ｖ out より低いとき直流電源電圧を昇圧した制御電
圧Ｖccを制御部４０に供給する昇圧チョッパー回路部３
１と、直流電源電圧が既定の直流出力電圧より高いとき
直流電源電圧より高い制御電圧Ｖccを降圧スイッチング
素子２のオンオフ動作を利用して発生して制御部に供給
する制御電圧発生回路部５１とを備える。
素子の駆動に必要な昇圧電圧を安定して得られる単独動
作型昇降圧チョッパー回路を提供する。 【構成】直流電源１，Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧
スイッチング素子２，昇圧スイッチング素子３，リアク
トル４，帰還ダイオード５，ダイオード６，および平滑
コンデンサ７を含む主回路と、降圧スイッチング素子お
よび昇圧スイッチング素子のオン・オフ時比率を個別に
制御する制御部４０とを備えた単独動作型昇降圧チョッ
パー回路において、直流電源電圧Ｖinが既定の直流出力
電圧Ｖ out より低いとき直流電源電圧を昇圧した制御電
圧Ｖccを制御部４０に供給する昇圧チョッパー回路部３
１と、直流電源電圧が既定の直流出力電圧より高いとき
直流電源電圧より高い制御電圧Ｖccを降圧スイッチング
素子２のオンオフ動作を利用して発生して制御部に供給
する制御電圧発生回路部５１とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング電源装
置にＤＣ−ＤＣコンバータ回路として使用される単独動
作型昇降圧チョッパー回路、ことに降圧用または昇圧用
のスイッチング半導体素子にＮch−ＭＯＳＦＥＴ（Ｎチ
ャネル絶縁ゲート電界効果トランジスタ）を用いた単独
動作型昇降圧チョッパー回路に関する。
置にＤＣ−ＤＣコンバータ回路として使用される単独動
作型昇降圧チョッパー回路、ことに降圧用または昇圧用
のスイッチング半導体素子にＮch−ＭＯＳＦＥＴ（Ｎチ
ャネル絶縁ゲート電界効果トランジスタ）を用いた単独
動作型昇降圧チョッパー回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の単独動作型昇降圧チョッパ
ー回路を簡略化して示す接続図であり、単独動作型昇降
圧チョッパー回路は、整流電源などを含む直流電源１に
並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッ
チング素子２およびそのソースにカソードが接続された
帰還ダイオード５の直列回路と、帰還ダイオード５にリ
アクトル４を介して並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴ
からなる昇圧スイッチング素子３と、昇圧スイッチング
素子３にダイオード６を介して並列接続された平滑コン
デンサ７とで主回路が構成される。また、降圧スイッチ
ング素子２および昇圧スイッチング素子３のオン・オフ
時比率は、制御部１０内に設けられた図示しない降圧ス
イッチング素子駆動回路部および昇圧スイッチング素子
駆動回路部がそれぞれ出力する駆動電圧ＶG2，ＶG3によ
り個別に制御される。例えば、直流電源１の電圧Ｖinが
予め定まる出力電圧Ｖout より高いとき、降圧スイッチ
ング素子２がオンオフ動作して出力電圧を既定の出力電
圧Ｖout にまで低下させ、逆に直流電源１の電圧Ｖinが
予め定まる出力電圧Ｖout より低いとき、降圧スイッチ
ング素子２をオン状態に保持（オン時比率１００％）し
た状態で、昇圧スイッチング素子３がオンオフ動作して
出力電圧を既定の出力電圧Ｖout にまで上昇させること
により、平滑コンデンサ７に並列接続された負荷９に定
電圧制御された直流電力が供給される。なお、降圧スイ
ッチング素子２および昇圧スイッチング素子３のオン・
オフ時比率は、抵抗分圧器８Ａ，８Ｂにより検出した出
力電圧Ｖ out の実際値と既定値との差を制御部１０が誤
差増幅し、駆動電圧ＶG2，ＶG3のオン・オフ時間幅を制
御することにより制御される。
ー回路を簡略化して示す接続図であり、単独動作型昇降
圧チョッパー回路は、整流電源などを含む直流電源１に
並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッ
チング素子２およびそのソースにカソードが接続された
帰還ダイオード５の直列回路と、帰還ダイオード５にリ
アクトル４を介して並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴ
からなる昇圧スイッチング素子３と、昇圧スイッチング
素子３にダイオード６を介して並列接続された平滑コン
デンサ７とで主回路が構成される。また、降圧スイッチ
ング素子２および昇圧スイッチング素子３のオン・オフ
時比率は、制御部１０内に設けられた図示しない降圧ス
イッチング素子駆動回路部および昇圧スイッチング素子
駆動回路部がそれぞれ出力する駆動電圧ＶG2，ＶG3によ
り個別に制御される。例えば、直流電源１の電圧Ｖinが
予め定まる出力電圧Ｖout より高いとき、降圧スイッチ
ング素子２がオンオフ動作して出力電圧を既定の出力電
圧Ｖout にまで低下させ、逆に直流電源１の電圧Ｖinが
予め定まる出力電圧Ｖout より低いとき、降圧スイッチ
ング素子２をオン状態に保持（オン時比率１００％）し
た状態で、昇圧スイッチング素子３がオンオフ動作して
出力電圧を既定の出力電圧Ｖout にまで上昇させること
により、平滑コンデンサ７に並列接続された負荷９に定
電圧制御された直流電力が供給される。なお、降圧スイ
ッチング素子２および昇圧スイッチング素子３のオン・
オフ時比率は、抵抗分圧器８Ａ，８Ｂにより検出した出
力電圧Ｖ out の実際値と既定値との差を制御部１０が誤
差増幅し、駆動電圧ＶG2，ＶG3のオン・オフ時間幅を制
御することにより制御される。
【０００３】このような単独動作型昇降圧チョッパー回
路において、Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチ
ング素子２がソースホロワ状態で使用されるため、その
オンオフ制御を行うためにＮch−ＭＯＳＦＥＴのゲート
に加える駆動電圧ＶG2を、ドレインおよびソースに加わ
る直流電源電圧Ｖinよりゲート・ソース間のバイアス電
圧に相当する分高い電圧にする必要があり、このために
は、制御部１０に供給する制御（電源）電圧ＶccがＶcc
＞Ｖinなる条件を満たすことが求められる。そこで、平
滑コンデンサ１Ｂで安定化された直流電源１に並列接続
されたリアクトル１２およびトランジスタ１３の直列回
路と、トランジスタ１３にダイオード１４を介して並列
接続されたコンデンサ１５とで構成される昇圧チョッパ
ー回路部１１を設け、トランジスタ１３のオンオフ時比
率を制御部１０内に設けた図示しない昇圧チョッパー回
路部の駆動回路部により制御し、制御部１０に供給する
制御（電源）電圧ＶccをＶinより高い所定の昇圧電圧に
保持するよう構成されている。
路において、Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチ
ング素子２がソースホロワ状態で使用されるため、その
オンオフ制御を行うためにＮch−ＭＯＳＦＥＴのゲート
に加える駆動電圧ＶG2を、ドレインおよびソースに加わ
る直流電源電圧Ｖinよりゲート・ソース間のバイアス電
圧に相当する分高い電圧にする必要があり、このために
は、制御部１０に供給する制御（電源）電圧ＶccがＶcc
＞Ｖinなる条件を満たすことが求められる。そこで、平
滑コンデンサ１Ｂで安定化された直流電源１に並列接続
されたリアクトル１２およびトランジスタ１３の直列回
路と、トランジスタ１３にダイオード１４を介して並列
接続されたコンデンサ１５とで構成される昇圧チョッパ
ー回路部１１を設け、トランジスタ１３のオンオフ時比
率を制御部１０内に設けた図示しない昇圧チョッパー回
路部の駆動回路部により制御し、制御部１０に供給する
制御（電源）電圧ＶccをＶinより高い所定の昇圧電圧に
保持するよう構成されている。
【０００４】図４は異なる従来の単独動作型昇降圧チョ
ッパー回路を簡略化して示す接続図であり、昇圧チョッ
パー回路部１１の代わりに制御電圧発生回路部２１を設
けた点が前述の単独動作型昇降圧チョッパー回路と異な
っている。即ち、制御電圧発生回路部２１は、負極が直
流電源１の負極に接続された基準電圧源２２と、その正
極にアノードが接続されたダイオード２３と、昇圧コン
デンサ２４との直列回路からなり、昇圧コンデンサ２４
がＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング素子２
のソースと制御部２０の制御電圧入力端に接続されて制
御電圧発生回路部２１が構成される。
ッパー回路を簡略化して示す接続図であり、昇圧チョッ
パー回路部１１の代わりに制御電圧発生回路部２１を設
けた点が前述の単独動作型昇降圧チョッパー回路と異な
っている。即ち、制御電圧発生回路部２１は、負極が直
流電源１の負極に接続された基準電圧源２２と、その正
極にアノードが接続されたダイオード２３と、昇圧コン
デンサ２４との直列回路からなり、昇圧コンデンサ２４
がＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング素子２
のソースと制御部２０の制御電圧入力端に接続されて制
御電圧発生回路部２１が構成される。
【０００５】この単独動作型昇降圧チョッパー回路にお
いて、直流電源電圧Ｖinが既定の出力電圧Ｖout より十
分高いことを検知した制御部２０が発する駆動電圧ＶG2
によって降圧スイッチング素子２が降圧動作を行ってい
る状態で、降圧スイッチング素子２がオンからオフに変
わると、帰還ダイオード５が導通してそのカソード（降
圧スイッチング素子のソース）が殆ど０Ｖに低下するた
め、昇圧コンデンサ２４がダイオード２３を介して基準
電圧源２２の電圧に充電される。次いで、降圧スイッチ
ング素子２がオフからオンに変わると、帰還ダイオード
５が遮断状態となり、そのカソード（降圧スイッチング
素子のソース）が直流電源１の電圧Ｖinに上昇するの
で、制御電圧発生回路部２１には基準電圧源２２からの
充電電圧と直流電源１側からの突き上げ電圧Ｖinとの和
の電圧が発生し、この電圧が制御部２０の制御電圧入力
端に制御電圧Ｖccとして印加され、この電圧を受けて制
御部が直流電源１の電圧Ｖinより高い駆動電圧ＶG2を降
圧スイッチング素子２のゲートに印加することにより、
降圧スイッチング素子２が駆動される。
いて、直流電源電圧Ｖinが既定の出力電圧Ｖout より十
分高いことを検知した制御部２０が発する駆動電圧ＶG2
によって降圧スイッチング素子２が降圧動作を行ってい
る状態で、降圧スイッチング素子２がオンからオフに変
わると、帰還ダイオード５が導通してそのカソード（降
圧スイッチング素子のソース）が殆ど０Ｖに低下するた
め、昇圧コンデンサ２４がダイオード２３を介して基準
電圧源２２の電圧に充電される。次いで、降圧スイッチ
ング素子２がオフからオンに変わると、帰還ダイオード
５が遮断状態となり、そのカソード（降圧スイッチング
素子のソース）が直流電源１の電圧Ｖinに上昇するの
で、制御電圧発生回路部２１には基準電圧源２２からの
充電電圧と直流電源１側からの突き上げ電圧Ｖinとの和
の電圧が発生し、この電圧が制御部２０の制御電圧入力
端に制御電圧Ｖccとして印加され、この電圧を受けて制
御部が直流電源１の電圧Ｖinより高い駆動電圧ＶG2を降
圧スイッチング素子２のゲートに印加することにより、
降圧スイッチング素子２が駆動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】昇圧チョッパー回路部
１１を備えた従来の単独動作型昇降圧チョッパー回路に
おいて、昇圧チョッパー回路部１１の動作周波数を高く
して構成部品を小型化しようとすると、リアクトル１
２，スイッチング素子１３，ダイオード１４などの損失
が単独動作型昇降圧チョッパー回路の全損失に占める割
合が高くなってしまい、また、昇圧チョッパー回路部の
損失を低減しようとすると単独動作型昇降圧チョッパー
回路が大型化してしまうという問題がある。
１１を備えた従来の単独動作型昇降圧チョッパー回路に
おいて、昇圧チョッパー回路部１１の動作周波数を高く
して構成部品を小型化しようとすると、リアクトル１
２，スイッチング素子１３，ダイオード１４などの損失
が単独動作型昇降圧チョッパー回路の全損失に占める割
合が高くなってしまい、また、昇圧チョッパー回路部の
損失を低減しようとすると単独動作型昇降圧チョッパー
回路が大型化してしまうという問題がある。
【０００７】一方制御電圧発生回路部２１を備えた従来
の単独動作型昇降圧チョッパー回路においては、降圧ス
イッチング素子２のスイッチングを利用して昇圧電圧を
発生するため、部品点数が少なく，発生損失も少なくて
済むが、その反面、降圧スイッチング素子がスイッチン
グを行わない動作時、即ち昇圧動作で降圧スイッチング
素子のオン時比率が１００％の場合や、直流電源１の電
圧が低く，降圧動作で降圧スイッチング素子２のオン時
比率が１００％になってしまう場合などには、基準電圧
源２２の電圧を十分高くしない限り、Ｎch−ＭＯＳＦＥ
Ｔからなる降圧スイッチング素子２の駆動に必要な昇圧
電圧を得られないという問題がある。
の単独動作型昇降圧チョッパー回路においては、降圧ス
イッチング素子２のスイッチングを利用して昇圧電圧を
発生するため、部品点数が少なく，発生損失も少なくて
済むが、その反面、降圧スイッチング素子がスイッチン
グを行わない動作時、即ち昇圧動作で降圧スイッチング
素子のオン時比率が１００％の場合や、直流電源１の電
圧が低く，降圧動作で降圧スイッチング素子２のオン時
比率が１００％になってしまう場合などには、基準電圧
源２２の電圧を十分高くしない限り、Ｎch−ＭＯＳＦＥ
Ｔからなる降圧スイッチング素子２の駆動に必要な昇圧
電圧を得られないという問題がある。
【０００８】この発明の目的は、あらゆる運転状態で、
Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング素子の駆
動に必要な昇圧電圧を安定して得られる単独動作型昇降
圧チョッパー回路を提供することにある。
Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング素子の駆
動に必要な昇圧電圧を安定して得られる単独動作型昇降
圧チョッパー回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明の単独動作型昇降圧チョッパー回路は、
直流電源に並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる
降圧スイッチング素子およびそのソースにカソードが接
続された帰還ダイオードの直列回路、帰還ダイオードに
リアクトルを介して並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴ
からなる昇圧スイッチング素子、昇圧スイッチング素子
にダイオードを介して並列接続された平滑コンデンサを
含む主回路と、前記平滑コンデンサを既定の直流出力電
圧に保持するよう前記降圧スイッチング素子および昇圧
スイッチング素子のオン時比率を個別に制御する制御部
とを備えた単独動作型昇降圧チョッパー回路において、
前記直流電源電圧が既定の直流出力電圧より低いとき直
流電源電圧を昇圧した制御電圧として前記制御部に供給
する昇圧チョッパー回路部と、前記直流電源電圧が既定
の直流出力電圧より高いとき直流電源電圧より高い制御
電圧を発生して前記制御部に供給する制御電圧発生回路
部とを備える。
めに、この発明の単独動作型昇降圧チョッパー回路は、
直流電源に並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる
降圧スイッチング素子およびそのソースにカソードが接
続された帰還ダイオードの直列回路、帰還ダイオードに
リアクトルを介して並列接続されたＮch−ＭＯＳＦＥＴ
からなる昇圧スイッチング素子、昇圧スイッチング素子
にダイオードを介して並列接続された平滑コンデンサを
含む主回路と、前記平滑コンデンサを既定の直流出力電
圧に保持するよう前記降圧スイッチング素子および昇圧
スイッチング素子のオン時比率を個別に制御する制御部
とを備えた単独動作型昇降圧チョッパー回路において、
前記直流電源電圧が既定の直流出力電圧より低いとき直
流電源電圧を昇圧した制御電圧として前記制御部に供給
する昇圧チョッパー回路部と、前記直流電源電圧が既定
の直流出力電圧より高いとき直流電源電圧より高い制御
電圧を発生して前記制御部に供給する制御電圧発生回路
部とを備える。
【００１０】ここで、制御電圧発生回路部は、降圧スイ
ッチング素子のドレイン・ソース間にダイオードのアノ
ードをドレイン側にして接続されたダイオードとコンデ
ンサの直列回路で構成し、その中間接続点を制御部の制
御電圧入力端に接続する。そして、昇圧チョッパー回路
部は、制御部内に設けた駆動回路部からの駆動信号によ
りオンオフ制御されるスイッチング素子とリアクトルと
の直列回路と、その中間接続点と制御部の制御電圧入力
端との間にアノードを中間接続点側にして接続されたダ
イオードとを含み、前記リアクトル側を直流電源の正極
に，スイッチング素子側を直流電源の負極に接続され
る。
ッチング素子のドレイン・ソース間にダイオードのアノ
ードをドレイン側にして接続されたダイオードとコンデ
ンサの直列回路で構成し、その中間接続点を制御部の制
御電圧入力端に接続する。そして、昇圧チョッパー回路
部は、制御部内に設けた駆動回路部からの駆動信号によ
りオンオフ制御されるスイッチング素子とリアクトルと
の直列回路と、その中間接続点と制御部の制御電圧入力
端との間にアノードを中間接続点側にして接続されたダ
イオードとを含み、前記リアクトル側を直流電源の正極
に，スイッチング素子側を直流電源の負極に接続され
る。
【００１１】さらに、制御部は、既定の直流出力電圧に
対する直流電源電圧の高低差検出部と、降圧スイッチン
グ素子のオン時比率検出部と、既定の直流出力電圧に対
して直流電源電圧が低くかつ降圧スイッチング素子のオ
ン時比率が１００％であるとき昇圧チョッパー回路部の
駆動回路部に動作指令を発し、既定の直流出力電圧に対
して直流電源電圧が高くかつ降圧スイッチング素子のオ
ン時比率が１００％より低いとき昇圧チョッパー回路部
の駆動回路部に停止指令を発する切り換え制御部とを備
える。
対する直流電源電圧の高低差検出部と、降圧スイッチン
グ素子のオン時比率検出部と、既定の直流出力電圧に対
して直流電源電圧が低くかつ降圧スイッチング素子のオ
ン時比率が１００％であるとき昇圧チョッパー回路部の
駆動回路部に動作指令を発し、既定の直流出力電圧に対
して直流電源電圧が高くかつ降圧スイッチング素子のオ
ン時比率が１００％より低いとき昇圧チョッパー回路部
の駆動回路部に停止指令を発する切り換え制御部とを備
える。
【００１２】
【作用】この発明の単独動作型昇降圧チョッパー回路に
おいて、直流電源電圧が既定の直流出力電圧より低いと
き，昇圧チョッパー回路部が直流電源電圧を昇圧した制
御電圧として制御部に供給し、直流電源電圧が既定の直
流出力電圧より高いとき，直流電源電圧より高い制御電
圧を制御電圧発生回路部が発生して制御部に供給するこ
とになり、昇圧チョッパー回路部は昇圧動作時に制御電
圧を供給する役割を分担し、制御電圧発生回路部は降圧
動作時に制御電圧を供給すく役割を分担するので、両回
路部の相補作用により、単独動作型昇降圧チョッパー回
路のいかなる動作状態においても、制御部がＮch−ＭＯ
ＳＦＥＴからなる昇圧スイッチング素子を駆動するに必
要な制御（電源）電圧を安定して供給することができ
る。
おいて、直流電源電圧が既定の直流出力電圧より低いと
き，昇圧チョッパー回路部が直流電源電圧を昇圧した制
御電圧として制御部に供給し、直流電源電圧が既定の直
流出力電圧より高いとき，直流電源電圧より高い制御電
圧を制御電圧発生回路部が発生して制御部に供給するこ
とになり、昇圧チョッパー回路部は昇圧動作時に制御電
圧を供給する役割を分担し、制御電圧発生回路部は降圧
動作時に制御電圧を供給すく役割を分担するので、両回
路部の相補作用により、単独動作型昇降圧チョッパー回
路のいかなる動作状態においても、制御部がＮch−ＭＯ
ＳＦＥＴからなる昇圧スイッチング素子を駆動するに必
要な制御（電源）電圧を安定して供給することができ
る。
【００１３】この発明の制御電圧発生回路部において
は、降圧スイッチング素子のドレイン側にアノードが接
続されたダイオードを介して昇圧コンデンサが定常的に
直流電源電圧に充電されるので、降圧スイッチング素子
のスイッチングにより降圧スイッチング素子のソース電
位が上昇する度に直流電源電圧の２倍に上昇した昇圧電
圧を制御部に供給することができる。
は、降圧スイッチング素子のドレイン側にアノードが接
続されたダイオードを介して昇圧コンデンサが定常的に
直流電源電圧に充電されるので、降圧スイッチング素子
のスイッチングにより降圧スイッチング素子のソース電
位が上昇する度に直流電源電圧の２倍に上昇した昇圧電
圧を制御部に供給することができる。
【００１４】この発明の昇圧チョッパー回路部において
は、その出力側がダイオードを介して制御部の制御電圧
入力端に接続され、直流電源電圧に常時充電された制御
電圧発生回路部の昇圧コンデンサが昇圧チョッパー回路
部の平滑コンデンサの機能を兼ねるので、昇圧チョッパ
ー回路部は直流電源電圧に対する昇圧分に対応する電流
を昇圧コンデンサに供給すればよく、昇圧チョッパー回
路部の小容量化および低損失化が可能になる。
は、その出力側がダイオードを介して制御部の制御電圧
入力端に接続され、直流電源電圧に常時充電された制御
電圧発生回路部の昇圧コンデンサが昇圧チョッパー回路
部の平滑コンデンサの機能を兼ねるので、昇圧チョッパ
ー回路部は直流電源電圧に対する昇圧分に対応する電流
を昇圧コンデンサに供給すればよく、昇圧チョッパー回
路部の小容量化および低損失化が可能になる。
【００１５】この発明の制御部においては、降圧スイッ
チング素子がスイッチング動作する降圧運転時には、切
り換え制御部が昇圧チョッパー回路部の停止を指令して
制御電圧発生回路部のみで昇圧電圧を制御部に供給する
ので、昇圧チョッパー回路部の動作時間を短縮すること
が可能となり、昇圧チョッパー回路部の発生損失を一層
低減する機能が得られる。
チング素子がスイッチング動作する降圧運転時には、切
り換え制御部が昇圧チョッパー回路部の停止を指令して
制御電圧発生回路部のみで昇圧電圧を制御部に供給する
ので、昇圧チョッパー回路部の動作時間を短縮すること
が可能となり、昇圧チョッパー回路部の発生損失を一層
低減する機能が得られる。
【００１６】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例になる単独動作型昇降圧チョッ
パー回路を簡略化して示す接続図であり、従来例と同じ
参照符号を付けた部材は従来例のそれと同じ機能をもつ
ので、その説明を省略する。図において、制御電圧発生
回路部５１は、降圧スイッチング素子２のドレイン・ソ
ース間にダイオード５２のアノードをドレイン側にして
接続されたダイオード５２と昇圧コンデンサ５３の直列
回路で構成され、その中間接続点が制御部４０の制御電
圧入力端に接続される。したがって、降圧スイッチング
素子２のドレイン側にアノードが接続されたダイオード
５２を介して昇圧コンデンサ５３が定常的に直流電源１
の電圧Ｖinに充電されるので、降圧スイッチング素子２
のスイッチングにより降圧スイッチング素子のソース電
位がほぼＶinに上昇する度に、制御部４０の制御電圧Ｖ
ccの入力端には直流電源電圧Ｖinの２倍に上昇した昇圧
電圧が供給されることになり、この昇圧電圧を受けて制
御部がＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング素
子２の駆動に好適な電圧値の駆動電圧ＶG2を出力するこ
とにより、降圧スイッチング素子２による降圧動作が円
滑に行われる。
図１はこの発明の実施例になる単独動作型昇降圧チョッ
パー回路を簡略化して示す接続図であり、従来例と同じ
参照符号を付けた部材は従来例のそれと同じ機能をもつ
ので、その説明を省略する。図において、制御電圧発生
回路部５１は、降圧スイッチング素子２のドレイン・ソ
ース間にダイオード５２のアノードをドレイン側にして
接続されたダイオード５２と昇圧コンデンサ５３の直列
回路で構成され、その中間接続点が制御部４０の制御電
圧入力端に接続される。したがって、降圧スイッチング
素子２のドレイン側にアノードが接続されたダイオード
５２を介して昇圧コンデンサ５３が定常的に直流電源１
の電圧Ｖinに充電されるので、降圧スイッチング素子２
のスイッチングにより降圧スイッチング素子のソース電
位がほぼＶinに上昇する度に、制御部４０の制御電圧Ｖ
ccの入力端には直流電源電圧Ｖinの２倍に上昇した昇圧
電圧が供給されることになり、この昇圧電圧を受けて制
御部がＮch−ＭＯＳＦＥＴからなる降圧スイッチング素
子２の駆動に好適な電圧値の駆動電圧ＶG2を出力するこ
とにより、降圧スイッチング素子２による降圧動作が円
滑に行われる。
【００１７】また、昇圧チョッパー回路部３１は、制御
部４０内に設けた駆動回路部からの駆動信号Ｖbeにより
オンオフ制御されるトランジスタからなるスイッチング
素子３３とリアクトル３２との直列回路と、その中間接
続点と制御部４０の制御電圧入力端との間にアノードを
中間接続点側にして接続されたダイオード３４とを含
み、リアクトル３２側が直流電源１の正極に，スイッチ
ング素子３３のエミッタ側が直流電源１の負極に接続さ
れる。したがって、昇圧チョッパー回路部３１はその出
力側がダイオード３４を介して制御部４０の制御電圧入
力端に接続され、直流電源電圧Ｖinに常時充電された制
御電圧発生回路部の昇圧コンデンサ５３が昇圧チョッパ
ー回路部３１の平滑コンデンサの機能を兼ねるので、昇
圧チョッパー回路部３１は直流電源電圧Ｖinに対するＶ
ccの昇圧分に対応する電流を昇圧コンデンサ５３に供給
すればよく、昇圧チョッパー回路部３１の小容量化およ
び低損失化が可能になる。
部４０内に設けた駆動回路部からの駆動信号Ｖbeにより
オンオフ制御されるトランジスタからなるスイッチング
素子３３とリアクトル３２との直列回路と、その中間接
続点と制御部４０の制御電圧入力端との間にアノードを
中間接続点側にして接続されたダイオード３４とを含
み、リアクトル３２側が直流電源１の正極に，スイッチ
ング素子３３のエミッタ側が直流電源１の負極に接続さ
れる。したがって、昇圧チョッパー回路部３１はその出
力側がダイオード３４を介して制御部４０の制御電圧入
力端に接続され、直流電源電圧Ｖinに常時充電された制
御電圧発生回路部の昇圧コンデンサ５３が昇圧チョッパ
ー回路部３１の平滑コンデンサの機能を兼ねるので、昇
圧チョッパー回路部３１は直流電源電圧Ｖinに対するＶ
ccの昇圧分に対応する電流を昇圧コンデンサ５３に供給
すればよく、昇圧チョッパー回路部３１の小容量化およ
び低損失化が可能になる。
【００１８】図２はこの発明の実施例における制御部の
構成を簡略化して示すブロック図である。図において、
制御部４０はその出力段にオン・オフ時比率の制御信号
に基づいて降圧スイッチング素子２に駆動電圧ＶG2を印
加する降圧スイッチ駆動回路部４６，昇圧スイッチング
素子３に駆動電圧ＶG3を印加する昇圧スイッチ駆動回路
部４７，および昇圧チョッパー回路部３１のスイッチン
グ素子３３に駆動電圧Ｖbeを印加する昇圧チョッパー駆
動回路部４５を備える。また、４１は直流電源１の電圧
（入力電圧）Ｖinと既定の直流出力電圧Ｖout との高低
差検出部であり、例えばＶin＜Ｖout のときオン指令信
号を出力する。４２は降圧スイッチング素子２のオン・
オフ時比率検出部であり、例えば降圧スイッチング素子
２のオン時比率が１００％のときオン指令信号を出力
し，オン時比率が１００％より低いときオフ指令信号を
出力する。４３は３つの駆動回路部４５，４６，４７の
動作の切り換え回路部であり、図の場合ＡＮＤゲートで
構成され、両検出部４１および４２が共にオン指令信号
を出力したとき（昇圧動作時）出力がオンとなって昇圧
チョッパー駆動回路部４５の動作を指令し、Ｖin＞Ｖ
out か，あるいは降圧スイッチング素子２のオン時比率
が１００％より低いとき（降圧動作時）出力がオフとな
って昇圧チョッパー駆動回路部４５の停止を指令する。
なお、降圧スイッチ駆動回路部４６は入出力電圧の高低
差検出部４１の出力信号をインバータ４４で反転した信
号を加えることにより、Ｖin＞Ｖout なる降圧動作時に
制御電圧発生回路部５１から昇圧した制御電圧Ｖccを受
けて駆動電圧ＶG2を降圧スイッチング素子２に印加す
る。また、昇圧スイッチ駆動回路部４７は切り換え回路
部４３の出力信号を加えることにより、Ｖin＜Ｖout な
る昇圧動作時に昇圧チョッパー回路部３１から昇圧した
制御電圧Ｖccを受けて駆動電圧ＶG3を昇圧スイッチング
素子３に印加する。
構成を簡略化して示すブロック図である。図において、
制御部４０はその出力段にオン・オフ時比率の制御信号
に基づいて降圧スイッチング素子２に駆動電圧ＶG2を印
加する降圧スイッチ駆動回路部４６，昇圧スイッチング
素子３に駆動電圧ＶG3を印加する昇圧スイッチ駆動回路
部４７，および昇圧チョッパー回路部３１のスイッチン
グ素子３３に駆動電圧Ｖbeを印加する昇圧チョッパー駆
動回路部４５を備える。また、４１は直流電源１の電圧
（入力電圧）Ｖinと既定の直流出力電圧Ｖout との高低
差検出部であり、例えばＶin＜Ｖout のときオン指令信
号を出力する。４２は降圧スイッチング素子２のオン・
オフ時比率検出部であり、例えば降圧スイッチング素子
２のオン時比率が１００％のときオン指令信号を出力
し，オン時比率が１００％より低いときオフ指令信号を
出力する。４３は３つの駆動回路部４５，４６，４７の
動作の切り換え回路部であり、図の場合ＡＮＤゲートで
構成され、両検出部４１および４２が共にオン指令信号
を出力したとき（昇圧動作時）出力がオンとなって昇圧
チョッパー駆動回路部４５の動作を指令し、Ｖin＞Ｖ
out か，あるいは降圧スイッチング素子２のオン時比率
が１００％より低いとき（降圧動作時）出力がオフとな
って昇圧チョッパー駆動回路部４５の停止を指令する。
なお、降圧スイッチ駆動回路部４６は入出力電圧の高低
差検出部４１の出力信号をインバータ４４で反転した信
号を加えることにより、Ｖin＞Ｖout なる降圧動作時に
制御電圧発生回路部５１から昇圧した制御電圧Ｖccを受
けて駆動電圧ＶG2を降圧スイッチング素子２に印加す
る。また、昇圧スイッチ駆動回路部４７は切り換え回路
部４３の出力信号を加えることにより、Ｖin＜Ｖout な
る昇圧動作時に昇圧チョッパー回路部３１から昇圧した
制御電圧Ｖccを受けて駆動電圧ＶG3を昇圧スイッチング
素子３に印加する。
【００１９】したがって、降圧スイッチング素子２がス
イッチング動作する降圧運転時には、切り換え制御部４
３が昇圧チョッパー回路部の停止を指令して制御電圧発
生回路部５１のみで昇圧電圧を制御部４０に供給するの
で、昇圧チョッパー回路部３１の動作時間を短縮するこ
とが可能となり、昇圧チョッパー回路部の発生損失を一
層低減することができる。
イッチング動作する降圧運転時には、切り換え制御部４
３が昇圧チョッパー回路部の停止を指令して制御電圧発
生回路部５１のみで昇圧電圧を制御部４０に供給するの
で、昇圧チョッパー回路部３１の動作時間を短縮するこ
とが可能となり、昇圧チョッパー回路部の発生損失を一
層低減することができる。
【００２０】
【発明の効果】この発明の単独動作型昇降圧チョッパー
回路は前述のように、昇圧チョッパー回路部は昇圧動作
時に制御電圧を供給する役割を分担し、制御電圧発生回
路部は降圧動作時に制御電圧を供給する役割を分担する
ので、両回路部の相補作用により、単独動作型昇降圧チ
ョッパー回路のいかなる動作状態，例えば制御電圧発生
回路部を有する従来の単独動作型昇降圧チョッパー回路
で問題になった降圧スイッチング素子が動作を停止する
昇圧動作時においても、制御部がＮch−ＭＯＳＦＥＴか
らなる降圧スイッチング素子２を駆動するに必要な制御
（電源）電圧を安定して供給できる単独動作型昇降圧チ
ョッパー回路を提供することができる。
回路は前述のように、昇圧チョッパー回路部は昇圧動作
時に制御電圧を供給する役割を分担し、制御電圧発生回
路部は降圧動作時に制御電圧を供給する役割を分担する
ので、両回路部の相補作用により、単独動作型昇降圧チ
ョッパー回路のいかなる動作状態，例えば制御電圧発生
回路部を有する従来の単独動作型昇降圧チョッパー回路
で問題になった降圧スイッチング素子が動作を停止する
昇圧動作時においても、制御部がＮch−ＭＯＳＦＥＴか
らなる降圧スイッチング素子２を駆動するに必要な制御
（電源）電圧を安定して供給できる単独動作型昇降圧チ
ョッパー回路を提供することができる。
【００２１】また、制御電圧発生回路部は従来の制御電
圧発生回路部で必要とした基準電圧源を必要とせず、そ
の構成を簡素化できる。さらに、昇圧チョッパー回路部
はその平滑コンデンサを制御電圧発生回路部と共用して
構成が簡素化されるとともに、共用の平滑コンデンサに
供給する充電電流が少なくて済み，かつ切り換え回路に
よりその動作時間が短縮されるので、従来の昇圧チョッ
パー回路部に比べてその発生損失が少なく、したがっ
て、昇圧チョッパー回路部を低損失化，小型化できる利
点が得られる。
圧発生回路部で必要とした基準電圧源を必要とせず、そ
の構成を簡素化できる。さらに、昇圧チョッパー回路部
はその平滑コンデンサを制御電圧発生回路部と共用して
構成が簡素化されるとともに、共用の平滑コンデンサに
供給する充電電流が少なくて済み，かつ切り換え回路に
よりその動作時間が短縮されるので、従来の昇圧チョッ
パー回路部に比べてその発生損失が少なく、したがっ
て、昇圧チョッパー回路部を低損失化，小型化できる利
点が得られる。
【図１】この発明の実施例になる単独動作型昇降圧チョ
ッパー回路を簡略化して示す接続図
ッパー回路を簡略化して示す接続図
【図２】この発明の実施例における制御部の構成を簡略
化して示すブロック図
化して示すブロック図
【図３】従来の単独動作型昇降圧チョッパー回路を簡略
化して示す接続図
化して示す接続図
【図４】異なる従来の単独動作型昇降圧チョッパー回路
を簡略化して示す接続図
を簡略化して示す接続図
１ 直流電源 ２ 降圧スイッチング素子（Ｎch−ＭＯＳＦＥＴ） ３ 昇圧スイッチング素子（Ｎch−ＭＯＳＦＥＴ） ４ リアクトル ５ 帰還ダイオード ６ ダイオード ７ 平滑コンデンサ １０ 制御部 １１ 昇圧チョッパー回路部 １３ スイッチング素子 ２１ 制御電圧発生回路部 ２２ 基準電圧源 ２３ ダイオード ２４ 昇圧コンデンサ ３１ 昇圧チョッパー回路部 ３２ リアクトル ３３ スイッチング素子 ３４ ダイオード ４０ 制御部 ４１ 入・出力電圧高低差検出部 ４２ 降圧スイッチ時比率検出部 ４３ 切り換え回路部 ４５ 昇圧チョッパー駆動回路部 ４６ 降圧スイッチ駆動回路部 ４７ 昇圧スイッチ駆動回路部 ５１ 制御電圧発生回路部 ５２ ダイオード ５３ 昇圧コンデンサ Ｖin 直流電源電圧（入力電圧） Ｖout 既定の直流出力電圧 Ｖcc 制御（電源）電圧 ＶG2 降圧スイッチング素子の駆動電圧 ＶG3 昇圧スイッチング素子の駆動電圧
Claims (4)
- 【請求項１】直流電源に並列接続されたＮch−ＭＯＳＦ
ＥＴからなる降圧スイッチング素子，およびそのソース
にカソードが接続された帰還ダイオードの直列回路，帰
還ダイオードにリアクトルを介して並列接続されたＮch
−ＭＯＳＦＥＴからなる昇圧スイッチング素子，昇圧ス
イッチング素子にダイオードを介して並列接続された平
滑コンデンサを有する主回路と、前記平滑コンデンサを
既定の直流出力電圧に保持するよう前記降圧スイッチン
グ素子および昇圧スイッチング素子のオン時比率を個別
に制御する制御部とを備えた単独動作型昇降圧チョッパ
ー回路において、前記直流電源電圧が既定の直流出力電
圧より低いとき直流電源電圧を昇圧した制御電圧として
前記制御部に供給する昇圧チョッパー回路部と、前記直
流電源電圧が既定の直流出力電圧より高いとき直流電源
電圧より高い制御電圧を発生して前記制御部に供給する
制御電圧発生回路部とを備えたことを特徴とする単独動
作型昇降圧チョッパー回路。 - 【請求項２】制御電圧発生回路部は、降圧スイッチング
素子のドレイン・ソース間にダイオードのアノードをド
レイン側にして接続されたダイオードと昇圧コンデンサ
の直列回路からなり，その中間接続点が制御部の制御電
圧入力端に接続されてなることを特徴とする請求項１記
載の単独動作型昇降圧チョッパー回路。 - 【請求項３】昇圧チョッパー回路部は、制御部内に設け
た駆動回路部からの駆動信号によりオンオフ制御される
スイッチング素子とリアクトルとの直列回路と、その中
間接続点と制御部の制御電圧入力端との間にアノードを
中間接続点側にして接続されたダイオードとを含み、前
記リアクトル側が直流電源の正極に，スイッチング素子
側が直流電源の負極に接続されてなることを特徴とする
請求項１記載の単独動作型昇降圧チョッパー回路。 - 【請求項４】制御部は、既定の直流出力電圧に対する直
流電源電圧の高低差検出部と、降圧スイッチング素子の
オン時比率検出部と、既定の直流出力電圧に対して直流
電源電圧が低くかつ降圧スイッチング素子のオン時比率
が１００％であるとき昇圧チョッパー回路部の駆動回路
部に動作指令を発し、既定の直流出力電圧に対して直流
電源電圧が高くかつ降圧スイッチング素子のオン時比率
が１００％より低いとき昇圧チョッパー回路部の駆動回
路部に動作停止指令を発する切り換え制御部とを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の単独動作型昇降圧チョッ
パー回路
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP161995A JPH08191566A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 単独動作型昇降圧チョッパー回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP161995A JPH08191566A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 単独動作型昇降圧チョッパー回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08191566A true JPH08191566A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11506548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP161995A Pending JPH08191566A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 単独動作型昇降圧チョッパー回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08191566A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011135738A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Sharp Corp | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2013085383A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Koito Mfg Co Ltd | 昇降圧コンバータ |
-
1995
- 1995-01-10 JP JP161995A patent/JPH08191566A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011135738A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Sharp Corp | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2013085383A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Koito Mfg Co Ltd | 昇降圧コンバータ |
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