JPH10164832A - Direct-current voltage increasing and decreasing device - Google Patents
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- JPH10164832A JPH10164832A JP31351496A JP31351496A JPH10164832A JP H10164832 A JPH10164832 A JP H10164832A JP 31351496 A JP31351496 A JP 31351496A JP 31351496 A JP31351496 A JP 31351496A JP H10164832 A JPH10164832 A JP H10164832A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、降圧スイッチング
素子と昇圧スイッチング素子の２つのスイッチング素
子、もしくはそれらに同期整流スイッチング素子を加え
た３つのスイッチング素子と、１つのインダクタとを含
み、入力電圧を昇圧方向にも降圧方向にも変換できる直
流昇降圧装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention includes two switching elements, ie, a step-down switching element and a step-up switching element, or three switching elements obtained by adding a synchronous rectification switching element thereto, and an inductor, and an input voltage. The present invention relates to a DC step-up / step-down device capable of converting a voltage into a step-up direction and a step-down direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の直流昇降圧装置としては、特開平
５−３２８７１２号公報に記載されたものが知られてい
る。従来の直流昇降圧装置について、図面を参照しなが
ら説明する。図３は従来の直流昇降圧装置を簡略化して
示した回路図である。この直流昇降圧装置では、図３に
示すように、直流電源８と並列に電源側平滑コンデンサ
９が設けられており、直流電源８としては、蓄電池等の
電池電源の他、交流電源電圧を整流器で整流するものも
含まれる。2. Description of the Related Art As a conventional DC step-up / step-down device, there is known a device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-328712. A conventional DC step-up / step-down device will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a simplified circuit diagram of a conventional DC step-up / step-down device. In this DC step-up / step-down device, as shown in FIG. 3, a power supply-side smoothing capacitor 9 is provided in parallel with a DC power supply 8, and the DC power supply 8 is a rectifier that converts an AC power supply voltage in addition to a battery power supply such as a storage battery. Rectifiers are also included.
【０００３】そして、直流電源８の陽極に例えばＰＮＰ
型バイポーラトランジスタからなる降圧スイッチング素
子１３の一端（エミッタ）が接続され、降圧スイッチン
グ素子１３の他端（コレクタ）にインダクタ２の一端が
接続され、インダクタ２の他端に直列ダイオード３の一
端（アノード）が接続され、直列ダイオード３の他端
（カソード）が負荷接続端となっている。[0003] Then, for example, a PNP
One end (emitter) of the step-down switching element 13 composed of a bipolar transistor is connected, one end of the inductor 2 is connected to the other end (collector) of the step-down switching element 13, and one end (anode) of the series diode 3 is connected to the other end of the inductor 2. ) Is connected, and the other end (cathode) of the series diode 3 is a load connection end.
【０００４】また、降圧スイッチング素子１３のコレク
タと直流電源８の陰極との間に還流ダイオード４が接続
され、インダクタ２の他端と直流電源８の陰極との間に
例えばＮＰＮ型バイポーラトランジスタからなる昇圧ス
イッチング素子１４が接続され、直列ダイオード３のカ
ソードと直流電源８の陰極との間に平滑コンデンサ６が
接続されている。A freewheeling diode 4 is connected between the collector of the step-down switching element 13 and the cathode of the DC power supply 8, and comprises, for example, an NPN-type bipolar transistor between the other end of the inductor 2 and the cathode of the DC power supply 8. The boost switching element 14 is connected, and the smoothing capacitor 6 is connected between the cathode of the series diode 3 and the cathode of the DC power supply 8.
【０００５】また、負荷接続端、すなわち直列ダイオー
ド３のカソードに現れる出力電圧のフィードバックを受
ける制御部１５を設け、この制御部１５の二つの制御出
力端子を降圧スイッチング素子１３および昇圧スイッチ
ング素子１４の制御端子（ベース）にそれぞれ接続し、
駆動信号１３ｄおよび１４ｄを降圧スイッチング素子１
３および昇圧スイッチング素子１４に供給して降圧スイ
ッチング素子１３および昇圧スイッチング素子１４のス
イッチングを制御することにより、直流電源８から加え
られる入力電圧を昇圧もしくは降圧して負荷接続端より
出力させるようにしている。A control unit 15 is provided for receiving feedback of an output voltage appearing at the load connection end, that is, at the cathode of the series diode 3. Two control output terminals of the control unit 15 are connected to the step-down switching element 13 and the step-up switching element 14. Connect to each control terminal (base),
Drive signals 13d and 14d are applied to step-down switching element 1
3 and the switching of the step-down switching element 13 and the step-up switching element 14 by controlling the switching of the step-down switching element 13 and the step-up switching element 14, so that the input voltage applied from the DC power supply 8 is stepped up or stepped down and outputted from the load connection terminal. I have.
【０００６】以上の構成で直流昇降圧装置が構成され、
直列ダイオード３のカソードと直流電源８の陰極との間
に負荷１１を接続することで、負荷１１に対して直流電
源８から加えられる入力電圧を昇圧もしくは降圧して所
望の直流電圧を印加することができる。負荷１１への印
加電圧は制御部１５によって任意に調整することができ
る。A DC step-up / step-down device is constituted by the above configuration,
By connecting the load 11 between the cathode of the series diode 3 and the cathode of the DC power supply 8, the input voltage applied from the DC power supply 8 is stepped up or down to apply a desired DC voltage to the load 11. Can be. The voltage applied to the load 11 can be arbitrarily adjusted by the control unit 15.
【０００７】また、上述の直流昇降圧装置の降圧動作お
よび昇圧動作は、降圧スイッチング素子１３および昇圧
スイッチング素子１４のオンオフ制御を、制御部１５が
発する駆動信号１３ｄまたは１４ｄにより別々に制御す
ることにより行われる。すなわち、降圧動作の場合、昇
圧スイッチング素子１４を駆動信号１４ｄによりオフ状
態とし、降圧スイッチング素子１３を駆動信号１３ｄに
より所望のタイミングでオンオフ制御する。このとき、
降圧スイッチング素子１３のオン期間中には直流電源８
から負荷１１に電流ＩＬが供給されると同時に、この電
流ＩＬによりインダクタ２にエネルギーが蓄積され、降
圧スイッチング素子１３のオフ期間中にはインダクタ２
の蓄積エネルギーが負荷１１、直列ダイオード３および
還流ダイオード４を通して放電される。The step-down operation and the step-up operation of the DC step-up / step-down device described above are performed by separately controlling the on / off control of the step-down switching element 13 and the step-up switching element 14 by the drive signal 13d or 14d generated by the control unit 15. Done. That is, in the case of the step-down operation, the step-up switching element 14 is turned off by the drive signal 14d, and the step-down switching element 13 is turned on / off at a desired timing by the drive signal 13d. At this time,
While the step-down switching element 13 is on, the DC power supply 8
Supplies the current IL to the load 11 at the same time, energy is accumulated in the inductor 2 by the current IL, and during the off period of the step-down switching element 13, the inductor 2
Is discharged through the load 11, the series diode 3 and the free wheel diode 4.
【０００８】いま、インダクタ２を流れる電流をＩＬ、
インダクタ２の電源側電圧（入力電圧と呼ぶ）をＶＩ、
インダクタ２の負荷側電圧（出力電圧と呼ぶ）をＶＯ、
オンオフ周期をＴ、周期Ｔに占めるオン時間およびオフ
時間をそれぞれＴon、Ｔoffとすると、入出力電圧比Ｖ
Ｏ／ＶＩは、降圧スイッチング素子１３のオン時比率Ｄ
on＝Ｔon／Ｔに比例する。このときのオン時比率Ｄon
は、１以下の値をとるので、出力電圧ＶＯが入力電圧Ｖ
Ｉより小さくなる降圧動作となる。Now, let the current flowing through the inductor 2 be IL,
The power supply side voltage (referred to as input voltage) of the inductor 2 is VI,
The load side voltage of the inductor 2 (referred to as output voltage) is VO,
Assuming that the on / off cycle is T and the on time and the off time in the cycle T are Ton and Toff, respectively, the input / output voltage ratio V
O / VI is the on-time ratio D of the step-down switching element 13.
on is proportional to Ton / T. On-time ratio Don at this time
Takes a value of 1 or less, so that the output voltage VO is
The step-down operation becomes smaller than I.
【０００９】一方、昇圧動作は、降圧スイッチング素子
１３を駆動信号１３ｄによりオン時比率Ｄonを１に保
ち、昇圧スイッチング素子１４を駆動信号１４ｄにより
所望のタイミングでオンオフ制御する。昇圧スイッチン
グ素子１４のオン期間中には直流電源８からの電流ＩＬ
によりインダクタ２にエネルギーが蓄積され、昇圧スイ
ッチング素子１４のオフ期間中にはインダクタ２の放電
エネルギーおよび直流電源８から新たに供給される電流
とが、直列ダイオード３を介して負荷１１に供給され
る。このとき、入出力電圧比ＶＯ／ＶＩは、昇圧スイッ
チング素子１４のオフ時比率Ｄoff ＝Ｔoff ／Ｔに逆比
例するが、オフ時比率Ｄoff が１以下の値をとるので、
出力電圧ＶＯが入力電圧ＶＩより高くなる昇圧動作とな
る。On the other hand, in the step-up operation, the on-time ratio Don of the step-down switching element 13 is maintained at 1 by the drive signal 13d, and the step-up switching element 14 is turned on and off at desired timing by the drive signal 14d. During the ON period of the boost switching element 14, the current IL from the DC power supply 8
As a result, energy is accumulated in the inductor 2, and the discharge energy of the inductor 2 and the current newly supplied from the DC power supply 8 are supplied to the load 11 via the series diode 3 during the off period of the boost switching element 14. . At this time, the input / output voltage ratio VO / VI is inversely proportional to the off-time ratio Doff = Toff / T of the boost switching element 14, but since the off-time ratio Doff takes a value of 1 or less,
A boost operation is performed in which the output voltage VO becomes higher than the input voltage VI.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、制御部１５は降圧スイッチング素子１
３の制御系と昇圧スイッチング素子１４の制御系との合
わせて２系統持たねばならないことに加えて、入力電圧
すなわち直流電源８の電圧と所望の出力電圧すなわち負
荷１１に印加すべき電圧とを比較して降圧動作と昇圧動
作を切り換えなくてはならないので、制御部１５が複雑
になるという問題点を有していた。However, in the above-described conventional configuration, the control unit 15 controls the step-down switching element 1.
In addition to having two systems, the control system of Step 3 and the control system of the boost switching element 14, the input voltage, that is, the voltage of the DC power supply 8, and the desired output voltage, that is, the voltage to be applied to the load 11, are compared. As a result, it is necessary to switch between the step-down operation and the step-up operation, so that the control unit 15 is complicated.
【００１１】本発明の目的は、制御部の構成を簡略化で
きる直流昇降圧装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a DC step-up / step-down device capable of simplifying the configuration of a control unit.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の直流昇降圧装置は、昇圧スイッチング素子
を電界効果トランジスタで構成し、その制御端子を降圧
スイッチング素子の負荷側端子に接続するという構成を
採用している。本発明の構成によると、制御部としては
降圧スイッチング素子を制御するだけで、入力電圧が所
望の出力電圧よりも高くても低くても、所望の出力電圧
を得ることが可能となり、制御部の構成を簡略化でき
る。In order to solve this problem, a DC step-up / step-down device according to the present invention comprises a step-up switching element composed of a field-effect transistor and a control terminal connected to a load-side terminal of the step-down switching element. Is adopted. According to the configuration of the present invention, it is possible to obtain a desired output voltage regardless of whether the input voltage is higher or lower than the desired output voltage only by controlling the step-down switching element as the control unit. The configuration can be simplified.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の直流昇降
圧装置は、直流電源の一方の電極に一端を接続した降圧
スイッチング素子と、この降圧スイッチング素子の他端
に一端を接続したインダクタと、このインダクタの他端
に一端を接続し他端を負荷接続端とした直列ダイオード
と、降圧スイッチング素子の他端と直流電源の他方の電
極との間に接続した還流ダイオードと、インダクタの他
端と直流電源の他方の電極との間に接続し制御端子を前
記降圧スイッチング素子の他端に接続した電界効果トラ
ンジスタからなる昇圧スイッチング素子と、直列ダイオ
ードの他端と直流電源の他方の電極との間に接続した平
滑用コンデンサと、負荷接続端に現れる出力電圧のフィ
ードバックを受けて降圧スイッチング素子のスイッチン
グを制御することにより直流電源から加えられる入力電
圧を昇圧もしくは降圧して負荷接続端より出力させる制
御部とを備えている。A DC step-up / step-down device according to a first aspect of the present invention is a step-down switching device having one end connected to one electrode of a DC power supply, and an inductor having one end connected to the other end of the step-down switching device. A series diode having one end connected to the other end of the inductor and the other end connected to a load, a freewheeling diode connected between the other end of the step-down switching element and the other electrode of the DC power supply, A step-up switching element comprising a field-effect transistor connected between the other end of the DC power supply and a control terminal connected to the other end of the step-down switching element; the other end of the series diode and the other electrode of the DC power supply; To control the switching of the step-down switching element by receiving the feedback of the output voltage appearing at the load connection end and the smoothing capacitor connected between And a control unit to output from the load connection terminal boost or step down to an input voltage greater applied from a DC power source.
【００１４】この構成によれば、制御部で直接的に降圧
スイッチング素子を制御することにより、降圧スイッチ
ング素子の負荷側端子の電位に基づいて昇圧スイッチン
グ素子を間接的に制御することが可能となり、降圧およ
び昇圧が可能となる。その結果、入力電圧が所望の出力
電圧よりも高くても低くても、制御部で降圧スイッチン
グ素子を制御するだけで所望の出力電圧を得ることが可
能となる。According to this configuration, by directly controlling the step-down switching element by the control unit, the step-up switching element can be indirectly controlled based on the potential of the load-side terminal of the step-down switching element. Step-down and step-up are possible. As a result, even if the input voltage is higher or lower than the desired output voltage, a desired output voltage can be obtained only by controlling the step-down switching element by the control unit.
【００１５】本発明の請求項２記載の直流昇降圧装置
は、請求項１記載の直流昇降圧装置において、還流ダイ
オードに同期整流スイッチング素子を並列接続し、同期
整流スイッチング素子を還流ダイオードへの順方向電圧
印加時に導通させるようにしている。この構成による
と、還流ダイオードの順電圧による損失を低減すること
ができる。According to a second aspect of the present invention, in the DC step-up / step-down device according to the first aspect, a synchronous rectification switching element is connected in parallel to the freewheel diode, and the synchronous rectification switching element is connected to the freewheel diode in order. It is made conductive when a directional voltage is applied. According to this configuration, the loss due to the forward voltage of the freewheeling diode can be reduced.
【００１６】以下、本発明の直流昇降圧装置の実施の形
態について、図面を用いて詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
における直流昇降圧装置を簡略化して示した回路図であ
り、従来例と同じ構成部分には同一参照符号を付すこと
により、重複した説明を省略する。この実施の形態で
は、昇圧スイッチング素子５をＮチャネル型電界効果ト
ランジスタで構成し、そのゲートをＰチャネル型電界効
果トランジスタからなる降圧スイッチング素子１、イン
ダクタ２、および還流ダイオード４の接続点に接続し、
かつ制御部１５に代えて、降圧スイッチング素子１に対
して駆動信号１ｄを与えるのみの制御部１０を用いてお
り、その他の構成は図３の従来例と同様である。なお、
この実施の形態では、降圧スイッチング素子１をＰチャ
ネル型電界効果トランジスタで構成しているが、これは
本発明の必須要件ではなく、従来例同様のバイポーラト
ランジスタでもよい。An embodiment of the DC buck-boost device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a simplified circuit diagram showing a DC step-up / step-down device according to a first embodiment of the present invention. Therefore, duplicate description will be omitted. In this embodiment, the boost switching element 5 is formed of an N-channel field effect transistor, and its gate is connected to the connection point of the step-down switching element 1 composed of a P-channel field effect transistor, the inductor 2 and the free wheel diode 4. ,
Further, instead of the control unit 15, a control unit 10 that only provides a drive signal 1d to the step-down switching element 1 is used, and the other configuration is the same as the conventional example of FIG. In addition,
In this embodiment, the step-down switching element 1 is constituted by a P-channel field effect transistor. However, this is not an essential requirement of the present invention, and may be a bipolar transistor similar to the conventional example.
【００１７】以上のように構成された直流昇降圧装置に
おいて、インダクタ２の入出力電圧ＶＩ，ＶＯにおける
降圧スイッチング素子１がオンの時の値をそれぞれＶＩ
on、ＶＯonとし、オフの時の値をそれぞれＶＩoff 、Ｖ
Ｏoff とすると、入力電圧ＶＩonは直流電源８の電圧と
ほぼ同じ電圧であるから、降圧スイッチング素子１のオ
ン期間中には昇圧スイッチング素子５もオンになる。し
たがって、出力電圧ＶＯoff はほぼ０である。このと
き、直流電源８からインダクタ２に供給される電流ＩＬ
によりインダクタ２にエネルギーが蓄えられるが、直列
ダイオード３は逆方向にバイアスされるので電流が流れ
ず、負荷１１には平滑コンデンサ６から電流が供給され
る。In the DC step-up / step-down device configured as described above, the values of the input / output voltages VI and VO of the inductor 2 when the step-down switching element 1 is turned on are represented by VI, respectively.
on and VOon, and the values when off are VIoff and V
If it is Ooff, the input voltage VIon is substantially the same as the voltage of the DC power supply 8, so that the step-up switching element 5 is also turned on while the step-down switching element 1 is on. Therefore, the output voltage VOoff is almost zero. At this time, the current IL supplied from the DC power supply 8 to the inductor 2
, The energy is stored in the inductor 2, but the series diode 3 is biased in the reverse direction so that no current flows, and the current is supplied to the load 11 from the smoothing capacitor 6.
【００１８】つぎに、降圧スイッチング素子１のオフ期
間中には、インダクタ２の蓄積エネルギーが還流ダイオ
ード４を通って放電する。したがって、入力電圧ＶＩof
f は負の値となり、昇圧スイッチング素子５もオフにな
る。このとき、インダクタ２の放電電流は負荷１１に供
給されるのと同時に平滑コンデンサ６も充電する。降圧
スイッチング素子１のオンオフ周期をＴ、周期Ｔに占め
るオン時間およびオフ時間をそれぞれＴon，Ｔoff とす
ると、入出力電圧比ＶＯoff ／ＶＩonはＴon／Ｔoff に
比例する。この比Ｔon／Ｔoff を、１よりも大きくも小
さくも設定できるように制御部１０を構成すると、昇圧
も降圧も行うことが可能である。Next, during the OFF period of the step-down switching element 1, the energy stored in the inductor 2 is discharged through the freewheel diode 4. Therefore, the input voltage VIof
f becomes a negative value, and the boost switching element 5 is also turned off. At this time, the discharge current of the inductor 2 is supplied to the load 11 and simultaneously charges the smoothing capacitor 6. Assuming that the on / off cycle of the step-down switching element 1 is T and the on time and the off time in the cycle T are Ton and Toff, respectively, the input / output voltage ratio VOoff / VIon is proportional to Ton / Toff. If the control unit 10 is configured so that the ratio Ton / Toff can be set to be larger or smaller than 1, it is possible to perform both step-up and step-down.
【００１９】制御部１０は、負荷１１に加わる出力電圧
のフィードバックを受けて降圧スイッチング素子１のス
イッチングを制御すれば良い。これは降圧専用の直流電
圧変換装置と同じ動作であって、従来の技術の直流昇降
圧装置の制御部１５と比して単純であり、構成が簡単に
なる。また、制御部１０としてふさわしい集積回路が市
場で容易に入手できる。例えば、リニアテクノロジー社
のＬＴＣ１１４７等が使用できる。The control section 10 may control the switching of the step-down switching element 1 by receiving the feedback of the output voltage applied to the load 11. This operation is the same as that of the DC voltage converter dedicated to step-down operation, and is simpler and simpler than the control unit 15 of the DC step-up / step-down device according to the related art. Further, an integrated circuit suitable for the control unit 10 can be easily obtained on the market. For example, LTC1147 manufactured by Linear Technology Corporation can be used.
【００２０】この実施の形態によれば、制御部１０で直
接的に降圧スイッチング素子１を制御することにより、
降圧スイッチング素子１の負荷側端子の電位に基づいて
昇圧スイッチング素子５を間接的に制御することが可能
となり、降圧および昇圧が可能となる。その結果、入力
電圧が所望の出力電圧よりも高くても低くても、制御部
１０で降圧スイッチング素子１を制御するだけで所望の
出力電圧を得ることが可能となり、制御部１０の構成を
簡略化できる。According to this embodiment, the control unit 10 directly controls the step-down switching element 1,
The step-up switching element 5 can be indirectly controlled based on the potential of the load-side terminal of the step-down switching element 1, and step-down and step-up can be performed. As a result, even if the input voltage is higher or lower than the desired output voltage, a desired output voltage can be obtained only by controlling the step-down switching element 1 by the control unit 10, and the configuration of the control unit 10 is simplified. Can be
【００２１】ちなみに昇圧スイッチング素子５は電圧制
御素子であるので、電圧変換効率の低下が少なく、また
抵抗やコンデンサといった受動素子を必要としないの
で、降圧スイッチング素子１、直列ダイオード３、還流
ダイオード４などとともに集積することも容易である。 （第２の実施の形態）図２は本発明の第２の実施の形態
における直流昇降圧装置を簡略化して示した回路図であ
り、第１の実施の形態と同じ構成部分には同一参照符号
を付すことにより、重複した説明を省略する。この実施
の形態では、還流ダイオード４と並列にＮチャネル型電
界効果トランジスタからなる同期整流スイッチング素子
７を並列接続し、かつ制御部１０に代えて、同期整流ス
イッチング素子７のスイッチングを制御する新たな駆動
信号７ｄを出力することができる制御部１２を用いてい
る。Incidentally, since the step-up switching element 5 is a voltage control element, there is little reduction in voltage conversion efficiency, and since no passive element such as a resistor or a capacitor is required, the step-down switching element 1, the series diode 3, the freewheel diode 4, etc. It is also easy to accumulate together. (Second Embodiment) FIG. 2 is a simplified circuit diagram showing a DC step-up / step-down device according to a second embodiment of the present invention. A duplicate description is omitted by attaching a reference numeral. In this embodiment, a new synchronous rectification switching element 7 composed of an N-channel type field effect transistor is connected in parallel with the freewheel diode 4, and the switching of the synchronous rectification switching element 7 is controlled in place of the control unit 10. The control unit 12 that can output the drive signal 7d is used.
【００２２】そして、制御部１２で降圧スイッチング素
子１を制御するのと合わせて、還流ダイオード４への順
方向電圧印加時に同期整流スイッチング素子７を導通さ
せるようにしている。この直流昇降圧装置では、還流ダ
イオード４に流れる順方向電流を同期整流スイッチング
素子７でバイパスすることができる。その他の構成は第
１の実施の形態の直流昇降圧装置と同様である。In addition to the control of the step-down switching element 1 by the control unit 12, the synchronous rectification switching element 7 is made conductive when a forward voltage is applied to the return diode 4. In this DC step-up / step-down device, the forward current flowing through the return diode 4 can be bypassed by the synchronous rectification switching element 7. Other configurations are the same as those of the DC step-up / step-down device of the first embodiment.
【００２３】この実施の形態によると、還流ダイオード
４の順電圧による損失を低減することができ、電圧変換
効率の低下を避けることができる。また、この実施の形
態では、新たな駆動信号７ｄが存在するために、制御部
１２は第１の実施の形態の制御部１０よりも構成は複雑
になるが、従来例の制御部１５に比べて構成は簡単であ
り、実施の形態の制御部１２としてふさわしい集積回路
も市場で容易に入手できる。例えば、リニアテクノロジ
ー社のＬＴＣ１１４８等が使用できる。According to this embodiment, the loss due to the forward voltage of the free wheel diode 4 can be reduced, and a decrease in voltage conversion efficiency can be avoided. In this embodiment, the control unit 12 has a more complicated configuration than the control unit 10 of the first embodiment because of the presence of the new drive signal 7d. The configuration is simple, and an integrated circuit suitable as the control unit 12 of the embodiment can be easily obtained on the market. For example, LTC1148 manufactured by Linear Technology Corporation can be used.
【００２４】ここで、同期整流スイッチング素子７のオ
ンオフ制御について、もう少し詳しく説明する。第１の
実施の形態でも説明したように、降圧スイッチング素子
１のオフ期間中には、インダクタ２の蓄積エネルギーが
還流ダイオード４を通って放電する。この電流をバイパ
スするために、降圧スイッチング素子１のオフ期間を最
大限として、同期整流スイッチング素子７をオンにす
る。直流電源８から直接、降圧スイッチング素子１、同
期整流スイッチング素子７と流れる貫通電流の発生を抑
止するため、上記最大限に対してマージンをもって、同
期整流スイッチング素子７のオン期間を短く設定するこ
ともできる。Here, the on / off control of the synchronous rectification switching element 7 will be described in more detail. As described in the first embodiment, during the off period of the step-down switching element 1, the energy stored in the inductor 2 is discharged through the freewheel diode 4. To bypass this current, the synchronous rectifying switching element 7 is turned on with the off-period of the step-down switching element 1 being maximized. In order to suppress the generation of a through current flowing directly from the DC power supply 8 to the step-down switching element 1 and the synchronous rectifying switching element 7, the ON period of the synchronous rectifying switching element 7 may be set short with a margin with respect to the above maximum. it can.
【００２５】また、図２では、還流ダイオード４に同期
整流スイッチング素子７を並列接続した構成になってい
るが、同期整流スイッチング素子７がパイパスしてお
り、また同期整流スイッチング素子７の寄生ダイオード
が存在し、それが還流ダイオードと同じ方向に入ってい
るので、還流ダイオード４を省くことも可能である。た
だ、現実の回路設計では、還流ダイオード４を省略しな
いことが一般的である。その理由は、バイパス動作をさ
せるには、ゲートの制御が必要で、両端の電位が反転す
る、ちょうどそのタイミングで制御するのがむずかし
く、貫流電流が発生するおそれがあるが、還流ダイオー
ド４なら制御の必要はなく放っておけばよいからであ
る。また、寄生ダイオードは順電圧が大きいので、これ
に依存すると損失が増えるからである。In FIG. 2, the synchronous rectifying switching element 7 is connected in parallel to the freewheel diode 4. However, the synchronous rectifying switching element 7 is bypassed, and the parasitic diode of the synchronous rectifying switching element 7 is Since it is present and is in the same direction as the freewheel diode, it is also possible to omit the freewheel diode 4. However, in an actual circuit design, it is general that the reflux diode 4 is not omitted. The reason is that the gate operation is necessary to perform the bypass operation, and the potentials at both ends are inverted. It is difficult to control at the exact timing, and there is a possibility that a through current may occur. You don't have to. Also, the parasitic diode has a large forward voltage, and depending on this, the loss increases.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明の請求項１記載の直流昇降圧装置
によれば、入力電圧が所望の出力電圧よりも高くても低
くても、降圧スイッチング素子を制御するだけで所望の
出力電圧を得ることが可能となり、制御部の構成を簡略
化できる。本発明の請求項２記載の直流昇降圧装置によ
れば、還流ダイオードの順電圧による損失を低減するこ
とができ、電圧変換効率の低下を避けることができる。According to the DC step-up / step-down device according to the first aspect of the present invention, even if the input voltage is higher or lower than the desired output voltage, the desired output voltage can be controlled only by controlling the step-down switching element. And the configuration of the control unit can be simplified. According to the DC step-up / step-down device of the second aspect of the present invention, the loss due to the forward voltage of the freewheeling diode can be reduced, and a decrease in the voltage conversion efficiency can be avoided.
【図１】本発明の第１の実施の形態による直流昇降圧装
置を簡略化して示した回路図である。FIG. 1 is a simplified circuit diagram showing a DC buck-boost device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態による直流昇降圧装
置を簡略化して示した回路図である。FIG. 2 is a simplified circuit diagram showing a DC buck-boost device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】従来の直流昇降圧装置を簡略化して示した回路
図である。FIG. 3 is a simplified circuit diagram showing a conventional DC step-up / step-down device.
１ 降圧スイッチング素子 １ｄ 駆動信号 ２ インダクタ ３ 直列ダイオード ４ 還流ダイオード ５ 昇圧スイッチング素子 ５ｄ 駆動信号 ６ 平滑コンデンサ ７ 同期整流スイッチング素子 ７ｄ 駆動信号 ８ 直流電源 ９ 電源側平滑コンデンサ １０ 制御部 １１ 負荷 １２ 制御部 REFERENCE SIGNS LIST 1 step-down switching element 1 d drive signal 2 inductor 3 series diode 4 return diode 5 step-up switching element 5 d drive signal 6 smoothing capacitor 7 synchronous rectification switching element 7 d drive signal 8 DC power supply 9 power supply side smoothing capacitor 10 control unit 11 load 12 control unit
Claims (2)
降圧スイッチング素子と、この降圧スイッチング素子の
他端に一端を接続したインダクタと、このインダクタの
他端に一端を接続し他端を負荷接続端とした直列ダイオ
ードと、前記降圧スイッチング素子の他端と前記直流電
源の他方の電極との間に接続した還流ダイオードと、前
記インダクタの他端と前記直流電源の他方の電極との間
に接続し制御端子を前記降圧スイッチング素子の他端に
接続した電界効果トランジスタからなる昇圧スイッチン
グ素子と、前記直列ダイオードの他端と前記直流電源の
他方の電極との間に接続した平滑用コンデンサと、前記
負荷接続端に現れる出力電圧のフィードバックを受けて
前記降圧スイッチング素子のスイッチングを制御するこ
とにより前記直流電源から加えられる入力電圧を昇圧も
しくは降圧して前記負荷接続端より出力させる制御部と
を備えた直流昇降圧装置。1. A step-down switching element having one end connected to one electrode of a DC power supply, an inductor having one end connected to the other end of the step-down switching element, and one end connected to the other end of the inductor and the other end connected to a load. A series diode serving as a connection end, a return diode connected between the other end of the step-down switching element and the other electrode of the DC power supply, and between the other end of the inductor and the other electrode of the DC power supply. A step-up switching element comprising a field-effect transistor connected to a control terminal connected to the other end of the step-down switching element, a smoothing capacitor connected between the other end of the series diode and the other electrode of the DC power supply, By controlling the switching of the step-down switching element in response to the feedback of the output voltage appearing at the load connection terminal, And a control unit for boosting or stepping down an input voltage applied from a source and outputting the voltage from the load connection terminal.
素子を並列接続し、前記同期整流スイッチング素子を前
記還流ダイオードへの順方向電圧印加時に導通させるよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の直流昇降圧装
置。2. The DC up / down converter according to claim 1, wherein a synchronous rectification switching element is connected in parallel to the freewheeling diode, and the synchronous rectification switching element is turned on when a forward voltage is applied to the freewheeling diode. Pressure device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31351496A JPH10164832A (en) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Direct-current voltage increasing and decreasing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31351496A JPH10164832A (en) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Direct-current voltage increasing and decreasing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164832A true JPH10164832A (en) | 1998-06-19 |
Family
ID=18042234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31351496A Pending JPH10164832A (en) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Direct-current voltage increasing and decreasing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10164832A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009173147A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Nissan Motor Co Ltd | Vehicle electric system control device and control method |
| JP2014177841A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Toto Ltd | Faucet device |
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| CN106329912A (en) * | 2016-10-14 | 2017-01-11 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | Auxiliary power supply circuit |
-
1996
- 1996-11-25 JP JP31351496A patent/JPH10164832A/en active Pending
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