JPH10243639A

JPH10243639A - 電源回路

Info

Publication number: JPH10243639A
Application number: JP4375297A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakano; 健次中野; Masami Joraku; 雅美常楽; Yasuo Sakai; 康夫酒井; Tetsuya Suzuki; 哲也鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Video and Information System Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Advanced Digital Inc
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる大きさの負荷を駆動するに際し、小さ
い負荷における電力変換効率を改善し、かつ電池寿命を
延ばす。【解決手段】通常負荷１１の実行時では、スイッチ１
６がＯＦＦし、インダクタ２，１５でインダクタンス値
を大きくしてインダクタ電流ｉ_Lを小さくする。スイッ
チング素子３のＯＮ，ＯＦＦ動作により、インダクタ
２，１５で充電した電力が出力コンデンサ９に放電され
る動作が繰り返され、出力電圧Ｅを所定電圧範囲内にあ
るようにする。最大負荷１２の実行時では、スイッチ１
６をＯＮしてインダクタンス値をインダクタ２のみの小
さい値とし、インダクタ電流ｉ_Lを大きくして、インダ
クタ２での充電電力を大きくする。これにより、最大負
荷１２によって負荷電流ｉ_R が大きくても、出力電圧Ｅ
の低下がインダクタ２に充電された電力で充分補なわ
れ、出力電圧Ｅは所定電圧範囲内にあるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＣアダプタや電
池のような電源からの直流電圧（例えば、１２Ｖや９Ｖ
など）から異なる直流電圧（例えば、５Ｖや３.３Ｖな
ど）を生成して出力する電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池やＡＣアダプタのような直流電源か
らの直流電圧を用いる機器としては、携帯情報端末やパ
ソコンなどがある。このような機器はそれ特有の直流電
源電圧を必要とするが、このために、かかる直流電源の
出力直流電圧から必要とする電圧値の直流電圧を生成す
るために、電源回路が用いられている。かかる電源回路
としては、乾電池１本（１.５Ｖ）からロジック電圧
（５Ｖ）を生成する昇圧型電源回路や、ＡＣアダプタ
（１２Ｖ）からロジック電圧（３.３Ｖ）を生成する降
圧型電源回路，リチウム電池（３Ｖ）からアナログ電圧
（−１２Ｖ）を生成する反転型電源回路がある。

【０００３】図３はかかる従来の一般的な昇圧型電源回
路を示す回路図であって、１は直流電圧源、２はインダ
クタ、３はスイッチング素子、４は整流素子、５は発振
回路、６は出力電圧監視回路、７はスイッチ、８は入力
コンデンサ、９は出力コンデンサ、１１は通常負荷、１
２は最大負荷、１３は負荷切替回路、１４は入力端子で
ある。

【０００４】同図において、スイッチング素子３がＯＮ
すると、乾電池などの直流電源１からインダクタ２，ス
イッチング素子３を介してインダクタ電流ｉ_Lが流れ、
インダクタ２に電力が充電される。また、スイッチング
素子３がＯＦＦすると、インダクタ２に充電された電力
が放出され、整流素子４を介して出力コンデンサ９と、
例えば、通常負荷１１とに供給される。スイッチング素
子３がＯＮしているときには、出力コンデンサ９には電
力が供給されず、また、この出力コンデンサ９から通常
負荷１１に電力が供給されるから、出力コンデンサ９で
の出力電圧Ｅは次第に低下していくが、スイッチング素
子３がＯＦＦすると、整流素子４を介して電力が供給さ
れるから、この出力電圧Ｅが上昇する。

【０００５】そこで、スイッチ７をＯＮにして発振回路
５からの出力でもってスイッチング素子３をＯＮ，ＯＦ
Ｆ制御することにより、出力コンデンサ９は充放電を繰
り返し、出力電圧Ｅがほぼ所定の規定電圧Ｅｏに保持さ
れるようにする。

【０００６】なお、整流素子４は出力コンデンサ９から
インダクタ２側への逆流を防止するためのものであり、
また、入力コンデンサ８は直流電源１の出力直流電圧の
変動を軽減するためのものである。さらに、発振回路５
の出力が“Ｌ”のとき、スイッチング素子３はＯＦＦ
し、“Ｈ”のときＯＮするものとする。

【０００７】また、出力電圧監視回路６は、出力コンデ
ンサ９での出力電圧Ｅを常時監視しており、この出力電
圧Ｅが或る一定電圧より高くなったときには、スイッチ
７をＯＦＦにする。これにより、スイッチング素子３は
発振回路５から“Ｌ”の出力が供給され続けるのと同じ
状態となってＯＦＦ状態に保持され、この期間出力電圧
Ｅは低下していく。また、このようにスイッチング素子
３をＯＦＦ状態にしておくと、出力電圧Ｅが或る一定電
圧より低下するが、このときには、出力監視回路６がこ
れを検知し、スイッチ７をＯＮする。これにより、スイ
ッチング素子３は発振回路５の出力によりＯＮ，ＯＦＦ
動作を繰り返し、これによって出力電圧Ｅが上昇する。

【０００８】なお、入力端子１４から最大負荷実行要求
信号Ｓｗが入力されると、負荷切替回路１３が動作し、
負荷が通常負荷１１から最大負荷１２に、あるいはその
逆に切り替わる。

【０００９】次に、図４（ａ）により、通常負荷１１を
実行する場合のこの電源回路の動作について説明する。
なお、同図では、縦軸に出力電圧Ｅとインダクタ電流ｉ
_Lとを、横軸に時間ｔを夫々とっており、Ｔ_3Nはスイッ
チング素子３のＯＮ期間、Ｔ_3Fはスイッチング素子３の
ＯＦＦ期間、Ｔ_7Fはスイッチ７のＯＦＦ期間であり、Ｅ
ｓは上限値，Ｅｉは下限値である。また、ここでは、イ
ンダクタ２のインダクタンス値を小さいものとする。

【００１０】図３，図４（ａ）において、いま、スイッ
チ７がＯＮしているものとすると、発振回路５の出力に
よりスイッチング素子３がＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイ
ッチング素子３のＯＮ期間Ｔ_3Nでは、直流電圧源１から
インダクタ電流ｉ_Lが流れてインダクタ２に電力が充電
され、通常負荷１１には、出力コンデンサ９から電力が
供給される。従って、このＯＮ期間Ｔ_3Nでは、出力電圧
Ｅは降下していく。これは、インダクタ２に電力を充電
している最中であり、インダクタ２から出力コンデンサ
９への電力供給がないためである。

【００１１】次に、スイッチング素子３がＯＦＦする
と、そのＯＦＦ期間Ｔ_3Fでは、インダクタ２からＯＮ期
間Ｔ_3Nに蓄積された電力が整流素子４を介して放出され
て通常負荷１１と出力コンデンサ９に供給され、出力コ
ンデンサ９を充電する。従って、このＯＦＦ期間Ｔ_3Fで
は、出力電圧Ｅが上昇していく。

【００１２】ここで、ＯＮ期間Ｔ_3NをＯＦＦ期間Ｔ_3Fよ
りも長く設定されており、このために、スイッチング素
子３がＯＮ，ＯＦＦ動作を繰り返すことにより、出力電
圧Ｅは徐々に上昇する。

【００１３】電圧監視回路６には、出力電圧Ｅの上記規
定電圧値Ｅｏを含む所定電圧範囲の上限電圧値Ｅｓと下
限電圧値Ｅｉとが設定されている。そして、この電圧監
視回路６は、常時出力電圧Ｅと上限電圧値Ｅｓ，下限電
圧値Ｅｉとを比較してこの出力電圧Ｅの電圧値がこの所
定電圧範囲内にあるか否かを監視しており、出力電圧Ｅ
がこの上限電圧値Ｅｓを越えたことを検出すると、スイ
ッチ７をＯＦＦにしてスイッチング素子３をＯＦＦ状態
とする。これにより、出力コンデンサ９への充電が停止
し、出力電圧Ｅは低下していく。このとき、インダクタ
２は充電電力を放出してしまっているから、スイッチン
グ素子３がＯＦＦしていることと整流素子４の作用によ
り、インダクタ２の出力端子側が開放されており、従っ
て、インダクタ電流ｉ_L は０となる。

【００１４】スイッチ７のＯＦＦ期間Ｔ_7Fが経過し、電
圧監視回路６により、出力電圧Ｅが上記下限電圧値Ｅｉ
よりも低下したことが検知されると、この電圧監視回路
６がスイッチ７をＯＮにする。これにより、スイッチン
グ素子３に発振回路５の出力が“Ｈ”として供給されて
スイッチング素子３がＯＮし、直流電源１からインダク
タ２，スイッチング素子３を介してインダクタ電流ｉ_L
が流れ、インダクタ２に電力の充電が行なわれる。次
に、発振回路５の出力が“Ｌ”となってスイッチング素
子３がＯＦＦすると、インダクタ２に充電された電力が
整流素子４を介して出力コンデンサ９に放出され、出力
コンデンサ９が充電されて出力電圧Ｅが上昇する。この
電力の放出とともに、インダクタ電流ｉ_Lが減少する。
これ以降、スイッチ７がＯＦＦするまで、上記のよう
に、スイッチング素子３がＯＮ，ＯＦＦし、出力電圧Ｅ
が次第に上昇していく。

【００１５】このようにして、出力電圧Ｅが上限電圧値
Ｅｓ，下限電圧値Ｅｉで決まる所定電圧範囲内にあるよ
うに、スイッチング素子３とスイッチ７とが制御され
る。

【００１６】次に、インダクタ２のインダクタンス値を
上記に比べて大きくした場合の図３に示す電源回路の動
作を、図４（ｂ）を用いて説明する。なお、図４（ｂ）
において、図４（ａ）に対応する電圧，電流，時間など
には同一符号を付けている。

【００１７】この場合の動作も、基本的には、図４
（ａ）に示した動作と同様であるが、インダクタ２のイ
ンダクタンス値が大きいことから、図４（ａ）で説明し
たインダクタ２のインダクタンス値を小さくした場合に
比べ、インダクタ電流ｉ_Lのピーク電流が小さくなる。
このため、スイッチング素子３の１回のＯＮ，ＯＦＦ動
作によってインダクタ２に充電できる電力量は少なくな
り、出力電圧Ｅの上昇分が小さい。従って、上限電圧値
Ｅｓまで出力電圧Ｅを上昇させるためには、多い回数の
スイッチング素子３のＯＮ，ＯＦＦ動作が必要になる。

【００１８】次に、図３に示した従来の電源回路の最大
負荷１２を負荷とする場合の動作を説明するが、まず、
図５（ａ）により、インダクタ２のインダクタンス値が
小さい場合の動作について説明する。ここでも、図４に
対応する電圧，電流，時間などには同一符号を付けてい
る。

【００１９】この場合の動作も、図４（ａ）に示した動
作と基本的には同じであるが、最大負荷１２を実行する
ため、スイッチング素子３のＯＮ期間Ｔ_3Nでは、図４
（ａ）で説明したときよりも、出力コンデンサ９からこ
の最大負荷１２に流れる負荷電流ｉ_R が増加し、このた
め、出力電圧Ｅの降下速度が大きくなってより速く出力
電圧Ｅが低下していく。

【００２０】スイッチング素子３のＯＮ期間Ｔ_3Nでのイ
ンダクタ電流ｉ_Lによるインダクタ２での蓄積電力は、
先の図４（ａ）の場合と同様である。しかし、スイッチ
ング素子３のＯＦＦ期間Ｔ_3Fにインダクタ２から放出さ
れる電力による出力電圧Ｅの上昇傾向は、上記のよう
に、出力コンデンサ９から最大負荷１２への電力放出量
が大きく、これによる出力電圧Ｅの降下量が大きいこと
から、図４（ａ）の場合と比べて小さく、出力電圧Ｅが
上限電圧値Ｅｓに達するまでには、スイッチング素子３
が多くの回数ＯＮ，ＯＦＦ動作することが必要になる。

【００２１】次に、上記のように最大負荷１２を実行し
て、インダクタ２のインダクタンス値が大きい場合の図
３に示す従来の電源回路の動作について、図５（ｂ）に
より説明する。ここでも、図４（ａ）に対応する電圧，
電流，時間などには同一符号を付けている。

【００２２】この場合の動作も、図５（ａ）で説明した
動作と基本的には同じである。しかし、インダクタンス
値の大きいインダクタ２を用いているため、図４（ｂ）
で説明したように、スイッチング素子３のＯＮ期間Ｔ_3N
でのインダクタ電流ｉ_Lが小さく、インダクタ２に充電
される電力量も小さい。そして、図５（ａ）で説明した
ように、最大負荷１２を実行していることにより、スイ
ッチング素子３のＯＦＦ期間Ｔ_3Fでの出力電圧Ｅの降下
量が大きいから、図５（ａ）の場合に比べ、スイッチン
グ素子３の１回のＯＮ，ＯＦＦ動作による出力電圧Ｅの
上昇分が小さくなる。このため、出力電圧Ｅは規定電圧
値Ｅｏよりも低くなり、インダクタ２に充電される電力
量と最大負荷１２によって消費される電力量とのバラン
スがとれる電圧値まで降下する。これにより、最大負荷
１２では、出力電圧Ｅが規定電圧値Ｅｏより充分低い電
圧値で安定化することになり、電源断となる。

【００２３】次に、インダクタ２のインダクタンス値を
小さくして通常負荷１１から最大負荷１２に切り替える
場合の図３に示した従来の電源回路の動作について、図
６（ａ）により説明する。但し、同図（ａ）において、
ｔｓは通常負荷１１から最大負荷１２に切り替えられた
時点を表わし、図４，図５に対応する電圧，電流、期間
などには同一符号を付けている。

【００２４】インダクタ２のインダクタンス値が小さい
状態で通常負荷１１が実行されているときには、図４
（ａ）に説明したように動作し、上限電圧値Ｅｓ，下限
電圧値Ｅｉで決まる所定電圧範囲内の出力電圧Ｅが得ら
れる。また、時点ｔｓで通常負荷１１から最大負荷１２
に切り替えられても、図５（ａ）で説明したように、イ
ンダクタ電流ｉ_Lのピーク電流が大きくてインダクタ２
に充電される電力量が大きく、スイッチング素子３の１
回のＯＮ，ＯＦＦ動作でインダクタ２に充電する電力量
が大きいから、多数回連続したスイッチング素子３のＯ
Ｎ，ＯＦＦ動作が繰り返されるが、出力電圧Ｅは上記所
定電圧範囲内になることができ、電源断とはならない。

【００２５】次に、インダクタ２のインピーダンス値を
大きくして通常負荷１１から最大負荷１２に切り替える
場合の図３に示した従来の電源回路の動作について、図
６（ｂ）により説明する。但し、同図（ｂ）において、
同図（ａ）に対応する電圧，電流，期間などには同一符
号を付けている。

【００２６】インダクタ２のインダクタンス値が大きい
状態で通常負荷１１を実行しているときには、図５
（ａ）に説明したように動作し、上限電圧値Ｅｓ，下限
電圧値Ｅｉで決まる所定電圧範囲内の出力電圧Ｅが得ら
れる。しかし、時点ｔｓで通常負荷１１から最大負荷１
２に切り替えわると、インダクタ２のインダクタンス値
が大きいことから、図５（ｂ）で説明したように、イン
ダクタ電流ｉ_Lはピーク電流が小さくなり、スイッチン
グ素子３の１回のＯＮ期間Ｔ_3Nでインダクタ２に充電す
る電力量は少ない。このため、出力電圧Ｅは最大負荷１
２に切り替えた直後ｔｓから徐々に降下し、規定電圧値
Ｅｏより低い電圧で安定することになる。これにより、
最大負荷１２では、電源断となってしまう。

【００２７】以上のことからして、従来では、最大負荷
１２でも電源断とならないようにするために、インダク
タ２のインダクタンス値を小さく設定していた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
インダクタ２のインダクタンス値を小さくすると、電力
変換効率が低下し、さらに、これに加えて電池容量が低
下して、電池の寿命が短くなるという問題があった。以
下、この点について説明する。

【００２９】図７は図３におけるインダクタ２のインダ
クタンス値を可変とした場合の負荷電流ｉ_Rと電力変換
効率ＰＣとの関係の一具体例を示す特性図であり、縦軸
に電力変換効率ＰＣを、横軸に負荷電流ｉ_Rを夫々とっ
ている。

【００３０】同図において、インダクタ２のインダクタ
ンス値を小さくした場合には、インダクタ電流ｉ_Lのピ
ーク電流が大きくなるため、スイッチング素子３のサチ
ュレーション電圧による損失と入力コンデンサ８の等価
直列抵抗による損失が大きくなる。このため、インダク
タ２のインダクタンス値が小さい場合の電力変換効率Ｐ
Ｃａは図示するように設定されている。即ち、従来で
は、最大負荷１２に対する負荷電流ｉ_R12で電力変換効
率がピークになるようにインダクタ２を設定している。
そこで、通常負荷１１に対する負荷電流ｉ_R11では、図
示するように、電力変換効率特性ＰＣａは悪化する。

【００３１】これに対し、インダクタ２のインダクタン
ス値を大きくした場合には、インダクタ電流ｉ_Lのピー
ク電流が小さくなるために、スイッチング素子３のサチ
ュレーション電圧による損失と入力コンデンサ８の等価
直列抵抗による損失が少なくなる。このために、この場
合の電力変換効率特性ＰＣｂは、図示するように、通常
負荷１１に対する負荷電流ｉ_R11でピークになるよう
に、インダクタ２を設定することができる。しかし、こ
のようにすると、最大負荷１２に対する負荷電流ｉ_R12
では、先に説明したように、出力電圧Ｅが低下して電源
断となる。

【００３２】図８は電源回路の直流電源として用いた電
池の寿命をインダクタ電流ｉ_Lのピーク値による電池容
量変化として示す特性図であって、縦軸に電池容量を、
横軸にインダクタ電流ｉ_Lのピーク値ｉ_LP を夫々示して
いる。

【００３３】同図において、電池容量Ａは、図示するよ
うに、インダクタ電流ｉ_Lのピーク値ｉ_LPに応じて異な
り、このピーク値ｉ_LPが大きくなると、低下する。具体
的には、インダクタ２のインダクタンス値を小さくした
場合のインダクタ電流ｉ_Lのピーク値ｉ_LP2における電池
容量の方が、インダクタ２のインダクタンス値を大きく
した場合のインダクタ電流ｉ_Lのピーク値ｉ_LP1における
電池容量より小さい。これは、電池の内部インピーダン
スによる損失が大きくなるためである。

【００３４】以上のように、電池を直流電源として用い
る装置では、インダクタ２のインダクタンス値を小さく
すると、電力変換効率の悪化に加え、電池容量が低下し
て電池の寿命を短かくするという問題があった。

【００３５】本発明の目的は、かかる問題を解消し、実
行する負荷の大きさにかかわらず、電力変換効率を良好
にし、かつ電池容量の低下を抑圧して電池の寿命を伸ば
すことができるようにした電源回路を提供することにあ
る。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、直流電源からの電力を充放電するインダ
クタのインダクタンス値を負荷の大きさに応じて切り替
える手段を設け、負荷の大きさ毎に最適な電力変換効率
を得ることができ、かつ電池を該直流電源としている場
合には、電池容量の低下を防止して電池寿命を延ばすこ
とができるようにする。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００３８】図１は本発明による電源回路の一実施形態
を示す回路図であって、１５はインダクタ、１６はスイ
ッチであり、図３に対応する部分には同一符号を付けて
重複する説明を省略する。

【００３９】同図において、この実施形態は、インダク
タ２に直列にインダクタ１５を設け、入力端子１４から
の最大負荷実行要求信号Ｓｗでもってスイッチ１６を負
荷切替回路１３と同期してＯＮ，ＯＦＦ制御することに
より、実行する負荷を通常負荷１１にするか、最大負荷
１２にするかに応じて、インダクタ１５をインダクタ２
に付加したり、ショートしたりするものである。

【００４０】いま、負荷切替回路１３がＯＦＦして通常
負荷１１に出力電圧Ｅを供給するものとすると、最大負
荷実行要求信号Ｓｗにより、スイッチ１６はＯＦＦ状態
にある。このために、インダクタ２にインダクタ１５が
直列に付加された状態となる。この状態では、インダク
タ２，１５からなる全体のインダクタのインダクタンス
値Ｌ₁は、インダクタ２だけのときのインダクタンス値
Ｌ₂よりも大きくなり、スイッチング素子３がＯＮ，Ｏ
ＦＦするときのインダクタ電流ｉ_Lのピーク電流が小さ
くなる。

【００４１】図２での時点ｔｓまでは通常負荷１１がか
かる状態での出力電圧Ｅとインダクタ電流ｉ_Lとの変化
を示すものであり、図４（ｂ）で説明したのと同様に、
インダクタ電流ｉ_Lが小さくなってインダクタ２，１５
に充電される電力量は少なくなり、スイッチング素子３
のＯＮ，ＯＦＦ動作に対する出力電圧Ｅの上昇傾向が緩
やかになるが、この出力電圧Ｅを出力電圧監視回路６に
設定されている上限電圧値Ｅｓと下限電圧値Ｅｉで決ま
る上記所定電圧範囲内にあるようにすることができ、電
源断となることがない。

【００４２】また、インダクタ電流ｉ_Lが小さくなるの
で、入力コンデンサ８及びスイッチング素子３の損失を
抑えることができ、これにより、１次側電圧（直流電源
１側の電圧）から２次側電圧（即ち、出力電圧Ｅ）への
電力変換効率が向上する。

【００４３】図２に示すように、時点ｔｓで、入力端子
１４からの最大負荷実行要求信号Ｓｗにより、負荷切替
回路１３がＯＮして負荷が通常負荷１１から最大負荷１
２に切り替わると、これとともに、スイッチ１６がＯＮ
してインダクタ１５がショートし、このインダクタ１５
が除かれてインダクタ２だけとなる。

【００４４】そこで、この場合のインダクタンス値はイ
ンダクタ２だけのインダクタンス値Ｌ₂となり、Ｌ₂＜Ｌ
₁であるから、インダクタ電流ｉ_Lのピーク電流は大きく
なって、インダクタ２に充電される電力量は大きくな
る。このために、最大負荷１２を実行していることによ
り、スイッチング素子３のＯＦＦ期間Ｔ_3Fでの出力コン
デンサ９の放電電力量が大きくなっても、インダクタ２
から出力コンデンサ９に充電される電力量も大きくな
り、従って、この場合も、出力電圧Ｅを上記上限電圧値
Ｅｓと下限電圧値Ｅｉで決まる所定電圧範囲内にするこ
とができ、電源断が生ずることがない。図２での時点ｔ
ｓ以降はこの場合の動作を示すものである。

【００４５】ここでは、最大負荷１２の実行時での電源
断を防止できる点で非常に有効となる。

【００４６】次に、この実施形態での電力変換効率につ
いて、図７を参照して説明する。

【００４７】インダクタ２のインダクタンス値は、最大
負荷１２を実行したとき、電力変換効率が最大になるよ
うに設定している。また、インダクタ１５は、インダク
タ２と組み合わせて通常負荷１１を実行したとき、電力
変換効率が最大になるように設定している。

【００４８】そこで、図７において、最大負荷１２にお
ける電力変換効率としては、そのときの負荷電流ｉ_R12
に対して最大となる電力変換効率ＰＣａとすることがで
き、また、通常負荷１１における電力変換効率として
は、そのときの負荷電流ｉ_R11に対して最大となる電力
変換効率ＰＣｂとすることができる。このようにして、
通常負荷１１の実行時も、また、最大負荷１２の実行時
も、電力変換効率を最大になるようにすることができ
る。

【００４９】次に、この実施形態での直流電源１として
用いられる電池の寿命について、図８を参照して説明す
る。

【００５０】この実施形態では、通常負荷１１を実行す
る際、インダクタンス値はインダクタ２とインダクタ１
５とのインダクタンス値の和になる。このため、インダ
クタンス値は大きくなり、通常負荷１１の実行時のイン
ダクタ電流ｉ_Lのピーク値は図８におけるピーク値ｉ_LP1
となる。また、最大負荷１２を実行する際、インダクタ
ンス値はインダクタ２のインダクタンス値となる。この
ため、インダクタンス値は小さくなり、最大負荷１２の
実行時のインダクタ電流ｉ_Lのピーク値は図８における
ピーク値ｉ_LP2 となる。

【００５１】このことからして、通常負荷１１を実行す
る状態では、インダクタ電流ｉ_Lのピーク値を小さく抑
えることができるため、電池容量の減少を防止すること
ができて電池の寿命を延ばすことができる。

【００５２】以上、この実施形態では、インダクタのイ
ンダクタンス値を切り替えるという簡単な構成でもっ
て、最大負荷の駆動を可能にしながら、電力変換効率の
向上と電池の寿命の延長を図ることが可能となる。

【００５３】なお、上記実施形態では、通常負荷と最大
負荷とを切り替える場合を例としたが、３以上の負荷を
切り替える場合にも同様であり、２以上のインダクタを
用い、実行する負荷に応じてこれらインダクタを組み合
わせて使用することにより、この負荷に応じたインダク
タンス値を設定するようにすればよい。

【００５４】また、上記実施形態は、昇圧型電源回路に
関するものであったが、降圧型電源回路や反転型電源回
路など負荷を切り替えることが必要な電源回路にも広く
適応し得ることはいうまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷の大きさに応じてインダクタンス値を切り替えるこ
とにより、小さい負荷ではインダクタ電流のピーク電流
を抑えることにより、スイッチング素子のサチュレーシ
ョン電圧による損失及び入力コンデンサの等価直列抵抗
による損失を抑えることができて、電力変換効率を改善
することができるし、また、直流電源として使用する電
池の容量の減少を防止して、その寿命を延ばすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電源回路の一実施形態を示す回路
ブロック図である。

【図２】図１に示す実施形態での動作を示すタイミング
チャートである。

【図３】従来の昇圧型の電源回路の一例を示す回路図で
ある。

【図４】図３に示した従来例の通常負荷での動作を示す
タイミングチャートである。

【図５】図３に示した従来例の最大負荷での動作を示す
タイミングチャートである。

【図６】図３に示した従来例の通常負荷から最大負荷に
切り替わるときの動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図７】電源回路におけるインダクタの異なるインダク
タンス値に対する負荷電流と電力変換効率との関係を示
す特性曲線である。

【図８】電源回路におけるインダクタ電流のピーク値に
対する電池の容量の関係を示す特性曲線である。

【符号の説明】

１直流電圧源２インダクタ３スイッチング素子４整流素子５発振回路６出力電圧監視回路７スイッチ８入力コンデンサ９出力コンデンサ１１通常負荷１２最大負荷１３負荷切替回路１４入力端子１５インダクタ１６スイッチ

フロントページの続き (72)発明者常楽雅美茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者酒井康夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者鈴木哲也神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立画像情報システム内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチング素子をＯＮ，ＯＦＦ動作さ
せることにより該直流電源からインダクタに電力を充放
電し、該インダクタから放電される該電力を出力コンデ
ンサに充電して出力電圧を得、該出力電圧を大きさが切
り替わる負荷に供給するようにした電源回路において、該インダクタのインダクタンス値を該負荷の大きさに応
じて切り替える手段を設け、該負荷の大きさに最適なインダクタンス値を設定可能に
構成したことを特徴とする電源回路。
【請求項２】請求項１において、前記インダクタンス値の切替えにより、前記負荷が小さ
いほど、インダクタ電流のピーク値を小さくすることを
特徴とする電源回路。