JPH11168876A - Dc/dc conversion circuit - Google Patents

Dc/dc conversion circuit

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JPH11168876A
JPH11168876A JP33266797A JP33266797A JPH11168876A JP H11168876 A JPH11168876 A JP H11168876A JP 33266797 A JP33266797 A JP 33266797A JP 33266797 A JP33266797 A JP 33266797A JP H11168876 A JPH11168876 A JP H11168876A
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voltage
output voltage
terminal
output
reactor
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JP33266797A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Shigemaru
健 重丸
Tetsuo Omori
哲男 大森
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make thin a DC reactor and to miniaturize a conversion circuit, by providing a switching element from an anode side of a diode being inserted in forward direction between the DC reactor and an output voltage terminal and turning on/off the switching element in synchronization with a main switching element. SOLUTION: A MOS-FET 20 that is provided along a diode 19 that is connected to a DC reactor 3 and an output terminal 6 and a MOS-FET 21 that is connected to an output terminal 18 are both connected in forward direction. When a main switch element 2 continues and a first DC output voltage V1 is controlled constantly by a stabilization control circuit B, the terminal voltage of the FET 21 is proportional to that of an FET 20 and resistance can be ignored, thus also making constant a second DC output voltage V2. When the FET 20 continues, the second output voltage V2 is separated from a first output voltage, and the first DC output voltage V1 cannot be affected by the output voltage, thus constantly maintaining the first output voltage V1 by operating the control circuit B and also the second output voltage V2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、第1の出力電圧が
+1.8V、第2の出力電圧が+2.5Vのごとく出力
電圧に大きな差異のない2出力タイプのDC/DC変換
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-output type DC / DC conversion circuit in which the first output voltage is +1.8 V and the second output voltage is +2.5 V and the output voltages have no significant difference.

【0002】[0002]

【従来の技術】第1の出力電圧に対し、少しばかり電圧
の高い電圧を要求される素子が多くなっている最近の例
では第1の出力電圧が+1.8V、第2の出力電圧が+
2.5Vの如くである。この場合のDC/DC変換回路
の構成方法として2種の方法が使用されている。このよ
うな回路は特に充電完了時と放電末期との電圧差の大き
いバッテリーのような電源より所望の安定な直流電圧を
得る場合に専ら使用される。これらの従来技術を図2、
図3を用いて説明する。図2、図3は変動する直流電源
からスイッチング手法を用いて安定なる直流電圧に変換
する回路の一例を示す。図2は、そのうち同様なスイッ
チング回路を2回路用いて、2つの安定なる直流電圧を
得る回路の一例であり、図3は、直流リアクトルに変圧
器の動作を行わせて、所望する第2の出力電圧を得よう
とする回路の一例である。まず図2を用いて概略の回路
動作を説明する。図3の回路動作の説明は、図2の動作
と異なる部位のみ述べることとする。
2. Description of the Related Art In a recent example in which elements requiring slightly higher voltages than the first output voltage are increasing, the first output voltage is + 1.8V and the second output voltage is + 1.8V.
Like 2.5V. In this case, two types of methods are used as a configuration method of the DC / DC conversion circuit. Such a circuit is used exclusively for obtaining a desired stable DC voltage from a power source such as a battery having a large voltage difference between the time of completion of charge and the end of discharge. These prior arts are shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. 2 and 3 show an example of a circuit for converting a fluctuating DC power supply into a stable DC voltage using a switching method. FIG. 2 shows an example of a circuit for obtaining two stable DC voltages by using two similar switching circuits among them. FIG. 3 shows a circuit in which a DC reactor performs an operation of a transformer to obtain a desired second DC voltage. It is an example of a circuit for obtaining an output voltage. First, a schematic circuit operation will be described with reference to FIG. In the description of the circuit operation in FIG. 3, only the parts different from the operation in FIG. 2 will be described.

【0003】まず回路構成を説明する。’1’は、バッ
テリー等の変動幅のある直流電源、この直流電源の
(+)極にスイッチング素子’2’(MOS−FETで
もバイポーラ素子でもかまわないがここではNチャネル
MOS−FETで説明する)のドレイン端子を接続す
る。スイッチング素子’1’のソース端子を直流リアク
トル’3’の一端とフリーホイールダイオード’4’の
カソード端子に接続する。直流リアクトル’3’の他端
は、第1の出力端子’6’の(+)端子に接続する。次
に非安定な直流電源’1’の(−)極は、フリーホイー
ルダイオード’4’のアノード端子及び第1の出力端
子’6’の(−)端子と接続している。また、第1の出
力端子’6’の(+)(−)極には、濾波用コンデン
サ’5’を接続する。また第1の出力端子’6’の
(+)、(−)端子間には、出力電圧を安定化するため
の検出手段として、抵抗’7’、’8’を直列に接続す
る、その中点を誤差増幅器’9’の(−)極に接続す
る。誤差増幅器’9’の(+)端子には、基本となる基
準電圧’10’を接続する。誤差増幅器’9’の出力端
子を比較増幅器’11’の(+)入力端子に、また
(−)入力端子には、発信器’12’の三角波出力を印
加する。比較増幅器’11’の出力をパルス増幅器’1
3’の入力端子に加える。パルス増幅器の出力をスイッ
チング素子’2’のゲート端子に印加する。これらの安
定化に必要な制御回路を以降安定化制御回路’B’と言
うこととする。スイッチング素子以降の回路をDC/D
C変換回路’A’とする。もう1つの出力電圧回路もブ
ロック’A’と同一構成とし第2の出力電圧を得る。次
に回路動作を説明する。
First, the circuit configuration will be described. "1" is a DC power supply having a fluctuation range such as a battery, and a switching element "2" (a MOS-FET or a bipolar element may be used for the (+) pole of this DC power supply, but an N-channel MOS-FET will be described here). ) Connect the drain terminal. The source terminal of the switching element '1' is connected to one end of the DC reactor '3' and the cathode terminal of the freewheel diode '4'. The other end of the DC reactor '3' is connected to the (+) terminal of the first output terminal '6'. Next, the (-) pole of the unstable DC power supply '1' is connected to the anode terminal of the freewheel diode '4' and the (-) terminal of the first output terminal '6'. A filtering capacitor '5' is connected to the (+) and (-) poles of the first output terminal '6'. Further, between the (+) and (-) terminals of the first output terminal '6', resistors '7' and '8' are connected in series as detecting means for stabilizing the output voltage. The point is connected to the (-) pole of the error amplifier '9'. The basic reference voltage '10' is connected to the (+) terminal of the error amplifier '9'. The output terminal of the error amplifier '9' is applied to the (+) input terminal of the comparison amplifier '11', and the triangular wave output of the oscillator '12' is applied to the (-) input terminal. The output of the comparison amplifier '11' is connected to the pulse amplifier '1'.
Apply to 3 'input terminal. The output of the pulse amplifier is applied to the gate terminal of switching element '2'. The control circuit required for these stabilizations is hereinafter referred to as a stabilization control circuit 'B'. DC / D circuit after switching element
It is assumed that the C conversion circuit is “A”. The other output voltage circuit has the same configuration as the block 'A' and obtains the second output voltage. Next, the circuit operation will be described.

【0004】変動要因たとえば、負荷電流もしくは入力
電圧等の変動が発生した場合の出力電圧の安定化方法を
一例として、入力電圧が変動した場合を例に取り説明す
る。入力直流電圧(Vin)が上昇すると、出力電圧
(V1)も同様に上昇しようとするが、出力端子間に接
続された抵抗’7’、’8’の中間点電圧も上昇しよう
とする。この電圧が基準電圧’10’よりずれると、誤
差増幅回路’9’の出力電圧は、入力電圧の偏差(Vk
−Vr)×誤差増幅器’9’の増幅率の電圧変化となっ
て現れる。この電圧変化により比較増幅器’11’の出
力パルス幅は減少方向に動作する、このパルス電圧をス
イッチング素子’2’のゲート電圧として印加する。こ
のパルス電圧のパルス幅は変動前より幅の狭い。スイッ
チング周波数一定のいわゆるパルスデューティ制御によ
り出力電圧を制御する方式においてはパルス幅が狭くな
る。つまりデューティが小さくなると出力電圧は低下す
る、この動作が、出力電圧分圧値(Vk)が基準電圧
(Vr)と同一となるまで連続して行われる。結果とし
て、入力電圧の変化、出力電流の変化等、出力電圧変動
の要因に対して、常に出力電圧を一定に保持するよう動
作する、結果として出力電圧は一定値に保持される。
A description will be given of an example of a method of stabilizing an output voltage when a change factor such as a load current or an input voltage occurs, taking a case where an input voltage fluctuates as an example. When the input DC voltage (Vin) rises, the output voltage (V1) also tries to rise, but the midpoint voltage of the resistors '7' and '8' connected between the output terminals also tries to rise. When this voltage deviates from the reference voltage '10', the output voltage of the error amplifier circuit '9' becomes equal to the deviation of the input voltage (Vk
−Vr) × appears as a voltage change of the amplification factor of the error amplifier '9'. Due to this voltage change, the output pulse width of the comparison amplifier '11' operates in a decreasing direction. This pulse voltage is applied as the gate voltage of the switching element '2'. The pulse width of this pulse voltage is narrower than before the fluctuation. In a system in which the output voltage is controlled by so-called pulse duty control with a constant switching frequency, the pulse width becomes narrow. In other words, the output voltage decreases as the duty decreases. This operation is continuously performed until the output voltage divided value (Vk) becomes equal to the reference voltage (Vr). As a result, it operates to keep the output voltage constant at all times in response to factors of output voltage fluctuation such as a change in input voltage and a change in output current. As a result, the output voltage is kept at a constant value.

【0005】第2の出力電圧(V2)の安定化動作も第
1の出力電圧(V1)の動作と全く同一である。一般的
なスイッチング回路の動作及び理論は、長谷川 彰著 ス
ィッチング・レギュレータ設計ノウハウ(CQ出版社)
を参照されたい。
The operation of stabilizing the second output voltage (V2) is exactly the same as the operation of the first output voltage (V1). The operation and theory of general switching circuits are described in Akira Hasegawa, switching regulator design know-how (CQ Publishing Company)
Please refer to.

【0006】次に図3における回路構成と動作を説明す
る。非安定な直流電源’1’の(+)端子をスイッチン
グ素子’2’のドレイン端子に接続する。スイッチング
素子’2’のソース端子を直流リアクトル’3’の一端
とフリーホイールダイオード’4’のカソード端子に接
続する。直流リアクトル’3’の他端は、第1の出力端
子’6’の(+)端子に接続する。非安定な直流電源’
1’の(−)極は、フリーホイールダイオード’4’の
アノード端子及び第1の出力端子’6’の(−)端子と
接続している。また、出力端子’6’の(+)(−)極
には、濾波用コンデンサ’5’を接続している。ここで
直流リアクトル’3’には、別巻線’14’が同一磁心
上に巻き付けされ巻線’15’とは変圧器構成となって
いる。また極性は、逆極性となるように構成してある。
この巻線’14’の巻初め側を巻線’15’の巻終わり
側に接続する。この巻線’14’の両端にダイオード’
16’、濾波コンデンサ’17’を接続する。このコン
デンサ’17’とダイオード’16’の接続点より出力
端子’18’を引き出し第2の出力電圧(V2)の出力
端子とする。なお安定化のための制御回路は、ブロッ
ク’B’で示すがこれは図2に示す制御回路と同一であ
る。次に本回路の動作を説明する。スイッチング素子’
2’が導通する(ONモード)ことにより直流リアクト
ル’3’の巻線’15’の両端には、入力電圧(Vi
n)と出力電圧(V1)とスイッチング素子’2’での
電圧降下分の電圧との差分の電圧(Vr1)が印加され
る。このとき直流リアクトル’3’の巻線’14’には
巻線’15’と巻線’15’の巻数比に比例した電圧
(Vr2)が発生するが、ダイオード’16’の遮断動
作(逆電圧として印加される)の為、出力電圧(V2)
にはエネルギーは供給されない。次にスイッチング素
子’2’が非道通(OFF)モードとなると直流リアク
トル’3’の巻線’15’に蓄積されている電流エネル
ギーはフリーホイールダイオード’4’濾波コンデン
サ’5’並びに出力端子’6’及び第1の電圧の負荷’
22’を経由して流れ続ける。このとき直流リアクト
ル’3’の巻線’15’には、出力電圧(V1)からフ
リーホイールダイオード’4’の電圧降下分の差分の電
圧が発生している。直流リアクトル’3’でのもう1つ
の巻線’14’の両端に発生する電圧は巻線’15’と
巻線’14’の巻数比に応じた電圧が発生する。この電
圧(V2)は、eの方向が(+)となるような極性とな
るため、ダイオード’16’は導通し巻線’14’に発
生する電圧がダイオード’16’を経由して濾波コンデ
ンサ’17’及び出力端子’18’及び第2の電圧の負
荷’23’に伝達する。ここで第1の出力電圧(V1)
は、DC/DC安定化制御回路の動作により一定に保持
されており、フリーホイールダイオード’4’の電圧降
下が一定であるならば、巻線’14’に発生する電圧も
ほぼ一定となる。実際シリコン接合によるダイオードは
ほぼこの電圧は一定と考えて良い。結果として第2の出
力電圧(V2)もほぼ一定となる。この方式は、簡単な
構成で2つの出力電圧が得られる方式として良く用いら
れている。ここでスイッチング素子として使用したMO
S−FETのゲート端子の駆動電圧は、ソース端子より
数ボルト高い電圧が必要である。この為の電圧は、別途
用意する事が必要である。ただし、このような動作を行
うためのバイアス電圧を内蔵した集積回路も市販されて
いる。このようなDC/DC変換回路の実装要求として
は、独立した電源ユニット回路として独自の実装エリア
を持つことはなく、論理回路の近傍に実装を要求される
ことが多く、特に最近の論理素子の薄型化(ノートブッ
クタイプの論理基板は特にその要求が強い)要求が厳し
く3mm以下と要求が多い、DC/DC変換回路におい
ても例外ではない。ここで問題となるのは、巻線部の薄
型化である。巻線部は、磁心に導線を巻回して作成され
るので、巻線数が少ないほど、また巻線構成が単純なほ
ど小型化ができるが、図3の例に示す回路構成では、第
2の出力電圧の精度を向上させるため、巻数は最適巻数
比となるように普通より多く巻く必要がある。また変圧
器構成とするため、2つの巻線を巻回す必要がある。こ
れらの理由により、巻線部品が隘路となり、半導体の薄
型化に対応した薄型化が出来ない。
Next, the circuit configuration and operation in FIG. 3 will be described. The (+) terminal of the unstable DC power supply '1' is connected to the drain terminal of the switching element '2'. The source terminal of the switching element '2' is connected to one end of the DC reactor '3' and the cathode terminal of the freewheel diode '4'. The other end of the DC reactor '3' is connected to the (+) terminal of the first output terminal '6'. Unstable DC power supply '
The (-) pole of 1 'is connected to the anode terminal of the freewheel diode' 4 'and the (-) terminal of the first output terminal' 6 '. A filtering capacitor '5' is connected to the (+) and (-) poles of the output terminal '6'. Here, another winding '14' is wound around the same magnetic core around the DC reactor '3', and the winding '15' has a transformer configuration. The polarities are configured to be opposite polarities.
The winding start side of the winding '14' is connected to the winding end side of the winding '15'. Diodes are placed at both ends of this winding '14'.
16 'and the filtering capacitor' 17 'are connected. An output terminal '18' is drawn out from a connection point between the capacitor '17' and the diode '16' and used as an output terminal for the second output voltage (V2). A control circuit for stabilization is indicated by a block 'B', which is the same as the control circuit shown in FIG. Next, the operation of this circuit will be described. Switching element '
2 'conducts (ON mode), so that the input voltage (Vi) is applied across the winding' 15 'of the DC reactor' 3 '.
n), an output voltage (V1), and a voltage (Vr1) having a difference between the output voltage (V1) and a voltage corresponding to a voltage drop at the switching element '2' are applied. At this time, a voltage (Vr2) proportional to the turns ratio of the winding '15' to the winding '15' is generated in the winding '14' of the DC reactor '3'. Output voltage (V2)
Is not supplied with energy. Next, when the switching element '2' is in the non-conducting (OFF) mode, the current energy stored in the winding '15' of the DC reactor '3' is converted to the freewheel diode '4', the filtering capacitor '5' and the output terminal ' 6 'and the first voltage load'
Continue flowing through 22 '. At this time, a voltage corresponding to the voltage drop of the freewheel diode '4' from the output voltage (V1) is generated in the winding '15' of the DC reactor '3'. The voltage generated across the other winding '14' in the DC reactor '3' is a voltage corresponding to the turns ratio between the winding '15' and the winding '14'. Since this voltage (V2) has a polarity such that the direction of e becomes (+), the diode '16' conducts and the voltage generated in the winding '14' passes through the diode '16' to the filtering capacitor. '17' and the output terminal '18' and the second voltage load '23'. Here, the first output voltage (V1)
Is kept constant by the operation of the DC / DC stabilization control circuit. If the voltage drop of the freewheel diode '4' is constant, the voltage generated in the winding '14' is also substantially constant. In fact, it can be considered that this voltage is almost constant in a diode using a silicon junction. As a result, the second output voltage (V2) is also substantially constant. This method is often used as a method for obtaining two output voltages with a simple configuration. The MO used here as the switching element
The drive voltage of the gate terminal of the S-FET needs to be several volts higher than the source terminal. The voltage for this needs to be prepared separately. However, an integrated circuit having a built-in bias voltage for performing such an operation is also commercially available. Such a DC / DC conversion circuit mounting requirement does not have its own mounting area as an independent power supply unit circuit, but is often required to be mounted near a logic circuit. The demand for a thinner type (particularly, a notebook-type logic board is particularly demanding) is strict, and is often 3 mm or less. The DC / DC conversion circuit is no exception. The problem here is the thinning of the winding part. Since the winding portion is formed by winding a conductive wire around a magnetic core, the smaller the number of windings and the simpler the winding configuration, the smaller the size can be. However, in the circuit configuration shown in FIG. In order to improve the accuracy of the output voltage, the number of turns needs to be increased more than usual so as to obtain an optimum turns ratio. In addition, two windings need to be wound in order to form a transformer. For these reasons, the winding parts become a bottleneck, and it is impossible to make the semiconductor device thinner corresponding to the thinner semiconductor.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図2、及び図3におい
て、従来回路の例を示した。図2の例においては、同一
回路を2回路必要とするため、使用部品点数が多くなる
こと及び、多大な実装面積を必要とすること、また信頼
性においても部品数が多いため、低いものとなる、同様
な理由で価格の高いものとなる。図3の例においては、
使用部品数は図2の例に比して圧倒的に少ない為、実装
面積も少なくて良く、また信頼性も高い、価格も低いと
言う点でも有利であるが、本回路をチップ化し極薄い電
源とする場合、2つの巻線を持つ直流リアクトルの薄型
化に難点(従前説明したように、第2の出力電圧の精度
を向上させるため、巻数は最適巻数比となるように普通
より多く巻く必要がある。また変圧器構成とするため、
2つの巻線を巻回す必要がある。)があり、半導体素子
と同等もしくは同等値以下に低背化できないと言う問題
があった。
FIGS. 2 and 3 show examples of conventional circuits. In the example of FIG. 2, two identical circuits are required, so that the number of components used is large, and a large mounting area is required. In addition, the reliability is low because the number of components is large. Yes, for the same reason it will be expensive. In the example of FIG.
The number of parts used is overwhelmingly smaller than that of the example of FIG. 2, so that the mounting area may be small, the reliability is high, and the price is low. When a power supply is used, it is difficult to reduce the thickness of a DC reactor having two windings. (As described above, in order to improve the accuracy of the second output voltage, the number of turns is more than usual so as to have an optimum turns ratio. It is necessary to use a transformer,
Two windings need to be wound. ), And there is a problem that the height cannot be reduced to a value equal to or less than the equivalent value of the semiconductor element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】薄型化達成に問題のある
直流リアクトルの構造を単純化し、第2の電圧出力を、
全て得半導体による回路構成で実現する。具体的には、
直流リアクトルと出力端子間にダイオードを順方向に挿
入する事、およびこのダイオードのアノード側よりスイ
ッチ素子を設けて、、スイッチング素子導通時に導通さ
せスイッチング素子非道通時(OFF時)に同様にOF
Fとなるように構成させる。また前述のダイオードの両
端に、同様にスイッチング素子を接続し、メインのスイ
ッチング素子が導通時OFF、非道通時ONとなるよう
に構成することにより達成できる。
Means for Solving the Problems The structure of a DC reactor having a problem in achieving a reduction in thickness is simplified, and the second voltage output is reduced.
All are realized by a circuit configuration using a semiconductor. In particular,
A diode is inserted between the DC reactor and the output terminal in the forward direction, and a switching element is provided from the anode side of the diode. The switching element is turned on when the switching element is turned on.
F. A switching element is similarly connected to both ends of the diode, and the main switching element is turned off when conducting and turned on when not conducting.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例である図1によ
り回路構成と動作を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The circuit configuration and operation will be described with reference to FIG. 1, which is an embodiment of the present invention.

【0010】電池等の非安定な直流電源’1’の(+)
極にスイッチング素子’2’のドレイン端子を接続し、
またスイッチング素子’2’のソース端子を直流リアク
トル’3’の一端及びフリーホイールダイオード’4’
のカソード端子に接続する。直流リアクトル’3’の他
端には、ダイオード’19’のアノード端子及び、MO
S−FET(ここではNチャネル型)’21’のソース
端子を接続する。ダイオード’19’のカソード端子を
出力端子’6’の(+)端子に、またダイオード’1
9’のアノード端子・カソード端子間にMOS−FET
(ここでは、Pチャネル型)’20’を接続する。MO
S−FET’21’のドレイン端子を第2の出力電圧
(V2)の出力端子’18’の(+)端子と濾波コンデ
ンサ’17’に接続する。濾波コンデンサ’17’の他
端は、第1の出力端子(V1)の(+)端子に接続す
る。直流電源’1’の(−)電極は、フリーホイールダ
イオード’4’のアノード端子、そして濾波コンデン
サ’5’及び第1の出力端子’6’の(−)端子に接続
される。第1の出力電圧(V1)は、出力端子’6’の
(+)端子と(−)端子より、また第2の出力電圧(V
2)は出力端子’18’の(+)端子と出力端子’6’
の(−)端子間となる。ここで2つのMOS−FET’
20’、’21’はいずれも内蔵ダイオードが順方向に
なるように接続されていることになる。また安定化動作
に必要な制御回路はブロック’B’で示す構成となるが
本回路は従来回路の構成と同一なので説明は省略する。
次に回路動作の説明を詳述する。スイッチング素子’
2’が導通時(ONモード)、図4に示す等価回路が形
成される。直流電圧(V1)が一定に制御されていると
するならば、電圧Va、V2及びIaは、 Va=V1+Vd V2=Va−Vb Ia=(Vin−V1−Vd)/L×Ton となる。ここでVbは制御素子にMOS−FETを使用
する場合、チャネル抵抗×電流となりチャネル抵抗は数
十mオームでありかつ出力電流が小の場合Vdに比し無
視できるほど小さくできる。結局、 V2=V1+Vd となりVdは、シリコン接合のダイオードであるならば
ほぼ一定であるので、結局V2も一定値となる。ここで
Vd=0.7Vの電圧降下を持つダイオードを使用すれ
ば良いわけである。次に、メインスイッチング素子’
2’が非道通時(OFFモード)、制御素子Nチャネル
のMOS−FET’21’もOFFとし、逆にダイオー
ド’19’の両端に接続している制御素子Pチャネルの
MODS−FET’20’はONになるよう制御するな
らば、このときの回路は図5に示す等価回路となる。つ
まりフリーホイールダイオード’4’と直流リアクト
ル’3’、制御素子PチャネルMOS−FET(SW
2)’20’と出力端子’6’の閉ループ回路である。
制御素子NチャネルMOS−FET’21’はOFFモ
ードとなっているため、第2の出力端子’18’への回
路は、制御素子’21’の内蔵ダイオードで出力端子’
6’へ接続されている。ただし、制御素子’20’の導
通時はチャネル抵抗×電流の値を先述の内蔵ダイオード
の電圧降下分より小さくしておけば、結局内蔵ダイオー
ドは逆バイアス状態となり第2の出力電圧(V2)の回
路は、第1の出力電圧(V1)の回路より切り離されて
いる状態となっている。このときの直流リアクトル’
3’に流れる電流は、 Ia=Ia’−(V1+Vd)/L×Toff となる。このとき、直流リアクトル’3’の作用により
良く知られているDC/DC電源の動作モードと同様な
電流モードとなり第1の出力電圧(V1)は、制御素子
PチャネルMOS−FET’20’の導通(ON)/非
道通(OFF)により出力電圧は影響されることはな
い。第2の出力電圧(V2)は、直流リアクトル’3’
の電流増加分これはパルス幅増加分に比例しているが、
これは V2−V1=√(負荷抵抗(R2)×L×Id×Id) となる。2つの制御素子の動作に必要なパルス電圧は、
次のように簡単に得ることが出来る。まず制御素子Nチ
ャネルMOS−FET’21’のゲート電圧は、メイン
スイッチング素子’2’と同一の電圧をゲート端子に印
加、制御素子PチャネルMOS−FET’20’のゲー
ト端子には、メインスイッチング素子’2’のゲート端
子電圧をインバートしたパルス電圧を印加すればよい。
この電圧は、メインスイッチング素子’2’のゲート端
子電圧に1段のインバート回路を挿入すれば簡単に得る
ことが出来る。第1の出力電圧(V1)は、制御回路’
B’の動作により常に一定に保持されているので結果と
して第2の出力電圧(V2)も一定となる。本回路を使
用すると2出力回路があるにも関わらず、巻線部品はメ
インの直流リアクトル1ヶのみとなるが、単純な巻線構
成で良いので小型化が可能である、また他の構成部品
は、全て半導体部品であるので低背化が可能である。な
お本発明の実施例では、制御素子として、全てMOS−
FETを使用した回路での動作を説明したが、これらを
バイポーラ型の素子を使用した場合でも同様な動作とな
ることは明白である。
(+) Of an unstable DC power source '1' such as a battery
Connect the drain terminal of switching element '2' to the pole,
The source terminal of the switching element '2' is connected to one end of the DC reactor '3' and the freewheel diode '4'.
To the cathode terminal. The other end of the DC reactor '3' is connected to the anode terminal of the diode '19' and the MO terminal.
The source terminal of the S-FET (here, N-channel type) '21' is connected. The cathode terminal of the diode '19' is connected to the (+) terminal of the output terminal '6', and the diode '1'
MOS-FET between anode terminal and cathode terminal of 9 '
(Here, P-channel type) '20' is connected. MO
The drain terminal of the S-FET '21' is connected to the (+) terminal of the output terminal '18' of the second output voltage (V2) and the filtering capacitor '17'. The other end of the filtering capacitor '17' is connected to the (+) terminal of the first output terminal (V1). The (-) electrode of the DC power supply '1' is connected to the anode terminal of the freewheel diode '4', and to the filtering capacitor '5' and the (-) terminal of the first output terminal '6'. The first output voltage (V1) is supplied from the (+) terminal and the (-) terminal of the output terminal '6' and the second output voltage (V1).
2) is the (+) terminal of the output terminal '18' and the output terminal '6'
(-) Terminals. Here two MOS-FET '
Both 20 'and' 21 'are connected so that the built-in diodes are in the forward direction. The control circuit required for the stabilizing operation has a configuration shown by a block 'B', but since this circuit is the same as the configuration of the conventional circuit, the description is omitted.
Next, the operation of the circuit will be described in detail. Switching element '
When 2 ′ conducts (ON mode), the equivalent circuit shown in FIG. 4 is formed. Assuming that the DC voltage (V1) is controlled to be constant, the voltages Va, V2, and Ia are as follows: Va = V1 + Vd V2 = Va−Vb Ia = (Vin−V1−Vd) / L × Ton Here, when a MOS-FET is used as a control element, Vb becomes channel resistance × current, the channel resistance is several tens of mΩ, and when the output current is small, it can be made negligibly small compared to Vd. Eventually, V2 = V1 + Vd, and Vd is almost constant if the diode is a silicon junction, so that V2 also has a constant value. Here, a diode having a voltage drop of Vd = 0.7 V may be used. Next, the main switching element
2 'is off (OFF mode), the control element N-channel MOS-FET' 21 'is also turned off, and conversely, the control element P-channel MODS-FET' 20 'connected to both ends of the diode' 19 '. Is controlled to be ON, the circuit at this time is an equivalent circuit shown in FIG. That is, the freewheel diode '4', the DC reactor '3', and the control element P-channel MOS-FET (SW
2) A closed loop circuit consisting of '20' and output terminal '6'.
Since the control element N-channel MOS-FET '21' is in the OFF mode, the circuit to the second output terminal '18' uses the built-in diode of the control element '21' for the output terminal '
6 '. However, if the value of (channel resistance × current) is made smaller than the above-mentioned voltage drop of the built-in diode when the control element '20' is conducting, the built-in diode will be in a reverse bias state after all and the second output voltage (V2) will be reduced. The circuit is in a state of being disconnected from the circuit of the first output voltage (V1). DC reactor at this time
The current flowing through 3 ′ is as follows: Ia = Ia ′ − (V1 + Vd) / L × Toff At this time, the current mode becomes the same as the well-known operation mode of the DC / DC power supply due to the action of the DC reactor '3', and the first output voltage (V1) is changed by the control element P-channel MOS-FET '20'. The output voltage is not affected by conduction (ON) / non-conduction (OFF). The second output voltage (V2) is the DC reactor '3'
This is proportional to the pulse width increase,
This results in V2−V1 = √ (load resistance (R2) × L × Id × Id). The pulse voltage required for the operation of the two control elements is
It can be easily obtained as follows. First, the same voltage as that of the main switching element '2' is applied to the gate terminal of the control element N-channel MOS-FET '21'. A pulse voltage obtained by inverting the gate terminal voltage of the element '2' may be applied.
This voltage can be easily obtained by inserting a one-stage inverting circuit into the gate terminal voltage of the main switching element '2'. The first output voltage (V1) is controlled by the control circuit
The second output voltage (V2) also becomes constant as a result because it is always kept constant by the operation of B '. When this circuit is used, there is only one main DC reactor, despite the fact that there is a two-output circuit. Can be reduced in height because they are all semiconductor components. In the embodiment of the present invention, all the MOS-
Although the operation in the circuit using the FET has been described, it is obvious that the same operation can be obtained even when using a bipolar element.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明を使用すれば、DC/DC変換回
路の低背化が可能となると同時に使用部品数低減も図る
ことが出来る。
According to the present invention, the height of the DC / DC conversion circuit can be reduced and the number of parts used can be reduced.

【0012】低背化出来る理由 ・直流リアクトルを除き、半導体素子による構成(コン
デンサを除く) ・使用する直流リアクトルは、非常に単純な構成であ
る。
Reasons why the height can be reduced: A configuration using semiconductor elements (excluding a capacitor) except for a DC reactor. A DC reactor to be used has a very simple configuration.

【0013】この結果として、ノートパソコンの高密度
実装化及び薄型化が可能となる。
As a result, the notebook personal computer can be mounted at high density and thinned.

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

【図1】本発明の1実施例を示すDC/DC変換回路。FIG. 1 is a DC / DC conversion circuit showing one embodiment of the present invention.

【図2】従来の回路で同一回路を2回路持つDC/DC
変換回路の1実施例。
FIG. 2 shows a DC / DC circuit having two identical circuits in a conventional circuit.
One embodiment of a conversion circuit.

【図3】従来回路で2つの巻線を持つリアクトルを使用
したDC/DC変換回路の1実施例。
FIG. 3 shows an embodiment of a DC / DC conversion circuit using a reactor having two windings in a conventional circuit.

【図4】本発明の実施例におけるONモード時の等価回
路。
FIG. 4 is an equivalent circuit in an ON mode according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例におけるOFFモード時の等価
回路。
FIG. 5 is an equivalent circuit in an OFF mode according to the embodiment of the present invention.

【図6】制御素子の動作タイミングチャート。FIG. 6 is an operation timing chart of a control element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直流電源、 2…MOS−FET、 3…直
流リアクトル、4…ダイオード、 5…コンデンサ、
6…出力端子、7、8…抵抗、 9…誤差
増幅器、 10…基準電圧、11…比較増幅器、
12…発信器、 13…パルス増幅器、14、
15…巻線、 16…ダイオード、 17…コンデ
ンサ、18…出力端子、 19…ダイオード、
20、21…MOS−FET、22…第1の出力電圧の
負荷、 23…第2の出力電圧の負荷、
A…DC/DC変換部、 B…安
定化制御回路。
1: DC power supply, 2: MOS-FET, 3: DC reactor, 4: Diode, 5: Capacitor,
6 output terminal, 7, 8 resistance, 9 error amplifier, 10 reference voltage, 11 comparison amplifier,
12 ... oscillator, 13 ... pulse amplifier, 14,
15 ... winding, 16 ... diode, 17 ... capacitor, 18 ... output terminal, 19 ... diode,
20, 21: MOS-FET, 22: load of first output voltage, 23: load of second output voltage,
A: DC / DC converter, B: Stabilization control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源と直流リアクトル、ON/OFF
動作を行うスイッチング素子およびフリーホイールダイ
オード、出力濾波コンデンサで構成されスイッチング素
子の動作デューティを制御して出力電圧を一定に制御す
るいわゆるDC/DC変換回路において、直流リアクト
ルと炉波コンデンサの間にダイオードを順方向に接続
し、かつリアクトルとダイオードの接続点よりスイッチ
ング素子の動作に同期して動作する2つのスイッチング
素子のそれぞれの一端を接続する、第1のスイッチング
素子の他端は、ダイオードのカソードに接続、第2のス
イッチング素子の他端は、第2の出力端子に接続してな
る2つの出力を持つDC/DC変換回路。
1. DC power supply and DC reactor, ON / OFF
In a so-called DC / DC conversion circuit, which is composed of a switching element that performs an operation, a freewheel diode, and an output filtering capacitor and controls an operation duty of the switching element to control an output voltage to be constant, a diode is provided between a DC reactor and a reactor wave capacitor. Are connected in the forward direction, and one end of each of two switching elements operating in synchronization with the operation of the switching element is connected from a connection point between the reactor and the diode. The other end of the first switching element is connected to the cathode of the diode. And a DC / DC conversion circuit having two outputs connected to the other end of the second switching element and a second output terminal.
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