JPH11252901A - 昇圧型ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents
昇圧型ｄｃ−ｄｃコンバータInfo
- Publication number
- JPH11252901A JPH11252901A JP6476498A JP6476498A JPH11252901A JP H11252901 A JPH11252901 A JP H11252901A JP 6476498 A JP6476498 A JP 6476498A JP 6476498 A JP6476498 A JP 6476498A JP H11252901 A JPH11252901 A JP H11252901A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- choke coil
- voltage
- converter
- circuit
- output terminal
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率で出力電圧の電圧変動幅が小さい昇圧
型のＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。 【解決手段】 入力端子１とアースとの間にチョークコ
イルＬ１とスイッチングトランジスタＱ１を直列に接続
する。そして、チョークコイルＬ１のスイッチングトラ
ンジスタＱ１側の一端と出力端子２との間に整流ダイオ
ードＤ１を接続し、同時にチョークコイルＬ１の入力端
子１側の一端と出力端子２との間に補助ダイオードＤ２
を接続する。補助ダイオードＤ２を介して出力側に供給
するエネルギーの分だけチョークコイルＬ１を流れる電
流は小さくて済み、電力損失が低減される。
型のＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。 【解決手段】 入力端子１とアースとの間にチョークコ
イルＬ１とスイッチングトランジスタＱ１を直列に接続
する。そして、チョークコイルＬ１のスイッチングトラ
ンジスタＱ１側の一端と出力端子２との間に整流ダイオ
ードＤ１を接続し、同時にチョークコイルＬ１の入力端
子１側の一端と出力端子２との間に補助ダイオードＤ２
を接続する。補助ダイオードＤ２を介して出力側に供給
するエネルギーの分だけチョークコイルＬ１を流れる電
流は小さくて済み、電力損失が低減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータの効率向上を図るための技術に関する。
ータの効率向上を図るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子装置には小型で可搬性が高い
ことが要求される。そのために装置の電源としては電池
が使用され、装置内部に設けられる電源回路には昇圧型
のＤＣ−ＤＣコンバータが用いられることが多い。図２
には、電圧昇圧用の電源回路として一般的に使用されて
いるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を示した。図２に示
す回路の構成および動作は、概ね以下のようである。図
２において、入力端子１とアースの間にチョークコイル
Ｌ１とスイッチングトランジスタＱ１が直列に接続さ
れ、また、入力端子１とアースの間にはフィルタ用のコ
ンデンサＣ１が接続される。チョークコイルＬ１とスイ
ッチングトランジスタＱ１のコレクタとの接続点は整流
ダイオードＤ１を介して出力端子２に接続され、出力端
子２とアースとの間には平滑コンデンサＣ２が接続され
る。出力端子２とアースとの間にさらに電圧検出用の抵
抗Ｒ１とＲ２が直列に接続され、抵抗Ｒ１とＲ２の接続
点はスイッチングトランジスタＱ１のベースに設けられ
ている制御回路３に接続される。
ことが要求される。そのために装置の電源としては電池
が使用され、装置内部に設けられる電源回路には昇圧型
のＤＣ−ＤＣコンバータが用いられることが多い。図２
には、電圧昇圧用の電源回路として一般的に使用されて
いるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を示した。図２に示
す回路の構成および動作は、概ね以下のようである。図
２において、入力端子１とアースの間にチョークコイル
Ｌ１とスイッチングトランジスタＱ１が直列に接続さ
れ、また、入力端子１とアースの間にはフィルタ用のコ
ンデンサＣ１が接続される。チョークコイルＬ１とスイ
ッチングトランジスタＱ１のコレクタとの接続点は整流
ダイオードＤ１を介して出力端子２に接続され、出力端
子２とアースとの間には平滑コンデンサＣ２が接続され
る。出力端子２とアースとの間にさらに電圧検出用の抵
抗Ｒ１とＲ２が直列に接続され、抵抗Ｒ１とＲ２の接続
点はスイッチングトランジスタＱ１のベースに設けられ
ている制御回路３に接続される。
【０００３】以上のような構成とした回路においては、
先ず入力端子１に外部の電池（図示せず）などから入力
電圧が供給されると、制御回路３は駆動信号をスイッチ
ングトランジスタＱ１に供給する。するとスイッチング
トランジスタＱ１はオンオフ動作を繰り返し、電流を断
続させる。ここでチョークコイルＬ１は、スイッチング
トランジスタＱ１がオン状態である間は電流の流通とと
もにエネルギーを蓄積するが、スイッチングトランジス
タＱ１がオフ状態となるとフライバック電圧の形でエネ
ルギーを放出する。この時、チョークコイルＬ１とスイ
ッチングトランジスタＱ１の接続点には、入力電圧に先
のフライバック電圧が重畳された高い電圧が生じる。こ
の２つの電圧の重畳電圧は整流ダイオードＤ１を通過
し、平滑コンデンサＣ２を充電する。これにより平滑コ
ンデンサＣ２の端子間に生じる電圧が電源回路の出力電
圧となり、出力端子２を介して外部の負荷へ供給され
る。
先ず入力端子１に外部の電池（図示せず）などから入力
電圧が供給されると、制御回路３は駆動信号をスイッチ
ングトランジスタＱ１に供給する。するとスイッチング
トランジスタＱ１はオンオフ動作を繰り返し、電流を断
続させる。ここでチョークコイルＬ１は、スイッチング
トランジスタＱ１がオン状態である間は電流の流通とと
もにエネルギーを蓄積するが、スイッチングトランジス
タＱ１がオフ状態となるとフライバック電圧の形でエネ
ルギーを放出する。この時、チョークコイルＬ１とスイ
ッチングトランジスタＱ１の接続点には、入力電圧に先
のフライバック電圧が重畳された高い電圧が生じる。こ
の２つの電圧の重畳電圧は整流ダイオードＤ１を通過
し、平滑コンデンサＣ２を充電する。これにより平滑コ
ンデンサＣ２の端子間に生じる電圧が電源回路の出力電
圧となり、出力端子２を介して外部の負荷へ供給され
る。
【０００４】なお、出力電圧は、制御回路３が抵抗Ｒ
１、Ｒ２の接続点に生じる分圧電圧を監視し、その分圧
電圧に応じてスイッチングトランジスタＱ１のオンデュ
ーティを変化させることによりほぼ一定に保たれる。し
かし現実には、急に負荷の要求するエネルギー量が大き
くなった時、制御動作の時間差、平滑コンデンサＣ２の
静電容量の制限などの様々な要因により、出力電圧の低
下を完全に防止することは不可能となっている。そのた
め、実際に電源回路を製作する場合には、主としてコス
ト上の理由で、電源回路の出力電圧の変動範囲を負荷が
正常に動作できる程度まで許容することになる。
１、Ｒ２の接続点に生じる分圧電圧を監視し、その分圧
電圧に応じてスイッチングトランジスタＱ１のオンデュ
ーティを変化させることによりほぼ一定に保たれる。し
かし現実には、急に負荷の要求するエネルギー量が大き
くなった時、制御動作の時間差、平滑コンデンサＣ２の
静電容量の制限などの様々な要因により、出力電圧の低
下を完全に防止することは不可能となっている。そのた
め、実際に電源回路を製作する場合には、主としてコス
ト上の理由で、電源回路の出力電圧の変動範囲を負荷が
正常に動作できる程度まで許容することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、電源としての
電池から供給される電圧とエネルギー量について考える
と、使用時間が長くなるに連れて電池が供給できる電
圧、エネルギー量は低下していく。供給される電圧、エ
ネルギー量が低下したことにより、電源回路の出力電圧
が許容された変動範囲を越えて低下するようになると、
それが電池の使用限界となり、電池の交換あるいは再充
電が必要となる。当然、使用限界までの電池の連続使用
時間は長い方が良い。電池や負荷などの他の条件が同じ
である場合、特に電源回路の効率の高低が電池の連続使
用時間に大きな影響を及ぼすことになる。また、電源回
路内に電圧変動を引き起こす要因があると、それが局部
的に損失の発生量を増加させ、さらに電池の連続使用時
間を短くすることがある。そこで本発明は、変換効率が
高く、回路内で発生する電圧変動を抑制した昇圧型のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを提供することを目的とする。
電池から供給される電圧とエネルギー量について考える
と、使用時間が長くなるに連れて電池が供給できる電
圧、エネルギー量は低下していく。供給される電圧、エ
ネルギー量が低下したことにより、電源回路の出力電圧
が許容された変動範囲を越えて低下するようになると、
それが電池の使用限界となり、電池の交換あるいは再充
電が必要となる。当然、使用限界までの電池の連続使用
時間は長い方が良い。電池や負荷などの他の条件が同じ
である場合、特に電源回路の効率の高低が電池の連続使
用時間に大きな影響を及ぼすことになる。また、電源回
路内に電圧変動を引き起こす要因があると、それが局部
的に損失の発生量を増加させ、さらに電池の連続使用時
間を短くすることがある。そこで本発明は、変換効率が
高く、回路内で発生する電圧変動を抑制した昇圧型のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、外部から電源
が供給される入力端子に対してチョークコイルとスイッ
チング素子を直列に接続し、スイッチング素子のオンオ
フ動作に伴ってチョークコイルに現れた電圧を利用し
て、入力電圧よりも高い出力電圧を得る昇圧型のＤＣ−
ＤＣコンバータにおいて、チョークコイルのスイッチン
グ素子側の一端と出力端子との間に主整流素子を接続
し、チョークコイルの入力端子側の他端と出力端子との
間に補助ダイオードを接続したことを特徴とする。
が供給される入力端子に対してチョークコイルとスイッ
チング素子を直列に接続し、スイッチング素子のオンオ
フ動作に伴ってチョークコイルに現れた電圧を利用し
て、入力電圧よりも高い出力電圧を得る昇圧型のＤＣ−
ＤＣコンバータにおいて、チョークコイルのスイッチン
グ素子側の一端と出力端子との間に主整流素子を接続
し、チョークコイルの入力端子側の他端と出力端子との
間に補助ダイオードを接続したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】入力端子とアースとの間にチョー
クコイルとスイッチング素子を直列に接続し、チョーク
コイルのスイッチング素子側の一端と出力端子との間に
主整流素子を、チョークコイルの入力端子側の一端と出
力端子との間に補助ダイオードを接続する。
クコイルとスイッチング素子を直列に接続し、チョーク
コイルのスイッチング素子側の一端と出力端子との間に
主整流素子を、チョークコイルの入力端子側の一端と出
力端子との間に補助ダイオードを接続する。
【０００８】
【実施例】変換効率の向上と電圧変動の抑制を図った本
発明による昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を図１
に示した。図１に示す回路は、図２の回路とはチョーク
コイルＬ１の入力端子１側の一端と出力端子２との間に
補助ダイオードＤ２を接続した点が異なっており、その
他の回路部分については図２と同一の構成としている。
チョークコイルＬ１、スイッチングトランジスタＱ１お
よび整流ダイオードＤ１が形成するコンバータの基本回
路部分では、チョークコイルＬ１が有する直流抵抗とそ
こを流れる電流によって電力損失が発生することは避け
られない。図１の回路では、チョークコイルＬ１の入力
端子１側の一端と出力端子２との間に補助ダイオードＤ
２を接続しているが、この補助ダイオードＤ２を介して
供給されるエネルギーの分だけチョークコイルＬ１を流
れる電流は少なくて済む。これにより、チョークコイル
Ｌ１で発生する損失の増加が抑えられ、ＤＣ−ＤＣコン
バータの変換効率を向上させることが可能となる。
発明による昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を図１
に示した。図１に示す回路は、図２の回路とはチョーク
コイルＬ１の入力端子１側の一端と出力端子２との間に
補助ダイオードＤ２を接続した点が異なっており、その
他の回路部分については図２と同一の構成としている。
チョークコイルＬ１、スイッチングトランジスタＱ１お
よび整流ダイオードＤ１が形成するコンバータの基本回
路部分では、チョークコイルＬ１が有する直流抵抗とそ
こを流れる電流によって電力損失が発生することは避け
られない。図１の回路では、チョークコイルＬ１の入力
端子１側の一端と出力端子２との間に補助ダイオードＤ
２を接続しているが、この補助ダイオードＤ２を介して
供給されるエネルギーの分だけチョークコイルＬ１を流
れる電流は少なくて済む。これにより、チョークコイル
Ｌ１で発生する損失の増加が抑えられ、ＤＣ−ＤＣコン
バータの変換効率を向上させることが可能となる。
【０００９】また、チョークコイルＬ１、スイッチング
トランジスタＱ１および整流ダイオードＤ１が形成する
コンバータの基本回路部分では、出力電圧の低下を検出
してからチョークコイルＬ１を流れる電流を大きくする
までに制御動作上の時間差が存在する。そのため、負荷
の状態が劇的に変化した場合、出力電圧が大きく低下し
てしまうことがあり得る。ここで出力電圧が大きく低下
すると、制御回路３はスイッチングトランジスタＱ１の
オンデューティを制御し、チョークコイルＬ１に流れる
電流をより大きくする。電流が大きいと電力損失はＩ2
Ｒの関係から格段に大きくなるため、この時にはチョー
クコイルＬ１における局部的な電力損失が増大してしま
う。このような現象に対して図１の回路では、補助ダイ
オードＤ２を流れる電流は制御動作とは無関係であるた
め、電流の不足分は迅速に補われ、出力電圧が大きく低
下するという事態を防止することができる。すると、制
御上の問題で電流が大きくなることが防止され、電流の
増大に伴う局部的な損失増加を抑えることができる。
トランジスタＱ１および整流ダイオードＤ１が形成する
コンバータの基本回路部分では、出力電圧の低下を検出
してからチョークコイルＬ１を流れる電流を大きくする
までに制御動作上の時間差が存在する。そのため、負荷
の状態が劇的に変化した場合、出力電圧が大きく低下し
てしまうことがあり得る。ここで出力電圧が大きく低下
すると、制御回路３はスイッチングトランジスタＱ１の
オンデューティを制御し、チョークコイルＬ１に流れる
電流をより大きくする。電流が大きいと電力損失はＩ2
Ｒの関係から格段に大きくなるため、この時にはチョー
クコイルＬ１における局部的な電力損失が増大してしま
う。このような現象に対して図１の回路では、補助ダイ
オードＤ２を流れる電流は制御動作とは無関係であるた
め、電流の不足分は迅速に補われ、出力電圧が大きく低
下するという事態を防止することができる。すると、制
御上の問題で電流が大きくなることが防止され、電流の
増大に伴う局部的な損失増加を抑えることができる。
【００１０】なお、図１の回路では整流ダイオードＤ１
のカソードと出力端子２は直接に接続されているが、整
流ダイオードＤ１のカソードと出力端子２の間にリップ
ル低減用のフィルタ回路を設けても構わない。この時、
基本的には補助ダイオードＤ２は出力端子２とチョーク
コイルＬ１の入力端子１側の一端との間に接続する。ち
なみに、試験装置にて入力電圧＝４〔Ｖ〕、出力電圧＝
６．５〔Ｖ〕、負荷の消費電力＝３〔Ｗ〕の条件で図１
と図２の回路の性能の比較を試みた。すると、補助ダイ
オードＤ２を付加した図１の回路では、補助ダイオード
Ｄ２が無い図２の回路に比べて効率が約２％向上し、し
かも、入力電圧を低下させていった時に出力電圧を安定
して供給できる入力電圧の下限値も、およそ０．４
〔Ｖ〕低くできることが確認されている。
のカソードと出力端子２は直接に接続されているが、整
流ダイオードＤ１のカソードと出力端子２の間にリップ
ル低減用のフィルタ回路を設けても構わない。この時、
基本的には補助ダイオードＤ２は出力端子２とチョーク
コイルＬ１の入力端子１側の一端との間に接続する。ち
なみに、試験装置にて入力電圧＝４〔Ｖ〕、出力電圧＝
６．５〔Ｖ〕、負荷の消費電力＝３〔Ｗ〕の条件で図１
と図２の回路の性能の比較を試みた。すると、補助ダイ
オードＤ２を付加した図１の回路では、補助ダイオード
Ｄ２が無い図２の回路に比べて効率が約２％向上し、し
かも、入力電圧を低下させていった時に出力電圧を安定
して供給できる入力電圧の下限値も、およそ０．４
〔Ｖ〕低くできることが確認されている。
【００１１】
【発明の効果】以上に述べたように本発明による昇圧型
ＤＣ−ＤＣコンバータは、チョークコイルのスイッチン
グ素子側の一端と出力端子との間に主整流素子を接続す
ると同時に、チョークコイルの入力端子側の一端と出力
端子との間に補助ダイオードを接続する構成を特徴とし
ている。このような構成とすると、補助ダイオードによ
ってチョークコイルに流れる電流が減少し、チョークコ
イルにおいて発生する電力損失を低減することが可能と
なる。また、負荷が大きくなった時、制御動作に関係無
く即時に電流が供給されるため、出力電圧の変動幅を小
さく抑えることも可能となる。従って、高効率で電圧変
動の小さい昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを提供すること
ができる。
ＤＣ−ＤＣコンバータは、チョークコイルのスイッチン
グ素子側の一端と出力端子との間に主整流素子を接続す
ると同時に、チョークコイルの入力端子側の一端と出力
端子との間に補助ダイオードを接続する構成を特徴とし
ている。このような構成とすると、補助ダイオードによ
ってチョークコイルに流れる電流が減少し、チョークコ
イルにおいて発生する電力損失を低減することが可能と
なる。また、負荷が大きくなった時、制御動作に関係無
く即時に電流が供給されるため、出力電圧の変動幅を小
さく抑えることも可能となる。従って、高効率で電圧変
動の小さい昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを提供すること
ができる。
【図１】 本発明による昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの
回路図。
回路図。
【図２】 代表的な従来の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ
の回路図。
の回路図。
１ 入力端子 ２ 出力端子 ３ 制御回路 Ｌ１ チョークコイル Ｑ１ スイッチング素子 Ｄ１ 主整流素子としての整流ダイオード Ｄ２ 補助ダイオード
Claims (1)
- 【請求項１】 外部から電源が供給される入力端子に対
してチョークコイルとスイッチング素子を直列に接続
し、該スイッチング素子のオンオフ動作に伴って該チョ
ークコイルに現れた電圧を利用して、入力電圧よりも高
い出力電圧を得る昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータにおい
て、 該チョークコイルの該スイッチング素子側の一端と出力
端子との間に主整流素子を接続し、該チョークコイルの
入力端子側の他端と出力端子との間に補助ダイオードを
接続したことを特徴とする昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6476498A JPH11252901A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 昇圧型ｄｃ−ｄｃコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6476498A JPH11252901A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 昇圧型ｄｃ−ｄｃコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252901A true JPH11252901A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13267593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6476498A Pending JPH11252901A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 昇圧型ｄｃ−ｄｃコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11252901A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1221759A2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-07-10 | Nec Corporation | DC/DC converter and self-luminous display apparatus |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP6476498A patent/JPH11252901A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1221759A2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-07-10 | Nec Corporation | DC/DC converter and self-luminous display apparatus |
| EP1221759A3 (en) * | 2001-01-09 | 2002-11-13 | Nec Corporation | DC/DC converter and self-luminous display apparatus |
| US6541920B2 (en) | 2001-01-09 | 2003-04-01 | Nec Corporation | DC/DC converter and self-luminous display apparatus |
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