JPH11299229A - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JPH11299229A
JPH11299229A JP10096289A JP9628998A JPH11299229A JP H11299229 A JPH11299229 A JP H11299229A JP 10096289 A JP10096289 A JP 10096289A JP 9628998 A JP9628998 A JP 9628998A JP H11299229 A JPH11299229 A JP H11299229A
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JP
Japan
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circuit
output
voltage
transistor
error amplifier
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JP10096289A
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English (en)
Inventor
Kenichi Sofue
健一 祖父江
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11299229A publication Critical patent/JPH11299229A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters

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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、昇降圧チョッパ回路を用いなが
らも効率の優れた電源回路を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 出力電圧は抵抗R1及びR2で分圧され
て誤差アンプ1に入力され、基準電源E1の電圧との差
分がとられ,第2のPWMコンパレータ7に入力し、パ
ルス幅変調されて第2の駆動回路8に入力される。誤差
アンプ1の出力Vbは、減算回路4でオフセット電源E
2の電圧V1だけ減算された後、第1のPWMコンパレ
ータ5に入力し、パルス幅変調されて第1の駆動回路6
に入力される。トランジスタTr1が100%ONのと
きにのみトランジスタTr2がON/OFFを繰り返し
て昇降圧チョッパ回路は昇圧回路として動作し、トラン
ジスタTr2が100%OFFのときにのみトランジス
タTr1がON/OFFを繰り返して昇降圧チョッパ回
路は降圧回路として動作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電源回路に係
り、特に昇降圧チョッパ回路を用いた電源回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】昇降圧チョッパ回路を用いた従来の電源
回路を図4に示す。抵抗R1及びR2で分圧された出力
電圧と基準電源E1による電圧とが誤差アンプ1で比較
され、これらの差分がPWMコンパレータ2で三角波電
圧Vtを用いてパルス幅変調され、パルス幅変調された
信号に用いて駆動回路3は二つのトランジスタTr1及
びTr2を同時にON/OFF駆動する。二つのトラン
ジスタTr1及びTr2を同時にONさせると、第1の
コンデンサC1の正極からトランジスタTr1、リアク
トルL1及びトランジスタTr2を介して第1のコンデ
ンサC1の負極へと電流i1が流れ、これによりリアク
トルL1にエネルギーが蓄積される。次に、トランジス
タTr1及びTr2を同時にOFFさせると、リアクト
ルL1からダイオードD2、第2のコンデンサC2及び
ダイオードD1を経てリアクトルL1へと電流i2が流
れ、リアクトルL1に蓄積されたエネルギーが第2のコ
ンデンサC2に移動する。この第2のコンデンサC2の
エネルギーにより出力電圧が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラン
ジスタTr1及びTr2を同時にONさせてリアクトル
L1に一旦エネルギーを溜める必要があるため、リアク
トルL1に流れる電流のピーク値が大きく、回路各部に
おける損失が大きくなって効率が低下するという問題が
あった。
【0004】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、昇降圧チョッパ回路を用
いながらも効率の優れた電源回路を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電源回路
は、第1及び第2のスイッチング素子を有する昇降圧チ
ョッパ回路と、昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を検
出する出力電圧検出回路と、出力電圧検出回路で検出さ
れた出力電圧と基準電圧との差分に基づいて第1及び第
2のスイッチング素子の一方をON/OFF制御すると
共に前記差分をオフセットした値に基づいて第1及び第
2のスイッチング素子の他方をON/OFF制御するこ
とにより昇降圧チョッパ回路を昇圧回路と降圧回路とに
切り替えて作動させる制御回路とを備えたものである。
【0006】制御回路を、出力電圧検出回路で検出され
た出力電圧と基準電圧との差分を増幅する誤差アンプ
と、誤差アンプの出力をオフセットするオフセット回路
と、誤差アンプの出力及びオフセット回路の出力の一方
を所定の三角波電圧と比較してパルス幅変調する第1の
PWMコンパレータと、第1のPWMコンパレータの出
力に基づいて第1のスイッチング素子を駆動する第1の
駆動回路と、誤差アンプの出力及びオフセット回路の出
力の他方を前記所定の三角波電圧と比較してパルス幅変
調する第2のPWMコンパレータと、第2のPWMコン
パレータの出力に基づいて第2のスイッチング素子を駆
動する第2の駆動回路とから形成し、オフセット回路が
前記所定の三角波電圧の振幅以上のオフセット量を有す
るように構成することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施の形態1.図1にこの実施の形態1に係る電源回路
の構成を示す。入力側の正端子と出力側の正端子との間
にトランジスタTr1、リアクトルL1及びダイオード
D2が直列に接続され、トランジスタTr1及びリアク
トルL1の接続点とグラウンドとの間にダイオードD1
が、リアクトルL1及びダイオードD2の接続点とグラ
ウンドとの間にトランジスタTr2がそれぞれ接続され
ている。また、入力側の正端子と負端子との間に第1の
コンデンサC1が、出力側の正端子と負端子との間に第
2のコンデンサC2がそれぞれ接続されている。これら
トランジスタTr1,Tr2、リアクトルL1、ダイオ
ードD1,D2、第1及び第2のコンデンサC1及びC
2により昇降圧チョッパ回路が構成されている。トラン
ジスタTr1及びTr2が、それぞれこの発明の第1及
び第2のスイッチング素子を形成している。
【0008】出力側の正端子と負端子との間には出力電
圧検出回路を形成する抵抗R1及びR2が直列に接続さ
れ、これら抵抗R1及びR2の接続点に誤差アンプ1の
正入力端子が、基準電源E1に抵抗R3を介して誤差ア
ンプ1の負入力端子がそれぞれ接続されている。誤差ア
ンプ1の出力端子には抵抗R4を介して減算回路4の正
入力端子が接続され、この減算回路4の負入力端子には
抵抗R5を介してオフセット電源E2が接続されてい
る。減算回路4の出力端子は第1のPWMコンパレータ
5の負入力端子に接続され、第1のPWMコンパレータ
5の出力端子は第1の駆動回路6を介して第1のスイッ
チング素子であるトランジスタTr1のベースに接続さ
れている。また、誤差アンプ1の出力端子は第2のPW
Mコンパレータ7の負入力端子に接続され、第2のPW
Mコンパレータ7の出力端子は第2の駆動回路8を介し
て第2のスイッチング素子であるトランジスタTr2の
ベースに接続されている。第1及び第2のPWMコンパ
レータ5及び7の正入力端子には、共通の三角波電圧V
tが入力される。なお、減算回路4、オフセット電源E
2、抵抗R4及びR5等によりこの発明のオフセット回
路が形成されている。
【0009】次に、この実施の形態1に係る電源回路の
動作について図2のタイミングチャートを参照して説明
する。昇降圧チョッパ回路の入力側の正端子と負端子と
の間に入力電圧が印加され、出力側の正端子と負端子と
の間に出力電圧が形成されると、この出力電圧は抵抗R
1及びR2で分圧されて誤差アンプ1に入力され、ここ
で基準電源E1による所定の電圧との差分がとられると
共にその差分が増幅されて出力される。誤差アンプ1の
出力Vbは、第2のPWMコンパレータ7に入力し、三
角波電圧Vtとの比較に基づいてパルス幅変調され、ト
ランジスタTr2に対する駆動指令信号S2として第2
の駆動回路8に入力される。
【0010】一方、誤差アンプ1の出力Vbは、減算回
路4に入力し、ここでオフセット電源E2による所定の
電圧V1だけ減算される。減算回路4の出力Vaは、第
1のPWMコンパレータ5に入力し、三角波電圧Vtと
の比較に基づいてパルス幅変調され、トランジスタTr
1に対する駆動指令信号S1として第1の駆動回路6に
入力される。
【0011】第1及び第2の駆動回路6及び8は、それ
ぞれ駆動指令信号S1及びS2に基づいてトランジスタ
Tr1及びTr2をON/OFF制御する。ここで、図
2に示されるように、オフセット電源E2による所定の
電圧V1は、第1及び第2のPWMコンパレータ5及び
7に共通して供給される三角波電圧Vtの振幅に相当し
ている。すなわち、第1のPWMコンパレータ5に入力
される減算回路4の出力Vaは第2のPWMコンパレー
タ7に入力される誤差アンプ1の出力Vbよりも電圧V
1だけ低いものとなっている。このため、トランジスタ
Tr1がデューティ比100%でONのときにのみトラ
ンジスタTr2がON/OFFを繰り返し、またトラン
ジスタTr2がデューティ比100%でOFFのときに
のみトランジスタTr1がON/OFFを繰り返すよう
になっている。
【0012】トランジスタTr1がデューティ比100
%でONのときにトランジスタTr2がONすると、第
1のコンデンサC1の正極からトランジスタTr1、リ
アクトルL1及びトランジスタTr2を介して第1のコ
ンデンサC1の負極へと電流が流れてリアクトルL1に
エネルギーが蓄積され、トランジスタTr2がOFFに
なると、リアクトルL1からダイオードD2、第2のコ
ンデンサC2及びダイオードD1を経てリアクトルL1
へと電流が流れてリアクトルL1のエネルギーが第2の
コンデンサC2に移動する。すなわち、昇降圧チョッパ
回路は昇圧回路として動作する。
【0013】一方、トランジスタTr2がデューティ比
100%でOFFのときにトランジスタTr1がONす
ると、第1のコンデンサC1の正極からトランジスタT
r1、リアクトルL1、ダイオードD2及び第2のコン
デンサC2を介して第1のコンデンサC1の負極へと電
流が流れ、トランジスタTr1がOFFになると、リア
クトルL1からダイオードD2、第2のコンデンサC2
及びダイオードD1を経てリアクトルL1へと電流が流
れる降圧回路として動作する。
【0014】このように、昇降圧チョッパ回路を昇圧回
路と降圧回路とに分けて動作させるので、従来のように
二つのトランジスタTr1及びTr2を同時にON/O
FFさせる場合よりも、リアクトルL1を流れる電流の
平均値が少なくて済み、効率が向上する。その結果、使
用するリアクトル、トランジスタ及びダイオード等を小
型化することができる。
【0015】実施の形態2.図1に示した実施の形態1
に係る電源回路においては、誤差アンプ1の出力Vbか
ら減算回路4により電圧V1だけ減算してトランジスタ
Tr1に対する電圧信号Vaを作成し、これらの信号V
a及びVbをそれぞれ第1及び第2のPWMコンパレー
タ5及び7に入力させたが、図3に示されるように、誤
差アンプ1の出力を第1のPWMコンパレータ5に入力
し、誤差アンプ1の出力に電圧V1を加算した電圧信号
を第2のPWMコンパレータ7に入力するように構成し
てもよい。誤差アンプ1の出力が加算回路9に入力し、
ここでオフセット電源E2による所定の電圧V1だけ加
算された後、第2のPWMコンパレータ7に入力され
る。このように構成しても、実施の形態1と全く同様の
効果が得られる。
【0016】なお、上述した実施の形態1及び2におい
て、オフセット電源E2によるオフセット電圧を三角波
電圧Vtの振幅に相当するものとしたが、三角波電圧V
tの振幅以上の電圧であれば、実施の形態1及び2と同
様に、昇降圧チョッパ回路を昇圧回路と降圧回路とに分
けて動作させることが可能となる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、昇降圧チョッパ回路からの出力電圧と基準電圧との
差分に基づいて第1及び第2のスイッチング素子の一方
をON/OFF制御すると共にその差分をオフセットし
た値に基づいて第1及び第2のスイッチング素子の他方
をON/OFF制御することにより昇降圧チョッパ回路
を昇圧回路と降圧回路とに切り替えて作動させるように
したので、リアクトルに流れる電流の平均値、ピーク値
が小さくなり、回路に用いられるリアクトル、トランジ
スタ、ダイオード等の小型化が可能になると共に損失の
低減により効率の向上がなされる。
【0018】また、第1及び第2のスイッチング素子に
対応してフィードバックする信号にオフセットを持たせ
ることで昇圧回路と降圧回路とを切り替えているため、
昇圧回路と降圧回路との間の移行が連続的に行われ、移
行時に出力電圧の変化が発生しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る電源回路の構成
を示す回路図である。
【図2】実施の形態1に係る電源回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。
【図3】実施の形態2に係る電源回路の要部を示す回路
図である。
【図4】従来の昇降圧チョッパ回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 誤差アンプ 4 減算回路 5 第1のPWMコンパレータ 6 第1の駆動回路 7 第2のPWMコンパレータ 8 第2の駆動回路 9 加算回路 Tr1,Tr2 トランジスタ L1 リアクトル C1,C2 コンデンサ R1〜R5 抵抗 D1,D2 ダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2のスイッチング素子を有す
    る昇降圧チョッパ回路と、 前記昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を検出する出力
    電圧検出回路と、 前記出力電圧検出回路で検出された出力電圧と基準電圧
    との差分に基づいて第1及び第2のスイッチング素子の
    一方をON/OFF制御すると共に前記差分をオフセッ
    トした値に基づいて第1及び第2のスイッチング素子の
    他方をON/OFF制御することにより前記昇降圧チョ
    ッパ回路を昇圧回路と降圧回路とに切り替えて作動させ
    る制御回路とを備えたことを特徴とする電源回路。
  2. 【請求項2】 前記制御回路は、 前記出力電圧検出回路で検出された出力電圧と基準電圧
    との差分を増幅する誤差アンプと、 前記誤差アンプの出力をオフセットするオフセット回路
    と、 前記誤差アンプの出力及び前記オフセット回路の出力の
    一方を所定の三角波電圧と比較してパルス幅変調する第
    1のPWMコンパレータと、 前記第1のPWMコンパレータの出力に基づいて第1の
    スイッチング素子を駆動する第1の駆動回路と、 前記誤差アンプの出力及び前記オフセット回路の出力の
    他方を前記所定の三角波電圧と比較してパルス幅変調す
    る第2のPWMコンパレータと、 前記第2のPWMコンパレータの出力に基づいて第2の
    スイッチング素子を駆動する第2の駆動回路とを備え、
    前記オフセット回路は前記所定の三角波電圧の振幅以上
    のオフセット量を有する請求項1に記載の電源回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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