JPH1198824A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JPH1198824A
JPH1198824A JP25825197A JP25825197A JPH1198824A JP H1198824 A JPH1198824 A JP H1198824A JP 25825197 A JP25825197 A JP 25825197A JP 25825197 A JP25825197 A JP 25825197A JP H1198824 A JPH1198824 A JP H1198824A
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JP
Japan
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current
converter
fet
signal
load
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JP25825197A
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English (en)
Inventor
Yasushi Yabe
康司 矢部
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DC−DCコンバータにおいて、FET(F
ield−Effect−Transistor)を効
率良く使用する。 【解決手段】 直流電圧をコイルとダイオードとFET
とコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧するDC−
DCコンバータにおいて、FETを複数用い、負荷電流
を検出する手段と、この検出した電流が予め設定した値
以上になると信号を出力する手段とを具備し、この信号
によりコンバ−タに使用するFETを切替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池等を電源と
し、直流電圧を昇圧若しくは降圧し、別の電圧に変換す
るDC−DCコンバータに係り、負荷の変動が多い機器
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来のDC−DCコンバータの
一実施例を示す回路図である。
【0003】図6において、入力電圧VINをインダク
タ(コイル)1と電界効果トランジスタ(以下FETと
する)2、ダイオード3、コンデンサ4で昇圧し、出力
電圧VOUTを得ている。
【0004】また、この出力電圧VOUTは負荷5に接
続されている。
【0005】尚、従来技術の実開昭58−185991
号公報に記載の技術と同等の回路図、図7のように、イ
ンダクタ1に電磁結合された2次巻線6とダイオード
7、コンデンサ8を有する場合でも図6に適用すること
ができるため、図6に基づいて従来技術の説明を行う。
【0006】図6において、昇圧動作を行う場合、FE
T2(NチャネルFET)のゲートに制御パルスを加え
ると、制御パルスがHIGHの期間インダクタ1にエネ
ルギーを蓄え、制御パルスがLOWの期間ダイオード3
を通して負荷5に電力が供給される。
【0007】このときの各ポイントの波形を図8に示
す。
【0008】aはFET2のゲートに与えられるパルス
波形を示し、bはインダクタ1とFET2のドレイン接
続点の電圧波形を示し、cはインダクタ1に流れる電流
波形を示したものである。
【0009】このことから、FET2は理想的にはゲー
トに加えられた制御パルスがHIGHのときにはドレイ
ン・ソースの抵抗値が0Ωで、電圧降下の0Vとなるこ
とが望ましく、かつ制御パルスと同期している(時間的
に遅れがない)ことが要求される。
【0010】しかしながら、実際にはFET2のゲート
には入力容量と呼ばれるコンデンサがあり、FET2の
ゲート電圧波形及びインダクタ1とFET2のドレイン
接続点の波形は、それぞれd及びeの波形となる。
【0011】また、この入力容量は電流が多く流せるF
ETほど大きい。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
に開示されている技術内容では、使用するFETを最大
負荷と考えて選定するために軽負荷時(負荷に流れる電
流が少ないとき)の入力電力:出力電力の変換効率をゲ
ートの入力容量による遅れや、波形のなまりにより悪く
し、あらゆる負荷に対応させる場合に無駄な電力を消費
してしまうといった欠点があった。
【0013】本発明は上記課題を解決する為に、負荷に
合わせた電流供給能力を持つFETを使用し、低負荷時
の効率を低下させず、広範囲の負荷に供給可能なDC−
DCコンバータを提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のDC−D
Cコンバータは、直流電圧をコイルとダイオードとFE
Tとコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧するDC
−DCコンバータにおいて、FETを複数用い、負荷電
流を検出する手段と、この検出した電流が予め設定した
値以上になると信号を出力する手段とを具備し、この信
号によりコンバータに使用するFETを切替えることを
特徴とするDC−DCコンバータである。
【0015】請求項2記載のDC−DCコンバータは、
直流電圧をコイルとダイオードとFETとコンデンサを
使用して、昇圧若しくは降圧するDC−DCコンバータ
において、FETを複数用い、負荷電流を検出する手段
と、この検出した電流が予め設定した値以上になると信
号を出力する手段とを具備し、この信号によりコンバー
タに使用するFET数を増加させることを特徴とするD
C−DCコンバータである。
【0016】請求項3記載のDC−DCコンバータは、
直流電圧をコイルとダイオードとFETとコンデンサを
使用して、昇圧若しくは降圧する請求項1乃至2に記載
のDC−DCコンバータにおいて、FETを複数用い、
入力電流を検出する手段と、この検出した電流が予め設
定した値以上になると信号を出力する手段とを具備し、
この信号によりコンバータに使用するFETをコントロ
ールすることを特徴とするDC−DCコンバータであ
る。
【0017】請求項4記載のDC−DCコンバータは、
直流電圧をコイルとダイオードとFETとコンデンサを
使用して、昇圧若しくは降圧する請求項1乃至2に記載
のDC−DCコンバータにおいて、FETを複数用い、
負荷の状態を示す入力手段とを備え、前記入力手段で入
力された信号によりコンバータに使用するFETをコン
トロールすることを特徴とするDC−DCコンバータで
ある。
【0018】請求項5記載のDC−DCコンバータは、
直流電圧をコイルとダイオードとFETとコンデンサを
使用して、昇圧若しくは降圧する請求項1乃至2に記載
のDC−DCコンバータにおいて、FETを複数用い、
出力電流を検出する手段と、この検出した電流が予め設
定した値以上になると信号を出力する手段を具備し、こ
の信号によりコンバータに使用するFETをコントロー
ルすることを特徴とするDC−DCコンバータである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の請求項1〜5に関
して図1〜図5に示す実施例についてこの発明を詳述す
る。
【0020】尚、これによってこの発明は限定されるも
のではない。
【0021】図1は本発明の請求項1のDC−DCコン
バータの回路図である。
【0022】図1においてFET2−1は電流供給能力
が大きいもの、FET2ー2は電流供給能力が小さいも
のである。
【0023】後述する電流検出部7にて検出した負荷電
流が、予め設定した値であれば、後述する制御部8にて
HIGHの信号を制御パルスBに出力し、制御パルスB
から電流供給能力の小さいFET2−2のゲートにHI
GHの信号を与える。
【0024】制御パルスBからFET2−2のゲートに
HIGHの信号を与えることで、電流供給能力の小さい
FET2−2だけを使用する。
【0025】また、検出した負荷電流が予め設定した値
以上であれば、HIGHの信号を制御パルスAに出力
し、制御パルスAから電流供給能力の大きいFET2−
1のゲートにHIGHの信号を与える。
【0026】制御パルスAからFET2−1のゲートに
HIGHの信号を与えることで、電流供給能力の大きい
FET2−1だけを使用する。
【0027】以上の動作によって、負荷電流が予め設定
した値以上になると、コンバータに使用するFETを切
替えることができる。
【0028】図2は本発明の請求項2のDC−DCコン
バータの回路図である。
【0029】図2においてFET2−1とFET2−2
は電流供給能力が同じものである。
【0030】後述する電流検出部7で検出した入力電流
が予め設定した値であれば、後述する制御部8でHIG
Hの信号を制御パルスAだけに出力し、制御パルスAか
らFET2−1のゲートにHIGHの信号を与える。
【0031】制御パルスAからFET2−1のゲートに
HIGHの信号を与えることで、FET1つだけを使用
する。
【0032】また、電流検出部7で検出した入力電流が
予め設定した値以上であれば、制御部8でHIGHの信
号を制御パルスA、Bに出力し、制御パルスA、Bから
FET2−1、FET2−2双方のゲートにHIGHの
信号を与える。
【0033】制御パルスA、BからFET2−1、FE
T2−2双方のゲートにHIGHの信号を与えること
で、FET2つを使用する。
【0034】以上の動作によって、負荷電流が予め設定
した値以上になると、コンバータに使用するFET数を
増加することができる。
【0035】図3は本発明の請求項3のDC−DCコン
バータの回路図である。
【0036】図3においてインダクタ1の手前に電流検
出抵抗9を設け、電流検出部7により電流を検出し、検
出した値を制御部8に出力する。
【0037】制御部8では、電流検出部7から入力され
た値に応じて、制御パルスA、Bに出力するパルスをコ
ントロールする。
【0038】まず、FET2−1の電流供給能力が大き
く、FET2−2の電流供給能力が小さい場合の動作に
ついて説明を行う。
【0039】電流検出部7で検出した入力電流が予め設
定した値であれば、制御部8でHIGHの信号を制御パ
ルスBに出力し、制御パルスBから電流供給能力の小さ
いFET2−2のゲートにHIGHの信号を与える。
【0040】また、電流検出部7で検出した入力電流が
予め設定した値以上であれば、制御部8でHIGHの信
号を制御パルスAに出力し、制御パルスAから電流供給
能力の大きいFET2−1のゲートにHIGHの信号を
与える。
【0041】次に、FET2−1とFET2−2の電流
供給能力が同じである場合の動作について説明を行う。
【0042】電流検出部7で検出した入力電流が予め設
定した値であれば、制御部8でHIGHの信号を制御パ
ルスAだけに出力し、制御パルスAからFET2−1の
ゲートにHIGHの信号を与える。
【0043】また、電流検出部7で検出した入力電流が
予め設定した値以上であれば、制御部8でHIGHの信
号を制御パルスA、Bに出力し、制御パルスA、Bから
FET2−1、FET2−2双方のゲートにHIGHの
信号を与える。
【0044】以上の動作によって、入力電流が予め設定
した値以上になると、コンバータに使用するFETを切
替え/或いはFET数を増加させることができる。
【0045】図4は本発明の請求項4のDC−DCコン
バータの回路図である。
【0046】図4において負荷5−1はプリンタやモー
タ等の負荷が大きいもの、負荷5ー2は液晶等の負荷が
小さいものである。
【0047】図4において負荷5−1、負荷5−2の一
端にスイッチ10−1、10−2を設けている。
【0048】負荷5−1を使用するときには、負荷オン
信号11がスイッチ10−1をオンにし、負荷オン信号
11から制御部8に信号を出力する。
【0049】また、負荷5−2を使用するときには、負
荷オン信号12がスイッチ10−2をオンにし、負荷オ
ン信号12から制御部8に信号を出力する。
【0050】制御部8では、負荷オン信号11、12か
ら信号を入力されたときに、制御パルスA、Bに出力す
るパルスをコントロールする。
【0051】まず、FET2−1の電流供給能力が大き
く、FET2−2の電流供給能力が小さい場合の動作を
説明する。
【0052】制御部8では、負荷オン信号11から信号
が入力されると、HIGHの信号を制御パルスAに出力
し、制御パルスAから電流供給能力の大きいFET2−
1のゲートにHIGHの信号を与える。
【0053】また、制御部8で負荷オン信号12から信
号が入力されると、HIGHの信号を制御パルスBに出
力し、制御パルスBから電流供給能力の小さいFET2
−2のゲートにHIGHの信号を与える。
【0054】次に、FET2−1と、FET2−2の電
流供給能力が同じである場合の動作を説明する。
【0055】制御部8では、負荷オン信号11から信号
が入力されると、HIGHの信号を制御パルスA、Bに
出力し、制御パルスA、BからFET2−1、FET2
−2双方のゲートにHIGHの信号を与える。
【0056】また、制御部8では、負荷オン信号12か
ら信号が入力されると、HIGHの信号を制御パルスA
だけに出力し、制御パルスAからFET2−1のゲート
にHIGHの信号を与える。
【0057】以上の動作によって、負荷の状態を示す信
号により、コンバータに使用するFETを切替え/或い
はFET数を増加させることができる。
【0058】図5は本発明の請求項5のDC−DCコン
バータの回路図である。
【0059】図5において負荷5の手前に電流検出抵抗
9を設け、電流検出部7により出力電流を検出し、検出
した値を制御部8に出力する。
【0060】制御部8では、電流検出部7から入力され
た値に応じて、制御パルスA、Bに出力するパルスをコ
ントロールする。
【0061】まず、FET2−1の電流供給能力が大き
く、FET2−2の電流供給能力が小さい場合の動作に
ついて説明を行う。
【0062】電流検出部7で検出した出力電流が予め設
定した値であれば、制御部8でHIGHの信号を制御パ
ルスBに出力し、制御パルスBから電流供給能力の小さ
いFET2−2のゲートにHIGHの信号を与える。
【0063】また、電流検出部7で検出した出力電流が
予め設定した値以上であれば、制御部8でHIGHの信
号を制御パルスAに出力し、制御パルスAから電流供給
能力の大きいFET2−1のゲートにHIGHの信号を
与える。
【0064】次に、FET2−1とFET2−2の電流
供給能力が同じである場合の動作について説明を行う。
【0065】電流検出部7で検出した出力電流が予め設
定した値であれば、制御部8でHIGHの信号を制御パ
ルスAだけに出力し、制御パルスAからFET2−1の
ゲートにHIGHの信号を与える。
【0066】また、電流検出部7で検出した出力電流が
予め設定した値以上であれば、制御部8でHIGHの信
号を制御パルスA、Bに出力し、制御パルスA、Bから
FET2−1、FET2−2双方のゲートにHIGHの
信号を与える。
【0067】以上の動作によって、出力電流が予め設定
した値以上になると、コンバータに使用するFETを切
替え/或いはFET数を増加させることができる。
【0068】尚、本発明それぞれの実施例での各ポイン
トの波形は従来技術で説明を行った図8の波形と形状が
同様であるため説明を省略する。
【0069】
【発明の効果】請求項1〜5記載の発明によれば、供給
する電流の大きさに応じて使用するFETを切替えた
り、使用するFETの数を増減させることにより、効率
よくFETを使用することで、広範囲の負荷に供給可能
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1によるDC−DCコンバータの回路図
である。
【図2】請求項2によるDC−DCコンバータの回路図
である。
【図3】請求項3によるDC−DCコンバータの回路図
である。
【図4】請求項4によるDC−DCコンバータの回路図
である。
【図5】請求項5によるDC−DCコンバータの回路図
である。
【図6】従来技術によるDC−DCコンバータの回路図
(その1)である。
【図7】従来技術によるDC−DCコンバータの回路図
(その2)である。
【図8】従来技術或いは本発明におけるDC−DCコン
バータの各部分の波形を示したタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
1 インダクタ 2、2−1、2−2 FET 3、3−1、3−2、7 ダイオ−ド 4、4−1、4−2 コンデンサ 5、5−1、5−2 負荷 6 2次巻線 7 電流検出部 8 制御部 9 電流検出抵抗 10−1、10−2 スイッチ 11、12 負荷オン信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電圧をコイルとダイオードとFET
    とコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧するDC−
    DCコンバータにおいて、FETを複数用い、負荷電流
    を検出する手段と、この検出した電流が予め設定した値
    以上になると信号を出力する手段とを具備し、この信号
    によりコンバータに使用するFETを切替えることを特
    徴とするDC−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 直流電圧をコイルとダイオードとFET
    とコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧するDC−
    DCコンバータにおいて、FETを複数用い、負荷電流
    を検出する手段と、この検出した電流が予め設定した値
    以上になると信号を出力する手段とを具備し、この信号
    によりコンバータに使用するFET数を増加させること
    を特徴とするDC−DCコンバータ。
  3. 【請求項3】 直流電圧をコイルとダイオードとFET
    とコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧する請求項
    1乃至2に記載のDC−DCコンバータにおいて、FE
    Tを複数用い、入力電流を検出する手段と、この検出し
    た電流が予め設定した値以上になると信号を出力する手
    段とを具備し、この信号によりコンバータに使用するF
    ETをコントロールすることを特徴とするDC−DCコ
    ンバータ。
  4. 【請求項4】 直流電圧をコイルとダイオードとFET
    とコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧する請求項
    1乃至2に記載のDC−DCコンバータにおいて、FE
    Tを複数用い、負荷の状態を示す入力手段とを備え、前
    記入力手段で入力された信号によりコンバータに使用す
    るFETをコントロールすることを特徴とするDC−D
    Cコンバータ。
  5. 【請求項5】 直流電圧をコイルとダイオードとFET
    とコンデンサを使用して、昇圧若しくは降圧する請求項
    1乃至2に記載のDC−DCコンバータにおいて、FE
    Tを複数用い、出力電流を検出する手段と、この検出し
    た電流が予め設定した値以上になると信号を出力する手
    段を具備し、この信号によりコンバータに使用するFE
    Tをコントロールすることを特徴とするDC−DCコン
    バータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010024482A1 (de) * 2010-06-21 2011-12-22 Texas Instruments Deutschland Gmbh Elektronische Vorrichtung zur geschalteten DC-DC-Umwandlung und Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung
JP2012151953A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Fujitsu General Ltd 電源装置およびこれを備えた空気調和機

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DE102010024482B4 (de) 2010-06-21 2020-07-16 Texas Instruments Deutschland Gmbh Elektronische Vorrichtung zur geschalteten DC-DC-Umwandlung und Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung
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