JPS6185066A - Dc−dcコンバ−タ - Google Patents

Dc−dcコンバ−タ

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Publication number
JPS6185066A
JPS6185066A JP20191984A JP20191984A JPS6185066A JP S6185066 A JPS6185066 A JP S6185066A JP 20191984 A JP20191984 A JP 20191984A JP 20191984 A JP20191984 A JP 20191984A JP S6185066 A JPS6185066 A JP S6185066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
transistor
converter
output
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP20191984A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Nezu
根津 崇史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP20191984A priority Critical patent/JPS6185066A/ja
Publication of JPS6185066A publication Critical patent/JPS6185066A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、入力DC電圧をスイッチングレギュレート方
式によって所望の出力DC電圧に変換するDC−DCコ
ンバータに関する。
〔発明の技術的背景〕
最近の民生用電子機器では、その電源部に小形軽量高効
率のスイッチングレギュレータを使用スる場合が著しく
増加している。特に、屋外で使用する機器に搭載される
仁の種のスイッチングレギュレータは、入力電源として
バッテリ又はアダプタからのDCt[−使用するため、
入力DC電圧を、回路が必要とする所望の電圧に変換し
て供給するDC−DCコンバータである場合が極めて多
い。このDC−DCコンバータには入力DCg圧に対し
て出力DC電圧が尚い昇圧形のコンバータと、入力DC
[正に対して出力DC電圧が低い降圧形のコンバータと
があり、それぞれの回路構成は異なってし1g0 第2図は従来の降圧形DC−DCコンバータの一例を示
した回路図である。DC電源1から入力される電圧■i
nのDC電圧はスイッチングトランジスタ2によってス
イッチングされた後、チ璽−クコイル3に印加される。
トランジスタ2によって発生されたスイッチング電流は
、チ覆−クコイル3、ダイオード4及びコンデンサ5か
ら成る降圧整流平滑部によって電圧■のDC電圧に変換
され、負荷6に印加される。トランジスタ2のベースに
はパルス幅変化制御信号100が入力され、このトラン
ジスタやスイッチングタイミングを制御して負荷60大
小にかかわらずDC出力電圧Vo を一定としている。
但しVin )voの関係がある。
第3図は従来の昇圧形DC−DCコンバータの従来例を
示した一例である。D′C電源1から入力される電圧V
inのDC電圧はチ冨−クコイル3f:介してスイッチ
ングトランジスタ2のコレクタに印加されている。。こ
のトランジスタ2のエミッタは接地(GND)されてお
)、従って、このトランジスタ20ベースに印加される
パルス幅変化制御信号100によってこのトランジスタ
をスイッチングすると、スイッチング電流がチ璽−クコ
イル3、に流れる。チ璽−クコイル3を流れたスイッチ
ング電流はここで昇圧された後ダイオード4及び平滑用
コンデンサ5によって整流平滑され、電圧。
1のDC電圧と表って負荷6に印加される。この例も、
スイッチングトランジスタ2のベースに印加されるパル
ス幅変化制御信号100によって、このトランジスタ2
のスイッチングタイミングを制御することによ〕、負荷
6の大小Kかかわらず出力DC電圧V・を常に一定とし
ている。但し、■n<voの関係がある。
ところで、同一の入力DC電源ヲ使用する場合でも、異
なる電源電圧で動作する複数の回路に所定の電圧を供給
しようとすると、降圧形DC−DCコンバータと昇圧形
DC−DCコンバータの両方を搭載する必要が出てくる
。また、DC電圧を供給する回路の電圧は同一であって
も、異なる電圧を有する各種の入力電源(飼えば電圧の
異なるバッテリ等)ft使用する場合にも、同様に降圧
形と昇圧形DC−DCコンバータの両方のコンバータを
搭載しなければならないことに°なる。
〔背景技術の問題点〕
上記の如く、入力DC電圧の降圧、昇圧の両方を行なわ
なければならない場合、降圧、昇圧の両機能を兼ね備え
ているDC−DCコンバータがあれば、上記いずれの場
合も同一のD(、DCコンバータを使用でき、機器を使
用する時の入力DC電圧の自由度を上げることが可能と
なると同時K。
IE源であるDC−DCコンバータを種々の機器に適用
できその汎用性を向上させることができる。
しかし、上記の如く、降圧形と昇圧形のDC−DCコン
バータはその回路構成が異なるため、降圧、昇圧の両機
能を兼ね備えているDC−DCコンバータを実現するた
めには、2つの独立の回路を設けなければならず、単一
の侵能を有するそれに比ぺて略2倍の大きさとなってし
まう不都合が生じる。
このような不都合を回避する上で、入力電圧の降圧、昇
圧両範囲を含むDC電圧を出力することができる第1図
に示したようなフライバックコンバータを使用すること
が考えられる。このフライバックコンバータでは、1次
側コイルと2次側コイルを互いに逆極性に巻いたトラン
ス7が用いられ、入力電源1のDC電圧Vin fスイ
ッチングトランジスタ2によってスイッチングして、前
記1次側コイルにスイッチング電流を流すことによシ、
前記トランス7にエネルギーを蓄積し、このエネルギー
をトランス702次側コイルからダイオード4及び平滑
用コンデンサ5を介して取シ出すことによって、DC出
力電圧Vo ’に負荷6に印加するものである。ここで
、スイッチングトランジスタ2のベースに印加されるパ
ルス幅変化制御信号10Qi変化させることによシ、ス
イッチングトランジスタ2のオンオフデユーティを変化
させれば、出力DC電圧■は入力DC電圧vInよりも
低くも高くもすることができる。しかし、スイッチング
トランジスタ2がオフした瞬間に2次側圧誘起された電
流がオフ期間中に単iW4M;4少して零になら危い程
に、スイッチングトランジスタ2のオン期間を長くする
と、トランス7のコアがついには飽和状部に到り、出力
DC電圧は零となってしまう。
逆にスイッチングトランジスタ2のオフ期間を長くし過
ぎると、負荷6へのIii電時開時間くなシ、出力DC
i圧■は低くできるものの、出力リップル電圧が増加し
てしまう。従ってフライパックーンパータでは、負荷側
の要求を満足するように出力DC電圧を可変できる前記
オンオフデエーティの範囲には制限があシ、前記オンオ
フデエ ティがθ〜1に対応する広い出力DC電圧範囲
をカバーできる分けではなく、狭い範囲でしか使用する
ことができないという不(!l’合があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の欠点に謹み、形状をそれ程大き
くすることなく広い範囲で出力DC[圧を昇降すること
ができるDC−DCコンバータを提供するととKある。
〔発明の概要〕
本発明は、チ冒−クコイル等の各部品を共通にして降圧
形DC−DCコンバータと昇圧形DC−DCコンバータ
の両回路を組み、昇圧モード時と降圧モード時の各モー
ドに応じて必要な回路が形−成されるように回路の接続
関係をスイッチによって切換える昇、降圧兼用のD(、
DCコンバータを採用することによシ、上記目的を達成
するものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明のDC−DCコンバータの一実施例を示
す回路図である。DCt源1Gの正極側はトランジスタ
11のエミッタに接続されると共に、抵抗12、発振W
29及び切換スイッチ14の固定端子aK接続されてい
る。トランジスタ11のコレクタはチ璽−クコイル15
及びダイオード16のカソードに接続され、このダイオ
ード16のアノードはトランジスタ17ヲ介して接地さ
れている。トランジスタ11のベースはパルス幅変化制
御信号用ドライバ18の出力側に接続されると共に、切
換スイッチ14の可動端子cK後接続れている。チ璽−
クコイル15の他端はトランジスタ19のコレクタKl
l続されると共に、ダイオード20のアノードに接続さ
れている。トランジスタ19のエミッタは接地されてい
る。ダイオード20のカソードは負荷21に接続される
と共に、平滑用コンデンサ22及び可変抵抗23に接続
されている。なお負荷21、コンデンサ22、可変抵抗
おの他端は接地されている。可変抵抗23の可動端子は
比較器24の一方の入力に接続され、この比i?:j2
4の他方の入力は抵抗12とツェナーダイオード13の
接続点に接続されている。なおツェナーダイオード13
のアノード側は接地されている。比較器ハの出力側は比
較器26の一方の入カイ1すに接続され、この比較e+
i 26の他方の入力側は発掘器13の出力側に接続さ
れている。比較器26の出力側はドラーrバ18,27
の入力端に接続されている。
ドライバ27の出力側はトランジスタ19のベースに接
続されると共に、切換スイッチ28の可動端子Cに接続
されている。切換スイッチ25の固定端子易は接地′さ
れ、切換スイッチ列の固定端子すも接地されている。な
お、抵抗12、ツェナーダイオード13、比較器24.
26、ドライバ18.27及び発振器29はパルス幅制
御信号発生回路を構成している。
次に本実施例の動作について説明する。切換スイッチ1
4.25.28は外部から設定される昇圧、降圧モード
に連動して切換わる。今、昇圧モードが設定され、スイ
ッチ14.25.2Bの可動端子Cが固定端子a@に接
続されたとする。このような状態ではトランジスタ11
のベースに1切換スイツチ14を介して電[10の正極
側の電圧が印加されるため、トランジスタ11はオン状
態に保持されたままとなる。一方、トランジスタ1)の
ベースは切換スイッチ25ヲ介して接地されるため、こ
のトランジスタ17はオフとなシ、ダイオード16には
電流が流れないようになる。又、トランジスタ190ベ
ースはオープンとなシ、ドライバ27から出力されるパ
ルス幅制御信号100によってスイッチング動作を行な
う。従って、切換スイッチ14.25.28ヲ固定端子
a側に切換えた時は、第3図に示した昇圧形のDC−D
Cコンバータと同じ回路構成となシ、電源10のDC[
圧Winよシも高い所定の出力DC電圧■が負荷21に
印加される。ところで、負荷21に印加されるDC電圧
焉は可変抵抗23によって分圧され、この分圧電圧が比
較′424の一方の入力に印加される。この比較器24
の他方の入力には抵抗12及びツェナーダイオード13
によつて電源10の電圧から作られる基準電圧Vref
が印加されている。比較器24では前記可変抵抗おから
の分圧電圧と前記基準電圧が比較され、その差分電圧が
比較器26の一方の入力される。この比較器26の他方
の入力には発振器29が出力する三角波が入力されるた
め、比較器26は一方の入力に入力された差分電圧に対
応したパルス@を有する方形波パルス信号、即ちパルス
幅制御信号100f:出力する。このパルス幅制御信号
100はドライバ27を介してトランジスタ19のベー
スに入力される。従って、出力DC電圧1が変化すると
、比較器26から出力されるパルス幅制御信号100の
オンオフデユーティが変化し、常に所定の出力電圧vo
が保持されるようにトランジスタ19のスイッチング動
作が制御される。なお、出力DC電圧の設定値を変更す
る場合は可変抵抗23を動かし、比較器スの一方の入力
に入力される電圧値を変更すれば良い。
次に、降圧モードが設定され切換スイッチ14、部、2
Bが固定端子す側に切換えられたとする。このよりな状
態では、トランジスタ11のベースはオープンとなり、
このベースにドライバ18を介して印加される比較器2
6からのパルス幅制御信号100により、このトランジ
スタ11はスイッチング動作を行な5oまた、トランジ
スタ17のぺ一曵には切換スイッチ25を介して電R1
0の正極電圧が印加されるため、このトランジスタ17
はオンとなる。このためダイオード16がトランジスタ
戎のコレクタと接地間に接続されて整流作用を行なう。
更にトランジスタ19のベースは切換スイッチ28を介
して接地されるため、このトランジスタ19はオフとな
る。従、て、切換スイッチ14.25.2Bを固定端子
す側に切換えた時は、第2図に示した降圧形のDC−D
Cコンバータと同じ回路構成となり、この時チ茸−クコ
イル15には、トランジスタ11のスイッチング状態に
かかわらず入力側から出力側へ電流が流れるため、ダイ
オード20は常にオン状態となり、入力電圧■inより
も低い出力電圧値が負荷21に印加される。この場合゛
も、出力DC電圧vOは、可変抵抗器23、比較器24
、比較器26、ドライバ18を介してトランジスタ11
のベース側にフィードバックされる。従って、負荷21
の大小にかかわらず常に出力DC電圧を1に保持するよ
うなオンオフデユーティを有するパルス幅制御信号10
0がトランジスタ120ペースに入力され、安定な出力
DC電圧v11に得ることができる。なお、この出力D
C電圧の設定を変更したい場合は、可変抵抗23′ft
調整すれば良い。
本実施例によれば、切換スイッチ14.25.28を切
換えることKより、容易に昇圧又は降圧形のDC−DC
コンバータのどちらかの回路を形成することができ、且
つ、前記両回路でチョークコイル15や比較器24.2
6、発振器29及びドライバ18.27等から成るパル
ス幅制御信号発生回路等が共通化されているため、負荷
の動作条件に応じて広い範囲で出力DCII圧を昇降す
ることができると共に、装置の形状を小形化するこ、と
ができる。
なお、上記切換スイッチ14.25.28の切換方式と
して、切換スイッチを電子スイッチで構成すると共に1
入力端子を自動的に基準電圧と比較し、この結果にヱシ
昇圧、降圧のいずれのモードで動作すべきかを判別し、
この判別結果に応じて前記切換スイッチを自動的に切換
える方式とすることもできる。
〔発明の効果〕
以上記述した如く本発明のDC−DCコンバータによれ
ば、部品を共通化して降圧形DC−DCコンバータとを
組み合わせ、且つ切換スイッチで回路接続を変更して降
圧形又は昇圧形どちらかのDC−DCコンバータとして
機能させる構成とするととKよシ、形状をそれ程大きく
することなく広い範囲で出力DC電圧を昇降し得る効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の昇、降圧兼用DC−DCコンバータの
一実施例を示した回路図、第2図は従来の降圧形DC−
DCコンバータの一例を示した回路図、第3図は従来の
昇圧形DC−DCコンバータの一例を示した回路図、第
1図は従来のフライバックコンバータの一例を示した回
路図である。 10・・電源 11.17.19・・・トランジスタ 12・・・抵抗 13・・ツェナーダイオード 14.25.28・・・切換スイッチ 16.20・・・ダイオード 23・・可変抵抗 24.26・・・比較器 代理人 弁理士  則  近  憲  佑第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. DC入力電圧をチョークコイルの入力側でスイッチング
    する第1のトランジスタと、スイッチング電流を前記チ
    ョークコイルの入力側で整流する第1のダイオードと、
    前記DC入力電圧をチョークコイルの出力側でスイッチ
    ングする第2のトランジスタと、スイッチング電流を前
    記チョークコイルの出力側で整流する第2のダイオード
    と、出力DC電圧を基準電圧と比較して該出力DC電圧
    が所定値を保持するように前記第1又は第2のトランジ
    スタのオンオフデューティを制御するパルス幅制御信号
    を発生するパルス幅制御信号発生回路と、昇圧モードで
    は前記第1のトランジスタを常にオン状態とし且つ前記
    第1のダイオードの接続を回路から開放すると共に、前
    記第2のトランジスタがスイッチング動作状態となるよ
    うにし、降圧モードでは前記第2のトランジスタをオフ
    状態とし且つ前記第1のダイオードを回路に接続すると
    共に、前記第1のトランジスタがスイッチング動作状態
    となるよう回路の接続関係を切換える切換スイッチとを
    具備して成ることを特徴とするDC−DCコンバータ。
JP20191984A 1984-09-28 1984-09-28 Dc−dcコンバ−タ Pending JPS6185066A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177138A (ja) * 2006-09-19 2008-07-31 Hitachi Koki Co Ltd アダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177138A (ja) * 2006-09-19 2008-07-31 Hitachi Koki Co Ltd アダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具

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