JP6263898B2 - Step-down device, step-up device, and transformer - Google Patents
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Description
本発明は、印加された電圧を降圧する降圧装置と、印加された電圧を昇圧する昇圧装置と、印加された電圧の昇圧及び降圧を行い、該電圧を変圧する変圧装置とに関する。 The present invention relates to a step-down device that steps down an applied voltage, a step-up device that steps up an applied voltage, and a transformer device that steps up and steps down the applied voltage and transforms the voltage.
現在、車両には、バッテリによって印加された電圧の昇圧及び降圧を行って該電圧を変圧し、変圧した電圧を負荷に印加する変圧装置(例えば、特許文献1参照)が搭載されている。 Currently, a vehicle is equipped with a transformer device (for example, see Patent Document 1) that steps up and down a voltage applied by a battery to transform the voltage and applies the transformed voltage to a load.
特許文献1に記載されているような従来の変圧装置は、例えば、Nチャネル型のFET(Field Effect Transistor)である第1、第2、第3及び第4スイッチを備える。この場合、従来の変圧装置では、コイルの一端に、第1スイッチのソースと、第2スイッチのドレインとが接続されており、コイルの他端に、第3スイッチのソースと、第4スイッチのドレインとが接続されている。第2スイッチのソースは第4スイッチのソースに接続されている。従来の変圧装置では、バッテリの負極が第2スイッチのソースに接続しており、バッテリの正極が第1スイッチのドレインに接続され、第2及び第4スイッチのソースは接地されている。
A conventional transformer as described in
第1、第2、第3及び第4スイッチ夫々は、ソースの電位を基準としてゲートに所定電圧以上の電圧が印加された場合にオンとなり、ソースの電位を基準としてゲートに所定電圧未満の電圧が印加された場合にオフとなる。従来の変圧装置では、第1、第2、第3及び第4スイッチ夫々のゲートの電圧を調整することによって、第1及び第2スイッチの相補的なオン/オフと、第3及び第4スイッチの相補的なオン/オフとを繰り返し、バッテリによって印加された電圧を変圧する。 Each of the first, second, third, and fourth switches is turned on when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to the gate with reference to the source potential, and a voltage lower than the predetermined voltage at the gate with reference to the source potential. Turns off when is applied. In the conventional transformer, by adjusting the gate voltages of the first, second, third and fourth switches, complementary on / off of the first and second switches and third and fourth switches The voltage applied by the battery is transformed.
具体的には、第1及び第2スイッチ夫々をオン及びオフに維持した状態で、第3及び第4スイッチ夫々の相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリによって印加された電圧を昇圧する。そして、第3及び第4スイッチ夫々をオン及びオフに維持した状態で、第1及び第2スイッチ夫々の相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリによって印加された電圧を降圧する。昇圧又は降圧を行うことによって変圧された電圧は、第3スイッチのドレイン及び第4スイッチのソース間から出力されて、第3スイッチのドレイン及び第4スイッチのソース間に接続してある負荷を給電する。 Specifically, the voltage applied by the battery is boosted by repeating complementary ON / OFF of each of the third and fourth switches while maintaining the first and second switches on and off, respectively. . Then, the voltage applied by the battery is stepped down by repeating complementary ON / OFF of each of the first and second switches while maintaining the third and fourth switches on and off, respectively. The voltage transformed by step-up or step-down is output from the drain of the third switch and the source of the fourth switch, and feeds the load connected between the drain of the third switch and the source of the fourth switch. To do.
従来の変圧装置では、ソースが接地されていない第1及び第3スイッチをオンにするために、通常、第1及び第3スイッチ夫々について、ソース及びゲート間にコンデンサが接続されている。 In the conventional transformer, in order to turn on the first and third switches whose sources are not grounded, a capacitor is usually connected between the source and the gate for each of the first and third switches.
第1スイッチのソース及びゲート間に接続してあるコンデンサは、第1及び第2スイッチ夫々がオフ及びオンである場合にバッテリが供給する電力を蓄積し、第1スイッチをオンにする場合に放電して、第1スイッチのソース及びドレイン間に一定電圧以上の電圧を印加して第1スイッチをオンにする。同様に、第3スイッチのソース及びゲート間に接続してあるコンデンサは、第3及び第4スイッチ夫々がオフ及びオンである場合にバッテリが供給する電力を蓄積し、第3スイッチをオンにする場合に放電して、第3スイッチのソース及びドレイン間に一定電圧以上の電圧を印加して第3スイッチをオンにする。 A capacitor connected between the source and gate of the first switch stores the power supplied by the battery when the first and second switches are off and on respectively, and discharges when the first switch is turned on. Then, a voltage higher than a certain voltage is applied between the source and drain of the first switch to turn on the first switch. Similarly, a capacitor connected between the source and gate of the third switch stores the power supplied by the battery when the third and fourth switches are off and on respectively, and turns on the third switch. In this case, the third switch is turned on by applying a voltage higher than a certain voltage between the source and drain of the third switch.
従来の変圧装置では、例えば、降圧及び昇圧のいずれか一方を長期間行う場合に、第1スイッチ又は第3スイッチを長期間オンに維持する可能性がある。この場合、第1及び第3スイッチ夫々について、長期間のオンの維持によって、ソース及びゲート間に接続してあるコンデンサに蓄積してある電荷が減少し、ソース及びゲート間の電圧を一定電圧以上に維持できない可能性がある。このため、従来の変圧装置には、第1及び第3スイッチ夫々のゲートに印加されている電圧が不安定となり、変圧を適切に行うことができないという問題がある。 In a conventional transformer, for example, when either one of step-down and step-up is performed for a long time, there is a possibility that the first switch or the third switch is kept on for a long time. In this case, for each of the first and third switches, the charge accumulated in the capacitor connected between the source and the gate is reduced by maintaining the switch on for a long period of time, and the voltage between the source and the gate becomes a certain voltage or more May not be maintained. For this reason, the conventional transformer device has a problem that the voltage applied to the gates of the first and third switches becomes unstable, and the transformation cannot be performed appropriately.
また、夫々の一端がコイルの一端に接続された2つのスイッチを備え、一方のスイッチの他端が接地されている従来の降圧装置及び昇圧装置にも同様の問題がある。 A similar problem exists in the conventional step-down device and step-up device in which two switches each having one end connected to one end of the coil and the other end of one switch are grounded.
従来の降圧装置では、2つのスイッチの相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリが2つのスイッチ夫々の他端間に印加された電圧を降圧し、降圧した電圧をコイルの他端と一方のスイッチの他端との間に接続してある負荷に印加する。 In the conventional step-down device, the two switches are repeatedly turned on and off repeatedly to step down the voltage applied between the other ends of the two switches, and the stepped down voltage is applied to the other end of the coil and one of the two ends. Applied to a load connected between the other end of the switch.
従来の昇圧装置では、2つの相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリがコイルの他端と一方のスイッチの他端との間に印加した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を2つのスイッチ夫々の他端間に接続してある負荷に印加する。 In the conventional booster, the voltage applied between the other end of the coil and the other end of one switch is boosted by repeating two complementary on / off operations, and the boosted voltage is switched to two switches. It is applied to a load connected between the other ends.
このような従来の降圧装置及び昇圧装置夫々においても、バッテリが印加した電圧を、降圧又は昇圧を行わずに、そのまま負荷に印加する場合に他方のスイッチを長期間オンに維持する可能性がある。従って、従来の降圧装置及び昇圧装置夫々は、他方のスイッチが例えば、Nチャネル型のFETのような半導体スイッチである場合、他方のスイッチのゲートに印加されている電圧が不安定となり、降圧及び昇圧を適切に行うことができないという問題点がある。 In each of such conventional step-down devices and step-up devices, when the voltage applied by the battery is applied to the load as it is without performing step-down or step-up, the other switch may be kept on for a long period of time. . Therefore, when the other switch is a semiconductor switch such as an N-channel FET, for example, the voltage applied to the gate of the other switch becomes unstable. There is a problem that boosting cannot be performed appropriately.
前述した従来の変圧装置、降圧装置及び昇圧装置夫々が有する問題点を解決する構成として、半導体スイッチをオンにするコンデンサを、各装置が備えるスイッチのオン/オフ状態とは無関係に充電することが可能なチャージポンプ回路を設ける構成が考えられる。 As a configuration that solves the problems of the conventional transformer, step-down device, and step-up device, the capacitor that turns on the semiconductor switch can be charged regardless of the on / off state of the switch included in each device. A configuration in which a possible charge pump circuit is provided is conceivable.
しかしながら、従来の変圧装置、降圧装置及び昇圧装置夫々がチャージポンプを備えた場合、装置が大型になって構成が複雑となり、更には製造費用が嵩むという問題がある。 However, when each of the conventional transformer, step-down device, and step-up device is provided with a charge pump, there is a problem that the device becomes large, the configuration becomes complicated, and the manufacturing cost increases.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、変圧を適切に行うことができ、構成が簡単であって小型で安価な変圧装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、降圧を適切に行うことができ、構成が簡単であって小型で安価な降圧装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、昇圧を適切に行うことができ、構成が簡単であって小型で安価な昇圧装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a transformer device that can appropriately perform transformation, has a simple configuration, is small, and is inexpensive.
Another object of the present invention is to provide a step-down device that can appropriately perform step-down, has a simple structure, is small, and is inexpensive.
Another object of the present invention is to provide a booster that can perform boosting appropriately, has a simple configuration, is small, and is inexpensive.
本発明に係る降圧装置は、夫々の一端がコイルの一端に接続してある2つのスイッチの相補的なオン/オフを繰り返すことによって、前記2つのスイッチ夫々の他端間に印加された電圧を降圧し、降圧した電圧を前記2つのスイッチ中の一方のスイッチの他端と、前記コイルの他端との間から出力する降圧装置において、前記2つのスイッチ中の他方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を出力する出力回路と、該出力回路が出力したPWM信号が前記他方のスイッチのオフを示す場合に充電される第1コンデンサと、前記出力回路が出力したPWM信号が前記他方のスイッチのオフを示す場合に放電し、該出力回路が出力したPWM信号が前記他方のスイッチのオンを示す場合に、前記第1コンデンサに蓄えられている電力が供給される第2コンデンサとを備え、該第2コンデンサの両端間の電圧に応じて前記他方のスイッチがオン又はオフとなり、前記出力回路は、前記切替えに用いられ、デューティが100%未満の所定値以下である第1PWM信号を生成する生成部と、該生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合、該第1PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号に変更する変更部とを有し、前記出力回路は、前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値未満である場合に、該第1PWM信号を前記PWM信号として出力し、前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合に、前記第2PWM信号を前記PWM信号として出力するように構成してあることを特徴とする。 The step-down device according to the present invention repeats complementary ON / OFF of two switches each having one end connected to one end of a coil, thereby applying a voltage applied between the other ends of the two switches. In a step-down device that steps down and outputs a stepped-down voltage from between the other end of one of the two switches and the other end of the coil, on / off of the other switch of the two switches An output circuit that outputs a PWM signal used for switching, a first capacitor that is charged when the PWM signal output from the output circuit indicates that the other switch is turned off, and a PWM signal that is output from the output circuit It is discharged when the other switch is turned off, and is stored in the first capacitor when the PWM signal output by the output circuit indicates the other switch is turned on. And a second capacitor power there is supplied, the other switch is turned on or off in response to the voltage across the second capacitor, the output circuit is used for the switching duty is 100% A generating unit that generates a first PWM signal that is less than or equal to a predetermined value and a duty of the first PWM signal generated by the generating unit is the predetermined value, the first PWM signal A changing unit that changes the number of OFF switching to a second PWM signal that is smaller than the number of ON / OFF switching corresponding to the first PWM signal, and the output circuit includes a first PWM signal generated by the generating unit. When the duty is less than the predetermined value, the first PWM signal is output as the PWM signal, and the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is the predetermined value. If the value, characterized in that said first 2PWM signal is arranged to output as the PWM signal.
本発明にあっては、コイルの一端に2つのスイッチ夫々の一端が接続してある。2つのスイッチの相補的なオン/オフを繰り返し、例えば、バッテリによって2つのスイッチ夫々の他端間に印加された電圧を降圧する。降圧した電圧を2つのスイッチ中の一方のスイッチの他端とコイルの他端との間から出力し、例えば、一方のスイッチの他端とコイルの他端との間に接続してある負荷を給電する。 In the present invention, one end of each of the two switches is connected to one end of the coil. The two switches are repeatedly turned on / off in a complementary manner, for example, a voltage applied between the other ends of the two switches by a battery is stepped down. The stepped-down voltage is output from between the other end of one of the two switches and the other end of the coil, for example, a load connected between the other end of one switch and the other end of the coil. Supply power.
出力回路は、2つのスイッチ中の他方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられるPWM(Pulse Width Modulation)信号を出力する。PWM信号は、例えば、他方のスイッチのオンを示すハイレベルの電圧と、他方のスイッチのオフを示すローレベルの電圧とからなり、デューティは、1周期においてPWM信号がハイレベルの電圧である期間の割合である。 The output circuit outputs a PWM (Pulse Width Modulation) signal used for on / off switching in the other of the two switches. The PWM signal is composed of, for example, a high level voltage indicating that the other switch is on and a low level voltage indicating that the other switch is off. The duty is a period in which the PWM signal is a high level voltage in one cycle. Is the ratio.
出力回路は、出力したPWM信号のデューティが100%未満の所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力したPWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する。 When the duty of the output PWM signal is equal to or greater than a predetermined value of less than 100%, the corresponding ON / OFF switching count during a certain period is greater than the ON / OFF switching count corresponding to the output PWM signal. Outputs less PWM signals.
従って、他方のスイッチにおけるオン/オフは一定期間中に必ず切替えられるので、他方のスイッチが長期間オンとなることはない。また、2つのスイッチは相補的にオン/オフされるので、一方のスイッチが長期間オフとなることもない。このため、一方及び他方夫々のスイッチがオン及びオフとなって、他方のスイッチをオンにするためのコンデンサを充電する期間が一定期間中に必ず設けられる。これにより、コンデンサを充電するチャージポンプ回路は不要であるため、装置が小型かつ安価であり、構成が簡単である。 Accordingly, since the on / off state of the other switch is always switched during a certain period, the other switch is not turned on for a long period of time. Further, since the two switches are complementarily turned on / off, one of the switches is not turned off for a long time. For this reason, one and the other switches are turned on and off, and a period for charging the capacitor for turning on the other switch is always provided during a certain period. Thus, since a charge pump circuit for charging the capacitor is unnecessary, the apparatus is small and inexpensive, and the configuration is simple.
また、出力回路が出力したPWM信号のデューティが100%未満の所定値以上である場合、一定期間中に他方のスイッチが切り替えられるオン/オフの回数が少ないので、2つのスイッチ夫々について、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失が低い。 In addition, when the duty of the PWM signal output from the output circuit is equal to or greater than a predetermined value of less than 100%, the number of ON / OFF switching of the other switch during a certain period is small, so that each of the two switches has a certain period. The loss caused by the repeated on / off switching is low.
出力回路は生成部及び変更部を有する。生成部は、他方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられ、デューティが100%未満の所定値以下である第1PWM信号を生成する。変更部は、生成部が生成した第1PWM信号のデューティが所定値である場合、第1PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号に変更する。 Output circuit has a generator and a change unit. The generator is used to switch on / off in the other switch, and generates a first PWM signal having a duty equal to or less than a predetermined value less than 100%. When the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is a predetermined value, the changing unit changes the ON / OFF corresponding to the first PWM signal so that the corresponding number of on / off switchings during the predetermined period is Change to a second PWM signal that is smaller than the number of switching times.
出力回路は、生成部が生成した第1PWM信号のデューティが所定値未満である場合に第1PWM信号をPWM信号として出力し、生成部が生成した第1PWM信号のデューティが所定値である場合に第2PWM信号をPWM信号として出力する。これにより、出力回路は、出力した第1PWM信号のデューティが所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号を出力する。
出力回路が出力したPWM信号が他方のスイッチのオフを示す場合、第1コンデンサが充電され、第2コンデンサが放電する。出力回路が出力したPWM信号が他方のスイッチのオンを示す場合、第1コンデンサに蓄えられている電力が第2コンデンサに供給される。他方のスイッチは、第2コンデンサの両端間の電圧に応じてオン又はオフとなる。
The output circuit includes a first when the first 1PWM signal output as the PWM signal when the duty of the 1PWM signal generation unit generated is less than the predetermined value, the duty of the 1PWM signal generation unit generated is a predetermined value 2PWM signal is output as a PWM signal . Thereby, the output circuit, when the duty of the output first PWM signal is greater than or equal to a predetermined value, the corresponding number of on / off switching during a certain period is greater than the number of on / off switching corresponding to the first PWM signal. A small second PWM signal is output.
When the PWM signal output from the output circuit indicates that the other switch is off, the first capacitor is charged and the second capacitor is discharged. When the PWM signal output from the output circuit indicates that the other switch is on, the power stored in the first capacitor is supplied to the second capacitor. The other switch is turned on or off according to the voltage across the second capacitor.
本発明に係る降圧装置は、前記変更部は、前記第1PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティを100%に変更することによって、前記第1PWM信号を前記第2PWM信号に変更するように構成してあることを特徴とする。 The step-down device according to the present invention is configured such that the changing unit changes the first PWM signal to the second PWM signal by changing a duty in one or more cycles of the first PWM signal to 100%. It is characterized by being.
本発明にあっては、変更部は、生成部が生成した第1PWM信号が所定値である場合、第1PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティを100%に変更する。これにより、第1PWM信号が第2PWM信号に変更される。また、2つのスイッチが相補的にオン/オフされるため、一方のスイッチをオン/オフするために用いられるPWM信号の一又は複数の周期におけるデューティはゼロ%に変更される。 In the present invention, when the first PWM signal generated by the generation unit has a predetermined value, the changing unit changes the duty in one or more cycles of the first PWM signal to 100%. As a result, the first PWM signal is changed to the second PWM signal. Further, since the two switches are complementarily turned on / off, the duty in one or more cycles of the PWM signal used to turn on / off one of the switches is changed to zero%.
本発明に係る降圧装置は、前記第2PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、前記第1PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定であることを特徴とする。 The step-down device according to the present invention is characterized in that an on / off cycle performed in response to the second PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed in response to the first PWM signal. .
本発明に係る降圧装置にあっては、第1PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティを100%に変更することによって得られる第2PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、第1PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。これにより、定期的に、一方及び他方夫々のスイッチがオン及びオフとなる期間が設けられ、他方のスイッチをオンにするためのコンデンサが安定的に充電され、2つのスイッチ夫々の他端間に印加された電圧がより適切に降圧される。 In the step-down device according to the present invention, the ON / OFF cycle performed according to the second PWM signal obtained by changing the duty in one or more cycles of the first PWM signal to 100% is the first PWM signal. It is longer and constant than the ON / OFF cycle performed according to the above. Accordingly, a period is periodically provided in which one and the other switches are turned on and off, and a capacitor for turning on the other switch is stably charged, and the other switch is connected between the other ends of the two switches. The applied voltage is stepped down more appropriately.
本発明に係る昇圧装置は、夫々の一端がコイルの一端に接続してある2つのスイッチの相補的なオン/オフを繰り返すことによって、前記コイルの他端と、前記2つのスイッチ中の一方のスイッチの他端との間に印加された電圧を昇圧し、昇圧した電圧を前記2つのスイッチ夫々の他端間から出力する昇圧装置において、前記一方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を出力する出力回路と、該出力回路が出力したPWM信号が前記一方のスイッチのオンを示す場合に充電される第1コンデンサと、前記出力回路が出力したPWM信号が前記一方のスイッチのオンを示す場合に放電し、該出力回路が出力したPWM信号が前記一方のスイッチのオフを示す場合に、前記第1コンデンサに蓄えられている電力が供給される第2コンデンサとを備え、該第2コンデンサの両端間の電圧に応じて、前記2つのスイッチ中の他方のスイッチがオン又はオフとなり、前記出力回路は、前記切替えに用いられ、デューティが、ゼロ%を超える所定値以上である第1PWM信号を生成する生成部と、該生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合、該第1PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号に変更する変更部とを有し、前記出力回路は、前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値を超えている場合に前記第1PWM信号を前記PWM信号として出力し、前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合に前記第2PWM信号を前記PWM信号として出力するように構成してあることを特徴とする。 The boosting device according to the present invention repeats complementary ON / OFF of two switches each having one end connected to one end of the coil, so that the other end of the coil and one of the two switches In a booster that boosts a voltage applied to the other end of a switch and outputs the boosted voltage from the other end of each of the two switches, PWM used for on / off switching of the one switch An output circuit that outputs a signal ; a first capacitor that is charged when the PWM signal output by the output circuit indicates that the one switch is turned on; and the PWM signal that is output by the output circuit is turned on by the one switch. When the PWM signal output from the output circuit indicates that one of the switches is off, the electric power stored in the first capacitor is supplied. And a second capacitor that, depending on the voltage across the second capacitor, wherein the other of the two switches in the switch is turned on or off, the output circuit is used for the switching duty is, When the generation unit that generates the first PWM signal that is equal to or greater than a predetermined value that exceeds zero% and the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is the predetermined value, the first PWM signal corresponds to the first PWM signal during a certain period A changing unit that changes the number of on / off switching times to a second PWM signal that is smaller than the number of on / off switching times corresponding to the first PWM signal, and the output circuit generates the first PWM generated by the generating unit. When the duty of the signal exceeds the predetermined value, the first PWM signal is output as the PWM signal, and the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is Characterized in that said first 2PWM signal when the serial is a predetermined value is arranged to output as the PWM signal.
本発明にあっては、コイルの一端に2つのスイッチ夫々の一端が接続してある。2つのスイッチの相補的なオン/オフを繰り返し、例えば、バッテリによって、コイルの他端、及び、2つのスイッチ中の一方のスイッチの他端間に印加された電圧を昇圧する。昇圧した電圧を2つのスイッチ夫々の他端間から出力し、例えば、2つのスイッチ夫々の他端間に接続してある負荷を給電する。 In the present invention, one end of each of the two switches is connected to one end of the coil. The two switches are repeatedly turned on / off in a complementary manner, and the voltage applied between the other end of the coil and the other end of one of the two switches is boosted by, for example, a battery. The boosted voltage is output from the other end of each of the two switches, and for example, a load connected between the other ends of each of the two switches is fed.
出力回路は、2つのスイッチ中の一方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を出力する。PWM信号は、例えば、一方のスイッチのオンを示すハイレベルの電圧と、一方のスイッチのオフを示すローレベルの電圧とからなり、デューティは、1周期においてPWM信号がハイレベルの電圧である期間の割合である。 The output circuit outputs a PWM signal used for switching on / off in one of the two switches. The PWM signal is composed of, for example, a high level voltage indicating that one switch is on and a low level voltage indicating that one switch is off, and the duty is a period in which the PWM signal is a high level voltage in one cycle. Is the ratio.
出力回路は、出力したPWM信号のデューティがゼロ%を超える所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力したPWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する。 When the duty of the output PWM signal is equal to or less than a predetermined value exceeding zero%, the output circuit corresponds to the number of on / off switching corresponding to the output PWM signal corresponding to the number of on / off switching corresponding to the output PWM signal. Outputs less PWM signals.
従って、一方のスイッチにおけるオン/オフは一定期間中に必ず切替えられ、2つのスイッチは相補的にオン/オフされるので、他方のスイッチが長期間オンとなることはない。このため、一方及び他方夫々のスイッチがオン及びオフとなって、他方のスイッチをオンにするためのコンデンサを充電する期間が一定期間中に必ず設けられる。これにより、コンデンサを充電するチャージポンプ回路は不要であるので、装置が小型、かつ、安価であり、構成が簡単である。 Accordingly, on / off in one switch is always switched during a certain period, and the two switches are complementarily turned on / off, so that the other switch is not turned on for a long time. For this reason, one and the other switches are turned on and off, and a period for charging the capacitor for turning on the other switch is always provided during a certain period. Accordingly, since a charge pump circuit for charging the capacitor is unnecessary, the apparatus is small and inexpensive, and the configuration is simple.
また、出力回路が出力したPWM信号のデューティがゼロ%を超える所定値未満である場合、一定期間中に一方のスイッチが切替えられるオン/オフの回数は少ないので、2つのスイッチ夫々について、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失が低い。 Further, when the duty of the PWM signal output from the output circuit is less than a predetermined value exceeding zero%, the number of ON / OFF switching of one switch during a certain period is small, so that each of the two switches has a certain period. The loss caused by the repeated on / off switching is low.
出力回路は生成部及び変更部を有する。生成部は、一方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられ、デューティがゼロ%を超える所定値以上である第1PWM信号を生成する。変更部は、生成部が生成した第1PWM信号のデューティが所定値である場合、第1PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号に変更する。 Output circuit has a generator and a change unit. The generator is used to switch on / off in one of the switches, and generates a first PWM signal having a duty equal to or higher than a predetermined value exceeding zero%. When the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is a predetermined value, the changing unit changes the ON / OFF corresponding to the first PWM signal so that the corresponding number of on / off switchings during the predetermined period is Change to a second PWM signal that is smaller than the number of switching times.
出力回路は、生成部が生成した第1PWM信号のデューティが所定値を超えている場合に第1PWM信号をPWM信号として出力し、生成部が生成した第1PWM信号のデューティが所定値である場合に第2PWM信号をPWM信号として出力する。これにより、出力回路は、出力した第1PWM信号のデューティが所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号を出力する。
出力回路が出力したPWM信号が一方のスイッチのオン、即ち、他方のスイッチのオフを示す場合、第1コンデンサが充電され、第2コンデンサが放電する。出力回路が出力したPWM信号が一方のスイッチのオフ、即ち、他方のスイッチのオンを示す場合、第1コンデンサに蓄えられている電力が第2コンデンサに供給される。他方のスイッチは、第2コンデンサの両端間の電圧に応じてオン又はオフとなる。
Output circuit, the duty of the 1PWM signal generation unit to generate outputs a first 1PWM signal as a PWM signal when the difference exceeds the predetermined value, when the duty of the 1PWM signal generation unit generated is a predetermined value The second PWM signal is output as a PWM signal . Thus, the output circuit, when the duty of the output first PWM signal is less than or equal to a predetermined value, the corresponding number of on / off switching during a certain period is greater than the number of on / off switching corresponding to the first PWM signal. A small second PWM signal is output.
When the PWM signal output from the output circuit indicates that one switch is on, that is, the other switch is off, the first capacitor is charged and the second capacitor is discharged. When the PWM signal output from the output circuit indicates that one switch is off, that is, the other switch is on, the power stored in the first capacitor is supplied to the second capacitor. The other switch is turned on or off according to the voltage across the second capacitor.
本発明に係る昇圧装置は、前記変更部は、前記第1PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによって、前記第1PWM信号を前記第2PWM信号に変更するように構成してあることを特徴とする。 The booster according to the present invention is configured such that the changing unit changes the first PWM signal to the second PWM signal by changing a duty in one or more cycles of the first PWM signal to zero%. It is characterized by being.
本発明にあっては、変更部は、生成部が生成した第1PWM信号が所定値である場合、第1PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更する。これにより、第1PWM信号が第2PWM信号に変更される。また、2つのスイッチが相補的にオン/オフするため、他方のスイッチをオン/オフするために用いられるPWM信号の一又は複数の周期におけるデューティは100%に変更される。 In the present invention, the changing unit changes the duty in one or more cycles of the first PWM signal to zero% when the first PWM signal generated by the generating unit has a predetermined value. As a result, the first PWM signal is changed to the second PWM signal. Further, since the two switches are complementarily turned on / off, the duty in one or more periods of the PWM signal used to turn on / off the other switch is changed to 100%.
本発明に係る昇圧装置は、前記第2PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、前記第1PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定であることを特徴とする。 The booster according to the present invention is characterized in that an on / off cycle performed in response to the second PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed in response to the first PWM signal. .
本発明にあっては、第1PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによって得られる第2PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、第1PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。これにより、定期的に、一方及び他方夫々のスイッチがオン及びオフとなる期間が設けられ、他方のスイッチをオンにするためのコンデンサが安定的に充電され、コイル及び一方のスイッチ夫々の他端間に印加された電圧がより適切に昇圧される。 In the present invention, the ON / OFF cycle performed in accordance with the second PWM signal obtained by changing the duty in one or more cycles of the first PWM signal to zero% is performed in accordance with the first PWM signal. It is longer and constant than the ON / OFF cycle. Accordingly, a period is periodically provided in which one and the other switches are turned on and off, the capacitor for turning on the other switch is stably charged, and the other end of each of the coil and the one switch is provided. The voltage applied between them is boosted more appropriately.
本発明に係る変圧装置は、夫々の一端がコイルの一端に接続してある第1及び第2スイッチと、一端が前記コイルの他端に接続してある第3スイッチと、前記コイル及び第2スイッチ夫々の他端間に接続してある第4スイッチとを備え、前記第1及び第2スイッチの相補的なオン/オフと、前記第3及び第4スイッチの相補的なオン/オフとを繰り返すことによって、前記第1及び第2スイッチ夫々の他端間に印加された電圧を変圧し、変圧した電圧を前記第3スイッチの他端と第4スイッチの前記第2スイッチ側の一端との間から出力する変圧装置において、前記第1スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられる第1PWM信号、及び、前記第4スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられる第2PWM信号を出力する出力回路と、該出力回路が出力した第1PWM信号が前記第1スイッチのオフを示す場合に充電される第1コンデンサと、前記出力回路が出力した第1PWM信号が前記第1スイッチのオフを示す場合に放電し、前記出力回路が出力した第1PWM信号が前記第1スイッチのオンを示す場合に、前記第1コンデンサに蓄えられている電力が供給される第2コンデンサと、前記出力回路が出力した第2PWM信号が前記第4スイッチのオンを示す場合に充電される第3コンデンサと、前記出力回路が出力した第2PWM信号が前記第4スイッチのオンを示す場合に放電し、前記出力回路が出力した第2PWM信号が前記第4スイッチのオフを示す場合に、前記第3コンデンサに蓄えられている電力が供給される第4コンデンサとを備え、前記第2コンデンサの両端間の電圧に応じて前記第1スイッチがオン又はオフとなり、前記第4コンデンサの両端間の電圧に応じて前記第3スイッチがオン又はオフとなり、前記出力回路は、前記第1スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられ、デューティが100%未満の第1所定値以下である第3PWM信号を生成する第1生成手段と、該第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが前記第1所定値である場合、該第3PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第3PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第4PWM信号に変更する第1変更手段とを有し、前記出力回路は、前記第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが前記第1所定値未満である場合に、該第3PWM信号を前記第1PWM信号として出力し、前記第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが前記第1所定値である場合に、前記第4PWM信号を前記第1PWM信号として出力し、前記出力回路は、前記第4スイッチにおけるオン/オフ切替えに用いられ、デューティがゼロ%を超える第2所定値以上である第5PWM信号を生成する第2生成手段と、該第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが前記第2所定値である場合、該第5PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第5PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第6PWM信号に変更する第2変更手段とを有し、前記出力回路は、前記第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが前記第2所定値を超えている場合に、該第5PWM信号を前記第2PWM信号として出力し、前記第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが前記第2所定値である場合に、前記第6PWM信号を前記第2PWM信号として出力するように構成してあることを特徴とする。 The transformer device according to the present invention includes a first switch and a second switch each having one end connected to one end of the coil, a third switch having one end connected to the other end of the coil, the coil and the second switch. A fourth switch connected between the other ends of the switches, and complementary ON / OFF of the first and second switches and complementary ON / OFF of the third and fourth switches. By repeating, the voltage applied between the other ends of the first and second switches is transformed, and the transformed voltage is transformed between the other end of the third switch and one end of the fourth switch on the second switch side. in the transformer device output from between the first 1PWM signal used for switching on / off of the first switch, and an output circuit for outputting a first 2PWM signal used for switching on / off of the fourth switch A first capacitor that is charged when the first PWM signal output from the output circuit indicates that the first switch is turned off; and a discharge that occurs when the first PWM signal that is output from the output circuit indicates that the first switch is turned off. When the first PWM signal output from the output circuit indicates that the first switch is on, the second capacitor to which the electric power stored in the first capacitor is supplied and the second PWM output from the output circuit A third capacitor that is charged when the signal indicates that the fourth switch is turned on, and a second capacitor that is discharged when the second PWM signal output from the output circuit indicates that the fourth switch is turned on, and which is output by the output circuit. If the 2PWM signal indicates oFF of the fourth switch, and a fourth capacitor power stored in the third capacitor is supplied, the second capacitor Wherein the first switch is turned on or off in response to the voltage across the sub, the fourth and the third switch is turned on or off according to the voltage across capacitor, the output circuit, the first switch The first generation means for generating a third PWM signal that is used for on / off switching in which the duty is less than a first predetermined value less than 100%, and the duty of the third PWM signal generated by the first generation means is When it is the first predetermined value, the third PWM signal is changed to a fourth PWM signal in which the corresponding number of on / off switching times during a certain period is smaller than the number of on / off switching times corresponding to the third PWM signal. First output means, and the output circuit is configured to output the third PWM signal when the duty of the third PWM signal generated by the first generation means is less than the first predetermined value. Is output as the first PWM signal, and when the duty of the third PWM signal generated by the first generation means is the first predetermined value, the fourth PWM signal is output as the first PWM signal, and the output circuit , Second generation means for generating a fifth PWM signal that is used for on / off switching in the fourth switch and has a duty greater than or equal to a second predetermined value exceeding zero%, and a fifth PWM signal generated by the second generation means When the duty of the fifth PWM signal is the second predetermined value, the fifth PWM signal has a sixth PWM in which the number of on / off switching corresponding to the fifth PWM signal is smaller than the number of on / off switching corresponding to the fifth PWM signal. Second output means for changing to a signal, wherein the output circuit has a duty of the fifth PWM signal generated by the second generation means exceeding the second predetermined value. The fifth PWM signal is output as the second PWM signal, and when the duty of the fifth PWM signal generated by the second generation means is the second predetermined value, the sixth PWM signal is converted to the second PWM signal. It is characterized by being output so as to output .
本発明にあっては、コイルの一端に第1及び第2スイッチ夫々の一端が接続してあり、コイルの他端に第3スイッチが接続してあり、コイル及び第2スイッチ夫々の他端間に第4スイッチが接続してある。第1及び第2スイッチの相補的なオン/オフと、第3及び第4スイッチの相補的なオン/オフとを繰り返し、例えば、バッテリによって第1及び第2スイッチ夫々の他端間に印加された電圧を変圧する。変圧した電圧を第3スイッチの他端と第4スイッチの第2スイッチ側の一端との間から出力し、例えば、第3スイッチの他端と第4スイッチの第2スイッチ側の一端との間に接続してある負荷を給電する。 In the present invention, one end of each of the first and second switches is connected to one end of the coil, a third switch is connected to the other end of the coil, and between the other ends of the coil and the second switch. The 4th switch is connected to. Complementary ON / OFF of the first and second switches and complementary ON / OFF of the third and fourth switches are repeated, for example, applied between the other ends of the first and second switches by a battery, for example. Transform the voltage. The transformed voltage is output between the other end of the third switch and one end on the second switch side of the fourth switch, for example, between the other end of the third switch and one end on the second switch side of the fourth switch. Power is supplied to the load connected to.
出力回路は、第1スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられる第1PWM信号と、第4スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられる第2PWM信号とを出力する。第1PWM信号(又は第2PWM信号)は、例えば、第1スイッチ(又は第4スイッチ)のオンを示すハイレベルの電圧と、第1スイッチ(又は第4スイッチ)のオフを示すローレベルの電圧とからなり、デューティは、1周期において第1PWM信号(又は第2PWM信号)がハイレベルの電圧である期間の割合である。 The output circuit outputs a first PWM signal used for on / off switching in the first switch and a second PWM signal used for on / off switching in the fourth switch. The first PWM signal (or the second PWM signal) is, for example, a high level voltage indicating that the first switch (or the fourth switch) is on, and a low level voltage indicating that the first switch (or the fourth switch) is off. The duty is a ratio of a period in which the first PWM signal (or the second PWM signal) is a high level voltage in one cycle.
出力回路は、出力する第1PWM信号のデューティが100%未満の第1所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力する第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する。また、出力回路は、出力する第2PWM信号のデューティがゼロ%を超える第2所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力する第2PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する。 In the output circuit, when the duty of the first PWM signal to be output is equal to or more than a first predetermined value less than 100%, the corresponding on / off switching number of times during a certain period corresponds to the on / off corresponding to the first PWM signal to be output. The PWM signal that is smaller than the number of times of switching is output. Further, when the duty of the second PWM signal to be output is equal to or less than a second predetermined value exceeding zero%, the output circuit is configured so that the corresponding number of on / off switching during a certain period corresponds to the second PWM signal to be output. Outputs a PWM signal that is less than the number of times of / off switching.
従って、第1及び第4スイッチ夫々におけるオン/オフは一定期間中に必ず切替えられる。また、第1及び第2スイッチは相補的にオン/オフされ、第3及び第4スイッチは相補的にオン/オフされるので第2及び第3スイッチ夫々におけるオン/オフも一定期間中に必ず切替えられる。このため、第1及び第2スイッチ夫々が長期間オン及びオフとなることはなく、第3及び第4スイッチ夫々が長期間オン及びオフとなることはない。従って、第1及び第3スイッチ夫々についてオンにするためのコンデンサを充電する期間が一定期間中に必ず設けられるので、コンデンサを充電するチャージポンプ回路は不要である。このため、装置が小型、かつ、安価であり、構成が簡単である。 Therefore, ON / OFF in each of the first and fourth switches is always switched during a certain period. Since the first and second switches are complementarily turned on / off, and the third and fourth switches are complementarily turned on / off, the second and third switches are always turned on / off during a certain period. Switched. Therefore, the first and second switches are not turned on and off for a long time, and the third and fourth switches are not turned on and off for a long time. Therefore, since a period for charging the capacitor for turning on each of the first and third switches is always provided during a certain period, a charge pump circuit for charging the capacitor is unnecessary. Therefore, the apparatus is small and inexpensive, and the configuration is simple.
また、出力回路が出力する第1PWM信号のデューティが第1所定値以上である場合、一定期間中に第1スイッチが切替えられるオン/オフの回数が少なく、出力回路が出力する第2PWM信号のデューティが第2所定値以下である場合に一定期間中に第4スイッチが切替えられるオン/オフの回数が少ない。従って、第1、第2、第3及び第4スイッチについて、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失が低い。 In addition, when the duty of the first PWM signal output from the output circuit is greater than or equal to the first predetermined value, the number of ON / OFF times that the first switch is switched during a certain period is small, and the duty of the second PWM signal output from the output circuit Is less than or equal to the second predetermined value, the number of times the fourth switch is switched on / off during a certain period is small. Therefore, the first, second, third, and fourth switches have low loss caused by ON / OFF switching that is repeated for a certain period.
出力回路は第1生成手段及び第1変更手段を有する。第1生成手段は、第1スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられ、デューティが100%未満の第1所定値以下である第3PWM信号を生成する。第1変更手段は、第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが第1所定値である場合、第3PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第3PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第4PWM信号に変更する。 Output circuit has a first generating unit and the first changing means. The first generation means is used for switching on / off in the first switch, and generates a third PWM signal whose duty is less than a first predetermined value less than 100%. When the duty of the third PWM signal generated by the first generation unit is the first predetermined value, the first changing unit converts the third PWM signal into the third PWM signal so that the corresponding number of on / off switchings during a certain period is the third PWM signal. The fourth PWM signal is changed to be smaller than the corresponding number of on / off switching times.
出力回路は、第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが第1所定値未満である場合に第3PWM信号を第1PWM信号として出力し、第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが第1所定値である場合に第4PWM信号を第1PWM信号として出力する。これにより、出力回路は、出力する第3PWM信号のデューティが第1所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第3PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第4PWM信号を出力する。
出力回路が出力した第1PWM信号が第1スイッチのオフを示す場合、第1コンデンサが充電され、第2コンデンサが放電する。出力回路が出力したPWM信号が第1スイッチのオンを示す場合、第1コンデンサに蓄えられている電力が第2コンデンサに供給される。第1スイッチは、第2コンデンサの両端間の電圧に応じてオン又はオフとなる。
出力回路は第2生成手段及び第2変更手段を有する。第2生成手段は、第4スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられ、デューティがゼロ%を超える第2所定値以上である第5PWM信号を生成する。第2変更手段は、第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが第2所定値である場合、第5PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第5PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第6PWM信号に変更する。
出力回路は、第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが第2所定値を超えている場合に第5PWM信号を第2PWM信号として出力し、第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが第2所定値である場合に第6PWM信号を第2PWM信号として出力する。これにより、出力回路は、出力する第5PWM信号のデューティが第2所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、第5PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第6PWM信号を出力する。
出力回路が出力した第2PWM信号が第4のスイッチのオン、即ち、第3スイッチのオフを示す場合、第3コンデンサが充電され、第4コンデンサが放電する。出力回路が出力した第2PWM信号が第4スイッチのオフ、即ち、第3スイッチのオンを示す場合、第3コンデンサに蓄えられている電力が第4コンデンサに供給される。第3スイッチは、第4コンデンサの両端間の電圧に応じてオン又はオフとなる。
The output circuit outputs the third PWM signal as the first PWM signal when the duty of the third PWM signal generated by the first generator is less than the first predetermined value, and the duty of the third PWM signal generated by the first generator is When it is the first predetermined value, the fourth PWM signal is output as the first PWM signal . Thus, the output circuit, when the duty of the third PWM signal to be output is greater than or equal to the first predetermined value, the corresponding number of on / off switching times during a certain period is the number of on / off switching times corresponding to the third PWM signal. Fewer fourth PWM signals.
When the first PWM signal output from the output circuit indicates that the first switch is off, the first capacitor is charged and the second capacitor is discharged. When the PWM signal output from the output circuit indicates that the first switch is on, the power stored in the first capacitor is supplied to the second capacitor. The first switch is turned on or off according to the voltage across the second capacitor.
The output circuit includes second generation means and second change means. The second generation means is used for on / off switching in the fourth switch, and generates a fifth PWM signal having a duty equal to or greater than a second predetermined value exceeding zero%. When the duty of the fifth PWM signal generated by the second generation unit is the second predetermined value, the second changing unit converts the fifth PWM signal into the fifth PWM signal so that the corresponding number of on / off switching times during a certain period is the fifth PWM signal. The sixth PWM signal is changed to be smaller than the corresponding number of on / off switching times.
The output circuit outputs the fifth PWM signal as the second PWM signal when the duty of the fifth PWM signal generated by the second generator exceeds a second predetermined value, and the duty of the fifth PWM signal generated by the second generator Is the second predetermined value, the sixth PWM signal is output as the second PWM signal. As a result, when the duty of the fifth PWM signal to be output is less than or equal to the second predetermined value, the output circuit corresponds to the number of on / off switching corresponding to the fifth PWM signal. Fewer sixth PWM signals are output.
When the second PWM signal output from the output circuit indicates that the fourth switch is on, that is, the third switch is off, the third capacitor is charged and the fourth capacitor is discharged. When the second PWM signal output from the output circuit indicates that the fourth switch is off, that is, the third switch is on, the power stored in the third capacitor is supplied to the fourth capacitor. The third switch is turned on or off according to the voltage across the fourth capacitor.
本発明に係る変圧装置は、前記第1変更手段は、前記第3PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティを100%に変更することによって、前記第3PWM信号を前記第4PWM信号に変更するように構成してあることを特徴とする。 Transformer device according to the present invention, the first changing means, by changing the duty in one or more cycles of the first 3PWM signal to 100%, so as to change the first 3PWM signal to the first 4PWM signal It is configured.
本発明にあっては、第1変更手段は、第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが第1所定値である場合、第3PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティを100%に変更する。これにより、第3PWM信号が第4PWM信号に変更される。第1及び第2スイッチは相補的にオン/オフするため、第2スイッチをオン/オフするために用いられるPWM信号の一又は複数の周期におけるデューティはゼロ%に変更される。 In the present invention, the first changing means changes the duty in one or more cycles of the third PWM signal to 100% when the duty of the third PWM signal generated by the first generating means is the first predetermined value. To do. As a result, the third PWM signal is changed to the fourth PWM signal. Since the first and second switches are complementarily turned on / off, the duty in one or more periods of the PWM signal used to turn on / off the second switch is changed to zero%.
本発明に係る変圧装置は、前記第4PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、前記第3PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定であることを特徴とする。 The transformer device according to the present invention is characterized in that an on / off cycle performed in response to the fourth PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed in response to the third PWM signal. .
本発明にあっては、第3PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティを100%に変更することによって得られる第4PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、第3PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。これにより、定期的に、第1及び第2スイッチ夫々がオフ及びオンとなる期間が設けられ、第1スイッチをオンにするためのコンデンサが安定的に充電され、第1及び第2スイッチ夫々の他端間に印加された電圧がより適切に変圧される。 In the present invention, the ON / OFF cycle performed according to the fourth PWM signal obtained by changing the duty in one or more cycles of the third PWM signal to 100% is performed according to the third PWM signal. It is longer and constant than the ON / OFF cycle. Accordingly, a period is periodically provided in which each of the first and second switches is turned off and on, and a capacitor for turning on the first switch is stably charged, and each of the first and second switches is stably charged. The voltage applied between the other ends is more appropriately transformed.
本発明に係る変圧装置は、前記第2変更手段は、前記第5PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによって、前記第5PWM信号を前記第6PWM信号に変更するように構成してあることを特徴とする。 In the transformer device according to the present invention, the second changing unit changes the fifth PWM signal to the sixth PWM signal by changing a duty in one or a plurality of cycles of the fifth PWM signal to zero%. It is configured.
本発明にあっては、第2変更手段は、第2生成手段が生成した第5PWM信号が第2所定値である場合、第5PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更する。これにより、第5PWM信号が第6PWM信号に変更される。第3及び第4スイッチは相補的にオン/オフするため、第3スイッチをオン/オフするために用いられるPWM信号の一又は複数の周期におけるデューティは100%に変更される。 In the present invention, when the fifth PWM signal generated by the second generation unit is the second predetermined value, the second changing unit changes the duty in one or more cycles of the fifth PWM signal to zero%. As a result, the fifth PWM signal is changed to the sixth PWM signal. Since the third and fourth switches are complementarily turned on / off, the duty in one or more periods of the PWM signal used to turn on / off the third switch is changed to 100%.
本発明に係る変圧装置は、前記第6PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、前記第5PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定であることを特徴とする。 The transformer device according to the present invention is characterized in that an on / off cycle performed in response to the sixth PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed in response to the fifth PWM signal. .
本発明にあっては、第5PWM信号の一又は複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによって得られる第6PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、第5PWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。これにより、定期的に、第3及び第4スイッチ夫々がオフ及びオンとなる期間が設けられ、第3スイッチ夫々をオンにするためのコンデンサが安定的に充電され、第1及び第2スイッチ夫々の他端間に印加された電圧がより適切に変圧される。 In the present invention, the ON / OFF cycle performed according to the sixth PWM signal obtained by changing the duty in one or more cycles of the fifth PWM signal to zero% is performed according to the fifth PWM signal. It is longer and constant than the ON / OFF cycle. Thus, a period is periodically provided in which the third and fourth switches are turned off and on, and the capacitors for turning on the third switches are stably charged, and the first and second switches are respectively charged. The voltage applied between the other ends of the two is more appropriately transformed.
本発明に係る変圧装置よれば、変圧を適切に行うことができ、第1、第2、第3及び第4スイッチ夫々において一定期間中に行われるオン/オフの切替えによって生じる損失が小さく、装置が小型、かつ、安価であり、構成が簡単である。 According to the voltage transforming apparatus according to the present invention, the voltage can be appropriately transformed, and the loss caused by the on / off switching performed during a predetermined period in each of the first, second, third, and fourth switches is small. Is small, inexpensive, and simple in construction.
本発明に係る降圧装置によれば、降圧を適切に行うことができ、2つのスイッチ夫々において一定期間中に行われるオン/オフの切替えによって生じる損失が小さく、装置が小型、かつ、安価であり、構成が簡単である。 According to the step-down device according to the present invention, the step-down operation can be performed appropriately, loss caused by ON / OFF switching performed during a certain period in each of the two switches is small, and the device is small and inexpensive. The configuration is simple.
本発明に係る昇圧装置によれば、昇圧を適切に行うことができ、2つのスイッチ夫々において一定期間中に行われるオン/オフの切替えによって生じる損失が小さく、装置が小型、かつ、安価であり、構成が簡単である。 According to the boosting device of the present invention, boosting can be performed appropriately, loss caused by on / off switching performed during a certain period in each of the two switches is small, and the device is small and inexpensive. The configuration is simple.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は実施の形態1における変圧装置の構成を示すブロック図である。この変圧装置1は、バッテリ3及び負荷4夫々の両端に各別に接続されており、バッテリ3によって印加された電圧の昇圧及び降圧を行って、該電圧を変圧し、変圧した電圧を負荷4に印加する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the transformer device in the first embodiment. The
変圧装置1は、Nチャネル型のFET11,12,13,14、差動増幅器15、出力回路16、駆動回路17,19,21,22、反転器18,20、コンデンサC1,C2,・・・,C5、ダイオードD1,D2、コイルL1及び抵抗R1を備える。出力回路16は、生成部51、変更部52、OR回路53及びAND回路54を有する。駆動回路17は反転器61及びスイッチS1,S2を有し、駆動回路21はスイッチS3及び抵抗R2を有する。また、駆動回路19は、スイッチS4及び抵抗R3を有し、駆動回路22は反転器71及びスイッチS5,S6を有する。
The
FET11のドレインにはバッテリ3の正極端子が接続されており、FET12のソースにはバッテリ3の負極端子が接続されている。FET11のソース、及び、FET12のドレイン夫々は、コイルL1の一端に接続してある。コイルL1の他端には、FET13のソース、及び、FET14のドレイン夫々が接続してある。FET14のソースは、FET12のソースに接続してある。このように、FET14は、コイルL1の他端と、FET12のソースとの間に接続してある。FET12,14夫々のソースは接地されている。
The drain of the
FET13のドレインは、コンデンサC1及び抵抗R1夫々の一端に接続してあり、抵抗R1の他端は負荷4の一端に接続してある。FET14のソースは、コンデンサC1及び負荷4の他端に接続してある。抵抗R1の一端及び他端夫々には、差動増幅器15のプラス端子及びマイナス端子が接続してあり、差動増幅器15の出力端子は出力回路16に接続されている。出力回路16は、更に、FET11,13夫々のドレインと、駆動回路17,19と、反転器18,20夫々の入力端子とに接続されている。
The drain of the
出力回路16では、差動増幅器15の出力端子と、FET11,13夫々のドレインとが生成部51に接続されている。OR回路53及びAND回路54夫々は、2つの入力端子と1つの出力端子とを有しており、生成部51は、更に、OR回路53及びAND回路54夫々の一方の入力端子に接続されている。OR回路53及びAND回路54夫々の他方の入力端子は変更部52に接続されている。変更部52は、生成部51と同様に、FET11,13夫々のドレインに接続されている。生成部51及び変更部52は接地されている。OR回路53の出力端子は、駆動回路17と、反転器18の入力端子とに接続され、AND回路54の出力端子は、駆動回路19と、反転器20の入力端子とに接続されている。
In the
駆動回路17は、更に、FET11のゲートと、ダイオードD1のカソードと、コンデンサC2,C3夫々の一端とに接続されている。ダイオードD1のアノードはFET11のドレインに接続されており、コンデンサC2,C3夫々の他端はFET11のソースに接続されている。駆動回路17は接地されている。
The drive circuit 17 is further connected to the gate of the
駆動回路17において、反転器61の入力端子はOR回路53の出力端子に接続されている。スイッチS1の一端は、ダイオードD1のカソード、及び、コンデンサC2の一端に接続されている。スイッチS1の他端は、FET11のゲート、並びに、コンデンサC3及びスイッチS2夫々の一端に接続されている。スイッチS2の他端は接地されている。
In the drive circuit 17, the input terminal of the
反転器18の出力端子は駆動回路21に接続されている。駆動回路21は、更に、FET12のゲートに接続されており、接地もされている。また、駆動回路21は、一定の電圧Vccが印加されている。
駆動回路21において、スイッチS3の一端には電圧Vccが印加されており、スイッチS3の他端は、FET12のゲート、及び、抵抗R2の一端に接続されている。抵抗R2の他端は接地されている。
The output terminal of the
In the drive circuit 21, the voltage Vcc is applied to one end of the switch S3, and the other end of the switch S3 is connected to the gate of the
駆動回路19は、更に、FET14のゲートに接続されており、接地もされている。また、駆動回路19にも一定の電圧Vccが印加されている。
駆動回路19において、スイッチS4の一端には電圧Vccが印加されており、スイッチS4の他端は、FET14のゲート、及び、抵抗R3の一端に接続されている。抵抗R3の他端は接地されている。
The
In the
反転器20の出力端子は駆動回路22に接続されている。駆動回路22は、更に、FET13のゲートと、ダイオードD2のカソードと、コンデンサC4,C5夫々の一端とに接続されている。ダイオードD2のアノードはFET11のドレインに接続されており、コンデンサC4,C5夫々の他端は、FET13のソースに接続されている。
The output terminal of the
駆動回路22において、反転器71の入力端子は反転器20の出力端子に接続されている。スイッチS5の一端は、ダイオードD2のカソード、及び、コンデンサC4の一端に接続されている。スイッチS5の他端は、FET13のゲート、並びに、コンデンサC5及びスイッチS6夫々の一端に接続されている。スイッチS6の他端は接地されている。
In the
FET11,12,13,14はスイッチとして機能する。FET11,12,13,14夫々は、ゲートに一定電圧以上の電圧が印加された場合、ドレインからソースへ電流が流れるのでオンとなり、ゲートに印加されている電圧が一定電圧未満である場合、ドレインからソースへ電流が流れないのでオフとなる。変圧装置1では、ゲートに印加されている電圧を調整することによって、FET11,12,13,14夫々をオン/オフをする。
FET11,12,13,14夫々は、第1、第2、第3及び第4スイッチとして機能する。
The
The
変圧装置1では、FET11,12の相補的なオン/オフと、FET13,14の相補的なオン/オフとを繰り返すことによって、バッテリ3がFET11のドレインとFET12のソースとの間に印加した電圧を変圧し、変圧した電圧をFET13のドレイン及びFET14のソース間から出力する。これにより、変圧した電圧が抵抗R1を介して負荷4に印加され、負荷4が給電される。
In the
FET11,12の相補的なオン/オフは、FET11をオンにすると共にFET12をオフにし、FET11をオンにすると共にFET12をオンにすることによって行われる。同様に、FET13,14の相補的なオン/オフは、FET14をオンにすると共にFET13をオフにし、FET14をオフにすると共にFET13をオンにすることによって行われる。
Complementary on / off of the
FET13,14の相補的なオン/オフが繰り返されている状態で、FET11,12の相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリ3がFET11のドレインとFET12のソースとの間に印加した電圧を降圧する。FET11,12がオン及びオフである場合、電流がバッテリ3の正極端子からFET11を介してコイルL1へ流れ、コイルL1にエネルギーが蓄積される。ここで、FET13,14がオフ及びオンである場合、電流はコイルL1からFET14を流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。また、FET13,14がオン及びオフである場合、電流はコイルL1からFET13、抵抗R1及び負荷4を流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。このとき、FET13のドレイン及びFET14のソース間に電圧が印加される。
The voltage applied by the
FET11,12がオン及びオフである状態からFET11,12がオフ及びオンである状態に切替わった場合、コイルL1へ流れる電流が遮断され、コイルL1は、自身に流れる電流の量を維持すべく、エネルギーを放出し、電流がコイルL1から発生する。ここで、FET13,14がオフ及びオンである場合、電流がコイルL1の他端からFET14,12の順に流れてコイルL1の一端に戻る。また、FET13,14がオン及びオフである場合、電流がコイルL1の他端からFET13、抵抗R1、負荷4及びFET12を流れてコイルL1の一端に戻る。このとき、FET13のドレイン及びFET14のソース間に電圧が印加され、FET13のドレイン及びFET14のソース間に印加された電圧は、コイルL1のエネルギーが放出されるにつれて降圧される。
When the
FET13,14の相補的なオン/オフが繰り返されている状態で、FET11,12の相補的なオン/オフが繰り返された場合、FET13のドレイン及びFET14のソース間に印加された電圧は、コンデンサC1によって平滑化された後、抵抗R1を介して負荷4に印加される。このとき、FET13のドレイン及びFET14のソース間に印加された平均電圧、即ち、コンデンサC1によって平滑化された電圧は、バッテリ3によって印加された電圧を降圧した電圧である。降圧幅は、FET11,12がオフ及びオンである期間の大小に応じて大小となる。
When the complementary ON / OFF of the
FET11,12の相補的なオン/オフが繰り返されている状態で、FET13,14の相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリ3がFET11のドレインとFET12のソースとの間に印加した電圧を昇圧する。FET13,14がオフ及びオンである場合において、FET11,12がオン及びオフであるとき、電流がバッテリ3の正極端子からFET11、コイルL1及びFET14の順に流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。このとき、多量の電流がコイルL1に流れて、コイルL1にエネルギーが蓄積される。
The voltage applied by the
FET13,14がオフ及びオンである状態からオン及びオフである状態に切替わった場合において、FET11,12がオン及びオフであるとき、電流が、バッテリ3の正極端子からFET11、コイルL1、FET13、抵抗R1及び負荷4の順に流れて、バッテリ3の負極端子に戻る。このとき、電流が抵抗R1及び負荷4を流れるため、コイルL1に流れる電流の量が低下する。このため、コイルL1は、自身に流れる電流の量を維持すべく、コイルL1のFET11側の一端に印加されている電圧を基準として、コイルL1のFET13側の他端における電圧を昇圧する。これにより、FET13のドレイン、及び、FET14のソース間に印加された電圧は、バッテリ3がFET11のドレイン、及び、FET12のソース間に印加した電圧よりも高い。
When the
FET11,12の相補的なオン/オフが繰り返されている状態で、FET13,14の相補的なオン/オフが繰り返された場合、FET13のドレイン及びFET14のソース間に印加された電圧は、コンデンサC1によって平滑化された後、抵抗R1を介して負荷4に印加される。このとき、FET13のドレイン及びFET14のソース間に印加された平均電圧、即ち、コンデンサC1によって平滑化された電圧は、バッテリ3によって印加された電圧を昇圧した電圧である。昇圧幅は、FET13,14がオフ及びオンである期間の大小に応じて大小となる。
なお、FET11,12夫々がオフ及びオンである場合、FET13,14夫々のオン/オフ状態に無関係に、電流がバッテリ3の正極端子からFET11を介してコイルL1へ流れることはない。
When the complementary ON / OFF of the
When the
差動増幅器15は、抵抗R1の両端間の電圧、即ち、負荷4に流れる出力電流の量に比例する電圧を増幅し、増幅した電圧を出力端子から出力回路16へ出力する。出力回路16は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧と、差動増幅器15から入力された電圧とに基づく2つのPWM信号を出力する。具体的には、出力回路16は、FET11,12夫々におけるオン/オフの切替えに用いられる一方のPWM信号を駆動回路17と反転器18の入力端子とに出力し、FET13,14夫々におけるオン/オフの切替えに用いられる他方のPWM信号を反転器20の入力端子と駆動回路19とに出力する。
The
出力回路16において、生成部51は、FET11のドレイン及びFET12のソース間に印加された電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間に印加された電圧と、差動増幅器15から入力された電圧とに基づいてPWM信号1及びPWM信号2を生成する。
In the
PWM信号1は、ハイレベルの電圧と、ハイレベルの電圧よりも低いローレベルの電圧とによって構成され、FET11におけるオン/オフの切替えに用いられる。PWM信号1のデューティ、即ち、1周期においてPWM信号1がハイレベルの電圧である期間の割合は100%未満の第1所定値以下である。
The
PWM信号2も、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成され、FET14におけるオン/オフの切替えに用いられる。PWM信号2のデューティ、即ち、1周期においてPWM信号2がハイレベルの電圧である期間の割合はゼロ%を超える第2所定値以上である。
生成部51は、生成したPWM信号1をOR回路53の一方の入力端子に出力し、生成したPWM信号2をAND回路54の一方の入力端子に出力する。生成部51は第1及び第2生成手段に該当する。
The
The
変更部52は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧とに基づいて、PWM信号1を変更するための変更信号1と、PWM信号2を変更するための変更信号2を生成する。
The changing
変更信号1及び変更信号2夫々は、PWM信号1及びPWM信号2と同様に、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成される。
変更部52は、変更信号1をOR回路53の他方の入力端子に出力し、変更信号2をAND回路54の他方の入力端子に入力する。
Like the
The
OR回路53は、2つの入力端子夫々に入力されたPWM信号1及び変更信号1の少なくとも一方がハイレベルの電圧を示している場合にハイレベルの電圧を出力し、PWM信号1及び変更信号1が共にローレベルの電圧を示している場合にローレベルの電圧を出力する。
OR回路53は、2つの入力端子夫々に入力されたPWM信号1及び変更信号1に応じたPWM信号を、反転器18の入力端子と、駆動回路17の反転器61の入力端子とに出力する。
The OR
The OR
AND回路54は、2つの入力端子夫々に入力されたPWM信号2及び変更信号2の両方がハイレベルの電圧を示している場合にハイレベルの電圧を出力し、PWM信号2及び変更信号2の少なくとも一方がローレベルの電圧を示している場合にローレベルの電圧を出力する。
AND回路54は、2つの入力端子夫々に入力されたPWM信号2及び変更信号2に応じたPWM信号を、反転器20の入力端子と、駆動回路19とに出力する。
The AND
The AND
反転器18,20,61,71夫々は、入力端子に入力されたPWM信号がハイレベルの電圧である場合に出力端子からローレベルの電圧を出力し、入力端子に入力されたPWM信号がローレベルの電圧である場合に出力端子からハイレベルの電圧を出力する。反転器18,20,61,71夫々は、入力端子に入力されたPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧を反転し、ハイレベル及びローレベルの電圧を反転したPWM信号を出力端子から出力する。
Each of the
反転器18,61は、OR回路53の出力端子から出力されたPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧を反転する。反転器20は、AND回路54の出力端子から出力されたPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧を反転し、ハイレベル及びローレベルの電圧を反転したPWM信号を反転器71の入力端子に出力する。反転器71は、反転器20の出力端子から出力されたPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧を反転する。
The
スイッチS1は、OR回路53が出力端子から出力したPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなり、スイッチS2は、反転器61が出力端子から出力したPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなる。また、スイッチS3は、反転器18が出力端子から出力したPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなる。
The switch S1 is turned on and off according to the high level and low level voltages of the PWM signal output from the output terminal by the
スイッチS4は、AND回路54が出力端子から出力したPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなる。スイッチS5は、反転器20が出力端子から出力したPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなり、スイッチS6は、反転器71の出力端子から出力したPWM信号のハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなる。
The switch S4 is turned on and off according to the high-level and low-level voltages of the PWM signal output from the output terminal by the AND
OR回路53の出力端子から出力されたPWM信号がローレベルの電圧である場合、スイッチS1,S2,S3夫々は、オフ、オン及びオンとなる。このとき、スイッチS3がオンであるので、FET12のゲートに、一定電圧よりも高い電圧Vccが印加され、FET12はオンとなる。
When the PWM signal output from the output terminal of the
また、電流が、バッテリ3の正極端子からダイオードD1、コンデンサC2及びFET12の順に流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。これにより、コンデンサC2が充電される。
更に、電流が、コンデンサC3のFET11側の一端からスイッチS2及びFET12の順に流れて、コンデンサC3の他端に戻り、コンデンサC3は放電する。これにより、FET11のゲートに印加されている電圧は一定電圧未満となり、FET11はオフとなる。
In addition, a current flows from the positive terminal of the
Furthermore, current flows in the order of the switch S2 and the
以上のように、OR回路53が出力端子からローレベルの電圧を出力した場合、FET11,12はオフ及びオンとなる。
As described above, when the
OR回路53の出力端子から出力されたPWM信号がハイレベルの電圧である場合、スイッチS1,S2,S3夫々は、オン、オフ及びオフとなる。このとき、コンデンサC2は放電し、電流がコンデンサC2のダイオードD1側の一端からスイッチS1及びコンデンサC3の順に流れ、コンデンサC2の他端に戻る。これにより、コンデンサC3が充電され、FET11のソース及びゲート間に一定電圧以上の電圧が印加され、FET11がオンとなる。
When the PWM signal output from the output terminal of the
また、スイッチS3がオフであるので、FET12のゲートに印加されている電圧はゼロボルトとなり、FET12はオフとなる。
以上のように、OR回路53が出力端子からハイレベルの電圧を出力した場合、FET11,12はオン及びオフとなる。
Further, since the switch S3 is off, the voltage applied to the gate of the
As described above, when the
従って、OR回路53の出力端子から出力したPWM信号がローレベルの電圧である場合にFET11,12夫々はオフ及びオンとなり、OR回路53の出力端子から出力したPWM信号がハイレベルの電圧である場合にFET11,12夫々はオン及びオフとなる。このように、FET11,12は相補的にオン/オフされる。
Therefore, when the PWM signal output from the output terminal of the
なお、コンデンサC3の容量は、FET11の入力容量である。また、駆動回路17は、OR回路53が出力端子から出力したPWM信号に応じてFET11をオン/オフする回路として機能し、駆動回路21は、反転器18が出力端子から出力したPWM信号に応じてFET12をオン/オフする回路として機能する。
Note that the capacitance of the capacitor C3 is the input capacitance of the
AND回路54の出力端子から出力されたPWM信号がハイレベルの電圧である場合、スイッチS4,S5,S6夫々は、オン、オフ及びオンとなる。このとき、スイッチS4がオンであるので、FET14のゲートに、一定電圧よりも高い電圧Vccが印加され、FET14はオンとなる。
When the PWM signal output from the output terminal of the AND
また、電流が、バッテリ3の正極端子からダイオードD2、コンデンサC4及びFET14の順に流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。これにより、コンデンサC4が充電される。
更に、電流が、コンデンサC5のFET13側の一端からスイッチS6及びFET14の順に流れて、コンデンサC5の他端に戻り、コンデンサC5は放電する。これにより、FET13のゲートに印加されている電圧は一定電圧未満となり、FET13はオフとなる。
Further, current flows in the order of the diode D2, the capacitor C4, and the
Furthermore, current flows in the order of the switch S6 and the
以上のように、AND回路54が出力端子からハイレベルの電圧を出力した場合、FET13,14はオフ及びオンとなる。
As described above, when the AND
AND回路54の出力端子から出力されたPWM信号がローレベルの電圧である場合、スイッチS4,S5,S6夫々は、オフ、オン及びオフとなる。このとき、コンデンサC4は放電し、電流がコンデンサC4のダイオードD2側の一端からスイッチS5及びコンデンサC5の順に流れ、コンデンサC4の他端に戻る。これにより、コンデンサC5が充電され、FET13のソース及びゲート間に一定電圧以上の電圧が印加され、FET13がオンとなる。
When the PWM signal output from the output terminal of the AND
また、スイッチS4がオフであるので、FET14のゲートに印加されている電圧はゼロボルトとなり、FET14はオフとなる。
以上のように、AND回路54が出力端子からハイレベルの電圧を出力した場合、FET13,14はオン及びオフとなる。
Further, since the switch S4 is off, the voltage applied to the gate of the
As described above, when the AND
従って、AND回路54の出力端子から出力したPWM信号がハイレベルの電圧である場合にFET13,14夫々はオフ及びオンとなり、AND回路54の出力端子から出力したPWM信号がローレベルの電圧である場合にFET13,14夫々はオン及びオフとなる。このように、FET13,14は相補的にオン/オフされる。
Therefore, when the PWM signal output from the output terminal of the AND
なお、コンデンサC5の容量は、FET13の入力容量である。また、駆動回路19は、AND回路54が出力端子から出力したPWM信号に応じてFET14をオン/オフする回路として機能し、駆動回路22は、反転器20が出力端子から出力したPWM信号に応じてFET13をオン/オフする回路として機能する。
Note that the capacitance of the capacitor C5 is the input capacitance of the
図2は変圧装置1の昇圧動作を説明するためのタイミングチャートである。図2では、生成部51が出力するPWM信号1及びPWM信号2と、変更部52が出力する変更信号1及び変更信号2と、OR回路53及びAND回路54夫々の出力信号とが示されている。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the step-up operation of the
変圧装置1で昇圧動作が行われている場合、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧、即ち、バッテリ3の出力電圧よりも高い。生成部51は、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧がFET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧よりも高い場合、デューティが第1所定値であるPWM信号1を出力し、差動増幅器15が出力した電圧の高低に応じてデューティが小大となるPWM信号2を出力する。このとき、生成部51が出力するPWM信号2のデューティは第2所定値を超えている。
When the voltage step-up operation is performed in the
変圧装置1で降圧動作が行われている場合、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧、即ち、バッテリ3の出力電圧よりも低い。生成部51は、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧がFET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧よりも低い場合、デューティが第2所定値であるPWM信号2を出力し、差動増幅器15が出力した電圧の高低に応じてデューティが小大となるPWM信号1を出力する。このとき、生成部51が出力するPWM信号1のデューティは第1所定値未満である。
When the voltage step-down operation is performed in the
図2には、デューティが第1所定値、例えば90%であるPWM信号1と、差動増幅器15が出力した電圧の高低に応じてデューティが小大となるPWM信号2とが示されている。図2に示す例では、生成部51は、差動増幅器15が出力した電圧を下げるべく、即ち、抵抗R1を介して負荷4に流れる出力電流を下げるべく、PWM信号2のデューティを徐々に小さくしている。
FIG. 2 shows a
変更部52は、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧が、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧よりも高い場合に、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値であり、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値を超えていると判断する。また、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧が、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧よりも低い場合に、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値未満であり、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値であると判断する。
Changing
変更部52は、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値であると判断した場合、言い換えると、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値を超えていると判断した場合、図2に示すようなパルス信号を変更信号1として出力する。変更信号1として出力されるパルス信号は、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成され、そのデューティは一定であり、その周期はPWM信号1よりも長い。変更信号1として出力されるパルス信号は、図2に示すように、ローレベルの電圧である期間に、PWM信号1がローレベルの電圧である複数の期間中の1つの期間が含まれ、ハイレベルの電圧である期間に、PWM信号1がローレベルの電圧である複数の中の4つの期間が含まれる2値信号である。
When the changing
図2に示すPWM信号1及び変更信号1夫々が2つの入力端子に入力されたOR回路53は、PWM信号1において、複数の周期におけるデューティを100%に変更したPWM信号を出力する。このように、変更部52は、変更信号1を出力することによって、生成部51が生成したPWM信号1の複数の周期におけるデューティを100%に変更する。
The OR
具体的には、OR回路53は、ローレベルの電圧である期間を一定にした状態で、PWM信号1の周期を5倍にしたPWM信号を出力する。前述したように、OR回路53が出力端子から出力したPWM信号がハイレベルの電圧である場合にFET11,12夫々はオン及びオフとなり、OR回路53が出力端子から出力したPWM信号がローレベルの電圧である場合にFET11,12夫々はオフ及びオンとなる。従って、OR回路53が出力したPWM信号において、ハイレベル及びローレベルの電圧間の切替えは、FET11,12夫々のオン/オフの切替えに相当する。
Specifically, the
従って、OR回路53が出力端子から出力したPWM信号に対応する一定期間中のオン/オフの切替え回数は、PWM信号1に対応するオン/オフの切替え回数よりも少なく、該切替え回数の5分の1である。このように、変更部52が変更信号1を出力して変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、PWM信号1に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。
Therefore, the number of on / off switching operations in a certain period corresponding to the PWM signal output from the output terminal of the
以上のように、変更部52は、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値である場合、変更信号1を出力することによって、PWM信号1を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数がPWM信号1に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更する。出力回路16は、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値である場合に、変更部52が変更したPWM信号を出力する。変更部52は第1変更手段として機能する。
As described above, when the duty of the
また、変更部52は、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値であると判断した場合、言い換えると、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値を超えていると判断した場合、ハイレベルの電圧で一定である変更信号2を出力する。これにより、AND回路54は、生成部51が生成したPWM信号2のハイレベル及びローレベル夫々の電圧に応じてハイレベル及びローレベルの電圧を出力するので、生成部51が生成したPWM信号2をそのままAND回路54の出力端子から出力する。
従って、出力回路16は、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値を超えている場合に、生成部51が生成したPWM信号2を出力する。
In addition, when the changing
Therefore, the
図3は、昇圧動作が行われている場合におけるFET11,12,13,14のオン/オフ動作を示すタイミングチャートである。図3に示すように、FET13,14夫々は、差動増幅器15が出力端子から出力した電圧に応じたデューティで相補的にオン/オフされ、負荷4に所定量の電流が流れるように昇圧幅が調整されている。また、一定期間中に、FET11,12がオフ及びオンであってコンデンサC2を充電する期間が必ず設けられるため、FET11,12のオン/オフ状態に無関係にコンデンサC2を充電するチャージポンプ回路が不要である。このため、変圧装置1は小型かつ安価であり、変圧装置1の構成は簡単である。
FIG. 3 is a timing chart showing the on / off operation of the
また、FET11,12夫々について、繰り返されるオン/オフの周期は、生成部51が生成したPWM信号1の周期よりも長く、具体的には、該周期の5倍であるため、一定期間中に繰り返されるFET11,12夫々のオン/オフの切替え回数が少ない。このため、FET11,12夫々について、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失は低い。
In addition, for each of the
また、変更部52が変更信号1を出力して変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、PWM信号1に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定であるため、定期的に、FET11,12夫々がオフ及びオンとなる期間が設けられる。このため、コンデンサC2が安定的に充電され、FET11のドレイン及びFET12のソース間に印加された電圧はより適切に変圧される。
Further, the ON / OFF cycle performed in response to the PWM signal changed by the
図4は変圧装置1の降圧動作を説明するためのタイミングチャートである。図4では、図2と同様に、生成部51が出力するPWM信号1及びPWM信号2と、変更部52が出力する変更信号1及び変更信号2と、OR回路53及びAND回路54夫々の出力信号とが示されている。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the step-down operation of the
降圧動作が行われている場合、生成部51は、前述したように、差動増幅器15が出力した電圧の高低に応じてデューティが小大となるPWM信号1と、デューティが第2所定値、例えば10%であるPWM信号2とを生成する。図4に示す例では、生成部51は、差動増幅器15が出力した電圧を上げるべく、即ち、抵抗R1を介して負荷4に流れる出力電流を上げるべく、PWM信号1のデューティを徐々に大きくしている。
When the step-down operation is performed, the
変更部52は、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値であると判断した場合、言い換えると、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値未満であると判断した場合、図4に示すようなパルス信号を変更信号2として出力する。変更信号2として出力されるパルス信号は、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成され、そのデューティは一定であり、その周期はPWM信号2よりも長い。変更信号2として出力されるパルス信号は、図4に示すように、ハイレベルの電圧である期間に、PWM信号2がハイレベルの電圧である複数の期間中の1つの期間が含まれ、ローレベルの電圧である期間に、PWM信号1がハイレベルである複数の中の4つの期間が含まれる2値信号である。
When the changing
図4に示すPWM信号2及び変更信号2夫々が入力端子に入力されたAND回路54は、PWM信号2において、複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更したPWM信号を出力する。このように、変更部52は、変更信号2を出力することによって、生成部51が生成したPWM信号2の複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更する。
The AND
具体的には、AND回路54は、ハイレベルの電圧である期間を一定にした状態で、PWM信号2の周期を5倍にしたPWM信号を出力する。前述したように、AND回路54が出力端子から出力したPWM信号がハイレベルの電圧である場合にFET13,14がオフ及びオンとなり、AND回路54が出力端子から出力したPWM信号がローレベルの電圧である場合にFET13,14がオン及びオフとなる。従って、AND回路54が出力したPWM信号において、ハイレベル及びローレベルの電圧間の切替えは、FET13,14夫々のオン/オフの切替えに相当する。
Specifically, the AND
従って、AND回路54が出力端子から出力したPWM信号に対応する一定期間中のオン/オフの切替え回数は、PWM信号2に対応するオン/オフの切替え回数よりも少なく、該切替え回数の5分の1である。このように、変更部52が変更信号2を出力して変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、PWM信号2に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。
Therefore, the number of on / off switching operations in a certain period corresponding to the PWM signal output from the output terminal of the AND
以上のように、変更部52は、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値である場合、変更信号2を出力することによって、PWM信号2を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数がPWM信号2に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更する。出力回路16は、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値である場合に、変更部52が変更したPWM信号を出力する。変更部52は第2変更手段として機能する。
As described above, when the duty of the
また、変更部52は、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値であると判断した場合、言い換えると、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値未満であると判断した場合、ローレベルの電圧で一定である変更信号1を出力する。これにより、OR回路53は、生成部51が生成したPWM信号1のハイレベル及びローレベル夫々の電圧に応じてハイレベル及びローレベルの電圧を出力するので、生成部51が生成したPWM信号1をそのままOR回路53の出力端子から出力する。
従って、出力回路16は、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値未満である場合に、生成部51が生成したPWM信号1を出力する。
When the changing
Accordingly, the
図5は、降圧動作が行われている場合におけるFET11,12,13,14のオン/オフ動作を示すタイミングチャートである。図5に示すように、FET11,12夫々は、差動増幅器15が出力端子から出力した電圧に応じたデューティで相補的にオン/オフされ、負荷4に所定量の電流が流れるように降圧幅が調整されている。また、一定期間中に、FET13,14がオフ及びオンであってコンデンサC2を充電する期間が必ず設けられるため、FET13,14のオン/オフ状態に無関係にコンデンサC4を充電するチャージポンプ回路が不要である。このため、変圧装置1は小型かつ安価であり、変圧装置1の構成は簡単である。
FIG. 5 is a timing chart showing the on / off operation of the
また、FET13,14夫々について、繰り返されるオン/オフの周期は、生成部51が生成したPWM信号2の周期よりも長く、具体的には、該周期の5倍であるため、一定期間中に繰り返されるFET13,14夫々のオン/オフの切替え回数が少ない。このため、FET13,14夫々について、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失は低い。
Further, for each of the
また、変更部52が変更信号2を出力して変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、PWM信号2に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定であるため、定期的に、FET13,14夫々がオフ及びオンとなる期間が設けられる。このため、コンデンサC2が安定的に充電され、FET11のドレイン及びFET12のソース間に印加された電圧はより適切に変圧される。
Further, the ON / OFF cycle performed in accordance with the PWM signal changed by the changing
以上のように構成された変圧装置1では、出力回路16は、降圧動作が行われている間、生成部51が生成したPWM信号1をOR回路53の出力端子から出力する。そして、出力回路16は、降圧動作から昇圧動作に切替わって、OR回路53の出力端子から出力するPWM信号1のデューティが第1所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、PWM信号1に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号をOR回路53の出力端子から出力する。
In the
また、出力回路16は、昇圧動作が行われている間、生成部51が生成したPWM信号2をAND回路54の出力端子から出力する。そして、出力回路16は、昇圧動作から降圧動作に切替わって、AND回路54の出力端子から出力するPWM信号2のデューティが第2所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、PWM信号2に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号をAND回路54の出力端子から出力する。
The
なお、実施の形態1において、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値である場合に、変更部52が変更信号1を出力することによって変更したPWM信号の周期は、PWM信号1の周期の5倍でなくてもよく、PWM信号1の周期よりも長ければよい。同様に、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値である場合に、変更部52が変更信号2を出力することによって変更したPWM信号の周期は、PWM信号2の周期の5倍でなくてもよく、PWM信号2の周期よりも長ければよい。
In the first embodiment, when the duty of the
また、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値である場合に、変更部52が変更信号1を出力することによって変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は一定でなくてもよい。変更部52は、例えば、そのハイレベルの電圧である期間に含まれ、PWM信号1がローレベルの電圧である期間の数が経時的に異なる変更信号1を出力し、PWM信号1をローレベルの期間が不規則に設けられたPWM信号に変更してもよい。この場合であっても、FET11,12がオフ及びオンである期間が一定期間中に必ず設けられ、更には、FET11,12の切替え回数が少ない。
In addition, when the duty of the
同様に、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値である場合に、変更部52が変更信号2を出力することによって変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は一定でなくてもよい。変更部52は、例えば、そのローレベルの電圧である期間に含まれ、PWM信号2がハイレベルである期間の数が経時的に異なる変更信号2を出力し、PWM信号2をハイレベルの期間が不規則に設けられたPWM信号に変更してもよい。この場合であっても、FET13,14がオフ及びオンである期間が一定期間中に必ず設けられ、更には、FET13,14の切替え回数が少ない。
Similarly, when the duty of the
更に、変更部52は、生成部51が生成したPWM信号1の1つの周期におけるデューティを100%にすることによって、生成部51が生成したPWM信号を変更しても良い。この場合であっても、FET11,12夫々におけるオン/オフの切替え回数は少ない。同様に、変更部52は、生成部51が生成したPWM信号2の1つの周期におけるデューティをゼロ%にすることによって、生成部51が生成したPWM信号を変更しても良い。この場合であっても、FET13,14夫々におけるオン/オフの切替え回数は少ない。
Furthermore, the changing
また、変更部52は、PWM信号1の複数の周期におけるデューティを100%に変更することによってPWM信号1を変更しなくてもよく、PWM信号1を、一定期間中の対応する切替え回数が、PWM信号1に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更すればよい。同様に、変更部52は、PWM信号2の複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによってPWM信号2を変更しなくてもよく、PWM信号2を、一定期間中の対応する切替え回数が、PWM信号2に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更すればよい。
Further, the changing
更に、出力回路16は、生成部51が生成したPWM信号1及びPWM信号2夫々を変更する構成でなくてもよい。出力回路16は、出力するPWM信号1のデューティが第1所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、PWM信号1に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力し、出力するPWM信号2のデューティがゼロ%を超える第2所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、PWM信号2に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する構成であればよい。
Further, the
(実施の形態2)
図6は実施の形態2における降圧装置の構成を示すブロック図である。この降圧装置8は、バッテリ3及び負荷4夫々の両端に各別に接続されており、バッテリ3によって印加された電圧を降圧し、降圧した電圧を負荷4に印加する。降圧装置8については、実施の形態1の変圧装置1と比較して、バッテリ3によって印加された電圧の降圧のみを行う点が異なる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the step-down device according to the second embodiment. The step-down
以下では、実施の形態2における降圧装置8について、実施の形態1における変圧装置1と異なる点を説明する。実施の形態1と共通する実施の形態2の構成には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
Hereinafter, the step-down
降圧装置8は、実施の形態1における変圧装置1と同様に、FET11,12、差動増幅器15、駆動回路17,21、反転器18、コンデンサC1,C2,C3、ダイオードD1、コイルL1及び抵抗R1を備える。降圧装置8は、出力回路16の代わりに、出力回路8aを更に備え、出力回路8aは、OR回路53、生成部81及び変更部82を有する。
The step-down
降圧装置8において、FET11,12、駆動回路17,21、反転器18、コンデンサC2,C3、ダイオードD1及びコイルL1は、実施の形態1と同様に接続されている。FET12のソースは接地されている。一端がFET11のソース及びFET12のドレインに接続してあるコイルL1の他端は、コンデンサC1及び抵抗R1夫々の一端に接続してあり、抵抗R1の他端は負荷4の一端に接続してある。
In the step-down
FET12のソースは、コンデンサC1及び負荷4夫々の他端に接続してある。抵抗R1の一端及び他端夫々には、差動増幅器15のプラス端子及びマイナス端子に接続してあり、差動増幅器15の出力端子は、出力回路8aに接続されている。出力回路8aは、更に、FET11のドレインと、コイルL1の他端と、駆動回路17と、反転器18の入力端子とに接続されている。
The source of the
出力回路8aでは、差動増幅器15の出力端子が生成部81に接続されている。生成部81は、更に、OR回路53の一方の入力端子に接続されている。FET11のドレイン及びコイルL1の他端は変更部82に各別に接続されている。変更部82は更にOR回路53の他方の入力端子に接続されている。OR回路53の出力端子は、駆動回路17及び反転器18の入力端子に接続されている。生成部81及び変更部82夫々は接地されている。
In the output circuit 8 a, the output terminal of the
降圧装置8では、ソースがコイルL1の一端に接続してあるFET11と、ドレインがコイルL1の一端に接続してあるFET12との相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリ3がFET11のドレインとFET12のソースとの間に印加した電圧を降圧する。降圧した電圧は、FET12のソースとコイルL1の他端との間から出力される。これにより、降圧した電圧が抵抗R1を介して負荷4に印加され、負荷4が給電される。
In the step-down
FET11,12がオン及びオフである場合、電流がバッテリ3の正極端子からFET11、コイルL1、抵抗R1及び負荷4の順に流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。このとき、コイルL1にエネルギーが蓄積される。
When the
FET11,12がオン及びオフである状態からFET11,12がオフ及びオンである状態に切替わった場合、コイルL1へ流れる電流が遮断され、コイルL1は、自身に流れる電流の量を維持すべく、エネルギーを放出し、電流がコイルL1から発生する。電流は、コイルL1から抵抗R1、負荷4及びFET12の順に流れ、コイルL1に戻る。このとき、FET12のソース及びコイルL1の他端間に電圧が印加され、FET12のソース及びコイルL1の他端間の電圧は、コイルL1のエネルギーが放出されるにつれて降圧される。
When the
FET11,12の相補的なオン/オフが繰り返された場合、FET12のソース及びコイルL1の他端間に印加された電圧は、コンデンサC1によって平滑化された後、抵抗R1を介して負荷4に印加される。このとき、FET12のソース及びコイルL1の他端間に印加された平均電圧、即ち、コンデンサC1によって平滑化された電圧は、バッテリ3によって印加された電圧を降圧した電圧である。降圧幅は、FET11,12がオフ及びオンである期間の大小に応じて大小となる。
When complementary ON / OFF of the
差動増幅器15は、実施の形態1と同様に、抵抗R1の両端間の電圧、即ち、負荷4に流れる出力電流の量に比例する電圧を増幅し、増幅した電圧を出力端子から出力回路8aへ出力する。出力回路8aは、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET12のソース及びコイルL1の他端間の電圧と、差動増幅器15から入力された電圧とに基づいてPWM信号を出力する。具体的には、出力回路8aは、OR回路53の出力端子から、FET11,12夫々におけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を駆動回路17と反転器18の入力端子とに出力する。
As in the first embodiment, the
出力回路8aにおいて、生成部81は、差動増幅器15から入力された電圧に基づいて、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成され、FET11におけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を生成する。生成部81が生成するPWM信号のデューティ、即ち、1周期においてPWM信号がハイレベルの電圧である期間の割合は100%未満の第3所定値以下である。生成部81は、生成したPWM信号をOR回路53の一方の入力端子に出力する。
In the output circuit 8 a, the
変更部82は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET12のソース及びコイルL1の他端間の電圧とに基づいて、生成部81が生成したPWM信号を変更するための変更信号を生成し、生成した変更信号をOR回路53の他方の入力端子に出力する。変更信号は、生成部81が生成したPWM信号と同様に、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成される。
The changing
OR回路53は、2つの入力端子夫々に入力されたPWM信号及び変更信号の少なくとも一方がハイレベルの電圧を示している場合にハイレベルの電圧を出力し、PWM信号及び変更信号が共にローレベルの電圧を示している場合にローレベルの電圧を出力する。OR回路53は、実施の形態1と同様に、反転器18の入力端子と、駆動回路17の反転器61の入力端子とに出力し、駆動回路17のスイッチS1は、OR回路53が出力端子から出力したハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなる。
The OR
OR回路53が出力端子から出力したPWM信号がローレベルの電圧である場合、実施の形態1と同様に、FET12がオンとなり、コンデンサC3が放電されてFET11がオフとなり、コンデンサC2が充電される。OR回路53が出力端子から出力したPWM信号がハイレベルの電圧である場合も、実施の形態1と同様に、FET12がオフとなり、コンデンサC2が放電してコンデンサC3が充電され、FET11がオンとなる。
When the PWM signal output from the output terminal of the
生成部81は、差動増幅器15が出力端子から出力した電圧に応じて、図2又は図4に示したPWM信号1をOR回路53の一方の入力端子に出力する。具体的には、生成部81が生成したPWM信号が第3所定値未満である場合、図4のPWM信号1のように、差動増幅器15が出力した電圧の高低に応じてデューティが小大となるPWM信号を生成する。
The
そして、抵抗R1を介して負荷4に流れる出力電流の量が十分に少なくて差動増幅器15が出力した電圧が低い場合、生成部81は、出力電流の量を増やすべく、デューティがより高いPWM信号の生成を繰り返す。そして、生成部81が生成したPWM信号のデューティが既に第3所定値であり、かつ、出力電流量が依然として少ない場合、生成部81は、図2に示すPWM信号1のように、デューティが第3所定値、例えば90%のPWM信号を生成し、生成したPWM信号をOR回路53の一方の入力端子に出力する。
When the amount of output current flowing through the load 4 via the resistor R1 is sufficiently small and the voltage output from the
変更部82は、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値未満である場合、図4に示す変更信号1のように、ローレベルの電圧で一定である変更信号をOR回路53の他方の入力端子に入力する。このため、OR回路53は、生成部81が生成したPWM信号のハイレベル及びローレベル夫々の電圧に応じてハイレベル及びローレベルの電圧を出力するので、生成部81が生成したPWM信号をそのまま出力端子から駆動回路17と反転器18の入力端子とに出力する。これにより、生成部81が生成したPWM信号に応じてFET11,12が相補的にオン/オフされる。
When the duty of the PWM signal generated by the
変更部82は、デューティが第3所定値であるPWM信号がOR回路53の出力端子から出力された場合における降圧幅、即ち、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET12のソース及びコイルL1の他端間の電圧との差を、予め記憶している。
The changing
変更部82は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET12のソース及びコイルL1の他端間の電圧との差が予め記憶してある降圧幅以下である場合に、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値であると判断する。そして、変更部82は、FET11のドレイン及びFET12のソース間の電圧と、FET12のソース及びコイルL1の他端間の電圧との差が予め記憶してある降圧幅よりも大きい場合に、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値未満であると判断する。
When the difference between the voltage between the drain of the
変更部82は、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値であると判断した場合、実施の形態1において、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値であると判断した場合に変更部52が出力する図2の変更信号1と同様の変更信号を出力する。また、変更部82は、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値未満であると判断した場合、実施の形態1において、生成部51が生成したPWM信号1のデューティが第1所定値未満であると判断した場合に変更部52が出力する図4の変更信号1と同様の変更信号を出力する。
When the changing
従って、降圧装置8は、FET11,12をオン/オフする構成について、変圧装置1と同様に作用する。
このため、変更部82は、変更信号を出力することによって、生成部81が生成したPWM信号の複数の周期におけるデューティを100%に変更することによって、生成部81が生成したPWM信号を変更する。また、変更部82が変更信号を出力して変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、生成部81が生成したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。
Accordingly, the step-down
Therefore, the changing
更には、変更部82は、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値であると判断した場合、変更信号を出力することによって、生成部81が生成したPWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が該PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更する。出力回路8aは、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値未満である場合に、生成部81が生成したPWM信号を出力し、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値である場合に、変更部82が変更したPWM信号を出力する。
Further, when the changing
これにより、出力回路8aは、出力したPWM信号のデューティが第3所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力したPWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号をOR回路53の出力端子から出力する。
As a result, when the duty of the output PWM signal is greater than or equal to the third predetermined value, the output circuit 8a determines that the corresponding on / off switching number of times during a certain period is the on / off switching corresponding to the output PWM signal. A PWM signal less than the number of times is output from the output terminal of the
以上のように、降圧装置8が作用することによって、降圧装置8は実施の形態1における変圧装置1と同様の効果を得る。具体的には、一定期間中に、FET11,12がオフ及びオンであってコンデンサC2を充電する期間が必ず設けられるため、FET11,12のオン/オフ状態に無関係にコンデンサC2を充電するチャージポンプ回路が不要である。このため、降圧装置8は小型かつ安価であり、降圧装置8の構成は簡単である。
As described above, when the step-down
また、一定期間中に繰り返されるFET11,12夫々のオン/オフの切替え回数が少ない。このため、FET11,12夫々について、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失は低い。
更には、定期的に、FET11,12夫々がオフ及びオンとなる期間が設けられるので、コンデンサC2が安定的に充電され、FET11のドレイン及びFET12のソース間に印加された電圧はより適切に降圧される。
In addition, the number of on / off switching operations of the
Furthermore, since the
なお、実施の形態2において、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値である場合に、変更部82が変更信号を出力することによって変更したPWM信号の周期は、生成部81が生成したPWM信号の周期の5倍でなくてもよく、生成部81が生成したPWM信号の周期よりも長ければよい。
In the second embodiment, when the duty of the PWM signal generated by the
また、生成部81が生成したPWM信号のデューティが第3所定値である場合に、変更部82が変更信号を出力することによって変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は一定でなくてもよい。変更部82は、例えば、そのハイレベルの電圧である期間に含まれ、生成部81が生成したPWM信号がローレベルの電圧である期間の数が経時的に異なる変更信号を出力し、生成部81が生成したPWM信号をローレベルの期間が不規則に設けられたPWM信号に変更してもよい。この場合であっても、FET11,12がオフ及びオンである期間が一定期間中に必ず設けられ、更には、FET11,12の切替え回数が少ない。
In addition, when the duty of the PWM signal generated by the
更に、変更部82は、生成部81が生成したPWM信号の1つの周期におけるデューティを100%にすることによって、生成部81が生成したPWM信号を変更しても良い。この場合であっても、FET11,12夫々におけるオン/オフの切替え回数は少ない。また、変更部82は、生成部81が生成したPWM信号の複数の周期におけるデューティを100%に変更することによって、生成部81が生成したPWM信号を変更しなくてもよい。変更部82は、生成部81が生成したPWM信号を、一定期間中の対応する切替え回数が、該PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更すればよい。
Further, the changing
更に、出力回路8aは、生成部81が生成したPWM信号を変更する構成でなくてもよい。出力回路8aは、出力するPWM信号のデューティが第3所定値以上である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力したPWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する構成であればよい。
Furthermore, the output circuit 8a may not be configured to change the PWM signal generated by the
(実施の形態3)
図7は実施の形態3における昇圧装置の構成を示すブロック図である。この昇圧装置9は、バッテリ3及び負荷4夫々の両端に各別に接続されており、バッテリ3によって印加された電圧を昇圧し、昇圧した電圧を負荷4に印加する。昇圧装置9については、実施の形態1の変圧装置1と比較して、バッテリ3によって印加された電圧の昇圧のみを行う点が異なる。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the booster according to the third embodiment. The
以下では、実施の形態3における昇圧装置9について、実施の形態1における変圧装置1と異なる点を説明する。実施の形態1,2と共通する実施の形態3の構成には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
Below, the
昇圧装置9は、実施の形態1における変圧装置1と同様に、FET13,14、差動増幅器15、駆動回路19,22、反転器20、コンデンサC1,C4,C5、ダイオードD2、コイルL1及び抵抗R1を備える。昇圧装置9は、出力回路16の代わりに、出力回路9aを更に備え、出力回路9aは、AND回路54、生成部91及び変更部92を有する。
As with the
昇圧装置9において、FET13,14、差動増幅器15、駆動回路19,22、反転器20、コンデンサC1,C4,C5、ダイオードD2、コイルL1及び抵抗R1は、実施の形態1と同様に接続されている。FET14のソースは接地されている。他端がFET13のソース及びFET14のドレインに接続してあるコイルL1の一端は、ダイオードD2のアノード及びバッテリ3の正極端子に接続してあり、FET14のソースにはバッテリ3の負極端子が接続してある。
In the
差動増幅器15の出力端子は、出力回路9aに接続されている。出力回路9aは、更に、コイルL1のバッテリ3側の一端と、FET13のドレインと、駆動回路19と、反転器20の入力端子とに接続されている。
The output terminal of the
出力回路9aでは、差動増幅器15の出力端子が生成部91に接続されている。生成部91は、更に、AND回路54の一方の入力端子に接続されている。コイルL1のバッテリ3側の一端、及び、FET13のドレインは変更部92に各別に接続されている。変更部92は更にAND回路54の他方の入力端子に接続されている。AND回路54の出力端子は、駆動回路19及び反転器20の入力端子に接続されている。生成部91及び変更部92夫々は接地されている。
In the output circuit 9 a, the output terminal of the
昇圧装置9では、ソースがコイルL1の他端に接続してあるFET13と、ドレインがコイルL1の他端に接続してあるFET14との相補的なオン/オフを繰り返すことによって、バッテリ3がコイルL1の他端とFET14のソースとの間に印加した電圧を昇圧する。昇圧した電圧は、FET13のドレインとFET14のソースとの間から出力される。これにより、昇圧した電圧が抵抗R1を介して負荷4に印加され、負荷4が給電される。
In the
FET13,14がオフ及びオンである場合、電流がバッテリ3の正極端子からコイルL1及びFET14の順に流れ、バッテリ3の負極端子に戻る。このとき、多量の電流がコイルL1に流れて、コイルL1にエネルギーが蓄積される。
When the
FET13,14がオフ及びオンである状態からFET13,14がオン及びオフである状態に切替わった場合、電流が、バッテリ3の正極端子からコイルL1、FET13、抵抗R1及び負荷4の順に流れて、バッテリ3の負極端子に戻る。このとき、電流が抵抗R1及び負荷4を流れるため、コイルL1に流れる電流の量が低下する。このため、コイルL1は、自身に流れる電流の量を維持すべく、コイルL1のバッテリ3側の一端に印加されている電圧を基準として、コイルL1のFET13側の他端における電圧を昇圧する。これにより、FET13のドレイン、及び、FET14のソース間に印加された電圧は、バッテリ3がコイルL1の一端、及び、FET14のソース間に印加した電圧よりも高い。
When the
FET13,14の相補的なオン/オフが繰り返された場合、FET13のドレイン、及び、FET14のソース間に印加された電圧は、コンデンサC1によって平滑化された後、抵抗R1を介して負荷4に印加される。このとき、FET13のドレイン、及び、FET14のソース間に印加された平均電圧、即ち、コンデンサC1によって平滑化された電圧は、バッテリ3によって印加された電圧を昇圧した電圧である。昇圧幅は、FET13,14がオフ及びオンである期間の大小に応じて大小となる。
When the on / off operations of the
差動増幅器15は、実施の形態1と同様に、抵抗R1の両端間の電圧、即ち、負荷4に流れる出力電流の量に比例する電圧を増幅し、増幅した電圧を出力端子から出力回路9aへ出力する。出力回路9aは、コイルL1の一端及びFET14のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧と、差動増幅器15から入力された電圧とに基づいてPWM信号を出力する。具体的には、出力回路9aは、AND回路54の出力端子から、FET13,14夫々におけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を反転器20の入力端子と駆動回路19とに出力する。
Similarly to the first embodiment, the
出力回路9aにおいて、生成部91は、差動増幅器15から入力された電圧に基づいて、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成され、FET14におけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を生成する。生成部91が生成するPWM信号のデューティ、即ち、1周期においてPWM信号がハイレベルの電圧である期間の割合はゼロ%を超える第4所定値以上である。生成部91は、生成したPWM信号をAND回路54の一方の入力端子に出力する。
In the output circuit 9 a, the
変更部92は、バッテリ3が印加したコイルL1の一端及びFET14のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧とに基づいて、生成部91が生成したPWM信号を変更するための変更信号を生成し、生成した変更信号をAND回路54の他方の入力端子に出力する。変更信号は、生成部91が生成したPWM信号と同様に、ハイレベル及びローレベルの電圧によって構成される。
The changing
AND回路54は、2つの入力端子夫々に入力されたPWM信号及び変更信号の両方がハイレベルの電圧を示している場合にハイレベルの電圧を出力し、PWM信号及び変更信号の少なくとも一方がローレベルの電圧を示している場合にローレベルの電圧を出力する。AND回路54は、実施の形態1と同様に、駆動回路19と、反転器20の入力端子とに出力し、駆動回路19のスイッチS4は、AND回路54が出力端子から出力したハイレベル及びローレベルの電圧に応じてオン及びオフとなる。
The AND
AND回路54が出力端子から出力したPWM信号がハイレベルの電圧である場合、実施の形態1と同様に、FET14がオンとなり、コンデンサC5が放電されてFET13がオフとなり、コンデンサC4が充電される。AND回路54が出力端子から出力したPWM信号がローレベルの電圧である場合も、実施の形態1と同様に、FET14がオフとなり、コンデンサC4が放電してコンデンサC5が充電され、FET13がオンとなる。
When the PWM signal output from the output terminal of the AND
生成部91は、差動増幅器15が出力端子から出力した電圧に応じて、図2又は図4に示したPWM信号2をAND回路54の一方の入力端子に出力する。具体的には、生成部91が生成したPWM信号が第4所定値を超えている場合、図2のPWM信号2のように、差動増幅器15が出力した電圧の高低に応じてデューティが小大となるPWM信号を生成する。
The
そして、抵抗R1を介して負荷4に流れる出力電流の量が十分に多くて差動増幅器15が出力した電圧が高い場合、生成部91は、出力電流の量を減らすべく、デューティがより高いPWM信号の生成を繰り返す。そして、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値であり、かつ、出力電流量が依然として多い場合、生成部91は、図4に示すPWM信号2のように、デューティが第4所定値、例えば10%のPWM信号を生成し、生成したPWM信号をAND回路54の一方の入力端子に出力する。
When the amount of output current flowing to the load 4 via the resistor R1 is sufficiently large and the voltage output from the
変更部92は、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値を超えている場合、図2に示す変更信号2のように、ハイレベルの電圧で一定である変更信号をAND回路54の他方の入力端子に入力する。このため、AND回路54は、生成部91が生成したPWM信号のハイレベル及びローレベル夫々の電圧に応じてハイレベル及びローレベルの電圧を出力するので、生成部91が生成したPWM信号をそのまま出力端子から反転器20の入力端子と駆動回路19とに出力する。これにより、生成部91が生成したPWM信号に応じてFET13,14が相補的にオン/オフされる。
When the duty of the PWM signal generated by the
変更部92は、デューティが第4所定値であるPWM信号がAND回路54の出力端子から出力された場合における昇圧幅、即ち、コイルL1の一端及びFET14のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧との差を、予め記憶している。
The changing
変更部92は、コイルL1の一端及びFET14のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧との差が予め記憶してある昇圧幅以下である場合に、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値であると判断する。そして、変更部92は、コイルL1の一端及びFET14のソース間の電圧と、FET13のドレイン及びFET14のソース間の電圧との差が予め記憶してある昇圧幅よりも大きい場合に、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値を超えていると判断する。
The changing
変更部92は、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値であると判断した場合、実施の形態1において、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値であると判断した場合に変更部52が出力する図4の変更信号2と同様の変更信号を出力する。また、変更部92は、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値を超えていると判断した場合、実施の形態1において、生成部51が生成したPWM信号2のデューティが第2所定値を超えていると判断した場合に変更部52が出力する図2の変更信号2と同様の変更信号を出力する。
When the changing
従って、昇圧装置9は、FET13,14をオン/オフする構成について、変圧装置1と同様に作用する。
このため、変更部92は、変更信号を出力することによって、生成部91が生成したPWM信号の複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによって、生成部91が生成したPWM信号を変更する。また、変更部92が変更信号を出力して変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は、生成部91が生成したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期よりも長くて一定である。
Accordingly, the
Therefore, the changing
更には、変更部92は、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値である場合、変更信号を出力することによって、生成部91が生成したPWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が該PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更する。出力回路9aは、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値未満である場合に、生成部91が生成したPWM信号を出力し、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値である場合に、変更部92が変更したPWM信号を出力する。
Furthermore, when the duty of the PWM signal generated by the
これにより、出力回路9aは、出力したPWM信号のデューティが第4所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力したPWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号をAND回路54の出力端子から出力する。
As a result, the output circuit 9a, when the duty of the output PWM signal is equal to or less than the fourth predetermined value, indicates that the corresponding ON / OFF switching number during the predetermined period is the ON / OFF switching corresponding to the output PWM signal. A PWM signal less than the number of times is output from the output terminal of the AND
以上のように、昇圧装置9が作用することによって、昇圧装置9は実施の形態1における変圧装置1と同様の効果を得る。具体的には、一定期間中に、FET13,14がオフ及びオンであってコンデンサC4を充電する期間が必ず設けられるため、FET13,14のオン/オフ状態に無関係にコンデンサC4を充電するチャージポンプ回路が不要である。このため、昇圧装置9は小型かつ安価であり、昇圧装置9の構成は簡単である。
As described above, when
また、一定期間中に繰り返されるFET13,14夫々のオン/オフの切替え回数が少ない。このため、FET13,14夫々について、一定期間に繰り返されるオン/オフの切替えによって生じる損失は低い。
更には、定期的に、FET13,14夫々がオフ及びオンとなる期間が設けられるので、コンデンサC4が安定的に充電され、バッテリ3がコイルL1の一端及びFET14のソース間に印加された電圧はより適切に昇圧される。
In addition, the number of ON / OFF switching of the
Furthermore, since a period in which the
なお、実施の形態3において、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値である場合に、変更部92が変更信号を出力することによって変更したPWM信号の周期は、生成部91が生成したPWM信号の周期の5倍でなくてもよく、生成部91が生成したPWM信号の周期よりも長ければよい。
In the third embodiment, when the duty of the PWM signal generated by the
また、生成部91が生成したPWM信号のデューティが第4所定値である場合に、変更部92が変更信号を出力することによって変更したPWM信号に応じて行われるオン/オフの周期は一定でなくてもよい。変更部92は、例えば、そのローレベルの電圧である期間に含まれ、PWM信号2がハイレベルの電圧である期間の数が経時的に異なる変更信号を出力し、生成部91が生成したPWM信号をハイレベルの期間が不規則に設けられたPWM信号に変更してもよい。この場合であっても、FET13,14がオフ及びオンである期間が一定期間中に必ず設けられ、更には、FET13,14の切替え回数が少ない。
In addition, when the duty of the PWM signal generated by the
更に、変更部92は、生成部91が生成したPWM信号の1つの周期におけるデューティをゼロ%にすることによって、生成部91が生成したPWM信号を変更しても良い。この場合であっても、FET13,14夫々におけるオン/オフの切替え回数は少ない。また、変更部92は、生成部91が生成したPWM信号の複数の周期におけるデューティをゼロ%に変更することによって、生成部91が生成したPWM信号を変更しなくてもよい。変更部92は、生成部91が生成したPWM信号を、一定期間中の対応する切替え回数が、該PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号に変更すればよい。
Furthermore, the changing
更に、出力回路9aは、生成部91が生成したPWM信号を変更する構成でなくてもよい。出力回路9aは、出力するPWM信号のデューティが第4所定値以下である場合、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、出力したPWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ないPWM信号を出力する構成であればよい。
Furthermore, the output circuit 9a may not be configured to change the PWM signal generated by the
実施の形態1から3において、FET11,12,13,14夫々について、Nチャネル型のFETではなく、NPN型のバイポーラトランジスタを用いてもよい。
In the first to third embodiments, each of the
開示された実施の形態1から3は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
The disclosed
1 変圧装置
11 FET(請求項1の他方のスイッチ、第1スイッチ)
12 FET(請求項1の一方のスイッチ、第2スイッチ)
13 FET(請求項5の他方のスイッチ、第3スイッチ)
14 FET(請求項5の一方のスイッチ、第4スイッチ)
16,8a,9a 出力回路
51 生成部(第1生成手段、第2生成手段)
52 変更部(第1変更手段、第2変更手段)
8 降圧装置
81,91 生成部
82,92 変更部
9 昇圧装置
L1 コイル
DESCRIPTION OF
12 FET (one switch of
13 FET (the other switch of
14 FET (one switch of
16, 8a,
52 changing section (first changing means, second changing means)
8 Voltage Step-
Claims (11)
前記2つのスイッチ中の他方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を出力する出力回路と、
該出力回路が出力したPWM信号が前記他方のスイッチのオフを示す場合に充電される第1コンデンサと、
前記出力回路が出力したPWM信号が前記他方のスイッチのオフを示す場合に放電し、該出力回路が出力したPWM信号が前記他方のスイッチのオンを示す場合に、前記第1コンデンサに蓄えられている電力が供給される第2コンデンサと
を備え、
該第2コンデンサの両端間の電圧に応じて前記他方のスイッチがオン又はオフとなり、
前記出力回路は、
前記切替えに用いられ、デューティが100%未満の所定値以下である第1PWM信号を生成する生成部と、
該生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合、該第1PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号に変更する変更部と
を有し、
前記出力回路は、
前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値未満である場合に、該第1PWM信号を前記PWM信号として出力し、
前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合に、前記第2PWM信号を前記PWM信号として出力するように構成してあること
を特徴とする降圧装置。 By repeating complementary ON / OFF of two switches each having one end connected to one end of the coil, the voltage applied between the other ends of the two switches is stepped down, and the stepped down voltage is In the step-down device that outputs from between the other end of one of the two switches and the other end of the coil,
An output circuit for outputting a PWM signal used for on / off switching in the other of the two switches ;
A first capacitor that is charged when the PWM signal output by the output circuit indicates that the other switch is off;
When the PWM signal output from the output circuit indicates that the other switch is turned off, it is discharged, and when the PWM signal output from the output circuit indicates that the other switch is turned on, it is stored in the first capacitor. A second capacitor to be supplied with the power
With
Depending on the voltage across the second capacitor, the other switch is turned on or off,
Said output circuit,
A generating unit that generates a first PWM signal that is used for the switching and has a duty equal to or less than a predetermined value of less than 100%;
When the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is the predetermined value, the first PWM signal has a corresponding on / off switching number of times during a certain period of time that is on / off corresponding to the first PWM signal. A changing unit for changing to a second PWM signal smaller than the number of switching times;
Have
The output circuit is
When the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is less than the predetermined value, the first PWM signal is output as the PWM signal;
A step-down device configured to output the second PWM signal as the PWM signal when the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is the predetermined value .
を特徴とする請求項1に記載の降圧装置。 The change unit is configured to change the first PWM signal to the second PWM signal by changing a duty in one or a plurality of cycles of the first PWM signal to 100%. Item 2. The step-down device according to Item 1 .
を特徴とする請求項2に記載の降圧装置。 3. The step-down device according to claim 2 , wherein an on / off cycle performed according to the second PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed according to the first PWM signal. .
前記一方のスイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられるPWM信号を出力する出力回路と、
該出力回路が出力したPWM信号が前記一方のスイッチのオンを示す場合に充電される第1コンデンサと、
前記出力回路が出力したPWM信号が前記一方のスイッチのオンを示す場合に放電し、該出力回路が出力したPWM信号が前記一方のスイッチのオフを示す場合に、前記第1コンデンサに蓄えられている電力が供給される第2コンデンサと
を備え、
該第2コンデンサの両端間の電圧に応じて、前記2つのスイッチ中の他方のスイッチがオン又はオフとなり、
前記出力回路は、
前記切替えに用いられ、デューティが、ゼロ%を超える所定値以上である第1PWM信号を生成する生成部と、
該生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合、該第1PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第1PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第2PWM信号に変更する変更部と
を有し、
前記出力回路は、
前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値を超えている場合に前記第1PWM信号を前記PWM信号として出力し、
前記生成部が生成した第1PWM信号のデューティが前記所定値である場合に前記第2PWM信号を前記PWM信号として出力するように構成してあること
を特徴とする昇圧装置。 By repeating complementary on / off of two switches, each having one end connected to one end of the coil, between the other end of the coil and the other end of one of the two switches. In the boosting device that boosts the applied voltage and outputs the boosted voltage from between the other ends of the two switches,
An output circuit for outputting a PWM signal used for on / off switching in the one switch ;
A first capacitor that is charged when the PWM signal output by the output circuit indicates that the one switch is on;
When the PWM signal output from the output circuit indicates that the one switch is turned on, it is discharged, and when the PWM signal output from the output circuit indicates that the one switch is turned off, it is stored in the first capacitor. A second capacitor to be supplied with the power
With
Depending on the voltage across the second capacitor, the other switch of the two switches is turned on or off,
Said output circuit,
A generator that is used for the switching and generates a first PWM signal having a duty equal to or greater than a predetermined value exceeding zero%;
When the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is the predetermined value, the first PWM signal has a corresponding on / off switching number of times during a certain period of time that is on / off corresponding to the first PWM signal. A changing unit for changing to a second PWM signal smaller than the number of switching times;
Have
The output circuit is
When the duty of the first PWM signal generated by the generation unit exceeds the predetermined value, the first PWM signal is output as the PWM signal,
A step-up device configured to output the second PWM signal as the PWM signal when the duty of the first PWM signal generated by the generation unit is the predetermined value .
を特徴とする請求項4に記載の昇圧装置。 The change unit is configured to change the first PWM signal to the second PWM signal by changing a duty in one or more cycles of the first PWM signal to zero%. Item 5. The booster according to Item 4 .
を特徴とする請求項5に記載の昇圧装置。 6. The booster according to claim 5 , wherein an on / off cycle performed in response to the second PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed in response to the first PWM signal. .
前記第1スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられる第1PWM信号、及び、前記第4スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられる第2PWM信号を出力する出力回路と、
該出力回路が出力した第1PWM信号が前記第1スイッチのオフを示す場合に充電される第1コンデンサと、
前記出力回路が出力した第1PWM信号が前記第1スイッチのオフを示す場合に放電し、前記出力回路が出力した第1PWM信号が前記第1スイッチのオンを示す場合に、前記第1コンデンサに蓄えられている電力が供給される第2コンデンサと、
前記出力回路が出力した第2PWM信号が前記第4スイッチのオンを示す場合に充電される第3コンデンサと、
前記出力回路が出力した第2PWM信号が前記第4スイッチのオンを示す場合に放電し、前記出力回路が出力した第2PWM信号が前記第4スイッチのオフを示す場合に、前記第3コンデンサに蓄えられている電力が供給される第4コンデンサと
を備え、
前記第2コンデンサの両端間の電圧に応じて前記第1スイッチがオン又はオフとなり、
前記第4コンデンサの両端間の電圧に応じて前記第3スイッチがオン又はオフとなり、
前記出力回路は、
前記第1スイッチにおけるオン/オフの切替えに用いられ、デューティが100%未満の第1所定値以下である第3PWM信号を生成する第1生成手段と、
該第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが前記第1所定値である場合、該第3PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第3PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第4PWM信号に変更する第1変更手段と
を有し、
前記出力回路は、
前記第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが前記第1所定値未満である場合に、該第3PWM信号を前記第1PWM信号として出力し、
前記第1生成手段が生成した第3PWM信号のデューティが前記第1所定値である場合に、前記第4PWM信号を前記第1PWM信号として出力し、
前記出力回路は、
前記第4スイッチにおけるオン/オフ切替えに用いられ、デューティがゼロ%を超える第2所定値以上である第5PWM信号を生成する第2生成手段と、
該第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが前記第2所定値である場合、該第5PWM信号を、一定期間中の対応するオン/オフの切替え回数が、前記第5PWM信号に対応するオン/オフの切替え回数よりも少ない第6PWM信号に変更する第2変更手段と
を有し、
前記出力回路は、
前記第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが前記第2所定値を超えている場合に、該第5PWM信号を前記第2PWM信号として出力し、
前記第2生成手段が生成した第5PWM信号のデューティが前記第2所定値である場合に、前記第6PWM信号を前記第2PWM信号として出力するように構成してあること
を特徴とする変圧装置。 A first switch and a second switch each having one end connected to one end of the coil, a third switch having one end connected to the other end of the coil, and a connection between the other ends of the coil and the second switch The first and second switches, and the first and second switches are repeatedly turned on and off, and the third and fourth switches are turned on and off repeatedly. In a transformer for transforming a voltage applied between the other ends of the second switches, and outputting the transformed voltage from between the other end of the third switch and one end of the fourth switch on the second switch side,
An output circuit for outputting a first PWM signal used for on / off switching in the first switch and a second PWM signal used for on / off switching in the fourth switch ;
A first capacitor that is charged when the first PWM signal output by the output circuit indicates that the first switch is off;
When the first PWM signal output from the output circuit indicates that the first switch is turned off, the battery is discharged, and when the first PWM signal output from the output circuit indicates that the first switch is turned on, the first capacitor is stored in the first capacitor. A second capacitor to which the supplied power is supplied;
A third capacitor that is charged when the second PWM signal output by the output circuit indicates that the fourth switch is on;
The second PWM signal output from the output circuit is discharged when the fourth switch is turned on, and is stored in the third capacitor when the second PWM signal output from the output circuit indicates the fourth switch is turned off. A fourth capacitor to which the supplied power is supplied;
With
The first switch is turned on or off according to the voltage across the second capacitor;
The third switch is turned on or off according to the voltage across the fourth capacitor,
The output circuit is
First generation means for generating a third PWM signal used for on / off switching in the first switch and having a duty equal to or less than a first predetermined value less than 100%;
When the duty of the third PWM signal generated by the first generation means is the first predetermined value, the corresponding number of ON / OFF switching during a certain period of the third PWM signal corresponds to the third PWM signal. First changing means for changing to a fourth PWM signal smaller than the number of on / off switching times;
Have
The output circuit is
When the duty of the third PWM signal generated by the first generation means is less than the first predetermined value, the third PWM signal is output as the first PWM signal;
When the duty of the third PWM signal generated by the first generation means is the first predetermined value, the fourth PWM signal is output as the first PWM signal,
The output circuit is
Second generation means for generating a fifth PWM signal used for on / off switching in the fourth switch and having a duty equal to or greater than a second predetermined value exceeding zero%;
When the duty of the fifth PWM signal generated by the second generation means is the second predetermined value, the fifth PWM signal corresponds to the fifth PWM signal corresponding to the number of ON / OFF switching during a certain period. Second changing means for changing to a sixth PWM signal smaller than the number of on / off switching times;
Have
The output circuit is
When the duty of the fifth PWM signal generated by the second generation means exceeds the second predetermined value, the fifth PWM signal is output as the second PWM signal;
A transformer device configured to output the sixth PWM signal as the second PWM signal when the duty of the fifth PWM signal generated by the second generation means is the second predetermined value .
を特徴とする請求項7に記載の変圧装置。 It said first changing means includes a feature that by changing the duty in one or more cycles of the first 3PWM signal to 100%, have configured the first 3PWM signal to change to the first 4PWM signal The transformer device according to claim 7.
を特徴とする請求項8に記載の変圧装置。 9. The transformer according to claim 8 , wherein an on / off cycle performed according to the fourth PWM signal is longer and constant than an on / off cycle performed according to the third PWM signal. .
を特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1つに記載の変圧装置。 The second changing means is configured to change the fifth PWM signal to the sixth PWM signal by changing a duty in one or more cycles of the fifth PWM signal to zero%. The transformer device according to any one of claims 7 to 9 .
を特徴とする請求項10に記載の変圧装置。 The period of the on / off is performed according to the 6PWM signal transformer device of claim 10, wherein the constant longer than the period of the on / off is performed according to the 5PWM signal .
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