JPH0442771A - 高効率型ｄｃ／ｄｃコンバータ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［１要］ ＰＷＭスイッチングレギュレータ方式のＤＣ／ＤＣＣ／
式−タに関し、 従来のＤＣ／ＤＣＣ／式−タでは、負荷電力の大小に関
係なく、コンバータ中のＰＷＭ制御回路部（通常は集積
回路化され、ｒＰＷＭスイッチングレギュレータ・コン
トロールＩＣＪと称される）が常時作動しており、該Ｐ
ＷＭ制御回路部の消費電力により低出力電力時の交換効
率が低下していた問題の解決を目的とし、ＤＣ／ＤＣＣ
／式−タの出力電力が所定の値以上の場合には、上記Ｐ
ＷＭ制御回路部を常時作動させる第一の手段と、出力電
力が所定の値以下の場合には、上記ＰＷＭ制御回路部を
間欠動作させろ第二の手段を設けて構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明はＰＷＭ　（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕ
ｌａｔｉｏｎ）スイッチングレギュレータ方式のＤＣ／
ＤＣＣ／式−タに関し、特に低出力電力時の交換効率を
大幅に改善したＤＣ／ＤＣＣ／式−タに関する。

［従来の技術］ 直流入力電圧を所定の直流出力電圧に変換するＤＣ／Ｄ
ＣＣ／式−タとして、スイッチングレギュレータ方式の
ものがあり、この回路構成例を第８図、第９図に示す。

すなわち、第８図は入力電圧を昇圧して出力するステッ
プアップ型のＤＣ／ＤＣＣ／式−タを、第９図は入力電
圧を降圧して出力するステップダウン型のＤＣ／ＤＣＣ
／式−タを表わしている。これら従来例はよく知られた
ものであるが、以下これらの従来例について簡単に説明
を加えると、第８図のステップアップ型ＤＣ／ＤＣコン
バータでは、電池５１を直流入力電圧源として用い、Ｐ
ＷＭスイッチングレギュレータ・コントロールＩＣ５４
により、スイッチング用トランジスタ５３をオン／オフ
（ＯＮｌｏＦＦ）させ、チョーク５２に誘起された電流
により、ダイオード５５を介してコンデンサー５６を充
電し昇圧された直流出力電圧を得るものである。なお、
図中の抵抗器５７．５８は出力電圧の監視信号を生成す
るためのものであり、該信号によりコントロールＩＣ５
４からのＰＷＭパルスが制御され出力電圧を一定値に保
つ。

また、同様に、第９図のステップダウン型のＤＣ／ＤＣ
Ｃ／式−タでは、電池６１を直流入力電圧源として用い
、ＰＷＭスイッチングレギュレータ・コントロールＩＣ
６４により、スイッチング用トランジスタ６３をオン／
オフ（ＯＮｌｏＦＦ）させ、チョーク６２およびコンデ
ンサ６６により平滑された直流出力電圧を得るものであ
る。

なおダイオード６５はフライホイールダイオードである
。

［発明が解決しようとする課題］ 以上、従来技術の項で説明した、ＤＣ／ＤＣコンバータ
中のＰＷＭスイッチングレギュレータ・コントロールＩ
Ｃとしては、バイポーラ（Ｂｉｐｏｌａｒ）型の物が良
く使用され、このバイポラ型の物はＣＭＯ３型の物と比
較して、動作発振周波数範囲が広く、高周波発振が可能
（〜５００ｋＨｚ）であり、これにより主回路のチョク
やコンデンサを小さくすることができ、ＰＷＭスイッチ
ングレギュレータ・コントロールＩＣへの供給電力が無
視できるような中、高出力電力時での変換効率が向上す
る。

しかしながら、スイッチングレギュレータ・コントロー
ルＩＣへの供給電力が無視できないような低出力電力時
での変換効率は大幅に悪くなり、電池から電力を供給す
る装置において、数ｍＷ〜数千ｍＷ程度の負荷に電力を
供給し、かつ、数ｍＷの負荷への電力供給が長時間必要
な場合には、コントロールＩＣ自身の電力消費により電
池が消耗してしまい、実用的とは言えなかった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、低出力
電力時の変換効率を大幅に改善した高効率型ＤＣ／ＤＣ
コンバータを提供）−ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に記
載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、直流電圧源を入力電源とし、該入
力電源と接続されたスイッチング用トランジスタのオン
／オフ制御により所定の直流出力電圧を得るＰＷＭスイ
ッチングレギュレータ方式のＤＣ／ＤＣＣ／式−タにお
いて、上記ＤＣ／ＤＣＣ／式−タの出力電力が所定の値
以上の場合には、上記スイッチング用トランジスタをオ
ン／オフ制御するためのＰＷＭ制御回路部を常時作動さ
せる第一の手段と、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タの出力電力が
所定の値以下の場合には、上記ＰＷＭ制御回路部を間欠
動作させ、出力電圧が所定の範囲内に入るよう制御する
第二の手段とを設けた高効率型ＤＣ／ＤＣＣ／式−タで
ある。

［作　用］ 本発明の高効率型ＤＣ／ＤＣＣ／式−タにおいては、負
荷に供給する電力が少なくて良い場合には、スイッチン
グトランジスタをオン／オフ駆動するＰＷＭ制御回路部
（通常はＩＣ化され、ｒＰＷＭスイッチングレギュレー
タ・コントロールＩＣＪと称される）での消費電力の割
合いが大きくなり、電力変換効率を悪化させていた問題
を解決するために、上記コントロールＩＣを中、高電力
時の変換効率のよい時は本来のＰＷＭコントロールをさ
せ、低出力電力時はコントロールＩＣを間欠動作させ変
換効率の改善を図る。

［実施例コ 実施例その１ 第１図は本発明の第一の実施例を示しており、ステップ
アップ型ＤＣ／ＤＣコンバータに本発明を応用した例で
あり、かつ、スイッチングレギュレータ・コントロール
ＩＣにその動作の禁止／許可を指示するコントロール端
子（ＣＴＬ）を有する場合の例である。

第１図において、１は電池、２はチョーク、３はスイッ
チング用トランジスタ（Ｔｒｉ）　、４ハスイツチング
レギユレータ・コントロールＩＣ，５は整流用ダイオー
ド、６はコンパレータ、７はコンデンサ、８〜１４は抵
抗器、１５〜１７はダイオード、１８はツェナーダイオ
ードを表わしており、第８図の従来のステップアップ型
のＤＣ／ＤＣコンバータと比較して新たに破線で囲まれ
る部分が追加回路部として付加されたものである。

以下、本実施例の動作について説明する。

ｒン）ｏ−ルＴＣ４はそのコントロール端子（ＣＴＬ）
を低レベル（Ｌｏｗ　）にすることにより動作を開始す
る。そこで中、高電力出力時には、例えば負荷電流を検
出するか、スイッチ切り換えなどして、負荷側からの信
号◎を低レベル（Ｌｏｗ　）にしておき、コントロール
ＩＣ４に通常のＰＷＭ制御動作を実行させる。

また、低出力電力時には信号■を高レベル（Ｈｉｇｈ）
とし、追加回路部によりコントロールＩＣ４を間欠動作
させる。

すなわち、出力電圧（Ｖｏｕｔ）はコンパレータ６によ
りツェナーダイオード１８のツェナー電圧を基準とし監
視されており、第２図の本発明の第一の実施例の動作波
形を示す図に示されるごとく、出力電圧が低下しＶｌ　
　に到達すると、コンパレータ６の出力電圧（第１図中
の０点）は低レベル（ＬＯＷ）トナリ、コントロールＩ
　Ｃ４ＩｔＰＷＭ動作（数１００七のＰＷＭパルス発生
）を開始し、出力電圧は上昇し始める。そして、出力電
圧がｖ２に到達するとコンパレータ６の出力％Ｅ　圧ハ
高レベル（Ｈ＋ｇｈ）となり、コントロールＩＣ４の動
作が停止する。

このように、コントロールＩＣ４を間欠動作（数１００
＆周期）させることにより、出力１圧（Ｖｏｕｔ）の変
動を所定の範囲内（△Ｖｏｕｔ）に収めることができる
。

ナオ、電圧値Ｖ１．Ｖ２　はコンパレータ６にヒステリ
ンス特性をもたせて決定する。

また、第３図は本発明の第一の実施例の変形例を示す図
であり、ＰＷＭスイッチングレギュレータ・コントロー
ルＩＣにその動作の禁止／許可を指示するコントロール
端子（ＣＴＬ）がなし）場合の例であり、２０はコント
ロールＩＣ４への供給電源をオン／オフ（○Ｎ１０ＦＦ
）するトランジスタ（丁ｒ　２　）　、２１．２２は抵
抗器を表わしており、他の符号は第１図の場合と同様で
ある。

この実施例では、コントロールＩＣ４へノ供給電源をオ
ン／オフし、該コントロールＩＣ４の間欠動作を行なわ
せるものである。

また、第４図は本発明の効果について説明する図を示し
ており、第４図（ａ）は従来例の場合（通常使用時）、
第４図（ｂ）、第４図（ｃ）は本発明の場合（ＣＴＬ制
御）で、それぞれ、入力電圧・電流に対する出力電圧・
電流と変換効率とを示したものである。

すなわち、本発明によれば、低出力電力時の変換効率を
従来例の２０〜３０％から６０〜７０％に改善すること
ができる。

実施例その２゜ 第４図は本発明の第二の実施例を示す図であり、ステッ
プダウン型ＤＣ／ＤＣコンバータに本発明を応用した例
である。本例は、第９図に示した従来の回路構成と比較
して、新たに破線で囲まれた部分が追加回路部として付
加されており、図中の各記号は第１図の場合と同様であ
る。

さらに、破線内の追加回路部中の動作も、第１図の場合
と同様であり、第５図の本発明の第二の実施例の動作波
形を示す図のごとく、出力電圧（Ｖｏυｔ）は電圧値Ｖ
、から■４まで、コントロールＩＣ４を間欠動作させて
制御される。

さらに、第７図は本発明の第二の実施例の変形例を示す
図であり、コントロールＩＣ４にその動作の禁止／許可
を制御するためのコントロール端子（ＣＴＬ）を有しな
い場合の例であり、トランジス９　（Ｔｒ２）　２０に
よりコントロールＩＣ４への供給電源をオン／オフして
間欠動作を行なわせる。

［発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータに
よれば、中、高出力電力時の変換効率のよい時は本来の
ＰＷＭコントロールをさせ、低出力電力時は外部からコ
ントロールＩＣを間欠動作させ、コントロールＩＣへの
平均供給電力を１７２〜１１５に低減することにより、
変換効率を２０〜３０％から６０〜７０％に改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す図、第２図は本発
明の第一の実施例の動作波形を示す図、第３図は本発明
の第一の実施例の変形例を示す図、第４図は本発明の効
果について説明する図、第５図は本発明の第二の実施例
を示す図、第６図は本発明の第二の実施例の動作波形を
示す図、第７図は本発明の第二の実施例の変形例を示す
図、第８図は従来のステップアップ型ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの回路構成例を示す図、第９図は従来のステップダ
ウン型ＤＣ／ＤＣフンバータの回路構成例を示す図であ
る。 １・・・・・電池、２・・・−・・チョーク、３・・・
・・・スイッチング用トランジスタ　（Ｔｒｉ）、４・
・・−・・ＰＷＭスイッチングレギュレータ・コントロ
ールＩＣ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電圧源を入力電源とし、該入力電源と接続されたス
   イッチング用トランジスタのオン／オフ制御により所定
   の直流出力電圧を得るＰＷＭスイッチングレギュレータ
   方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、 上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力が所定の値以上の
   場合には、上記スイッチング用トランジスタをオン／オ
   フ制御するためのＰＷＭ制御回路部を常時作動させる第
   一の手段と、 ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力が所定の値以下の場合
   には、上記ＰＷＭ制御回路部を間欠動作させ、出力電圧
   が所定の範囲内に入るよう制御する第二の手段とを、 設けたことを特徴とする高効率型ＤＣ／ＤＣコンバータ
   。