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JPH07123703A - Converter circuit - Google Patents

Converter circuit

Info

Publication number
JPH07123703A
JPH07123703A JP5286100A JP28610093A JPH07123703A JP H07123703 A JPH07123703 A JP H07123703A JP 5286100 A JP5286100 A JP 5286100A JP 28610093 A JP28610093 A JP 28610093A JP H07123703 A JPH07123703 A JP H07123703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
opening
power supply
storage means
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5286100A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeyoshi Watanabe
辺 健 芳 渡
Kazuhiro Mizuno
野 和 弘 水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
N F KAIRO SEKKEI BLOCK KK
Original Assignee
N F KAIRO SEKKEI BLOCK KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by N F KAIRO SEKKEI BLOCK KK filed Critical N F KAIRO SEKKEI BLOCK KK
Priority to JP5286100A priority Critical patent/JPH07123703A/en
Publication of JPH07123703A publication Critical patent/JPH07123703A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a converter circuit which has a voltage boost and drop functions and, at the same time, does not cause large losses. CONSTITUTION:A converter circuit is provided with an electric power supplying means 10, first electric power accumulating means 11 which accumulates electromagnetic energy, and second electric power accumulating means 9 which accumulates electric changes. The means 10 is connected in series with the means 11 through a first switching means 8 and the means 11 is connected in series with the means 9 through a second switching means 7. The converter circuit is controlled so that the electric power accumulated in the means 11 from the means 10 can be used for changing the means 9 by controlling the opening/closing of the switching means 8 and 7 and the electric power accumulated in the means 9 is discharged to the means 11, and then, the discharged power can be regenerated to the electric power supplying means 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は変換回路に関し、特に広
範囲なダイナミックレンジ特性をもつ電圧変換を行う変
換回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conversion circuit, and more particularly to a conversion circuit which performs voltage conversion having a wide dynamic range characteristic.

【0002】[0002]

【従来の技術】所定の駆動電圧を印加して圧電素子等の
負荷を駆動するためには、当該負荷の動作条件を設定す
る駆動電圧を調整する必要がある。かかる調整駆動電圧
発生回路としては、図8に示すような電圧変換回路が用
いられている。
2. Description of the Related Art In order to drive a load such as a piezoelectric element by applying a predetermined drive voltage, it is necessary to adjust the drive voltage that sets the operating condition of the load. As such an adjustment drive voltage generation circuit, a voltage conversion circuit as shown in FIG. 8 is used.

【0003】図8において、直流電源20とインダクタ
23、ダイオード24、コンデンサ22が直列接続構成
とされており、インダクタ23とダイオード24との接
続点と、直流電源20との間にスイッチ21が設けられ
ている。初めに、スイッチ21を閉成してインダクタ2
3にコイル電流を流し、所定時間経過後、スイッチ21
を開放して、ダイオード24を介してキャパシタ22に
コイル電流を流して充電し、充電電圧を増大させること
により昇圧電圧を出力電圧として得ている。
In FIG. 8, a DC power supply 20, an inductor 23, a diode 24, and a capacitor 22 are connected in series, and a switch 21 is provided between the DC power supply 20 and the connection point between the inductor 23 and the diode 24. Has been. First, switch 21 is closed and inductor 2
A coil current is passed through the switch 3, and after a lapse of a predetermined time, the switch 21
Is opened, a coil current is supplied to the capacitor 22 via the diode 24 to charge it, and the boosted voltage is obtained as the output voltage by increasing the charging voltage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
電圧の変換回路は、キャパシタ22とインダクタ23か
ら構成される回路により、入力電圧としての直流電源電
圧Eから、より大きい絶対値の出力電圧を得る昇圧機能
を有する回路であるが、キャパシタ22の充電による昇
圧機能は有するもののキャパシタ充電電荷を放電させる
ことはできないため、降圧機能を達成することはできな
い。
As described above, in the conventional voltage conversion circuit, the circuit composed of the capacitor 22 and the inductor 23 allows the output of a larger absolute value from the DC power supply voltage E as the input voltage. Although it is a circuit having a boosting function for obtaining a voltage, it has a boosting function by charging the capacitor 22 but cannot discharge the capacitor charge, so that it cannot achieve the step-down function.

【0005】キャパシタ22の電荷を放電するために
は、キャパシタ22に抵抗を並列接続すれば良いが、並
列接続された抵抗は常時電力を消費するため、システム
回路全体の電力効率が低下するという問題がある。
In order to discharge the electric charge of the capacitor 22, it suffices to connect a resistor in parallel to the capacitor 22, but the resistors connected in parallel always consume power, so that the power efficiency of the entire system circuit is lowered. There is.

【0006】そこで、本発明の目的は、昇圧、降圧機能
を有するとともに、ロスの少ない変換回路を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a conversion circuit which has a step-up / step-down function and has little loss.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による変換回路は、電力供給手段と、電磁エ
ネルギーを蓄える第1の電力蓄積手段と、電荷を蓄える
第2の電力蓄積手段と、前記電力供給手段と前記第1の
電力蓄積手段との間でエネルギーの授受を行うための第
1のスイッチング手段と、前記第1の電力蓄積手段と前
記第2の電力蓄積手段との間でエネルギーの授受を行う
ための第2のスイッチング手段と、前記第1及び第2の
スイッチング手段の開閉を制御する制御手段と、を備え
て構成される。前記制御手段は、前記電力供給手段から
前記第1のスイッチング手段を介して前記第1の電力蓄
積手段に蓄積された電力を、前記第2のスイッチング手
段を介して前記第2の電力蓄積手段に充電する制御と、
前記第2の電力蓄積手段に充電された電力を前記第2の
スイッチング手段を介して前記第1の電力蓄積手段に放
電し、この放電電力を前記第1のスイッチング手段を介
して前記電力供給手段に回生する制御の少なくとも一方
の制御を行うことにより、前記第2の電力蓄積手段の電
圧を変化させるように構成される。また、本発明の他の
態様になる変換回路は、入力電源回路、誘導性素子及び
第1の開閉手段が直列接続された第1のループ回路と、
前記誘導性素子に、第2の開閉手段及び容量性素子また
は電池を含む回路を有する回路が直列に接続された第2
のループ回路を具備し、前記第1の開閉手段及び前記第
2の開閉手段の開閉を制御することにより、前記入力電
源回路と前記容量性素子または電池を含む回路の間で双
方向に電力の授受を行い、前記容量性素子または電池を
含む回路の電圧を変化させ、または電池を含む回路を充
放電させるように構成される。本発明の更に他の態様に
なる変換回路は、入力電源回路、誘導性素子及び第1の
開閉手段が直列接続された第1のループ回路と、前記第
1の開閉手段に、少なくとも第2の開閉手段と容量性素
子または電池を含む回路が直列接続された第2のループ
回路を具備し、前記第1の開閉手段及び前記第2の開閉
手段の開閉を制御することにより前記入力電源回路と前
記容量性素子または電池を含む回路の間で双方向に電力
の授受を行い、前記容量性素子または電池を含む回路の
電圧を変化させること、または電池を含む回路を充放電
させるように構成される。ここで、前記第2の電力蓄積
手段または前記第2のループ回路には、所定の電圧の補
助電源を直列接続することもできる。
In order to solve the above-mentioned problems, the conversion circuit according to the present invention comprises a power supply means, a first power storage means for storing electromagnetic energy, and a second power storage means for storing electric charge. And a first switching means for exchanging energy between the power supply means and the first power storage means, and between the first power storage means and the second power storage means. And a second switching means for exchanging energy, and a control means for controlling opening and closing of the first and second switching means. The control means supplies the electric power stored in the first power storage means from the power supply means via the first switching means to the second power storage means via the second switching means. Control to charge,
The power charged in the second power storage means is discharged to the first power storage means via the second switching means, and the discharged power is supplied to the power supply means via the first switching means. The voltage of the second electric power storage means is changed by performing at least one of the regenerative control. A conversion circuit according to another aspect of the present invention includes a first loop circuit in which an input power supply circuit, an inductive element, and a first opening / closing means are connected in series,
A second circuit in which a circuit having a circuit including a second switching means and a capacitive element or a battery is connected in series to the inductive element.
A loop circuit for controlling the opening / closing of the first opening / closing means and the second opening / closing means to allow bidirectional power supply between the input power supply circuit and the circuit including the capacitive element or the battery. It is configured to give and receive, change the voltage of the circuit including the capacitive element or the battery, or charge and discharge the circuit including the battery. A conversion circuit according to still another aspect of the present invention is a first loop circuit in which an input power supply circuit, an inductive element, and a first opening / closing means are connected in series, and the first opening / closing means includes at least a second loop circuit. A second loop circuit in which an opening / closing means and a circuit including a capacitive element or a battery are connected in series, and the input power supply circuit is controlled by controlling the opening / closing of the first opening / closing means and the second opening / closing means. It is configured to bidirectionally transfer power between circuits including the capacitive element or the battery to change the voltage of the circuit including the capacitive element or the battery, or to charge and discharge the circuit including the battery. It Here, an auxiliary power supply having a predetermined voltage may be connected in series to the second power storage means or the second loop circuit.

【0008】[0008]

【作用】本発明では、電力供給手段と、電磁エネルギー
を蓄える第1の電力蓄積手段と、電荷を蓄える第2の電
力蓄積手段とを有するとともに、電力供給手段と第1の
電力蓄積手段とを第1のスイッチング手段により直列接
続し、第1の電力蓄積手段と第2の電力蓄積手段とを第
2のスイッチング手段により直列接続し、これら第1及
び第2のスイッチング手段の開閉を制御して、電力供給
手段から第1の電力蓄積手段に蓄積された電力を、第2
の電力蓄積手段に充電し、第2の電力蓄積手段に充電さ
れた電力を第1の電力蓄積手段に放電し、この放電電力
を電力供給手段に回生する制御等を行う。
In the present invention, the power supply means, the first power storage means for storing electromagnetic energy, and the second power storage means for storing electric charge are provided, and the power supply means and the first power storage means are provided. The first switching means is connected in series, the first power storage means and the second power storage means are connected in series by the second switching means, and opening / closing of the first and second switching means is controlled. , The power stored in the first power storage means from the power supply means
The electric power storage means is charged, the electric power charged in the second electric power storage means is discharged to the first electric power storage means, and the discharged electric power is regenerated to the electric power supply means.

【0009】[0009]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明による変換回路の一実
施例を示すブロック図である。本実施例は、負荷9(容
量性負荷)に供給する電圧として、直流電源10からの
電圧を昇圧または降圧した電圧を供給する回路であり、
増幅機能を有する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a conversion circuit according to the present invention. The present embodiment is a circuit that supplies a voltage obtained by stepping up or stepping down the voltage from the DC power supply 10 as the voltage supplied to the load 9 (capacitive load).
Has an amplification function.

【0010】信号源1は、増幅器の入力信号源であり、
負極性信号を出力する。誤差増幅器2は、帰還素子R1
とR2及び負帰還ループの位相補償素子としてのコンデ
ンサC3と抵抗R3を有し、信号源1からの負極性信号
を入力とする定電圧負帰還増幅器であり、入出力の差電
圧を検出して増幅する。コンパレータ3は、三角波発振
器4から出力されるパルス幅変調(PWM)動作のキャ
リア信号としての三角波信号と、誤差増幅器2からの出
力信号とを比較し、誤差増幅器2からの出力信号に応じ
たパルス幅をもつパルス信号を出力する。
The signal source 1 is the input signal source of the amplifier,
Output a negative polarity signal. The error amplifier 2 has a feedback element R1.
And R2 and a capacitor C3 as a phase compensation element of the negative feedback loop and a resistor R3, and is a constant voltage negative feedback amplifier which receives the negative polarity signal from the signal source 1 as an input, and detects a difference voltage between input and output. Amplify. The comparator 3 compares the triangular wave signal output from the triangular wave oscillator 4 as a carrier signal for the pulse width modulation (PWM) operation with the output signal from the error amplifier 2 and outputs a pulse corresponding to the output signal from the error amplifier 2. Output a pulse signal having a width.

【0011】ドライブ増幅器6は、例えば、絶縁型ドラ
イブ増幅器から構成され、コンパレータ3からの出力パ
ルスと、インバータ5により反転されたパルスとを入力
として、増幅し、例えば、パワーMOS FETから成
るスイッチング素子7と8に供給する。スイッチング素
子7と8には、それぞれ逆方向電流阻止用のダイオード
D1とD2が直列接続されるとともに、ダイオードD3
とD4がそれぞれ並列に接続されている。
The drive amplifier 6 is composed of, for example, an insulation type drive amplifier, receives the output pulse from the comparator 3 and the pulse inverted by the inverter 5 as an input, amplifies the output pulse, and, for example, a switching element including a power MOS FET. Supply to 7 and 8. Reverse switching current blocking diodes D1 and D2 are connected in series to the switching elements 7 and 8, respectively, and a diode D3 is provided.
And D4 are connected in parallel.

【0012】負荷9と直流電源10とスイッチング素子
7と8とは直列接続され、誘導性素子であるインダクタ
11が各接続点間に接続されている。コンデンサC1と
C2は、キャリア周波数成分を平滑化するためのキャパ
シタと、出力電圧のリップル成分低減用のキャパシタで
ある。キャパシタC1とC2は、負荷がキャパシタ性で
あれば、また、直流電源10の等価直列インピーダンス
が小さければ、原理的に不要である。
The load 9, the DC power supply 10 and the switching elements 7 and 8 are connected in series, and an inductor 11, which is an inductive element, is connected between the connection points. The capacitors C1 and C2 are a capacitor for smoothing the carrier frequency component and a capacitor for reducing the ripple component of the output voltage. In principle, the capacitors C1 and C2 are unnecessary if the load is a capacitor and if the equivalent series impedance of the DC power supply 10 is small.

【0013】図1に示す回路において、誤差増幅器2の
出力には、図2(A)に示すような負帰還増幅器の入出
力の差分に応じた信号2Aが得られる。コンパレータ3
は、この信号を三角波発振器4からの三角波信号4Aと
比較し、同図(B)に示すような、パルス幅T2、パル
ス間隔T1(パルス周期:T1+T2)をもつパルス信
号を出力する。この出力パルスのデューティは、誤差増
幅器2の出力に応じて変化し、PWM動作が行われる。
コンパレータ3の出力は、インバータ5で反転され、逆
位相の一対の信号として、スイッチング素子7と8のO
N、OFFを制御する信号とされる。ドライブ増幅器6
は、その入力側回路電位とスイッチング素子7、8の制
御端子電位が異なっているため、入出力間が絶縁されて
いる必要がある。
In the circuit shown in FIG. 1, the output of the error amplifier 2 is a signal 2A corresponding to the input / output difference of the negative feedback amplifier as shown in FIG. Comparator 3
Compares this signal with the triangular wave signal 4A from the triangular wave oscillator 4, and outputs a pulse signal having a pulse width T2 and a pulse interval T1 (pulse cycle: T1 + T2) as shown in FIG. The duty of this output pulse changes according to the output of the error amplifier 2, and the PWM operation is performed.
The output of the comparator 3 is inverted by the inverter 5, and the output of the switching elements 7 and 8 becomes O as a pair of signals having opposite phases.
It is a signal for controlling N and OFF. Drive amplifier 6
, The input side circuit potential and the control terminal potentials of the switching elements 7 and 8 are different, so that it is necessary to insulate between the input and the output.

【0014】図1から電圧変換に関わる素子を抜き出
し、簡略化した回路図を図3に示し、これによって直流
電源10からの直流電圧を昇圧または降圧して負荷9に
供給する回路の動作原理を、以下説明する。
FIG. 3 shows a simplified circuit diagram in which elements related to voltage conversion are extracted from FIG. 1, and the operation principle of the circuit for stepping up or stepping down the DC voltage from the DC power supply 10 and supplying it to the load 9 is shown. This will be described below.

【0015】インダクタ11は電磁エネル−ギ−として
電力を一時蓄える誘導性素子であり、キャパシタ9は静
電エネルギ−として電力を一時蓄積する容量性素子、ス
イッチング素子8は直流電源10とインダクタ11との
間で電力授受を行う際の経路となり、スイッチング素子
7はキャパシタ9とインダクタ11との間で電力授受を
行う際の経路となる。
The inductor 11 is an inductive element that temporarily stores electric power as an electromagnetic energy, the capacitor 9 is a capacitive element that temporarily stores electric power as electrostatic energy, and the switching element 8 is a DC power supply 10 and an inductor 11. The switching element 7 serves as a path for exchanging electric power between the capacitor 9 and the inductor 11.

【0016】定常状態におけるキャパシタ9の端子電圧
Vcの平均値V0は、図7を参照して以下のように求めら
れる。スイッチング素子7がOFF、スイッチング素子
8がONの時間をT1、スイッチング素子7がON、ス
イッチング素子8がOFFの時間をT2とし、インダク
タ11とキャパシタ9のLとCの値が LC>>{ (T1+T2)/(2π) }2 を満たしているとする。インダクタ11に流れる電流i
LのT1 期間開始時の値をI1,T2期間開始時の値をI2
とすれば、T1期間中にiLは iL =I1+(E/L)t (1) と増大し、t=T1で I2 =I1+(E/L)T1 (2) となる。また、T2期間中にiLは iL =I2−(V0/L)t (3) と減少し、t=T2で I1=I2 −(V0/L)T2 (4) となり、(2),(4)式から次式が得られる。 (V0 /E)=(T1/T2) (5) (5)式から、キャパシタ9の端子電圧VOと直流電源
10の電圧Eの比は、スイッチング素子7,8の開閉時
間の比(デューティレシオ)に依存して定まり、Voは
E以下からEを越える値まで制御可能であることがわか
る。
The average value V0 of the terminal voltage Vc of the capacitor 9 in the steady state is obtained as follows with reference to FIG. The time when the switching element 7 is OFF and the switching element 8 is ON is T1, the time when the switching element 7 is ON and the switching element 8 is OFF is T2, and the values of L and C of the inductor 11 and the capacitor 9 are LC >> {( It is assumed that T1 + T2) / (2π)} 2 is satisfied. Current i flowing through inductor 11
The value at the beginning of the T1 period of L is I1, and the value at the beginning of the T2 period is I2.
Then, iL increases to iL = I1 + (E / L) t (1) during the T1 period, and I2 = I1 + (E / L) T1 (2) at t = T1. Also, during the T2 period, iL decreases to iL = I2-(V0 / L) t (3), and at t = T2 I1 = I2-(V0 / L) T2 (4), and (2), (4 ), The following equation is obtained. (V0 / E) = (T1 / T2) (5) From the equation (5), the ratio of the terminal voltage VO of the capacitor 9 and the voltage E of the DC power supply 10 is the ratio of the switching times of the switching elements 7 and 8 (duty ratio). It can be seen that Vo can be controlled from a value below E to a value exceeding E.

【0017】上記回路において、スイッチング素子7と
8が図4に示すようなON,OFF動作を行うときのキ
ャパシタ9が充電される場合の動作を説明する。スイッ
チング素子7がOFF、スイッチング素子8がONのT
1期間においては、直流電源10、インダクタ11、ス
イッチング素子8から成る回路に漸増電流iLが流れ、
直流電源10からインダクタ11への充電が行われる。
一方、スイッチング素子7がON、スイッチング素子8
がOFFのT2期間においては、インダクタ11、スイ
ッチング素子7、キャパシタ9から成る回路に漸減電流
icが流れ、インダクタ11に蓄えられていた電力がキ
ャパシタ9に移行し、キャパシタ9に示す極性状態で充
電される。以上の一連動作によって直流電源10からキ
ャパシタ9への充電が行われる。こうしてキャパシタ9
の両端に現れる電圧(出力電圧)Vcは、同図に示すよ
うに、徐々に増大する。
In the circuit described above, the operation when the capacitor 9 is charged when the switching elements 7 and 8 perform the ON / OFF operation as shown in FIG. 4 will be described. Switching element 7 is OFF, switching element 8 is ON
In one period, the gradually increasing current iL flows in the circuit composed of the DC power supply 10, the inductor 11, and the switching element 8,
The inductor 11 is charged from the DC power supply 10.
On the other hand, the switching element 7 is ON, and the switching element 8
During the T2 period when is OFF, the gradually decreasing current ic flows in the circuit including the inductor 11, the switching element 7, and the capacitor 9, the electric power stored in the inductor 11 is transferred to the capacitor 9, and is charged in the polarity state shown in the capacitor 9. To be done. The DC power supply 10 charges the capacitor 9 through the series of operations described above. Thus the capacitor 9
The voltage (output voltage) Vc appearing at both ends of the voltage gradually increases as shown in FIG.

【0018】次に、キャパシタ9が放電される場合の動
作を図5を参照して説明する。スイッチング素子7がO
N、スイッチング素子8がOFFのT2期間において
は、キャパシタ9、スイッチング素子7、インダクタ1
1から成る回路に電流icが流れ、キャパシタ9に蓄え
られていた電力がインダクタ11に移る。スイッチング
素子7がOFF、スイッチング素子8がONのT1期間
においては、インダクタ11、スイッチング素子8、直
流電源10から成る回路に電流iLが流れ、インダクタ
11に蓄えられていた電力が直流電源10へ回生され
る。以上の一連動作によってキャパシタ9から入力電源
10へ電力の回生が行われる。こうしてキャパシタ9の
両端に現れる電圧(出力電圧)Vcは、同図に示すよう
に、徐々に減少する。
Next, the operation when the capacitor 9 is discharged will be described with reference to FIG. Switching element 7 is O
N, during the T2 period when the switching element 8 is OFF, the capacitor 9, the switching element 7, and the inductor 1
A current ic flows through the circuit composed of 1 and the electric power stored in the capacitor 9 is transferred to the inductor 11. During the T1 period in which the switching element 7 is OFF and the switching element 8 is ON, the current iL flows through the circuit including the inductor 11, the switching element 8 and the DC power supply 10, and the electric power stored in the inductor 11 is regenerated to the DC power supply 10. To be done. Electric power is regenerated from the capacitor 9 to the input power supply 10 by the above series of operations. In this way, the voltage (output voltage) Vc appearing across the capacitor 9 gradually decreases as shown in FIG.

【0019】以上の説明から、直流電源10とキャパシ
タ9との間で双方向に電力の授受が行われ、キャパシタ
9の端子電圧は、増大、減少いずれの方向へも制御可能
であり、またキャパシタ9の端子電圧を直流電源電圧E
以下から直流電源電圧Eを越える範囲まで広範囲に制御
可能であることがわかる。
From the above description, electric power is bidirectionally exchanged between the DC power supply 10 and the capacitor 9, and the terminal voltage of the capacitor 9 can be controlled in either the increasing or decreasing direction, and the capacitor can be controlled. DC power supply voltage E
It will be understood from the following that it is possible to control in a wide range from the range exceeding the DC power supply voltage E.

【0020】図6は、図3と略同様な機能を達成する本
発明の他の実施例による回路図である。本図において、
端子電圧がEなる直流電源10は入力電源であり、イン
ダクタンスがLなるインダクタ11は電力を電磁エネル
ギーとして一時蓄える機能をもつ回路素子、静電容量が
Cなるキャパシタ9は電力を静電エネルギーとして蓄え
る機能をもつ回路素子である。スイッチング素子8は、
直流電源10とインダクタ11との間で電力の授受を行
うための経路となるスイッチング素子であり、スイッチ
ング素子7はキャパシタ9とインダクタ11及び直流電
源10との間で電力の授受を行うための経路となるスイ
ッチング素子である。本回路は、負荷の−端子と電源の
−端子とを共通接続しなければならない場合に有効であ
る。本回路の動作は、図4と図5を参照して説明した図
3の動作と略同じであるので、その説明は省略する。
FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention that achieves a function substantially similar to that of FIG. In this figure,
The DC power supply 10 having a terminal voltage E is an input power supply, the inductor 11 having an inductance L is a circuit element having a function of temporarily storing electric power as electromagnetic energy, and the capacitor 9 having a capacitance C is storing electric power as electrostatic energy. A circuit element having a function. The switching element 8 is
The switching element 7 is a switching element serving as a path for exchanging electric power between the DC power supply 10 and the inductor 11, and the switching element 7 is a path for exchanging electric power between the capacitor 9 and the inductor 11 and the DC power supply 10. Is a switching element. This circuit is effective when the negative terminal of the load and the negative terminal of the power source must be commonly connected. Since the operation of this circuit is substantially the same as the operation of FIG. 3 described with reference to FIGS. 4 and 5, description thereof will be omitted.

【0021】定常状態におけるキャパシタ9の端子電圧
Vcの平均値V0は、図7を参照して、次のように求めら
れる。スイッチング素子7がOFF、スイッチング素子
8がONの時間をT1、スイッチング素子7がON、ス
イッチング素子8がOFFの時間をT2とし、L,Cの
値が LC>>{ (T1+T2)/(2π) }2 を満たしているとする。インダクタ11の電流iLのT
1 期間開始時の値をI1,T2期間開始時の値をI2とす
れば、T1期間中にiLは iL =I1+(E/L)t (11) と増大し、t=T1で I2 =I1+(E/L)T1 (12) となる。また、T2期間中にiLは iL =I2−(V0−E)t/L (13) と減少し、t=T2で I1=I2 −(V0−E)T2/L (14) となり、(12),(14)式から次式が得られる。 (V0 /E)=(T1/T2)+1 (15) (15)式から、キャパシタ9の端子電圧VOと直流電
源10の電圧Eの比は、スイッチング素子7,8の開閉
時間の比(デューティレシオ)により定まり、VoはE
を越える広い範囲で制御可能であることがわかる。
The average value V0 of the terminal voltage Vc of the capacitor 9 in the steady state is obtained as follows with reference to FIG. The time when switching element 7 is OFF and switching element 8 is ON is T1, the time when switching element 7 is ON and switching element 8 is T2, and the values of L and C are LC >> {(T1 + T2) / (2π) } 2 is satisfied. Inductor 11 current iL T
If the value at the beginning of the 1 period is I1 and the value at the beginning of the T2 period is I2, iL increases to iL = I1 + (E / L) t (11) during the T1 period, and I2 = I1 + at t = T1. (E / L) T1 (12). Further, during the T2 period, iL decreases to iL = I2- (V0-E) t / L (13), and at t = T2, I1 = I2-(V0-E) T2 / L (14), and (12) ) And (14), the following equation is obtained. (V0 / E) = (T1 / T2) +1 (15) From the equation (15), the ratio of the terminal voltage VO of the capacitor 9 and the voltage E of the DC power supply 10 is the ratio of the switching times of the switching elements 7 and 8 (duty Ratio), Vo is E
It can be seen that the control can be performed in a wide range exceeding the range.

【0022】上述説明において、図3および図6に示す
変換回路において、補助電源をキャパシタ9に直列に接
続すれば、キャパシタ9の端子電圧可変範囲を前記補助
電源の電圧だけ拡大できる。
In the above description, in the conversion circuits shown in FIGS. 3 and 6, if the auxiliary power source is connected in series with the capacitor 9, the terminal voltage variable range of the capacitor 9 can be expanded by the voltage of the auxiliary power source.

【0023】また、制御回路を追加し、各部の電圧、電
流の一部または全部をフィードバックし、スイッチング
素子7,8のON,OFF動作を制御することにより増
幅回路を構成できる。
An amplifier circuit can be constructed by adding a control circuit, feeding back a part or all of the voltage and current of each part, and controlling the ON / OFF operation of the switching elements 7 and 8.

【0024】以上の説明は、電圧に関する変換回路につ
いて説明しているが、電流に関しても適用できることは
勿論である。
Although the above description has described the conversion circuit relating to voltage, it goes without saying that it can be applied to current as well.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による変換
回路によれば、簡単な回路構成でキャパシタや電池の充
放電を行い、広範囲の電圧を供給し、さらに電圧の増
大、減少を任意に制御することができる。
As described above, according to the conversion circuit of the present invention, a capacitor or a battery is charged / discharged with a simple circuit configuration, a wide range of voltage is supplied, and the voltage can be increased / decreased arbitrarily. Can be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による変換回路の一実施例を適用した回
路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram to which an embodiment of a conversion circuit according to the present invention is applied.

【図2】図1に示す変換回路の動作を説明するための図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the conversion circuit shown in FIG.

【図3】図1に示す回路の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG.

【図4】図3に示す回路の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG.

【図5】図3に示す回路の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG.

【図6】図3と略同様な機能を達成する本発明の他の実
施例による回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention that achieves a function substantially similar to that of FIG.

【図7】図3と図6に示す回路の動作を説明するための
図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the circuits shown in FIGS. 3 and 6.

【図8】従来の電圧変換回路を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional voltage conversion circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 信号源 2 誤差増幅器 3 コンパレータ 4 三角波発信器 5 インバータ 6 ドライブ増幅器 7,8 スイッチング素子 9 負荷(容量性負荷) 10 直流電源 11 インダクタ 1 signal source 2 error amplifier 3 comparator 4 triangular wave oscillator 5 inverter 6 drive amplifier 7,8 switching element 9 load (capacitive load) 10 DC power supply 11 inductor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電力供給手段と、 電磁エネルギーを蓄える第1の電力蓄積手段と、 電荷を蓄える第2の電力蓄積手段と、 前記電力供給手段と前記第1の電力蓄積手段との間でエ
ネルギーの授受を行うための第1のスイッチング手段
と、 前記第1の電力蓄積手段と前記第2の電力蓄積手段との
間でエネルギーの授受を行うための第2のスイッチング
手段と、 前記第1及び第2のスイッチング手段の開閉を制御する
制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする変換回路。
1. A power supply means, a first power storage means for storing electromagnetic energy, a second power storage means for storing electric charge, and energy between the power supply means and the first power storage means. A first switching means for exchanging energy, a second switching means for exchanging energy between the first power storage means and the second power storage means, and the first and second A conversion circuit comprising: a control unit that controls opening and closing of the second switching unit.
【請求項2】前記制御手段は、前記電力供給手段から前
記第1のスイッチング手段を介して前記第1の電力蓄積
手段に蓄積された電力を、前記第2のスイッチング手段
を介して前記第2の電力蓄積手段に充電する制御と、前
記第2の電力蓄積手段に充電された電力を前記第2のス
イッチング手段を介して前記第1の電力蓄積手段に放電
し、この放電電力を前記第1のスイッチング手段を介し
て前記電力供給手段に回生する制御の少なくとも一方の
制御を行うことにより、前記第2の電力蓄積手段の電圧
を変化させることを特徴とする変換回路。
2. The control means supplies the power stored in the first power storage means from the power supply means via the first switching means to the second power via the second switching means. Control for charging the second power storage means, discharging the power charged in the second power storage means to the first power storage means via the second switching means, and discharging the discharged power to the first power storage means. A conversion circuit for changing the voltage of the second power storage means by performing at least one control of regeneration of the power supply means via the switching means.
【請求項3】入力電源回路、誘導性素子及び第1の開閉
手段が直列接続された第1のループ回路と、前記誘導性
素子に、第2の開閉手段及び容量性素子または電池を含
む回路を有する回路が直列に接続された第2のループ回
路を具備し、前記第1の開閉手段及び前記第2の開閉手
段の開閉を制御することにより、前記入力電源回路と前
記容量性素子または電池を含む回路の間で双方向に電力
の授受を行い、前記容量性素子または電池を含む回路の
電圧を変化させ、または前記電池を含む回路を充放電さ
せることを特徴とする電圧変換回路。
3. A first loop circuit in which an input power supply circuit, an inductive element and a first opening / closing means are connected in series, and a circuit including a second opening / closing means and a capacitive element or a battery in the inductive element. A second loop circuit in which a circuit having the above is connected in series, and by controlling the opening / closing of the first opening / closing means and the second opening / closing means, the input power supply circuit and the capacitive element or battery. A voltage conversion circuit, wherein electric power is bidirectionally transmitted / received between circuits including, to change the voltage of the circuit including the capacitive element or the battery, or to charge and discharge the circuit including the battery.
【請求項4】入力電源回路、誘導性素子及び第1の開閉
手段が直列接続された第1のループ回路と、前記第1の
開閉手段に、少なくとも第2の開閉手段と容量性素子ま
たは電池を含む回路が直列接続された第2のループ回路
を具備し、前記第1の開閉手段及び前記第2の開閉手段
の開閉を制御することにより前記入力電源回路と前記容
量性素子または電池を含む回路の間で双方向に電力の授
受を行い、前記容量性素子または電池を含む回路の電圧
を変化させること、または前記電池を含む回路を充放電
させることを特徴とする電圧変換回路。
4. A first loop circuit in which an input power supply circuit, an inductive element and a first opening / closing means are connected in series, and the first opening / closing means includes at least a second opening / closing means and a capacitive element or a battery. A second loop circuit in which a circuit including is connected in series, and includes the input power supply circuit and the capacitive element or battery by controlling opening / closing of the first opening / closing means and the second opening / closing means. A voltage conversion circuit, wherein electric power is bidirectionally exchanged between circuits to change a voltage of a circuit including the capacitive element or the battery, or to charge and discharge a circuit including the battery.
【請求項5】前記第2の電力蓄積手段または前記第2の
ループ回路には、所定の電圧の補助電源が直列接続され
ていることを特徴とする請求項1、2、3または4に記
載の変換回路。
5. The auxiliary power source of a predetermined voltage is connected in series to the second power storage means or the second loop circuit, as claimed in claim 1, 2, 3 or 4. Conversion circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006074965A (en) * 2004-09-06 2006-03-16 Honda Motor Co Ltd Power supply device
JP2007282485A (en) * 2006-04-06 2007-10-25 Ford Global Technologies Llc Dc-dc converter

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