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公開番号2024137243
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2023048688
出願日2023-03-24
発明の名称DC-DCコンバータ
出願人エイブリック株式会社
代理人
主分類H02M 3/07 20060101AFI20240927BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】小さい電力が供給される場合においても、高効率の電力変換が可能なDC-DCコンバータを提供する。
【解決手段】DC-DCコンバータ10は、端子T1～T4と、発振回路を有し、端子T1と端子T3との間に設けられたチャージポンプ回路151と、ヒステリシス特性を持ち、端子T1及びT2間の入力電圧に比例する電圧と第1の基準電圧との大小関係に基づいて前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第1発振入切制御信号を出力する比較器112を有する比較回路110と、ヒステリシス特性を持ち、端子T3及びT4間の出力電圧に比例する電圧と第2の基準電圧との大小関係に基づいて前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第2発振入切制御信号を出力する比較器122を有する比較回路120と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１の入力端子、第２の入力端子、第１の出力端子、及び第２の出力端子を備えるＤＣ－ＤＣコンバータであって、
発振回路を有し、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に設けられたチャージポンプ回路と、
ヒステリシス特性を持ち、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子の間の入力電圧に比例する電圧と第１の基準電圧との大小関係に基づいて、２個の信号レベルを含む信号を出力する第１の比較器を有し、前記信号を前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第１の制御信号として出力する第１の制御回路と、
ヒステリシス特性を持ち、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子の間の出力電圧に比例する電圧と、第２の基準電圧との大小関係に基づいて、２個の信号レベルを含む信号を出力する第２の比較器を有し、前記信号を前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第２の制御信号を生成する第２の制御回路と、
を備えることを特徴とするＤＣ－ＤＣコンバータ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路のうち、少なくとも一方の制御回路は、二つの電界効果トランジスタで構成される請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記第１の制御回路は、前記第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧回路を有し、
前記第１の基準電圧回路は、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子に接続される回路に含まれる発電素子の温度特性と合わせた温度特性を有する請求項２に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項４】
第１の入力端子、第２の入力端子、第１の出力端子、及び第２の出力端子を備えるＤＣ－ＤＣコンバータであって、
発振回路を有し、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に設けられたチャージポンプ回路と、
前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子の間の入力電圧に比例する電圧と第１の基準電圧との差を増幅した信号を出力する誤差増幅器を有し、前記信号を前記発振回路の発振周波数を制御する第１の制御信号として出力する第１の制御回路と、
ヒステリシス特性を持ち、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子の間の出力電圧に比例する電圧と、第２の基準電圧との大小関係に基づいて、２個の信号レベルを含む信号を出力する第２の比較器を有し、前記信号を前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第２の制御信号を生成する第２の制御回路と、
を備えることを特徴とするＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記第１の制御回路は、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子に入力される電圧が高くなると、前記発振回路の発振周波数が高くなり、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子に入力される電圧が低くなると、前記発振回路の発振周波数が低くなる前記第１の制御信号を生成可能に構成される請求項４に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路のうち、少なくとも一方の制御回路は、二つの電界効果トランジスタで構成される請求項４又は５に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記第１の制御回路は、前記第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧回路を有し、
前記第１の基準電圧回路は、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子に接続される回路に含まれる発電素子の温度特性と合わせた温度特性を有することを特徴とする請求項６に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ－ＤＣコンバータに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
光、熱、圧力等の周辺環境の変動によって出力が不安定な電源から効率良く電力を伝送するためにＤＣ－ＤＣコンバータが使われている。例えば、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池をエネルギー源として、最大電力変換効率で動作させるＤＣ－ＤＣコンバータがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
太陽電池をエネルギー源として、最大電力変換効率で動作させるＤＣ－ＤＣコンバータの一例として特許文献１に記載される太陽電池の最大電力点追尾装置（以下、「トラッカー」と称する）は、マイコンを備えている。マイコンは、入力電力が最大となるように、ＤＣ－ＤＣコンバータの一例であるスイッチング・レギュレータのデューティー比（スイッチング素子のオン・オフ比）を制御している。
【０００４】
もう少し詳しく説明すれば、マイコンは、入力電力の増減があった場合、当該増減に応じてスイッチング・レギュレータのデューティー比を適切な値に制御するための増減量を算出し、算出結果のデューティー比に制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチング素子の制御端子へ供給している。スイッチング素子のオン／オフを制御することによって、スイッチング・レギュレータのデューティー比が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－２４０５５２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従前の最大電力変換効率で動作させるＤＣ－ＤＣコンバータは、最大電力変換効率で動作させる制御を実現するためにマイコンを備えている。マイコンの動作時の消費電力は、ＤＣ－ＤＣコンバータに給電される電力から賄われるため、高効率での電力変換を困難にしていた。また、マイコンの消費電力未満の電力を給電する装置に対して使用することができなかった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、マイコンの消費電力未満のような小さい電力が供給される場合においても、高効率の電力変換が可能なＤＣ－ＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＤＣ－ＤＣコンバータは、上述した課題を解決するため、第１の入力端子、第２の入力端子、第１の出力端子、及び第２の出力端子を備えるＤＣ－ＤＣコンバータであって、発振回路を有し、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に設けられたチャージポンプ回路と、ヒステリシス特性を持ち、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子の間の入力電圧に比例する電圧と第１の基準電圧との大小関係に基づいて、２個の信号レベルを含む信号を出力する第１の比較器を有し、前記信号を前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第１の制御信号として出力する第１の制御回路と、ヒステリシス特性を持ち、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子の間の出力電圧に比例する電圧と、第２の基準電圧との大小関係に基づいて、２個の信号レベルを含む信号を出力する第２の比較器を有し、前記信号を前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第２の制御信号を生成する第２の制御回路と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るＤＣ－ＤＣコンバータは、上述した課題を解決するため、第１の入力端子、第２の入力端子、第１の出力端子、及び第２の出力端子を備えるＤＣ－ＤＣコンバータであって、発振回路を有し、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に設けられたチャージポンプ回路と、ヒステリシス特性を持ち、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子の間の入力電圧に比例する電圧と第１の基準電圧との差を増幅した信号を出力する誤差増幅器を有し、前記信号を前記発振回路の発振周波数を制御する第１の制御信号として出力する第１の制御回路と、ヒステリシス特性を持ち、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子の間の出力電圧に比例する電圧と、第２の基準電圧との大小関係に基づいて、２個の信号レベルを含む信号を出力する第２の比較器を有し、前記信号を前記発振回路の発振動作のオンとオフとを切替制御する第２の制御信号を生成する第２の制御回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、供給を受ける電力が、マイコンの動作時の消費電力未満のような小さい電力であっても高効率で電力変換できる。また、本発明によれば、コイルを備えずに回路を構成することができるため、当該回路を集積化、ひいては小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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