(57)【要約】【課題】  従来の同期整流型のＤＣＤＣコンバータは、整流ダイオードに流れる電力損失を抑えるのに、複雑なロジック回路を構成し作っていた。そのために、ＤＣＤＣコンバータの外に作ると部品点数が多くなりコスト高となった。【解決手段】昇圧型のＤＣＤＣコンバータにおいて、整流ダイオードのアノード電圧が高い間、整流ダイオードに並列に接続されたＭＯＳＦＥＴをオンさせるための、もう一つのインバータ回路（１）を備える。このことにより、整流ダイオードで発生する損失を抑え、変換効率の向上および発熱を低減する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣＤＣコンバータ出力にスイッチング素子が接続され、そのドレインにはコイルが接続され、逆起電力で得た昇圧されたスイッチング信号を、次段の整流ダイオードとコンデンサで整流する昇圧型のＤＣＤＣコンバータにおいて、整流ダイオードのアノード電圧が高い間、もう一つのインバータ回路（１）により整流ダイオードの両端に接続されているＭＯＳＦＥＴをオンさせることを特徴とする昇圧型電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣＤＣコンバータ等の同期整流に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昇圧型のＤＣＤＣコンバータは、コイルの逆起電力を応用して電源電圧から、電源電圧より高い電圧が得られるよう動作する。昇圧型のＤＣＤＣコンバータの出力は、高い周波数でスイッチング動作し、その信号は次段のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のゲート（Ｇ）に加わり、Ｑ１のドレイン（Ｄ）は、ゲート（Ｇ）に加わった信号の逆相でスイッチング動作する。Ｑ１のドレイン（Ｄ）には、Ｖｃｃ（電源）からコイル（Ｌ１）が接続されており、スイッチング動作により逆起電力が発生するので、電源より高い電圧が現れる。その高い電圧をダイオード（Ｄ１）とコンデンサ（Ｃ２）の整流動作により、出力に直流電圧を作りだしている。
出力の直流電圧は、ＤＣＤＣコンバータの電圧比較器入力のＶｉｎと、外付けＲ１、R2で決まり、この電圧を決める式は、Ｖｏ＝ｖｉｎ（Ｒ１／Ｒ２＋１）  で表される。
低い電圧から、高い電圧を作り出す（昇圧型）ＤＣＤＣコンバータとしては、このようにして、所望の高い電圧を作り出すだけで十分であった。
【０００３】
しかし、大電流を扱うＤＣＤＣコンバータの電力損失は、出力に流れ出す電流に比例して大きくなり、この電力損失は発熱面から考えても無視できなくなる。電力損失のほとんどは、整流ダイオードで発生し、その損失は熱となり、同時にＤＣＤＣコンバータの変換効率も下げてしまうという欠点があった。
【０００４】
この欠点を解消する手段として、同期整流という技術がある。しかし、同期整流を作ろうとするとＤＣＤＣコンバータの出力信号の逆相のスイッチング信号を作るために、複雑なロジック回路を作ることになり、コスト高なものになってしまうという問題があった。
【０００５】
同期整流とは、例えばＤＣＤＣコンバータ出力のスイッチング信号に合わせ、整流ダイオードに電流が流れる間、並列に接続したＭＯＳＦＥＴをオンさせ、その期間のダイオードで発生する損失を小さく抑える技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３０８８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、ＤＣＤＣコンバータで大電力を扱い、尚且つ、基板サイズを小さく設計するために、より少ない部品点数で、如何に整流ダイオード（Ｄ１）で発生する発熱を抑えるかという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、もう一つのインバータ回路（１）を追加することより、整流ダイオード（Ｄ１）で発生する損失を抑えることで変換効率を上げることができる。損失が少なくなることから発熱が下がり、小型の基板でも大きな電流制御が可能になることを主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の同期整流装置は、整流ダイオード（Ｄ１）のアノード電圧が高いとき、もう一つのインバータ回路（１）で作られた信号により整流ダイオードの両端に並列に接続されているＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）をオンさせ、非常に小さな飽和抵抗（Ｒｏｎ）で電流の流れを作り整流回路で発生する損失を小さく抑えることができる。本発明により、熱の発生が抑えられ、変換効率を上げられる等多くの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】いままでのＤＣＤＣコンバータの図面である。
【図２】本発明のＤＣＤＣコンバータ＋同期整流の図面である。
【図３】本発明のＤＣＤＣコンバータ＋同期整流の図面である。
【図４】本発明の各ポイントの波形を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ＤＣＤＣコンバータで、整流時の損失を抑えるという目的を、複雑なロジック回路を作らず、もう一つのインバータ回路（１）を追加することにより実現した。
【実施例】
【００１２】
図２、図３は、本発明の回路図である。また、図４は、本発明の各ポイントの波形を示している。
【００１３】
ＤＣＤＣコンバータは、スイッチング動作しており、その出力につながったＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のドレインには、コイル（Ｌ１）が接続され、そこで逆起電力を発生させ昇圧動作を行う。
【００１４】
Ｑ１のドレインには、図４のＶ２波形が現れ、その波高値は、逆起電力によって電源電圧よりも高い電圧になる。その高い電圧のとき、電流（Ｉｏ）は、ダイオード（Ｄ１）を通り出力Ｖｏに出力されるわけだが、コンデンサ（Ｃ２）により平滑され直流電圧Ｖ４が得られる。
【００１５】
このとき、ダイオードＤ１の順方向電圧（ＶＦ）と流れる電流（Ｉｏ）によりダイオード（Ｄ１）で損失が発生する。
損失（Ｐｄ）は、次式で示される。    
Ｐｄ＝ＶＦ×Ｉｏ          
従い、流れる電流が多くなると、ダイオードで発生する損失は無視できないほど大きな値になる。損失から発生する熱を逃がす対策として、そこに放熱板等が使われることになる。
【００１６】
本発明では、ここにもう一つのインバータ回路（１）を付けることにより、Ｖ３波形１から３のような波形を作り、ダイオード（Ｄ１）に並列に接続されたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）を深くオンさせることで、電流の多くの流れをＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）へ流し、ダイオードでの損失を極力小さくする。
ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）の損失（Ｐｍ）は、次式で示される。
Ｐｍ＝Ｉｏ×Ｉｏ×Ｒｏｎ              Ｒｏｎ：  ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗
従い、Ｒｏｎが小さければ、そこでの損失を極力小さくできる。
【００１７】
もう一つのインバータ回路を追加することで、整流効率を上げることができ、そのことにより、放熱板の削除、小型化、安価を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
Ｌ２の値を選ぶことにより、理想的な同期整流を行うことができ、電力に応じた同期整流型ＤＣＤＣコンバータを作ることができる。        
【符号の説明】
【００１９】
直流無停電電源装置
ＩＣ１  昇圧型ＤＣＤＣコンバータ
Ｑ１  スイッチングMOSFET
Ｑ２  同期整流用スイッチングMOSFET
Ｑ３  スイッチングＭＯＳＦＥＴ
Ｄ１  整流ダイオード
Ｄ２  同期整流用昇圧電圧制限用ゼナーダイオード
Ｌ１  昇圧用コイル
Ｌ２  同期整流用昇圧コイル
Ｃ１  電源コンデンサ
Ｃ２  整流用コンデンサ
Ｒ１  出力電圧決定用ブリーダー抵抗
Ｒ２  出力電圧決定用ブリーダー抵抗
１    もう一つのインバータ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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