(57)【要約】  【課題】  昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとの同期をとって、スイッチング時に生じる損失を低減させることができるＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置、電源装置、電子装置及びＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法を提供する。  【解決手段】  昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する。【選択図】      図１
2006246598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
チョークコイルと、
該チョークコイルの一端及び入力電圧端子間に接続された降圧用の第１スイッチ手段と、
前記チョークコイルの一端及びグランド端子間に接続された降圧用の第２スイッチ手段と、
前記チョークコイルの他端及びグランド端子間に接続された昇圧用の第３スイッチ手段と、
前記チョークコイルの他端及び出力電圧端子間に接続された昇圧用の第４スイッチ手段と
を備え、第１スイッチ手段のオン／オフ及び第２スイッチ手段のオフ／オンを降圧用ＰＷＭ制御し、第３スイッチ手段のオン／オフ及び第４スイッチ手段のオフ／オンを昇圧用ＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
【請求項５】
入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
【請求項６】
入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
【請求項７】
入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
【請求項８】
出力電圧と所定電圧との差に応じた信号を出力する差分出力手段と、三角波信号を出力する発振器と、該発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた昇圧用ＰＷＭ制御信号を出力する昇圧用比較手段と、前記発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた降圧用ＰＷＭ制御信号を出力する降圧用比較手段とを備え、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、前記昇圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、前記降圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、前記昇圧用比較手段に係るオフセット及び／又は前記降圧用比較手段に係るオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至３の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、請求項４乃至８の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備え、電圧の変換を行うように構成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至３の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、請求項４乃至８の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備え、電圧の変換を行うように構成されていることを特徴とする電子装置。
【請求項１１】
入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法において、
行っているＰＷＭ制御の種類を識別し、
識別したＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置、電源装置、電子装置及びＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話又はノート型コンピュータ等の携帯型電子装置では、電源として電池を用いている。しかし、電池は、放電に伴って出力が低下するなど、出力が変動するため、携帯型電子装置は、電池の出力電圧を装置内部で使用する電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを備えている（例えば、特許文献１参照）。電圧を変換する方式としては、降圧方式、昇圧方式、及び昇降圧方式の３種類の方式が知られている。降圧方式は、機器内部で使用する電圧よりも出力電圧が高い電池を使用し、出力電圧を降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータによって機器内部で使用する電圧まで降圧する方式である。この降圧方式では、電池の出力電圧以下の電圧しか出力できないが、変換効率は非常に高く９０％〜９５％を実現できる。
【０００３】
昇圧方式は、機器内部で使用する電圧よりも出力電圧が低い電池を使用し、出力電圧を昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータによって機器内部で使用する電圧まで昇圧する方式である。この昇圧方式では、電池の出力電圧以上の電圧を出力できるが、変換効率は８０％〜８８％程度である。昇降圧方式は、電池の出力電圧が装置内部で使用する電圧の上下にわたって変動する場合に用い、電池の出力電圧が機器内部で使用する電圧よりも低い場合（又は高い場合）、昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータによって、機器内部で使用する電圧まで昇圧（又は降圧）する方式である。
【０００４】
図８はトランスを用いたフライバック方式の昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成例を示す略式回路図である。スイッチング回路としてのｎ型電界効果トランジスタ１（以下、ＦＥＴ１と略す）の入力端子（ドレイン）に入力電圧端子Ｖｉｎが接続され、ＦＥＴ１の出力端子（ソース）にトランスＴの一次巻線Ｌ１の入力端子が接続され、一次巻線Ｌ１の出力端子はグランド端子に接続されている。また、ＦＥＴ１の制御端子（ゲート）には制御部２の出力端子ＤＨ１が接続され、制御部２によりオン／オフされる。
【０００５】
トランスＴの二次巻線Ｌ２の入力端子はグランド端子に接地され、二次巻線Ｌ２の出力端子に同期整流回路としてのＦＥＴ４の入力端子（ソース）が接続されている。ＦＥＴ４の出力端子（ドレイン）はＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧端子Ｖｏｕｔに接続され、ＦＥＴ４の制御端子（ゲート）には制御部２の出力端子ＤＬ１が接続され、制御部２によりオン／オフされる。ここで、出力端子ＤＬ１は、出力端子ＤＨ１の出力信号Ｑを反転した信号* Ｑを出力する。
【０００６】
ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧端子Ｖｏｕｔにはグランド端子との間に平滑用の平滑コンデンサＣ１が接続されると共に、制御部２のＦＢ端子に接続される。制御部２のＦＢ端子には、グランド端子との間に抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２の直列回路が接続され、抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２との接続点は、誤差増幅器ＥＲＡの反転入力に接続されている。また、誤差増幅器ＥＲＡの非反転入力には基準電圧源ｅ１が接続されている。誤差増幅器ＥＲＡの出力は、ＰＷＭ制御用の比較器ＰＷＭの非反転入力に接続され、比較器ＰＷＭの反転入力には三角波を出力する発振器ＯＳＣが接続されている。
【０００７】
制御部２は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗器Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧を、基準電圧ｅ１と比較し、その差に応じた電圧を誤差増幅器ＥＲＡから出力する。比較器ＰＷＭは、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧と発振器ＯＳＣの出力電圧を比較し、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧の方が発振器ＯＳＣの出力電圧よりも高いときにオン信号を出力する。よって、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧の高低に応じて、比較器ＰＷＭの出力信号のパルス幅が増減する。
【０００８】
比較器ＰＷＭの出力はＦＥＴ１に与えられ、前記出力の反転出力はＦＥＴ４に与えられており、比較器ＰＷＭがオン信号を出力している場合、ＦＥＴ１はオンとなり、ＦＥＴ４はオフとなる。また、比較器ＰＷＭがオフ信号を出力している（オン信号を出力していない）場合、ＦＥＴ１はオフとなり、ＦＥＴ４はオンとなる。ＦＥＴ１がオンの場合、入力電圧ＶｉｎがトランスＴの一次巻線Ｌ１に印加され、一次巻線Ｌ１に流れる電流が増加して行く。このときＦＥＴ４はオフであるので、トランスＴの二次巻線Ｌ２に電流は流れず、トランスＴの一次巻線Ｌ１にエネルギーが蓄積される。次いでＦＥＴ１がオフになり、ＦＥＴ４がオンになった場合、トランスＴの一次巻線Ｌ１に蓄積されたエネルギーは二次巻線Ｌ２から平滑コンデンサＣ１へ放電される。
【０００９】
このように、ＦＥＴ１がオン（Ｔｏｎ）のとき、トランスの一次巻線Ｌ１にエネルギーを蓄え、ＦＥＴ１がオフ（Ｔｏｆｆ）のとき、一次巻線Ｌ１に蓄えたエネルギーを二次巻線Ｌ２から放出する。一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻線比を１：１とすれば、出力電圧Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝（Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆ）×Ｖｉｎ
で表せるので、ＦＥＴ１のオン／オフの比率を変えることにより、出力電圧Ｖｏｕｔを入力電圧Ｖｉｎよりも高くすることも低くすることも可能である。しかし、エネルギーを蓄えるコイルＬ１とエネルギーを放出するコイルＬ２とが別であるため、コイル間の結合度などによって電圧変換の効率が左右されるという問題がある。
【００１０】
これに対して、エネルギーを蓄えるコイルとエネルギーを放出するコイルが同じになるようにした昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを図９に示す。図９においては、トランスＴをチョークコイルＬ１に置き換えるとともに、トランスＴの一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２を共用するために、スイッチング回路としてのＦＥＴ３と、同期整流回路としてのＦＥＴ２とが追加されている。ＦＥＴ３の入力端子（ドレイン）はチョークコイルＬ１の出力端子に接続され、ＦＥＴ３の出力端子（ソース）はグランド端子に接続されている。ＦＥＴ３の制御端子（ゲート）には制御部２の出力端子ＤＨ１が接続され、制御部２により、ＦＥＴ１と同時にオン／オフされる。また、ＦＥＴ２の入力端子（ドレイン）はチョークコイルＬ１の入力端子に接続され、ＦＥＴ２の出力端子（ソース）はグランド端子に接続される。ＦＥＴ２の制御端子（ゲート）には制御部２の出力端子ＤＬ１が接続され、制御部２により、ＦＥＴ４と同時にオン／オフされる。
【００１１】
ＦＥＴ１，ＦＥＴ３がオンになった場合、ＦＥＴ４，ＦＥＴ２はオフであり、チョークコイルＬ１の入力端子は入力電圧Ｖｉｎとなるので、入力電圧ＶｉｎがチョークコイルＬ１に印加され、チョークコイルＬ１に流れる電流が増加して行く。次いでＦＥＴ１，ＦＥＴ３がオフとなり、ＦＥＴ４，ＦＥＴ２がオンとなった場合、チョークコイルＬ１の出力端子がＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子Ｖｏｕｔに接続されるので、チョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギーは平滑コンデンサＣ１へ放電される。
【００１２】
図９においては、エネルギーを蓄えるコイルとエネルギーを放出するコイルが同じであるので、図８に示したトランスＴの一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２のコイル間の結合度などでＤＣ−ＤＣコンバータの効率が左右されることは無い。しかし、図９においては、ＦＥＴ１及びＦＥＴ３と、ＦＥＴ４及びＦＥＴ２との合計４個のスイッチがオン／オフするので、図８に比べると、同時にオン／オフするスイッチが２倍になっているので、スイッチの駆動に関しては効率が悪くなる。
【００１３】
ここで、図９の制御部２において、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とチョークコイルＬ１とは、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成である。また、チョークコイルＬ１とＦＥＴ３とＦＥＴ４とは、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成である。言い換えれば、図９は、チョークコイルＬ１を共用した降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとを直列接続した昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、図１０のように書き換えることができる。
【００１４】
図１０において、降圧比較器ＰＷＭＤは降圧動作用のＰＷＭ制御を行う比較器であり、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン／オフ制御を行う。同様に昇圧比較器ＰＷＭＵは昇圧動作用のＰＷＭ制御を行う比較器であり、ＦＥＴ３及びＦＥＴ４のオン／オフ制御を行う。また、昇圧比較器ＰＷＭＵの反転入力と発振器ＯＳＣとの間には、オフセット電圧源ｅ２が接続されている。その他の構成は図９と同様である。図９のＤＣ−ＤＣコンバータでは一つの比較器ＰＷＭで制御を行うのに対し、図１０のＤＣ−ＤＣコンバータでは降圧比較器ＰＷＭＤと昇圧比較器ＰＷＭＵとが独立に設けられ、各々が独立したデューティでＰＷＭ制御を行う。
【００１５】
降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ  ＝  Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）
であり、降圧用ＰＷＭ制御のオンデューティをｄ１とすれば、
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×ｄ１
と表せる。また、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は、
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ  ＝  （Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）／Ｔｏｆｆ
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）／Ｔｏｆｆ
であるので、昇圧用ＰＷＭ制御のオンデューティをｄ２とすれば、
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×１／（１−ｄ２）
で表せる。よって、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとを直列接続した、昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は、
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×ｄ１／（１−ｄ２）
で表せる。
【００１６】
入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも高く、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータが停止している場合は、昇圧用ＰＷＭ制御のオンデューティｄ２＝０であり、
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×ｄ１
となり、降圧用ＰＷＭ制御によって降圧が行われる。また、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも低く、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータが１００％オンデューティになっている場合は、降圧用ＰＷＭ制御のオンデューティ＝１であり、
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｖｉｎ×１／（１−ｄ２）
となり、昇圧用ＰＷＭ制御によって昇圧が行われる。
【００１７】
図１１は昇圧用ＰＷＭ制御は行わず、降圧用ＰＷＭ制御を行っている場合の動作状態の一例を模擬的に示すタイミングチャートである。図１１において、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波は破線で示してあり、降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波は実線で示してあり、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波（破線）には、オフセット電圧源ｅ２によるオフセットが生じている。また、誤差増幅器ＥＲＡの出力は、降圧動作領域（実線の三角波の振幅領域）には含まれるが、昇圧動作領域（破線の三角波の振幅領域）には含まれていない。降圧比較器ＰＷＭＤにおいては、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低い場合は、ＦＥＴ１がオン、ＦＥＴ２がオフとなり、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高い場合は、ＦＥＴ１がオフ、ＦＥＴ２がオンとなる。一方、昇圧比較器ＰＷＭＵにおいては、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高く、両者が交差することがないため、昇圧用ＰＷＭ制御に係るデューティは０％となり、ＦＥＴ３はオフが維持され、ＦＥＴ４はオンが維持される。
【００１８】
図１２は降圧用ＰＷＭ制御は行わず、昇圧用ＰＷＭ制御を行っている場合の動作状態の一例を模擬的に示すタイミングチャートである。図１２の各波形は図１１と同様である。図１２においては、誤差増幅器ＥＲＡの出力は、昇圧動作領域には含まれるが、降圧動作領域には含まれていない。昇圧比較器ＰＷＭＵにおいては、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低い場合は、ＦＥＴ３がオン、ＦＥＴ４がオフとなり、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高い場合は、ＦＥＴ３がオフ、ＦＥＴ４がオンとなる。一方、降圧比較器ＰＷＭＤにおいては、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低く、両者が交差することがないため、降圧用ＰＷＭ制御に係るデューティは１００％となり、ＦＥＴ１はオンが維持され、ＦＥＴ２はオフが維持される。
【００１９】
図１３は昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合の動作状態を模擬的に示すタイミングチャートである。図１３の各波形は図１１と同様である。図１３においては、誤差増幅器ＥＲＡの出力は、昇圧動作領域及び降圧動作領域の両方に含まれている。昇圧比較器ＰＷＭＵにおいては、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低い場合は、ＦＥＴ３がオン、ＦＥＴ４がオフとなり、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高い場合は、ＦＥＴ３がオフ、ＦＥＴ４がオンとなる。また、降圧比較器ＰＷＭＤにおいては、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低い場合は、ＦＥＴ１がオン、ＦＥＴ２がオフとなり、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高い場合は、ＦＥＴ１がオフ、ＦＥＴ２がオンとなる。このとき、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとは非同期である。
【特許文献１】特開平１０−２２５１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
昇圧用ＰＷＭ制御又は降圧用ＰＷＭ制御の一方のみを行う場合は、オン／オフするスイッチは１組であるのに対して、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行う場合は、スイッチが２組になるためスイッチのオン／オフによる損失が倍になる。そして、スイッチが２組の場合、組毎にスイッチが独立（非同期）にオン／オフするため更に損失が増加するという問題がある。ここで、スイッチのオン／オフ動作による損失は、スイッチの駆動損とスイッチがオフからオンに切換わるとき或いはオンからオフに切換わるときのトランジェント領域での抵抗損からなる。
【００２１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミング又は切換タイミングのオフセットを変更することにより、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを最適に調整することができるＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置及びＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法を提供することを目的とする。ここで、切換タイミングのオフセットは、適宜に定めた基準タイミングからの「ずれ」であり、オフセットが同一の場合は切換タイミングも同一になる。
【００２２】
また、本発明は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更することにより、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、オン／オフの切換時に生じる損失を低減させることができるＤＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を提供することを他の目的とする。
【００２３】
また、本発明は、チョークコイルの一端及び入力電圧端子間に接続された降圧用の第１スイッチ手段のオン／オフと、チョークコイルの一端及びグランド端子間に接続された降圧用の第２スイッチ手段のオフ／オンとを降圧用ＰＷＭ制御し、チョークコイルの他端及びグランド端子間に接続された昇圧用の第３スイッチ手段のオン／オフと、チョークコイルの他端及び出力電圧端子間に接続された昇圧用の第４スイッチ手段のオフ／オンとを昇圧用ＰＷＭ制御するように構成することにより、昇圧用ＰＷＭ制御に係るスイッチ手段の切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御に係るスイッチ手段の切換タイミングとの同期をとって、スイッチ切換回数を減少させ、スイッチ抵抗による損失を低減し、変換効率を改善することができるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを他の目的とする。
【００２４】
また、本発明は、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更するように構成することにより、昇圧用ＰＷＭ制御及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを最適に調整することができるＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を提供することを他の目的とする。
【００２５】
また、本発明は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用比較手段に係るオフセット及び／又は降圧用比較手段に係るオフセットを変更するように構成することにより、ＰＷＭ制御信号のオン／オフの切換タイミングの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少し、スイッチング時に生じる損失を低減させることができるＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を提供することを他の目的とする。
【００２６】
また、本発明は、上述したＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、上述したＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備えることにより、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少し、スイッチング時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる電源装置及び電子装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
第１発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
第２発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
第３発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、第１又は第２発明において、チョークコイルと、該チョークコイルの一端及び入力電圧端子間に接続された降圧用の第１スイッチ手段と、前記チョークコイルの一端及びグランド端子間に接続された降圧用の第２スイッチ手段と、前記チョークコイルの他端及びグランド端子間に接続された昇圧用の第３スイッチ手段と、前記チョークコイルの他端及び出力電圧端子間に接続された昇圧用の第４スイッチ手段とを備え、第１スイッチ手段のオン／オフ及び第２スイッチ手段のオフ／オンを降圧用ＰＷＭ制御し、第３スイッチ手段のオン／オフ及び第４スイッチ手段のオフ／オンを昇圧用ＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする。
【００３０】
第４発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
第５発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００３２】
第６発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
第７発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００３４】
第８発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、出力電圧と所定電圧との差に応じた信号を出力する差分出力手段と、三角波信号を出力する発振器と、該発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた昇圧用ＰＷＭ制御信号を出力する昇圧用比較手段と、前記発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた降圧用ＰＷＭ制御信号を出力する降圧用比較手段とを備え、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、前記昇圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、前記降圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、前記昇圧用比較手段に係るオフセット及び／又は前記降圧用比較手段に係るオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
第９発明に係る電源装置は、第１乃至第３発明の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、第４乃至第８発明の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備え、電圧の変換を行うように構成されていることを特徴とする。
【００３６】
第１０発明に係る電子装置は、第１乃至第３発明の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、第４乃至第８発明の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備え、電圧の変換を行うように構成されていることを特徴とする。
【００３７】
第１１発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法は、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法において、行っているＰＷＭ制御の種類を識別し、識別したＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更することを特徴とする。
【００３８】
第１、第４、第５、第１１発明においては、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミング又は切換タイミングのオフセットを変更するため、行っているＰＷＭ制御に応じて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを最適に調整することができる。例えば、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、オン／オフ切換時に生じる損失を低減させることができる。
【００３９】
第２、第７発明においては、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更するため、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとを揃えることができる。なお、オン／オフの切換タイミングを揃える（同期をとる）とは、オンからオフへの切換タイミングとオフからオンへの切換タイミングとを揃えることを含む。降圧用及び昇圧用の各ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、オン／オフ切換時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【００４０】
第３発明においては、チョークコイルの一端及び入力電圧端子間に接続された降圧用の第１スイッチ手段のオン／オフと、チョークコイルの一端及びグランド端子間に接続された降圧用の第２スイッチ手段のオフ／オンとを降圧用ＰＷＭ制御し、チョークコイルの他端及びグランド端子間に接続された昇圧用の第３スイッチ手段のオン／オフと、チョークコイルの他端及び出力電圧端子間に接続された昇圧用の第４スイッチ手段のオフ／オンとを昇圧用ＰＷＭ制御するように構成しているため、上述したようにＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更し、昇圧用ＰＷＭ制御に係るスイッチ手段の切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御に係るスイッチ手段の切換タイミングとを揃えることができる。スイッチ手段の切換タイミングの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、スイッチ抵抗による損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【００４１】
第６発明においては、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行い、行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更するため、行っているＰＷＭ制御に応じて、昇圧用ＰＷＭ制御及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを最適に調整することができる。例えば、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、スイッチング時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【００４２】
第８発明においては、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用比較手段に係るオフセット及び／又は降圧用比較手段に係るオフセットを変更するように構成しているため、昇圧用ＰＷＭ制御信号のオン／オフの切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御信号のオン／オフの切換タイミングとを揃えることができる。両ＰＷＭ制御信号のオン／オフ切換タイミングの同期をとって、オン／オフ切換回数を減少させ、スイッチング時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【００４３】
第９、第１０発明においては、上述したＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、上述したＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備えているため、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、スイッチング時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【発明の効果】
【００４４】
第１、第４、第５、第９、第１０、第１１発明によれば、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを最適に調整することができる。
【００４５】
第２、第７、第９、第１０発明によれば、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとの同期をとって、オン／オフの切換回数を減少させ、オン／オフ切換時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【００４６】
第３、第９、第１０発明によれば、降圧用ＰＷＭ制御に係る第１及び第２スイッチ手段の切換タイミングと、昇圧用ＰＷＭ制御に係る第３及び第４スイッチ手段の切換タイミングとの同期をとって、スイッチングの回数を減少させ、スイッチ抵抗による損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【００４７】
第６、第９、第１０発明によれば、昇圧用ＰＷＭ制御及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを最適に調整することができる。
【００４８】
第８、第９、第１０発明によれば、降圧用ＰＷＭ制御信号及び昇圧用ＰＷＭ制御信号のオン／オフ切換タイミングの同期をとって、オン／オフ切換回数を減少させ、スイッチング時に生じる損失を低減し、変換効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置（制御部）を用いたＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す略式回路図である。図２は、図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータを備えた電源装置を用いた、携帯電話又はノート型コンピュータなどの電子装置３０の例を示すブロック図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、入力電圧端子Ｖｉｎに入力された電圧を所定電圧に変換して出力電圧端子Ｖｏｕｔから出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、チョークコイルＬ１と、チョークコイルＬ１に接続されたｎ型の電界効果トランジスタＦＥＴ１（第１スイッチ手段）、ＦＥＴ２（第２スイッチ手段），ＦＥＴ３（第３スイッチ手段），ＦＥＴ４（第４スイッチ手段）と、平滑コンデンサＣ１と、電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４（以下、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４と略す）のオン／オフを制御する制御部（ＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置）１０とを備える。また、電源装置３２は、電池３４及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０を備え、電池３４の出力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２０で所定電圧に変換し、装置本体へ供給する。
【００５０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０においては、スイッチング回路としてのＦＥＴ１の入力端子（ドレイン）に入力電圧端子Ｖｉが接続され、ＦＥＴ１の出力端子（ソース）にチョークコイルＬ１の入力端子が接続され、ＦＥＴ１の制御端子（ゲート）に制御部１０の出力端子ＤＨ１が接続され、制御部１０によりＦＥＴ１がオン／オフされる。また、同期整流回路としてのＦＥＴ２の入力端子（ドレイン）はチョークコイルＬ１の入力端子に接続され、ＦＥＴ２の出力端子（ソース）はグランド端子と接続され、ＦＥＴ２の制御端子（ゲート）に制御部１０の出力端子ＤＬ１が接続され、制御部１０によりＦＥＴ２がオン／オフされる。ただし、出力端子ＤＬ１は、出力端子ＤＨ１の出力信号ＱＤ（降圧用ＰＷＭ制御信号）を反転した信号* ＱＤを出力する。
【００５１】
また、スイッチング回路としてのＦＥＴ３の入力端子（ソース）はグランド端子に接続され、ＦＥＴ３の出力端子（ドレイン）にチョークコイルＬ１の出力端子が接続され、ＦＥＴ３の制御端子（ゲート）に制御部１０の出力端子ＤＨ２が接続され、制御部１０によりＦＥＴ３がオン／オフされる。また、同期整流回路としてのＦＥＴ４の入力端子（ソース）はチョークコイルＬ１の出力端子に接続され、ＦＥＴ４の出力端子（ドレイン）は出力電圧端子Ｖｏｕｔに接続され、ＦＥＴ４の制御端子（ゲート）は制御部１０の出力端子ＤＬ２に接続され、制御部１０によりＦＥＴ４がオン／オフされる。ただし、出力端子ＤＬ２は、出力端子ＤＨ２の出力信号ＱＵ（昇圧用ＰＷＭ制御信号）を反転した信号* ＱＵを出力する。
【００５２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧端子Ｖｏｕｔは、グランド端子との間に平滑コンデンサＣ１が接続されると共に、制御部１０のＦＢ端子に接続される。制御部１０のＦＢ端子には、グランド端子との間に抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２の直列回路が接続され、抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２との接続点は、誤差増幅器（差分出力手段）ＥＲＡの反転入力に接続されている。また、誤差増幅器ＥＲＡの非反転入力には基準電圧源ｅ１が接続されている。誤差増幅器ＥＲＡの出力は、降圧用ＰＷＭ制御を行う降圧比較器ＰＷＭＤ（降圧用比較手段）の非反転入力、及び、昇圧用ＰＷＭ制御を行う昇圧比較器ＰＷＭＵ（昇圧用比較手段）の非反転入力に接続されている。また、降圧比較器ＰＷＭＤ及び昇圧比較器ＰＷＭＵの反転入力には三角波を出力する発振器ＯＳＣが接続されている。
【００５３】
また、誤差増幅器ＥＲＡの出力端子は、降圧比較器ＰＷＭＤ及び昇圧比較器ＰＷＭＵに係る降圧用ＰＷＭ制御及び昇圧用ＰＷＭ制御のオン／オフ切換タイミングのオフセットを変更するオフセット変更部１４（変更手段）に接続されている。オフセット変更部１４は、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧が、昇圧制御領域及び降圧制御領域にあり、降圧用ＰＷＭ制御及び昇圧用ＰＷＭ制御の両方が行われている場合、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットが同一になるように、降圧用ＰＷＭ制御及び昇圧用ＰＷＭ制御に係る各オン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する。より詳しくは、オフセット変更部１４は、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧が、昇圧制御領域及び降圧制御領域の両方にあるか否かを判定し、昇圧制御領域及び降圧制御領域の両方にある場合は、降圧比較器ＰＷＭＤ及び昇圧比較器ＰＷＭＵに係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを、同一になるように変更する。なお、オン／オフの切換タイミングのオフセットを同一にするとは、オンからオフへの切換のオフセットとオフからオンへの切換のオフセットとを同一にすることも含む。オン／オフ切換タイミングのオフセットの変更は、例えば発振器ＯＳＣから入力された三角波にオフセットを生じさせ（図１１のｅ２参照）、生じたオフセットを変更することで実現可能である。
【００５４】
図３はオン／オフの切換タイミングのオフセットを発生する構成の例を示す回路図であり、比較器として動作する差動増幅器４０にオフセット発生回路４２が接続されている。差動増幅器４０においては、電圧ＶＤ端子にｐ型のトランジスタＭ１、Ｍ２が接続され、トランジスタＭ１にはｎ型のトランジスタＭ３が直列に接続され、トランジスタＭ１にはｎ型のトランジスタＭ４が直列に接続され、トランジスタＭ３、Ｍ４は共通の電流源を介してグランド端子と接続されている。また、電圧ＶＤ端子にはｐ型のトランジスタＭ７が接続され、トランジスタＭ７は電流源を介してグランド端子に接続されている。トランジスタＭ７の制御端子はトランジスタＭ２とトランジスタＭ４との間に接続されている。また、トランジスタＭ１、Ｍ２の制御端子は、トランジスタＭ１とトランジスタＭ３との間に接続されている。
【００５５】
オフセット発生回路４２においては、グランド端子に接続された電流源とトランジスタＭ１及びトランジスタＭ３の接続点との間にはｎ型のトランジスタＭ５が接続され、前記電流源とトランジスタＭ２及びトランジスタＭ４の接続点との間にはｎ型のトランジスタＭ６が接続されている。また、トランジスタＭ５の制御端子には可変電圧源Ｖｏｓの正極が接続され、トランジスタＭ６の制御端子には可変電圧源Ｖｏｓの負極が接続されている。
【００５６】
トランジスタＭ１からトランジスタＭ３へ流れる電流ｉ１及びトランジスタＭ１からトランジスタＭ５へ流れる電流ｉ１’の和と、トランジスタＭ２からトランジスタＭ４へ流れる電流ｉ２及びトランジスタＭ２からトランジスタＭ６へ流れる電流ｉ２’の和とは等しい（ｉ１＋ｉ１’＝ｉ２＋ｉ２’）。可変電圧源Ｖｏｓの出力がゼロの場合、ｉ１’＝ｉ２’となり、ｉ１＝ｉ２となるため、トランジスタＭ３の制御端子（−ＩＮ１）とトランジスタＭ４の制御端子（＋ＩＮ１）との間にオフセットがないような出力電圧が、トランジスタＭ７と電流源との間のＯＵＴ端子から出力される。一方、可変電圧源Ｖｏｓの出力がゼロでない場合、ｉ１’≠ｉ２’となり、ｉ１≠ｉ２となるため、トランジスタＭ３の制御端子（−ＩＮ１）とトランジスタＭ４の制御端子（＋ＩＮ１）との間にオフセットがあるような出力電圧がＯＵＴ端子から出力される。また、オフセットの値は可変電圧源Ｖｏｓの出力で調整できる。
【００５７】
制御部１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗器Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧を、基準電圧ｅ１と比較し、その差に応じた電圧を誤差増幅器ＥＲＡから出力する。また、オフセット変更部１４は、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧が、昇圧制御領域及び降圧制御領域の両方に含まれている場合は、降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波及び昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波のオフセットが同一になるように調整する。降圧比較器ＰＷＭＤ及び昇圧比較器ＰＷＭＵは、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧と発振器ＯＳＣの出力電圧とを比較し、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧の方が発振器ＯＳＣの出力電圧よりも高いときにオン信号を出力する。よって、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧の高低、及び、三角波のオフセットに応じて、降圧比較器ＰＷＭＤ及び昇圧比較器ＰＷＭＵの出力信号（ＱＵ及び* ＱＵと、ＱＤ及び* ＱＤ）のデューティ及びオン／オフ切換タイミングが調整される。
【００５８】
図４は昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行う場合の動作状態の一例を模擬的に示すタイミングチャートである。図４において、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力されたオフセット変更前の三角波は１点鎖線で示してあり、降圧比較器ＰＷＭＤに入力されたオフセット変更前の三角波は２点鎖線で示してある。図４において、誤差増幅器ＥＲＡの出力は、昇圧動作領域（１点鎖線の三角波の振幅領域）及び降圧動作領域（２点鎖線の三角波の振幅領域）の両方に含まれている。そのため、オフセット変更部１４は、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波（１点鎖線）と降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波（２点鎖線）とのオフセットが同一になるように、昇圧比較器ＰＷＭＵ及び降圧比較器ＰＷＭＤの各オフセット発生回路４２の可変電圧源Ｖｏｓの出力を変更する。より詳しくは、破線で示す三角波のように、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波（１点鎖線）のオフセットを低下させると共に、実線で示す三角波のように、降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波（２点鎖線）のオフセットを増加させる。夫々のオフセットの変更量は、例えば、両三角波（１点鎖線、２点鎖線）に生じているオフセットｅ２の半分（ｅ２／２）とすることが可能である。
【００５９】
昇圧比較器ＰＷＭＵにおいては、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低い場合は、ＦＥＴ３がオン、ＦＥＴ４がオフとなり、三角波（破線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高い場合は、ＦＥＴ３がオフ、ＦＥＴ４がオンとなる。また、降圧比較器ＰＷＭＤにおいては、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも低い場合は、ＦＥＴ１がオン、ＦＥＴ２がオフとなり、三角波（実線）が誤差増幅器ＥＲＡの出力よりも高い場合は、ＦＥＴ１がオフ、ＦＥＴ２がオンとなる。このとき、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングと、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングとは同期している。よって、ＦＥＴ１及びＦＥＴ３のオン／オフと、ＦＥＴ２及びＦＥＴ４のオフ／オンとは同時に行われる。なお、降圧用ＰＷＭ制御だけを行う場合、及び、昇圧用ＰＷＭ制御だけを行う場合は、従来（図１１、１２）と同様である。
【００６０】
上述した実施の形態においては、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波（１点鎖線）のオフセットを低下させると共に、降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波（２点鎖線）のオフセットを増加させ、降圧用ＰＷＭ制御及び昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットの両方を変更したが、一方のみを変更することも勿論可能である。図５、６は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行う場合の動作状態の他の例を模擬的に示すタイミングチャートである。図５においては、降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波（２点鎖線）のオフセットを増加（例えばｅ２増加）させ、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットのみを変更して、オフセット同士を一致させている。また、図６においては、昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波（１点鎖線）のオフセットを低下（例えばｅ２低下）させ、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットのみを変更して、オフセット同士を一致させている。
【００６１】
昇圧比較器ＰＷＭＵに入力された三角波（１点鎖線）のオフセット、又は、降圧比較器ＰＷＭＤに入力された三角波（２点鎖線）のオフセットの一方のみを変更する場合、オフセット変更部１４は、昇圧比較器ＰＷＭＵ又は降圧比較器ＰＷＭＤの一方のみと接続し、一方のみのオフセットを変更することが可能である。この場合、昇圧比較器ＰＷＭＵ又は降圧比較器ＰＷＭＤの他方は、オフセット発生回路４２は不要である。
【００６２】
また、上述した実施の形態において、オフセット変更部１４は、誤差増幅器ＥＲＡの出力電圧に基づいて、降圧用ＰＷＭ制御及び昇圧用ＰＷＭ制御の両方が行われているか否かを判定したが、入力電圧Ｖｉｎに基づいて判定することも可能である。図７は、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置（制御部）を用いたＤＣ−ＤＣコンバータの他の例を示す略式回路図である。
【００６３】
図７に示すＤＣ−ＤＣコンバータ２２の構成は図１とほぼ同様であるが、制御部１２のオフセット変更部１６には、誤差増幅器ＥＲＡの出力端子に代えて、入力電圧端子Ｖｉｎが接続されている。オフセット変更部１６は、例えば、ΔＶ１≦Ｖｉｎ≦ΔＶ２（ただし、ΔＶ１は昇圧動作切換の閾値電圧、ΔＶ２は降圧動作切換の閾値電圧）の場合は降圧用ＰＷＭ制御及び昇圧用ＰＷＭ制御の両方が行われていると判定し、Ｖｉｎ＜ΔＶ１の場合は昇圧用ＰＷＭ制御が行われていると判定し、ΔＶ２＜Ｖｉｎの場合は降圧用ＰＷＭ制御が行われていると判定することが可能である。
【００６４】
また、上述したＤＣ−ＤＣコンバータ２２、又は、制御部（ＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置）は、１チップの半導体で構成したり、プリント基板上に構成することが可能である。また、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ又はＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、電池などから出力された電圧を変換して供給する任意の電源装置に用いることが可能である。また、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ又はＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置は、電池などから出力された電圧を変換して使用する任意の電子機器に用いることが可能である。
【００６５】
なお、図１、７、８、９、１０の各略式回路図において、降圧側のメインスイッチ（ＦＥＴ１）、昇圧側の整流スイッチ（ＦＥＴ４）にｎ型電界効果トランジスタＦＥＴを使用する場合、チャージポンプ回路等でドライブ回路のゲート電圧を作成するが、公知の技術であるので図示していない。
以上実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００６６】
（付記１）複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記２）複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記３）昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記４）昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記５）チョークコイルと、
該チョークコイルの一端及び入力電圧端子間に接続された降圧用の第１スイッチ手段と、
前記チョークコイルの一端及びグランド端子間に接続された降圧用の第２スイッチ手段と、
前記チョークコイルの他端及びグランド端子間に接続された昇圧用の第３スイッチ手段と、
前記チョークコイルの他端及び出力電圧端子間に接続された昇圧用の第４スイッチ手段と
を備え、第１スイッチ手段のオン／オフ及び第２スイッチ手段のオフ／オンを降圧用ＰＷＭ制御し、第３スイッチ手段のオン／オフ及び第４スイッチ手段のオフ／オンを昇圧用ＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする付記１乃至４の何れかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記６）出力電圧と所定電圧との差に応じた信号を出力する差分出力手段と、三角波信号を出力する発振器と、該発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた昇圧用ＰＷＭ制御信号を出力する昇圧用比較手段と、前記発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた降圧用ＰＷＭ制御信号を出力する降圧用比較手段とを備え、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行い、入力電圧を所定の出力電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、前記昇圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、前記降圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、前記昇圧用比較手段に係るオフセット及び／又は前記降圧用比較手段に係るオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記７）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
（付記８）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
（付記９）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
行っているＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
（付記１０）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
（付記１１）出力電圧と所定電圧との差に応じた信号を出力する差分出力手段と、三角波信号を出力する発振器と、該発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた昇圧用ＰＷＭ制御信号を出力する昇圧用比較手段と、前記発振器及び前記差分出力手段から出力された信号を比較し、比較結果に応じた降圧用ＰＷＭ制御信号を出力する降圧用比較手段とを備え、入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置において、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、前記昇圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、前記降圧用ＰＷＭ制御信号に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、前記昇圧用比較手段に係るオフセット及び／又は前記降圧用比較手段に係るオフセットを変更する変更手段を備えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置。
（付記１２）付記１乃至６の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、付記７乃至１１の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備え、電圧の変換を行うように構成されていることを特徴とする電源装置。
（付記１３）付記１乃至６の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ、又は、付記７乃至１１の何れかのＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を備え、電圧の変換を行うように構成されていることを特徴とする電子装置。
（付記１４）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法において、
行っているＰＷＭ制御の種類を識別し、
識別したＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法。
（付記１５）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、複数種類のＰＷＭ制御の少なくとも１つを行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法において、
行っているＰＷＭ制御の種類を識別し、
識別したＰＷＭ制御の種類に基づいて、ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングを変更する
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法。
（付記１６）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法において、
行っているＰＷＭ制御の種類を識別し、
識別したＰＷＭ制御の種類に基づいて、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法。
（付記１７）入力電圧が所定の出力電圧に変換されるように、昇圧用ＰＷＭ制御、降圧用ＰＷＭ制御、又は、昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行うＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法において、
行っているＰＷＭ制御の種類を識別し、
昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットと、降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットとが同一になるように、昇圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセット及び／又は降圧用ＰＷＭ制御に係るオン／オフの切換タイミングのオフセットを変更する
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を用いたＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す略式回路図である。
【図２】図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータを備えた電源装置を用いた電子装置の例を示すブロック図である。
【図３】オン／オフの切換タイミングのオフセットを発生する構成の例を示す回路図である。
【図４】昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行う場合の動作状態の一例を模擬的に示すタイミングチャートである。
【図５】昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行う場合の動作状態の他の例を模擬的に示すタイミングチャートである。
【図６】昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行う場合の動作状態の他の例を模擬的に示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータ制御装置を用いたＤＣ−ＤＣコンバータの他の例を示す略式回路図である。
【図８】トランスを用いたフライバック方式の従来の昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成例を示す略式回路図である。
【図９】エネルギーを蓄えるコイルとエネルギーを放出するコイルが同じになるようにした従来の昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成例を示す略式回路図である。
【図１０】チョークコイルを共用した降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとを直列接続した従来の昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの構成例を示す略式回路図である。
【図１１】昇圧用ＰＷＭ制御は行わず、降圧用ＰＷＭ制御を行っている場合の動作状態の一例を模擬的に示すタイミングチャートである。
【図１２】降圧用ＰＷＭ制御は行わず、昇圧用ＰＷＭ制御を行っている場合の動作状態の一例を模擬的に示すタイミングチャートである。
【図１３】昇圧用ＰＷＭ制御及び降圧用ＰＷＭ制御の両方を行っている場合の従来の動作状態を模擬的に示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１２  制御部
１４  オフセット変更部
２０、２２  ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０  電子装置
３２  電源装置
３４  電池
ＰＷＭＵ  昇圧比較器
ＰＷＭＤ  降圧比較器
ＥＲＡ  誤差増幅器
ＯＳＣ  発振器
Ｌ１  チョークコイル
ＦＥＴ１、ＦＥＴ３  電界効果トランジスタ
ＦＥＴ２、ＦＥＴ４  電界効果トランジスタ
Ｃ１  平滑コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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