(57)【要約】【課題】前記の点に鑑みてなされたものであり、出力電流供給能力に影響を与えることなく、起動時の突入電流を低減するようにしたチャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路を提供すること。【解決手段】入力直流電圧源Ｖｉｎと、コンデンサＣ１との間に電流制限回路１を設けておく。そして、ＤＣ/ＤＣコンバータの起動時には入力直流電圧源Ｖｉｎからの電流Ｉｉｎが電流制限回路１に流れるように、制御回路２によって制御する。これにより、コンデンサＣ１に流れる電流を制限する。【選択図】図１
2005287101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電圧源と、
前記入力直流電圧源によって充電される第１のコンデンサと、
前記入力直流電圧源と前記第１のコンデンサとによって充電される第２のコンデンサと、
前記入力直流電圧源と前記第１のコンデンサとの間に接続され、前記第１のコンデンサの充電を制御する第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続され、前記第２のコンデンサの充電を制御する第２のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続され、前記入力直流電圧源から前記第１のコンデンサへ流れる電流を制限する電流制限回路と、
前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチの何れか一方がオンの際には他方がオフとなるように制御すると共に、充電開始から所定の期間、前記第１のスイッチの代わりに前記電流制限回路を駆動する制御回路と、
を具備することを特徴とするＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【請求項２】
入力直流電圧源と、
前記入力直流電圧源によって充電される第１のコンデンサと、
基準電圧源と前記第１のコンデンサとによって充電される第２のコンデンサと、
前記入力直流電圧源と前記第１のコンデンサの一方の端子との間に接続され、前記第１のコンデンサの充電を制御する第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサの一方の端子と前記基準電圧源との間に接続された第２のスイッチと、
前記第１のコンデンサの他方の端子と前記第２のコンデンサとの間に接続された第３のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続され、前記入力直流電圧源から前記第１のコンデンサへ流れる電流を制限する電流制限回路と、
前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチの一方がオンの際には他方がオフし、前記第３のスイッチのオンオフ状態が前記第２のスイッチと同じになるように制御すると共に、充電開始から所定の期間、前記第１のスイッチの代わりに前記電流制限回路を駆動する制御回路と、
を具備することを特徴とするＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【請求項３】
前記電流制限回路は、
抵抗と前記制御回路により駆動される第４のスイッチとの直列接続により構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【請求項４】
前記電流制限回路は、
定電流源と前記制御回路により駆動される第４のスイッチとの直列接続により構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【請求項５】
前記電流制限回路は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【請求項６】
前記電流制限回路は、その出力電流値が変更可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【請求項７】
前記定電流源は、その電流値が変更可能であることを特徴とすると請求項４に記載のＤＣ/ＤＣコンバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路に関し、特に、直流電圧を所定の直流電圧に変換するチャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動時における突入電流の低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のチャージポンプ方式によるＤＣ/ＤＣコンバータ回路としては、非特許文献１で示されるように種々なものがあり、代表的なものとして例えば、図１１に示すような回路（昇圧回路）や、図１２に示すような回路（反転回路）が知られている。
【０００３】
チャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路の基本形は、図１１に示すように、入力直流電圧源Ｖｉｎと、昇圧用のチャージポンプ部１００と、このチャージポンプ部１００を駆動する制御回路２００と、出力用のコンデンサＣ２とで構成される。
【０００４】
チャージポンプ部１００は、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４と、コンデンサＣ１とから構成されている。ここで、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４は、制御回路２００によりオンオフ制御が行われるようになっている。
【０００５】
次に、このような構成からなる従来のＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作について、図１３を参照して説明する。電源が投入されると、始めに制御回路２００が、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３のみをオン（スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４はオフ）するように制御する。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎとコンデンサＣ１とが接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎが初期電荷の殆どないコンデンサＣ１を急激に充電する。
【０００６】
次に、制御回路２００は、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４のみをオン（スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３はオフ）とするように制御する。このとき、入力直流電圧源ＶｉｎとコンデンサＣ１とがスイッチＳＷ４を介して直列に接続されるので、コンデンサＣ１に蓄積された電圧Ｖｉｎと入力直流電圧源の電圧Ｖｉｎの電圧、即ち２倍のＶｉｎがコンデンサＣ２に印加されてコンデンサＣ２を充電する。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが、図１３の参照符号５０１で示すように、急激に立ち上がる。
【０００７】
その後、制御回路２００は、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４をオフにすると同時に、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３をオンとするように制御する。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎがコンデンサＣ１を再度充電する。このとき出力電圧Ｖｏｕｔは、図１３の参照符号５０２に示す電圧レベルを維持する。次に、制御回路２００が、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３をオフすると同時に、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４をオンとするように制御する。このとき、入力直流電圧源ＶｉｎとコンデンサＣ１とが再び直列に接続され、これらからの電圧をコンデンサＣ２に印加することによりＶｏｕｔを再度昇圧する。
【０００８】
以後、この動作を繰り返すことで、出力電圧Ｖｏｕｔは、図１３の破線５００で示すＶｏｕｔのように、徐々に増加していき最終的に２倍のＶｉｎ程度になる。
【０００９】
次に、図１２の反転回路について説明する。基本構成は、図１１の昇圧回路とほぼ同じで、入力直流電圧源Ｖｉｎと、昇圧用のチャージポンプ部１００と、このチャージポンプ部１００を駆動する制御回路２００と、出力用のコンデンサＣ２とで構成される。
【００１０】
チャージポンプ部１００は、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４と、コンデンサＣ１とから構成されているが、反転回路の場合、各スイッチの接続構成が、図１１の昇圧回路とは若干異なっている。ここで、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４は、昇圧回路と同様に制御回路２００によりオンオフ制御が行われるようになっている。
【００１１】
次に、このような構成からなるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作について説明する。電源が投入されると、制御回路２００が、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３のみをオン（スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４はオフ）するように制御するので、これにより、入力直流電圧源ＶｉｎとコンデンサＣ１とが接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎが初期電荷の殆どないコンデンサＣ１を急激に充電する。
【００１２】
次に、制御回路２００が、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４のみをオン（スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３はオフ）とするように制御する。このとき、入力直流電圧源Ｖｉｎによって充電されたコンデンサＣ１の電位が反転し（−Ｖｉｎ）、この−ＶｉｎがコンデンサＣ２に印可される。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔは、急激に立ち下がる。
【００１３】
さらに、制御回路２００が、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４をオフにすると同時に、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３をオンとするように制御する。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎがコンデンサＣ１を再度充電する。次に、制御回路２００が、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３をオフすると同時に、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４をオンとするように制御する。このとき、入力直流電圧源Ｖｉｎによって充電されたコンデンサＣ１の電位が反転し（−Ｖｉｎ）、この電圧がコンデンサＣ２に印可される。以後、この動作を繰り返すことで、出力電圧Ｖｏｕｔは、最終的に−Ｖｉｎ程度になる。
【００１４】
即ち、チャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、非常に簡易な回路により、入力直流電圧を、昇圧または反転して出力することができる。
【非特許文献１】竹井  澄明；ＣＭＯＳアナログＩＣの設計トライアル，トランジスタ技術，１９９５年２月号，２７９−２９４頁，ＣＱ出版株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来のチャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、起動時に突入電流が発生する。ここで、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態では、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２は、放電した状態となっている。この状態から、制御回路２００により各スイッチに制御信号が加わる。スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３がオンとなった場合、入力直流電圧源ＶｉｎとコンデンサＣ１とがスイッチＳＷ１を介して接続されることになるので、図１３の参照符号３００に示すように急激な電流（突入電流）が、入力直流電圧源ＶｉｎからコンデンサＣ１に流れる。
【００１６】
例えば、Ｖｉｎが３Ｖで、コンデンサＣ１の両端電位差が０Ｖ、スイッチＳＷ１のオン抵抗が１Ωとし、スイッチＳＷ１がオンした瞬間のコンデンサＣ１のインピーダンスを０とした場合、入力直流電圧源ＶｉｎからスイッチＳＷ１を介してコンデンサＣ１に流れる突入電流Ｉｉｎは、
Ｉｉｎ＝３Ｖ／１Ω＝３Ａ        
となる。また、この状態から、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４がオンとなった場合、コンデンサＣ１に蓄積した電荷によってコンデンサＣ２が充電されることとなる。これによりコンデンサＣ１の充電電圧が急激に低下するので、次にスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３がオンとなった場合、コンデンサＣ１に再度、突入電流が発生する。
【００１７】
入力直流電圧源Ｖｉｎが、内部抵抗ｒを有する電池（電圧ＶＥ）などの場合、突入電流Ｉｉｎが発生すると、供給電圧が低下してしまうことになる。これを式で表すと、
Ｖｉｎ＝ＶＥ−Ｉｉｎ×ｒ          （１）
となる。即ち、突入電流Ｉｉｎが大きいとシステムの動作が不安定となる。
【００１８】
特に、電池を使用した低消費電力のシステムでは、使用状態に応じて、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路を停止する事により消費電力を低減し、必要に応じてＤＣ/ＤＣコンバータ回路を起動して必要な電圧を得る制御が行われているので、突入電流を低減することは、システム上の重要な課題である。
【００１９】
さらに前述しているスイッチを半導体素子（例えばＭＯＳトランジスタ）で構成した場合には、突入電流が生じると半導体素子の耐電流以上に電流が流れ、最悪の場合、半導体素子が破壊してしまう虞がある。
【００２０】
この突入電流を抑える簡易な方法としては、突入電流が発生する入力直流電圧端子に対し、抵抗などを挿入し、供給電源のインピーダンスを上げることが知られている。但し、この場合、出力Ｖｏｕｔから電流を取り出した場合、この抵抗による電圧低下が発生することになり、期待できる出力よりも小さい出力しか得られず、電流負荷に対し入出力電圧変換効率が悪いＤＣ/ＤＣコンバータ回路となってしまう。
【００２１】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、出力電流供給能力に影響を与えることなく、起動時の突入電流を低減するようにしたチャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路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】
【００２２】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、入力直流電圧源と、前記入力直流電圧源によって充電される第１のコンデンサと、前記入力直流電圧源と前記第１のコンデンサとによって充電される第２のコンデンサと、前記入力直流電圧源と前記第１のコンデンサとの間に接続され、前記第１のコンデンサの充電を制御する第１のスイッチと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続され、前記第２のコンデンサの充電を制御する第２のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続され、前記入力直流電圧源から前記第１のコンデンサへ流れる電流を制限する電流制限回路と、前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチの何れか一方がオンの際には他方がオフとなるように制御すると共に、充電開始から所定の期間、前記第１のスイッチの代わりに前記電流制限回路を駆動する制御回路とを具備することを特徴とする。
【００２３】
この第１の態様のように構成したＤＣ/ＤＣコンバータ回路においては、第１のスイッチと並列に接続された、電流制限回路を起動時の所定期間、第１のスイッチの代わりに動作させることにより、所望の電流制限回路出力電流により、第１のコンデンサを充電することができるため、突入電流を低減することが可能である。これにより入力直流電圧を供給する電圧源が、内部抵抗を有する電池などの場合であっても、突入電流により、供給電圧が低下してしまうことを防止でき、システムの動作が不安定となる問題が起こらない。また、スイッチを半導体素子で構成した場合でも、電流制限回路の出力電流を半導体素子に流せる最大電流以下に設定しておけば、半導体素子の破壊も防ぐことが可能である。
【００２４】
また、前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、入力直流電圧源と、前記入力直流電圧源によって充電される第１のコンデンサと、基準電圧源と前記第１のコンデンサとによって充電される第２のコンデンサと、前記入力直流電圧源と前記第１のコンデンサの一方の端子との間に接続され、前記第１のコンデンサの充電を制御する第１のスイッチと、前記第１のコンデンサの一方の端子と前記基準電圧源との間に接続された第２のスイッチと、前記第１のコンデンサの他方の端子と前記第２のコンデンサとの間に接続された第３のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続され、前記入力直流電圧源から前記第１のコンデンサへ流れる電流を制限する電流制限回路と、前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチの一方がオンの際には他方がオフし、前記第３のスイッチのオンオフ状態が前記第２のスイッチと同じになるように制御すると共に、充電開始から所定の期間、前記第１のスイッチの代わりに前記電流制限回路を駆動する制御回路とを具備することを特徴とする。
【００２５】
この第２の態様のように構成したＤＣ/ＤＣコンバータ回路においては、第１のスイッチと並列に接続された、電流制限回路を起動時の所定期間、第1のスイッチの代わりに動作させることにより、所望の電流制限回路出力電流で第1のコンデンサを充電することができるため、突入電流を低減することが可能である。これにより入力直流電圧を供給する電圧源が、内部抵抗を有する電池などの場合であっても、突入電流により、供給電圧が低下してしまうことを防止できるため、システムの動作が不安定となる問題が起こらない。また、スイッチを半導体素子で構成した場合でも、電流制限回路の出力電流を半導体素子に流せる最大電流以下に設定しておけば、半導体素子の破壊も防ぐことが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、出力電流供給能力に影響を与えることなく、起動時の突入電流を低減するようにしたチャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。  
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。  
図１において、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の一方の端子との間にスイッチＳＷ１が接続され、コンデンサＣ１の一方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子との間にスイッチＳＷ２が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの他方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ３が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ４が接続され、スイッチＳＷ１と並列に電流制限回路１が接続されている。
【００２８】
ここで、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が共に放電した状態となっている。この状態から、制御回路２により各スイッチ（スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４）に制御信号が加わることでＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作が開始する。ここで、第１の実施形態では、起動時（充電開始から所定の期間）に、スイッチＳＷ１をオフとしておき、スイッチＳＷ１に並列に接続された電流制限回路１をスイッチＳＷ３に同期してオンするように制御する。これにより、電流制限回路１が動作開始して、電流制限回路１からコンデンサＣ１に電流が流れるようになる。
【００２９】
例えば、電流制限回路１の出力電流をＩｐ１（Ｉｐ１＜Ｉｉｎ）とした場合、ＤＣ/ＤＣコンバータの起動時には、コンデンサＣ１に蓄積されている電荷量にかかわらず、入力直流コンデンサＣ１への充電電流を常にＩｐ１とすることができる。ここで、入力直流電圧源ＶｉｎからコンデンサＣ１への入力電流Ｉｉｎを図１３の参照符号４００で示す。即ち、第１の実施の形態では、起動時には電流制御回路１によって突入電流が低減される。また、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の出力電圧Ｖｏｕｔを図１３の参照符号６００で示す。
【００３０】
これにより入力直流電圧を供給する電圧源が、内部抵抗を有する電池などの場合であっても、突入電流により、供給電圧が低下してしまうことを防止でき、システムの動作が不安定となる問題が起こらない。また、スイッチを半導体素子で構成した場合でも、電流制限回路の出力電流を半導体素子に流せる最大電流以下に設定しておけば、半導体素子の破壊も防ぐことが可能である。
【００３１】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る第２の実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。
【００３２】
図２において、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の一方の端子との間にスイッチＳＷ１が接続され、コンデンサＣ１の一方の端子と基準電圧との間にスイッチＳＷ２が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの他方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ３が接続され、コンデンサＣ１の他方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子との間にスイッチＳＷ４が接続され、スイッチＳＷ１と並列に電流制限回路１が接続されている。
【００３３】
ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が放電した状態となっている。この状態から、制御回路２により各スイッチ（スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４）に制御信号が加わることでＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作が開始する。起動時（充電開始から所定の期間）においては、スイッチＳＷ１をオフとしておき、スイッチＳＷ１に並列に接続された電流制限回路１をスイッチＳＷ３に同期してオンする。これにより、電流制限回路１が動作開始して、電流制限回路１からコンデンサＣ１へ出力電流が流れるようになる。
【００３４】
例えば、電流制限回路１の出力電流をＩｐ１とした場合、ＤＣ/ＤＣコンバータの起動時には、コンデンサＣ１に蓄積されている電荷量にかかわらず、コンデンサＣ１への充電流を常にＩｐ１とすることができる。
【００３５】
次に、前記した第１及び第２の実施の形態の具体例について説明する。なお、ここでは第１の実施の形態の具体例のみを説明するが、以下の具体例で説明した構成は、そのまま第２の実施の形態にも適用可能である。
【００３６】
図３は、本発明に係る第１の実施の形態における第１の具体例を示す図である。  
図３のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の一方の端子との間にスイッチＳＷ１が接続され、コンデンサＣ１の一方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子との間にスイッチＳＷ２が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの他方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ３が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ４が接続され、電流制限回路１がスイッチＳＷ１に対して並列に接続されることにより構成されている。ここで、第１の具体例においては、電流制限回路１として、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ５とを直列に接続したものを用いている。
【００３７】
ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が共に放電した状態となっている。この状態から、制御回路２によって各スイッチ（スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４）、及び電流制限回路１に制御信号が加わると、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作が開始する。ただし、起動時（充電開始から所定の期間）において、制御回路２は、スイッチＳＷ１をオフとしておき、スイッチＳＷ５をスイッチＳＷ３に同期してオンする。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎからコンデンサＣ１への入力電流Ｉｉｎは、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ５を介して流れ、Ｉｐ１に低減される。
【００３８】
例えば、Ｖｉｎが３Ｖで、起動前のコンデンサＣ１の両端電位が０Ｖ、スイッチＳＷ５のオン抵抗が１Ω、抵抗Ｒ１の抵抗値を１００Ωとし、スイッチＳＷ５がオンした瞬間のコンデンサＣ１のインピーダンスを０とした場合、入力直流電圧源ＶｉｎからスイッチＳＷ５を介してコンデンサＣ１に流れる入力電流Ｉｐ１は、
Ｉｐ１＝３Ｖ／（１００＋１）Ω≒３０ｍＡ
となる。この状態から、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４をオンした場合、コンデンサＣ１が放電を開始して、コンデンサＣ１に蓄積された電荷によりコンデンサＣ２を充電する。これによりコンデンサＣ１の電圧が低下する。次に、再びスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３がオンされた場合、入力直流電圧源Ｖｉｎから抵抗Ｒ５及びスイッチＳＷ５を介してコンデンサＣ１に電流Ｉｐ１が再度流れるが、コンデンサＣ１の両端電圧は起動前の０Ｖよりも高くなっているため、コンデンサＣ１の充電電流は初期の状態よりも小さくなる。以後同様の動作を、所定期間が経過するまで繰り返す。
【００３９】
なお、起動時の所定期間経過後には、スイッチＳＷ５がオフ、スイッチ１がオンされて電流制限回路１を用いない通常の充電が行われる。
【００４０】
図４は、本発明に係る第１の実施の形態における第２の具体例を示す図である。  
図４のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、図３と同様に、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の一方の端子との間にスイッチＳＷ１が接続され、コンデンサＣ１の一方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子との間にスイッチＳＷ２が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの他方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ３が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ４が接続され、電流制限回路１がスイッチＳＷ１に対して並列に接続されることにより構成されている。ここで、第２の具体例においては、電流制限回路１として、定電流源１０とスイッチＳＷ５を直列に接続したものを用いている。
【００４１】
ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が共に放電した状態となっている。この状態から、制御回路２によって各スイッチ（スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４）、及び電流制限回路１に制御信号が加わると、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作が開始する。ただし、起動時（充電開始から所定の期間）においては、スイッチＳＷ１をオフとしておき、スイッチＳＷ５をスイッチＳＷ３に同期してオンする。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎからコンデンサＣ１への入力電流Ｉｉｎは、定電流源１０とスイッチＳＷ５を介して流れるようになる。ここで、第２の具体例では電流制限回路１が定電流源１０で構成されているので、出力電流は常にＩｐ１となる。
【００４２】
ここで、入力直流電圧源ＶｉｎからスイッチＳＷ５を介してコンデンサＣ１へ流れる電流Ｉｐ１は、定電流源１０が、図５に示すように、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ２、ＭＯＳトランジスタＭＯＳＴｒ１、及びカレントミラー回路１０ａから構成されているとすると、
Ｉｐ１＝Ｉｒｅｆ１≒Ｖｒｅｆ／Ｒ２          （２）
となる。ここで、この式（２）のＩｒｅｆ１が入力直流電圧源Ｖｉｎからの電流Ｉｉｎよりも小さくなるように、Ｖｒｅｆ及びＲ２の値を設定しておく。
【００４３】
また、この状態から、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４をオンした場合、コンデンサＣ１が放電を開始して、コンデンサＣ１に蓄積された電荷によりコンデンサＣ２を充電する。これによりコンデンサＣ１の電圧が低下する。次に、再びスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３がオンされた場合、入力直流電圧源Ｖｉｎから抵抗Ｒ５及びスイッチＳＷ５を介してコンデンサＣ１に電流が再度流れるが、このときの電流もＩｐ１（＝Ｉｒｅｆ１）となる。このようにして起動時の所定期間の間に突入電流が生じないようにする。
【００４４】
図６は、本発明に係る第１の実施の形態における第３の具体例を示す図である。  
図６のＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、図３と同様に、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の一方の端子との間にスイッチＳＷ１が接続され、コンデンサＣ１の一方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子との間にスイッチＳＷ２が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの他方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ３が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ４が接続され、電流制限回路１がスイッチＳＷ１に対して並列に接続されることにより構成されている。ここで、第３の具体例においては、電流制限回路１として、スイッチＳＷ１と並列にＭＯＳトランジスタＭＯＳＴｒ２のソースとドレインを接続するようにしている。そして、このＭＯＳトランジスタＴｒ２には所望のゲートソース間電圧が入力されるようになっている。
【００４５】
ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が共に放電した状態となっている。この状態から、制御回路２によって各スイッチ（スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４）、及び電流制限回路１に制御信号が加わると、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作が開始する。ただし、起動時（充電開始から所定の期間）において、制御回路２は、スイッチＳＷ１をオフとしておき、スイッチＳＷ５をスイッチＳＷ３に同期してオンする。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎからコンデンサＣ１への電流Ｉｉｎは、ＭＯＳトランジスタＴｒ２を介して流れる。
【００４６】
周知のようにＭＯＳトランジスタは、図７に記すように、ゲートソース間電圧ＶＧＳによりオン抵抗ＲＯＮを変化させることができる。第３の具体例では、この特性を利用して、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動時にはＭＯＳトランジスタＴｒ２のオン抵抗をゲートソース間電圧によって調整し、突入電流が生じないようにする。
【００４７】
［第３の実施形態］
図８は、本発明に係る第３の実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。第３の実施の形態は、コンデンサＣ１への出力電流値を変更可能な電流制限回路である可変電流制限回路３を用いたものである。  
前述しているように、起動時に入力直流電圧源ＶｉｎよりコンデンサＣ１へ流れる電流Ｉｉｎは、電流制限回路の出力電流Ｉｐ１によって決定される。よって、起動時の突入電流を低減するためには電流制限回路の出力電流を極力小さくすればよいことになる。
【００４８】
しかし、実際のシステムに使用されるチャージポンプ方式のＤＣ/ＤＣコンバータ回路では、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の容量値は、システム仕様（最大出力電流容量等）により大きくする場合がある。ここで、コンデンサＣ１またはコンデンサＣ２の容量値が大きくなるとＤＣ/ＤＣコンバータの出力電圧が所望の値（第１実施の形態では２×Ｖｉｎ、第２の実施形態では−Ｖｉｎ）に達するまでの時間Ｔｆが長くかかってしまう虞が生じる。ここで、Ｔｆは、
Ｔｆ∝ＶＣ１×Ｃ１／Ｉｐ１          （３）
である。ここで、ＶＣ１はコンデンサＣ１の電圧である。式（３）より、電流制限回路の出力電流Ｉｐ１をコンデンサＣ１の容量値によって最適に変更するようにすれば、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動特性の悪化も抑えることが可能となる。
【００４９】
なお、図８には記していないが、可変電流制限回路３の出力電流値を切り換える際には、コンデンサＣ１の容量値によって切換変更出来るようにしても良いし、また、入力直流電圧の値やＤＣ/ＤＣコンバータ回路の出力電圧の値によって変更できるようにしても良い。
【００５０】
図９は、第３の実施形態の具体例を示す図である。図９においては、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の一方の端子との間にスイッチＳＷ１が接続され、コンデンサＣ１の一方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子との間にスイッチＳＷ２が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの他方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ３が接続され、入力直流電圧源Ｖｉｎの一方の端子とコンデンサＣ１の他方の端子との間にスイッチＳＷ４が接続され、可変電流制限回路３がスイッチＳＷ１に対して並列に接続されることにより構成されている。ここで、第３の具体例においては、可変電流制限回路３として、可変定電流源３０とスイッチＳＷ５を直列に接続したものを用いている。
【００５１】
ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動前の状態は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が共に放電した状態となっている。この状態から、制御回路２によって各スイッチ（スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４）、及び電流制限回路１に制御信号が加わると、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の動作が開始する。ただし、起動時（充電開始から所定の期間）において、制御回路２は、スイッチＳＷ１をオフとしておき、スイッチＳＷ５をスイッチＳＷ３に同期してオンする。これにより、入力直流電圧源ＶｉｎからコンデンサＣ１への電流Ｉｉｎは、可変定電流源３０とスイッチＳＷ５を介して流れ、Ｉｐ１に制限される。
【００５２】
ここで、可変定電流源３０は、例えば図１０に示すように、オペアンプＯＰ２、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、及びＭＯＳトランジスタＭＯＳＴｒ３、及びカレントミラー回路３０ａによって構成する。この回路においては、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ３、Ｒ４にて分圧してオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に印加するような構成となっている。このとき、可変定電流源３０の出力電流Ｉｐ１は、
Ｉｐ１＝Ｉ１≒Ｖｏｕｔ×Ｒ４／（（Ｒ３+Ｒ４）×Ｒ２）          （４）
となる。即ち、図９及び図１０の回路においては、出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるに連れて可変電流制限回路３０の出力電流が多く流れるようになるので、起動時の突入電流が低減できると共に、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の出力電圧が所望の値になるまでの時間（ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動特性）も早くすることが可能である。
【００５３】
以上説明したような各実施の形態によれば、起動時の所定期間の電流を制限することができる。なお、以上説明したような実施の形態に係るＤＣ/ＤＣコンバータ回路は、動作時の輻射ノイズが少なくまた小型であるので、ＴＦＴ液晶のバックライト駆動回路やＣＣＤの駆動回路等に好適である。
【００５４】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００５５】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における第１の具体例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における第２の具体例を示す図である。
【図５】図４における定電流源の構成例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における第３の具体例を示す図である。
【図７】ＭＯＳトランジスタのオン抵抗特性を示す図である。
【図８】本発明に係る第３の実施の形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。
【図９】第３の実施の形態における具体例を示す図である。
【図１０】図９における可変定電流源の構成例を示す図である。
【図１１】従来のＤＣ/ＤＣコンバータ回路の第１の構成例を示す図である。
【図１２】従来のＤＣ/ＤＣコンバータ回路の第２の構成例を示す図である。
【図１３】ＤＣ/ＤＣコンバータ回路の起動特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ、１…電流制限回路、２…制御回路、３…可変電流制限回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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