(57)【要約】誘導エネルギー蓄積手段、切換え手段、制御手段を備えるＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記制御手段は、パルス幅変調（ＰＷＭ）モードおよびパルス周波数変調（ＰＦＭ）モードの切換サイクルにおける前記エネルギー蓄積手段から前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力へ電気的エネルギーを提供するために前記切換え手段を選択的に動作させるように構成されている。前記制御手段は、多出力の各出力にために複数の個別切換えサイクルのシーケンスを提供することにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの多出力を制御するために構成され、ＰＷＭモードにおける主要な出力はシーケンス内で供給されるべき全エネルギー量を決定すると共に、ＰＷＭモードにおける１つの出力の切換サイクルの数が前記出力に供給されるべき全エネルギー量の一部分によって決定される。
2004503197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導エネルギー蓄積手段と、切換え手段と、制御手段とを備えるＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記エネルギー蓄積手段からパルス幅変調（ＰＷＭ）モードとパルス周波数変調（ＰＦＭ）モードとの２つのモード切換サイクルで用いられる前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力へと、電気的エネルギーを供給するために、前記切換え手段を選択的に動作させるように前記制御手段が構成されたＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、各出力用に複数の個別の切換えサイクルのシーケンスを提供することにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの多出力を制御すると共に、エネルギーの最高値を要求する前記多出力間の主要な出力を確立するために、前記制御手段が構成され、ＰＷＭモードにおける前記主要な出力は、シーケンス内で供給されるべき全エネルギー量を決定すると共に、前記ＰＷＭモードにおける出力の複数の切換えサイクルの数は前記出力で供給されるべき前記全エネルギー量の一部分により決定されていることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記シーケンスの全切換えサイクル数により分割された前記シーケンスのにおける前記出力のための切換えサイクル数である比率を各出力から決定するために前記制御手段が構成されることにより、前記出力の前記比率と出力電圧とに基づいて能動的出力が選択される請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
ＰＦＭモードの出力のために、前記出力電圧がもしも参照電圧よりも低く降下したならば新たな切換えサイクルが開始すると共に、前記比率は前記出力が前記シーケンス内で切換えられるべきか否かを決定する請求項２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
ＰＷＭモードにおける前記主要な出力のために、その出力電圧がこの出力とシーケンスのなかで提供される全エネルギーとの比率を制御し、ＰＷＭモードにおける他の出力のために、その出力電圧がこの出力とシーケンスのなかで提供されるべき全エネルギーの一部分との比率を制御するように、前記制御手段が構成されている請求項２または３に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項５】
もしも幾つかの出力がＰＷＭモードにあるならば、前記主要な出力は最も高い比率を有する出力である請求項２または４に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項６】
もしも全ての出力がＰＷＭモードにあるならば、出力の比率が前記シーケンスにおける前記出力の切換サイクルの数に等しいように、前記制御手段が構成されている請求項５に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項７】
各出力用の前記制御手段は、デューティサイクル出力、比率出力およびモード出力を有する個別の制御部と、前記切換え手段を制御するために前記制御部の前記デューティサイクル出力に接続されたタイマ手段と、主要な出力と能動的な出力とを確立する手段であって前記制御部のそれぞれの前記比率出力と前記モード出力との接続されると共に前記タイマ手段および前記制御部のそれぞれの入力とに接続された能動的出力と前記制御部の更なる入力に接続された主要な出力とを有する手段と、それぞれの出力の出力電圧を参照電圧と比較してその比較した出力を組み込まれた制御部の入力に接続する比較手段と、を備える請求項１ないし６の何れかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、多出力ＤＣ／ＤＣアップコンバータ、多出力ＤＣ／ＤＣダウンコンバータ、多出力ＤＣ／ＤＣアップ／ダウンコンバータ、多出力ＤＣ／ＤＣ反転コンバータ、正の出力と負の出力とを有する多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、および、正の多出力と負の多出力とを有する多出力ＤＣ／ＤＣアップ／ダウンコンバータを含むグループのうちの少なくとも１つを備える請求項１ないし７の何れかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項９】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子で入力電圧を受け入れて、多出力端子に制御された出力電圧を提供するために構成されている請求項１ないし８の何れかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れかに記載されたＤＣ／ＤＣコンバータを備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、誘導エネルギー蓄積手段、切換え手段および制御手段を備えるＤＣ／ＤＣコンバータに係り、特に、パルス幅変調（ＰＷＭ）モードおよびパルス周波数変調（ＰＦＭ）モードの切換サイクルにおけるエネルギー蓄積手段からＤＣ／ＤＣコンバータの出力へ電気的エネルギーを提供するための切換え手段を選択的に動作させるように、前記制御手段が構成されているＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
【０００２】
このタイプのＤＣ／ＤＣコンバータは、米国特許第５，５６８，０４４号により知られている。
【０００３】
出力における負荷に依存して、公知のコンバータは個々の変換モードを選択している。すなわち、相対的に低い出力負荷では、ＰＦＭまたは不連続モードが選択され、これに対して、最高ではその最大値までの相対的に高い出力負荷のために、このコンバータはＰＷＭまたは連続モードで動作する。これは、大きな出力電力範囲を超えて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を高能率で制御するためである。
【０００４】
ＰＷＭモードで動作させられる単一出力のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、出力電力はそのデューティサイクルにより制御されており、このデューティサイクルはエネルギーがエネルギー蓄積手段に蓄積されている切換サイクルの第１の位相の長さと、切換サイクルの全体の長さとの比である。これは、デューティサイクルの増加が蓄積されるべきエネルギー、したがって出力で運ばれるべきより高い出力電力を結果するような、直線的な（線形）関係である。デューティサイクルはＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧との比により決定される。
【０００５】
ＰＦＭモードでは、出力電圧がその通常値を超える間は、切換サイクルを飛び越す（スキップする）ことにより一定の出力電圧が維持される。
【０００６】
多出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、複数の出力の各々の出力電圧は個別に制御されなければならない。ＰＷＭモードにおいては、例えば、このことは各出力のデューティサイクルのために異なる値を結果し、これは入力電圧と出力電圧との比が各出力毎に異なるからである。しかしながら、デューティサイクルはまた蓄積されるべきエネルギーの量と、コンバータの出力に供給されるべき全エネルギーと、に関係している。異なる出力電圧が原因となって、この関係は線形とはならない。したがって、単一の出力のＤＣ／ＤＣコンバータ用の制御原理は多出力ＤＣ／ＤＣコンバータに用いることができない。
【０００７】
この発明の目的は、個々の出力での負荷により求められる出力電力に依存してＰＷＭモードまたはＰＦＭモードの何れかにおいて、蓄積されたエネルギーの異なる出力への適正な分散を提供するＤＣ／ＤＣコンバータを提案することにある。
【０００８】
この目的は、各出力用の個別の切換サイクルの数のシーケンスを提供することによりＤＣ／ＤＣコンバータの多出力を制御すると共に、エネルギーの最高量を要求する多出力間における主要な出力を確立するように構成され、ＰＷＭモードにおける主要な出力はシーケンス内で供給されるべき全エネルギー量を決定し、ＰＷＭモードにおける出力の切換サイクルの数はこの出力に供給されるべき全エネルギー量の一部分により決定されている、上述したタイプのＤＣ／ＤＣコンバータにより達成される。
【０００９】
この発明によれば、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々の出力に対して切換サイクルのシーケンスにおける切換サイクルの数が協調して用いられている。シーケンスに供給されるべき全エネルギー量は、この発明によれば、ＰＷＭモードのいわゆる主要な出力により決定され、この主要な出力はエネルギーの最高量を要求するコンバータの出力である。したがって、ＰＷＭモードにおけるその他の出力の切換サイクルの数は、全エネルギー量の一部分が個別の出力へと供給されていなければならないことから決定される。
【００１０】
出力のどれがシーケンス内でアクティブであるかを決定するために、この発明の更なる実施形態において、シーケンスの切換サイクルの総数により分割されたシーケンスにおける出力のための切換サイクルの数である、いわゆる比率である各出力を決定するように構成されているので、アクティブ出力はこの出力の比率と出力電圧とに基づいて選択される。
【００１１】
ＰＦＭモードにおいては、もしも出力電圧が参照電圧よりも低い値まで降下したならば、また、もしも比率が出力がシーケンス内で切り換えられるべきであるか否かを決定するならば、新たな切換サイクルが開始される。
【００１２】
したがって、ＰＦＭモードにおける出力のための出力電圧が参照電圧よりも低い値にまで降下されていなかったならば、個々のシーケンス内で新たな切換サイクルは開始されないであろう。このような場合において、シーケンスでは、出力が、例えばＰＷＭモードの他の出力の１つによって置き換えられても良い。
【００１３】
ＰＷＭモードの主要な出力の場合、この発明の更なる実施形態形態によるＤＣ／ＤＣコンバータにあっては、制御手段は、主要な出力の出力電圧がシーケンス内に提供される主要な出力と全エネルギーとの比率を制御すると共に、ＰＷＭモードにおける他の出力のためにその出力電圧がシーケンスにおけるこの出力に提供されるべきこの出力と全エネルギーの一部分との比率を制御するように構成されている。
【００１４】
したがって、ＰＷＭモードの出力のためには、出力の比が新たな切換サイクルがこの出力のために開始されるときを決定する。全ての出力がＰＷＭモードにおけるものであるとき、出力の比はシーケンスにおける出力の切換サイクルの数に等しくなる。もしも幾つかの出力がＰＷＭモードにおいて動作するならば、主要な出力は、最も高い比率を有する出力である。
【００１５】
この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実用的な実施形態においては、各々の出力は、デューティサイクル出力、比率出力およびモード出力を有する個別の制御手段と、切換え手段を制御するための制御手段のデューティサイクル出力に接続ｓあれたタイマ手段と、主要な出力とアクティブ出力を確立する手段であって制御手段の各々の比率出力とモード出力とに接続されると共にタイマ手段と制御手段の各々の入力とに接続されたアクティブ出力と制御手段の更なる入力に接続された主要な出力とを有する確立する手段と、各々の出力の出力電圧を参照電圧と比較してその出力が組み込まれた制御手段の入力に接続された比較手段と、を備えている。
【００１６】
この発明のＤＣ／ＤＣコンバータのこの実施形態において、幾つかの出力の出力電圧は参照電圧と比較され、この比較の結果は一時的な活動的出力のための次の動作を決定するために用いられる。各々の出力は、そのモード（ＰＷＭまたはＰＦＭ）、デューティサイクルおよび比率を決定するためのそれ自身のコントローラを有している。主要な出力および活動的出力は、全ての出力のデューティサイクルとデューティ比により決定される。タイマ手段は、活動的出力、個別の出力例えば制御手段のモードおよびデューティサイクルにしたがって切換え手段を駆動する。
【００１７】
この発明は、多出力ＤＣ／ＤＣアップコンバータ、多出力ＤＣ／ＤＣダウンコンバータ、多出力ＤＣ／ＤＣアップ／ダウンコンバータ、多出力ＤＣ／ＤＣ反転コンバータ、正の出力と負の出力とを有する多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、および、例えば正の多出力と負の多出力とを有する多出力ＤＣ／ＤＣアップ／ダウンコンバータのような複数のＤＣ／ＤＣコンバータの設計により実施される。
【００１８】
この発明はまた、上述したＤＣ／ＤＣコンバータを備える電力供給源に関し、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子で入力電圧を受け入れて、多出力端子に制御された出力電圧を提供するために構成されている。
【００１９】
この発明によるＤＣ／ＤＣコンバータは、これに限定されるものではないが例えば携帯性の電子装置のような電子装置に、もしも適用されたならば特に長所を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながらこの発明の実施形態について詳細に説明する。図中、同一の参照符号は同一または相当する機能を有する部分を示している。
【００２１】
図１は、単一の出力を有する先行技術のＤＣ／ＤＣアップコンバータ１の基本回路を示している。
【００２２】
コンバータ１は、コイルＬの形をとる誘導エネルギー蓄積手段を備えている。このコイルＬおよび切換え手段Ｓ１は、第１の入力端子２と第１の出力端子４との間に直列に接続されている。コイルＬと切換え手段Ｓ１との接続体は、切換え手段Ｓ０を介して第２の入力端子３と第２の出力端子５に接続されている。ダイオードＤは、切換え手段Ｓ１に並列に接続され、第１の入力端子２から第１の出力端子４への電流導通経路を提供している。平滑用のキャパシタＣは、第１および第２の出力端子４，５に並列に接続されている。第２の入力端子３および第２の出力端子５は、共通導通経路、例えば接地または多数の電子装置を介して接続されている。
【００２３】
コンバータ１は、入力端子２，３における入力電圧Ｖｉｎに応答して、出力端子４，５における制御されまたは調整された出力電圧Ｖｏｕｔを提供するために動作させられている。この目的を達成するため、コントローラまたは制御手段６が、パルス周波数変調（ＰＷＭ）およびパルス幅変調（ＰＦＭ）制御方式（スキーム）にしたがって、切換え手段Ｓ０およびＳ１を動作させるために設けられており、出力電圧Ｖｏｕｔは入力電圧Ｖｉｎよりも高くなっている。入り換え手段Ｓ０およびＳ１の制御は、矢印１３，１４により概略的に示されている。制御手段６による出力電圧Ｖｏｕｔの測定は、点線の矢印１７により概略的に示されている。
【００２４】
図２ａは、ＰＦＭまたは不連続モードでの典型的な切換サイクルにおける時間ｔに対するコイル電流Ｉの関係を示しており、電流ＩはコイルＬを介してゼロになる。第１の位相Φ１において、切換え手段Ｓ０は閉成すなわち電流導通状態となり、切換え手段Ｓ１は開放すなわち電流非導通状態となる。第１の位相Φ１の間に、電流は、電気的エネルギーを蓄積するコイルＬのみを流れる。
【００２５】
位相Φ２の間は、切換え手段Ｓ０が開放されて切換え手段Ｓ１が閉成される。この位相においては、コイルＬ内に蓄積されたエネルギーは、出力端子４，５に供給されて、その結果、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも高くなる。新たな切換サイクルは、ひとたび（点線により表示されている）測定された出力電圧Ｖｏｕｔが制御手段６により制御されている設定された参照電圧Ｖｒｅｆよりも降下すると、開始される。
【００２６】
ＰＷＭまたは連続モードにおいては、図２ｂに示されるように、コイル電流Ｉがゼロにならない。同様に、第１の位相Φ１の間、エネルギーはコイルＬ内に蓄積されるのに対して、ＰＷＭ切換サイクルの第２の位相Φ２においては、蓄積されたエネルギーがコンバータ１の出力端子４，５まで運ばれる。出力電圧Ｖｏｕｔが参照電圧Ｖｒｅｆよりも低い値に降下したときはいつでも、新たな切換サイクルが開始される。
【００２７】
ＰＦＭモードはコンバータ１の出力端子４，５に相対的に低い出力の電力を提供するために用いられ、ＰＷＭモードはコンバータ１の最大出力電力にまで高められた相対的に高い出力の電力を提供するために用いられている。ＰＦＭとＰＷＭモードの組み合わせは、全体としての高効率化を結果する。
【００２８】
ＰＷＭモードにおいては、デューティサイクルは切換サイクルの全体の長さすなわちΦ１＋Φ２に対する第１の位相Φ１の長さの比率として定義される。この単一出力のＤＣ／ＤＣコンバータ１においては、出力電力およびデューティサイクルは線形（直線的な）関係を有し、デューティサイクルの増加はコイルＬ内に蓄積されるべきエネルギーを増加させる結果となる。デューティサイクルは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の入力電圧と出力電圧との比によって決定される。
【００２９】
図３は、３つの出力Ａ，Ｂ，Ｃを有する多出力アップコンバータ１０を示している。すなわち、出力Ａは出力端子４，５を有し、出力Ｂは出力端子６，５を有し、出力Ｃは出力端子７，５を有している。制御手段９は、それぞれ信号１３，１４，１５，１６により切換え手段Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を駆動させるように構成され、出力Ａ，出力Ｂ，出力Ｃにおける出力電圧を信号１７，１８，１９によりそれぞれ制御している。
【００３０】
大きな出力電力範囲を超える多出力ＤＣ／ＤＣアップコンバータ１０の効率的な動作のためには、出力Ａ，Ｂ，ＣのそれぞれがＰＦＭおよびＰＷＭモードの何れかで独立して制御され得ることが必要である。
【００３１】
ＰＷＭモードにおいては、それぞれの出力に関して入力電圧と出力電圧との間の比率が異なっているかもしれないために、これらの出力のデューティサイクルが異なっているかもしれない。しかしながら、デューティサイクルはまた、コンバータ１０のコイルＬ内の電流Ｉと、提供された全体の出力電力とにも関連している。異なる出力電圧であるために、単一出力のＤＣ／ＤＣコンバータ１に対して、多出力のＤＣ／ＤＣコンバータ１０における出力のデューティサイクルとコイル電流との間の関係は、線形ではなくなる。したがって、図１の単一出力のＤＣ／ＤＣコンバータ１用の制御原理は、例えば図３の多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０用としては用いることができない。
【００３２】
この発明によれば、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータのＰＷＭモードにおけるデューティサイクルとコイル電流とを制御する新たなアプローチが求められており、この新たなアプローチは異なる出力間でコイルＬに蓄積されている全エネルギーの適正な分配を含んでいる。
【００３３】
図４は、図３に示された多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ用の、この発明に係る異なる切換サイクルのシーケンスにおける全電流Ｉを示している。
【００３４】
図示されたそれぞれの位相Φ１，Φ２，Φ３，Φ４は、切換え手段の以下の状態に相当している：
Φ１：スイッチＳ０が閉成されスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３が開放される；コイル電流Ｉが増加する。
Φ２：スイッチＳ１が閉成されスイッチＳ０，Ｓ２，Ｓ３が開放される；コイルＬからのエネルギーが出力Ａへ送られる。
Φ３：スイッチＳ２が閉成されスイッチＳ０，Ｓ１，Ｓ３が開放される；エネルギーがコイルＬから出力Ｂに送られる。
Φ４：スイッチＳ３が閉成されスイッチＳ０，Ｓ１，Ｓ２が開放される；エネルギーがコイルＬから出力Ｃに送られる。
【００３５】
この発明による多出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御のために、以下の定義が提示される：
出力Ｘ用のデューティサイクルは以下の用に定義される：
デューティサイクル　Ｘ＝ｔ１／Ｔ
ここで、
ｔ１＝　出力Ｘ用の切換サイクルの第１の位相Φ１の長さ
Ｔ ＝　全切換シーケンスの長さ
比率は、各出力Ｘにつき以下のように提示され定義される：
比率　Ｘ＝ＮＸ／ＮＴ
ここで、
ＮＸ＝　シーケンスにおける出力Ｘ用の切換サイクルの数
ＮＴ＝　シーケンスにおける切換サイクルの総数、Ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ
比率の合計に関しては：
比率Ａ＋比率Ｂ＋…＝１　　となる。
主要な出力は、最も高い出力電力を要求する出力として定義される。
【００３６】
デューティサイクルおよびデューティ比率の両方がこの発明によればコンバータの制御パラメータである。
【００３７】
上述した定義に引き続いて、この発明に係るＰＷＭモードにおける多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ用の制御原理は：
１．全ての出力Ａ，Ｂ，Ｃ，…は、ＰＦＭおよびＰＷＭモードで動作する。
【００３８】
２．それぞれの出力のためにＰＦＭにおいてもＰＷＭにおいても、切換サイクルの位相の長さは、個々の出力のデューティサイクルにより決定される。
【００３９】
３．比率の値は、ＰＷＭモードにおける出力が出力電力を受け入れるシーケンスを決定する。
【００４０】
４．ＰＷＭモードにおける主要な出力のために、出力電圧はこの出力のデューティサイクル、したがってコンバータの全出力電力を制御している。
【００４１】
５．ＰＷＭモードにおける主要な出力ではない他の出力のために、出力電圧はこの出力の比率、したがって個々の出力により受け入れられた全出力電力の一部分を制御している。
【００４２】
６．ＰＷＭモードにおける出力のために、出力の比率はこの出力のために新たな切換サイクルがいつ開始されるのかを決定する。もしも全ての出力がＰＷＭモードにおけるものであるならば、この比率はシーケンスにおける個々の出力のための切換サイクルの数に等しい。もしも全ての出力がＰＷＭモードのものでないならば、シーケンスにおける変換サイクルの数は相対的比率に従ったＰＷＭ出力にわたり分散され、この相対的比率はＰＷＭモードにおける全ての出力の比率の合計により分割された出力の比率である。
【００４３】
７．ＰＦＭモードにおける出力のために、もしもこの出力の出力電圧が参照電圧よりも降下するならば新たな変換サイクルが開始されるだけであり、この比率はシーケンスにおけるその瞬間での個々の出力を有することを決定する。
図４の実施例において、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０はＰＷＭモードで動作している。出力Ａが主要な出力であり、ＰＷＭモードで動作している。出力ＢはＰＦＭモードで動作しており、出力ＣはＰＷＭモードで動作している。シーケンスの全体の長さは、図４に示されるように、８個の切換サイクルであり、このときの比率は、比率Ａ＝４／８，比率Ｂ＝１／８，比率Ｃ＝３／８である。
もしも次のシーケンスの間に出力Ｂの出力電圧がその参照電圧よりも降下したならば、例えば、このシーケンスが繰り返される。もしも出力Ｂの出力電圧が参照電圧よりも上にあるままならば、出力Ｂの切換サイクルは飛び越されて、他の出力ＡまたはＣの何れかの切換サイクルに置き換えられるであろう。このことは相対的な比率Ａが４／７になり、相対的な比率Ｃが３／７となることを意味している。
もしも出力Ｂの出力電力が増加するならば、この出力はＰＦＭモードからＰＷＭモードへと切り換えられるであろう。もしも、このような場合に、全体の出力電力が充分でないのならば、主要な出力、この実施例では出力Ａのデューティサイクルは増加するであろう。もしも出力Ｂの出力電力がさらに増加するならば、比率Ｂは増加させられなければならず、他の比率は減少させられなければならない。再び、もしも全体の出力電力が充分でないのならば、出力Ａのデューティサイクルは増加する。
もしも出力Ｂの出力電力の更なる増加が出力Ａの比率よりも出力Ｂの比率の方が高くなるならば、そのとき出力Ｂは主要な出力となるであろう。その場合には出力Ｂのデューティサイクルは出力Ｂにより制御されるであろう。
動作中の主要な出力の選択のために、以下の制御原理が適用されるであろう：
【００４４】
８．もしもただ１つの出力がＰＷＭモードであるならば、この出力は主要な出力となるであろう。
【００４５】
９．もしも幾つかの出力がＰＷＭモードで動作しているならば、最も高い比率を有する出力が主要な出力となるであろう。
【００４６】
１０．もしもＰＷＭモードの他の出力の１つが他の出力よりも高い値に対してその比率を制御するならば、この出力が主要な出力になるであろう。
【００４７】
１１．もしも主要な出力がＰＷＭからＰＦＭへと切り換えられ主要出力はＰＷＭでの出力のみとなったならば、その後はこの出力が依然として主要な出力のままである。
【００４８】
１２．もしも主要な出力がＰＷＭからＰＦＭへと切り換えられると共に他の複数の出力がＰＷＭで動作しているならば、その後は最も高い比率を有するＰＷＭの出力が新たな主要な出力になる。
【００４９】
１３．ＰＦＭモードにおける複数の出力は、個々の出力の出力電圧が参照電圧よりも下に降下したときのエネルギーを受け入れる。しかしながら、受け入れられた最大のエネルギーは、その比率により決定される。も祖もこれが充分でないならば、この出力はＰＷＭモードへと切り換えられなければならないであろう。
【００５０】
１４．出力電圧の測定が、各切換サイクル毎にＰＦＭモードにおける複数の出力のために提供される。ＰＷＭモードで動作する出力の出力電圧は、もしもこの出力が個々のシーケンスのなかでの出力電力を受け入れるならば、計測されるのみである。ＰＷＭモードでの出力の出力電圧は、もしもシーケンスにおけるその切換サイクルの間の出力電圧をこの出力が受け入れるならば、計測されるのみである。他のＰＷＭ出力は、出力電圧測定における現在の誤りに対して無視される。
【００５１】
図５は、ブロック図において、この発明による図３に示されたＤＣ／ＤＣコンバータ１０の制御手段９の実施形態を示している。
【００５２】
各出力Ａ，Ｂ，Ｃは、個別のコントローラ２１，２２，２３をそれぞれ備えている。コントローラ２１，２２，２３は、個々の出力Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれのデューティサイクル、比率およびモードを表現する出力信号をそれぞれ提供する。図５においてこれは、出力Ａに関してはデューティサイクルＡ，比率Ａ，モードＡ；出力Ｂに関してはデューティサイクルＢ，比率Ｂ，モードＢ；出力Ｃに関してはデューティサイクルＣ，比率Ｃ，モードＣとして表示されている。
【００５３】
制御手段９はさらに、コンバータ１０の切換え手段Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２を駆動するためのタイマ手段２４を備えている。このタイマ手段２４は、コントローラ２１，２２，２３のそれぞれのデューティサイクル出力信号を受信している。
【００５４】
さらに、手段２５が主要な出力を確立すると共に、アクティブ出力すなわちＤＣ／ＤＣコントローラの出力を選択するために設けられており、ＤＣ／ＤＣコントローラはエネルギー蓄積手段すなわちコイルＬからのエネルギーを連続的に受け入れている。
【００５５】
コントローラ２１，２２，２３の各々の比率およびモード出力信号は、手段２５への入力信号として提供されており、この手段２５は、個々の出力のモードを表現する出力信号、連続的にアクティブ出力および主要な出力を提供している。モード出力信号およびアクティブ出力信号は、タイマ手段２４に供給され、主要信号を表示する信号は個別のコントローラ２１，２２，２３への入力信号として提供される。連続的にアクティブ信号を表示する手段２５の出力信号はまた、コントローラ２１，２２，２３の各々への入力信号として提供されている。
【００５６】
比較手段２６，２７，２８は、個別の出力の出力電圧Ｖｏｕｔをこの出力用の参照電圧Ｖｒｅｆに対して比較するために設けられている。すなわち、比較手段２６は、ＶｏｕｔＡをＶｒｅｆＡと比較し、比較手段２７は、ＶｏｕｔＢをＶｒｅｆＢと比較し、比較手段２８は、ＶｏｕｔＣをＶｒｅｆＣと比較している。これらの比較手段２６，２７，２８の出力は、それぞれコントローラ２１，２２，２３の入力信号として提供されている。
【００５７】
したがって、出力Ａ，Ｂ，Ｃの各々は、個々の出力のモード、デューティサイクル、比率を決定するためにそれ自身のコントローラ２１，２２，２３を有している。その出力電圧から個別の出力のデューティサイクルを演算するために、アクティブ出力と同様に主要な出力を含む情報が求められており、この情報は、概要を上述した制御原理にしたがって、主要な出力とアクティブ出力を選択するように構成された手段２５から提供される。すなわち、主要な出力は最も高い出力電力を受け入れている出力であり、アクティブ出力は連続的な切換シーケンスの間に出力が電力を受け入れることを決定している。タイマ手段２４は、個別の出力Ａ，Ｂ，Ｃの各々のアクティブ出力、モードおよびデューティサイクルにしたがって切換え手段Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を駆動している。
【００５８】
この発明による制御原理は、図３に示されるタイプの多出力ＤＣ／ＤＣアップコンバータに限定されることはない。
【００５９】
複数の出力を有する他の幾つかのＤＣ／ＤＣコンバータが、アップコンバータまたはダウンコンバータまたはその両方を含んで構成されていても、この発明にしたがって制御され得るものである。
【００６０】
図６は、多出力ＤＣ／ＤＣアップ／ダウンコンバータ３０の回路構成図を示しており、このコンバータ３０は、２つの出力Ａ，Ｂと、概略的に上述したこの発明による制御原理にしたがってこのコンバータ３０を動作させるように構成されたコントローラ（制御手段）３１と、を有している。図示されたコンバータは、いわゆるブースト（ｂｏｏｓｔ―応援―）およびバック（ｂｕｃｋ―抵抗―）コンバータの組み合わせである。ブースト（アップ）モードにおいては、切換え手段Ｓ１が閉成され、切換え手段Ｓ２が開放されている。切換え手段Ｓ３と、出力電力をその出力に受け入れる方に依存する切換え手段Ｓ４またはＳ５の何れかとが、入力端子に供給された入力電圧Ｖｉｎをアップコンバートするように動作している。
【００６１】
バックモードにおいては、切換え手段Ｓ３が開放され、切換え手段Ｓ４またはＳ５の何れか一方が閉成されているので、切換え手段Ｓ１およびＳ２においては入力電圧が下方変換（ダウンコンバート）されてこの入力電圧よりも低い出力電圧を出力できる。このタイプのコンバータは、本願出願人によるＰＣＴ国際出願ＷＯ９５／３４１２１から公知である。
【００６２】
図７は、入力電圧Ｖｉｎと比較される負極性の出力電圧を提供する、２つの出力Ａ，Ｂを有すると共に、コントローラ（制御手段）４１を有する多出力ＤＣ／ＤＣ反転用コンバータ４０の回路図である。
【００６３】
図８は、正極性出力Ａと、負極性出力Ｂと、制御手段５１と、を有する多出力ＤＣ／ＤＣ変換器５０の回路図を示している。
【００６４】
図９は、出力端子４，６，７，８のそれぞれ２つの正極性出力Ａ，Ｂおよび２つの負極性出力Ｃ，Ｄと、制御手段６１と、を有する多出力ＤＣ／ＤＣアップ／ダウンコンバータ６０の回路図を示している。
【００６５】
図７、図８、図９に示された全ての回路図において、制御手段４１，５１，６１は、本発明にしたがって動作するように構成されている。
【００６６】
この技術分野の熟練者たちは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０において、例えば切換え手段Ｓ１は省略することができ、ダイオードＤにより置き換えることができる。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の電力変換効率を増加させるために、独立した切換え手段の使用は、各個のダイオードを越えて生じる相対的に大きな電圧降下を避けるために好適である。
【００６７】
この発明の動作原理にしたがって動作するＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、携帯用電子装置、または独立した電力供給源を形成するよう構成された、図３にブロック１２により概略的に表示されたような、電子装置１１と共にまたはその内部に用いられていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】
先行技術による単一のＤＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図２ａ】
図１に示されたＤＣ／ＤＣコンバータにおけるＰＦＭおよびＰＷＭモード用の誘導エネルギー蓄積手段における電流の流れを図解的表現で示す特性図である。
【図２ｂ】
図１に示されたＤＣ／ＤＣコンバータにおけるＰＦＭおよびＰＷＭモード用の誘導エネルギー蓄積手段における電流の流れを図解的表現で示す特性図である。
【図３】
制御手段を備えるこの発明の実施形態に係る多出力ＤＣ／ＤＣアップコンバータを示す回路図である。
【図４】
図３に示されたＤＣ／ＤＣコンバータにおける誘導エネルギー蓄積手段における電流の流れを図解的表現で示す特性図である。
【図５】
この発明の実施形態によるＤＣ／ＤＣコンバータの制御手段を示すブロック図である。
【図６】
制御手段を備えるこの発明の実施形態に係る多出力ＤＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図７】
制御手段を備えるこの発明の実施形態に係る多出力ＤＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図８】
制御手段を備えるこの発明の実施形態に係る多出力ＤＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図９】
制御手段を備えるこの発明の実施形態に係る多出力ＤＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【符号の説明】
２　エネルギー蓄積手段
９　制御手段
１０　ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ　多出力
Ｓ０ 〜Ｓ７　切換え手段
Ｔ　シーケンス
【図１】
2004503197.tif 000003
【図３】
2004503197.tif 000004
【図４】
2004503197.tif 000005
【図５】
2004503197.tif 000006
【図６】
2004503197.tif 000007
【図７】
2004503197.tif 000008
【図８】
2004503197.tif 000009
【図９】
2004503197.tif 000010
【国際公開パンフレット】
2004503197.tif 000011
2004503197.tif 000012
2004503197.tif 000013
2004503197.tif 000014
2004503197.tif 000015
2004503197.tif 000016
2004503197.tif 000017
2004503197.tif 000018
2004503197.tif 000019
2004503197.tif 000020
2004503197.tif 000021
2004503197.tif 000022
2004503197.tif 000023
2004503197.tif 000024
2004503197.tif 000025
2004503197.tif 000026
2004503197.tif 000027
2004503197.tif 000028
2004503197.tif 000029
【国際調査報告】
2004503197.tif 000030
2004503197.tif 000031