(57)【要約】【課題】本発明は、システムの電力損失を減少させる直流電圧の電圧変換器を提供する。【解決手段】本発明の電圧変換器は、ドライバーに接続される第一モスフェットと、第二モスフェットと、ＰＭＷ信号発生部と、電流検出回路及びサブ電圧変換部と、を備え、ドライバーは、ＰＭＷ信号発生部から送信されたＰＭＷ信号に基づいて、第一及び第二モスフェットを順次導通又は切断させ、インダクタンス及びキャパシタに充電又は放電させ、電流検出回路は、インダクタンスに流れる出力電流を検出し、且つ出力電流を対応する参考電圧に変換させ、サブ電圧変換部は、給電電源、電流検出回路及びドライバーに接続され、給電電源から出力された給電電圧を駆動電圧に変換し、且つ駆動電圧をドライバーに出力し、そして参考電圧に基づいて駆動電圧を調節し、駆動電圧をインダクタンスに流れる出力電流の変化に応じて前記駆動電圧を正方向に線形変化させる。【選択図】図２
2012257450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的かつ順次接続される給電電源と、ドライバーと、インダクタンスと、第一キャパシタと、共に前記ドライバーに電気的に接続される第一モスフェット及び第二モスフェットと、ＰＭＷ信号発生部と、電流検出回路と、サブ電圧変換部と、を備える直流電圧の電圧変換器であって、
前記ドライバーが前記ＰＭＷ信号発生部から送信されたＰＭＷ信号に基づいて、前記第一モスフェット及び第二モスフェットを順次導通又は切断させて、前記インダクタンス及びキャパシタに充電又は放電させ、
前記電流検出回路は、前記インダクタンスの両端に電気的に接続されて前記インダクタンスに流れる出力電流を検出し、且つ前記出力電流を対応する参考電圧に変換させ、
前記サブ電圧変換部は、前記給電電源、前記電流検出回路及び前記ドライバーに電気的に接続されて前記給電電源から出力された給電電圧を駆動電圧に変換し、且つ前記駆動電圧を前記ドライバーに出力し、前記サブ電圧変換部は、前記参考電圧に基づいて前記駆動電圧を調節し、前記インダクタンスに流れる出力電流の変化に応じて前記駆動電圧を正方向に線形変化させることを特徴とする直流電圧の電圧変換器。
【請求項２】
前記電流検出回路は、前記インダクタンスの両端に電気的に並列接続される電流検出部を備え、且つ前記インダクタンスに流れる出力電流の大きさを検出し、前記出力電流を電圧信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の直流電圧の電圧変換器。
【請求項３】
前記電流検出部は、第一レジスタと、第二キャパシタと、を備え、前記第一レジスタ及び前記第二キャパシタは、互いに直列接続され、且つ前記インダクタンスの両端に電気的に其々並列され、前記第二キャパシタの両端の電圧降下は、前記インダクタンスの等価レジスタの両端の電圧降下に等しいことを特徴とする請求項２に記載の直流電圧の電圧変換器。
【請求項４】
前記電流検出部は、前記第二キャパシタの両端の電圧を増幅する演算増幅部を更に備え、前記演算増幅部の正方向入力端及び逆方向入力端は、前記第二キャパシタの両端に其々電気的に接続され、前記演算増幅部の出力端は、前記サブ電圧変換部に電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の直流電圧の電圧変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換器に関し、特に直流電圧の電圧変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示したように、従来の技術において、直流電圧の電圧変換器（ＤＣ−ｔｏ−ＤＣ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０は、ドライバー１１と、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）信号発生部１２と、第一モスフェットＱ１１と、第二モスフェットＱ１２と、インダクタンスＬ１１と、キャパシタＣ１１と、を備える。その中で、モスフェットとは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＯＳＥＦＴ）を指す。前記ＰＷＭ信号発生部１２は、ＰＷＭ信号を前記ドライバー１１に送信する。前記ドライバー１１は、給電電圧がＶ１である給電電源１３に電気的に接続される。前記第一モスフェットＱ１１及び前記第二モスフェットＱ１２のゲート電極は、出力電源Ｖ２に接続される。前記ドライバー１１は、前記第一モスフェットＱ１１及び前記第二モスフェットＱ１２のゲート電極に、周波数及びデューティ比が、前記ＰＷＭ信号の周波数及びデューティ比と其々同じである駆動信号を送信して、前記第一モスフェットＱ１１及び前記第二モスフェットＱ１２を順次に導通又は切断することによって、前記インダクタンスＬ１１及びキャパシタＣ１１に充電と放電を繰り返させ、出力電圧Ｖ３を発生させる。
【０００３】
しかし、前記給電電源１３の給電電圧Ｖ１は、一般的には変化しないため、前記電圧変換器が駆動する負荷に必要な電流が比較的低い場合、システムの電力が大きく損失される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前記課題を解決し、システムの電力損失を減少させる直流電圧の電圧変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る直流電圧の電圧変換器は、ドライバーに接続される第一モスフェットと、第二モスフェットと、ＰＭＷ信号発生部と、電流検出回路及びサブ電圧変換部と、を備え、ドライバーは、ＰＭＷ信号発生部から送信されたＰＭＷ信号に基づいて、第一及び第二モスフェットを順次に導通又は切断させ、インダクタンス及びキャパシタに充電又は放電させ、電流検出回路は、インダクタンスに流れる出力電流を検出し、且つ出力電流を対応する参考電圧に変換させ、サブ電圧変換部は、給電電源、電流検出回路及びドライバーに接続され、給電電源から出力された給電電圧を駆動電圧に変換し、且つ駆動電圧をドライバーに出力し、そして参考電圧に基づいて駆動電圧を調節し、駆動電圧をインダクタンスに流れる出力電流の変化に応じて前記駆動電圧を正方向に線形変化させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る電圧変換部は、電流検出回路を介して、インダクタンスの出力電流を検出し、且つ前記出力電流を参考電圧に変換し、サブ電圧変換部は、給電電源が出力する給電電圧を、前記参考電圧の変化に従って変化する駆動電圧に変換して、ドライバーを駆動する。前記ドライバーの駆動電圧は、負荷の変化に応じて調整できるため、直流の前記電圧変換部の電力損失を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の電圧変換器の回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電圧変換器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図２に示したように、本発明の実施形態に係る電圧変換器２０は、ドライバー２１と、ＰＷＭ信号発生部２２と、給電電源２３と、電流検出回路２４と、サブ電圧変換部２５と、入力電源２６と、第一モスフェットＱ２１と、第二モスフェットＱ２２と、インダクタンスＬ２１と、第一キャパシタＣ２１と、を備える。前記電流検出回路２４は、前記インダクタンスＬ２１に流れる出力電流Ｉｏを計測し、且つ前記出力電流Ｉｏを参考電圧Ｖｒｅｆに変換する。前記サブ電圧変換部２５は、前記参考電圧Ｖｒｅｆに基づいて前記給電電源２３の給電電圧ＶＣを駆動電圧ＶＤに変換することにより、前記駆動電圧ＶＤを前記出力電流Ｉｏの変化に応じて線形変換させる。前記ドライバー２１は、前記駆動電圧ＶＤを前記第一モスフェットＱ２１のゲート電極Ｇ１及び前記第二モスフェットＱ２２のゲート電極Ｇ２に出力し、前記ＰＷＭ信号発生部２２から送信されたＰＷＭ信号に従って、前記第一モスフェットＱ２１及び前記第二モスフェットＱ２２を導通又は切断する。
【０００９】
前記ドライバー２１は、電源入力ピンＶＣＣと、ＰＷＭ信号入力ピンＰＷＭと、第一出力ピンＵＧＡＴＥと、第二出力ピンＬＧＡＴＥと、位相ピンＰＨＡＳＥと、を備える。
【００１０】
前記ＰＷＭ信号発生部２２の出力端は、前記ドライバー２１のＰＷＭ信号入力ピンＰＷＭに電気的に接続されて、前記ドライバー２１にＰＷＭ信号を送信する。
【００１１】
前記第一モスフェットＱ２１のゲート電極Ｇ１は、前記ドライバー２１の第一出力ピンＵＧＡＴＥに電気的に接続され、前記第一モスフェットＱ２１のドレイン電極Ｄ１は、前記入力電源２６に電気的に接続されて、前記入力電源２６から出力された電圧Ｖｉｎを受ける。前記モスフェットＱ２１が導通すると、前記入力電源２６は、前記第一モスフェットＱ２１を通じて、前記インダクタンスＬ２１及び前記第一キャパシタＣ２１を充電する。前記第二モスフェットＱ２２のゲート電極Ｇ２は、前記ドライバー２１の第二出力ピンＬＧＡＴＥに電気的に接続され、前記第二モスフェットＱ２２のソース電極Ｓ２は、接地され、前記第二モスフェットＱ２２のドレイン電極Ｄ２は、前記第一モスフェットＱ２１のソース電極Ｓ１に電気的に接続され、且つ前記ドライバー２１の位相ピンＰＨＡＳＥは、前記第二モスフェットＱ２２のドレイン電極Ｄ２と前記第一モスフェットＱ２１のソース電極Ｓ１との間に電気的に接続される。
【００１２】
前記インダクタンスＬ２１と前記第一キャパシタＣ２１とは直列接続され、前記インダクタンスＬ２１の他端は、前記第二モスフェットＱ２２のドレイン電極Ｄ２と前記第一モスフェットＱ２１のソース電極Ｓ１との間に電気的に接続され、前記第一キャパシタＣ２１の他端は接地され、且つ前記インダクタンスＬ２１と前記第一キャパシタＣ２１との間から出力される出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏが負荷（図示せず）に提供される。
【００１３】
前記電流検出回路２４は、電流検出部２４１及び演算増幅部２４３を備える。前記電流検出器２４１は、前記インダクタンスＬ２１の両端の電流を検出し、且つその電流を電圧信号に変換し、前記演算増幅部２４３は、前記電流検出部２４１が出力した電圧を増幅する。具体的には、前記電流検出部２４１は、第一レジスタＲ２１及び第二キャパシタＣ２２と、を備える。前記第一レジスタＲ２１と前記第二キャパシタＣ２２とが直列接続された後、前記インダクタンスＬ２１の両端に並列に接続される。
【００１４】
また、前記第一レジスタＲ２１の他端は、前記インダクタンスＬ２１と前記第一モスフェットＱ２１のソース電極Ｓ１との間に電気的に接続され、前記第二キャパシタＣ２２の他端は、前記インダクタンスＬ２１と前記第一キャパシタＣ２１との間に電気的に接続される。前記演算増幅部２４３の正方向入力端と逆方向入力端は、前記第二キャパシタＣ２２の両端に其々電気的に接続され、前記演算増幅部２４３の出力端は、前記サブ電圧変換部２５に電気的に接続される。前記演算増幅部２４３の正方向入力端と前記キャパシタＣ２２との間に第二レジスタＲ２２が直列接続され、前記演算増幅部２４３の逆方向入力端と前記キャパシタＣ２２との間に第三レジスタＲ２３が直列接続されている。また、前記演算増幅部２４３の正方向入力端は、更に、接地されている第四レジスタＲ２４に直列接続される。前記演算増幅部２４３の逆方向入力端と出力端との間には、第五レジスタＲ２５が接続されている。前記第二レジスタＲ２２、前記第三レジスタＲ２３、前記第四レジスタＲ２４及び前記第五レジスタＲ２５の抵抗値を調整することによって、前記演算増幅部２４３の増幅倍数を調整することができる。
【００１５】
前記インダクタンスＬ２１の時間定数と前記電流検出部の時間定数とが等しくように、前記第一レジスタＲ２１及び前記第二キャパシタＣ２２の値を適切に設定する。即ち、前記インダクタンスＬ２１の時間定数を、前記第一レジスタＲ２１の時間定数と前記第二キャパシタＣ２２の時間定数との積と等しくようにする。この時、前記第二キャパシタＣ２２の両端の電圧降下は、前記インダクタンスＬ２１の等価レジスタの両端の電圧降下に等しい。前記演算増幅部２４３は、前記第二キャパシタＣ２２の両端の電圧を参考電圧Ｖｒｅｆに増幅した後、その参考電圧Ｖｒｅｆを前記サブ電圧変換部２５に出力する。
【００１６】
前記サブ電圧変換部２５は、前記給電電源２３と、前記演算増幅部２４３及び前記ドライバー２１の電源出力ピンＶＣＣに電気的に接続される。前記サブ電変変換部２５は、前記給電電源２３が出力した給電電圧ＶＣを前記駆動電圧ＶＤに変換して、前記ドライバー２１に出力する。前記サブ電圧変換部２５は、前記参考電圧Ｖｒｅｆの大きさに基づいて、前記駆動電圧ＶＤの大きさを調節する。これにより、前記駆動電圧ＶＤは、前記インダクタンスＬ２１の出力電流Ｉｏの変化に応じて正方向の線形変化を呈する。即ち、前記駆動電圧ＶＤは、前記出力電流Ｉｏの増大に従って増大され、同様に、前記出力電流Ｉｏの減少に従って減少される。例えば、前記インダクタンスＬ２１の出力電流Ｉｏが減少すると、前記インダクタンスＬ２１の電圧、即ち第二キャパシタＣ２２の電圧が減少し、前記演算増幅部２４３が出力する参考電圧Ｖｒｅｆも減少し、前記サブ電圧変換部２５は、前記駆動電圧ＶＤを小さくなる。
【００１７】
本発明の前記電圧変換器２０は、前記電流検出回路２４を介して、前記インダクタンスＬ２１の出力電流Ｉｏを検出し、且つ前記出力電流Ｉｏを参考電圧Ｖｒｅｆに変換し、前記サブ電圧変換部２５は、前記給電電源２３が出力する給電電圧ＶＣを、前記参考電圧Ｖｒｅｆの変化に従って変化する駆動電圧ＶＤに変換して、前記ドライバー２１を駆動する。前記ドライバー２１の駆動電圧ＶＤは、負荷の変化に応じて調整できるため、直流の前記電圧変換器２０の電力損失を大幅に減少させることができる。
【００１８】
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲から決まる。
【符号の説明】
【００１９】
１１、２１  ドライバー
１２、２２  ＰＷＭ信号発生部
１３、２３  給電電源
１０、２０  電圧変換器
２４  電流検出回路
２４１  電流検出部
２４３  演算増幅部
２５  サブ電圧変換部
Ｖ２、２６  入力電源
Ｌ１１、Ｌ２１  インダクタンス
Ｃ１１、キャパシタ
Ｑ１１、Ｑ２１、第一モスフェット
Ｑ１２、Ｑ２２  第二モスフェット
Ｇ１、Ｇ２  ゲート電極
Ｓ１、Ｓ２  ソース電極
Ｄ１、Ｄ２  ドレイン電極
Ｃ２１  第一キャパシタ
Ｃ２２  第二キャパシタ
Ｒ２１  第一レジスタ
Ｒ２２  第二レジスタ
Ｒ２３  第三レジスタ
Ｒ２４  第四レジスタ
Ｒ２５  第五レジスタ
Ｖ１、ＶＣ  給電電圧
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｒｅｆ  参考電圧
ＶＤ  駆動電圧
Ｖ３、Ｖｏ  出力電圧
Ｉｏ  出力電流
ＶＣＣ  電源入力ピン
ＰＷＭ  ＰＷＭ信号入力ピン
ＵＧＡＴＥ  第一出力ピン
ＬＧＡＴＥ  第二出力ピン
ＰＨＡＳＥ  位相ピン
【図１】
2012257450.tif 000003
【図２】
2012257450.tif 000004