(57)【要約】【課題】一定の出力電圧を得るための動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。【解決手段】降圧コンバータ部と、昇圧コンバータ部と、昇圧モード、昇降圧モード、及び降圧モードから選択される２つの動作モードに対応する駆動信号を出力する制御部を備え、制御部は、誤差信号を出力する誤差増幅回路と、第１の三角波信号と第１の三角波信号と同じ周期かつ第１の三角波信号よりも振幅が小さい第２の三角波信号とを出力する発振回路と、第１の三角波信号と誤差信号とを比較して第１の駆動信号を生成し、第２の三角波信号と誤差信号とを比較して第２の駆動信号を生成する比較回路と、デューティー比に基づいて動作モード制御信号を出力する動作モード制御回路を含み、比較回路は動作モード制御信号に基づいて第１の駆動信号と第２の駆動信号とのいずれかを出力する動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータである。【選択図】図５
2012034516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスイッチを有する降圧コンバータ部と、
第２のスイッチを有する昇圧コンバータ部と、
前記第１のスイッチを常時導通し、前記第２のスイッチをオン／オフする昇圧モード、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを相補的にオン／オフする昇降圧モード、及び前記第１のスイッチをオン／オフして前記第２のスイッチを常時開放する降圧モードの３つの動作モードから選択される２つの動作モードの各々に対応する駆動信号を生成して出力する制御部とを備え、
前記制御部は、
出力電圧に関する信号と第１の基準電圧との誤差を増幅した誤差信号を生成して出力する誤差増幅回路と、
所定の周期を有する第１の三角波信号と、前記第１の三角波信号と同じ周期であり、かつ、前記第１の三角波信号よりも小さい振幅である第２の三角波信号とを出力する発振回路と、
前記第１の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第１の駆動信号を生成し、前記第２の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第２の駆動信号を生成する比較回路と、
駆動信号のデューティー比に基づいて、前記３つの動作モードから選択される２つの動作モードを切り替えるための動作モード制御信号を出力する動作モード制御回路とを含み、
前記比較回路は、前記動作モード制御信号に基づいて、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とのいずれかを選択して前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに出力し、
前記第１の駆動信号は前記昇圧モードに対応する信号であり、前記第２の駆動信号は前記昇降圧モードに対応する信号であるか、又は前記第１の駆動信号は前記昇降圧モードに対応する信号であり、前記第２の駆動信号は前記降圧モードに対応する信号であることを特徴とする動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記比較回路は、
前記誤差信号と前記第１の三角波信号とを入力して、前記第１の駆動信号を出力する第１のＰＷＭコンパレータと、
前記誤差信号と前記第２の三角波信号とを入力して、前記第２の駆動信号を出力する第２のＰＷＭコンパレータと
を有することを特徴とする請求項１に記載の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記比較回路は、前記動作モード制御信号に基づいて、前記第１の駆動信号又は前記第２の駆動信号のいずれかを選択するための切替手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
第１のスイッチを有する降圧コンバータ部と、
第２のスイッチを有する昇圧コンバータ部と、
前記第１のスイッチを常時導通し、前記第２のスイッチをオン／オフする昇圧モード、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを相補的にオン／オフする昇降圧モード、及び前記第１のスイッチをオン／オフして前記第２のスイッチを常時開放する降圧モードの３つの動作モードの各々に応じた駆動信号を生成して出力する制御部とを備え、
前記制御部は、
出力電圧に関する信号と第１の基準電圧との誤差を増幅した誤差信号を生成して出力する誤差増幅回路と、
所定の周期を有する第１の三角波信号と、該第１の三角波信号と同じ周期であり、かつ、第１の三角波信号よりも小さい振幅である第２の三角波信号の２種類の三角波信号と、該第１及び第２の三角波信号と同じ周期であり、かつ、第２の三角波信号よりも小さい振幅である第３の三角波信号を出力する発振回路と、
前記第１の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第１の駆動信号を生成し、前記第２の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第２の駆動信号を生成し、前記第３の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第３の駆動信号を生成する比較回路と、
駆動信号のデューティー比に基づいて、動作モードを切り替えるための動作モード制御信号を出力する動作モード制御回路とを含み、
前記比較回路は、前記動作モード制御信号に基づいて、前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号と、前記第３の駆動信号とのうちの１つを選択して前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに出力し、
前記第１の駆動信号は前記昇圧モードに対応し、前記第２の駆動信号は前記昇降圧モードに対応し、前記第３の駆動信号は前記降圧モードに対応することを特徴とする動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記比較回路は、
前記誤差信号と前記第１の三角波信号とを入力して、前記第１の駆動信号を出力する第１のＰＷＭコンパレータと、
前記誤差信号と前記第２の三角波信号とを入力して、前記第２の駆動信号を出力する第２のＰＷＭコンパレータと、
前記誤差信号と前記第３の三角波信号とを入力して、前記第３の駆動信号を出力する第３のＰＷＭコンパレータと
を有することを特徴とする請求項４に記載の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記比較回路は、前記動作モード制御信号に基づいて、前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号と、前記第３の駆動信号とのうちの１つを選択するための切替手段を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項７】
降圧コンバータ部と昇圧コンバータ部とを有し、
前記降圧コンバータを常にオンし、前記昇圧コンバータ部を出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフする昇圧モードと、前記降圧コンバータ部と前記昇圧コンバータ部を出力電圧に応じたデューティー比で相補的にオン／オフする昇降圧モードと、前記昇圧コンバータ部を常にオフし、前記降圧コンバータ部を出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフする降圧モードとの３つの動作モードから選択される少なくとも２つの動作モードを切り替えて制御する動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記デューティー比は、出力電圧に応じた信号と、前記３つの動作モードのデューティー比を定めるための複数の三角波信号の各々と、を比較することで定められ、
一方の動作モードで動作しているときに、前記デューティー比が所定の値に達した場合に、降圧コンバータ部及び昇圧コンバータ部に入力される駆動信号を切り替え前の駆動信号とは異なる駆動信号に切り替えることを特徴とする動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項８】
昇降圧モードのデューティー比を定めるための三角波信号は、昇圧モードのデューティー比を定めるための三角波信号と同じ周期の三角波信号であり、かつ、昇圧モードのデューティー比を定めるための三角波信号よりも振幅が小さく、
降圧モードのデューティー比を定めるための三角波信号は、昇圧モードのデューティー比を定めるための三角波信号と同じ周期の三角波信号であり、かつ、昇降圧モードのデューティー比を定めるための三角波信号よりも振幅が小さいことを特徴とする請求項７に記載の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項９】
前記出力電圧に応じた信号を生成する回路は、いずれの動作モードでも同じであることを特徴とする請求項７又は８に記載の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ及び動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、ある電圧の直流電流を異なる電圧の直流電流に変換するものである。ＤＣ−ＤＣコンバータとしては、従来から、昇圧モード、昇降圧モード、降圧モード等の動作モードを切り替えて動作する動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータが知られている。
【０００３】
動作モードを切り替えるための手段として、特許文献１に記載されているような、入力電圧と出力電圧とを比較して切り替える手段や、特許文献２に記載されているような、各動作モードにおいて駆動信号のパルス幅と周期の比を示すデューティー比に応じて切り替える手段等が知られている。
【０００４】
図１は、特許文献１に記載されているような入出力電圧比較による従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。図１には、降圧コンバータ部２０と、昇圧コンバータ部３０と、誤差増幅回路８１と、発振回路８２と、比較回路８３と、入出力電圧比較回路８４とが示されている。降圧コンバータ部２０は、第１のスイッチ２１と、整流手段２２と、インダクタ２３とを有する。昇圧コンバータ部３０は、インダクタ２３と、第２のスイッチ３１と、整流手段３２と、平滑手段３３とを有する。インダクタ２３は、降圧コンバータ部２０と昇圧コンバータ部３０とで共有されている。
【０００５】
図１に示される動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、入出力電圧比較回路８４が入力電圧と出力電圧とを比較して、その比較に基づいて制御信号を出力することにより、動作モードを切り替えている。
【０００６】
図２は、特許文献２に記載されているような、駆動信号のデューティー比による従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。図２には、降圧コンバータ部２０と、昇圧コンバータ部３０と、誤差増幅回路９１と、発振回路９２と、比較回路９３と、スイッチ制御回路９４と、動作モード切替回路９５とが示されている。降圧コンバータ部２０は、第１のスイッチ２１と、整流手段２２と、インダクタ２３とを有する。昇圧コンバータ部３０は、インダクタ２３と、第２のスイッチ３１と、整流手段３２と、平滑手段３３とを有する。インダクタ２３は、降圧コンバータ部２０と昇圧コンバータ部３０とで共有されている。図２に示される動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、動作モード切替回路９５が駆動信号のデューティー比に応じてスイッチ制御回路９４に制御信号を出力することにより動作モードを切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２５１０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２０８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の入出力電圧の比較により動作モードを切り替える手段では、入力電圧と出力電圧が等しくなる付近ではいずれの動作モードでも動作しない領域があり、好ましくない。また、特許文献１に記載の入出力電圧の比較により動作モードを切り替える手段、及び特許文献２に記載の各動作モードの駆動信号のデューティー比に応じて動作モードを切り替える手段では、動作モードが切り替わった瞬間から定常状態になるまでの過渡状態の間のデューティー比が所望の値とならず、ダウンシュート（出力電力不足）やオーバーシュート（出力電力過剰）を起こしてしまう。
【０００９】
図３は、従来のＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧１０Ｖのときの昇圧モード及び昇降圧モードにおける駆動信号のデューティー比と出力電圧の関係を例示する。例えば、従来のＤＣ−ＤＣコンバータを昇圧モードでデューティー比２０％（出力電圧１２．５Ｖ）で制御していたときに、昇降圧モードへ切り替えた場合を考える。回路内の容量素子や誘導素子等の影響を勘案しないと、切り替えた瞬間の過渡状態として昇降圧モードでデューティー比２０％で動作するため、出力電圧は２．５Ｖとなりダウンシュートが発生する。ＤＣ−ＤＣコンバータを昇降圧モードから昇圧モードに切り替えたときは、逆にオーバーシュートが発生する。
【００１０】
ダウンシュートが発生すると、負荷となる回路の誤動作や、動作のばらつき（例えば、負荷がＬＥＤの場合に出力光がチラつく等）が生じ得る。また、オーバーシュートが発生すると、負荷となる回路の部品の耐圧オーバーにより部品が故障したり、入力ラッシュ電流によりヒューズの溶断等が生じ得る。
【００１１】
そこで本発明は、動作モードが切り替わった瞬間から、所望のデューティー比で動作し、ダウンシュートやオーバーシュートの発生を抑制するための動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を鑑みて鋭意検討した結果、第１のスイッチを有する降圧コンバータ部と、第２のスイッチを有する昇圧コンバータ部と、前記第１のスイッチを常時導通し、前記第２のスイッチをオン／オフする昇圧モード、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを相補的にオン／オフする昇降圧モード、及び前記第１のスイッチをオン／オフして前記第２のスイッチを常時開放する降圧モードの３つの動作モードから選択される２つの動作モードの各々に対応する駆動信号を生成して出力する制御部とを備え、前記制御部は、出力電圧に関する信号と第１の基準電圧との誤差を増幅した誤差信号を生成して出力する誤差増幅回路と、所定の周期を有する第１の三角波信号と、前記第１の三角波信号と同じ周期であり、かつ、前記第１の三角波信号よりも小さい振幅である第２の三角波信号とを出力する発振回路と、前記第１の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第１の駆動信号を生成し、前記第２の三角波信号と前記誤差信号とを比較して第２の駆動信号を生成する比較回路と、駆動信号のデューティー比に基づいて、前記３つの動作モードから選択される２つの動作モードを切り替えるための動作モード制御信号を出力する動作モード制御回路とを含み、前記比較回路は、前記動作モード制御信号に基づいて、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とのいずれかを選択して前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに出力し、前記第１の駆動信号は前記昇圧モードに対応する信号であり、前記第２の駆動信号は前記昇降圧モードに対応する信号であるか、又は前記第１の駆動信号は前記昇降圧モードに対応する信号であり、前記第２の駆動信号は前記降圧モードに対応する信号であることを特徴とする動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにより上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、動作モードが切り替わった瞬間から所望のデューティー比で動作し、ダウンシュートやオーバーシュートの発生を抑制するための動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその制御方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】入出力電圧比較による従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図２】駆動信号のデューティー比による従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図３】従来のＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧モードと昇降圧モードにおける駆動信号のデューティー比と出力電圧の関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図である。
【図５】図４で示される本発明の第１の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の構成をより詳細に示した回路図である。
【図６】本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて平滑手段の一端の電位とグラウンドの間の電圧を分圧するための他の構成を示す図である。
【図７】本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの発振回路、比較回路及び動作モード制御回路の他の構成を例示する図である。
【図８】本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの比較回路の詳細図である。
【図９】本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの比較回路における各信号の波形を示す図である。
【図１０】本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧モード及び昇降圧モードにおいて出力電圧を２０Ｖにするための入力電圧と駆動信号のデューティー比との関係を示す図である。
【図１１】三角波信号を用いた動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、昇圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの各波形図である。
【図１２】三角波信号を用いた動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、降圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの各波形図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
図４は、本発明の第１の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図である。図４に示されるように、動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、入力ノード１１と接続された降圧コンバータ部２０と、降圧コンバータ部２０と接続された昇圧コンバータ部３０と、昇圧コンバータ部３０と接続された制御部４０及び出力ノード１２を備える。該動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、降圧コンバータ部２０の入力側に入力ノード１１を有し、昇圧コンバータ部３０の出力側と制御部４０の間に出力ノード１２を有する。降圧コンバータ部２０は、入力ノード１１と接続された第１のスイッチ２１と、第１のスイッチ２１及びグラウンド端子と接続された整流手段２２と、一方の端子に第１のスイッチ２１及び整流手段２２が接続されたインダクタ２３とを有する。昇圧コンバータ部３０は、インダクタ２３と、インダクタ２３の他方の端子及びグラウンド端子と接続された第２のスイッチ３１と、インダクタ２３の他方の端子及び第２のスイッチ３１と接続された整流手段３２と、一方の端子に整流手段３２及び出力ポート１２が接続され、他方の端子にグラウンド端子が接続された平滑手段３３とを有する。インダクタ２３は、降圧コンバータ部２０と昇圧コンバータ部３０とで共有されている。
【００１６】
第１のスイッチ２１及び第２のスイッチ３１は、所望のタイミングで回路の導通・遮断が可能なものであれば特に制限されず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、又はＩＧＢＴなどが挙げられる。制御性の観点及び製造プロセスの観点からＭＯＳＦＥＴが好適に用いられる。
【００１７】
制御部４０は、誤差増幅回路４１と、発振回路４２と、比較回路４３と、動作モード制御回路４４とを備える。誤差増幅回路４１は昇圧コンバータ部３０の出力側に接続され、さらに比較回路４３と接続されている。発振回路４２は、比較回路４３と接続されている。動作モード制御回路４４は、比較回路４３と接続されている。
【００１８】
誤差増幅回路４１は誤差信号Ｓ１を出力し、発信回路４２は第１の三角波信号Ｓ２１と第２の三角波信号Ｓ２２を出力し、動作モード制御回路４４は動作モード制御信号Ｓ４３を出力する。比較回路４３は、誤差信号Ｓ１と、第１の三角波信号Ｓ２１と、第２の三角波信号Ｓ２２と、動作モード制御信号Ｓ４３とを入力して、駆動信号Ｓ３３と駆動信号Ｓ３４とを生成して、それぞれ、降圧コンバータ部２０の第１のスイッチ２１と昇圧コンバータ部３０の第２のスイッチ３１とに出力する。
【００１９】
以下に、本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０においてとることのできる昇圧モード、昇降圧モード、及び降圧モードについて説明する。動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４により、昇圧コンバータ部２０の第１のスイッチ２１及び降圧コンバータ部３０の第２のスイッチ３１のオン／オフを制御することによって、昇圧モード、昇降圧モード、降圧モードをとることができる。
【００２０】
駆動信号Ｓ３３により第１のスイッチ２１を常時導通させ、出力電圧に応じたデューティー比を有する駆動信号Ｓ３４により第２のスイッチ３１を一定周期でオン／オフする場合は昇圧モードとなる。昇圧モードの場合、入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUTと駆動信号Ｓ３４のデューティー比Ｄとの間の関係は、下記式（１）で表される。
【００２１】
【数１】
2012034516.tif 000003
【００２２】
出力電圧に応じたデューティー比を有する駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４により第１のスイッチ２１及び第２のスイッチ３１を相補的にオン／オフする場合は昇降圧モードとなる。昇降圧モードの場合、入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUTと駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４のデューティー比Ｄの関係は、下記式（２）で表される。
【００２３】
【数２】
2012034516.tif 000004
【００２４】
出力電圧に応じたデューティー比を有する駆動信号Ｓ３３により第１のスイッチ２１を一定周期でオン／オフし、駆動信号Ｓ３４により第２のスイッチ３１を常時開放する場合は降圧モードとなる。降圧モードの場合、入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUTと駆動信号Ｓ３３のデューティー比Ｄの関係は、下記式（３）で表される。
【００２５】
【数３】
2012034516.tif 000005
【００２６】
本実施形態の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧モード、昇降圧モード、降圧モードの３つの動作モードから選択された少なくとも２つの動作モードのうちから、動作モードが選択されるものであれば特に制限されず、３つの動作モード全てから動作モードが選択されるものであってもよいし、当該３つの動作モード以外の動作モード（例えばスイッチ２１及び３１の両方をオフにするスリープモード）をさらに選択してもよい。
【００２７】
図５は、図４で示される本発明の第１の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０における誤差増幅回路４１と、発振回路４２と、比較回路４３と、動作モード制御回路４４との構成をより詳細に示した回路図である。図５に示されるように、誤差増幅回路４１は、エラーコンパレータ５１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、容量素子Ｃ１と、第１の基準電圧Ｖref1とを有する。エラーコンパレータ５１の出力ノード１２とグラウンドとの間に直列に接続される抵抗Ｒ３と容量素子Ｃ１とで、ＲＣ補償回路が構成される。誤差増幅回路４１は、昇圧コンバータ部３０の平滑手段３３からの出力値と第１の基準電圧Ｖref1との誤差を増幅した誤差信号Ｓ１を生成して比較回路３４に出力する。
【００２８】
ここで、平滑手段３３からの出力値は、平滑手段３３の一端の電圧値と一定の相関を有する値であれば特に制限されず、例えば、平滑手段３３の一端の電圧値そのものであってもよい。図５で示される動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０においては、平滑手段３３からの出力値を、平滑手段３３の一端の電位とグラウンドとの間の電圧を抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２により分圧した電圧値とした。
【００２９】
誤差増幅回路４１のエラーコンパレータ５１は、平滑手段３３からの出力値と第１の基準電圧Ｖref1とを入力して誤差信号Ｓ１を生成し、当該誤差信号Ｓ１を比較回路４３に出力する。
【００３０】
平滑手段３３の一端の電位とグラウンドとの間の電圧を分圧するための他の手段として、例えば、図６で示される構成が挙げられる。図６は、本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０において平滑手段３３の一端の電位とグラウンドの間の電圧を分圧するための他の構成を示す。
【００３１】
図６に示されるように、平滑手段３３の出力端に存在する出力ノード１２に負荷７１として直列接続されたＬＥＤが接続され、負荷７１のもう一端とグラウンドの間に接続される抵抗素子によって分圧された電圧値が誤差増幅回路４１に入力される。
【００３２】
また、図示はしないが負荷７１に流れる電流を誤差増幅回路４１の一端に入力し、所望の定電流を誤差増幅回路４１の他端に入力し、誤差信号Ｓ１を生成することも可能である。
【００３３】
発振回路４２は、所定の周期を有する第１の三角波信号Ｓ２１と、該第１の三角波信号Ｓ２１と同じ周期であり、かつ、第１の三角波信号Ｓ２１よりも小さい振幅である第２の三角波信号Ｓ２２の２種類の三角波信号を出力するものとすることができる。
【００３４】
図５で示される動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０において使用する発振回路４２として、１つの発振回路により第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２を並行して生成して出力するものを使用した。
【００３５】
ここで、本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０において用いることのできる他の発振回路としては、例えば、後述する図７に示すような、動作モード制御信号Ｓ４３に応じて第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２の一方を生成して出力するものが挙げられる。
【００３６】
また、２つの発振回路を用いて、一方の発振回路が第１の三角波信号Ｓ２１を生成して出力し、他方の発振回路が第２の三角波信号Ｓ２２を生成して出力する構成としてもよいが、容易に制御する観点からは、１つの発振回路によって第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２を生成して出力するものが好ましい。
【００３７】
図５に示されるように、比較回路４３は、誤差増幅回路４１及び発振回路４２と接続された第１のＰＷＭコンパレータ５２及び第２のＰＷＭコンパレータ５３と、切替手段５４と、バッファ回路５５、５６とを備える。また、第１のＰＷＭコンパレータ５２又は第２のＰＷＭコンパレータ５３は、切替手段５４を介してバッファ回路５５、５６と接続される。比較回路４３は、第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２と、誤差信号Ｓ１と、後述する動作モード制御信号Ｓ４３とを入力し、駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を生成して出力する。
【００３８】
第１のＰＷＭコンパレータ５２は、誤差信号Ｓ１と第１の三角信号Ｓ２１とを入力して第１の比較信号Ｓ３１を生成して出力する。第２のＰＷＭコンパレータ５３は、誤差信号Ｓ１と第２の三角信号Ｓ２２とを入力して第２の比較信号Ｓ３２を生成して出力する。
【００３９】
切替手段５４は、後述する動作モード制御信号Ｓ４３に応じて、第１のＰＷＭコンパレータ５２から出力された第１の比較信号Ｓ３１と第２のＰＷＭコンパレータ５３から出力された第２の比較信号Ｓ３２とのいずれか一方を選択可能なように構成されている。
【００４０】
バッファ回路５５は、第１の比較信号Ｓ３１又は第２の比較信号Ｓ３２を入力して、駆動信号Ｓ３４を生成して第２のスイッチ３１に出力するように構成される。バッファ回路５６は、第１の比較信号Ｓ３１又は第２の比較信号Ｓ３２を入力して、駆動信号Ｓ３３を生成して第１のスイッチ２１に出力するように構成される。
【００４１】
バッファ回路５５は、後述する動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて、第１の比較信号Ｓ３１及び第２の比較信号Ｓ３２を増幅することより、一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比で第２のスイッチ３１をオン／オフさせるように駆動信号Ｓ３４を設定することができる。バッファ回路５６は、後述する動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて、第１の比較信号Ｓ３１及び第２の比較信号Ｓ３２を増幅することより、一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比で第１のスイッチ２１をオン／オフさせるように駆動信号Ｓ３３を設定することができる。
【００４２】
また、バッファ回路５５は、後述する動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて、第２のスイッチ３１を常時オンする又は常時オフするように駆動信号Ｓ３４を設定することができる。バッファ回路５６は、後述する動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて、第１のスイッチ２１を常時オンする又は常時オフするように駆動信号Ｓ３３を設定することができる。
【００４３】
比較回路４３は、第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２と誤差信号Ｓ１とを比較して、駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４のいずれか一方を生成して出力することが可能であれば特に制限されない。図５に示すように、発振回路４２が第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２を並行して出力する場合は、誤差信号Ｓ１と第１の三角波信号Ｓ２１を入力して第１の比較信号Ｓ３１を出力する第１のＰＷＭコンパレータ５２と、誤差信号Ｓ１と第２の三角波信号Ｓ２２を入力して第２の比較信号Ｓ３２を出力する第２のＰＷＭコンパレータ５３とを有することが回路構成を容易にする観点から好ましい。
【００４４】
第１の比較信号Ｓ３１及び第２の比較信号Ｓ３２の周期は、第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２の周期と等しい。また、第１の比較信号Ｓ３１は、第１の三角波信号Ｓ２１の振幅と誤差信号Ｓ１のレベルとに応じてオン時間が定まる方形波信号であり、第２の比較信号Ｓ３２は、第２の三角波信号Ｓ２２の振幅と誤差信号Ｓ１のレベルとに応じてオン時間が定まる方形波信号である。第１の比較信号Ｓ３１及び第２の比較信号Ｓ３２は、回路構成や動作モードによっては、そのまま駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４として使用することも可能である。しかしながら、第１のスイッチ２１及び第２のスイッチ３１を精密に制御する観点から、第１の比較信号Ｓ３１又は第２の比較信号Ｓ３２をバッファ回路５５、５６を介して増幅することにより、駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を生成して、それぞれ第１のスイッチ２１及び第２のスイッチ３１に出力することが好ましい。
【００４５】
比較回路４３は、動作モードに応じて駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を容易かつ正確に制御する観点から、動作モード制御信号Ｓ４３に応じて第１のＰＷＭコンパレータ５２及び第２のＰＷＭコンパレータ５３からの出力のいずれか一方を選択する切替手段５４を有することが好ましい。
【００４６】
図５に示されるように、動作モード制御回路４４は、第３のＰＷＭコンパレータ５７と、第４のＰＷＭコンパレータ５８と、ＮＯＲ回路５９と、ＡＮＤ回路６０と、ＳＲフリップフロップ回路６１と、遅延回路６２、６３と、ＮＯＴ回路６４と、第２の基準電圧Ｖref2と、第３の基準電圧Ｖref3とを有する。
【００４７】
動作モード制御回路４４は、上述の３つの動作モードから選択された少なくとも２つの動作モードを切り替えるための動作モード制御信号Ｓ４３を生成して、比較回路４３に出力する。動作モード制御信号Ｓ４３は、信号Ｓ４０のデューティー比、すなわち駆動信号のデューティー比に応じて動作モードを切り替させるための信号である。動作モード制御信号Ｓ４３を比較回路４３の切替手段５４に入力することにより、比較回路４３は動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて切替手段５４、及びバッファ回路５５、５６を制御して、選択された動作モードに応じた駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を生成することが可能である。
【００４８】
動作モード制御回路４４により昇圧モードが選択された場合、動作モード制御信号Ｓ４３がバッファ回路５５、５６に入力され、比較回路４３は第１のスイッチ２１を常時オンにするように駆動信号Ｓ３３を生成し、第２のスイッチ３１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３４を生成することができる。
【００４９】
動作モード制御回路４４により昇降圧モードが選択された場合、動作モード制御信号Ｓ４３がバッファ回路５５、５６に入力され、比較回路４３は第１のスイッチ２１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３３を生成し、第２のスイッチ３１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３４を生成することができる。
【００５０】
動作モード制御回路４４により降圧モードが選択された場合、動作モード制御信号Ｓ４３がバッファ回路５５、５６に入力され、比較回路４３は第２のスイッチ３１を常時オフにするように駆動信号Ｓ３４を生成し、第１のスイッチ２１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３３を生成することができる。
【００５１】
図７は、本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の発振回路４２、比較回路４３及び動作モード制御回路４４の他の構成を例示する。図７に示される動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、入力ノード１１及び出力ノード１２と、降圧コンバータ部２０と、昇圧コンバータ部３０と、誤差増幅回路４１と、発振回路４２と、比較回路４３と、動作モード制御回路４４とを備える。
【００５２】
比較回路４３は、第１のＰＷＮコンパレータ５２と、バッファ回路５５、５６とを有する。動作モード制御回路４４は、動作モード制御信号Ｓ４３を発振回路４２及び比較回路４３に出力するように構成されている。発振回路４２は、動作モード制御回路４４から出力された動作モード制御信号Ｓ４３を入力し、動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて第１の三角波信号Ｓ２１又は第２の三角波信号Ｓ２２のいずれか一方を出力するように構成されている。
【００５３】
動作モード制御回路４４は、動作モード制御信号Ｓ４３を比較回路４３に加えて発振回路４２にも出力することができる。図７に示されるように、発振回路４２が、動作モード制御信号Ｓ４３に基づいて第１の三角波信号Ｓ２１又は第２の三角波信号Ｓ２２を生成して出力する場合は、第１のＰＷＭコンパレータ５２のみが誤差信号Ｓ１と第１の三角波信号Ｓ２１又は第２の三角波信号Ｓ２２を入力し、第１の比較信号Ｓ３１又は第２の比較信号Ｓ３２を出力して、バッファ回路５５、５６を介して駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を生成するような構成とすることも可能である。
【００５４】
比較回路４３は、動作モード制御信号Ｓ４３を入力することにより、動作モード制御信号Ｓ４３に基づいてバッファ回路５５、５６を制御して、第１のスイッチ２１及び／又は第２のスイッチ３１をオン／オフする、常時オンする、及び／又は常時オフするように駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を設定して出力することができる。
【００５５】
以下、図５に記載された動作モード制御回路４４の動作を図８及び図９を用いて説明する。図８は、図５に記載された動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の動作モード制御回路４４を抜き出してより詳細に示した図である。図５でも説明したように、動作モード制御回路４４は、第３のＰＷＭコンパレータ５７と、第４のＰＷＭコンパレータ５８と、ＮＯＲ回路５９と、ＡＮＤ回路６０と、ＳＲフリップフロップ回路６１と、遅延回路６２、６３と、ＮＯＴ回路６４と、第２の基準電圧Ｖref2と、第３の基準電圧Ｖref3とを有する。
【００５６】
ここで、図８に示される各信号について説明する。図８において、信号Ｓ４０は、比較回路４３から出力された比較信号であり、信号Ｓ４０のデューティー比は駆動信号のデューティー比と等しい。信号Ｓ４０’は、信号Ｓ４０をＮＯＴ回路６４により反転させた信号である。信号Ｓ４１は第３のＰＷＭコンパレータ５７から遅延回路６２を介して出力された信号であり、信号Ｓ４２は第４のＰＷＭコンパレータ５８から遅延回路６３を介して出力された信号である。信号Ｓ６１は、ＮＯＲ回路５９から出力され、ＳＲフリップフロップ回路６１のＳＥＴに入力されるパルス信号である。信号Ｓ６２は、ＡＮＤ回路６０から出力され、ＳＲフリップフロップ回路６１のＲＥＳＥＴに入力されるパルス信号である。
【００５７】
信号Ｓ４１は、発振回路４２から出力された第１の三角波信号Ｓ２１と第２の基準電圧Ｖref2とを第３のＰＷＭコンパレータ５７が比較することにより、所定のデューティー比を有する方形波を示すことができる。例えばデューティー比が６０％を超えたら昇降圧モードから昇圧モードに切り替えたい（すなわち、動作モード制御信号Ｓ４３をＨＩＧＨにしたい）場合、信号Ｓ４１のデューティー比が６０％となるように第２の基準電圧Ｖref2を定めることができる。
【００５８】
信号Ｓ４２は、発振回路４２から出力された第１の三角波信号Ｓ２１と、第３の基準電圧Ｖref3とを第４のＰＷＭコンパレータ５８で比較することにより、所定のデューティー比を有する方形波を示すことができる。例えばデューティー比が２０％を下回ったら昇圧モードから昇降圧モードに切り替えたい（動作モード制御信号Ｓ４３をＬＯＷにしたい）場合、信号Ｓ４２のデューティー比が２０％となるように第３の基準電圧Ｖref3を定めることができる。
【００５９】
なお、信号Ｓ４１は遅延回路６２を介して出力され、信号Ｓ４２は遅延回路６３を介して出力される。これにより、信号Ｓ４１及び信号Ｓ４２の位相は、信号Ｓ４０’の位相と基準が等しくなるように調整される。
【００６０】
図９は、図８の動作モード制御回路４４における各信号の波形を示す。図９（ａ）には、信号Ｓ４０のデューティー比が徐々に高くなる場合の信号Ｓ４１、信号Ｓ４０’、信号Ｓ６１、及び動作モード制御信号Ｓ４３の波形が示されている。図９（ｂ）には、信号Ｓ４０のデューティー比が徐々に低くなる場合の信号Ｓ４２、信号Ｓ４０’、信号Ｓ６２、動作モード制御信号Ｓ４３の波形が示されている。ここで、動作モード制御信号Ｓ４３がＨＩＧＨのときは昇圧モードを示し、ＬＯＷのときは昇降圧モードを示すものとする。
【００６１】
図９（ａ）を用いて動作モード制御信号Ｓ４３がＨＩＧＨになる動作を説明する。図９（ａ）においては、信号Ｓ４１のデューティー比が６０％となるように第２の基準電圧Ｖref2を定めた。
【００６２】
信号Ｓ４０のデューティー比が徐々に高くなると、信号Ｓ４０を反転させた信号Ｓ４０’のオフタイムの比率がそれに連動して高くなる。そして、信号Ｓ４０のデューティー比を示す信号Ｓ４０’のオフタイムの比率が６０％を超えると、信号Ｓ４１も信号Ｓ４０’もＬＯＷとなる期間が発生し、ＮＯＲ回路５９からＳＲフリップフロップ回路６１のＳＥＴに信号Ｓ６１が入力され、動作モード制御信号Ｓ４３はＨＩＧＨとなる。
【００６３】
次に図９（ｂ）を用いて動作モード制御信号Ｓ４３がＬＯＷになる動作を説明する。図９（ｂ）においては、信号Ｓ４２のデューティー比が２０％となるように第３の基準電圧Ｖref3を定めた。
【００６４】
信号Ｓ４０のデューティー比が徐々に低くなると、信号Ｓ４０を反転させた信号Ｓ４０’のオンタイムの比率がそれに連動して高くなる。そして、信号Ｓ４０のデューティー比を示す信号Ｓ４０’のオフタイムの比率が２０％を下回ると、信号Ｓ４１も信号Ｓ４０’もＨＩＧＨとなる期間が発生し、ＡＮＤ回路６０からＳＲフリップフロップ回路６１のＲＥＳＥＴに信号Ｓ６２が入力され、動作モード制御信号Ｓ４３はＬＯＷとなる。
【００６５】
本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の動作を図１０、図１１を用いて以下に説明する。図１０は、本発明の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧モード及び昇降圧モードにおいて出力電圧を２０Ｖに設定した場合の入力電圧（横軸）とデューティー比（縦軸）の関係を示す。図１１は、三角波信号を用いた動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、昇圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの各波形図である。図１１（ａ）は、１つの三角波信号を用いた従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、昇圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの駆動信号と入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUTとの波形図を示す。図１１（ａ）において用いた従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧モードでデューティー比が２０％を下回ったら昇降圧モードに切り替えるように設定されているものとする。図１１（ａ）においては、誤差信号と、三角波信号と、駆動信号と、入力電圧ＶINと、出力電圧ＶOUTとの波形図が示されている。経時的動作は以下の通りである。
（１）昇圧モードで動作している初期状態において、入力電圧ＶINの上昇に伴い、デューティー比を下げることで出力電圧ＶOUTを一定に保っている。
（２）デューティー比が２０％を下回ったこと（上記式（１）より、入力電圧ＶINは１６Ｖ）を検出すると、昇圧モードから昇降圧モードに切り替えられる。
（３）動作モードを切り替えた直後は、入力電圧ＶINが１６Ｖで、デューティー比が切り替え前の２０％で昇降圧モード動作をするため、その後、出力電圧ＶOUTは上記式（２）より４Ｖとなり、ダウンシュートが発生する。
【００６６】
図１１（ｂ）は、図５に示すような、２つの三角波信号を用いた本実施形態の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、昇圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの各波形図である。図１１（ｂ）においては、誤差信号と、第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２と、駆動信号と、入力電圧ＶINと、出力電圧ＶOUTとの波形図が示されている。本実施形態の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧モードでデューティー比が２０％を下回ったら昇降圧モードに切り替えると同時に、比較回路４３内部の切り替え手段５４を切り替えて、昇降圧モードに対応する駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を生成して出力するように設定されている。
【００６７】
第２の三角波信号Ｓ２２は、第１の三角波信号Ｓ２１と同じ周期を有し、かつ、昇圧モード時に駆動信号のデューティー比が２０％である場合の誤差信号Ｓ１を第２のＰＷＭコンパレータ５３が入力したときに、駆動信号のデューティー比を５５．５％とするような第２の比較信号Ｓ３２を第２のＰＷＭコンパレータ５３に生成させるように設定されている。経時的動作は以下の通りである。昇圧モードで動作している初期状態においては、切替手段５４により、第１のＰＷＭコンパレータ５２側に切り替えられている。
（１）昇圧モードで動作している初期状態において、入力電圧ＶINの上昇に伴いデューティー比を下げることで出力電圧ＶOUTを一定に保っている。
（２）デューティー比が２０％を下回ったこと（上記式（１）より、入力電圧ＶINは１６Ｖ）を検出すると、昇圧モードから昇降圧モードにモード切替される。
（３）モード切替と同時に、切替手段５４により第１のＰＷＭコンパレータ５２側から第２のＰＷＭコンパレータ５３側に切り替えられ、第２のＰＷＭコンパレータ５３が駆動信号のデューティー比を５５．５％とするような第２の比較信号Ｓ３２を生成して出力するので、切り替えた直後の入力電圧ＶINが１６Ｖ、デューティー比が５５．５％で昇降圧モード動作をするため、上記式（２）より、出力電圧ＶOUT＝２０Ｖとなり、ダウンシュートを抑制することができる。
【００６８】
図１２は、三角波信号を用いた動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、降圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの各波形図である。図１２（ａ）は、１つの三角波信号を用いた従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、降圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの駆動信号と入力電圧ＶINと出力電圧ＶOUTとの波形図を示す。図１２（ａ）において用いた従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧モードでデューティー比が９０％を上回ったら昇降圧モードに切り替えるように設定されているものとする。図１２（ａ）においては、誤差信号と、三角波信号と、駆動信号と、入力電圧ＶINと、出力電圧ＶOUTとの波形図が示されている。経時的動作は以下の通りである。
（１）降圧モードで動作している初期状態において、入力電圧ＶINの下降に伴い、デューティー比を上げることで出力電圧ＶOUTを一定に保っている。
（２）デューティー比が９０％を上回ったこと（上記式（３）より、入力電圧ＶINは２２．２Ｖ）を検出すると、降圧モードから昇降圧モードに切り替えられる。
（３）動作モードを切り替えた直後は、デューティー比が切り替え前の９０％で昇降圧モード動作をするため、その後、出力電圧ＶOUTは上記式（２）より２００Ｖとなり、オーバーシュートが発生する。
【００６９】
図１２（ｂ）は、図５に示すような、２つの三角波信号を用いた本実施形態の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、降圧モードから昇降圧モードに切り替えたときの各波形図である。図１２（ｂ）においては、誤差信号と、第１の三角波信号Ｓ２１及び第２の三角波信号Ｓ２２と、駆動信号と、入力電圧ＶINと、出力電圧ＶOUTとの波形図が示されている。本実施形態の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧モードでデューティー比が９０％を上回ったら昇降圧モードに切り替えると同時に、比較回路４３内部の切り替え手段５４を切り替えて、昇降圧モードに対応する駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を生成して出力するように設定されている。
【００７０】
第１の三角波信号Ｓ２１は、第２の三角波信号Ｓ２２と同じ周期を有し、かつ、降圧モード時に駆動信号のデューティー比が９０％である場合の誤差信号Ｓ１を第１のＰＷＭコンパレータ５２が入力したときに、駆動信号のデューティー比を４７．４％とするような第１の比較信号Ｓ３１を第１のＰＷＭコンパレータ５２に生成させるように設定されている。経時的動作は以下の通りである。降圧モードで動作している初期状態においては、切替手段５４により、第２のＰＷＭコンパレータ５３側に切り替えられている。
（１）降圧モードで動作している初期状態において、入力電圧ＶINの下降に伴いデューティー比を上げることで出力電圧ＶOUTを一定に保っている。
（２）デューティー比が９０％を上回ったことを検出すると、（式（３）より、入力電圧ＶINは２２．２Ｖ）降圧モードから昇降圧モードにモード切替される。
（３）モード切替と同時に、切替手段５４により第２のＰＷＭコンパレータ５３側から第１のＰＷＭコンパレータ５２側に切り替えられ、第１のＰＷＭコンパレータ５２が駆動信号のデューティー比を４７．４％とするような第１の比較信号Ｓ３１を生成して出力するので、切り替えた直後の入力電圧ＶINが２２．２Ｖ、デューティー比が４７．４％で昇降圧モード動作をするため、上記式（２）より、出力電圧ＶOUT＝２０Ｖとなり、オーバーシュートを抑制することができる。
【００７１】
従来の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、昇圧モードから昇降圧モードに、昇降圧モードから昇圧モードに、昇降圧モードから降圧モードに、降圧モードから昇降圧モードに切り替えるときに、ダウンシュート又はオーバーシュートが発生するが、本実施形態の動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその制御方法によれば、これらの現象を抑制することが可能となる。
【００７２】
［第２の実施形態］
以下に、本発明の第２の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータを説明する。第２の実施形態では、昇圧モード、昇降圧モード、降圧モードの３つの動作モード全てから動作モードを選択可能である。
【００７３】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を示す。図１３に示されるように、本発明の第２の実施形態に係る動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータは、入力ノード１１及び出力ノード１２と、降圧コンバータ部２０と、昇圧コンバータ部３０と、誤差増幅回路４１と、発振回路４２と、比較回路４３と、動作モード制御回路４４とを備える。
【００７４】
発振回路４２は、所定の周期を有する第１の三角波信号Ｓ８１と、該第１の三角波信号Ｓ８１と同じ周期であり、かつ、第１の三角波信号Ｓ８１よりも小さい振幅である第２の三角波信号Ｓ８２と、第１の三角波信号Ｓ８１及び第２の三角波信号Ｓ８２と同じ周期であり、かつ、第２の三角波信号Ｓ８２よりも小さい振幅である第３の三角波信号Ｓ８３とを出力することができる。
【００７５】
比較回路４３は、第１の三角波信号Ｓ８１、第２の三角波信号Ｓ８２及び第３の三角波信号Ｓ８３のいずれか１つと誤差信号Ｓ１とを比較して、駆動信号を生成して出力することができる。その場合、比較回路４３は、誤差信号Ｓ１と第１の三角波信号Ｓ８１とを入力して第１の比較信号Ｓ８４を出力するＰＷＭコンパレータ８１と、誤差信号Ｓ１と第２の三角波信号Ｓ８２とを入力して第２の比較信号Ｓ８５を出力するＰＷＭコンパレータ８２と、誤差信号Ｓ１と第３の三角波信号Ｓ８３とを入力して第３の比較信号Ｓ８６を出力するＰＷＭコンパレータ８３と、バッファ回路５５、５６を有する。
【００７６】
バッファ回路５５、５６は、動作モード制御回路４４から出力された動作モード制御信号Ｓ４３に応じて、第１のスイッチ２１及び／又は第２のスイッチ３１をオン／オフする、常時オンする、及び／又は常時オフするように、それぞれ駆動信号Ｓ３３及び駆動信号Ｓ３４を設定して出力することができる。
【００７７】
切替手段５４は、動作モード制御回路４４から出力された動作モード制御信号Ｓ４３に応じて、第１の比較信号Ｓ８４、第２の比較信号Ｓ８５、又は第３の比較信号Ｓ８６のうちの１つを選択的に導通するように構成される。
【００７８】
例えば、昇圧モード時は、切替手段５４によって第１の比較信号Ｓ８４が選択されて、第１の比較信号Ｓ８４がバッファ回路５５、５６に出力され、バッファ回路５６は第１のスイッチ２１を常時導通するように駆動信号Ｓ３３を生成して出力し、バッファ回路５５は第２のスイッチ３１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３４を生成して出力する。
【００７９】
昇降圧モード時は、切替手段５４によって第２の比較信号Ｓ８５が選択されて、第２の比較信号Ｓ８５がバッファ回路５５、５６に出力され、バッファ回路５６は第１のスイッチ２１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３３を生成して出力し、バッファ回路５５は第２のスイッチ３１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３４を生成して出力する。
【００８０】
降圧モード時は、切替手段５４によって第３の比較信号Ｓ８６が選択されて、第３の比較信号Ｓ８６がバッファ回路５５、５６に出力され、バッファ回路５６は第１のスイッチ２１を一定周期かつ出力電圧に応じたデューティー比でオン／オフするように駆動信号Ｓ３３を生成して出力し、バッファ回路５５は第２のスイッチ３１を常時開放する信号を入力するように駆動信号Ｓ３４を生成して出力する。
【００８１】
本発明の第２の実施形態においては、昇圧モード、昇降圧モード、降圧モードの全てから動作モードを選択でき、それらを切り替えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、一定の出力電圧を得るための動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータとして好適である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  動作モード切替型ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１  入力ノード
１２  出力ノード
２０  降圧コンバータ部
２１  第１のスイッチ
２２、３２  整流手段
２３  インダクタ
３０  昇圧コンバータ部
３１  第２のスイッチ
３３  平滑手段
４０  制御部
４１  誤差増幅回路
４２  発振回路
４３  比較回路
４４  動作モード制御回路
５１  エラーコンパレータ
５２  第１のＰＷＭコンパレータ
５３  第２のＰＷＭコンパレータ
５４  切替手段
５５、５６  バッファ回路
５７  第３のＰＷＭコンパレータ
５８  第４のＰＷＭコンパレータ
５９  ＮＯＲ回路
６０  ＡＮＤ回路
６１  ＳＲフリップフロップ回路
６２、６３  遅延回路
６４  ＮＯＴ回路
７１  負荷
７２  抵抗素子
８１、８２、８３  ＰＷＭコンパレータ
Ｓ１  誤差信号
Ｓ４３  動作モード制御信号
Ｓ２１、Ｓ８１  第１の三角波信号
Ｓ２２、Ｓ８２  第２の三角波信号
Ｓ８３  第３の三角波信号
Ｓ３１、Ｓ８４  第１の比較信号
Ｓ３２、Ｓ８５  第２の比較信号
Ｓ８６  第３の比較信号
Ｓ３３、Ｓ３４  駆動信号
【図１】
2012034516.tif 000006
【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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