(57)【要約】【課題】入力電圧Ｖｉｎが所定電圧までは昇圧回路として動作し、入力電圧Ｖｉｎが所定電圧以上では降圧回路として動作し、スイッチング素子３を設ける箇所が一箇所ですみ、コストを抑制できる電圧調整装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１コイル１とスイッチング素子３の間から、スイッチング素子３がオフ状態のときに第１コイル１を介して充電されるコンデンサ４を有し、スイッチング素子３がオン状態のときに、コンデンサ４の放電電流が流れる第２コイル５を有する。モニター回路９のモニター電圧Ｖｍに応じて、スイッチング素子３がオンオフするデューティ比を制御するチョッパ制御回路１０を有するから、デューティ比に応じて第２コイル５からダイオード６を介して負荷８に与えられる出力電圧Ｖｏｕｔを降圧及び昇圧することができる。これにより、スイッチング素子３は、一箇所に設ければよく、コストを低減できる。【選択図】図１
2012105481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を調整して負荷に印加する電圧調整装置であって、
入力電圧が印加される第１コイル、
オン状態のときに前記入力電圧により前記第１コイルに電流を流すスイッチング素子、
前記第１コイルと前記スイッチング素子の間から分岐して、前記スイッチング素子がオフ状態のときに前記第１コイルを介して充電されるコンデンサ、
前記スイッチング素子がオン状態のときに、前記コンデンサの放電電流が流れる第２コイル、
前記第２コイルの両端の電圧を整流して前記負荷に印加するダイオード、
前記第２コイルから前記負荷の間において、前記負荷への印加電圧をモニターするモニター回路、及び
前記モニター回路によるモニター結果に応じて、前記スイッチング素子がオンオフするデューティ比を制御するチョッパ制御回路を有することを特徴とする電圧調整装置。
【請求項２】
前記チョッパ制御回路は、前記モニター結果となる値が基準値より低いときに、前記スイッチング素子をオンオフする前記デューティ比を、基準デューティ比よりも高くし、前記モニター結果となる値が前記基準値より高いときに前記スイッチング素子がオンオフする前記デューティ比を前記基準デューティ比よりも低くすることを特徴とする請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子のオンオフを一定時間周期で繰り返す１周期内のオンする時間割合である前記デューティ比のうち前記基準デューティ比が３０％から７０％の間に存在することを特徴とする請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項４】
前記負荷と並列に出力側コンデンサが設けられ、該出力側コンデンサが前記ダイオードを介して充電されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電圧調整装置。
【請求項５】
前記モニター回路は、前記出力側コンデンサの両端電圧を検出する分圧回路からなることを特徴とする請求項４に記載の電圧調整装置。
【請求項６】
前記入力電圧が車両のバッテリ電圧であり、前記負荷が車両の計器板内の表示用電気負荷であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を降圧して出力電圧とする降圧作用と、入力電圧を昇圧して出力電圧とする昇圧作用とを有する電圧調整装置に関するものである。特に、車載電源を入力電圧とする自動車用計器の電源装置として用いられる電圧調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非特許文献１に記載の「チョッパ回路の考え方」には基本的な降圧回路と昇圧回路とが記載されている。従って、入力電圧を降圧したり昇圧したりする場合には、両方の回路を直列に接続することが考えられる。図４は非特許文献１に記載された降圧装置と昇圧装置の電気回路図である。
【０００３】
図４の（ａ）は、非特許文献１に記載された降圧回路２０である。この降圧回路２０は、トランジスタＴｒとダイオードＤとコイルＬとコンデンサＣを有し、トランジスタＴｒがオンのときはバッテリＥからコイルＬと負荷Ｒを介して電流が流れ、トランジスタＴｒがオフのときは、コイルＬから負荷ＲとコンデンサＣとにダイオードＤを介して電流が流れる。
【０００４】
この降圧回路２０は、コイルＬを介して間欠的に電流がコンデンサＣに流れ込む回路である。降圧するためには、コイルＬに流れ込む電流を少なくすれば良く、オンオフを周期的に繰り返すトランジスタＴｒの１周期Ｔあたりのオン時間Ｔｏｎを小さくすれば良い。すなわち、デューティ比を小さくすればよい。出力電圧Ｖｏｕｔは、入力電圧Ｖｉｎとデューティ比（α＝Ｔｏｎ／Ｔ）との積と成るため、デューティ比が小さいと出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。
【０００５】
図４の（ｂ）は、上記非特許文献１に記載された昇圧回路２１である。昇圧回路２１では、トランジスタＴｒがオンすると、コイルＬに電流が流れ、コイルＬに電磁エネルギーが蓄えられる。トランジスタＴｒがオフするとコイルＬに誘起した高電圧ならびに入力電圧ＶｉｎでコイルＬ、ダイオードＤ、コンデンサＣ、並びに負荷Ｒに電流が流れる。
【０００６】
昇圧回路２１は、コイルＬに蓄えられた電磁エネルギーをトランジスタＴｒのオフにより急激に開放して、高い電圧の誘起電圧をコイルＬに発生させる回路である。昇圧するためには、オンしている期間を長くし、トランジスタＴｒのデューティ比αを大きくし、コイルＬに大きな電流を流してからトランジスタＴｒをオフすることを繰り返すと良い。出力電圧Ｖｏｕｔは、入力電圧Ｖｉｎと（１／１−α）の積であらわされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】平地克也、"平地研究室技術メモNo.20060918チョッパ回路の考え方、2006/9/18、舞鶴高専、［平成２２年１１月２日検索］、インターネット<ＵＲＬ：http://hirachi.cocolog-nifty.com/kh/files/20060918-1A.pdf#search='チョッパ回路の考え方'>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電源電圧が自動車のバッテリである場合、通常は１０ボルトから１６ボルトに変動する。このような電源電圧を使用して、例えば、自動車用計器板内の負荷に電力を供給し、負荷の好ましい入力電圧の仕様が１６ボルト程度である場合には、通常、従来技術の昇圧回路２１を使用する。
【０００９】
しかしながら、電源電圧が自動車のバッテリである場合、時には車載電気負荷の急激な減少で１８ボルト程度に電源電圧が跳ね上がることがある。このような電源電圧の場合では、昇圧回路２１を使用したのでは要求仕様を満たすことができない。つまり、昇圧回路２１では，１８ボルト程度の入力電圧Ｖｉｎ以下の出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができない。このように、自動車用計器板に必要とされる出力電圧Ｖｏｕｔの仕様が１６ボルト程度である場合は、入力電圧が１０ボルトから１６ボルトでは昇圧回路として動作し、入力電圧が１６ボルト以上では降圧回路として動作する電圧調整装置が必要とされた。
【００１０】
図５は、従来技術に基づいて構成された電圧調整装置の電気回路図である。このように、降圧回路２０と昇圧回路２１を図５のように組み合わせ、最初に電源電圧を降圧しておいて、その降圧された電圧を昇圧して出力電圧仕様を満たすことが考えられる。しかし、このような回路では、図４においてトランジスタＴｒとして示したスイッチング素子を少なくとも２箇所に設けることが必要となる。従って、スイッチング素子をなす、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴとも言う）が増加してコストアップすることになる。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、入力電圧が所定電圧までは昇圧回路として動作し、入力電圧が所定電圧以上では降圧回路として動作し、スイッチング素子を設ける箇所が一箇所ですみ、コストを抑制できる電圧調整装置を提供することを目的とする。従来技術として記載された非特許文献１の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、入力電圧を調整して負荷に印加する電圧調整装置であって、入力電圧が印加される第１コイル、オン状態のときに入力電圧により第１コイルに電流を流すスイッチング素子、第１コイルとスイッチング素子の間から分岐して、スイッチング素子がオフ状態のときに第１コイルを介して充電されるコンデンサ、スイッチング素子がオン状態のときに、コンデンサの放電電流が流れる第２コイル、第２コイルの両端の電圧を整流して負荷に印加するダイオード、第２コイルから負荷の間において、負荷への印加電圧をモニターするモニター回路、及びモニター回路によるモニター結果に応じて、スイッチング素子がオンオフするデューティ比を制御するチョッパ制御回路を有することを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、第１コイルとスイッチング素子の間から分岐して、スイッチング素子がオフ状態のときに第１コイルを介して充電されるコンデンサを有し、スイッチング素子がオン状態のときにコンデンサの放電電流が流れる第２コイルを有するから、スイッチ手段のオンオフに伴って、コンデンサを介して第１コイル側から第２コイル側に電流が流れ、第２コイルの両端に、スイッチ手段のオンオフのデューティ比に応じた電圧が発生する。また、モニター回路のモニター電圧に応じて、スイッチング素子がオンオフするデューティ比を制御するチョッパ制御回路を有するから、デューティ比に応じて第２コイルからダイオードを介して負荷に与えられる電圧を調整することができる。従って、スイッチング素子は第１コイルの電流をオンオフするために一箇所に設ければよく、コストを低減できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、チョッパ制御回路は、モニター結果となる値が基準値より低いときに、スイッチング素子をオンオフするデューティ比を、基準デューティ比よりも高くし、モニター結果となる値が基準値より高いときにスイッチング素子がオンオフするデューティ比を基準デューティ比よりも低くすることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、モニター結果となる値が基準値より低いときにスイッチング素子がオンオフするデューティ比を基準デューティ比よりも高くし、モニター結果となる値が基準値より高いときにスイッチング素子がオンオフするデューティ比を基準デューティ比よりも低くするから、負荷に印加する電圧を自動的に所定の電圧に調整することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、スイッチング素子のオンオフを一定時間周期で繰り返す１周期内のオンする時間割合であるデューティ比のうち基準デューティ比が３０％から７０％の間に存在することを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、基準デューティ比が３０％から７０％の間に存在するから、降圧または昇圧する電圧の幅を充分にとることができ、出力電圧の仕様を満足し易い。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、負荷と並列に出力側コンデンサが設けられ、該出力側コンデンサがダイオードを介して充電されることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、負荷と並列に出力側コンデンサが設けられ、該出力側コンデンサがダイオードを介して充電されるから、平滑された電圧を負荷に供給できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、モニター回路は、出力側コンデンサの両端電圧を検出する分圧回路からなることを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、モニター回路は、出力側コンデンサの両端電圧を検出する分圧回路からなるから、出力側コンデンサによって平滑されたモニター結果の値をチョッパ制御回路に供給することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、入力電圧が車両のバッテリ電圧であり、負荷が車両の計器板内の表示用電気負荷であることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、入力電圧が車両のバッテリ電圧であり、負荷が車両の計器板内の表示用電気負荷であるから、バッテリ電圧が変動しても、車両の計器板内の表示用電気負荷に安定した電圧を供給することができ、表示用電気負荷の作動を安定させ、故障を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態における電圧調整装置の電気回路図である。
【図２】図１において、スイッチング素子がオンしたときの電流の流れを示す電気回路図である。
【図３】図１において、スイッチング素子がオフしたときの電流の流れを示す電気回路図である。
【図４】非特許文献１に記載された降圧装置と昇圧装置の電気回路図である。
【図５】従来技術に基づいて構成された電圧調整装置の電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（一実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図１乃至図３を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す電圧調整装置の電気回路図である。この一実施形態は、第１コイル１を有する昇圧回路部と第２コイル５を有する充放電整流回路部とをコンデンサ４で結合し、入力電圧Ｖｉｎが１６ボルト以下の場合には昇圧し、入力電圧Ｖｉｎが１６ボルトを超える場合は降圧するものである。
【００２６】
先ず回路構成について説明する。図１において、第１コイル１の一端には車載されたバッテリからの電源が接続されている電源端子２が存在する。このバッテリからの電源電圧、つまり図１の回路の入力電圧Ｖｉｎの仕様は、通常時において１０〜１６ボルト程度であるが、バッテリの車載負荷の急変等で１６ボルトを超える１８ボルト程度の電圧になることがある。
【００２７】
このような電源電圧をそのまま使用して、例えば、好ましい電圧が１６ボルト程度の自動車用計器の負荷となる蛍光表示管に通電すると、電圧が低すぎたり高すぎたりすることになり、電圧が高いときには故障する可能性があり、電圧が低いときは、ちらつきが発生したり、表示できなくなる可能性があり、好ましくない。
【００２８】
そして、この問題は、単に降圧回路のみ、または昇圧回路のみを使用したのでは解決できず、一旦降圧し、そして昇圧する回路、または、あるときは降圧しあるときは昇圧する回路が必要になる。上述の図４の従来技術では、降圧回路と昇圧回路をカスケード接続して、一旦降圧し、そして昇圧する回路を構成したが、この一実施形態は、あるときは降圧しあるときは昇圧する回路を構成する。
【００２９】
図１の第１コイル１の他端は、スイッチング素子３を構成する電界効果トランジスタのソース、ドレインを介してグランド電位に接続されている。第１コイル１とスイッチ手段３の間にコンデンサ４が接続され、コンデンサ４の他端は、第２コイル５とダイオード６のアノードに接続されている。ダイオード６には、高速応答性の良いショットキーダイオードが使用されている。
【００３０】
ダイオード６を流れた電流が、出力側コンデンサ７に充電され、出力側コンデンサ７の両端に負荷８が接続されている。出力側コンデンサ７と並列に分圧回路をなす抵抗９ａ、９ｂが接続されている。抵抗９ａ、９ｂは、全体として出力電圧Ｖｏｕｔをモニターするモニター回路をなす分圧回路９を構成している。抵抗９ａ、９ｂの間の電圧は、出力電圧Ｖｏｕｔをモニターするモニター電圧Ｖｍであり、チョッパ制御回路１０（以下、チョッパＩＣ１０とも言う）に供給されている。
【００３１】
チョッパＩＣ１０は、スイッチング素子３のゲートに接続され、スイッチング素子３のオンオフ状態を制御している。これにより、電源端子２の電源電圧、つまり入力電圧Ｖｉｎが、通常時において１０〜１６ボルト程度であり、時には１８ボルト程度の電圧になることがあっても、出力側コンデンサ７の両端の電圧、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔの仕様は１６ボルト程度に保たれる。
【００３２】
チョッパＩＣ１０は、チョッピング作動するスイッチング素子３のオンオフを一定時間周期で繰り返す１周期内のオンする時間割合であるデューティ比（通流率）を制御する。図１の電気回路は、このスイッチング素子３のデューティ比が、予め決められた所定の基準デューティ比（一実施形態では５０％）を超えて大きくなると昇圧され、デューティ比が上記所定の基準デューティ比より減少すると降圧されるように電気回路の各回路素子の定数が設定されている。すなわち、デューティ比が基準デューティ比である５０％のときは、電源端子２に印加された入力電圧Ｖｉｎが、降圧も昇圧もせず、略そのまま出力電圧Ｖｏｕｔとして現われる回路定数に選定されている。
【００３３】
チョッパ回路１０の内部には、モニター電圧Ｖｍを基準値Ｖｂと比較する比較回路１０ａと、この比較回路１０ａが検出した基準値との偏差に応じてパルス信号のデューティ比を変化させるパルス発生回路１０ｂを有する。
【００３４】
次に、上記回路構成からなる電源電圧の電圧調整装置の作動について説明する。図２は、図１においてスイッチング素子３がオンしたときの電流の流れを示す電気回路図、図３は、図１においてスイッチング素子３がオフしたときの電流の流れを示す電気回路図である。図２のように、スイッチング素子３がオンすると、第１コイル１に電流が流れ、第１コイル１に電磁エネルギーが蓄えられる。
【００３５】
具体的には、スイッチング素子３がオンすると、第１コイル１に電流が流れ始める。この電流は周知のように所定の時定数を持つように次第に増加していく。スイッチング素子３のデューティ比が増加すると、１周期あたりのスイッチング素子３のオン時間が増加する。よって、第１コイル１を通過する電流量が増加する。
【００３６】
このように、スイッチング素子３がオンすると、矢印Ｙ２１のように第１コイル１に電流が流れると共に、先に充電されていたコンデンサ４の放電電流がスイッチング素子３を介して矢印Ｙ２２のように流れる。このコンデンサ４の放電により、今度は、第２コイル５に電磁エネルギーが蓄積され、第２コイル５には下向きの電圧を発生する。
【００３７】
次に、図３のように、スイッチング素子３がオフすると、第１コイル１にスイッチング素子３を介する電流が流れなくなるため、第１コイル１に誘起電圧が発生し電磁エネルギーが放出される。電源端子２の入力電圧Ｖｉｎと上記誘起電圧により、ダイオード６を介して図３の矢印Ｙ３１ように、コンデンサ４に電流が流れ、コンデンサ４が充電される。この充電電流は、出力側コンデンサ７にも流れる。また、第２コイル５には矢印Ｙ３２のように、上向きの電圧が発生する。
【００３８】
このように、ダイオード６で整流された電流が、出力側コンデンサ７に流れ込み、出力側コンデンサ７の両端電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとして提供される。コンデンサ４は、スイッチング素子３がオフのタイミングで第１コイル１を介して充電され、スイッチング素子３がオンのタイミングでスイッチング素子３と第２コイル５とを介して放電する。
【００３９】
そして、スイッチング素子３のデューティ比が５０％であり、スイッチング素子３のオンオフの１周期におけるオン時間とオフ時間とが等しいときに、出力側コンデンサ７の両端電圧、つまり出力電圧Ｖｏｕｔが、電源端子２の入力電圧Ｖｉｎと略等しくなり、バランスして、降圧も昇圧もなされない状態になるように、第１コイル１、第２コイル５、コンデンサ４の回路定数が選定されている。
【００４０】
この５０％のデューティ比の状態でコンデンサ４が充電と放電を繰り返している状態から、スイッチング素子３のデューティ比を増加側あるいは減少側に若干シフトさせると、上記バランスが崩される。この５０％のデューティ比の状態と比較して、デューティ比を減少側にシフトさせると、電源端子２の入力電圧Ｖｉｎよりも低い電圧が、出力側コンデンサ７の両端電圧に出力電圧Ｖｏｕｔとして現われ、降圧作用が生じることが判明した。
【００４１】
また逆に、５０％のデューティ比の状態と比較して、デューティ比を増加側にシフトさせると、電源端子２の入力電圧Ｖｉｎよりも高い電圧が、出力側コンデンサ７の両端電圧に出力電圧Ｖｏｕｔとして現われ、昇圧作用が生じることが判明した。この理由は、デューティ比を増加側にシフトさせると、第１コイル１に流れこむ電流が指数関数的に増加し、次にスイッチング素子３がオフしたときに、第１コイル１に、より高い誘起電圧が発生して、コンデンサ４が、より高い電圧で充分に充電され、このコンデンサ４に１周期の間に蓄えられ第２コイル５を介して放電するエネルギーが大きいほど、第２コイル５の両端に発生する交流電圧の実効値が大きくなり、この交流電圧をダイオード６で半波整流した出力側コンデンサ７の両端電圧、つまり出力電圧Ｖｏｕｔが、大きくなるからと考えられる。
【００４２】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔを上げるには、上記１周期あたりの、コンデンサ４に流れる充電電流量を多くするしかない。このためには、コンデンサ４のキャパシタンスは一定であるから、コンデンサ４に第１コイル１を介して印加される電圧を大きくするしかない。このためにはスイッチング素子３のデューティ比を若干増加する必要がある。
【００４３】
逆に、デューティ比が若干小さくなると、コンデンサ４に充分に充電されず、コンデンサ４の１次側（図左側）から２次側（図右側）に移動するエレルギーが減少し、結果的に出力電圧Ｖｏｕｔが下がり、ついには入力電圧Ｖｉｎとなる電源電圧よりも小さくなり降圧される。
【００４４】
この昇圧から降圧に移行する境界のデューティ比を本発明では基準デューティ比と称している。そして、この基準デューティ比は、この一実施形態では５０％に設定している。５０％未満のデューティ比では、コンデンサ４の１次側から２次側に供給されるエレルギーが減少し、結果的に出力電圧Ｖｏｕｔが下がり、ついには入力電圧Ｖｉｎとなる電源電圧よりも小さくなり降圧される。５０％を超えるデューティ比では、コンデンサ４の１次側から２次側に供給されるエレルギーが増加し、結果的に出力電圧Ｖｏｕｔが上がり、ついには入力電圧Ｖｉｎとなる電源電圧よりも大きく昇圧される。
【００４５】
なお、コンデンサ４が設けられず、第１コイル１とスイッチング素子３の間と第２コイル５とが直接接続されていると、第２コイル５の抵抗が少ないので大きな電流がスイッチング素子３オフのときに第１コイル１と第２コイル５とに流れてしまう。コンデンサ４が存在することにより、第２コイル５の抵抗が少なくても、スイッチング素子３がオフのときに第１コイル１と第２コイル５とに流れる電流は、コンデンサ４の充電電流として制限できる。
（降圧作用）
次に、図１において、降圧作用について更に説明する。バッテリに接続された電源端子２の電圧、つまり図１の回路の入力電圧Ｖｉｎが１６ボルトを超えると、分圧回路９からのモニター電圧Ｖｍを入力されたチョッパＩＣ１０は、デューティ比を所定デューティ比未満（この一実施形態ではデューティ比５０％未満）と成るようにスイッチング素子３をチョッピング制御する。つまり予め定めた境界値としての基準デューティ比よりも低めのデューティ比とする。
【００４６】
入力電圧Ｖｉｎが１６ボルト以上で、高ければ高いほど、一定デューティ比（５０％）で比較した場合、コンデンサ４の１次側から２次側に供給されるエネルギーは多くなり、分圧回路９のモニター電圧Ｖｍは高くなる。このモニター電圧Ｖｍが、チョッパＩＣ内で、比較回路１０ａによって基準値Ｖｂと比較され、基準値Ｖｂより高い差分に比例して、パルス発生回路１０ｂは、チョッパＩＣ１０の出力信号となるパルス信号のデューティ比を減少させる。
【００４７】
これにより、チョッパＩＣ１０の出力となるパルス信号で駆動されるスイッチング素子３のデューティ比も上記差分に比例して減少し、結果的に、出力側コンデンサ７両端の出力電圧Ｖｏｕｔが下がっていき、降圧作動が行われる。これによって、電源電圧が例えば１８ボルトに跳ね上がっても降圧作用により、所定の好ましい出力電圧Ｖｏｕｔが供給できる。
（昇圧作用）
次に、図１において、昇圧作用について説明する。バッテリからの電源電圧、つまり図１の電源端子２に印加される入力電圧Ｖｉｎが１０ボルトから１６ボルト未満では、図１の回路は、コンデンサ４があることで、昇圧回路として動作する。このときは、分圧回路９からのモニター電圧Ｖｍを入力されたチョッパＩＣ１０は、デューティ比を所定の基準デューティ比以上（この一実施形態ではデューティ比５０％以上）と成るようにスイッチング素子３をチョッピング制御する。つまり予め定めた境界値としての基準デューティ比よりも高めのデューティ比とする。
【００４８】
スイッチング素子３がオンしているときに、第１コイル１に電流が流れ始める。この電流は周知のように時定数を持つように次第に増加していく。スイッチング素子３のデューティ比が増加すると、１周期あたりのスイッチング素子３のオン時間が増加する。よって、第１コイル１を流れる電流が増加する。
【００４９】
このように、スイッチング素子３のデューティ比を大きくして、第１コイル１に電流を大きく流すことによって、コンデンサ４の２次側の電圧が高くなる。具体的には、スイッチング素子３をオンして、第１コイル１に充分な電磁エネルギーを蓄積し、スイッチング素子３のオフ時にダイオード６を介して、出力側コンデンサ７に２０Ｖ程度の電圧を印加して昇圧する。
【００５０】
入力電圧Ｖｉｎが１６ボルト未満で低ければ低いほど、一定デューティ比（５０％）で比較した場合、コンデンサ４の１次側から２次側に移行するエネルギーは少なくなり、分圧回路９のモニター電圧Ｖｍは低くなる。このモニター電圧Ｖｍが、チョッパＩＣ１０内の比較回路１０ａによって、基準値Ｖｂと比較され、基準値Ｖｂよりモニター電圧Ｖｍが低いとして、この低い差分に比例して、パルス発生回路１０ｂは、チョッパＩＣ１０の出力信号となるパルス信号のデューティ比を増加させる。
【００５１】
これによりチョッパＩＣ１０の出力となるパルス信号で駆動されるスイッチング素子３のデューティ比も上記差分に応じて増加し、結果的に差分に応じて出力電圧Ｖｏｕｔが上がっていき、昇圧作動が行われる。これによって、電源電圧が例えば１０ボルト程度まで下がっても昇圧作用により、所定の好ましい１６ボルト程度の出力電圧Ｖｏｕｔが供給できる。
【００５２】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第１実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔをモニターする分圧回路９が、出力側コンデンサ７の両端に接続されているが、第２コイル５の両端に接続しても良い。但し、この場合は、モニター出力を整流し平滑するダイオードと平滑用コンデンサがチョッパＩＣ１０内に必要となる。
【００５３】
出力電圧Ｖｏｕｔをモニターして出力電圧Ｖｏｕｔの大きさに応じてスイッチング素子３のデューティ比を所定の基準デューティ比未満として降圧作用を行わせるか、出力電圧Ｖｏｕｔをモニターして出力電圧Ｖｏｕｔの大きさに応じてスイッチング素子３のデューティ比を所定の基準デューティ比以上として昇圧作用を行わせるかを、チョッパＩＣ１０によって切り替えているが、この切り替えの境目の基準デューティ比を５０％とすることは必須要件ではないが、大略この程度に選ばれる。
【００５４】
降圧作用と昇圧作用とを逆転させる上記境目の基準デューティ比を、どの値に設定すべきかについては、負荷の仕様、及びバッテリ等の電源の電圧変動の幅によって任意に設定することができる。しかし、所定デューティ比が７０％を超えるように設定したのでは、昇圧側の余裕がなくなり、要求仕様を満足し難い。また、スイッチング素子３での損失も増加する。
【００５５】
従って、基準デューティ比が３０％から７０％の間に存在することが好ましい。また、出力側コンデンサ７を負荷側に平滑作用のために設けているが、この出力側コンデンサ７は、平滑の必要が無ければ省略しても良いし、負荷側に、バッテリ等の平滑手段があるときは、それを代用しても良い。また、負荷内に平滑コンデンサを設けても良い。
【００５６】
また、モニター回路として分圧回路９を使用したが、電圧を検出するものであれば、サーミスタ等のその他の電圧検出素子を設けても良い。また、本発明の電圧調整装置は、車両用に限らずその他の用途にも使用できる。例えば太陽電池でバッテリを充電するとか、換気用電動ファンを回転させる電源装置に使用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  第１コイル
２  電源端子
３  スイッチング素子
４  コンデンサ
５  第２コイル
６  ダイオード
７  出力側コンデンサ
８  負荷
９  モニター回路をなす分圧回路
１０  チョッパ制御回路をなすチョッパＩＣ
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｍ  モニター電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
【図１】
2012105481.tif 000003
【図２】
2012105481.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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