(57)【要約】【課題】ＤＣＤＣコンバータにおいてバイパスモードから昇降圧モードへと切り替わる際にデバイスに加わる過剰な負荷を抑制することを目的とするもの。【解決手段】入力端子１０と、出力端子１１と、これらの間に接続されたバイパス回路部１２と、バイパス回路部１２に接続された降圧回路部１３、昇圧回路部１４と、降圧回路部１３と昇圧回路部１４との間に接続されたチョークコイル１５と、出力端子１１へ並列に接続されたコンデンサ１６とを備え、降圧回路部１３あるいは昇圧回路部１４とチョークコイル１５とにより昇降圧動作を行う昇降圧モードと、バイパス回路部１２を短絡動作させバイパスモードとを有し、バイパスモードから昇降圧モードへと切り替える過程では、入力端子１０と出力端子１１とが常にチョークコイル１５とバイパス回路部１２との並列回路を介して接続される中間モードを設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2016106509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列に接続されたバイパス回路部と、
このバイパス回路部の前記入力端子側にその第１の端子が接続された降圧回路部と、
前記バイパス回路部の前記出力端子側にその第１の端子が接続された昇圧回路部と、
前記降圧回路部の第２の端子と前記昇圧回路部の第２の端子との間に接続されたチョークコイルと、
前記昇圧回路部と前記出力端子との間に前記出力端子と並列に接続されたコンデンサとを備え、
前記出力端子における出力電圧が第１の基準電圧より高い場合には前記バイパス回路部を解放動作させたうえで前記降圧回路部と前記チョークコイルとにより降圧動作を行う降圧モードと、
前記出力端子における出力電圧が第２の基準電圧より低い場合には前記バイパス回路部を解放動作させたうえで前記昇圧回路部と前記チョークコイルとにより昇圧動作を行う昇圧モードと、
前記出力端子における出力電圧が前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧の間である場合に前記バイパス回路部を短絡動作させるとともに前記昇圧回路部および前記降圧回路部を前記チョークコイルおよび前記バイパス回路部から切り離しているバイパスモードとを有し、
前記バイパスモードから前記昇圧モードへと切り替える過程、および前記バイパスモードから前記降圧モードへと切り替える過程では、
前記入力端子と前記出力端子とが常に前記チョークコイルと前記バイパス回路部との並列回路を介して接続される中間モードを設けたＤＣＤＣコンバータ。
【請求項２】
入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列に接続されたバイパス回路部と、
このバイパス回路部の前記入力端子側にその第１の端子が接続された降圧回路部と、
この降圧回路部の第２の端子と前記バイパス回路部における前記出力端子側との間に接続されたチョークコイルと、
前記バイパス回路部と前記出力端子との間に前記出力端子と並列に接続されたコンデンサとを備え、
前記出力端子における出力電圧が基準電圧より高い場合には前記バイパス回路部を解放動作させたうえで前記降圧回路部と前記チョークコイルとにより降圧動作を行う降圧モードと、
前記出力端子における出力電圧が前記基準電圧以下の場合に前記バイパス回路部を短絡動作させるとともに前記降圧回路部を前記チョークコイルおよび前記バイパス回路部から切り離しているバイパスモードとを有し、
前記バイパスモードから前記降圧モードへと切り替える過程では、
前記入力端子と前記出力端子とが常に前記チョークコイルと前記バイパス回路部との並列回路を介して接続される中間モードを設けたＤＣＤＣコンバータ。
【請求項３】
入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列に接続されたバイパス回路部と、
このバイパス回路部の前記出力端子側にその第１の端子が接続された昇圧回路部と、
前記降圧回路部の第２の端子と前記バイパス回路部における前記入力端子側との間に接続されたチョークコイルと、
前記バイパス回路部と前記出力端子との間に前記出力端子と並列に接続されたコンデンサとを備え、
前記出力端子における出力電圧が基準電圧より低い場合には前記バイパス回路部を解放動作させたうえで前記昇圧回路部と前記チョークコイルとにより昇圧動作を行う昇圧モードと、
前記出力端子における出力電圧が前記基準電圧以上である場合に前記バイパス回路部を短絡動作させるとともに前記昇圧回路部を前記チョークコイルおよび前記バイパス回路部から切り離しているバイパスモードとを有し、
前記バイパスモードから前記昇圧モードへと切り替える過程では、
前記入力端子と前記出力端子とが常に前記チョークコイルと前記バイパス回路部との並列回路を介して接続される中間モードを設けたＤＣＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器における電源に用いられるＤＣＤＣコンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＣＤＣコンバータは、図４の回路図に示されるように、昇圧動作あるいは降圧動作を必要としない状態であるバイパスモードにおいては、チョークコイル１を含んで第１スイッチ２と第２スイッチ３とからなる昇圧ブロック、あるいはチョークコイル１を含んで第３スイッチ４と第４スイッチ５とからなる降圧ブロックへと電流を通過させないようにバイパス回路６を設け、バイパス回路６へ電流をバイパスさせることにより、チョークコイル１をはじめとして昇圧経路あるいは降圧経路に電流が流れることによる電力消費が生じないようにするものであった。
【０００３】
そして、ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作あるいは降圧動作を必要とする状態である昇降圧モードとなった際にはバイパス回路６を遮断するとともに、必要に応じて第１スイッチ２、第２スイッチ３、第３スイッチ４、第４スイッチ５をそれぞれ動作させることによって入力端子７へ入力された電力に対して電圧変換を行ったうえで出力端子８へ出力させるものであった。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２０２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来のＤＣＤＣコンバータでは、バイパスモードから昇降圧モードへと切り替わる際に、バイパス回路６を完全に遮断するためには、図４のバイパス回路６に用いた電界効果トランジスタスイッチ（以下、ＦＥＴスイッチという。図示せず。）の寄生容量（図示せず）に蓄積される電荷を除去するために、非常に短い期間（数マイクロ秒から数十マイクロ秒）ではあるものの時間を要する。従って、その間はチョークコイル１を含んだ閉ループを形成することとなり、大電流の通電状態が避けられないものであった。
【０００７】
この状態で例えば昇圧モードへ切り替わる状態を示したのが図５（ａ）である。ここで昇圧動作を行うにあたって第３スイッチ４は常に接続状態とし、そして第４スイッチ５は常に開放状態としたうえで、第１スイッチ２と第２スイッチ３とを交互に接続、開放を行うこととなる。このときバイパス回路６が接続状態のままで、第１スイッチ２と第２スイッチ３がスイッチングを繰り返し行うと、これに伴うチョークコイル１における起電力の発生によって循環電流Ｉａが生じることとなる。そして、出力端子８に接続した負荷９に比較してバイパス回路６やチョークコイル１および第３スイッチ４、第１スイッチ２はインピーダンスが小さく、その状態で閉ループを構成するが故に循環電流Ｉａは非常に大きな電流値を有することとなる。この結果としてバイパス回路６やチョークコイル１および第３スイッチ４、第１スイッチ２には大きな負荷が加わるという課題があった。
【０００８】
これは例えば降圧モードへ切り替わる状態を示した図５（ｂ）においても同様であり、バイパス回路６が接続状態のままであるとＩｂの循環電流が生じることとなり、閉ループであるが故に循環電流Ｉｂは非常に大きな電流値を有することとなり、結果としてバイパス回路６やチョークコイル１および第３スイッチ４、第１スイッチ２には大きな負荷が加わるという課題があった。
【０００９】
そこで本発明は、バイパスモードから昇降圧モードへと切り替わる際にデバイスに加わる過剰な負荷を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そしてこの目的を達成するために、本発明のＤＣＤＣコンバータは、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に直列に接続されたバイパス回路部と、このバイパス回路部の前記入力端子側にその第１の端子が接続された降圧回路部と、前記バイパス回路部の前記出力端子側にその第１の端子が接続された昇圧回路部と、前記降圧回路部の第２の端子と前記昇圧回路部の第２の端子との間に接続されたチョークコイルと、前記昇圧回路部と前記出力端子との間に前記出力端子と並列に接続されたコンデンサとを備える。そして、本発明のＤＣＤＣコンバータは、前記出力端子における出力電圧が第１の基準電圧より高い場合には前記バイパス回路部を解放動作させたうえで前記降圧回路部と前記チョークコイルとにより降圧動作を行う降圧モードと、前記出力端子における出力電圧が第２の基準電圧より低い場合には前記バイパス回路部を解放動作させたうえで前記昇圧回路部と前記チョークコイルとにより昇圧動作を行う昇圧モードと、前記出力端子における出力電圧が前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧の間である場合に前記バイパス回路部を短絡動作させるとともに前記昇圧回路部および前記降圧回路部を前記チョークコイルおよび前記バイパス回路部から切り離すバイパスモードとを有する。そして、本発明のＤＣＤＣコンバータは、前記バイパスモードから前記昇圧モードへと切り替える過程、および前記バイパスモードから前記降圧モードへと切り替える過程では、前記入力端子と前記出力端子とが常に前記チョークコイルと前記バイパス回路部との並列回路を介して接続される中間モードを設けた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によるＤＣＤＣコンバータは、バイパスモードから昇降圧モードへと切り替わる際には、バイパス回路部と起電力を有したチョークコイルとによる閉ループを構成せずに、入出力端子に対して常にバイパス回路部と起電力を有さないチョークコイルとによる並列接続を構成することとなる。よって閉ループ内で起電力が生じることはなく、これに伴ってデバイスに加わる過剰な負荷もまた発生させなくするものであり、信頼性を維持できるとともに、小型化や低消費電力化を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の昇降圧用ＤＣＤＣコンバータの回路図
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明の昇降圧用ＤＣＤＣコンバータの動作回路図
【図３】（ａ）〜（ｄ）本発明の降圧用ＤＣＤＣコンバータの動作回路図
【図４】従来のＤＣＤＣコンバータの回路図
【図５】（ａ）〜（ｂ）従来のＤＣＤＣコンバータの動作回路図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施形態における昇降圧用のＤＣＤＣコンバータの回路図であり、入力端子１０と出力端子１１との間には、入力端子１０と出力端子１１に対して直列に接続されたバイパス回路部１２が接続配置されている。そして、バイパス回路部１２における入力端子１０側に降圧回路部１３が第１の端子１３ａによって接続されるとともに、バイパス回路部１２における出力端子１１側に昇圧回路部１４が第１の端子１４ａによって接続されている。さらに、降圧回路部１３の第２の端子１３ｂと昇圧回路部１４の第２の端子１４ｂとの間にはチョークコイル１５が接続され、昇圧回路部１４と出力端子１１との間には出力端子１１に対して並列にコンデンサ１６が接続配置されている。
【００１５】
このＤＣＤＣコンバータは個別の動作としての、降圧モード、昇圧モード、バイパスモード、そして中間モードとの４つのそれぞれの動作状態を有している。
【００１６】
まず降圧モードは、出力端子１１における出力電圧が第１の基準電圧よりも高い場合に、バイパス回路部１２を開放動作させて遮断状態としたうえで降圧回路部１３をスイッチングさせることによりチョークコイル１５を用いて出力端子１１における出力電圧が所定の電圧値となるよう動作するものである。このとき、昇圧回路部１４は昇圧のためのスイッチング動作は行わないが、グランド１７と昇圧回路部１４とを切り離すとともにチョークコイル１５とバイパス回路部１２における出力端子１１側とを接続させるよう動作する。
【００１７】
また昇圧モードは、出力端子１１における出力電圧が第２の基準電圧よりも低い場合に、バイパス回路部１２を開放動作させて遮断状態としたうえで昇圧回路部１４をスイッチングさせることによりチョークコイル１５を用いて出力端子１１における出力電圧が所定の電圧値となるよう動作するものである。このとき、降圧回路部１３は降圧のためのスイッチング動作は行わないが、グランド１７と降圧回路部１３とを切り離すとともにチョークコイル１５とバイパス回路部１２における入力端子１０側とを接続させるよう動作する。
【００１８】
さらにバイパスモードは、出力端子１１における出力電圧が第１の基準電圧以下で、かつ、第２の基準電圧以上の場合、つまり、出力電圧が第１の基準電圧と第２の基準電圧との間にある場合に、バイパス回路部１２を短絡動作させて接続状態とし、入力端子１０における入力電圧を降圧回路部１３あるいは昇圧回路部１４を通さずに出力端子１１へと出力させるように動作するものである。このとき、降圧回路部１３および昇圧回路部１４は降圧動作や昇圧動作は行わず、チョークコイル１５と、バイパス回路部１２や入力端子１０、出力端子１１とを切り離した状態とするように、また、チョークコイル１５とグランド１７とを切り離した状態とするように動作する。
【００１９】
そして中間モードは、バイパスモードから昇圧モードへと切り替える際や、あるいはバイパスモードから降圧モードへと切り替える際に、バイパスモードと、昇圧モードや降圧モードとの間の過程に設ける動作である。このとき、降圧回路部１３および昇圧回路部１４の双方は共に、降圧や昇圧のためのスイッチング動作は行わずに、常にチョークコイル１５とバイパス回路部１２の両端とを接続し、かつ、常にチョークコイル１５とグランド１７とを切り離した状態とするように動作する。
【００２０】
以上の構成および動作とすることにより、バイパスモードから昇降圧モードへと切り替わる際には、バイパス回路部１２と起電力を有したチョークコイル１５とによる閉ループを構成せずに、入力端子１０から出力端子１１へと電流が流れるにあたっては常にバイパス回路部と起電力を有さないチョークコイルとによる並列接続を構成することとなる。よって閉ループ内で起電力が生じることはなく、これに伴ってデバイスに加わる過剰な負荷もまた発生させなくするものである。
【００２１】
ここで一例として、初期状態であるバイパスモードから中間モードを経て昇圧モードへと切り替わる場合のＤＣＤＣコンバータの動作を図２（ａ）から図２（ｄ）の回路図を用いて説明する。図２（ａ）から図２（ｄ）で示すように降圧回路部１３は、入力端子１０に接続された第３のスイッチ素子２０と、第３のスイッチ素子２０のグランド１７側に接続された第４のスイッチ素子２１とによって構成され、また、昇圧回路部１４は、出力端子１１に接続された第１のスイッチ素子１８と、第１のスイッチ素子１８のグランド１７側に接続された第２のスイッチ素子１９とによって構成されている。またさらに、第３のスイッチ素子２０の入力端子１０側と、第１のスイッチ素子１８の出力端子１１側との間にはバイパス回路部１２が接続され、第３のスイッチ素子２０の第４のスイッチ素子２１側と、第１のスイッチ素子１８の第２のスイッチ素子１９側との間にはチョークコイル１５が接続されている。まず、図２（ａ）はＤＣＤＣコンバータのバイパスモードにおける回路図であり、このとき入力端子１０における入力電圧を、閉じた状態のバイパス回路部１２を通じて出力端子１１へと出力する。バイパスモードにおいては、降圧回路部１３および昇圧回路部１４における第１のスイッチ素子１８、第２のスイッチ素子１９、第３のスイッチ素子２０、第４のスイッチ素子２１は常に全てを開放状態として維持させている。この状態では当然ながら電流は矢印Ａの経路で流れることとなる。
【００２２】
次に、出力端子１１における電圧が第２の基準電圧よりも低いことが出力電圧検知部２２により検知され、入力電圧に対しての昇圧動作が必要となった場合、まず動作状態がバイパスモードから、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す中間モードへと移ることとなる。バイパスモードでは、入力端子１０と出力端子１１とは直接に接続された状態となっているので、出力端子１１の電圧を検知することで、入力端子１０の電圧を検知することとなる。図２（ｂ）においては、出力電圧検知部２２へ接続された制御部２３から、バイパス回路部１２が開放状態となるように指示を受けた後に開放を完了するまでに時間を要するため、バイパス回路部１２が閉じた状態で昇圧回路部１４におけるバイパス回路部１２側の第１のスイッチ素子１８と降圧回路部１３におけるバイパス回路部１２側の第３のスイッチ素子２０とが同時に閉じられることとなる。
【００２３】
このとき、昇圧回路部１４でグランド１７側に接続された第２のスイッチ素子１９や、降圧回路部１３でグランド１７側に接続された第４のスイッチ素子２１は、これ以前から開放された状態となっている。そのため、チョークコイル１５にはエネルギーが蓄積された状態とはなっておらず、起電力を持たないので、この状態で第１のスイッチ素子１８と第３のスイッチ素子２０とを閉じても閉ループ内に大電流が流れることは無い。よって、図２（ｂ）における中間モードでは、まずＡとＢとの矢印で示した２つの並列した経路で電流が流れることとなる。
【００２４】
そして、図２（ｃ）に示すように、バイパス回路部１２が制御部２３から開放の指示を受けた後に、所定の時間差を有したうえでバイパス回路部１２が開放状態となる。このときも第１のスイッチ素子１８、第３のスイッチ素子２０は閉じられた状態が継続され、また第２のスイッチ素子１９、第４のスイッチ素子２１は開放された状態が継続されている。従って、図２（ｃ）における中間モードではＢの矢印の経路で電流が流れることとなる。
【００２５】
そしてさらに、制御部２３からバイパス回路部１２を開放させる指示があった後に、バイパス回路部１２が開放状態となるまでのバイパス回路部１２が有する固有の時間差以上の期間をおいて、図２（ｄ）に示す昇圧モードへと移ることとなる。このとき、バイパス回路部１２は既に開放された状態となっており、また、昇圧モードとしてＤＣＤＣコンバータが動作するため、降圧回路部１３の第３のスイッチ素子２０は電力の供給経路となることで中間モードの状態から継続して閉じられたままとなっている。また、第４のスイッチ素子２１は中間モードの状態から継続して開放されたままとなっている。そして、第１のスイッチ素子１８と第２のスイッチ素子１９とが交互に昇圧のためのＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、第２の基準電圧を維持することとなる。
【００２６】
なお、バイパスモードにおいて出力端子１１における電圧が第１の基準電圧より高く、入力電圧に対して降圧動作が必要となった場合（降圧モード）は、上記した図２（ａ）から図２（ｄ）の昇圧モード時の昇圧回路部１４の動作と降圧回路部１３の動作とを逆にすればよい。
【００２７】
また、昇圧モード時には、出力電圧検知部２２により出力電圧を検知し、出力電圧を基準電圧にあわせるべくフィードバック制御を行っている。そのため昇圧モード時に入力電圧が基準電圧近くまで上昇し入力電圧に対する昇圧動作が必要なくなった場合、図２（ｃ）の中間モードへと切り替わるように制御している。この後中間モードからバイパスモードに切り替えるタイミングについては、昇圧動作が停止している時点でチョークコイル１５に起電力は発生しないため、昇圧動作の停止と同時に行っても問題はない。つまり、昇圧モードにおける昇圧動作の停止と同時にバイパスモードへと移行して問題はない。また、降圧モードでの動作の場合でも、同様で、降圧モードからバイパスモードへは時間を置かずに移行して問題はない。
【００２８】
以上のように、昇降圧動作が可能なこのＤＣＤＣコンバータの大きな特徴は、図２（ｂ）に示した中間モードにおける動作で説明したとおり、バイパス回路部１２が接続された状態と、チョークコイル１５に大きなエネルギーが蓄えられた状態とが共存しないことから、チョークコイル１５によって大きな起電力が生じることが無く、大電流が流れることとなるバイパス回路部１２とチョークコイル１５とが閉ループを形成しない点である。つまり、閉ループ状態でスイッチング動作を行わない、あるいはスイッチング動作とバイパス回路部１２の接続状態とは共存しないこととするものである。これにより、特に第１のスイッチ素子１８、第３のスイッチ素子２０、チョークコイル１５およびバイパス回路部１２に必要以上の大きな電流が流れることが無いため、これらのデバイスに負荷を与えることもなく高い信頼性を維持できる。またあるいは、チョークコイル１５をはじめとして電流容量の小さなデバイスの適用が可能となるため、ＤＣＤＣコンバータの小型化も可能となる。
【００２９】
なお、この中間モードを設ける制御は、バイパス回路部１２にＦＥＴスイッチを用い、ゲートを絶縁駆動する場合など、ＯＦＦ時間の長い構成に対して特に有用であるが、バイパス回路部１２にはＦＥＴスイッチを用いても、あるいは車載用電源などに適用される機械リレーを用いても構わない。そして、ＦＥＴスイッチあるいは機械リレーの何れであっても、バイパス回路部１２を遮断するために要する時間に応じて中間モードが継続する期間を設定すればよい。
【００３０】
また、バイパス回路部１２もしくは第３のスイッチ素子２０、チョークコイル１５、第１のスイッチ素子１８を通じて入力端子１０から出力端子１１へと電力供給を途絶えさせることが無いため、バイパスモードから昇圧モード、あるいは降圧モードへの移行時に、出力電圧が一時的に落ち込むことがない。特にバイパスモードから昇圧モードへの移行時に、出力電圧が一時的に落ち込んだ反動で、昇圧動作開始直後に出力電圧が過剰となるオーバーシュートを抑制することができるため、平滑のためのコンデンサ１６の出力端子１１側に配置するフィルタ（図示せず）構造の簡素化、あるいはフィルタ（図示せず）の非配置化が可能となる。
【００３１】
ここまでは、昇圧と降圧との双方が可能なＤＣＤＣコンバータを一例として説明したが、中間モードを用いることにより、デバイスに加わる過剰な負荷を抑制することについては、図３（ａ）から図３（ｄ）の回路図に示すような降圧のみのためのＤＣＤＣコンバータにおいても適用は可能である。
【００３２】
ここで図３（ａ）は降圧用ＤＣＤＣコンバータのバイパスモードにおける回路図であり、このとき入力端子１０における入力電圧を、閉じた状態のバイパス回路部１２を通じてほぼそのままの値で出力端子１１へと出力する。バイパスモードにおいては降圧回路部１３における第３のスイッチ素子２０、第４のスイッチ素子２１は常に双方を解放状態として維持させている。この状態では当然ながら電流は矢印Ａの経路で流れることとなる。このバイパスモードは出力端子１１の出力電圧が基準電圧以下の場合の状態である。
【００３３】
次に、出力端子１１における電圧が基準電圧よりも高いことが出力電圧検知部２２により検知され、このときの入力電圧に対しての降圧動作が必要となった場合、まず、動作状態がバイパスモードから、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す中間モードへと移ることとなる。ここでもバイパスモードでは、入力端子１０と出力端子１１とは直接に接続された状態となっているので、出力端子１１の電圧を検知することで、入力端子１０の電圧を検知することとなる。図３（ｂ）においては、出力電圧検知部２２へ接続された制御部２３から、バイパス回路部１２が開放状態となるように指示を受けた後に開放を完了するまでに時間を要するため、バイパス回路部１２が閉じた状態で降圧回路部１３におけるバイパス回路部１２側の第３のスイッチ素子２０が閉じられることとなる。
【００３４】
このとき降圧回路部１３にてグランド１７側に接続された第４のスイッチ素子２１は、これ以前から開放された状態となっている。そのためチョークコイル１５にはエネルギーが蓄積された状態とはなっておらず、この状態で第３のスイッチ素子２０を閉じても閉ループ内に大電流が生じることはない。よって、図３（ｂ）における中間モードでは常に矢印Ａと矢印Ｂとで示した並列の経路で電流が流れることとなる。
【００３５】
そして、図３（ｃ）に示すようにバイパス回路部１２が開放の指示を受けた後に、所定の時間差を有したうえでバイパス回路部１２が開放状態となる。このときも第３のスイッチ素子２０は閉じられた状態が継続され、また、第４のスイッチ素子２１は開放された状態が継続されている。従って図３（ｃ）における中間モードではＢの矢印の経路で電流が流れることとなる。
【００３６】
そしてさらに、制御部２３からバイパス回路部１２を開放させる指示があった後にバイパス回路部１２が開放状態になるまでの時間差を伴い、図３（ｄ）に示す降圧モードへと移ることとなる。このとき、バイパス回路部１２は既に開放された状態となっており、第３のスイッチ素子２０と第４のスイッチ素子２１とが交互に降圧のためのＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すこととなる。
【００３７】
この降圧モード、バイパスモード、および中間モードを有するＤＣＤＣコンバータの構成、動作をまとめると、以下のようになる。
【００３８】
降圧用のＤＣＤＣコンバータは、入力端子１０と、出力端子１１と、入力端子１０と出力端子１１との間に直列に接続されたバイパス回路部１２と、このバイパス回路部１２の入力端子１０側にその第１の端子が接続された降圧回路部１３と、この降圧回路部１３の第２の端子とバイパス回路部１２における出力端子１１側との間に接続されたチョークコイル１５と、バイパス回路部１２と出力端子１１との間に出力端子１１と並列に接続されたコンデンサ１６とを備える。このＤＣＤＣコンバータは、出力端子１１における出力電圧が基準電圧より高い場合にはバイパス回路部１２を解放動作させたうえで降圧回路部１３とチョークコイル１５とにより降圧動作を行う降圧モードと、出力端子１１における出力電圧が前記基準電圧以下の場合にバイパス回路部１２を短絡動作させるとともに降圧回路部１３をチョークコイル１５およびバイパス回路部１２から切り離しているバイパスモードとを有する。そしてこのＤＣＤＣコンバータは、前記バイパスモードから前記降圧モードへと切り替える過程では、入力端子１０と出力端子１１とが常にチョークコイル１５とバイパス回路部１２との並列回路を介して接続される中間モードを設けている。
【００３９】
以上のように、降圧動作のみに対応したこのＤＣＤＣコンバータの大きな特徴は、図３（ｂ）に示した中間モードにおける動作で説明したとおり、バイパス回路部１２が接続された状態と、チョークコイル１５にエネルギーが蓄えられた状態とが共存しないことから、チョークコイル１５の起電力によって、バイパス回路部１２とチョークコイル１５からなる閉ループに大電流が流れないことである。つまり、閉ループ状態でスイッチング動作を行わない、あるいはスイッチング動作とバイパス回路部１２の接続状態とは共存しないこととするものである。これにより、特に第３のスイッチ素子２０、チョークコイル１５およびバイパス回路部１２に必要以上の大きな電流が流れることが無いため、これらのデバイスに負荷を与えることもなく高い信頼性を維持できる。またあるいは、チョークコイル１５をはじめとして電流容量の小さなデバイスの適用が可能となるため、ＤＣＤＣコンバータの小型化も可能となる。
【００４０】
また、昇圧用コンバータに関しては先にも図２（ａ）から図２（ｄ）で説明した昇降圧用のＤＣＤＣコンバータと動作は同じであり、第３のスイッチ素子２０は用いられずに短絡した回路状態とし、第４のスイッチ素子２１もまた用いられずに回路として存在しない状態としたうえで同様の動作が行われることとなる。
【００４１】
すなわち、昇圧モード、バイパスモード、および中間モードを有するＤＣＤＣコンバータの構成、動作をまとめると、以下のようになる。
【００４２】
入力端子１０と、出力端子１１と、入力端子１０と出力端子１１との間に直列に接続されたバイパス回路部１２と、このバイパス回路部１２の出力端子１１側にその第１の端子が接続された昇圧回路部１４と、降圧回路部１３の第２の端子とバイパス回路部１２における入力端子１０側との間に接続されたチョークコイル１５と、バイパス回路部１２と出力端子１１との間に出力端子１１と並列に接続されたコンデンサ１６とを備える。このＤＣＤＣコンバータは、出力端子１１における出力電圧が基準電圧より低い場合にはバイパス回路部１２を解放動作させたうえで昇圧回路部１４とチョークコイル１５とにより昇圧動作を行う昇圧モードと、出力端子１１における出力電圧が前記基準電圧以上である場合にバイパス回路部１２を短絡動作させるとともに昇圧回路部１４をチョークコイル１５およびバイパス回路部１２から切り離しているバイパスモードとを有する。そして、このＤＣＤＣコンバータは、前記バイパスモードから前記昇圧モードへと切り替える過程では、入力端子１０と出力端子１１とが常にチョークコイル１５とバイパス回路部１２との並列回路を介して接続される中間モードを設けている。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のＤＣＤＣコンバータは、高信頼性および小型化や低消費電力化という効果を有し、各種電源において有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  入力端子
１１  出力端子
１２  バイパス回路部
１３  降圧回路部
１３ａ  第１の端子
１３ｂ  第２の端子
１４  昇圧回路部
１４ａ  第１の端子
１４ｂ  第２の端子
１５  チョークコイル
１６  コンデンサ
１７  グランド
１８  第１のスイッチ素子
１９  第２のスイッチ素子
２０  第３のスイッチ素子
２１  第４のスイッチ素子
２２  出力電圧検知部
２３  制御部
【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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