JP2833765B2 - 可変入出力電圧での使用のための誘導性電力変換器 - Google Patents
可変入出力電圧での使用のための誘導性電力変換器Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1582—Buck-boost converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
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- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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- H02M1/009—Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は一般に、変換器への入力電圧とは異なった
出力電圧を発生するための直流電力変換器に、更に詳し
くは、可変直流電圧入力から可変直流電圧出力への電力
変換を最適化すると共に変換中のインダクタからの最大
の効率及び電力を与え且つ変換中のインダクタの飽和を
回避するようにした誘導性直流電力変換器に関係してい
る。
出力電圧を発生するための直流電力変換器に、更に詳し
くは、可変直流電圧入力から可変直流電圧出力への電力
変換を最適化すると共に変換中のインダクタからの最大
の効率及び電力を与え且つ変換中のインダクタの飽和を
回避するようにした誘導性直流電力変換器に関係してい
る。
直流電力変換器は典型的には一定の入力直流電圧レベ
ルから特定の出力直流電圧レベルを供給するという基本
的要件を備えている。比較的基本的である、より複雑で
ない交換変圧器とは異なり、直流電力変換器は比較的一
定したレベルの入力電圧を用いて動作しなければならな
い。直流入力電圧を所望の直流出力電圧に変換するため
に開発された二つの技術はリアクティブ回路素子、典型
的にはコンデンサ及びインダクタをエネルギー蓄積媒体
として使用している。そのような装置はリアクティブ素
子を周期的に切り換えて、交互に、直流入力電圧に接続
してリアクティブ素子を充電したり、直流出力回路に接
続してリアクティブ素子を放電させたりすることによっ
て動作する。
ルから特定の出力直流電圧レベルを供給するという基本
的要件を備えている。比較的基本的である、より複雑で
ない交換変圧器とは異なり、直流電力変換器は比較的一
定したレベルの入力電圧を用いて動作しなければならな
い。直流入力電圧を所望の直流出力電圧に変換するため
に開発された二つの技術はリアクティブ回路素子、典型
的にはコンデンサ及びインダクタをエネルギー蓄積媒体
として使用している。そのような装置はリアクティブ素
子を周期的に切り換えて、交互に、直流入力電圧に接続
してリアクティブ素子を充電したり、直流出力回路に接
続してリアクティブ素子を放電させたりすることによっ
て動作する。
コンデンサ及びインダクタの性質のために、インダク
タはコンデンサよりも直流電力変換器における使用に一
層好都合であることが判明している。これは主として、
特定の容量を与えることのできるインダクタが（非常に
小さい容量を持っている装置についての特定の例外はあ
るが）同じ容量を持ったコンデンサよりも安価であり、
小さく、且つ動作が容易であるためである。直流電力を
変換するために入力電圧と出力回路との間で切り換えら
れるようなエネルギー蓄積媒体としてインダクタが有利
に使用され得ることはかなり長い間容認されてきた。
タはコンデンサよりも直流電力変換器における使用に一
層好都合であることが判明している。これは主として、
特定の容量を与えることのできるインダクタが（非常に
小さい容量を持っている装置についての特定の例外はあ
るが）同じ容量を持ったコンデンサよりも安価であり、
小さく、且つ動作が容易であるためである。直流電力を
変換するために入力電圧と出力回路との間で切り換えら
れるようなエネルギー蓄積媒体としてインダクタが有利
に使用され得ることはかなり長い間容認されてきた。
誘導性電力変換器の初期の例は、例えばロジャーズ
（Rogers）に対する米国特許第2276796号及びリビング
ストン（Livingston）に対する米国特許第2276851号に
おけるように、主として溶接回路に見いだされる。ロジ
ャーズの装置は分路抵抗及び継電器を用いて、十分な電
流がインダクタに存在することが検出されたときにイン
ダクタを入力と出力との間で切り換えている。リビング
ストンの装置は電流についてではなく電圧についてトリ
ガを行い、且つ監視電圧において、フィルタされていな
い全波整流正弦波から得られた波形を利用している。こ
れらの装置は溶接電流を発生するために使用され、溶接
機用装置の性質のために非常に精密ではない。
（Rogers）に対する米国特許第2276796号及びリビング
ストン（Livingston）に対する米国特許第2276851号に
おけるように、主として溶接回路に見いだされる。ロジ
ャーズの装置は分路抵抗及び継電器を用いて、十分な電
流がインダクタに存在することが検出されたときにイン
ダクタを入力と出力との間で切り換えている。リビング
ストンの装置は電流についてではなく電圧についてトリ
ガを行い、且つ監視電圧において、フィルタされていな
い全波整流正弦波から得られた波形を利用している。こ
れらの装置は溶接電流を発生するために使用され、溶接
機用装置の性質のために非常に精密ではない。
インダクタによって発生された磁界を利用してプラン
ジャを駆動し機械的仕事を行わせるようにした簡単なソ
レノイドのような、誘導性コイルをを使用した一層複雑
な装置が開発されている。そのような装置の例はレイブ
（Rabe）に対する米国特許第4173030号及びマッカーテ
ィ（McCarty）に対する米国特許第4293888号に見いださ
れる。レイブの装置は、燃料噴射器を操作するためにソ
レノイドを使用しており、電圧のレベルの依存してソレ
ノイドコイルへの電圧の印加の時点を決め、燃料噴射器
の動作を堅実に行うという所望の効果を達成している。
マッカーティの装置は、印刷ハンマ駆動回路であって、
印刷ハンマを堅実に操作するために必要とされる最小電
流を測定し、この電流を短い時間の間加えている。これ
らの装置のいずれも直流電力を直流電力へは変換せず、
電気的エネルギーを機械的エネルギーへ変換している。
ジャを駆動し機械的仕事を行わせるようにした簡単なソ
レノイドのような、誘導性コイルをを使用した一層複雑
な装置が開発されている。そのような装置の例はレイブ
（Rabe）に対する米国特許第4173030号及びマッカーテ
ィ（McCarty）に対する米国特許第4293888号に見いださ
れる。レイブの装置は、燃料噴射器を操作するためにソ
レノイドを使用しており、電圧のレベルの依存してソレ
ノイドコイルへの電圧の印加の時点を決め、燃料噴射器
の動作を堅実に行うという所望の効果を達成している。
マッカーティの装置は、印刷ハンマ駆動回路であって、
印刷ハンマを堅実に操作するために必要とされる最小電
流を測定し、この電流を短い時間の間加えている。これ
らの装置のいずれも直流電力を直流電力へは変換せず、
電気的エネルギーを機械的エネルギーへ変換している。
一層複雑な応用のための直流−直流電力変換器の最近
の例はカルサーズ（Carruthers）外に対する米国特許第
3191074号及びウィスニュースキ（Wisniewski）に対す
る米国特許第4511829号に見いだされる。カルサーズ外
の装置は、誘導的に切り換えられるような時に高いレベ
ルのエネルギーを蓄積するために使用され、ロジャーズ
及びマッカーティの装置と同様に、インダクタを流れる
電流を測定して装置の動作を制御している。ウィスニュ
ースキの装置は更に複雑であって、時間決めされた充電
を利用していて放電時間は出力回路における電流のレベ
ルに基づいている。
の例はカルサーズ（Carruthers）外に対する米国特許第
3191074号及びウィスニュースキ（Wisniewski）に対す
る米国特許第4511829号に見いだされる。カルサーズ外
の装置は、誘導的に切り換えられるような時に高いレベ
ルのエネルギーを蓄積するために使用され、ロジャーズ
及びマッカーティの装置と同様に、インダクタを流れる
電流を測定して装置の動作を制御している。ウィスニュ
ースキの装置は更に複雑であって、時間決めされた充電
を利用していて放電時間は出力回路における電流のレベ
ルに基づいている。
特に注目に値することであるが、レイブの装置を除い
ては、上述の装置のどれも可変直流入力電圧で動作可能
であるように設計されていない。レイブの装置も又、電
力変換器ではなく、それどころかソレノイドであるの
で、除外してよい。それゆえ、可変直流入力電圧へ望ま
しく比較的広い範囲の直流入力電圧にわたって動作する
ことのできる直流−直流誘導性電力変換器を設計するこ
とがこの発明の目的である。これはこの発明の電力変換
器が広範囲の入力電圧で首尾よく動作することを可能に
する。
ては、上述の装置のどれも可変直流入力電圧で動作可能
であるように設計されていない。レイブの装置も又、電
力変換器ではなく、それどころかソレノイドであるの
で、除外してよい。それゆえ、可変直流入力電圧へ望ま
しく比較的広い範囲の直流入力電圧にわたって動作する
ことのできる直流−直流誘導性電力変換器を設計するこ
とがこの発明の目的である。これはこの発明の電力変換
器が広範囲の入力電圧で首尾よく動作することを可能に
する。
広範囲に変わり得る出力電圧を供給することのできる
直流−直流誘導性電力変換器を設計することも又望まし
い。既に知られている装置は可変電圧直流出力で動作し
たかもしれないが、広範囲の出力電圧にわたって効率よ
く動作するようには設計されていなかった。この発明
は、広範囲の出力電圧を効率よく供給することのできる
ものであり、且つ又代替実施例においては二つ以上の電
圧レベルで電力を同時に供給することができるものであ
る。
直流−直流誘導性電力変換器を設計することも又望まし
い。既に知られている装置は可変電圧直流出力で動作し
たかもしれないが、広範囲の出力電圧にわたって効率よ
く動作するようには設計されていなかった。この発明
は、広範囲の出力電圧を効率よく供給することのできる
ものであり、且つ又代替実施例においては二つ以上の電
圧レベルで電力を同時に供給することができるものであ
る。
できるだけ効率のよい方法で動作させることも又この
発明の目的である。直流−直流変換器の効率には二つの
成分、すなわち入力効率及び出力効率がある。入力効率
はインダクタを飽和の近くではあるが飽和にわずかに及
ばない点まで充電することによって最大化される。イン
ダクタを飽和させることは効率の見地からは本質的に悪
いことであり、入力回路と出力回路との間でインダクタ
を切り換えるために使用される固体電子スイッチを飽和
させることもある。飽和を回避するために必要な範囲を
かなり越して充電時間を短くすることは装置の電力可能
出力をそこなう。装置が動作させられるような任意の又
はすべての直流入力電圧において飽和の近くではあるが
飽和には達しない点までインダクタを充電することを可
能にすることがこの発明の更なる目的である。
発明の目的である。直流−直流変換器の効率には二つの
成分、すなわち入力効率及び出力効率がある。入力効率
はインダクタを飽和の近くではあるが飽和にわずかに及
ばない点まで充電することによって最大化される。イン
ダクタを飽和させることは効率の見地からは本質的に悪
いことであり、入力回路と出力回路との間でインダクタ
を切り換えるために使用される固体電子スイッチを飽和
させることもある。飽和を回避するために必要な範囲を
かなり越して充電時間を短くすることは装置の電力可能
出力をそこなう。装置が動作させられるような任意の又
はすべての直流入力電圧において飽和の近くではあるが
飽和には達しない点までインダクタを充電することを可
能にすることがこの発明の更なる目的である。
出力効率は、インダクタをちょうど放電させてしま
い、それが一たん完全に放電させられるとそれを放電さ
せようとする試みを続けないことに依存している。イン
ダクタをちょうど放電させそこなうと、残りの電流が次
の充電サイクル中付加的電流として加えられるので、次
の充電サイクル中に電流の増大が生じることになる。こ
れは飽和を、従って上記の欠点及び非効率のすべてを生
じることになりそうである。インダクタを放電させるの
に必要な時間を越えて放電時間を長くすることはシステ
ムの電力可能出力をそこなう。それゆえ、付加的な時間
を少しも浪費することなく且つ効率に悪影響を及ぼさな
いでインダクタを完全に放電させることも可能にするこ
とがこの発明の目的である。
い、それが一たん完全に放電させられるとそれを放電さ
せようとする試みを続けないことに依存している。イン
ダクタをちょうど放電させそこなうと、残りの電流が次
の充電サイクル中付加的電流として加えられるので、次
の充電サイクル中に電流の増大が生じることになる。こ
れは飽和を、従って上記の欠点及び非効率のすべてを生
じることになりそうである。インダクタを放電させるの
に必要な時間を越えて放電時間を長くすることはシステ
ムの電力可能出力をそこなう。それゆえ、付加的な時間
を少しも浪費することなく且つ効率に悪影響を及ぼさな
いでインダクタを完全に放電させることも可能にするこ
とがこの発明の目的である。
インダクタの入力側とインダクタの出力側とにおける
効率を同時に最大にすことによって、装置の総合効率及
び電力可能出力が最大化される。前に記述された有利な
効率が妥当な経済的費用で達成されること、及びこの装
置が過度に複雑でないことがこの装置の更なる目的であ
る。これらの目的を達成することによって、この発明の
システムは、任意の既知の装置とは異なりシステムの総
合電力可能出力を最大化しながら、可変直流入力電圧を
可変直流出力電圧に変換することが可能になる。前述の
利点及び目的のすべてが任意の実質的な相対的欠点を伴
うことなく達成されることも又目的である。
効率を同時に最大にすことによって、装置の総合効率及
び電力可能出力が最大化される。前に記述された有利な
効率が妥当な経済的費用で達成されること、及びこの装
置が過度に複雑でないことがこの装置の更なる目的であ
る。これらの目的を達成することによって、この発明の
システムは、任意の既知の装置とは異なりシステムの総
合電力可能出力を最大化しながら、可変直流入力電圧を
可変直流出力電圧に変換することが可能になる。前述の
利点及び目的のすべてが任意の実質的な相対的欠点を伴
うことなく達成されることも又目的である。
発明の要約 上述の背景技術の欠点及び制限事項はこの発明によっ
て克服される。この発明では、可変直流入力電圧を可変
直流出力電圧に変換する誘導性電力変換器が提供され
る。既知の誘導性電力変換器と同様に、入力電圧はイン
ダクタを充電するために供給され、そしてインダクタは
出力回路を駆動するように接続されている。しかしなが
ら、この発明は複数の電圧レベルのうちのどれに入力電
圧が入るかを解析するために電圧入力側において電圧比
較器を利用している。入力電圧がどの電圧レベルに入る
ものと決定されたかに依存して、タイミング回路が飽和
を避けながら可能最大時間の間インダクタを充電する。
て克服される。この発明では、可変直流入力電圧を可変
直流出力電圧に変換する誘導性電力変換器が提供され
る。既知の誘導性電力変換器と同様に、入力電圧はイン
ダクタを充電するために供給され、そしてインダクタは
出力回路を駆動するように接続されている。しかしなが
ら、この発明は複数の電圧レベルのうちのどれに入力電
圧が入るかを解析するために電圧入力側において電圧比
較器を利用している。入力電圧がどの電圧レベルに入る
ものと決定されたかに依存して、タイミング回路が飽和
を避けながら可能最大時間の間インダクタを充電する。
同様に、複数の電圧レベルのどれに出力電圧が入るか
を決定するために装置の出力側において電圧比較器を利
用している。出力電圧がどの電圧レベルに入るものと決
定されたかに依存して、タイミング回路がインダクタを
完全に放電させるために必要な最小時間の間インダクタ
を放電させる。直ちに察知されることであろうが、この
システムは入力側及び出力側の両方において装置の動作
の効率及び電力可能出力を最大化する。採択実施例にお
いては、システムを経済的に構成することのできる簡単
化された制御回路が使用されている。
を決定するために装置の出力側において電圧比較器を利
用している。出力電圧がどの電圧レベルに入るものと決
定されたかに依存して、タイミング回路がインダクタを
完全に放電させるために必要な最小時間の間インダクタ
を放電させる。直ちに察知されることであろうが、この
システムは入力側及び出力側の両方において装置の動作
の効率及び電力可能出力を最大化する。採択実施例にお
いては、システムを経済的に構成することのできる簡単
化された制御回路が使用されている。
付加的な代替実施例においては、一つのインダクタの
代わりに三つのインダクタを用いることによって二つの
可変出力電圧を供給することができる。第１のインダク
タは上述のように充電され、そしてダイオードを通して
二つの付加的なインダクタのそれぞれを独立に駆動す
る。二つの付加的なインダクタのそれぞれには電圧比較
器があって、これはその付加的インダクタの出力側にお
いて、その付加的インダクタにおける出力電圧が複数の
電圧レベルのどれに入るかを決定するために使用され
る。そのインダクタにおける出力電圧がどの電圧レベル
に入るものと決定されたかに依存して、タイミング回路
がその付加的インダクタを完全に放電させるために必要
な最小時間の間その付加的インダクタを放電させる。
代わりに三つのインダクタを用いることによって二つの
可変出力電圧を供給することができる。第１のインダク
タは上述のように充電され、そしてダイオードを通して
二つの付加的なインダクタのそれぞれを独立に駆動す
る。二つの付加的なインダクタのそれぞれには電圧比較
器があって、これはその付加的インダクタの出力側にお
いて、その付加的インダクタにおける出力電圧が複数の
電圧レベルのどれに入るかを決定するために使用され
る。そのインダクタにおける出力電圧がどの電圧レベル
に入るものと決定されたかに依存して、タイミング回路
がその付加的インダクタを完全に放電させるために必要
な最小時間の間その付加的インダクタを放電させる。
それゆえ、この発明は比較的広範囲の直流入力電圧に
わたって効率よく動作することのできる直流−直流誘導
性電力変換器を教示するものであることがわかるであろ
う。この発明の直流−直流誘導性電力変換器は又広範囲
に変わり得る出力電圧を効率よく供給することができ
る。代替実施例におけるこの発明は又二つ以上の電圧レ
ベルで電力を同時に且つ効率よく供給することができ
る。
わたって効率よく動作することのできる直流−直流誘導
性電力変換器を教示するものであることがわかるであろ
う。この発明の直流−直流誘導性電力変換器は又広範囲
に変わり得る出力電圧を効率よく供給することができ
る。代替実施例におけるこの発明は又二つ以上の電圧レ
ベルで電力を同時に且つ効率よく供給することができ
る。
この発明のシステムは電力変換過程の効率を最大化す
る。それは、装置が動作させられ得る任意の又はすべて
の直流入力電圧において飽和の近くではあるが飽和には
達しない点までインダクタを充電することを可能にす
る。それは又付加的な時間を少しも浪費することなく且
つ電力可能出力に悪影響を及ぼすことなくインダクタを
完全に放電させることを可能にする。インダクタの入力
側とインダクタの出力側とにおける効率を同時に最大化
することによって、装置の総合効率及び電力可能出力が
最大化される。
る。それは、装置が動作させられ得る任意の又はすべて
の直流入力電圧において飽和の近くではあるが飽和には
達しない点までインダクタを充電することを可能にす
る。それは又付加的な時間を少しも浪費することなく且
つ電力可能出力に悪影響を及ぼすことなくインダクタを
完全に放電させることを可能にする。インダクタの入力
側とインダクタの出力側とにおける効率を同時に最大化
することによって、装置の総合効率及び電力可能出力が
最大化される。
前に延べられた有利な効果は妥当な経済的費用で達成
され、又この発明の装置は過度に複雑ではない。これら
の目的を達成することによって、この発明のシステム
は、任意の既に知られた装置と異なりシステムの総合電
力可能出力を最大化しながら可変直流入力電圧を可変直
流出力電圧に変換することができる。代替実施例におい
ては、この発明によって実現される利点のいずれも犠牲
にすることなく二つの異なった直流出力電圧を供給する
ことができる。最後に、前述の利点及び目的のすべては
なんらの実質的な相対的欠点を伴うことなく達成され
る。
され、又この発明の装置は過度に複雑ではない。これら
の目的を達成することによって、この発明のシステム
は、任意の既に知られた装置と異なりシステムの総合電
力可能出力を最大化しながら可変直流入力電圧を可変直
流出力電圧に変換することができる。代替実施例におい
ては、この発明によって実現される利点のいずれも犠牲
にすることなく二つの異なった直流出力電圧を供給する
ことができる。最後に、前述の利点及び目的のすべては
なんらの実質的な相対的欠点を伴うことなく達成され
る。
この発明のこれら及びその他の利点は図面の参照によ
って最もよく理解される。
って最もよく理解される。
採択実施例の詳細な説明 この発明の第１実施例が第１図に示されている。多数
の異なったレベルの任意のものでよい直流入力電圧が正
の入力端子10及び負の入力端子12を通して回路に供給さ
れ、負の入力端子は接地されている。正の入力端子10は
第１スイッチ14の一方側に接続され、そしてこのスイッ
チの他方側はインダクタ16の一方側に接続されている。
インダクタ16の他方側は第２スイッチ18の一方側に接続
され且つインダクタ16の他方側は接地に接続されてい
る。
の異なったレベルの任意のものでよい直流入力電圧が正
の入力端子10及び負の入力端子12を通して回路に供給さ
れ、負の入力端子は接地されている。正の入力端子10は
第１スイッチ14の一方側に接続され、そしてこのスイッ
チの他方側はインダクタ16の一方側に接続されている。
インダクタ16の他方側は第２スイッチ18の一方側に接続
され且つインダクタ16の他方側は接地に接続されてい
る。
第１スイッチ14及び第２スイッチ16は、第１スイッチ
14が閉じられたときには第２スイッチ18も又閉じられ且
つ第１スイッチ14が開いているときにはスイッチ18も又
開いているように、一緒に動作することを機械的又は電
気的に要求されることが望ましい。第１スイッチ14及び
第２スイッチ18は入力タイミング回路20によって動作さ
せられ、そしてこの回路自体は入力電圧比較器22によっ
て制御される。入力電圧比較器22は正の入力端子10と負
の入力端子12とに供給された直流入力電圧をそれの入力
として持っている。第１図において、入力電圧比較器22
は正の入力端子10への接続部及び接地への接続部を通し
てその入力を得ている。
14が閉じられたときには第２スイッチ18も又閉じられ且
つ第１スイッチ14が開いているときにはスイッチ18も又
開いているように、一緒に動作することを機械的又は電
気的に要求されることが望ましい。第１スイッチ14及び
第２スイッチ18は入力タイミング回路20によって動作さ
せられ、そしてこの回路自体は入力電圧比較器22によっ
て制御される。入力電圧比較器22は正の入力端子10と負
の入力端子12とに供給された直流入力電圧をそれの入力
として持っている。第１図において、入力電圧比較器22
は正の入力端子10への接続部及び接地への接続部を通し
てその入力を得ている。
充電サイクル中、第１スイッチ14及び第２スイッチ18
は両方共入力タイミング回路20によって閉路位置に維持
され、これによりインダクタを直流入力電圧に接続して
いる。出力回路部（以下で説明される）へのインダクタ
16の接続は充電サイクル中は行われない。入力電圧比較
器22は直流入力電圧を監視しており、この発明の実施例
のすべてにおいて、直流入力電圧を複数の離散した電圧
レベルに類別する。
は両方共入力タイミング回路20によって閉路位置に維持
され、これによりインダクタを直流入力電圧に接続して
いる。出力回路部（以下で説明される）へのインダクタ
16の接続は充電サイクル中は行われない。入力電圧比較
器22は直流入力電圧を監視しており、この発明の実施例
のすべてにおいて、直流入力電圧を複数の離散した電圧
レベルに類別する。
例えば、直流入力電圧が3.0ボルトと9.5ボルトとの間
で広範囲に変わることがあり、且つ三つの離散したレベ
ルが使用されるべき場合には、第１レベルは3.0と4.7ボ
ルトとの間、第２レベルは4.7と7.1ボルトとの間、第３
レベルは7.1と9.5ボルトとの間にすればよい。正の入力
端子10及び負の入力端子12に実際に加えられた直流入力
電圧がどのレベルに入るかは入力電圧比較器22によって
決定される。離散したレベルのどの一つに直流入力電圧
が入るかを示す信号が入力電圧比較器22から入力タイミ
ング回路20に送られる。
で広範囲に変わることがあり、且つ三つの離散したレベ
ルが使用されるべき場合には、第１レベルは3.0と4.7ボ
ルトとの間、第２レベルは4.7と7.1ボルトとの間、第３
レベルは7.1と9.5ボルトとの間にすればよい。正の入力
端子10及び負の入力端子12に実際に加えられた直流入力
電圧がどのレベルに入るかは入力電圧比較器22によって
決定される。離散したレベルのどの一つに直流入力電圧
が入るかを示す信号が入力電圧比較器22から入力タイミ
ング回路20に送られる。
入力タイミング回路20は直流入力電圧が入る離散した
電圧レベルがインダクタ16を飽和させることなくインダ
クタ16に接続され得る最大の時間の長さを計算する。こ
の最大時間長は、第１スイッチ14及び第２スイッチ18が
入力タイミング回路20により閉じられたことによってイ
ンダクタ16が直流入力電圧に最初に接続された時点で始
まる。この最大時間長が経過すると、第１スイッチ14及
び第２スイッチ18は入力タイミング回路20によって開か
れ、これによりインダクタ16が直流入力電圧から切り離
される。
電圧レベルがインダクタ16を飽和させることなくインダ
クタ16に接続され得る最大の時間の長さを計算する。こ
の最大時間長は、第１スイッチ14及び第２スイッチ18が
入力タイミング回路20により閉じられたことによってイ
ンダクタ16が直流入力電圧に最初に接続された時点で始
まる。この最大時間長が経過すると、第１スイッチ14及
び第２スイッチ18は入力タイミング回路20によって開か
れ、これによりインダクタ16が直流入力電圧から切り離
される。
異なった最大時間長が離散電圧レベルのそれぞれに対
して計算される。典型的には、特定の電圧レベルに対す
る最大時間長はこの電圧レベルにおける最大電圧がイン
ダクタ16を飽和させることなくこれに接続され得るよう
な時間量である。インダクタ16を飽和のすぐ近くの点ま
で充電することによって、最大電力可能出力が達成され
る。技術に通じた者には直ちに理解されることであろう
が、電力可能出力はより多くの離散電圧レベルを持つこ
とによって少しばかり増大させることができる。電力可
能出力におけるこの増大に対する代償はもちろん回路の
複雑性の増大である。ここで論述された例については、
三つの離散電圧レベルが充電動作におけるかなり高レベ
ルの効率を維持するのに十分な機能を果たすものと考え
られる。
して計算される。典型的には、特定の電圧レベルに対す
る最大時間長はこの電圧レベルにおける最大電圧がイン
ダクタ16を飽和させることなくこれに接続され得るよう
な時間量である。インダクタ16を飽和のすぐ近くの点ま
で充電することによって、最大電力可能出力が達成され
る。技術に通じた者には直ちに理解されることであろう
が、電力可能出力はより多くの離散電圧レベルを持つこ
とによって少しばかり増大させることができる。電力可
能出力におけるこの増大に対する代償はもちろん回路の
複雑性の増大である。ここで論述された例については、
三つの離散電圧レベルが充電動作におけるかなり高レベ
ルの効率を維持するのに十分な機能を果たすものと考え
られる。
第１図の回路の出力側が今度は論述されて、第３スイ
ッチ24が一方側ではインダクタ16の他方側に接続されて
おり、第３スイッチ24の他方側は正の出力端子26に接続
されている。他方の出力端子は負の出力端子28であっ
て、これは負の出力端子12と同様に接地されている。第
４スイッチ30の一方側はインダクタ16の一方側に接続さ
れ、第４スイッチの他方側は接地されている。
ッチ24が一方側ではインダクタ16の他方側に接続されて
おり、第３スイッチ24の他方側は正の出力端子26に接続
されている。他方の出力端子は負の出力端子28であっ
て、これは負の出力端子12と同様に接地されている。第
４スイッチ30の一方側はインダクタ16の一方側に接続さ
れ、第４スイッチの他方側は接地されている。
第３スイッチ24及び第４スイッチ30も又、第３スイッ
チ24が閉じられたときには第４スイッチ30も閉じられ且
つ又第３スイッチ24が開いているときには第４スイッチ
30も開いているように、一緒に動作するように機械的又
は電気的に要求されることが望ましい。第３スイッチ24
及び第４スイッチ30は出力タイミング回路32によって動
作させられ、このタイミング回路自体は出力電圧比較器
34によって制御される。出力電圧比較器34は正の出力端
子26と負の出力端子28との間に接続された負荷が動作し
ている直流出力電圧をそれの入力として持っている。出
力電圧比較器34は正の出力端子26への接続部及び接地へ
の接続部を通してこの入力を得ている。
チ24が閉じられたときには第４スイッチ30も閉じられ且
つ又第３スイッチ24が開いているときには第４スイッチ
30も開いているように、一緒に動作するように機械的又
は電気的に要求されることが望ましい。第３スイッチ24
及び第４スイッチ30は出力タイミング回路32によって動
作させられ、このタイミング回路自体は出力電圧比較器
34によって制御される。出力電圧比較器34は正の出力端
子26と負の出力端子28との間に接続された負荷が動作し
ている直流出力電圧をそれの入力として持っている。出
力電圧比較器34は正の出力端子26への接続部及び接地へ
の接続部を通してこの入力を得ている。
放電サイクル中、第３スイッチ24及び第４スイッチ30
は両方共出力タイミング回路32によって閉路位置に維持
され、これによりインダクタ16を直流出力の電圧に接続
している。以下に説明される入力回路部へのインダクタ
16の接続は放電サイクル中は行われず、第１スイッチ14
及び第２スイッチ18は放電サイクル開路位置に維持され
る。出力電圧比較器34は直流出力電圧を監視しており、
この発明の第１実施例においては直流出力電圧を複数の
離散電圧レベルに類別する。
は両方共出力タイミング回路32によって閉路位置に維持
され、これによりインダクタ16を直流出力の電圧に接続
している。以下に説明される入力回路部へのインダクタ
16の接続は放電サイクル中は行われず、第１スイッチ14
及び第２スイッチ18は放電サイクル開路位置に維持され
る。出力電圧比較器34は直流出力電圧を監視しており、
この発明の第１実施例においては直流出力電圧を複数の
離散電圧レベルに類別する。
例えば、直流出力電圧が5.0ボルトと15.0ボルトとの
間で広範囲に変わることがあり、且つ三つの離散レベル
が使用されるべきである場合には、第１レベルが5.0と
7.5ボルトとの間、第２レベルが7.5と10.5ボルトとの
間、第３レベルが10.5と15.0ボルトとの間にあればよ
い。正の出力端子26及び負の出力端子28に実際に加えら
れる直流出力電圧がどのレベルに入るかは出力電圧比較
器34によって決定される。直流出力電圧が離散レベルの
どの一つに入るかを示す信号が出力電圧比較器34から出
力タイミング回路32に送られる。
間で広範囲に変わることがあり、且つ三つの離散レベル
が使用されるべきである場合には、第１レベルが5.0と
7.5ボルトとの間、第２レベルが7.5と10.5ボルトとの
間、第３レベルが10.5と15.0ボルトとの間にあればよ
い。正の出力端子26及び負の出力端子28に実際に加えら
れる直流出力電圧がどのレベルに入るかは出力電圧比較
器34によって決定される。直流出力電圧が離散レベルの
どの一つに入るかを示す信号が出力電圧比較器34から出
力タイミング回路32に送られる。
出力タイミング回路32は直流出力電圧が入る離散電圧
レベルがインダクタ16をちょうど完全に放電させるよう
にインダクタ16に接続させなければならない最小の時間
長を計算する。この最小時間長は、第３スイッチ24及び
第４スイッチ30が出力タイミング回路32によって閉じら
れることによってインダクタが直流出力電圧に最初に接
続された時点で始まる。この最小時間長が経過すると、
第３スイッチ24及び第４スイッチ30は出力タイミング回
路32によって開かれ、これによりインダクタ16を直流出
力電圧から切り離す。
レベルがインダクタ16をちょうど完全に放電させるよう
にインダクタ16に接続させなければならない最小の時間
長を計算する。この最小時間長は、第３スイッチ24及び
第４スイッチ30が出力タイミング回路32によって閉じら
れることによってインダクタが直流出力電圧に最初に接
続された時点で始まる。この最小時間長が経過すると、
第３スイッチ24及び第４スイッチ30は出力タイミング回
路32によって開かれ、これによりインダクタ16を直流出
力電圧から切り離す。
異なった最小時間長が離散電圧レベルのそれぞれに対
して計算される。典型的には、特定の電圧レベルに対す
る最小時間長は、直流出力電圧がこの特定の電圧レベル
における最小電圧に等しいときにインダクタ16がシステ
ムの出力側へ放電を行うために必要とする時間量であ
る。インダクタ16を完全に放電させることによって、イ
ンダクタ16の飽和を生じることになり得るような次の充
電サイクル中における電荷の増大が避けられるので、最
適電力可能出力が達成される。技術に通じた者には理解
されることであろうが、電力可能出力は、回路の複雑性
が増大するという犠牲を払って、より多い離散電圧レベ
ルを備えることによって、やはり少しばかり増大させる
ことができる。ここで与えられた例に対しては放電動作
においてかなり高いレベルの電力可能出力を維持するの
に十分な機能を果たすものと考えられる。
して計算される。典型的には、特定の電圧レベルに対す
る最小時間長は、直流出力電圧がこの特定の電圧レベル
における最小電圧に等しいときにインダクタ16がシステ
ムの出力側へ放電を行うために必要とする時間量であ
る。インダクタ16を完全に放電させることによって、イ
ンダクタ16の飽和を生じることになり得るような次の充
電サイクル中における電荷の増大が避けられるので、最
適電力可能出力が達成される。技術に通じた者には理解
されることであろうが、電力可能出力は、回路の複雑性
が増大するという犠牲を払って、より多い離散電圧レベ
ルを備えることによって、やはり少しばかり増大させる
ことができる。ここで与えられた例に対しては放電動作
においてかなり高いレベルの電力可能出力を維持するの
に十分な機能を果たすものと考えられる。
上に指摘されたことであるが、充電動作中、インダク
タ16は回路の出力側から切り離され、又放電動作中イン
ダクタは回路の入力側から切り離される。この発明の第
１実施例においては、これは入力タイミング回路20及び
出力タイミング回路32に互い連動作用を及ぼさせること
によって行われる。明確には、充電動作の実行の直後
に、入力タイミング回路20はまず第１スイッチ14及び第
２スイッチ18を開放させ、次に出力タイミング回路32が
動作するのに必要とされる放電可能化信号を送る。この
時点から、入力タイミング回路20は、出力タイミング回
路によって可能化されるまで、第１スイッチ14及び第２
スイッチ18を閉じることを不能化される。
タ16は回路の出力側から切り離され、又放電動作中イン
ダクタは回路の入力側から切り離される。この発明の第
１実施例においては、これは入力タイミング回路20及び
出力タイミング回路32に互い連動作用を及ぼさせること
によって行われる。明確には、充電動作の実行の直後
に、入力タイミング回路20はまず第１スイッチ14及び第
２スイッチ18を開放させ、次に出力タイミング回路32が
動作するのに必要とされる放電可能化信号を送る。この
時点から、入力タイミング回路20は、出力タイミング回
路によって可能化されるまで、第１スイッチ14及び第２
スイッチ18を閉じることを不能化される。
出力タイミング回路32は、入力回路部がインダクタ16
から切り離されたことを示す放電可能化信号を入力タイ
ミング回路20から受け取ると、出力電圧比較切34から出
力タイミング回路32に入力として供給される離散電圧レ
ベルによって示された最小時間の間第３スイッチ24及び
第４スイッチ30を閉じることによって、放電サイクルを
開始させる。この最小時間の経過後に、第３スイッチ24
及び第４スイッチ30が開かれ、そして出力タイミング回
路32は入力タイミング回路20が動作するのに必要とされ
る充電可能化信号を送る。この時点から出力タイミング
回路32は、入力タイミング回路20によってもう一度可能
化されるまで、第３スイッチ24及び第４スイッチ30を閉
じることを不能化される。
から切り離されたことを示す放電可能化信号を入力タイ
ミング回路20から受け取ると、出力電圧比較切34から出
力タイミング回路32に入力として供給される離散電圧レ
ベルによって示された最小時間の間第３スイッチ24及び
第４スイッチ30を閉じることによって、放電サイクルを
開始させる。この最小時間の経過後に、第３スイッチ24
及び第４スイッチ30が開かれ、そして出力タイミング回
路32は入力タイミング回路20が動作するのに必要とされ
る充電可能化信号を送る。この時点から出力タイミング
回路32は、入力タイミング回路20によってもう一度可能
化されるまで、第３スイッチ24及び第４スイッチ30を閉
じることを不能化される。
入力タイミング回路20は、出力回路部がインダクタ16
から切り離されたことを示す充電可能化信号を出力タイ
ミング回路32から受け取ると、入力電圧比較器32から入
力タイミング回路20に入力として供給される離散電圧レ
ベルによって示された最大時間の間第１スイッチ14及び
第２スイッチ18を閉じることによって、充電サイクルを
開始させる。この最大時間の経過後に、第１スイッチ14
及び第２スイッチ18が開かれ、そして入力タイミング回
路20は上に言及されたように出力タイミング回路32が動
作するために必要とされる放電可能化信号を送る。それ
ゆえ察知されることであろうが、入力回路部及び出力回
路部が両方共同時にインダクタ16に接続されることはあ
り得ない。
から切り離されたことを示す充電可能化信号を出力タイ
ミング回路32から受け取ると、入力電圧比較器32から入
力タイミング回路20に入力として供給される離散電圧レ
ベルによって示された最大時間の間第１スイッチ14及び
第２スイッチ18を閉じることによって、充電サイクルを
開始させる。この最大時間の経過後に、第１スイッチ14
及び第２スイッチ18が開かれ、そして入力タイミング回
路20は上に言及されたように出力タイミング回路32が動
作するために必要とされる放電可能化信号を送る。それ
ゆえ察知されることであろうが、入力回路部及び出力回
路部が両方共同時にインダクタ16に接続されることはあ
り得ない。
第１実施例における第１図の回路部を完成しているの
は、正の入力端子10と負の入力端子12との間に接続され
たコンデンサ36、及び正の出力端子26と負の出力端子28
との間に接続されたコンデンサ38である。コンデンサ36
及び38は、短い過度電流を吸収することにより電圧立上
りをできるだけ短く保つことによって高周波数応答を高
めるために使用されている。コンデンサ36及び38は低ES
R（等価直列抵抗値）コンデンサ、典型的には0.05オー
ム以下のESRを持った1000マイクロファラドの電解コン
デンサにするべきである。やはり注目されることであろ
うが、ここにおける実施例のすべてにおいて、14、18、
24及び30のようなスイッチのすべてはJFETのようなトラ
ンジスタスイッチであることが望ましい。
は、正の入力端子10と負の入力端子12との間に接続され
たコンデンサ36、及び正の出力端子26と負の出力端子28
との間に接続されたコンデンサ38である。コンデンサ36
及び38は、短い過度電流を吸収することにより電圧立上
りをできるだけ短く保つことによって高周波数応答を高
めるために使用されている。コンデンサ36及び38は低ES
R（等価直列抵抗値）コンデンサ、典型的には0.05オー
ム以下のESRを持った1000マイクロファラドの電解コン
デンサにするべきである。やはり注目されることであろ
うが、ここにおける実施例のすべてにおいて、14、18、
24及び30のようなスイッチのすべてはJFETのようなトラ
ンジスタスイッチであることが望ましい。
入力側においては第１図の回路とほとんど同じである
回路を備えたこの発明の採択実施例が第２図に図示され
ている。出力回路は異なっていて、第３スイッチ24及び
第４スイッチ30は使用されておらず、その結果出力タイ
ミング回路32はもはや必要でない。ダイオード40がイン
ダクタ16の一方側と接地との間に設置されていて電流は
接地からダイオード40を通ってインダクタ16の一方側
に、そしてインダクタ16を通って他方の端部から流れる
ことができる。
回路を備えたこの発明の採択実施例が第２図に図示され
ている。出力回路は異なっていて、第３スイッチ24及び
第４スイッチ30は使用されておらず、その結果出力タイ
ミング回路32はもはや必要でない。ダイオード40がイン
ダクタ16の一方側と接地との間に設置されていて電流は
接地からダイオード40を通ってインダクタ16の一方側
に、そしてインダクタ16を通って他方の端部から流れる
ことができる。
設計上の付加的な変更はインダクタ16の他方側と正の
出力端子26との間に第２のダイオード41を加えたことで
あり、このダイオード41は電流がインダクタの他方の端
部からダイオード41を通って正の出力端子26に流れるこ
とを可能にする。技術に通じた者には明らかなことであ
ろうが、第２図の回路におけるダイオード41は第１図の
回路における第３スイッチ24と同様に動作する。同様
に、第２図の回路におけるダイオード40は第１図の回路
における第４スイッチ30と同様に動作する。ダイオード
40及び41は自動スイッチのように動作し、電流がインダ
クタ16を通ってその一方の端部から他方の端部へ流れて
おり且つ第１スイッチ14及び第２スイッチ18が開いてい
るときには順方向のバイアスを受ける。
出力端子26との間に第２のダイオード41を加えたことで
あり、このダイオード41は電流がインダクタの他方の端
部からダイオード41を通って正の出力端子26に流れるこ
とを可能にする。技術に通じた者には明らかなことであ
ろうが、第２図の回路におけるダイオード41は第１図の
回路における第３スイッチ24と同様に動作する。同様
に、第２図の回路におけるダイオード40は第１図の回路
における第４スイッチ30と同様に動作する。ダイオード
40及び41は自動スイッチのように動作し、電流がインダ
クタ16を通ってその一方の端部から他方の端部へ流れて
おり且つ第１スイッチ14及び第２スイッチ18が開いてい
るときには順方向のバイアスを受ける。
入力電圧比較器22及び出力電圧比較器34は第１図の回
路において動作するのと全く同様に動作する。ダイオー
ド40及び41が適当な時点でオンになるので、出力タイミ
ング回路32は第２図の回路からなくなっている。又タイ
ミング回路21が第１図の入力タイミング回路20に取って
代わり、入力として入力電圧比較器22及び出力電圧比較
器34の両方からの電圧レベルの指示値を受けている。
路において動作するのと全く同様に動作する。ダイオー
ド40及び41が適当な時点でオンになるので、出力タイミ
ング回路32は第２図の回路からなくなっている。又タイ
ミング回路21が第１図の入力タイミング回路20に取って
代わり、入力として入力電圧比較器22及び出力電圧比較
器34の両方からの電圧レベルの指示値を受けている。
第２図の回路の動作は、特に入力電圧比較器22及び出
力電圧比較器34からの入力が使用される方法において異
なっている。正の入力端子10及び負の入力端子12へ実際
に加えられた直流入力電圧がどのレベルに入っているか
を示す入力電圧比較器22からの入力はインダクタ16を充
電するための時間長を決定するためにタイミング回路21
によって使用される。タイミング回路21は第１図の入力
タイミング回路20の代わりに第２図の回路における第１
スイッチ14及び第２スイッチ18を動作させる。従って入
力比較器22からの入力第１スイッチ14及び第２スイッチ
18がインダクタ16を飽和させることなくこれを完全に充
電するために閉じられたままである時間を決定する。
力電圧比較器34からの入力が使用される方法において異
なっている。正の入力端子10及び負の入力端子12へ実際
に加えられた直流入力電圧がどのレベルに入っているか
を示す入力電圧比較器22からの入力はインダクタ16を充
電するための時間長を決定するためにタイミング回路21
によって使用される。タイミング回路21は第１図の入力
タイミング回路20の代わりに第２図の回路における第１
スイッチ14及び第２スイッチ18を動作させる。従って入
力比較器22からの入力第１スイッチ14及び第２スイッチ
18がインダクタ16を飽和させることなくこれを完全に充
電するために閉じられたままである時間を決定する。
同様に、正の出口端子26及び負の出口端子28に実際に
加えられた直流出力電圧がどのレベルが入るかを示す出
口電圧比較器34からの入力はインダクタ16を放電させる
ための時間長を決定するためにタイミング回路21によっ
て使用される。第２図の回路の出口側ではスイッチが閉
じられる必要がないので、出口電圧比較器34からの入力
は不当に長い時間待つことなくインダクタ16を完全に放
電させるために第１スイッチ14及び第２スイッチ18が開
いたままである時間を決定する。
加えられた直流出力電圧がどのレベルが入るかを示す出
口電圧比較器34からの入力はインダクタ16を放電させる
ための時間長を決定するためにタイミング回路21によっ
て使用される。第２図の回路の出口側ではスイッチが閉
じられる必要がないので、出口電圧比較器34からの入力
は不当に長い時間待つことなくインダクタ16を完全に放
電させるために第１スイッチ14及び第２スイッチ18が開
いたままである時間を決定する。
技術に通じた者には理解されることであろうが、第２
図の回路は、第１図の回路とちょうど同じように効率よ
く動作し、しかも動作のためにより少ない構成部分しか
必要としない。コンデンサ36及び38は、第１図において
使用されたのと同じ理由のために第２図の回路において
も使用されている。
図の回路は、第１図の回路とちょうど同じように効率よ
く動作し、しかも動作のためにより少ない構成部分しか
必要としない。コンデンサ36及び38は、第１図において
使用されたのと同じ理由のために第２図の回路において
も使用されている。
第１図又は２図の回路が電源として使用されるなら
ば、この回路が同時に一つだけの出力電圧を供給するこ
とができることは明らかである。第３図に示されたこの
発明の多重出力電圧実施例は高い直流出力電圧及び低い
直流出力電圧の二つの異なった直流出力電圧を供給する
ように構成されている。第３図の回路の入力側は第２図
のそれと同じであり、基本的には同じ方法で動作する。
しかしながら、インダクタ16の他方側における出力回路
部は第１図及び２図の回路とは異なっている。
ば、この回路が同時に一つだけの出力電圧を供給するこ
とができることは明らかである。第３図に示されたこの
発明の多重出力電圧実施例は高い直流出力電圧及び低い
直流出力電圧の二つの異なった直流出力電圧を供給する
ように構成されている。第３図の回路の入力側は第２図
のそれと同じであり、基本的には同じ方法で動作する。
しかしながら、インダクタ16の他方側における出力回路
部は第１図及び２図の回路とは異なっている。
インダクタ16の他方側により駆動される二つの並列出
力回路があるが、これら二つの出力回路の構成は本質的
に同じである。従って、それらを説明するために使用さ
れたすべての参照数字は同じであり、高電圧出力回路に
おける参照数字には「Ａ」の接尾字が加えられ、又低電
圧回路における参照数字には「Ｂ」の接尾字が加えられ
ている。次の説明は特に高電圧システムの構成に言及し
ているが、しかし、この説明が低電圧システムの構成に
も又適用可能であることは理解されるであろう。
力回路があるが、これら二つの出力回路の構成は本質的
に同じである。従って、それらを説明するために使用さ
れたすべての参照数字は同じであり、高電圧出力回路に
おける参照数字には「Ａ」の接尾字が加えられ、又低電
圧回路における参照数字には「Ｂ」の接尾字が加えられ
ている。次の説明は特に高電圧システムの構成に言及し
ているが、しかし、この説明が低電圧システムの構成に
も又適用可能であることは理解されるであろう。
インダクタ16はダイオード41を通して出力回路を駆動
するために使用されており、このザイオード41は電流が
インダクタ16の他方側から出力インダクタ42Aの一方側
へ通ることを可能にする。出力インダクタ42Aの一方側
は又コンデンサ44の一方側に接続され、そしてこのコン
デンサ44の他方側は接地されている。コンデンサ44は又
この採択実施例においては高周波数応答を高めるために
使用されており、約1000マイクロファラドの低ESR電解
コンデンサであることが望ましい。
するために使用されており、このザイオード41は電流が
インダクタ16の他方側から出力インダクタ42Aの一方側
へ通ることを可能にする。出力インダクタ42Aの一方側
は又コンデンサ44の一方側に接続され、そしてこのコン
デンサ44の他方側は接地されている。コンデンサ44は又
この採択実施例においては高周波数応答を高めるために
使用されており、約1000マイクロファラドの低ESR電解
コンデンサであることが望ましい。
出力インダクタ42Aの他方側は第３スイッチ24Aの一方
側に接続されており、そしてこの第３スイッチの他方側
は正の出力端子26Aに接続されている。正の出力端子26A
と負の出力端子28Aとの間の出力は高直流出力電圧であ
る。又正の出力端子26Aと負の出力端子28Aとの間には高
周波数応答を高めるために使用されるコンデンサが接続
されている。
側に接続されており、そしてこの第３スイッチの他方側
は正の出力端子26Aに接続されている。正の出力端子26A
と負の出力端子28Aとの間の出力は高直流出力電圧であ
る。又正の出力端子26Aと負の出力端子28Aとの間には高
周波数応答を高めるために使用されるコンデンサが接続
されている。
第４スイッチ30Aは一方側では出力インダクタ42Aの一
方側に且つ他方側では接地に接続されている。第３スイ
ッチ24A及び第４スイッチ30Aはやはり、第３スイッチ24
Aが閉じられているときには第４スイッチ30Aも又閉じら
れており且つ又第３スイッチ24Aが開いているときには
第４スイッチ30Aも又開いているように、一緒に動作す
るように機械的に又は電気的に要求されることが望まし
い。第３スイッチ24A及び第４スイッチ30Aは出力タイミ
ング回路32Aによって動作させられ、そしてこのタイミ
ング回路自体は出力電圧比較器34Aによって制御され
る。出力電圧比較器34Aは正の出力端子26Aと負の出力端
子28Aとの間に接続された負荷が動作している直流出力
電圧をその入力として持っている。出力電圧比較器34A
はこの入力を正の出力端子26Aへの接続部及び接地への
接続部を通じて得ている。
方側に且つ他方側では接地に接続されている。第３スイ
ッチ24A及び第４スイッチ30Aはやはり、第３スイッチ24
Aが閉じられているときには第４スイッチ30Aも又閉じら
れており且つ又第３スイッチ24Aが開いているときには
第４スイッチ30Aも又開いているように、一緒に動作す
るように機械的に又は電気的に要求されることが望まし
い。第３スイッチ24A及び第４スイッチ30Aは出力タイミ
ング回路32Aによって動作させられ、そしてこのタイミ
ング回路自体は出力電圧比較器34Aによって制御され
る。出力電圧比較器34Aは正の出力端子26Aと負の出力端
子28Aとの間に接続された負荷が動作している直流出力
電圧をその入力として持っている。出力電圧比較器34A
はこの入力を正の出力端子26Aへの接続部及び接地への
接続部を通じて得ている。
放電サイクル中、第３スイッチ24A及び第４スイッチ3
0Aは両方共出力タイミング回路32Aによって閉路位置に
維持され、これにより出力タイミング42Aを高直流出力
電圧に接続している。出力電圧比較器34Aは高直流出力
電圧を監視し、この発明のこの採択実施例においては高
直流出力電圧を複数の離散電圧レベルに類別する。正の
出力端子26A及び負の出力端子28Aに実際に加えられた高
直流出力電圧がどのレベルに入るかは出力電圧比較器34
Aによって決定される。離散レベルのどの一つに直流出
力電圧が入るかを示す信号が出力電圧比較器34Aから出
力タイミング回路32Aに送られる。
0Aは両方共出力タイミング回路32Aによって閉路位置に
維持され、これにより出力タイミング42Aを高直流出力
電圧に接続している。出力電圧比較器34Aは高直流出力
電圧を監視し、この発明のこの採択実施例においては高
直流出力電圧を複数の離散電圧レベルに類別する。正の
出力端子26A及び負の出力端子28Aに実際に加えられた高
直流出力電圧がどのレベルに入るかは出力電圧比較器34
Aによって決定される。離散レベルのどの一つに直流出
力電圧が入るかを示す信号が出力電圧比較器34Aから出
力タイミング回路32Aに送られる。
主出力タイミング回路50は、出力タイミング回路32A
及び出力タイミング回路32Bと関連して、インダクタ16
をちょうど完全に放電させるために同時に動作する二つ
の出力回路によって必要とされる最小時間長を計算す
る。この最小時間長は、第３スイッチ24A及び第４スイ
ッチが出力タイミング回路32Aにより閉じられることに
よって出力インダクタ42Aが最初に高直流出力電圧に接
続され且つ第３スイッチ24B及び第４スイッチ30Bが出力
タイミング回路32Bにより閉じられることによって出力
インダクタ42Bが最初に高直流出力電圧に接続された時
点で始まる。この最小時間長が経過すると、第３スイッ
チ24A及び第４スイッチ30Aが出力タイミング回路32Bに
よって開かれ且つ第３スイッチ24B及び第４スイッチ30B
が出力タイミング回路32Bによって開かれ、これにより
出力インダクタ42Aを高直流出力電圧から切り離し且つ
出力インダクタ42Bを低直流出力電圧から切り離す。
及び出力タイミング回路32Bと関連して、インダクタ16
をちょうど完全に放電させるために同時に動作する二つ
の出力回路によって必要とされる最小時間長を計算す
る。この最小時間長は、第３スイッチ24A及び第４スイ
ッチが出力タイミング回路32Aにより閉じられることに
よって出力インダクタ42Aが最初に高直流出力電圧に接
続され且つ第３スイッチ24B及び第４スイッチ30Bが出力
タイミング回路32Bにより閉じられることによって出力
インダクタ42Bが最初に高直流出力電圧に接続された時
点で始まる。この最小時間長が経過すると、第３スイッ
チ24A及び第４スイッチ30Aが出力タイミング回路32Bに
よって開かれ且つ第３スイッチ24B及び第４スイッチ30B
が出力タイミング回路32Bによって開かれ、これにより
出力インダクタ42Aを高直流出力電圧から切り離し且つ
出力インダクタ42Bを低直流出力電圧から切り離す。
インダクタ16における電流をダイオード40並びに出力
インダクタ42A及び42Bを通じて完全に放電させることに
よって、インダクタ16の飽和を招くことになり得るよう
な次の充電サイクル中における電荷の増大が避けられる
ので、最適の電力可能出力が達成される。やはり、回路
複雑性の増大という犠牲を払って、より多くの離散出力
電圧レベルを持つことによって、電力可能出力をやはり
少しばかり増大させることができる。放電動作において
かなり高いレベルの電力可能出力を維持するのでは三つ
の離散電圧レベルが十分な機能を果すものと考えられ
る。
インダクタ42A及び42Bを通じて完全に放電させることに
よって、インダクタ16の飽和を招くことになり得るよう
な次の充電サイクル中における電荷の増大が避けられる
ので、最適の電力可能出力が達成される。やはり、回路
複雑性の増大という犠牲を払って、より多くの離散出力
電圧レベルを持つことによって、電力可能出力をやはり
少しばかり増大させることができる。放電動作において
かなり高いレベルの電力可能出力を維持するのでは三つ
の離散電圧レベルが十分な機能を果すものと考えられ
る。
それゆえ察知されることであろうが、この発明は比較
的広い範囲の直流入力電圧にわたって効率よく動作する
ことのできる直流−直流誘導性電力変換器を教示してい
る。この発明の誘導性電力変換器は広範囲に変わり得る
出力電圧を効率よく供給することができる。代替実施例
におけるこの発明は又二つ以上の電圧レベルで電力を同
時に且つ効率よく供給することができる。
的広い範囲の直流入力電圧にわたって効率よく動作する
ことのできる直流−直流誘導性電力変換器を教示してい
る。この発明の誘導性電力変換器は広範囲に変わり得る
出力電圧を効率よく供給することができる。代替実施例
におけるこの発明は又二つ以上の電圧レベルで電力を同
時に且つ効率よく供給することができる。
このシステムは電力変換過程の効率を最大にする。そ
れは装置が動作させられ得る任意の又はすべての直流入
力電圧において飽和の近くではあるが飽和には達しない
点までインダクタを充電することを可能にする。それは
又、付加的な時間を少しも浪費することなく且つ電力可
能出力に悪影響を及ぼすことなくインダクタを完全に放
電させることを可能にする。インダクタの入力側とイン
ダクタの出力側とにおける電力可能出力を同時に最大化
することによって、装置の総合電力可能出力が最大化さ
れる。
れは装置が動作させられ得る任意の又はすべての直流入
力電圧において飽和の近くではあるが飽和には達しない
点までインダクタを充電することを可能にする。それは
又、付加的な時間を少しも浪費することなく且つ電力可
能出力に悪影響を及ぼすことなくインダクタを完全に放
電させることを可能にする。インダクタの入力側とイン
ダクタの出力側とにおける電力可能出力を同時に最大化
することによって、装置の総合電力可能出力が最大化さ
れる。
これらの目的を達成することによって、この発明のシ
ステムは、過度の複雑性を伴うことなくシステムの総合
電力可能緑を最大化しながら、可変直流入力電圧を可変
直流出力電圧に変換することができる。代替実施例にお
いてはこの発明によって実現される利点のいずれをも犠
牲にすることなく二つ以上の異なった直流出力電圧を供
給することができる。最後に、前述の利点及び目的のす
べてはなんらの実質的な相対的欠点を伴うことなく達成
される。
ステムは、過度の複雑性を伴うことなくシステムの総合
電力可能緑を最大化しながら、可変直流入力電圧を可変
直流出力電圧に変換することができる。代替実施例にお
いてはこの発明によって実現される利点のいずれをも犠
牲にすることなく二つ以上の異なった直流出力電圧を供
給することができる。最後に、前述の利点及び目的のす
べてはなんらの実質的な相対的欠点を伴うことなく達成
される。
この発明の典型的な実施例が図示され且つ説明された
けれども、技術に通じた者には明らかなように、ここで
説明されたようなこの発明に対する多くの変化、変更又
は改変を行うことが可能であり、これらはいずれもこの
発明の精神から外れるものではない。そのようなすべて
の変化、変更及び改変はそれゆえにこの発明の範囲内の
ものとして理解されるべきである。
けれども、技術に通じた者には明らかなように、ここで
説明されたようなこの発明に対する多くの変化、変更又
は改変を行うことが可能であり、これらはいずれもこの
発明の精神から外れるものではない。そのようなすべて
の変化、変更及び改変はそれゆえにこの発明の範囲内の
ものとして理解されるべきである。
第１図は可変直流入力電圧を可変直流出力電圧に変換す
ることのできるこの発明の第１実施例の幾分機能的な概
略図である。 第２図は第１図に図示された実現例よりも簡単な制御シ
ステムを備えたこの発明の採択実施例の幾分機能的な概
略図である。 第３図は二つの異なった直流出力電圧がシステムによっ
て供給され得るようになっているこの発明の代替実施例
の幾分機能的な概略図である。
ることのできるこの発明の第１実施例の幾分機能的な概
略図である。 第２図は第１図に図示された実現例よりも簡単な制御シ
ステムを備えたこの発明の採択実施例の幾分機能的な概
略図である。 第３図は二つの異なった直流出力電圧がシステムによっ
て供給され得るようになっているこの発明の代替実施例
の幾分機能的な概略図である。
Claims (15)
- 【請求項１】可変直流入力電圧を可変直流出力電圧に変
換するための誘導性電力変換器であって、 インダクタ、 前記インダクタを充電するために前記インダクタに前記
可変直流入力電圧を選択的に接続するための第１接続装
置、 前記直流入力電圧を監視して前記直流入力電圧の大きさ
を示す信号を与えるための第１監視装置、 前記インダクタを放電させるために前記インダクタに前
記可変直流出力電圧を選択的に接続するための第２接続
装置、 前記直流出力電圧を監視して前記直流出力電圧の大きさ
を示す信号を与えるため第２監視装置、並びに 前記第１及び第２接続装置の動作を制御して、交互に、
前記直流入力電圧の大きさを示す前記信号に応答して前
記第１接続装置により前記インダクタをほとんど飽和点
まで充電させ、前記直流出力電圧の大きさを示す前記信
号に応答して前記第２接続装置により前記インダクタを
ちょうど完全に放電させるためのタイミング装置、 から成る誘導性電力変換器。 - 【請求項２】前記直流入力電圧の負側が接地されてい
て、前記第１接続装置が、 一方側において前記直流入力電圧の正側に接続され且つ
他方側において前記インダクタの一方側に接続されてい
る第１スイッチ、及び 一方側において前記インダクタの他方側に接続され且つ
他方側において接地に接続されている第２スイッチ、 から成る、請求項１に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項３】前記第１及び第２スイッチがトランジスタ
である、請求項２に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項４】前記第１及び第２スイッチがJFETトランジ
スタである、請求項３に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項５】前記第１及び第２スイッチが同時に動作す
るように相互接続されている、請求項２に記載の誘導性
電力変換器。 - 【請求項６】前記直流入力電圧の負側が接地されてい
て、前記第２接続装置が、 一方側が接地に接続され且つ他方側が前記インダクタの
一方側に接続されていて電流を接地から前記インダクタ
に流すことのできる第１ダイオード、及び 一方側が前記インダクタの他方側に接続され且つ他方側
が前記直流出力電圧の正側に接続されている第２ダイオ
ード、 から成る、請求項１に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項７】前記インダクタが充電されていて前記第１
接続装置が前記インダクタを前記直流入力電圧に接続し
ていないときにだけ前記第１及び第２ダイオードが導通
する、請求項６に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項８】前記直流入力電圧の負側が接地されてい
て、前記第２接続装置が、 一方側において前記インダクタの他方側に接続され且つ
他方側において前記直流出力電圧の正側に接続されてい
る第３スイッチ、及び 一方側において前記インダクタの一方側に接続され且つ
他方側において接地に接続されている第４スイッチ、 から成る、請求項１に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項９】前記第１接続装置が前記インダクタを前記
直流入力電圧に接続すること及び前記第２接続装置が前
記インダクタを前記直流出力電圧に接続することの同時
発生を禁止するための装置、を更に備えている、請求項
１に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項１０】前記第１監視装置が、前記インダクタの
充電を開始する時点において前記直流入力電圧が複数の
レベルのうちのどれに入るかを示す信号を与える第１電
圧比較器から成り、且つ前記第２監視装置が、前記イン
ダクタの放電を開始する時点において前記直流出力電圧
が複数のレベルのうちのどれに入るかを示す信号を与え
る第２電圧比較器から成る、請求項１に記載の誘導性電
力変換器。 - 【請求項１１】前記インダクタを充電する時間が、前記
インダクタの充電を開始する時点において前記直流入力
電圧が入る特定のレベルを構成する範囲における最大電
圧によって決定され、且つ前記インダクタを放電させる
時間が、前記インダクタの充電を開始する時点において
前記直流入力電圧が入る特定のレベルを構成する範囲に
おける最小電圧によって決定される、請求項10に記載の
誘導性電力変換器。 - 【請求項１２】前記インダクタを充電する時間が、前記
最大電圧を前記インダクタを飽和させることなくこれに
加えることができる最大時間であり、且つ前記インダク
タを放電させる時間が、前記最小電圧が前記インダクタ
を完全に放電させるために必要とする最小時間である、
請求項11に記載の誘導性電力変換器。 - 【請求項１３】可変直流入力電圧を可変直流出力電圧に
変換するための誘導性電力変換器であって、前記直流入
力電圧及び出力電圧の負側が接地されており、 インダクタ、 一方側が前記直流入力電圧の正側に接続され且つ他方側
が前記インダクタの一方側に接続されている第１スイッ
チ、 一方側が前記インダクタの他方側に接続され且つ他方側
が接地に接続されている第２スイッチ、 一方側が接地に接続され且つ他方側が前記インダクタの
前記一方側に接続されていて、電流を接地から前記イン
ダクタに流すことのできる第１ダイオード、 一方側が前記インダクタの前記他方側に接続され且つ他
方側が前記直流出力電圧の正側に接続されている第２ダ
イオード、 前記直流入力電圧を監視して、前記インダクタの充電を
開始する時点において前記直流入力電圧が複数のレベル
のうちのどれに入るかを示す信号を与えるための第１監
視装置、 前記直流出力電圧を監視し、前記インダクタの放電を開
始する時点において前記直流出力電圧が複数のレベルの
うちのどれに入るかを示す信号を与えるための第２監視
装置、並びに 前記第１及び第２スイッチの交互の同時開閉を制御する
ためのタイミング装置であって、前記第１及び第２スイ
ッチを両方共、前記インダクタを充電するために前記タ
イミング装置によって閉じ且つ前記直流入力電圧がどの
レベルに入るかを示す前記信号に応答して前記インダク
タをほとんど飽和点まで充電するまで前記タイミング装
置によって閉じた状態に保持し、次に前記第１及び第２
スイッチを前記タイミング装置によって開き且つ前記直
流出力電圧がどのレベルに入るかを示す前記信号に応答
して前記第１及び第２ダイオードが前記インダクタを完
全に放電させるまで前記タイミング装置によって開いた
状態に保持するようになっている前記タイミング装置、 から成る誘導性電力変換器。 - 【請求項１４】可変直流入力電圧を可変直流出力電圧に
変換するための誘導性電力変換器であって、 インダクタ、 前記インダクタを充電するために前記可変直流入力電圧
を前記インダクタに選択的に接続するためのスイッチ装
置、 前記直流入力電圧を監視して、前記インダクタの充電を
開始する時点において前記直流入力電圧が複数のレベル
のうちのどれに入るかを示す信号を与えるための第１監
視装置、 前記インダクタを放電させるために前記可変直流出力電
圧を前記インダクタに選択的に接続するための接続装
置、 前記直流出力電圧を監視して、前記インダクタの放電を
開始する時点において前記直流出力電圧が複数のレベル
のうちのどれに入るかを示す信号を与えるための第２監
視装置、並びに 前記直流入力電圧がどのレベルに入るかを示す前記信号
に応答して前記インダクタをほとんど飽和点まで充電す
るための前記第１スイッチ装置、及び前記直流出力電圧
がどのレベルに入るかを示す前記信号に応答して前記イ
ンダクタをちょうど完全に放電させるための前記接続装
置の交互の動作を制御するためのタイミング装置、 から成る誘導性電力変換器。 - 【請求項１５】インダクタを使って可変直流入力電圧を
可変直流出力電圧に変換する変換方法であって、 前記インダクタを充電するために前記可変直流入力電圧
を前記インダクタに選択的に接続する第１の接続段階、 前記直流入力電圧を監視して、前記直流入力電圧の大き
さを示す信号を与える第１の監視段階、 前記インダクタを放電させるために前記可変直流出力電
圧を前記インダクタに選択的に接続する第２の接続段
階、 前記直流出力電圧を監視して、前記直流出力電圧の大き
さを示す信号を与える第２の監視段階、並びに 前記第１及び第２の接続段階の動作を制御して、交互
に、前記第１の接続段階により前記直流入力電圧の大き
さを示す前記信号に応答して前記インダクタをほとんど
飽和点まで充電させ、前記第２の接続段階により前記直
流出力電圧の大きさを示す前記信号に応答して前記イン
ダクタをちょうど完全に放電させる段階、 から成る変換方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US128977 | 1987-12-04 | ||
| US07/128,977 US4814685A (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Inductive power converter for use with variable input and output voltages |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0232757A JPH0232757A (ja) | 1990-02-02 |
| JP2833765B2 true JP2833765B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=22437897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307684A Expired - Lifetime JP2833765B2 (ja) | 1987-12-04 | 1988-12-05 | 可変入出力電圧での使用のための誘導性電力変換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4814685A (ja) |
| EP (1) | EP0319269B1 (ja) |
| JP (1) | JP2833765B2 (ja) |
| CA (1) | CA1297531C (ja) |
| DE (1) | DE3882931T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5196995A (en) * | 1989-12-01 | 1993-03-23 | Zdzislaw Gulczynski | 3-terminal bidirectional switching power supply with AC or DC input and AC or DC output |
| FR2655786B1 (fr) * | 1989-12-12 | 1993-11-12 | Sextant Avionique | Alimentation du type convertisseur alternatif-continu a decoupage. |
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| KR101440277B1 (ko) | 2013-11-21 | 2014-09-17 | 한밭대학교 산학협력단 | 양방향 DC-to-DC 컨버터 장치 |
| KR20170114579A (ko) | 2016-04-05 | 2017-10-16 | 주식회사 만도 | 전압 제어 방법 및 그 제어 시스템 |
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