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JP2006014544A - Step-down device, method and circuit - Google Patents

Step-down device, method and circuit Download PDF

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JP2006014544A
JP2006014544A JP2004190904A JP2004190904A JP2006014544A JP 2006014544 A JP2006014544 A JP 2006014544A JP 2004190904 A JP2004190904 A JP 2004190904A JP 2004190904 A JP2004190904 A JP 2004190904A JP 2006014544 A JP2006014544 A JP 2006014544A
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Akira Fukuda
晃 福田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a size of a step-down device, and to realize a large step-down ratio by reducing power loss in the circuit. <P>SOLUTION: The step-down device comprises switching elements 15a, 15b, 17a-17c for connecting a plurality of capacitors 11a-11c in series by connecting a diode between the capacitors and switching the capacitors 11a-11c to parallel connection state. Since the output voltage decreases at the time of series connection and increases at the time of parallel connection, a control circuit 18 adjusts the period of series connection and the period of parallel connection to realize a large step-down ratio. As compared with a case where a coil (reactor) is used in chopper control, the size is reduced, and power loss is also reduced in the circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、入力電圧を降圧して出力する降圧装置、降圧方法及び降圧回路に関するものである。   The present invention relates to a step-down device, a step-down method, and a step-down circuit that step down and output an input voltage.

近年、電動モータは鉄道などの電車に用いられるだけでなく、自動車においてもその走行用に搭載されるようになっている。このような自動車における電動モータとしては、駆動電圧が200〜300V程度の直流電圧により、インバータを介して駆動される例がある。   In recent years, electric motors are used not only for trains such as railways, but also for automobiles for traveling. As an electric motor in such an automobile, there is an example in which a driving voltage is driven via an inverter with a DC voltage of about 200 to 300V.

その一方で、自動車に搭載される電動モータの駆動電圧は、自動車の加速力の向上を目指して高電圧に移行しており、500Vを超える駆動電圧が必要とされるようになっている。   On the other hand, the drive voltage of the electric motor mounted on the automobile has shifted to a high voltage with the aim of improving the acceleration force of the automobile, and a drive voltage exceeding 500V is required.

このため、駆動電圧としては、上述のように500Vを超えるほどの高電圧と、放電速度の緩和のために充電池の容積の増加の両方を調整する必要がある。   For this reason, as a drive voltage, it is necessary to adjust both the high voltage which exceeds 500V as mentioned above, and the increase in the volume of a rechargeable battery for relaxation of a discharge rate.

また、自動車においては、坂道の下り時に電池を充電するといった回生機能も必要になる。   In addition, a regenerative function such as charging a battery when going down a hill is also required in an automobile.

このような様々な状況に応じて、回生電圧を調整してバッテリ(負荷)に出力電圧を印加するものとして、一般に降圧装置(降圧回路)が使用される。この降圧装置は、ジェネレータからの発電電圧をチョッパ制御により降圧して電圧を出力するものであり、一定周期におけるパルスのオン時間とオフ時間の比によって降圧比を制御する。   In general, a step-down device (step-down circuit) is used as one that adjusts the regenerative voltage and applies an output voltage to the battery (load) according to various situations. This step-down device steps down the generated voltage from the generator by chopper control and outputs a voltage, and controls the step-down ratio by the ratio of the pulse ON time to the OFF time in a fixed period.

一般に、チョッパ制御を利用した降圧装置は、上述の通り、一定周期におけるパルスのオン時間とオフ時間の比によって降圧比を制御するものであるが、この降圧比が大きくなると、電子回路の波形の立ちあがり時間及び立下り時間の応答性に限界があるため、十分な降圧比を確保することが困難となるだけでなく、波形の応答性が充分でない場合は、多大な電力損失が生じ得る。   In general, a step-down device using chopper control controls the step-down ratio by the ratio of the on time and off time of a pulse in a certain period as described above. However, if this step-down ratio increases, the waveform of the electronic circuit Since there is a limit to the responsiveness of the rise time and the fall time, not only is it difficult to ensure a sufficient step-down ratio, but if the responsiveness of the waveform is not sufficient, significant power loss can occur.

また、従来のチョッパ制御を利用した降圧装置では、コイル(リアクタ)を使用することになるため大型化し、自動車の省スペース化に逆行する。   In addition, in the conventional step-down device using chopper control, a coil (reactor) is used, so that the size is increased and the space saving of the automobile is reversed.

そこで、本発明の課題は、小型化でき、回路内での電力損失が小さく、且つ大きな降圧比を実現し得る降圧装置、降圧方法及び降圧回路を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a step-down device, a step-down method, and a step-down circuit that can be reduced in size, have small power loss in the circuit, and can realize a large step-down ratio.

上記課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、入力電圧を降圧して出力する降圧装置であって、複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサを直列接続する直列接続手段と、前記複数のコンデンサを並列接続する並列接続手段と、前記複数のコンデンサを前記直列接続手段で直列接続して前記入力電圧による充電を行う第1の期間と、前記複数のコンデンサを前記並列接続手段で並列接続して放電出力する第2の期間とを交互に制御する制御手段とを備えるものである。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a step-down device that steps down an input voltage and outputs the voltage, a plurality of capacitors, a series connection means for connecting the plurality of capacitors in series, and the plurality of the plurality of capacitors. Parallel connection means for connecting the capacitors in parallel, a first period in which the plurality of capacitors are connected in series by the series connection means and charging is performed by the input voltage, and the plurality of capacitors are connected in parallel by the parallel connection means And a control means for alternately controlling the second period of discharge output.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の降圧装置であって、前記直列接続手段は、コンデンサ同士の間に接続されるダイオードであり、前記並列接続手段は、前記制御手段での制御により前記複数のコンデンサを並列接続の状態に切り換えるスイッチ手段である。   The invention according to claim 2 is the step-down device according to claim 1, wherein the series connection means is a diode connected between capacitors, and the parallel connection means is the control means. Switch means for switching the plurality of capacitors to a parallel connection state under control.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の降圧装置であって、前記スイッチ手段を介して前記複数のコンデンサに接続された出力用コンデンサをさらに備え、前記出力用コンデンサは、前記第2の期間に前記複数のコンデンサの放電電圧により充電されて、前記第1の期間に放電出力するものである。   The invention according to claim 3 is the step-down device according to claim 2, further comprising an output capacitor connected to the plurality of capacitors via the switch means, wherein the output capacitor is the first capacitor. It is charged by the discharge voltages of the plurality of capacitors during the period 2 and is discharged during the first period.

請求項4に記載の発明は、入力電圧を降圧して出力する降圧方法であって、複数のコンデンサを直列接続して当該複数のコンデンサに前記入力電圧による充電を行う第1の期間と、前記複数のコンデンサを並列接続して放電出力する第2の期間とを交互に制御するものである。   The invention according to claim 4 is a step-down method for stepping down and outputting an input voltage, wherein a plurality of capacitors are connected in series, and the plurality of capacitors are charged with the input voltage; and The second period in which a plurality of capacitors are connected in parallel and discharge is output is controlled alternately.

請求項5に記載の発明は、入力電圧を降圧して出力する降圧回路であって、複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサを直列接続する直列接続手段と、前記複数のコンデンサを並列接続する並列接続手段と、前記複数のコンデンサを前記直列接続手段で直列接続して前記入力電圧による充電を行う第1の期間と、前記複数のコンデンサを前記並列接続手段で並列接続して放電出力する第2の期間とを交互に制御する制御手段とを備えるものである。   The invention according to claim 5 is a step-down circuit for stepping down and outputting an input voltage, wherein a plurality of capacitors, serial connection means for connecting the plurality of capacitors in series, and a parallel connection for connecting the plurality of capacitors in parallel A first period in which the plurality of capacitors are connected in series by the series connection means and charging is performed by the input voltage; and a second period in which the plurality of capacitors are connected in parallel by the parallel connection means and discharged. And a control means for alternately controlling the periods.

請求項1、請求項2、請求項4及び請求項5に記載の発明の降圧装置は、入力電圧を、複数のコンデンサにより分圧して出力することで、コンデンサの個数により大まかな降圧比を容易に調整できるので、例えばN個のコンデンサを用いて入力電圧の約N分の1の出力電圧を出力するなど、大きな降圧比を容易に実現することができる。   In the step-down device according to the first, second, fourth, and fifth aspects of the present invention, an input voltage is divided and output by a plurality of capacitors, so that a rough step-down ratio can be easily obtained depending on the number of capacitors. Therefore, a large step-down ratio can be easily realized, for example, an output voltage of about 1 / N of the input voltage is output using N capacitors.

また、チョッパ制御を利用した降圧装置に比べて、コイル(リアクタ)を使わないで済む分、小型化を実現することができる。   In addition, as compared with a step-down device using chopper control, it is possible to reduce the size because a coil (reactor) is not required.

しかも、コンデンサの充電を利用して低い出力電圧を出力するので、チョッパ制御を利用した降圧装置に比べて電力損失が小さくなる。   In addition, since a low output voltage is output using the charging of the capacitor, power loss is reduced as compared with a step-down device using chopper control.

そして、制御手段により第1の期間と第2の期間とを調整することで、細かな降圧調整を容易に行うことができる。   And fine voltage | pressure reduction adjustment can be easily performed by adjusting a 1st period and a 2nd period by a control means.

請求項3に記載の発明の降圧装置は、出力用コンデンサが、第2の期間に前記複数のコンデンサの放電電圧により充電されて、第1の期間に放電出力するので、出力電圧を安定化させることができる。   In the step-down device according to the third aspect of the present invention, the output capacitor is charged by the discharge voltages of the plurality of capacitors in the second period and discharged in the first period, so that the output voltage is stabilized. be able to.

<構成>
図1は本発明の一の実施形態に係る降圧装置(降圧回路)1が搭載された自動車の回生電圧の供給経路を簡略に示したブロック図、図2はその降圧装置1を示す回路図である。
<Configuration>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a supply path for a regenerative voltage of an automobile equipped with a step-down device (step-down circuit) 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing the step-down device 1. is there.

この降圧装置1は、図1の如く、自動車の坂道の下り時等での走行において、ジェネレータ5から回生電圧が与えられた場合に、その回生電圧を降圧する際に使用されるものであって、図2の如く、入力電圧Vinを降圧してN分の1倍(Nは、2以上の自然数)の電圧を得るようになっている。尚、この実施形態では、入力電圧Vinを3分の1倍に降圧する例について説明している。   As shown in FIG. 1, the step-down device 1 is used for stepping down a regenerative voltage when a regenerative voltage is applied from the generator 5 when the vehicle is traveling down a hill or the like. As shown in FIG. 2, the input voltage Vin is stepped down to obtain a voltage of 1 / N (N is a natural number of 2 or more). In this embodiment, an example in which the input voltage Vin is stepped down by a factor of three is described.

ここで、この実施形態において、ジェネレータ5として説明している要素は、例えば走行用モータを発電機として利用する場合の当該走行用モータであり、さらに負荷21として説明している要素は、例えば回生時におけるバッテリである。ただし、この発明が適用される例としては、必ずしもこれに限られるものではない。   Here, in this embodiment, the element described as the generator 5 is, for example, the traveling motor when the traveling motor is used as a generator, and the element described as the load 21 is, for example, the regeneration. Battery at the time. However, examples to which the present invention is applied are not necessarily limited thereto.

この降圧装置1は、図2の如く、電池として機能する3個のコンデンサ(第1〜第3のコンデンサ)11a〜11cと、第1のコンデンサ11a及び第2のコンデンサ11bを直列接続する第1のダイオード13aと、第2のコンデンサ11b及び第3のコンデンサ11cを直列接続する第2のダイオード13bと、上記の3個のコンデンサ11a〜11cを並列接続するためのスイッチング素子15a,15b,17a〜17cと、スイッチング素子15a,15b,17a〜17cのオンオフにより、直列接続時の充電時間と並列接続時の消費時間とを制御する制御回路(制御手段)18とを備え、この制御回路18での制御により、負荷21に出力する降圧電圧を調整にするようになっている。   As shown in FIG. 2, the step-down device 1 includes three capacitors (first to third capacitors) 11a to 11c functioning as a battery, and a first capacitor 11a and a second capacitor 11b connected in series. Switching element 15a, 15b, 17a for connecting the three capacitors 11a-11c in parallel with the diode 13a, the second diode 13b connecting the second capacitor 11b and the third capacitor 11c in series 17c and a control circuit (control means) 18 for controlling the charging time in the series connection and the consumption time in the parallel connection by turning on and off the switching elements 15a, 15b, and 17a to 17c. The step-down voltage output to the load 21 is adjusted by the control.

第1のコンデンサ11aの一端は、コレクタがジェネレータ5の一端に接続された充放電切換スイッチ(入力電圧充電トランジスタ:npn型トランジスタ)19のエミッタに接続される。   One end of the first capacitor 11 a is connected to the emitter of a charge / discharge changeover switch (input voltage charging transistor: npn transistor) 19 whose collector is connected to one end of the generator 5.

第1のダイオード13aのアノードは、第1のコンデンサ11aの他端に接続される。   The anode of the first diode 13a is connected to the other end of the first capacitor 11a.

第2のコンデンサ11bの一端は、第1のダイオード13aのカソードに接続される。   One end of the second capacitor 11b is connected to the cathode of the first diode 13a.

第2のダイオード13bのアノードは、第2のコンデンサ11bの他端に接続される。   The anode of the second diode 13b is connected to the other end of the second capacitor 11b.

第3のコンデンサ11cは、第2のダイオード13bのカソードとジェネレータ5の他端の間に接続される。   The third capacitor 11 c is connected between the cathode of the second diode 13 b and the other end of the generator 5.

かかる各コンデンサ11a〜11c及び各ダイオード13a,13bの接続関係により、3個のコンデンサ11a〜11cは、充放電切換スイッチ19がオンとなり且つ各スイッチング素子15a,15b,17a〜17cがオフの時に、ジェネレータ5の一端から他端に流れる電流に対して直列に接続されていることになる。即ち、各ダイオード13a,13bは、コンデンサ11a〜11cを直列接続する直列接続手段として機能する。尚、かかる直列接続の状態では、各コンデンサ11a〜11cに対して充電がなされ、負荷21に対しては、出力用コンデンサ7からの放電により比較的小さな出力電圧が供給されることになる(図3中のT1参照:後述)。   Due to the connection relationship between the capacitors 11a to 11c and the diodes 13a and 13b, the three capacitors 11a to 11c are connected when the charge / discharge switch 19 is turned on and the switching elements 15a, 15b, and 17a to 17c are turned off. The generator 5 is connected in series with the current flowing from one end to the other end. That is, each diode 13a, 13b functions as a series connection means for connecting the capacitors 11a to 11c in series. In this state of series connection, the capacitors 11a to 11c are charged, and a relatively small output voltage is supplied to the load 21 by discharging from the output capacitor 7 (FIG. (See T1 in 3: described later).

第1のスイッチング素子15aは、例えばnpn型トランジスタが使用され、そのコレクタがジェネレータ5の他端に接続され、そのエミッタが第1のコンデンサ11aと第1のダイオード13aとの接続点に接続される。   As the first switching element 15a, for example, an npn transistor is used, its collector is connected to the other end of the generator 5, and its emitter is connected to a connection point between the first capacitor 11a and the first diode 13a. .

第2のスイッチング素子15bも、例えばnpn型トランジスタが使用され、そのコレクタがジェネレータ5の他端に接続され、そのエミッタが第2のコンデンサ11bと第2のダイオード13bとの接続点に接続される。   As the second switching element 15b, for example, an npn transistor is used, its collector is connected to the other end of the generator 5, and its emitter is connected to a connection point between the second capacitor 11b and the second diode 13b. .

第3のスイッチング素子17aも、例えばnpn型トランジスタが使用され、そのコレクタが充放電切換スイッチ19と第1のコンデンサ11aとの接続点に接続され、そのエミッタが負荷21に接続される。   As the third switching element 17a, for example, an npn transistor is used, its collector is connected to the connection point between the charge / discharge changeover switch 19 and the first capacitor 11a, and its emitter is connected to the load 21.

第4のスイッチング素子17bも、例えばnpn型トランジスタが使用され、そのコレクタが第1のダイオード13aと第2のコンデンサ11bとの接続点に接続され、そのエミッタが負荷21に接続される。   As the fourth switching element 17b, for example, an npn transistor is used, its collector is connected to the connection point between the first diode 13a and the second capacitor 11b, and its emitter is connected to the load 21.

第5のスイッチング素子17cも、例えばnpn型トランジスタが使用され、そのコレクタが第2のダイオード13bと第3のコンデンサ11cとの接続点に接続され、そのエミッタが負荷21に接続される。   As the fifth switching element 17c, for example, an npn-type transistor is used, its collector is connected to the connection point between the second diode 13b and the third capacitor 11c, and its emitter is connected to the load 21.

ここで、充放電切換スイッチ19及び各スイッチング素子15a,15b,17a〜17cは、制御回路18からのゲート信号によりオンオフするようになっている。尚、図2においては、便宜上、制御回路18が充放電切換スイッチ19のみにゲート信号を出力するように示しているが、実際には、充放電切換スイッチ19だけでなく、各スイッチング素子15a,15b,17a〜17cにもゲート信号を出力するようになっている。   Here, the charge / discharge changeover switch 19 and the switching elements 15 a, 15 b, 17 a to 17 c are turned on / off by a gate signal from the control circuit 18. In FIG. 2, for the sake of convenience, the control circuit 18 is shown to output a gate signal only to the charge / discharge changeover switch 19, but in actuality, not only the charge / discharge changeover switch 19 but also the switching elements 15a, Gate signals are also output to 15b, 17a to 17c.

ここで、これらのスイッチング素子15a,15b,17a〜17cがオンとなり、且つ充放電切換スイッチ19がオフになると、第1〜第3のコンデンサ11a〜11cは互いに並列接続され、負荷21に対して比較的高い電圧を供給することになる(図3中のT2参照:後述)。即ち、スイッチング素子15a,15b,17a〜17cは、コンデンサ11a〜11cを並列接続する並列接続手段として機能する。   Here, when these switching elements 15 a, 15 b, 17 a to 17 c are turned on and the charge / discharge switching switch 19 is turned off, the first to third capacitors 11 a to 11 c are connected in parallel to each other and to the load 21. A relatively high voltage will be supplied (see T2 in FIG. 3). That is, the switching elements 15a, 15b, and 17a to 17c function as a parallel connection unit that connects the capacitors 11a to 11c in parallel.

制御回路18は、例えばROM及びRAMを備えたマイクロコンピュータチップ等が使用され、直列接続時の充電時間(直列充電期間T1:第1の期間)と並列接続時の消費時間(並列放電期間T2:第2の期間)とを調整することで、入力電圧Vinに対して約3分の1倍の電圧を降圧装置1から出力するものである。   For example, a microcomputer chip including a ROM and a RAM is used as the control circuit 18, and the charging time at the time of series connection (series charging period T1: first period) and the consumption time at the time of parallel connection (parallel discharge period T2: By adjusting the second period), a voltage that is about one third of the input voltage Vin is output from the step-down device 1.

尚、図2中の符号7は、負荷21に並列に接続された出力用コンデンサを示しており、この出力用コンデンサ7の充放電により、負荷21に対して安定した出力電圧を供給するためのものである。   2 denotes an output capacitor connected in parallel to the load 21. For charging and discharging the output capacitor 7, a stable output voltage is supplied to the load 21. Is.

<動作>
上記構成の降圧装置1の動作を説明する。図3は充放電切換スイッチ19、第1〜第5のスイッチング素子15a,15b,17a〜17c及び負荷21に対する出力電圧を示すタイミングチャートであり、図3中の(A)は充放電切換スイッチ19のオンオフ状態、同図中の(B)は第1及び第2のスイッチング素子15a,15bのオンオフ状態、同図中の(C)は第3〜第5のスイッチング素子17a〜17cのオンオフ状態、同図中の(D)は負荷21に与えられる出力電圧をそれぞれ示している。
<Operation>
The operation of the step-down device 1 having the above configuration will be described. FIG. 3 is a timing chart showing output voltages to the charge / discharge changeover switch 19, the first to fifth switching elements 15 a, 15 b, 17 a to 17 c and the load 21, and (A) in FIG. (B) in the figure is the on / off state of the first and second switching elements 15a and 15b, (C) in the figure is the on / off state of the third to fifth switching elements 17a to 17c, (D) in the figure shows the output voltage applied to the load 21.

まず、コンデンサ11a〜11cの充電時には、図3中の(A)において、期間T1のように充放電切換スイッチ19がオンとなって導通状態になる。また、その期間T1においては、図3中の(B)(C)の如く、各スイッチング素子15a,15b,17a〜17cがオフとなる。   First, at the time of charging the capacitors 11a to 11c, in (A) in FIG. 3, the charge / discharge changeover switch 19 is turned on and becomes conductive as in the period T1. In the period T1, as shown in FIGS. 3B and 3C, the switching elements 15a, 15b, and 17a to 17c are turned off.

この期間T1において、3個のコンデンサ11a〜11cは、第1のダイオード13a及び第2のダイオード13bを通じて直列接続の状態であるため、ジェネレータ5の一端から与えられた入力電圧Vinが、互いに直列接続された3個のコンデンサ11a〜11cに印加される。   In this period T1, the three capacitors 11a to 11c are connected in series through the first diode 13a and the second diode 13b, so that the input voltage Vin applied from one end of the generator 5 is connected in series to each other. The three capacitors 11a to 11c are applied.

この期間T1においては、入力電圧Vinにより3個のコンデンサ11a〜11cが同時に充電される一方、図3中の(D)の如く、負荷21への給電は出力用コンデンサ7からの放電により行われるため、負荷21に出力される出力電圧は比較的小さくなる。   In this period T1, the three capacitors 11a to 11c are simultaneously charged by the input voltage Vin, while power is supplied to the load 21 by discharging from the output capacitor 7 as shown in FIG. Therefore, the output voltage output to the load 21 is relatively small.

次に、コンデンサ11a〜11cの放電時においては、図3中の(A)の期間T2のように、充放電切換スイッチ19がオフとなって遮断状態になる。これと同時に、図3中の(B)(C)の期間T2のように、5個のスイッチング素子15a,15b,17a〜17cがオンになって導通状態になる。   Next, at the time of discharging the capacitors 11a to 11c, the charge / discharge changeover switch 19 is turned off to enter a cut-off state as in the period T2 in FIG. At the same time, the five switching elements 15a, 15b, and 17a to 17c are turned on and become conductive as in a period T2 of (B) and (C) in FIG.

そうすると、3個のコンデンサ11a〜11cが互いに並列接続になり、負荷21に電力を供給するとともに、コンデンサ7への充電が行われる。   Then, the three capacitors 11 a to 11 c are connected in parallel to each other, supplying power to the load 21 and charging the capacitor 7.

ここで、負荷21に出力される出力電圧は、図3中の(D)のように、負荷21への給電が、3個のコンデンサ11a〜11cからの放電によりなされる期間(出力用コンデンサ7に充電している期間)T2で高い電圧となる一方、出力用コンデンサ7からの放電によりなされる期間(3個のコンデンサ11a〜11cが直列に接続されて充電されている期間)T1になるとそこから低下し始めることになる。   Here, as shown in FIG. 3D, the output voltage output to the load 21 is a period during which power is supplied to the load 21 by discharging from the three capacitors 11a to 11c (the output capacitor 7). Is charged at a high voltage at T2. On the other hand, when a voltage is discharged from the output capacitor 7 (a period in which the three capacitors 11a to 11c are connected in series and charged) at T1, there is Will begin to decline.

そこで、この直列充電期間T1と、並列放電期間T2とを変化させる制御を行うことにより、負荷21に対する出力電圧を一定にすることができる。   Therefore, by performing control to change the series charging period T1 and the parallel discharging period T2, the output voltage to the load 21 can be made constant.

具体的には、直列充電期間T1を長く、並列放電期間T2を短くすれば、負荷21に対する出力電圧を高くすることができる。   Specifically, the output voltage to the load 21 can be increased by increasing the series charging period T1 and shortening the parallel discharge period T2.

かかる直列充電期間T1と並列放電期間T2を制御回路18で調整することにより、入力電圧Vinに対して約3分の1倍の電圧を容易に出力することができる。   By adjusting the series charging period T1 and the parallel discharging period T2 by the control circuit 18, it is possible to easily output a voltage about one third of the input voltage Vin.

尚、出力電流を大きくするためには、直列充電期間T1で、3個のコンデンサ11a〜11cに多くの電気を蓄えるようにすればよい。   In order to increase the output current, a large amount of electricity may be stored in the three capacitors 11a to 11c in the series charging period T1.

以上のように、入力電圧Vinを、複数のコンデンサ11a〜11cにより分圧して出力することで、コンデンサ11a〜11cの個数により大まかな降圧比を容易に調整でき、例えばN個のコンデンサを用いて入力電圧の約N分の1の出力電圧を出力するなど、大きな降圧比を容易に実現することができる。   As described above, the input voltage Vin is divided and output by the plurality of capacitors 11a to 11c, so that the rough step-down ratio can be easily adjusted by the number of capacitors 11a to 11c. For example, N capacitors are used. A large step-down ratio can be easily realized by outputting an output voltage that is approximately 1 / N of the input voltage.

また、チョッパ制御を利用した降圧装置に比べて、コイル(リアクタ)を使わないで済む分、小型化を実現することができる。   In addition, as compared with a step-down device using chopper control, it is possible to reduce the size because a coil (reactor) is not required.

さらに、制御手段により第1の期間と第2の期間とを調整することで、細かな降圧調整を容易に行うことができる。   Furthermore, fine voltage step-down adjustment can be easily performed by adjusting the first period and the second period by the control means.

さらにまた、コンデンサ11a〜11cは、一般に電力損失が小さいことから、降圧装置全体の電力損失を可及的に小さくできる。   Furthermore, since the capacitors 11a to 11c generally have a small power loss, the power loss of the entire step-down device can be made as small as possible.

尚、上記実施形態では、3個のコンデンサ11a〜11cを用いて、入力電圧Vinの約3分の1倍の電圧を出力する例について説明したが、N個(ただし、Nは2または4以上の整数)のコンデンサを使用して、入力電圧Vinの約N分の1倍の電圧を出力するようにしてもよい。このように、N個のコンデンサにより、約N分の1倍の電圧を容易に得ることができるので、使用されるコンデンサの個数を設定するだけで、降圧比を自由に設定でき、設計が容易な降圧装置を提供できる。   In the above embodiment, an example in which the voltage of about one third of the input voltage Vin is output using the three capacitors 11a to 11c has been described. However, N (where N is 2 or 4 or more) May be used to output a voltage about 1 / N times the input voltage Vin. In this way, a voltage about 1 / N can be easily obtained with N capacitors, so the step-down ratio can be set freely by simply setting the number of capacitors used, and the design is easy. Can be provided.

本発明の一の実施形態に係る降圧装置が自動車に適用された状態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the state by which the pressure | voltage fall apparatus which concerns on one Embodiment of this invention was applied to the motor vehicle. 本発明の一の実施形態に係る降圧装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a step-down device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一の実施形態に係る降圧装置の各部の動作及び出力電圧を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation and output voltage of each part of a pressure-down converter concerning one embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 降圧装置
7 出力用コンデンサ
11a〜11c コンデンサ
13a,13b ダイオード
15a,15b,17a〜17c スイッチング素子
18 制御回路
19 充放電切換スイッチ
21 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage step-down device 7 Output capacitor 11a-11c Capacitor 13a, 13b Diode 15a, 15b, 17a-17c Switching element 18 Control circuit 19 Charging / discharging changeover switch 21 Load

Claims (5)

入力電圧を降圧して出力する降圧装置であって、
複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサを直列接続する直列接続手段と、
前記複数のコンデンサを並列接続する並列接続手段と、
前記複数のコンデンサを前記直列接続手段で直列接続して前記入力電圧による充電を行う第1の期間と、前記複数のコンデンサを前記並列接続手段で並列接続して放電出力する第2の期間とを交互に制御する制御手段と
を備える降圧装置。
A step-down device that steps down and outputs an input voltage,
Multiple capacitors,
Series connection means for connecting the plurality of capacitors in series;
Parallel connection means for connecting the plurality of capacitors in parallel;
A first period in which the plurality of capacitors are connected in series by the series connection means and charging is performed by the input voltage; and a second period in which the plurality of capacitors are connected in parallel by the parallel connection means and discharged. A step-down device comprising control means for alternately controlling.
請求項1に記載の降圧装置であって、
前記直列接続手段は、コンデンサ同士の間に接続されるダイオードであり、
前記並列接続手段は、前記制御手段での制御により前記複数のコンデンサを並列接続の状態に切り換えるスイッチ手段である、降圧装置。
The step-down device according to claim 1,
The series connection means is a diode connected between capacitors,
The step-down device, wherein the parallel connection means is switch means for switching the plurality of capacitors to a parallel connection state under the control of the control means.
請求項2に記載の降圧装置であって、
前記スイッチ手段を介して前記複数のコンデンサに接続された出力用コンデンサをさらに備え、
前記出力用コンデンサは、前記第2の期間に前記複数のコンデンサの放電電圧により充電されて、前記第1の期間に放電出力する、降圧装置。
The step-down device according to claim 2,
An output capacitor connected to the plurality of capacitors via the switch means;
The step-down device, wherein the output capacitor is charged by the discharge voltages of the plurality of capacitors in the second period and discharges and outputs in the first period.
入力電圧を降圧して出力する降圧方法であって、
複数のコンデンサを直列接続して当該複数のコンデンサに前記入力電圧による充電を行う第1の期間と、前記複数のコンデンサを並列接続して放電出力する第2の期間とを交互に制御することを特徴とする降圧方法。
A step-down method for stepping down and outputting an input voltage,
A first period in which a plurality of capacitors are connected in series and the plurality of capacitors are charged with the input voltage, and a second period in which the plurality of capacitors are connected in parallel and discharged and output are controlled alternately. A step-down method characterized.
入力電圧を降圧して出力する降圧回路であって、
複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサを直列接続する直列接続手段と、
前記複数のコンデンサを並列接続する並列接続手段と、
前記複数のコンデンサを前記直列接続手段で直列接続して前記入力電圧による充電を行う第1の期間と、前記複数のコンデンサを前記並列接続手段で並列接続して放電出力する第2の期間とを交互に制御する制御手段と
を備える降圧回路。
A step-down circuit that steps down and outputs an input voltage,
Multiple capacitors,
Series connection means for connecting the plurality of capacitors in series;
Parallel connection means for connecting the plurality of capacitors in parallel;
A first period in which the plurality of capacitors are connected in series by the series connection means and charging is performed by the input voltage; and a second period in which the plurality of capacitors are connected in parallel by the parallel connection means and discharged. A step-down circuit comprising control means for alternately controlling.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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