DC-DC变换器和使用它的电子装置制造方法及图纸

一种ＤＣ－ＤＣ变换器，其特征在于，包括：一端相互连接的整流二极管和扼流圈；一端经谐振用线圈连接到所述整流二极管和扼流圈的连接点的第１开关元件；并联连接到该第１开关元件的第１二极管；并联连接到由所述谐振用线圈和所述整流二极管构成的串联电路的、由电容器和第２开关元件构成的串联电路；以及并联连接到所述第２开关元件的第２二极管， 并且，在所述第１开关元件、第２开关元件及所述整流二极管的各自的端子间具有并联电容。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DC-DC变换器和使用它的电子装置，特别涉及降低开关损耗的DC-DC变换器和使用它的电子装置。这里，整流二极管D1的一端即阴极被连接到扼流圈L1的一端，另一端即阳极被接地。MOSFETQ1的一端即源极被连接到整流二极管D1和扼流圈L1的连接点，另一端即漏极被连接到直流电源Vin的一端。直流电源Vin的另一端被接地。扼流圈L1的另一端被连接到输出端子Po。平滑电容器C1被连接到输出端子Po和地之间。而且，控制电路2被连接到输出端子Po和MOSFETQ1的控制端子即栅极之间。下面说明DC-DC变换器1的动作。控制电路2对MOSFETQ1进行导通/截止驱动。首先，在MOSFETQ1导通时，通过从直流电源Vin输入的输入电压使电流经MOSFETQ1流入扼流圈L1。然后，在MOSFETQ1截止后，由于在扼流圈L1中存在激磁产生的惯性，所以电流经整流二极管D1流入扼流圈L1。通过反复进行这样的动作，从输出端子Po输出与MOSFETQ1的导通、截止的占空比对应的电压。另外，控制电路2通过相应输出电压改变MOSFETQ1的开关占空比，从而进行PWM控制，使输出电压不受输入电压的变化或负载的变动的影响而保持恒定。此外，图7表示现有的升压型的DC-DC变换器的电路图。在图7中，对与图6相同的部分附以相同的标号。在图7中，DC-DC变换器5包括直流电源Vin、整流二极管D3、扼流圈L2、作为开关元件的MOSFETQ2、平滑电容器C1、二极管D4、电容器C4、电容器C5、以及控制电路2。另外，二极管D4是MOSFETQ2的本体二极管，电容器C4是该MOSFETQ2的漏极—源极间结电容、即并联电容。此外，电容器C5是整流二极管D3的阳极—阴极间结电容、即并联电容。这里，整流二极管D3，其一端的阳极连接到扼流圈2的一端，另一端的阴极连接到输出端子Po。将MOSFETQ2的一端即漏极连接到整流二极管D3和扼流圈L2的连接点，将另一端即源极接地。扼流圈L2的另一端连接到直流电源Vin的一端。将直流电源Vin的另一端接地。将平滑电容器C1连接在输出端子Po和地之间。而且，将控制电路2连接在输出端子Po和作为MOSFETQ2的控制端子的栅极之间。下面说明DC-DC变换器5的动作。控制电路2对MOSFETQ2进行导通/截止驱动。首先，在MOSFETQ2导通时，通过直流电源Vin产生的输入电压，依次经扼流圈L2和MOSFETQ2流入电流，对扼流圈L2进行励磁。然后，在MOSFETQ2截止时从直流电源Vin经扼流圈L2和整流二极管D3流入电流。此时，扼流圈L2因惯性使一端的电位相对于另一端的电位升高，所以当扼流圈L2的另一端的电位成为输入电压Vin时，则一端的电位在其之上，可实现升压动作。然后，通过重复进行该过程，使升压的电压从输出端子Po输出。再有，控制电路2与DC-DC变换器1的情况同样，按照输出电压来改变MOSFETQ2的开关的占空比，进行PWM控制，使得无论输入电压的变化和负载的变动如何，输出电压都是固定的。在DC-DC变换器的开关元件中，导通时电流流入开关元件，导通电阻几乎为零，所以几乎没有损耗，相反，截止时尽管在开关元件上施加电压也几乎不流入电流，所以几乎没有损耗。但是，在现有的DC-DC变换器1或5中，在作为开关元件的MOSFETQ1、Q2的接通时和关断时，存在在开关元件上施加电压，而且有电流流过的问题，并存在此时产生大的开关损耗的问题。并且，存在因流经MOSFETQ1、Q2或整流二极管D1、D3中的电流会急剧地变化，而产生强噪声的问题。此外，在接通MOSFETQ1或Q2时，因在整流二极管D1或D3的反向恢复时间中从阴极向阳极流入浪涌状的恢复电流，而产生较大损耗的问题。针对这样的问题，利用谐振来实现开关元件的零电压开关或零电流开关的构成公开于(日本)专利第3055121号公告。但是，在该构成中，虽然可降低开关损耗或噪声，但作为用于谐振的电容器，需要有供给负载电流所需的大容量，相应地，取决于谐振电容器和谐振扼流圈的谐振期间必须在开关元件(开关元件2)的接通、关断时，因而无法进行使开关元件的导通期间或截止期间小于其谐振期间的PWM控制。因此，存在不能充分对付大幅度的输入电压变动或输出电压的变动的问题。此外，在流入开关元件的输出电流中因重叠有正弦波状的谐振电流，所以需要使用电流容量大的开关元件，而带来DC-DC变换器的大型化和高价格的问题。为了实现上述目的，本专利技术的DC-DC变换器包括一端相互连接的整流二极管和扼流圈；一端通过谐振用线圈连接到所述整流二极管和扼流圈的连接点的第1开关元件；并联连接到该第1开关元件的第1二极管；与由所述谐振用线圈和所述整流二极管构成的串联电路并联连接的由电容器和第2开关元件构成的串联电路；以及并联连接到所述第2开关元件的第2二极管，其特征在于，在所述第1开关元件、所述第2开关元件及所述整流二极管的各个端子间还具有并联电容。另外，本专利技术的DC-DC变换器的特征在于，所述第1开关元件和所述第2开关元件，在均截至的期间的一前一后交替地被导通驱动。另外，本专利技术的DC-DC变换器的特征在于，在所述整流二极管的导通期间，流过所述整流二极管的电流和流过所述谐振用线圈的电流之和流过所述扼流圈。另外，本专利技术的DC-DC变换器的特征在于，将所述第1开关元件的另一端连接到直流电源的一端，将所述扼流圈的另一端连接到输出端子，将所述整流二极管的另一端连接到所述直流电源的另一端，来进行降压动作。或者，将所述扼流圈的另一端连接到直流电源的一端，将所述整流二极管的另一端连接到输出端子，将所述第1开关元件的另一端连接到所述直流电源的另一端，来进行升压动作。另外，本专利技术的DC-DC变换器的特征在于，具有并联连接到由所述第1开关元件和所述谐振用线圈构成的串联电路的第3二极管。另外，本专利技术的电子装置的特征在于，使用上述的DC-DC变换器。通过这样的构成，在本专利技术的DC-DC变换器中，可以降低损耗和噪声。此外，在本专利技术的电子装置中，可以降低消耗功率和噪声。图2是表示附图说明图1的DC-DC变换器中的各点的信号波形的波形图。图3是表示本专利技术的DC-DC变换器的另一实施例的电路图。图4是表示图3的DC-DC变换器中的各点的信号波形的波形图。图5是表示本专利技术的电子装置的一实施例的立体图。图6是表示现有的DC-DC变换器的电路图。图7是表示现有的另一DC-DC变换器的电路图。其中10、20-DC-DC变换器；11-控制电路；Vin-直流电源；Q1、Q2-MOSFET(第1开关元件)；Q3、Q4-MOSFET(第2开关元件)；L1、L2-扼流圈；L3、L4-谐振用线圈；D1、D3-整流二极管；C7、C9-电容器；C1-平滑电容器；D2、D4、D5、D7-MOSFET本体二极管；C2、C4、C6、C8-MOSFET的漏极—源极间结电容；C3、C5-整流二极管的阳极—阴极间结电容；D6、D8-二极管；30-打印机。图1是表示本专利技术的DC-DC变换器的一实施例的电路图。在图1中，对与图6相同或同当的部分附以相同的标号，并省略其说明。在图1中，DC-DC变换器10是降压型的DC-DC变换器，将作为第1开关元件的MOSFETQ1的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部聪一，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：