电压变换器制造技术

本发明专利技术构成能够得到低纹波且稳定的输出电压的电压变换器。电压变换器具备：电容性电压变换电路部，对输入电压进行输入，并将输入电压变换为输出电压进行输出；输出电容器；电感器，串联地连接在电容性电压变换电路部与输出电容器之间；电压检测部；以及控制部。电容性电压变换电路部包含多个开关、至少一个飞电容器以及设置在输出部的中间电容器。电压检测部对作为中间电容器和电感器的连接点的节点的电压进行检测，控制部根据电压检测的检测结果和阈值的比较对开关进行控制，使得开关在至少两个状态之间来回切换。两个状态之间来回切换。两个状态之间来回切换。

【技术实现步骤摘要】
电压变换器


[0001]本专利技术涉及具备电容性电压变换电路的电压变换器。

技术介绍

[0002]具备被称为开关电容器电路、电荷泵电路的电容性电压变换电路的电压变换器变得不需要变压器等电感性元件，因此小型化比较容易。因此可以说适合于小型、小功率用途的电源装置。
[0003]电容性电压变换电路的结构具有各种各样的结构。作为代表性的结构，可列举迪克森(Dickson)型、串并联型。除此以外，还存在梯型、斐波那契(Fibonacci)型等各种各样的结构。包含多个电容器以及多个开关的电容器网络电路通过被控制为在至少两个连接状态之间来回切换，从而对输入电压进行降压或升压而输出。
[0004]作为具备电容性电压变换电路的电压变换器，例如公开了专利文献1。在专利文献1记载的电压变换器是赋予了电感器的电荷泵电路，在一般的电荷泵电路与输出电容器之间连接有电感器。
[0005]专利文献1的DC
‑
DC转换器以由电容性功率变换器的电容、LC电路的电容以及电感决定的谐振频率以上的开关频率进行开关，由此能够减轻损耗，并且能够改善电压变换效率。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本专利第6521187号公报
[0009]在不存在专利文献1所示的电感器的通常的电荷泵电路中，通过电阻性的开关对飞电容器(flying capacitor)间的连接状态进行切换，从而电荷移动。此时，形成C—R—C电路，在飞电容器间移动的电流形成大的峰。因此，在飞电容器间移动的总能量中的大约一半会成为损耗。
[0010]另一方面，在专利文献1记载的电压变换器中，通过赋予电感器，并满足在其中形成的谐振条件，从而与该电荷移动相伴的损耗大幅降低，能够实现高效率变换。
[0011]在专利文献1记载的电压变换器中，构成为在第1连接状态和第2连接状态下形成同等的谐振频率，使得可得到更加稳定的谐振条件，并通过以超过该谐振频率的开关频率进行动作，从而能够提高电压变换效率。
[0012]在专利文献1记载的电压变换器中，通过利用开关对飞电容器的连接状态进行切换，从而对电压进行变换，因此在输出电压产生纹波。输出电容器将其平滑化。因此，使输出电容器的电容大于产生纹波电压的飞电容器的电容是重要的。
[0013]中间电容器使比电感器靠跟前的电压稳定化，因此如果增大中间电容器的电容，就可抑制中间电容器的纹波电压。另一方面，若相对于飞电容器的电容，中间电容器的电容大，则电压变换效率下降。这是因为，通过电感器的插入，可抑制从飞电容器向输出电容器的充电电流纹波。因此，在增大了中间电容器的电容的情况下，在中间电容器流过大的电
流，所以配置电感器会变得没有意义。因此，中间电容器的电容应小于飞电容器的电容。由此，能够在不使电压变换效率下降的情况下适度地产生纹波。

技术实现思路

[0014]专利技术要解决的课题
[0015]因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够得到低纹波且稳定的输出电压的电压变换器。
[0016]用于解决课题的技术方案
[0017](A)本专利技术的电压变换器具备：电容性电压变换电路部，对输入电压进行输入，将所述输入电压变换为输出电压进行输出；输出电容器；电感器，串联地连接在所述电容性电压变换电路部与所述输出电容器之间；电压检测部；以及控制部。而且，所述电容性电压变换电路部包含多个开关、至少一个飞电容器以及设置在输出部的中间电容器，所述电压检测部对作为所述中间电容器和所述电感器的连接点的节点的电压进行检测，所述控制部根据所述节点的电压和阈值电压的比较对所述开关进行控制，使得所述开关在至少两个状态之间来回切换。
[0018](B)本专利技术的电压变换器具备：多个电容性电压变换电路部，对输入电压进行输入，并对所述输入电压进行电压变换而输出；公共的输出电容器；电感器，分别串联地连接在所述多个电容性电压变换电路部与所述输出电容器之间；和电压检测部及控制部，按每个所述电容性电压变换电路部设置。而且所述电容性电压变换电路部包含多个开关、至少一个飞电容器以及设置在输出部的中间电容器，多个所述电压检测部分别对作为所述中间电容器和所述电感器的连接点的节点的电压进行检测，按每个所述电容性电压变换电路部设置的所述控制部根据所述电压检测部的检测结果和阈值的比较对按每个所述电容性电压变换电路部设置的所述开关进行控制，使得所述开关在至少两个状态之间来回切换。
[0019]专利技术效果
[0020]根据本专利技术，能够构成能够得到低纹波且稳定的输出电压的电压变换器。
附图说明
[0021]图1是第1实施方式涉及的电压变换器1的框图。
[0022]图2是电压变换器1的电路图的一个例子。
[0023]图3的(A)是图2所示的电路为第1连接状态Φ1时的电路图。图3的(B)是在图3的(A)所示的电路中电源的阻抗高且不是C10＞＞C11的情况下的电路图。图3的(C)是在图3的(A)所示的电路中电源的阻抗充分低的情况下的电路图。
[0024]图4是将图3的(B)或图3的(C)所示的电路进一步合成的电路图。
[0025]图5是示出电压变换器1中的谐振频率Fh、开关周期T、以及开关电流Is的关系的波形图。
[0026]图6是示出电压变换器中的谐振频率、开关周期、以及开关电流的关系的波形图。
[0027]图7的(A)、图7的(B)、图7的(C)、图7的(D)、图7的(E)是示出电压变换器1中的第1连接状态Φ1的期间和第2连接状态Φ2的期间的关系的例子的时序图。
[0028]图8是电压变换器1中的作为中间电容器Cx和电感器Lx的连接点的节点Nx的电压
Vx的波形图和比较对象的电压的波形图。
[0029]图9是第2实施方式涉及的电压变换器2的电路图。
[0030]图10是第3实施方式涉及的电压变换器3的框图。
[0031]图11是第4实施方式涉及的电压变换器的框图。
[0032]图12是第4实施方式涉及的另一个电压变换器的框图。
[0033]图13是第5实施方式涉及的电压变换器的框图。
[0034]图14的(A)是示出节点Nx的电压Vx和阈值电压Vth的关系的波形图。图14的(B)是示出像以往的电压变换器那样检测输出电压Vout并进行反馈的情况下的、输出电压Vout和阈值电压的关系的波形图。
[0035]图15是从节点的电压Vx和阈值电压Vth的比较结果反转起阈值电压Vth随着时间经过而向与节点的电压Vx的变化方向相反的方向变化的电压变换器的波形图。
[0036]附图标记说明
[0037]C10、C11、C12：飞电容器；
[0038]CIN：合成电容器；
[0039]COUT：电容器；
[0040]Cout：输出电容器；
[0041]Cx：中间电容器；
[0042]Ih：谐振电流；
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压变换器，具备：电容性电压变换电路部，对输入电压进行输入，将所述输入电压变换为输出电压进行输出；输出电容器；电感器，串联地连接在所述电容性电压变换电路部与所述输出电容器之间；电压检测部；以及控制部，所述电容性电压变换电路部包含多个开关、至少一个飞电容器以及设置在输出部的中间电容器，所述电压检测部对作为所述中间电容器和所述电感器的连接点的节点的电压进行检测，所述控制部根据所述节点的电压和阈值电压的比较对所述开关进行控制，使得所述开关在至少两个状态之间来回切换。2.根据权利要求1所述的电压变换器，其中，所述控制部以根据包含最高频率和最低频率的条件设定的频率对所述开关进行控制，所述最低频率被设定为比由所述至少一个飞电容器、所述中间电容器、所述电感器以及所述输出电容器决定的谐振频率低的频率。3.根据权利要求2所述的电压变换器，其中，所述阈值电压被设定为在小负载时以比所述谐振频率低的频率进行驱动。4.根据权利要求1所述的电压变换器，其中，所述控制部以根据包含最高频率和最低频率的条件设定的频率对所述开关进行控制，所述最高频率被设定为比由所述至少一个飞电容器、所述中间电容器、所述电感器以及所述输出电容器决定的谐振频率高的频率。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电压变换器，其中，所述中间电容器的电容小于所述飞电容器的电容，所述飞电容器的电容小于所述输出电容器的电容。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电压变换器，其中，所述阈值电压从所述电压检测部的检测结果和阈值的比较结果反转起随着时间经过而向与所述节点的电压的变化方向相反的方向变化。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电压变换器，...

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