(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-15
(45)【発行日】2024-01-23
(54)【発明の名称】電圧変換装置、電圧変換方法、及び、プログラム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20240116BHJP
H03K 17/16 20060101ALI20240116BHJP
H03K 17/695 20060101ALI20240116BHJP
H02M 1/00 20070101ALI20240116BHJP
H02M 1/08 20060101ALI20240116BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 C
H03K17/16 H
H03K17/695
H02M1/00 F
H02M1/08 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022108474
(22)【出願日】2022-07-05
【審査請求日】2022-07-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000227205
【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
(74)【代理人】
【識別番号】100098648
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 潔人
(72)【発明者】
【氏名】都木 新太朗
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１５８１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１６１９２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１６８１７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－３２８７４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／１５５
Ｈ０３Ｋ １７／１６
Ｈ０３Ｋ １７／６９５
Ｈ０２Ｍ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧が供給される入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる、電圧変換装置であって、
前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記スイッチを制御する、電圧変換装置。
【請求項2】
前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記出力の前記電圧波形を入力し、
前記マイクロコントローラは、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記マイクロコントローラの前記出力端子から前記スイッチに制御信号を出力し、前記スイッチを制御する、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項3】
入力電圧が供給される入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記負荷の電流波形を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記負荷の負荷電流の電流波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる、電圧変換装置であって、
前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記負荷電流の前記電流波形を入力し、
前記マイクロコントローラは、前記負荷電流の前記電流波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記マイクロコントローラの前記出力端子から前記スイッチに制御信号を出力し、前記スイッチを制御する、電圧変換装置。
【請求項4】
入力電圧を受ける入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含む、電圧変換装置において、
前記制御部が、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させるステップを含む、電圧変換方法であって、
前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記スイッチを制御する、電圧変換方法。
【請求項5】
入力電圧を受ける入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含む、電圧変換装置において、
前記制御部の含むコンピュータに、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる処理を実行させる、プログラムであって、
前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部の含むコンピュータに、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記スイッチを制御する、処理を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電圧変換装置、電圧変換方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
電圧変換装置及びその駆動回路に関する技術等については、例えば、以下のようなものがある。
【0003】
特許文献１は、定常動作時の高速動作と過電流保護動作時の内部電圧の変動を抑制するドライバ回路に関するものである。
【0004】
特許文献２は、ゲート電流からゲート電荷量を求め、ゲート電荷量に基づいて半導体スイッチ素子のゲート抵抗を変化させるゲート駆動装置に関するものである。
【0005】
特許文献３は、パワー半導体素子の短絡時におけるゲート電圧の発振を防止し得るパワー半導体モジュールに関するものである。
【0006】
特許文献４は、検出されたゲート電圧値に基づいて、ゲート駆動抵抗を変化させるゲート駆動回路に関するものである。
【0007】
特許文献５は、トランジスタのサージ電圧を検出する電圧検出抵抗が設けられ、検出電圧監視装置から与えられる可変抵抗制御信号に基づいて、ゲート抵抗可変装置の抵抗値が制御されるスイッチングデバイスの制御装置に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１９－１４６３００号公報
【文献】特開２０１８－１５３００６号公報
【文献】特開２０１８－１１７４５７号公報
【文献】特開２００８－０９２６６３号公報
【文献】特開２００５－１７５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
以下の分析は、本発明者によって与えられたものである。
【0010】
近年、環境に配慮した高効率化は重要な課題であり、可搬型のバッテリーアプリケーション向けに高効率化は常に付きまとう課題である。また、ＤＸ(デジタルトランスフォーメーション：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ)推進に際し、電圧変換装置が発生させるノイズへの対策は、ＩｏＴ（ＩＮＴＥＲＮＥＴ ＯＦ Ｔｈｉｎｇｓ）機器開発の重要な要素となっている。
【0011】
従来は、一例として、図２０に記載のように、入力電圧１０が供給され負荷２０に出力が接続される電圧変換装置１の低ノイズ化のためにスイッチングＦＥＴ２のゲートと駆動部３の間に固定抵抗４が配置されている。これはスイッチング波形のリンギングノイズ量の大小に関わらず、常にノイズ抑制のためにゲート抵抗がスイッチング電圧の立ち上がり特性(傾き)を緩やかにしているので、スイッチング損失を増大させる結果となることを意味する。即ち、これが、電圧変換装置の効率を低下させる要因となる。
【0012】
本発明は、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置、電圧変換方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の第１の視点によれば、入力電圧が供給される入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる、電圧変換装置を、提供できる。
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる、電圧変換装置を、提供できる。
【0014】
本発明の第２の視点によれば、入力電圧が供給される入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記負荷の電流波形を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記負荷の負荷電流の電流波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる、電圧変換装置を、提供できる。
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記負荷の電流波形を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記負荷の負荷電流の電流波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる、電圧変換装置を、提供できる。
【0015】
本発明の第３の視点によれば、入力電圧を受ける入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含む、電圧変換装置において、
前記制御部が、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させるステップを含む、電圧変換方法を、提供できる。本方法は、電圧変換方法を行うコンピュータという、特定の機械に結びつけられている。
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含む、電圧変換装置において、
前記制御部が、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させるステップを含む、電圧変換方法を、提供できる。本方法は、電圧変換方法を行うコンピュータという、特定の機械に結びつけられている。
【0016】
本発明の第４の視点によれば、入力電圧を受ける入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含む、電圧変換装置において、
前記制御部の含むコンピュータに、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる処理を実行させる、プログラム、を提供できる。
前記スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記スイッチング素子部の前記制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、
前記出力を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する制御部を含む、電圧変換装置において、
前記制御部の含むコンピュータに、前記スイッチング素子部の前記出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、前記切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる処理を実行させる、プログラム、を提供できる。
【0017】
なお、これらのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置、電圧変換方法、及び、プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態の制御部の動作の一例を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態の制御部の動作の他の一例を示す図である。
【図4】本発明の他の一実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【図5】本発明の他の一実施形態の制御部の動作の一例を示す図である。
【図6】本発明の他の一実施形態の制御部の動作の他の一例を示す図である。
【図7】本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【図8】本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部の構成の一例を示す図である。
【図9】本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部の構成の他の一例の動作の一例を示す図である。
【図10】本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部の構成の変形例の一例の動作の一例を示す図である。
【図11】本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部の構成の別の一例を示す図である。
【図12】本発明の第２の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【図13】本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【図14】本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の一例を示す図である。
【図15】本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の他の一例を示す図である。
【図16】本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の変形例の一例を示す図である。
【図17】本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の別の一例を示す図である。
【図18】本発明の第４の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【図19】本発明の電圧変換装置の制御部を構成するコンピュータの構成の一例を示す図である。
【図20】従来の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
［一実施形態］
はじめに、本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。
はじめに、本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。
【0021】
図１は、本発明の一実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１を参照すると、マザーボード１０００上に入力電圧１０が印加され、その入力電圧１０を電圧変換装置１００が電圧に変換し、負荷（負荷デバイス）２０に電力を供給する一例を示しており、この構成は、通常の電源回路と同様である。電圧変換装置１００は、スイッチング素子部２００と、駆動部３００と、切替え可能抵抗部４００と、出力電圧に基づく制御部５００（以下、制御部５００とも称する）を含む。
【0022】
スイッチング素子部２００は、入力電圧１０が供給される入力と、負荷２０に接続される出力１０１と、制御入力を含む。切替え可能抵抗部４００は、駆動部３００とスイッチング素子部２００の制御入力の間に配置される。駆動部３００は、駆動信号を切替え可能抵抗部４００に供給し、スイッチング素子部２００をスイッチングして駆動する。なお、スイッチング素子部２００の出力電圧（出力１０１に出力する電圧）をスイッチング電圧と呼ぶ。
【0023】
制御部５００は、出力１０１を入力とし、切替え可能抵抗部４００を制御する。制御部５００は、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、制御信号５１０を介して、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させる。
【0024】
図２は、本発明の一実施形態の制御部５００の動作の一例を示す図である。図２には、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形７１０と７２０が示されており、縦軸は出力１０１の電圧レベルを示し、横軸は時間を示す。図２において、左側の状態は、ノイズ量が小さい状態を示し、右側の状態は、ノイズ量が大きい状態を示す。第１の所定値（Ｒｅｆ１）と第２の所定値（Ｒｅｆ２）は、上述の所定値に対応する。図２に示す本発明の一実施形態の制御部５００の動作の一例では、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形の立ち上がり部分７１１と７２１及び、立ち下がり部分７１２と７２２の両方を対象として、電圧波形のリンギングのピーク値が、いずれか一方で所定値を超えている場合には、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる。
【0025】
スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形７２０は、立ち上がり部分７２１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）より大きく（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）を越えていると称する）、また、立ち下がり部分７２２において、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）より小さい（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）を越えていると称する）。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分７２１又は立ち下がり部分７２２において、それぞれの所定値を超えている。この場合には、制御部５００は、制御信号５１０を介して、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させ、高抵抗値の状態とする。これにより、切替え可能抵抗部４００の高抵抗値の抵抗が、駆動部３００とスイッチング素子部２００の制御入力の間に接続され、スイッチング素子部２００のノイズを抑えることができる。
【0026】
一方、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形７１０は、立ち上がり部分７１１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）以下で（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）を越えていないと称する）、且つ、立ち下がり部分７１２において、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）以上である（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）を越えていないと称する）。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分７１１及び立ち下がり部分７１２において、それぞれの所定値を超えていない。この場合には、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させず、低抵抗の状態を保持する。
【0027】
図３は、本発明の一実施形態の制御部５００の動作の他の一例を示す図である。図３には、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形７１０と７２０が示されており、縦軸は出力１０１の電圧レベルを示し、横軸は時間を示す。図３において、左側の状態は、ノイズ量が小さい状態を示し、右側の状態は、ノイズ量が大きい状態を示す。図２に示す本発明の一実施形態の制御部５００の動作の一例では、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形の立ち上がり部分７１１と７２１及び、立ち下がり部分７１２と７２２の両方を対象として、いずれか一方で所定値を超えている場合には、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成であるが、図３に示す本発明の一実施形態の制御部５００の動作の他の一例においては、立ち上がり部分７１１と７２１のみに基づいて、制御部５００が、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成である。
【0028】
スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形７２０は、立ち上がり部分７２１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）より大きい。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分７２１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えている。この場合には、制御部５００は、制御信号５１０を介して、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させ、高抵抗値の状態とする。
【0029】
一方、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形７１０は、立ち上がり部分７１１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）以下である。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分７１１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えていない。この場合には、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させず、低抵抗の状態を保持する。
【0030】
なお、図３に示す動作の他の一例の場合には、図２に示したような第２の所定値（Ｒｅｆ２）を設定し、立ち下がり部分７１２と７２２のみに基づいて、上記と同様に、制御部５００が、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成としてもよい。
【0031】
このように、本発明の一実施形態では、スイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形のリンギングのピーク値が所定値を越え、スイッチング波形のリンギングノイズの量が多くなった場合には、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させて高抵抗値として低ノイズ化を図り、所定値を越えない場合には、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させることなく低抵抗値を維持して、高効率化を図ることができる。
【0032】
従って、本発明の一実施形態により、スイッチングＦＥＴのゲートに固定抵抗が配置されている電圧変換装置ではトレードオフの関係にある、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置を提供することができる。
【0033】
［他の一実施形態］
次に、本発明の他の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。図４は、本発明の他の一実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図４において、図１と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。図４を参照すると、電圧変換装置１００は、スイッチング素子部２００と、駆動部３００と、切替え可能抵抗部４００と、負荷電流に基づく制御部５５０（以下、制御部５５０とも称する）を含む。
次に、本発明の他の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。図４は、本発明の他の一実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図４において、図１と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。図４を参照すると、電圧変換装置１００は、スイッチング素子部２００と、駆動部３００と、切替え可能抵抗部４００と、負荷電流に基づく制御部５５０（以下、制御部５５０とも称する）を含む。
【0034】
スイッチング素子部２００は、入力電圧１０が供給される入力と、負荷２０に接続される出力１０１と、制御入力を含む。切替え可能抵抗部４００は、駆動部３００とスイッチング素子部２００の制御入力の間に配置される。駆動部３００は、駆動信号を切替え可能抵抗部４００に供給し、スイッチング素子部２００をスイッチングして駆動する。
【0035】
制御部５５０は、負荷２０の電流波形を入力とし、前記切替え可能抵抗部を制御する。制御部５５０は、電圧変換装置１００の出力１０１に接続された負荷２０の中の回路素子の両端の電圧、即ち、その回路素子に電流が入力される端子の電圧１０２とその回路素子から電流が出力される端子の電圧１０３を受け、電圧１０２と電圧１０３の差電圧を生成する。この差電圧の電圧波形は、負荷２０を流れる負荷電流の電流波形に対応する。
【0036】
制御部５５０は、負荷電流の電流波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、制御信号５６０を介して、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させる。なお、負荷電流の電流波形は、上記差電圧の電圧波形に対応するので、負荷電流の電流波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えたかどうかは、上記差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えたかどうかにより判断することができる。以下では、差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値により、負荷２０の負荷電流の電流波形のリンギングのピーク値が所定値を越えたかどうかを判断するものとして、説明する。
【0037】
図５は、本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の一例を示す図である。図５には、負荷２０の負荷電流の電流波形に対応する差電圧の電圧波形８１０と８２０が示されており、縦軸は負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧レベルを示し、横軸は時間を示す。図５において、左側の状態は、ノイズ量が小さい状態を示し、右側の状態は、ノイズ量が大きい状態を示す。第１の所定値（Ｒｅｆ１）と第２の所定値（Ｒｅｆ２）は、上述の所定値に対応する。図５に示す本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の一例では、負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形の立ち上がり部分８１１と８２１及び、立ち下がり部分８１２と８２２の両方を対象として、負荷電流の電流波形に対応する差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値が、いずれか一方で所定値を超えている場合には、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる。
【0038】
負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形８２０は、立ち上がり部分８２１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）より大きく（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）を越えていると称する）、また、立ち下がり部分８２２において、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）より小さい（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）を越えていると称する）。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分８２１又は立ち下がり部分８２２において、それぞれの所定値を超えている。この場合には、制御部５５０は、制御信号５６０を介して、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させ、高抵抗値の状態とする。これにより、切替え可能抵抗部４００の高抵抗値の抵抗が、駆動部３００とスイッチング素子部２００の制御入力の間に接続され、スイッチング素子部２００のノイズを抑えることができる。
【0039】
一方、負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形８１０は、立ち上がり部分８１１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）以下で（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）を越えていないと称する）、且つ、立ち下がり部分８１２において、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）以上である（なお、この状態を、リンギングのピーク値が第２の所定値（Ｒｅｆ２）を越えていないと称する）。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分８１１及び立ち下がり部分８１２において、それぞれの所定値を超えていない。この場合には、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させず、低抵抗の状態を保持する。
【0040】
図６は、本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の他の一例を示す図である。図６には、負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形８１０と８２０が示されており、縦軸は負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧レベルを示し、横軸は時間を示す。図５に示す本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の一例では、負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形の立ち上がり部分８１１と８２１及び、立ち下がり部分８１２と８２２の両方を対象として、いずれか一方で所定値を超えている場合には、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成であるが、図６に示す本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の他の一例においては、立ち上がり部分８１１と８２１のみに基づいて、制御部５５０が、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成である。
【0041】
負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形８２０は、立ち上がり部分８２１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）より大きい。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分８２１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えている。この場合には、制御部５５０は、制御信号５６０を介して、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させ、高抵抗値の状態とする。
【0042】
一方、負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形８１０は、立ち上がり部分８１１において、リンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）以下である。すなわち、リンギングのピーク値は、立ち上がり部分８１１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えていない。この場合には、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させず、低抵抗の状態を保持する。
【0043】
なお、図６に示す動作の他の一例の場合には、図５に示したような第２の所定値（Ｒｅｆ２）を設定し、立ち下がり部分８１２と８２２のみに基づいて、上記と同様に、制御部５５０が、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成としてもよい。
【0044】
このように、本発明の他の一実施形態では、負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値が所定値を越え、スイッチング波形のリンギングノイズの量が多くなった場合には、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させて高抵抗値として低ノイズ化を図り、所定値を越えない場合には、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させることなく低抵抗値を維持して、高効率化を図ることができる。
【0045】
従って、本発明の他の一実施形態により、スイッチングＦＥＴのゲートに固定抵抗が配置されている電圧変換装置ではトレードオフの関係にある、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置を提供することができる。
【0046】
［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図７は、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図７において、図１と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。
次に、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図７は、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図７において、図１と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。
【0047】
図７に示す本発明の第１の実施形態の電圧変換装置１００は、図１に記載の本発明の一実施形態の電圧変換装置１００の、スイッチング素子部２００が、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２を含み、切替え可能抵抗部４００が、抵抗４１１及び並列接続されたスイッチ４１２と、抵抗４２１及び並列接続されたスイッチ４２２を含む構成を有する。スイッチング素子部２００の制御入力は、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２の各ゲートに対応する。
【0048】
負荷２０は、一例としてインダクタ２１と、コンデンサ２２と、抵抗２３を含み、インダクタ２１と直列に、コンデンサ２２と抵抗２３が並列接続されている。電圧変換装置１００の出力１０１は、負荷２０内のコンデンサ２２と抵抗２３の接続されていない側のインダクタ２１の端子に接続されている。
【0049】
出力電圧に基づく制御部５００（以下、制御部５００とも称する）は、電圧変換装置１００の出力１０１に接続され、制御信号５１１は、切替え可能抵抗部４００のスイッチ４１２の制御端子に供給され、制御信号５１２は、切替え可能抵抗部４００のスイッチ４２２の制御端子に供給されている。制御部５００は、図２を参照して説明した本発明の一実施形態の制御部５００の動作の一例と同様に動作する。すなわち、例えば、電圧波形のリンギングのピーク値が、立ち上がり部分７２１又は立ち下がり部分７２２において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）又は第２の所定値（Ｒｅｆ２）を超えている場合には、制御部５００は、制御信号５１１と５１２を介して、切替え可能抵抗部４００のスイッチ４１２と４２２を開き、抵抗値を増加させ、高抵抗値の状態とする。これにより、切替え可能抵抗部４００の高抵抗値のゲート抵抗が、駆動部３００とスイッチング素子部２００の制御入力（スイッチングＦＥＴ２０１と２０２の各ゲート）の間に接続され、スイッチング素子部２００のノイズを抑えることができる。
【0050】
また、制御部５００は、図３を参照して説明した本発明の一実施形態の制御部５００の動作の他の一例と同様に動作するようにしてもよい。すなわち、電圧波形のリンギングのピーク値は、立ち上がり部分７２１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えている。この場合には、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させる。また、電圧波形のリンギングのピーク値は、立ち上がり部分７１１において、第１の所定値（Ｒｅｆ２１）を超えていない。この場合には、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させず、低抵抗値の状態を保持する。なお、立ち下がり部分７１２と７２２のみに基づいて、制御部５００は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成としてもよい。
【0051】
図８は、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部５００の構成の一例を示す図である。図８に示す制御部５００の構成の一例は、図７に示す電圧変換装置１００の制御部５００の一例を示したものである。図８に示す制御部５００の構成の一例は、本発明の一実施形態において図２を参照して説明したように、スイッチング電圧の立ち上がり部分と立ち下がり部分の両方を対象として切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる場合の、制御部５００の構成の一例を示すものである。
【0052】
図８に示す制御部５００は、比較器５０１及び５０２と、電源（ＶＣＣ）に接続された抵抗５０３と、処理部５０４を含む。比較器５０１及び５０２の入力には、電圧変換装置１００の出力１０１が供給され、処理部５０４の入力ＩＮに、出力１０１の電圧波形のリンギングのピーク値が第１の所定値Ｒｅｆ１より大きいか又は電圧波形のリンギングのピーク値が第２の所定値Ｒｅｆ２より小さい場合には、ローレベルを供給し、出力１０１の電圧波形のリンギングのピーク値が第２の所定値Ｒｅｆ２より大きく且つ第１の所定値Ｒｅｆ１より小さい場合には、ハイレベルを供給する。
【0053】
処理部５０４は、比較器５０１と５０２の出力する電圧レベルに基づいて、スイッチ４１２と４２２を制御する制御信号５１１と５１２を生成する。一例として、処理部５０４は、スイッチング電圧の立ち上がりと立ち下がりのたびに、比較器５０１と５０２の出力する電圧レベルがローレベルとなる場合には、スイッチ４１２と４２２を開くように制御し、ハイレベルとなる場合には、スイッチ４１２と４２２を閉じるように制御するように構成してもよい。また、他の一例として、処理部５０４は、スイッチング電圧の立ち上がりと立ち下がりのいずれかで、比較器５０１と５０２の出力する電圧レベルがローレベルとなる場合が、所定の期間に複数回生じると、制御信号５１１と５１２を介して、スイッチ４１２と４２２を開くように制御し、また、スイッチング電圧の立ち上がりと立ち下がりのいずれかで、ハイレベルとなる場合が、所定の期間に複数回生じると、制御信号５１１と５１２を介して、スイッチ４１２と４２２を閉じるように制御するように構成してもよい。
【0054】
図９は、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部５００の構成の他の一例を示す図である。図９に示す制御部５００の構成の他の一例は、図７に示す電圧変換装置１００の制御部５００の他の一例を示したものである。図９に示す制御部５００の構成の他の一例は、本発明の一実施形態において図３を参照して説明したように、スイッチング電圧の立ち上がり部分のみを用いて切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる場合の、制御部５００の構成の他の一例を示すものである。図９おいて、図８と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。
【0055】
図９に示す制御部５００は、比較器５０１と、電源（ＶＣＣ）に接続された抵抗５０５と、処理部５０７により構成される。比較器５０１の入力には、電圧変換装置１００の出力１０１が供給され、処理部５０７の入力ＩＮに比較器５０１の出力が接続されている。
【0056】
出力１０１の電圧波形のリンギングのピーク値が、第１の所定値（Ｒｅｆ１）より大きい場合には、比較器５０１は出力にローレベルを供給し、出力１０１の電圧波形のリンギングのピーク値が第１の所定値（Ｒｅｆ１）より小さい場合には、比較器５０１は出力にハイレベルを供給する。
【0057】
処理部５０７は、比較器５０１の出力する電圧レベルに基づいて、スイッチ４１２と４２２を制御する制御信号５１１と５１２を生成する。一例として、処理部５０７は、スイッチング電圧の立ち上がりのたびに、比較器５０１の出力する電圧レベルがローレベルとなる場合には、スイッチ４１２と４２２を開くように制御し、ハイレベルとなる場合には、スイッチ４１２と４２２を閉じるように制御するように構成してもよい。また、他の一例として、処理部５０７は、スイッチング電圧の立ち上がりで、比較器５０１の出力する電圧レベルがローレベルとなる場合が、所定の期間に複数回生じると、制御信号５１１と５１２を介して、スイッチ４１２と４２２を開くように制御し、また、スイッチング電圧の立ち上がりで、比較器５０１の出力する電圧レベルがハイレベルとなる場合が、所定の期間に複数回生じると、制御信号５１１と５１２を介して、スイッチ４１２と４２２を閉じるように制御するように構成してもよい。
【0058】
なお、図１０は、図９に記載の制御部５００の構成の変形例の一例を示す図である。比較器５０１に第２の所定値（Ｒｅｆ２）を設定し、図３に記載の立ち下がり部分７１２と７２２のみに基づいて、図９に記載の制御部５００と同様に、制御部５００が、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成としてもよい。
【0059】
図１１は、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部５００の構成の別の一例を示す図である。図１１に示す制御部５００の構成の一例は、図７に示す電圧変換装置１００の制御部５００の一例を示したものである。図１１に示す制御部５００は、汎用入力と汎用出力を有すマイクロコンピュータ５１５を含む。図１１に示す制御部５００は、図８から図１０を参照して説明した制御部５００の動作と同一の動作を、マイクロコンピュータ５１５をプログラムすることにより、実行することができる。
【0060】
上述の本発明の第１の実施形態により、低ノイズと高効率の両方を達成することができる。すなわち、第一に、リンギングノイズ量が大きくなった時にのみ切替え可能抵抗部４００のスイッチが開き、スイッチングＦＥＴ２０１と２０２の各ゲートにゲート抵抗が接続されるので、そのような場合ではない、例えば、負荷電流が低くリンギングノイズ量が小さい間はスイッチング電圧が急峻に立ち上がるので、スイッチング損失が低く抑えられる。
【0061】
第二に、リンギングノイズ量が大きくなった時にのみ切替え可能抵抗部４００のスイッチが開き接続される切替え可能抵抗部４００のゲート抵抗は、従来の電圧変換装置において抵抗のみで構成されるシンプルなノイズ抑制回路と同じ回路なので、比較的容易にリンギングノイズに効果的な定数を決定できる。従って、従来の電圧変換装置のゲート抵抗回路と同等の低ノイズ化動作が可能となり、低ノイズ化に関与する。即ち、本発明の第１の実施形態により、電圧変換回路に、切替えスイッチを含む切替え可能抵抗部４００を適用することで高効率・低ノイズの両方を達成することができる。
【0062】
また、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置は、低損失で高効率なために、センサー等のＩｏＴ機器向けバッテリーアプリケーションにおいて、駆動時間を長期化することに寄与する。更に、ＩｏＴ機器の情報伝達に無線等を使用する場合には、通信を妨げないように低ノイズ化を達成する必要があるが、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置は、低ノイズ化を達成できる。従って、本発明の第１の実施形態の電圧変換装置は、低ノイズと高効率の両方を達成することが可能である。
【0063】
なお、切替え可能抵抗部４００は抵抗４１１と４２１及びスイッチ４１２と４２２を含む構成を一例として記載したが、抵抗４１１と４２１と直列にダイオード等を接続するように構成することも可能である。
【0064】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１２において、図７と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。図１２に示す電圧変換装置１００の構成の一例は、図７に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００が、ＮＰＮトランジスタを用いた可変抵抗を含むように構成した例を示すものである。図１２に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００は、ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３を含み、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３の各エミッタは、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２の各ゲートに接続されており、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３の各コレクタは駆動部３００に接続され、また、駆動部３００から駆動信号が供給される。各ＮＰＮトランジスタの４１３と４２３のベースは、出力電圧に基づく制御部５００（以下、制御部５００とも称する）の制御信号５１１と５１２にそれぞれ接続されている。
次に、本発明の第２の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１２において、図７と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。図１２に示す電圧変換装置１００の構成の一例は、図７に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００が、ＮＰＮトランジスタを用いた可変抵抗を含むように構成した例を示すものである。図１２に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００は、ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３を含み、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３の各エミッタは、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２の各ゲートに接続されており、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３の各コレクタは駆動部３００に接続され、また、駆動部３００から駆動信号が供給される。各ＮＰＮトランジスタの４１３と４２３のベースは、出力電圧に基づく制御部５００（以下、制御部５００とも称する）の制御信号５１１と５１２にそれぞれ接続されている。
【0065】
制御部５００は、スイッチング素子部２００の出力１０１の図２に示した電圧波形の立ち上がり部分７１１と７２１及び、立ち下がり部分７１２と７２２の電圧波形のリンギングのピーク値の大きさに応じて、制御信号５１１と５１２によりそれぞれのベース電圧を制御することにより、切替え可能抵抗部４００のＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のコレクタとエミッタの間の抵抗値を変化させる。
【0066】
なお、可変抵抗として、ＮＰＮトランジスタを一例として説明したが、これに限らず、ＰＮＰトランジスタや、電圧制御により抵抗値が変化可能な素子のいずれの素子を可変抵抗として使用してもよい。
【0067】
また、本発明の第２の実施形態の電圧変換装置１００の制御部５００は、図１１を参照して説明した汎用入力と汎用出力を有すマイクロコンピュータ５１５を含むように構成することも可能である。この場合、マイクロコンピュータ５１５をスイッチング素子部２００の出力１０１の電圧波形の立ち上がり部分７１１と７２１及び、立ち下がり部分７１２と７２２のリンギングのピーク値の大きさに応じて、制御信号５１１と５１２によりそれぞれのベース電圧を制御して、切替え可能抵抗部４００のＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のコレクタとエミッタの間の抵抗値を変化させるように、マイクロコンピュータ５１５をプログラムすることにより、実行することができる。
【0068】
本発明の第２の実施形態によれば、スイッチの接続、未接続という０、１のデジタル制御ではなく、トランジスタをＧＰＩＯ制御によりアナログ制御することで抵抗を複数配置することなく、任意の抵抗値を実現可能で、より詳細な制御も可能となり、これは高効率化に関与する。
【0069】
本発明の第２の実施形態により、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置を提供することができる。
【0070】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１３において、図４と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。
次に、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１３において、図４と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。
【0071】
図１３に示す本発明の第３の実施形態の電圧変換装置１００は、図４に記載の本発明の一実施形態の電圧変換装置１００の、スイッチング素子部２００が、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２を含み、切替え可能抵抗部４００が、抵抗４１１及び並列接続されたスイッチ４１２と、抵抗４２１及び並列接続されたスイッチ４２２を含む構成を有する。スイッチング素子部２００の制御入力は、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２の各ゲートに対応する。
【0072】
負荷２０は、一例としてインダクタ２１と、コンデンサ２２と、抵抗２３を含み、インダクタ２１と直列に、コンデンサ２２と抵抗２３が並列接続されている。電圧変換装置１００の出力１０１は、負荷２０内のコンデンサ２２と抵抗２３の接続されていない側のインダクタ２１の端子に接続されている。
【0073】
負荷電流に基づく制御部５５０（以下、制御部５５０とも称する）は、負荷２０の中の電圧変換装置１００の出力１０１に接続されたインダクタ２１の両端の電圧、即ち、インダクタ２１に電流が入力される端子の電圧１０２とインダクタ２１から電流が出力される端子の電圧１０３を受け、電圧１０２と電圧１０３の差電圧を生成する。この差電圧の電圧波形は、負荷２０を流れる負荷電流の電流波形に対応する。制御信号５６１は、切替え可能抵抗部４００のスイッチ４１２の制御端子に供給され、制御信号５６２は、切替え可能抵抗部４００のスイッチ４２２の制御端子に供給されている。制御部５５０は、図５を参照して説明した本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の一例と同様に動作する。すなわち、例えば、差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値が、立ち上がり部分８２１又は立ち下がり部分８２２において、第１所定値（Ｒｅｆ１）又は第２の所定値（Ｒｅｆ２）を超えている場合には、制御部５５０は、制御信号５６１と５６２を介して、切替え可能抵抗部４００のスイッチ４１２と４２２開き、抵抗値を増加させ、高抵抗値の状態とする。これにより、切替え可能抵抗部４００の高抵抗値のゲート抵抗が、駆動部３００とスイッチング素子部２００の制御入力（スイッチングＦＥＴ２０１と２０２の各ゲート）の間に接続され、スイッチング素子部２００のノイズを抑えることができる。
【0074】
また、制御部５５０は、図６を参照して説明した本発明の他の一実施形態の制御部５５０の動作の他の一例と同様に動作するようにしてもよい。すなわち、差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値は、立ち上がり部分８２１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えている。この場合には、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させる。また、差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値は、立ち上がり部分８１１において、第１の所定値（Ｒｅｆ１）を超えていない。この場合には、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を増加させず、低抵抗値の状態を保持する。なお、立ち下がり部分８１２と８２２のみに基づいて、制御部５５０は、切替え可能抵抗部４００の抵抗値を変化させる構成としてもよい。
【0075】
【0076】
図１４は、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の一例を示す図である。図１４に示す負荷電流に基づく制御部５５０の構成は、図８を参照して説明した出力電圧に基づく制御部５００の入力に差分回路５５１を設けたものである。差分回路５５１は、インダクタ２１に電流が入力される端子の電圧１０２とインダクタ２１から電流が出力される端子の電圧１０３を受け、電圧１０２と電圧１０３の差電圧を生成する。生成した差電圧は、出力電圧に基づく制御部５００に入力され、出力電圧に基づく制御部５００は、図８を参照して説明したのと同一の動作を行う。
【0077】
図１５は、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の他の一例を示す図である。図１５に示す負荷電流に基づく制御部５５０の構成は、図９を参照して説明した出力電圧に基づく制御部５００の入力に差分回路５５１を設けたものである。差分回路５５１は、インダクタ２１に電流が入力される端子の電圧１０２とインダクタ２１から電流が出力される端子の電圧１０３を受け、電圧１０２と電圧１０３の差電圧を生成する。生成した差電圧は、出力電圧に基づく制御部５００に入力され、出力電圧に基づく制御部５００は、図９を参照して説明したのと同一の動作を行う。
【0078】
図１６は、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の変形例の一例を示す図である。図１６に示す負荷電流に基づく制御部５５０の構成は、図１０を参照して説明した出力電圧に基づく制御部５００の入力に差分回路５５１を設けたものである。差分回路５５１は、インダクタ２１に電流が入力される端子の電圧１０２とインダクタ２１から電流が出力される端子の電圧１０３を受け、電圧１０２と電圧１０３の差電圧を生成する。生成した差電圧は、出力電圧に基づく制御部５００に入力され、出力電圧に基づく制御部５００は、図１０を参照して説明したのと同一の動作を行う。
【0079】
図１７は、本発明の第３の実施形態の電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の構成の別の一例を示す図である。図１７に示す負荷電流に基づく制御部５５０は、汎用入力と汎用出力を有すマイクロコンピュータ５６５を含む。図１７に示す制御部５５０は、図１４から図１６を参照して説明した制御部５００の動作と同一の動作を、マイクロコンピュータ５６５をプログラムすることにより、実行することができる。
【0080】
本発明の第３の実施形態により、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置を提供することができる。
【0081】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図１８は、本発明の第４の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１８において、図１３と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。図１８に示す電圧変換装置１００の構成の一例は、図１３に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００が、ＮＰＮトランジスタを用いた可変抵抗を含むように構成した例を示すものである。図１８に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００は、ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３を含み、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のエミッタは、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２の各ゲートに接続されており、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３の各コレクタは駆動部３００に接続され、また、駆動部３００から駆動信号が供給される。各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のベースは、負荷電流に基づく制御部５５０（以下、制御部５５０とも称する）の制御信号５６１と５６２にそれぞれ接続されている。
次に、本発明の第４の実施形態の電圧変換装置について、図面を参照して説明する。図１８は、本発明の第４の実施形態の電圧変換装置の構成の一例を示す図である。図１８において、図１３と同一の参照符号を付した構成要素は、同一の構成要素を示すものとする。図１８に示す電圧変換装置１００の構成の一例は、図１３に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００が、ＮＰＮトランジスタを用いた可変抵抗を含むように構成した例を示すものである。図１８に示す電圧変換装置１００の切替え可能抵抗部４００は、ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３を含み、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のエミッタは、スイッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０１と２０２の各ゲートに接続されており、各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３の各コレクタは駆動部３００に接続され、また、駆動部３００から駆動信号が供給される。各ＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のベースは、負荷電流に基づく制御部５５０（以下、制御部５５０とも称する）の制御信号５６１と５６２にそれぞれ接続されている。
【0082】
制御部５５０は、スイッチング素子部２００の出力１０１の図５に示した電流波形に対応する差電圧の電圧波形の立ち上がり部分８１１と８２１及び、立ち下がり部分８１２と８２２の差電圧の電圧波形のリンギングのピーク値の大きさに応じて、制御信号５６１と５６２によりそれぞれのベース電圧を制御することにより、切替え可能抵抗部４００のＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のコレクタとエミッタの間の抵抗値を変化させる。
【0083】
なお、可変抵抗として、ＮＰＮトランジスタを一例として説明したが、これに限らず、ＰＮＰトランジスタや、電圧制御により抵抗値が変化可能な素子のいずれの素子を可変抵抗として使用してもよい。
【0084】
また、本発明の第４の実施形態の電圧変換装置１００の制御部５５０は、図１７を参照して説明した汎用入力と汎用出力を有すマイクロコンピュータ５６５を含むように構成することも可能である。この場合、マイクロコンピュータ５６５を負荷２０の負荷電流に対応する差電圧の電圧波形の立ち上がり部分８１１と８２１及び、立ち下がり部分８１２と８２２のリンギングのピーク値の大きさに応じて、制御信号５１１と５１２によりそれぞれのベース電圧を制御して、切替え可能抵抗部４００のＮＰＮトランジスタ４１３と４２３のコレクタとエミッタの間の抵抗値を変化させるように、マイクロコンピュータ５６５をプログラムすることにより、実行することができる。
【0085】
本発明の第４の実施形態により、低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置を提供することができる。
【0086】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示したネットワーク構成、各要素の構成、メッセージの表現形態は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。また、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａ又はＢの少なくともいずれかという意味で用いる。
【0087】
また、上記した本発明の一実施形態、他の一実施形態及び、第１から第４の実施形態に示した手順は、本発明の電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部、又は、電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部として機能するコンピュータ（図１９の９０００）に、電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部、又は、電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部としての機能を実現させるプログラムにより実現可能である。このようなコンピュータは、図１９のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０１０、通信インタフェース９０２０、メモリ９０３０、補助記憶装置９０４０を備える構成に例示される。すなわち、図１９のＣＰＵ９０１０にて、電圧変換装置の出力電圧に基づく制御部、又は、電圧変換装置の負荷電流に基づく制御部の制御プログラムを実行し、その補助記憶装置９０４０等に保持された各計算パラメータの更新処理を実施させればよい。
【0088】
メモリ９０３０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。
【0089】
即ち、上記した本発明の一実施形態、他の一実施形態及び、第１から第４の実施形態に示した電圧変換装置の各部（処理手段、機能）は、上記コンピュータのプロセッサに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することができる。
【0090】
最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
（上記第１の視点による電圧変換装置を参照）
［第２の形態］
第１の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記スイッチを制御する、ことが好ましい。
［第３の形態］
第２の形態の電圧変換装置は、前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記出力の前記電圧波形を入力し、
前記マイクロコントローラは、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記マイクロコントローラの前記出力端子から前記スイッチに制御信号を出力し、前記スイッチを制御する、ことが好ましい。
［第４の形態］
第１の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、制御端子を有する可変抵抗を含み、
前記制御部は、前記可変抵抗の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子部の前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値に応じて、前記制御端子を介して前記可変抵抗の抵抗値を制御する、ことが好ましい。
［第５の形態］
第４の形態の電圧変換装置は、前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記出力の前記電圧波形を入力し、
前記マイクロコントローラの前記出力端子は、前記可変抵抗の前記制御端子に接続され、
前記マイクロコントローラは、前記スイッチング素子部の前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値に応じて、前記制御端子を介して前記可変抵抗の抵抗値を制御する、ことが好ましい。
［第６の形態］
（上記第２の視点による電圧変換装置を参照）
［第７の形態］
第６の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記負荷電流の前記電流波形を入力し、
前記マイクロコントローラは、前記負荷電流の前記電流波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記マイクロコントローラの前記出力端子から前記スイッチに制御信号を出力し、前記スイッチを制御する、ことが好ましい。
［第８の形態］
第６の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、制御端子を有する可変抵抗を含み、
前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記負荷電流の前記電流波形を入力し、
前記マイクロコントローラの前記出力端子は、前記可変抵抗の前記制御端子に接続され、
前記マイクロコントローラは、前記スイッチング素子部の前記負荷電流の前記電流波形の前記リンギングのピーク値に応じて、前記制御端子を介して前記可変抵抗の抵抗値を制御する、ことが好ましい。
［第９の形態］
（上記第３の視点による電圧変換方法を参照）
［第１０の形態］
（上記第４の視点によるプログラムを参照）
なお、上記第９から１０の形態は、第１の形態と同様に、第２から第５の形態に展開することが可能である。
［第１の形態］
（上記第１の視点による電圧変換装置を参照）
［第２の形態］
第１の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記スイッチを制御する、ことが好ましい。
［第３の形態］
第２の形態の電圧変換装置は、前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記出力の前記電圧波形を入力し、
前記マイクロコントローラは、前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記マイクロコントローラの前記出力端子から前記スイッチに制御信号を出力し、前記スイッチを制御する、ことが好ましい。
［第４の形態］
第１の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、制御端子を有する可変抵抗を含み、
前記制御部は、前記可変抵抗の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子部の前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値に応じて、前記制御端子を介して前記可変抵抗の抵抗値を制御する、ことが好ましい。
［第５の形態］
第４の形態の電圧変換装置は、前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記出力の前記電圧波形を入力し、
前記マイクロコントローラの前記出力端子は、前記可変抵抗の前記制御端子に接続され、
前記マイクロコントローラは、前記スイッチング素子部の前記出力の前記電圧波形の前記リンギングのピーク値に応じて、前記制御端子を介して前記可変抵抗の抵抗値を制御する、ことが好ましい。
［第６の形態］
（上記第２の視点による電圧変換装置を参照）
［第７の形態］
第６の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、抵抗と、前記抵抗に並列接続されたスイッチを含み、
前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記負荷電流の前記電流波形を入力し、
前記マイクロコントローラは、前記負荷電流の前記電流波形の前記リンギングのピーク値が、第１の所定値より大きいか、又は第２の所定値より小さい場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを開き、及び、前記リンギングのピーク値が、第１の所定値以下で、且つ第２の所定値以上の場合には、前記切替え可能抵抗部の前記スイッチを閉じるように、前記マイクロコントローラの前記出力端子から前記スイッチに制御信号を出力し、前記スイッチを制御する、ことが好ましい。
［第８の形態］
第６の形態の電圧変換装置は、前記切替え可能抵抗部は、制御端子を有する可変抵抗を含み、
前記制御部は、入力端子と出力端子を有するマイクロコントローラを含み、
前記マイクロコントローラは、前記入力端子により前記負荷電流の前記電流波形を入力し、
前記マイクロコントローラの前記出力端子は、前記可変抵抗の前記制御端子に接続され、
前記マイクロコントローラは、前記スイッチング素子部の前記負荷電流の前記電流波形の前記リンギングのピーク値に応じて、前記制御端子を介して前記可変抵抗の抵抗値を制御する、ことが好ましい。
［第９の形態］
（上記第３の視点による電圧変換方法を参照）
［第１０の形態］
（上記第４の視点によるプログラムを参照）
なお、上記第９から１０の形態は、第１の形態と同様に、第２から第５の形態に展開することが可能である。
【0091】
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0092】
１ 電圧変換装置
２ スイッチング素子部
３ 駆動部
４ 固定抵抗
１０ 入力電圧
２０ 負荷
２１ インダクタ
２２ コンデンサ
２３ 抵抗
１００ 電圧変換装置
２００ スイッチング素子部
２０１、２０２ スイッチングＦＥＴ
３００ 駆動部
４００ 切替え可能抵抗部
４１１、４２１ 抵抗
４１２、４２２ スイッチ
５００ 出力電圧に基づく制御部
５０１、５０２ 比較器
５０３、５０５ 抵抗
５０４、５０７ 処理部
５１５、５６５ マイクロコンピュータ
５５０ 負荷電流に基づく制御部
５５１ 差分回路
１０００ マザーボード
９０００ コンピュータ
９０１０ ＣＰＵ
９０２０ 通信インタフェース
９０３０ メモリ
９０４０ 補助記憶装置
２ スイッチング素子部
３ 駆動部
４ 固定抵抗
１０ 入力電圧
２０ 負荷
２１ インダクタ
２２ コンデンサ
２３ 抵抗
１００ 電圧変換装置
２００ スイッチング素子部
２０１、２０２ スイッチングＦＥＴ
３００ 駆動部
４００ 切替え可能抵抗部
４１１、４２１ 抵抗
４１２、４２２ スイッチ
５００ 出力電圧に基づく制御部
５０１、５０２ 比較器
５０３、５０５ 抵抗
５０４、５０７ 処理部
５１５、５６５ マイクロコンピュータ
５５０ 負荷電流に基づく制御部
５５１ 差分回路
１０００ マザーボード
９０００ コンピュータ
９０１０ ＣＰＵ
９０２０ 通信インタフェース
９０３０ メモリ
９０４０ 補助記憶装置
【要約】
【課題】低ノイズと高効率の両方を達成することを可能とすることに貢献する、電圧変換装置を提供する。
【解決手段】電圧変換装置は、入力電圧が供給される入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、駆動部とスイッチング素子部の制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、前記出力を入力とし、切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、制御部は、スイッチング素子部の出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる。
【選択図】図１
【解決手段】電圧変換装置は、入力電圧が供給される入力と、負荷に接続される出力と、制御入力を含むスイッチング素子部と、スイッチング素子部をスイッチングして駆動する駆動部と、駆動部とスイッチング素子部の制御入力の間に配置された切替え可能抵抗部と、前記出力を入力とし、切替え可能抵抗部を制御する制御部を含み、制御部は、スイッチング素子部の出力の電圧波形のリンギングのピーク値が、所定値を越えた場合には、切替え可能抵抗部の抵抗値を増加させる。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】