專利名稱：Dc－dc轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及DC-DC轉換器，特別涉及具備對輸入電壓進行降壓的功能的DC-DC轉換器。
背景技術：
DC-DC轉換器是把某一輸入直流電壓轉換為與其不同的直流電壓的電路，利用于LSI的電源電路等。在DC-DC轉換器中，特別已知具備將輸入電壓降壓的功能的降壓型DC-DC轉換器。
參照附圖4說明這種DC-DC轉換器。C1～Cn是利用開關而能切換串聯(lián)和并聯(lián)的n個電容器。Cout是輸出電容器(平滑用電容器)。在該DC-DC轉換器中，利用省略圖示的開關電路，可以把n個電容器C1～Cn在如圖4(a)所示的串聯(lián)狀態(tài)和如圖4(b)所示的并聯(lián)狀態(tài)之間交替轉換的構成。下而，把圖4(a)所示的狀態(tài)稱為第1相，圖4(b)所示的狀態(tài)稱為第2相。另外，假設電容器C1～Cn全部具有相同的電容值。
在第1相中，電容器C1～Cn處于串聯(lián)連接的狀態(tài)，串聯(lián)連接在輸入電壓Vin(直流電壓)與接地電壓之間。此時，與Vin變?yōu)?/n倍的電壓1/n·Vin相對應的電荷分別被充電到電容器C1～Cn。另一方面，在第2相中，電容器C1～Cn處于并聯(lián)連接的狀態(tài)，連接在接地電壓Vss(0V)與輸出端子之間，充電到電容器C1～Cn中的電荷被輸出端子放電。如果將從輸出端子獲得的輸出電壓設為Vout，則變?yōu)閂out＝1/n·Vin，從輸出端子可以獲得輸入電壓Vin的1/n的電壓。因此，通過交替地轉換第1相與第2相，從而作為輸出電壓Vout，可以獲得把輸入電壓降壓為1/n的電壓。
專利文獻1特開平9-163719號公報然而，在上述的DC-DC轉換器中，為了使輸入電壓Vin變?yōu)?/n倍，需要n個電容器，存在成本高的問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明構成為可以利用開關，在串聯(lián)連接和并聯(lián)連接之間切換n-1個電容器，通過重復將互相并聯(lián)連接的n-1個電容器連接在輸出端子與接地電壓之間的狀態(tài)、和將串聯(lián)連接的n-1個電容器連接在輸入電壓Vin與輸出端子之間的狀態(tài)，從而利用少于上述DC-DC轉換器的電容器數(shù)就可以獲得把輸入電壓Vin變?yōu)?/n倍的輸出電壓Vout。
根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉換器，利用(n-1)個電容器，就可以把輸入電壓Vin降壓為1/n倍。即，可以比以往的DC-DC轉換器減少一個電容器，可以謀求相應的成本的降低。并且，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉換器，利用(n-1)個電容器，也能把輸入電壓Vin降壓為(n-1)/n倍。


圖1是有關本發(fā)明實施方式的DC-DC轉換器的電路圖。
圖2是有關本發(fā)明實施方式的DC-DC轉換器的電路圖。
圖3是有關本發(fā)明實施方式的DC-DC轉換器的開關切換圖。
圖4是有關現(xiàn)有例子的DC-DC轉換器的電路圖。
圖中1-輸入端子，2-輸出端子，S1～S6-開關，SWA1～SWAn-1-開關，SWB1～SWBn-2-開關，SWC1～SWCn-1-開關，C1～Cn-電容器，Cout-輸出電容器。
具體實施例方式
下面，參照

有關本發(fā)明的實施方式的DC-DC轉換器。圖1和圖2是表示該DC-DC轉換器的電路圖，圖1是說明將輸入電壓Vin降壓為1/n倍的電路構成及其工作的圖。圖2是說明將輸入電壓Vin降壓為(n-1)/n倍的電路構成及其工作的圖。在此，n是3或其以上的自然數(shù)。圖1和圖2的電路具有相同的構成，只是開關的轉換方法不同。
在圖1、圖2中，C1～Cn-1是能夠由開關SWA1～SWAn-1、SWB1～SWBn-2、SWC1～SWCn-2在串聯(lián)或并聯(lián)之間進行切換的(n-1)個電容器。如果把開關SWA1～SWAn-1和SWC1～SWCn-2接通、把SWB1～SWBn-2斷開，則這些電容器C1～Cn-1變?yōu)橄嗷ゲ⒙?lián)連接，另外如果將開關SWAn-1、SWB1～SWBn-2接通，將開關SWA1～SWAn-2、SWC1～SWCn-2斷開，則這些電容器C1～Cn-1變?yōu)榇?lián)連接。另外，電容器C1～Cn所具有的電容值可以是任意值、也可以全部相同。并且，電容器C1～Cn中的至少一個電容器具有和其他電容器不同的電容值也可以。即，電容器C1～Cn-1的電容值可以全部不同，也可以是幾個電容器的電容值相同，其他電容器的電容值不同。
另外，S1是設在輸入電壓Vin與電容器C1的一端之間的開關，S2是設在施加輸入電壓Vin的輸入端子1與電容器C1的另一端之間的開關，S3是設在電容器C1的一端與接地電壓Vss(0V)之間的開關，S4是設在電容器C1的另一端與接地電壓Vss之間的開關，S5是設在開關SWCn-2與獲得輸出電壓Vout的輸出端子2之間的開關，S6是設在開關SWAn-1與輸出端子2之間的開關，Cout是連接在輸出端子2與接地電壓Vss之間的輸出電容器(平滑用電容器)。另外，全部開關可以由MOS晶體管構成。
接著，參照圖1、圖3，說明上述構成的DC DC轉換器的第一工作例子。另外，假設電容器C1～Cn-1全部具有相同的電容值。圖3是DC-DC轉換器的開關切換圖，○標記表示開關的接通、×標記表示開關的斷開。下面，把圖1(a)的狀態(tài)稱為第1相，把圖1(b)狀態(tài)稱為第2相。并且，圖1(a)、(b)中的箭頭表示電流。
在第1相中，如圖3的開關切換圖所示，開關SWA1～SWAn-1、SWC1～SWCn2變?yōu)榻油ā㈤_關SWB1～SWBn-2變?yōu)閿嚅_。并且，使開關S4、S5接通、開關S1、S2、S3、S6斷開。這樣，(n-1)個電容器C1～Cn-1處于并聯(lián)連接狀態(tài)，連接在輸出端子2與接地電壓Vss之間。由此，從輸出電容器Cout放電與輸出電壓Vout的電壓相應的電荷，且在每一個電容器C1～Cn-1中充電與輸出電壓Vout相應的電荷。
并且，在第2相，如圖3的開關切換圖所示，開關SWAn-1、SWB1～SWBn-2變?yōu)榻油ā㈤_關SWA1～SWAn-2、SWC1～SWCn-2變?yōu)閿嚅_。并且，使開關S1、S6變?yōu)榻油?、開關S2、S3、S4、S5變?yōu)閿嚅_。于是，每一個電容器C1～Cn-1處于串聯(lián)連接狀態(tài)，連接在輸入電壓Vin(即，施加了輸入電壓Vin的輸入端子1)與輸出電壓Vout之間。由此，在輸出電容Cout中充電與輸出電壓Vout相應的電荷，從電容器Cn-1放電與電壓值Vin-Vout×(n-1)的電荷。
通過重復到穩(wěn)定第1相和第2相為止，Vin-Vout×(n-1)＝Vout成立。由此式，變?yōu)閂out＝1/n·Vin，可以獲得Vin的1/n倍的輸出電壓Vout。
并且，通過不變更第1相和第2相的開關S1～S6的切換，而只變更開關SWA1～SWAn-1、SWB 1～SWBn-2、SWC1～SWCn-2的每一個的切換，從而可以減少串聯(lián)、并聯(lián)切換的電容器的數(shù)目。因此，以相同的電路構成的狀態(tài)，就可以獲得如輸入電壓Vin的1/n、1/(n-1)、1/(n-2)……、1/2的(n-1)種的輸出電壓Vout。
接著，參照圖2說明上述構成的DC-DC轉換器的第二工作例子。另外，假設電容器C1～Cn-1全部具有相同的電容值。下面，把圖2(a)的狀態(tài)稱為第1相、圖2(b)的狀態(tài)稱為第2相。并且，圖2(a)、(b)中的箭頭表示電流。
在第1相中，如圖3的開關切換圖所示，開關SWAn-1、SWB1～SWBn-2變?yōu)榻油ā㈤_關SWA1～SWAn-2、SWC1～SWCn-2變?yōu)閿嚅_。并且，使開關S3、S6變?yōu)榻油?、開關S1、S2、S4、S5變?yōu)閿嚅_。于是，每一個電容器C1～Cn-1處于串聯(lián)連接的狀態(tài)，連接在輸出電壓Vout與接地電壓Vss之間。由此，從輸出電容器Cout放電與輸出電壓Vout相應的電荷，在每一個電容器C1～Cn-1充電與電壓Vout/(n-1)相應的電荷。
另外，在第2相中，如圖3開關切換圖所示，把開關SWA1～SWAn-1、SWC1～SWCn-2變?yōu)榻油?、開關SWB1～SWBn-2變?yōu)閿嚅_。并且，使開關S2、S5變?yōu)榻油?、S1、S3、S4、S6變?yōu)閿嚅_。于是，每一個電容器C1～Cn-1處于并聯(lián)連接的狀態(tài)，連接在輸入電壓Vin與輸出電壓Vout之間。由此，在輸出電容器Cout中充電與輸出電壓Vout相應的電荷，從每一個電容器C1～Cn-1放電與電壓Vin-[Vout/(n-1)]的電荷。
通過重復到穩(wěn)定第1相和第2相為止，從而Vin-[Vout/(n-1)]＝Vout成立。由此式成為Vout＝(n-1)/n·Vin，可以獲得降壓為(n-1)/n倍的輸出電壓Vout。
另外，和第一實施例同樣，通過不變更第1相和第2相的開關S1～S6的切換，而只變更開關SWA1～SWAn-1、SWB1～SWBn-2、SWC1～SWCn-2的每一個的切換，從而可以減少所串并聯(lián)連接的電容器的數(shù)目。因此，以同一的電路構成，直接就可以獲得輸入電壓Vin的1/2、2/3、……(n-1)/n的(n-1)種的輸出電壓Vout。
權利要求
1.一種DC-DC轉換器，其特征在于，包括多個電容器；第一開關電路，其在第一相把所述多個電容器互相并聯(lián)連接在輸出端子與接地電壓之間而進行充電，在第二相把所述多個電容器串聯(lián)連接在所述輸出端子與輸入電壓之間而進行放電。
2.根據(jù)權利要求1所述的DC-DC轉換器，其特征在于，還具備第二開關電路，其在第一相把所述多個電容器互相串聯(lián)連接在輸出端子與接地電壓之間而進行充電；在第二相把所述多個電容器互相并聯(lián)連接在所述輸出端子與輸入電壓之間而進行放電。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的DC-DC轉換器，其特征在于，所述多個電容器全部具有相同的電容值。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的DC-DC轉換器，其特征在于，所述多個電容器中的至少一個電容器具有和剩余電容器不同的電容值。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的DC-DC轉換器，其特征在于，所述開關電路包括由MOS晶體管構成的多個開關。
全文摘要
本發(fā)明提供一種降壓型DC－DC轉換器，其中設置了互相并聯(lián)連接n－1個電容器(C1～Cn－1)的開關(SWC1～SWCn－1)和(SWC1～SWCn－2)、串聯(lián)連接這些電容器(C1～Cn－1)的開關(SWB1～SWBn－2)。在第一相中，使開關(S4、S5、SWA1～SWAn－1)和(SWC1～SWCn－2)變?yōu)榻油?，把并?lián)連接的電容器(C1～Cn－1)連接在輸出端子(2)與接地電壓Vss之間而進行充電，在第二相中，使開關(S1、S6、SWAn－1、SWB1～SWBn－1)變?yōu)榻油ǘ勾?lián)連接的電容器(C1～Cn－1)連接在輸出端子(2)與輸入電壓Vin(輸入端子1)之間而進行放電。通過重復到穩(wěn)定第一相和第二相為止，從而可以提供把輸入電壓Vin降壓為1/n倍的輸出電壓Vout。
文檔編號H02M3/07GK1728518SQ20051008843
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權日2004年7月29日
發(fā)明者尾形貴重, 鈴木達也 申請人:三洋電機株式會社