高効率共振形スイッチトキャパシタコンバータ(小テーマ : 回路技術関連)

概要

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スイッチトキャパシタコンバータは、キャパシタの充放電を基礎として動作する、小形で軽量のDC-DCコンバータであり、主として軽負荷の各種電子機器に使われている。しかし、従来のスイッチトキャパシタコンバータは、出力電流が増加するに伴って効率が大きく低下するという本質的な問題があった。これは、スイッチング時に強制的にキャパシタの充放電が瞬時に行われ、その際にキャパシタに大きな電流が流れるためである。このため、スイッチの導通抵抗などの内部抵抗をいくら小さくしても効率は上がらず、スイッチトキャパシタコンバータは非常に小さい負荷電流でしか用いられていない。本稿では、この問題を解決するため、共振を利用した新しいスイッチトキャパシタコンバータを提案する。例として、1/2倍降圧形と2倍昇圧形のスイッチトキャパシタコンバータについて、従来形と共振形を対比させながら動作解析、シミュレーション、および実験を行った。その結果、共振形は出力電流が大きくても高効率が維持されるという特長を明らかにした。
社団法人電子情報通信学会の論文
2004-02-06