集積化可能な新しい超小形スイッチトキャパシタコイルレス電源の構成と解析

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直列接続されたn個のキャパシタと, 各キャパシタ電圧を平均化するために, それぞれのキャパシタと並列に接続される1個のキャパシタからなる新しいスイッチトキャパシタコイルレス変成器を用いたDC-DCコンバータを提案した.従来の直並列切換え方式では入力電流リプルが大きく, また, その昇降圧比は1/n倍かn倍である.このため, スイッチ素子に流れる電流を制御して電流リプルを抑えたり, 縦続接続することで分数比の昇降圧比を得ていた.従って, 回路が複雑になり, 効率が低下することがあった.提案する方式では, 直列接続されたキャパシタと入出力端子が常に接続されているため, 入出力電流のリプルの発生を抑圧でき, また, 昇降圧比が任意の整数の分数比となる等の特長を有している.更に, 本回路は磁束の発生が少なく他の信号回路と同一チップ上に電源回路を形成でき, 電源回路を含めたシステムオンチップの実現を可能とする.本論文では, 一般的な場合についてその動作原理と理想状態における等価回路を導出した.次に, 試作回路としてn=3の場合について, その特性を理論と実験により明らかにした.更に, n=2の回路の混成集積化を行い, 電力変換効率80%, 最大出力電力密度1.4W/ccの高い性能を得た.
1998-02-25

集積化可能な新しい超小形スイッチトキャパシタコイルレス電源の構成と解析

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