| 研究概要 |
複数個のキャパシタをMOSFETスイッチによりリング状に結合する回路構成をもつリング形DC-DCコンバータを以前提案した.本コンバータは,電源投入時の突入電流や定常時の入出力電流のリプルが小さいという特長をもつ.更に,入力電圧で充電される直列キャパシタの数および出力に接続される直列キャパシタの数の双方を外部からプログラマブルに制御することによって,任意の昇降圧比の電圧が得られる.本コンバータは回路構成を変えることなく低電圧から高電圧までの広い入力電圧に対応できる.これまで,数個のキャパシタを用いた場合の特性は理論と実験によって確認されており,良好な特性が得られている.本研究では,集積化することを前提にキャパシタ数を数十個から数百個に増やした場合の特性を明らかにする.即ち,キャパシタの総容量とスイッチの総オン抵抗(すべてのスイッチを並列接続したときのオン抵抗)を限定して,キャパシタ数を増加した場合の特性限界を理論と実験によって明らかにする.
リング形SC変成器のように,各キャパシタ電圧の変化が異なる場合は,キャパシタ数nが増えるとその分状態ベクトルの要素数が増える.従って,n=2や3のように具体的にキャパシタ数が与えられた場合は従来の方法でも解析的に求められるが,一般的な場合を解析することはこれまで不可能であった.本研究により,電荷転送用キャパシタの数が一般的にn個の場合におけるリング形SC変成器の出力抵抗を簡単に求められる新しい方法を確立できた.提案方法を用いて解析的に出力抵抗を求めた結果は,状態平均化法を用いた従来の場合と完全に一致した.またnが増えた場合,リング形SC変成器は昇降圧比を任意に可変できるが、昇降圧比のほぼ2乗に比例して出力抵抗が増加することがわかった.
今後,キャパシタ数を増加した場合の理論的な特性を実験によって検証していく予定である.
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