電荷移送方式を用いて構成した非接地形スイッチとその応用に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650338
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 原田 一考 熊本大学, 教育学部, 教授 (60040044)
• 研究分担者: 大田 一郎 熊本電波工業高等専門学校, 教授 (60149995) ; 杉谷 賢一 熊本大学, 総合情報処理センター, 助教授 (60171162)
• キーワード: スイッチトキャパシタ回路 / SC回路 / フローティング・スイッチ / 非接地スイッチ / 電荷移送方式 / MOSFET / DC-DCコンバータ / 電子点灯回路

研究概要

スイッチト・キャパシタ(Switched-Capacitor,以下SCと略記)回路は、高速でキャパシタ回路を切り替えることにより、エネルギー変換や信号処理を実現するものであり、コイルレス・トランスレスの回路構成が可能である点に特長がある。
本研究では、SC方式の電荷移送手段により構成したフローティング電源を実現し、この電源上で動作する非接地(フローティング)形のスイッチの開発及びその応用について実用化研究を行った。
フローティング・スイッチとしては、トーテムポール回路の非接地側スイッチのように非定常的に接地されるスイッチは除き、常時非接地状態で動作するもののみを取り上げ、そのような回路を調査研究し、直流回路および交流回路において、従来のフローティング・スイッチに比べ、優れた回路を提案し、その基本特性をシミュレーション及び実験から明らかにした。
直流回路におけるフローティング・スイッチの応用例として、蛍光灯を直流電源で点灯する電子点灯回路を実現し、コイルレス・トランスレス方式で良好に点灯できることを示した。また、国際会議で発表した(論文1)。また、このスイッチを用いて、多出力DC-DCコンバータおよびAC-DCコンバータを実現し、その高効率・低雑音特性を解析的および実験的に明らかにした(論文2、3および5)。
交流回路におけるフローティング・スイッチの応用として、商用電源のパワー・コントロール回路を実現し、数100kHzの高速クロックでON/OFF制御可能であることを明らかにした(論文4)。

研究成果

• [文献書誌] I.Harada,N.Hara,F.Ueno and I.Oota: "Lighting Circuit for Fluorescent Lamps by Using a Series Capacitor"Proceedings of 1998 International Technical Conference on Circuits/Systems,Computers and Communications. II. 1465-1468 (1998)
• [文献書誌] 原、大田、上野、原田および井上: "プログラマブルリング形スイッチトキャパシタDC-DCコンバータ"電子情報通信学会論文誌. J82-C-II・2. 56-69 (1999)
• [文献書誌] I.Harada,N.Hara,F.Ueno and I.Oota: "Multi-Output SC Type DC-DC Converter Using a Flexible Capacitor Ring Operation"Proceedings of The 21st International Telecommunications Energy Conference(intelec'99). -. 17-1-1-17-1-4 (1999)
• [文献書誌] I.Harada,N.Hara,F.Ueno and I.Oota: "High-Speed High-Power MOSFET Floating Switches"Proceedings of 1999 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications(NOLTA'99). I. 147-150 (1999)
• [文献書誌] N.Hara,I.Oota,F.Ueno and I.Harada: "A Programmable Ring Type Switched-Capacitor AC-DC Converter"Proceedings of 1999 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications(NOLTA'99). I. 159-162 (1999)