CN108432111A - Dcdc转换器 - Google Patents

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Abstract

以进一步抑制导通损失的形式实现具备逆流保护功能的DCDC转换器。DCDC转换器(1)具备：电压变换部(19)，将施加于第一导电路(15)的电压降压并向第二导电路(16)输出；逆流状态检测部，检测第二导电路(16)中的电流的逆流状态；以及逆流保护控制部，在逆流时进行保护动作。开关元件(24)设置于在电压变换部(19)与基准导电路(17)之间配置的第三导电路(18)，逆流保护控制部在检测到逆流状态的情况下，以将开关元件(24)切换成断开状态的方式进行动作。

Description

DCDC转换器
技术领域
本发明涉及一种DCDC转换器。
背景技术
在专利文献1中，公开了通过开关元件的驱动而进行电压变换的DCDC转换器的一个例子。在该专利文献1的技术中，在具备多个降压部的降压型DCDC转换器中，获取设置于各降压部的开关元件的高压侧以及低压侧的电流值。并且，通过持续判断各电流值的差分值是否大于规定值来监视是否发生了故障，在检测到故障的情况下，限制输出，以避免非故障的降压部变成过载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－5555号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在这种DCDC转换器中，有可能在输出侧产生电流的逆流，在产生这样的逆流的情况下，期望能够立即切断逆流路径的导通。然而，专利文献1的DCDC转换器未采取这样的逆流应对措施。
作为在产生逆流时能够切断电流的DCDC转换器，可列举例如图3所示的结构。图3的DCDC转换器100是降压型DCDC转换器的一个例子，构成为通过按同步整流方式使高侧的MOSFET104和低侧的MOSFET106进行动作，从而使施加于初级侧的输入线102A的直流电压降压而输出到次级侧的输出线102B。该DCDC转换器100通过未图示的电流检测部监视在次级侧的输出线102B中流动的电流，在产生电流的逆流时，进行切断保护用的开关元件110的控制。
然而，在图3所示的降压型的DCDC转换器100中，与初级侧(高压侧)的输入线102A相比，在次级侧(低压侧)的输出线102B中流过更大的电流。因此，如果如图3的结构所示在流过大的电流的次级侧(低压侧)的路径中设置保护用的开关元件110，则在该开关元件110处导通损失变大，由于导通损失引起的发热量也变大。
本发明是根据上述情形而完成的，其目的在于，以进一步抑制导通损失的形式实现具备逆流保护功能的DCDC转换器。
用于解决问题的手段
本发明的DCDC转换器具有：
电源导电路，具备输入侧的第一导电路和输出侧的第二导电路；
基准导电路，保持于比所述电源导电路的电位低的基准电位；
电压变换部，具备第一开关元件，并且设置于所述第一导电路与所述第二导电路之间，通过所述第一开关元件的接通动作与断开动作的切换，来将施加于所述第一导电路的电压降压并向所述第二导电路输出；
逆流状态检测部，检测所述第二导电路中的电流的逆流状态；
第二开关元件，设置于在所述电压变换部与所述基准导电路之间配置的第三导电路，并且切换成切断所述第三导电路的导通的断开状态和解除该切断的接通状态；以及
逆流保护控制部，在通过所述逆流状态检测部检测到逆流状态的情况下，将所述第二开关元件切换成断开状态。
发明效果
根据该结构，在第二导电路中产生电流的逆流的情况下，能够切断配置于电压变换部与基准导电路之间的第三导电路的通电。由此，能够切断从第二导电路侧经由第三导电路流入到基准导电路的电流路径(逆流路径)的导通，能够防止逆流。而且，设置第二开关元件的第三导电路是电流量比第二导电路(电源导电路的低压侧)小的路径，所以，与将相同的开关元件配置于第二导电路来实现逆流保护的结构相比，能够进一步抑制导通损失，也能够抑制发热量。
如上所述，根据本发明，能够以进一步抑制导通损失的形式实现具备逆流保护功能的DCDC转换器。
附图说明
图1是概略地例示出实施例1的DCDC转换器的电路图。
图2是概略地例示出实施例2的DCDC转换器的电路图。
图3是概略地例示出比较例的DCDC转换器的电路图。
具体实施方式
下面，例示出发明优选的方式。
本发明也可以具有电位差检测部，所述电位差检测部检测第三导电路中的第二开关元件的两端的电位差或者第三导电路中的包括第二开关元件在内的多个元件的两端的电位差。
如果这样，则能够利用第二开关元件或者包括第二开关元件的多个元件来掌握在第三导电路(电压变换部与基准导电路之间的路径)中流动的电流的状态。特别是，能够省略或者部分省略设置电流检测用的专用元件，所以，能够抑制由于专用元件引起的部件件数的增加以及损失的增加。
本发明也可以具有：短路状态检测部，检测电源导电路的短路状态；第三开关元件，设置于第一导电路，并且切换成切断第一导电路的导通的断开状态和解除该切断的接通状态；以及短路保护控制部，在通过短路状态检测部检测到电源导电路的短路状态的情况下，将第三开关元件切换成断开状态。
根据该结构，能够在电源导电路为短路状态的情况下切断电源导电路的通电而保护电路。而且，用于切断电源导电路的通电的第三开关元件在电源导电路中设置于电流量相对少的高压侧(第一导电路)，所以，以进一步抑制导通损失以及发热量的形式实现短路保护。进一步地，在该结构中，第三开关元件配置于高压侧的第一导电路，第二开关元件配置于与基准导电路接近的第三导电路。即，除了能够抑制各开关元件中的发热量之外，还能够使作为发热源的各开关元件分散，所以，容易进一步抑制局部的温度上升。
在本发明中，第二导电路也可以是与电源部导通的路径。并且，本发明也可以具有反连接保护电路部，该反连接保护电路部具备第四开关元件，所述第四开关元件设置于第三导电路，并且切换成切断第三导电路的导通的断开状态和解除该切断的接通状态，，在电源部处于正常的连接状态的情况下，第四开关元件成为接通状态，在处于反连接状态的情况下，第四开关元件成为断开状态。
根据该结构，在与输出侧的导电路(第二导电路)导通的电源部处于反连接状态的情况下，能够切断配置于电压变换部与基准导电路之间的第三导电路的通电。因此，在这样的反连接时，能够防止电流从基准导电路侧经由第二导电路流入到被反连接的电源部侧。而且，设置第四开关元件的第三导电路是电流量比第二导电路小的路径，所以，与将相同的开关元件配置于第二导电路而实现反连接保护的结构相比，能够进一步抑制导通损失，也能够抑制发热量。
本发明也可以使第三开关元件介于初级侧电源部与电压变换部之间的第一导电路。并且，在将一方的电极连接到第三开关元件与电压变换部之间的导电路、将另一方的电极连接到第三导电路的结构中，也可以设置陶瓷电容器等电容器。
在这样配置有电容器的情况下，得到在享受由电容器带来的效果的同时能够应对电容器发生短接故障的时候的结构。例如，如果构成为判定在电压变换部与基准导电路之间的路径中是否产生过电流，在产生过电流状态的情况下切断第三开关元件，则在电容器发生短接故障的情况下，能够将初级侧电源部与电容器之间切换成非导通状态，在电容器发生短接故障时，能够切断从初级侧电源部经由电容器流向基准导电路侧的过电流。
＜实施例1＞
下面，说明使本发明具体化而得到的实施例1。
图1所示的DCDC转换器1例如作为车载用的降压型DCDC转换器而构成，构成为使施加于输入侧的导电路(第一导电路15)的直流电压降压而输出到输出侧的导电路(第二导电路16)。
在DCDC转换器1中，设置有具备第一导电路15和第二导电路16并且作为电源线发挥功能的电源导电路14以及保持于比电源导电路14的电位低的一定的基准电位(地电位)的基准导电路17。电源导电路14分成第一导电路15和第二导电路16，输入侧的第一导电路15连接于外部的高压侧导电路65，输出侧的第二导电路16连接于外部的低压侧导电路66。高压侧导电路65连接于后述的初级侧电源部41的正极侧的端子。低压侧导电路66连接于后述的次级侧电源部42的正极侧的端子。并且，在第一导电路15与第二导电路16之间，设置有将施加于第一导电路15的输入电压降压来生成施加于第二导电路16的输出电压的电压变换部19。
第一导电路15作为被施加相对高的电压的初级侧(高压侧)的电源线而构成。该第一导电路15构成为经由高压侧导电路65而与初级侧电源部41的高电位侧的端子导通，并且被从电连接的初级侧电源部41施加规定的直流电压。此外，在图1的例子中，在初级侧电源部41的高电位侧的端子与第一导电路15之间，设置有外部的高压侧导电路65，但也可以将第一导电路15配置至该部分。
初级侧电源部41例如由锂离子电池或者双电层电容装置等蓄电单元构成，产生第一规定电压。例如，初级侧电源部41的高电位侧的端子保持于48V，低电位侧的端子保持于地电位(0V)。此外，在图1的例子中，与第一导电路15导通的端子51连接到初级侧电源部41的正极侧的端子的状态是初级侧电源部41的正常的连接状态。
第二导电路16作为被施加相对低的电压的次级侧(低压侧)的电源线而构成。该第二导电路16例如构成为经由低压侧导电路66而与次级侧电源部42的高电位侧的端子导通，并且被从电连接的次级侧电源部42施加小于初级侧电源部41的输出电压的直流电压。此外，在图1的例子中，在次级侧电源部42的高电位侧的端子与第二导电路16之间，设置有外部的低压侧导电路66，但也可以将第二导电路16配置至该部分。
次级侧电源部42相当于电源部的一个例子，例如由铅蓄电池、锂离子电池、锂离子电容装置等蓄电单元构成。该次级侧电源部42产生比由初级侧电源部41产生的第一规定电压低的第二规定电压，例如，次级侧电源部42的高电位侧的端子保持于12V，低电位侧的端子保持于地电位(0V)。此外，在图1的例子中，与第二导电路16导通的端子52连接到次级侧电源部42的正极侧的端子的状态是次级侧电源部42的正常的连接状态。
基准导电路17作为地而构成，保持于一定的地电位(0V)。初级侧电源部41的低电位侧的端子和次级侧电源部42的低电位侧的端子与该基准导电路17导通，进一步地，将后述的开关元件22的漏极连接到该基准导电路17。
电压变换部19设置于第一导电路15与第二导电路16之间，具备作为MOSFET而构成的高侧的开关元件4以及同样作为MOSFET而构成的低侧的开关元件6。还具备输入侧电容器8、输出侧电容器10和线圈12。高侧的开关元件4是对来自第一导电路15的直流电压的输入进行接通断开的开关元件，相当于第一开关元件。
在电压变换部19中，将形成电源导电路14的一部分的第一导电路15连接于高侧的开关元件4的漏极。该开关元件4的漏极与输入侧电容器8的一侧的电极导通，在介于第一导电路15的开关元件20是接通状态时，还与初级侧电源部41的高电位侧端子导通。另外，将低侧的开关元件6的漏极以及线圈12的一端连接于开关元件4的源极。并且，对开关元件4的栅极输入来自具备微型计算机、驱动电路而成的控制部2的驱动信号以及非驱动信号，根据来自控制部2的信号，将开关元件4切换成接通状态与断开状态。
将输入侧电容器8以及输出侧电容器10各自的另一侧的电极连接于低侧的开关元件6的源极。并且，开关元件6的源极与输入侧电容器8以及输出侧电容器10的另一侧的各电极相互导通，它们连接于第三导电路18。此外，对低侧的开关元件6的栅极也输入来自控制部2的驱动信号以及非驱动信号，根据来自控制部2的信号，将开关元件6切换成接通状态与断开状态。
在电压变换部19中，线圈12的另一端连接于作为输出侧的电源线的第二导电路16，并与输出侧电容器10的一方的电极导通。
这样构成的电压变换部19作为同步整流方式的降压型转换器发挥功能，分别与开关元件6的断开动作和接通动作同步地进行开关元件4的接通断开动作。当通过控制部2的控制而交替地切换将开关元件4设为接通状态、将开关元件6设为断开状态的第一状态以及将开关元件4设为断开状态、将开关元件6设为接通状态的第二状态时，使施加于第一导电路15的直流电压降压而输出到第二导电路16。此外，第二导电路16的输出电压根据提供给开关元件4的栅极的PWM信号的占空比来确定。另外，在通常动作时，开关元件20、开关元件22、开关元件24均维持于接通状态。
上述结构是DCDC转换器1的基本结构，是公知技术的降压动作。并且，在该DCDC转换器1中，在发生异常时，将开关元件20、开关元件22、开关元件24中的与异常的种类对应的元件切换成断开状态，实现保护。
在这里，说明与逆流保护相关的结构。
在DCDC转换器1中设置有检测在第二导电路16中流动的电流的电流检测部25。在图1中，简略地示出电流检测部25，电流检测部25能够使用公知的各种电流检测电路。例如，电流检测部25具备介于第二导电路16的分流电阻以及检测该分流电阻的两端电压的检测电路，检测电路将表示分流电阻的两端的各电位或者两端的电位差的值(相当于电流值的值)输出到控制部2。
然后，控制部2基于来自电流检测部25的电流值，确定在第二导电路16中流动的电流的大小。进一步地，控制部2确定在第二导电路16中流动的电流的方向是从电压变换部19侧向次级侧电源部42侧的第一方向、还是从次级侧电源部42侧向电压变换部19侧的第二方向。电流的方向为第一方向的状态是正常状态，电流的方向为第二方向的状态是逆流状态。电流检测部25以及控制部2相当于逆流状态检测部的一个例子，以检测第二导电路16中的电流的逆流状态的方式发挥功能。
将开关元件24设置于第三导电路18。该开关元件24相当于第二开关元件的一个例子，构成为切换成切断第三导电路18的导通的断开状态和解除该切断的接通状态。
控制部2在电压变换部19的动作过程中检测到在第二导电路16中流动的电流的方向是上述“第一方向”的期间内(即，在检测到电流的方向是正常状态的期间内)，对开关元件24的栅极持续输出接通信号。即，在第二导电路16的电流的方向是正常状态的情况下，开关元件24持续为接通状态，只要开关元件22是接通状态，则在第三导电路18中电压变换部19与基准导电路17之间就为导通状态。另一方面，控制部2在检测到在第二导电路16中流动的电流的方向是上述“第二方向”的情况下(即，在检测到电流的方向是逆流状态的情况下)，对开关元件24的栅极输出断开信号。这样，在第二导电路16中流动的电流的方向为逆流状态的情况下，将开关元件24切换成断开状态。由此，在第三导电路18中电压变换部19与基准导电路17之间成为非导通状态，切断这之间的通电。即，切断从次级侧电源部42经由第三导电路18流入到基准导电路17的电流路径(逆流路径)的导通，能够防止这样的电流的流入。
此外，控制部2相当于逆流保护控制部的一个例子，以在通过逆流状态检测部检测到逆流状态的情况下将开关元件24(第二开关元件)切换成断开状态的方式发挥功能。
接下来，说明与短路保护相关的结构。
在本结构中，电流检测部25以及控制部2作为短路状态检测部发挥功能，通过判定在第二导电路16中是否产生过电流，从而检测在电源导电路14中产生的短路状态。具体来说，控制部2基于来自电流检测部25的输入值，检测在第二导电路16中流动的电流值Io，将所检测到的第二导电路16的电流值Io与预先确定的阈值It进行比较。然后，如果Io≤It，则控制部2判断为不处于过电流状态，如果Io＞It，则控制部2判断为处于过电流状态，从而检测出电源导电路14的短路状态。
另外，在控制部2中，也通过输入第二导电路16的电压，判定在第二导电路16中是否产生过电压，从而判断电源导电路14中的短路状态的产生。具体来说，控制部2将所检测到的第二导电路16的电压值Vo与预先确定的阈值Vt进行比较，如果Vo≤Vt，则判断为不处于过电压状态，如果Vo＞Vt，则判断为处于过电压状态，从而检测电源导电路14的短路状态。
另一方面，将作为MOSFET而构成的短路保护用的开关元件20设置于第一导电路15。该开关元件20相当于第三开关元件的一个例子，通过控制部2的控制，切换成切断第一导电路15的导通的断开状态和解除该切断的接通状态。
具体来说，在控制部2检测到第二导电路16的电流值Io为阈值It以下以及第二导电路16的电压值Vo为阈值Vt以下的期间内，从控制部2对开关元件20的栅极持续输出接通信号。在这样将接通信号持续输入到开关元件20的栅极而将开关元件20维持于接通状态的期间内(即，在解除导通的切断的期间内)，初级侧电源部41与电压变换部19之间为导通状态，将由初级侧电源部41产生的直流电压持续输入到电压变换部19。
另一方面，在控制部2检测到第二导电路16的电流值Io超过阈值It或者第二导电路16的电压值Vo超过阈值Vt的情况下(即，在控制部2检测到电源导电路14的短路状态的情况下)，从控制部2对开关元件20的栅极输出断开信号。当这样将断开信号输入到开关元件20的栅极而将开关元件20切换成断开状态时，在第一导电路15中切断初级侧电源部41侧与电压变换部19侧的导通。在该情况下，不将由初级侧电源部41产生的直流电压输入到电压变换部19。此外，控制部2相当于短路保护控制部的一个例子，以在通过短路状态检测部检测到电源导电路14的短路状态的情况下将开关元件20(第三开关元件)切换成断开状态的方式发挥功能。这样，在图1的结构中，在电源导电路14为短路状态的情况下，将开关元件20切换成断开状态，所以，能够切断电源导电路14的通电而保护电路。
接下来，说明与反连接保护相关的结构。
图1的DCDC转换器1具备反连接保护电路部30，构成为在次级侧电源部42被进行了反连接的情况下切断第三导电路18的导通，防止在反连接时电流向次级侧流入。该反连接保护电路部30具备配置于电压变换部19与基准导电路17之间的导电路(第三导电路18)的反连接保护用的开关元件22以及将开关元件22的栅极电位保持于第二导电路16的电位的第四导电路23。开关元件22相当于第四开关元件的一个例子，构成为切换成切断第三导电路18的导通(具体来说，切断电流从基准导电路17侧向电压变换部19侧的流入)的断开状态和解除该切断的接通状态。
在反连接保护电路部30中，至少在次级侧电源部42(低压侧的电源部)的端子如图1所示处于正常的连接状态的情况下，开关元件22为接通状态。在该情况下，开关元件22的栅极电位为与次级侧电源部42的正极电位(例如，12V)成为大致相同的电位，将栅极电位维持于高于源极电位的状态，所以，开关元件22维持于接通状态。并且，只要开关元件24是接通状态，则低侧的开关元件6的源极、输入侧电容器8、输出侧电容器10就均维持于与基准导电路17导通的状态。
另一方面，在次级侧电源部42(低压侧的电源部)的端子是使正负反过来的反连接状态的情况下，开关元件22的栅极电位为与次级侧电源部42的负极的电位(例如，－12V)成为大致相同的电位，将栅极电位维持于低于源极电位的状态。因此，开关元件22维持于断开状态。在开关元件22是断开状态时，开关元件6的源极、输入侧电容器8、输出侧电容器10均为与基准导电路17不导通的状态。进一步地，在图1的结构中，即使在次级侧电源部42与第二导电路16之间是开路状态的情况下，也将开关元件22维持于断开状态。在这样的结构中，实现反连接保护。
在这里，例示出本结构的效果。
根据本结构，当在第二导电路16中产生电流的逆流的情况下，能够切断配置于电压变换部19与基准导电路17之间的第三导电路18的通电。由此，能够切断从第二导电路16侧经由第三导电路18流入到基准导电路17的电流路径(逆流路径)的导通，能够防止逆流。而且，设置开关元件24(第二开关元件)的第三导电路18是电流量比第二导电路16(电源导电路的低压侧)小的路径，所以，与将相同的开关元件配置于第二导电路16而实现逆流保护的结构相比，能够进一步抑制导通损失，也能够抑制发热量。
进一步地，根据本结构，在电源导电路14为短路状态的情况下，能够切断电源导电路14的通电而保护电路。而且，用于切断电源导电路14的通电的开关元件20(第三开关元件)在电源导电路14中设置于电流量相对少的高压侧(第一导电路15)，所以，以进一步抑制导通损失以及发热量的形式实现短路保护。进一步地，开关元件20(第三开关元件)配置于高压侧的第一导电路15，开关元件24(第二开关元件)配置于与基准导电路17接近的第三导电路18，从而实现分散化。即，除了能够抑制各开关元件中的发热量之外，还能够使作为发热源的各开关元件分散，所以，容易进一步抑制局部的温度上升。
进一步地，根据本结构，在连接到输出侧的导电路(第二导电路16)的次级侧电源部42(电源部)为反连接状态的情况下，能够切断配置于电压变换部19与基准导电路17之间的第三导电路18的通电。因此，在这样的反连接时，能够防止电流从基准导电路17侧经由第二导电路16流入到被反连接的次级侧电源部42(电源部)侧。而且，设置开关元件22(第四开关元件)的第三导电路18是电流量比第二导电路16小的路径，所以，与将相同的开关元件配置于第二导电路16而实现反连接保护的结构相比，能够进一步抑制导通损失，也能够抑制发热量。
进一步地，在本结构中，开关元件20(第三开关元件)介于初级侧电源部41与电压变换部19之间的第一导电路15。并且，在将一方的电极连接到该开关元件20与电压变换部19之间的导电路、将另一方的电极连接到第三导电路18的结构中，设置有陶瓷电容器等电容器8。在这样配置有电容器8的情况下，得到在享受由电容器8带来的效果的同时能够应对电容器8发生短接故障的时候的结构。例如，如果构成为判定在电压变换部19与基准导电路17之间的路径中是否产生过电流，在产生过电流状态的情况下切断开关元件20，则在电容器8发生短接故障的情况下，能够将初级侧电源部41与电容器8之间切换成非导通状态，在电容器8发生短接故障时，能够切断从初级侧电源部41经由电容器8流向基准导电路17侧的过电流。
在本结构中，开关元件20(第三开关元件)介于初级侧电源部41与电压变换部19之间的第一导电路15。除该结构之外，还附加未图示的电压探测功能，还能够探测对第一导电路15施加高于预先确定的阈值电压的电压的情形。并且，也可以在对第一导电路15施加了高于预先确定的阈值电压的电压时，通过控制部2的控制，将开关元件20(第三开关元件)切换成断开状态。根据该结构，能够防止在相比开关元件20(第三开关元件)更靠下游的位置施加高于阈值电压的电压，能够使下游的元件的耐电压下降。
接下来，与图3的比较例进行比较，具体说明从图1的结构得到的效果。
此外，为了使条件相同，在下面的对比说明中，假定图1、图3所示的结构均是降压比1/4的结构来进行说明。另外，图1所示的DCDC转换器1和图3所示的比较例的DCDC转换器100都是将在次级侧(低压侧)流过的电流设为200A左右，并且设为在初级侧(高压侧)流过50A左右的输入电流，在电压变换部与地之间的路径(图1中的第三导电路18以及图3中的对应的导电路)中流过150A左右的电流。另外，在初级侧、次级侧、地侧，元件所要求的耐压不同，所以，配置于初级侧的开关元件设为80V耐压且接通电阻是5mΩ，配置于次级侧以及地侧的开关元件设为40V耐压且接通电阻是2mΩ。但是，在图3所示的比较例中，在高侧的开关元件104发生接通故障时，对开关元件108A、108B施加初级侧的电压，所以，开关元件108A、108B需要与初级侧相同程度的高耐压。因此，开关元件108A、108B为80V耐压且接通电阻是5mΩ。
首先，说明损失降低效果。
在着眼于逆流保护的情况下，在图3的DCDC转换器100中，用于逆流保护的开关元件110的接通电阻是2mΩ，所以，开关元件110处的导通损失为80W左右。另一方面，在图1的结构中，逆流保护用的开关元件24的接通电阻是2mΩ，所以，开关元件24处的导通损失为45W左右。在这样着眼于逆流保护的情况下，实施例1的图1的结构更能够进一步抑制导通损失，损失降低效果更大。
另外，在着眼于短路保护以及反连接保护的情况下，在图3的DCDC转换器100中，兼用于短路保护以及反连接保护的开关元件108A、108B的接通电阻是5mΩ，按双并联方式使用这些开关元件108A、108B。因此，开关元件108A、108B处的导通损失为100W左右。即，用于短路保护以及反连接保护的元件处的损失的总和为100W左右。另一方面，在图1的结构中，短路保护用的开关元件20的接通电阻是5mΩ，所以，开关元件20处的导通损失为12.5W左右。另外，反连接保护用的开关元件22的接通电阻是2mΩ，所以，开关元件22处的导通损失为45W左右。即，用于短路保护以及反连接保护的元件处的损失的总和为57.5W左右。这样，在着眼于短路保护以及反连接保护的情况下，也是实施例1的图1的结构更能够进一步抑制导通损失，损失降低效果更大。于是，在整个装置中，损失降低效果更加变大。
接下来，说明发热源的分散效果。
在图3的DCDC转换器100中，开关元件108A、108B处的损失是100W，开关元件110处的导通损失是80W左右，所以，在次级侧，产生合计180W左右的导通损失。即，在次级侧的电源线中，产生相当于180W的局部发热。另一方面，在图1的DCDC转换器1中，产生45W左右的导通损失的开关元件24以及产生45W左右的导通损失的开关元件22配置于第三导电路18。并且，产生12.5W左右的导通损失的开关元件20配置于第一导电路15。这样，除了在整个装置中抑制发热之外，还通过元件的分散化而更加抑制局部的温度上升，容易得到散热机构的简化等的附带效果。
＜实施例2＞
接下来，主要参照图2，说明实施例2。
在图2的DCDC转换器201中，将实施例1的DCDC转换器1设为多相式这一点是电路结构上的主要不同点。此外，在以下说明中，关于与实施例1的DCDC转换器1相同的部分，附加与图1的DCDC转换器1相同的符号，省略详细说明。
图2的DCDC转换器201设置有作为流过输入输出电流的路径的电源导电路214以及保持于比电源导电路214的电位低的一定的基准电位(地电位)的基准导电路17。并且，在构成电源导电路214的第一导电路215与第二导电路216之间，并联设置有将施加于第一导电路215的输入电压降压来生成施加于第二导电路216的输出电压的多个电压变换部219A、219B。
第一导电路215作为被施加相对高的电压的初级侧(高压侧)的电源线而构成，构成为与初级侧电源部41的高电位侧的端子导通，并且被从该初级侧电源部41施加规定的直流电压(例如，48V)。该第一导电路215具备与初级侧电源部41的高电位侧的端子导通的共同输入电路240以及从共同输入电路240分支的多个个别输入电路242A、242B。多个个别输入电路242A、242B分别连接于设置有多个的电压变换部219A、219B。
第二导电路216作为被施加相对低的电压的次级侧(低压侧)的电源线而构成，构成为与次级侧电源部42的高电位侧的端子导通，并且被从该次级侧电源部42施加小于初级侧电源部41的输出电压的直流电压(例如，12V)。该第二导电路216具备分别连接到多个电压变换部219A、219B的多个个别输出电路252A、252B以及将这些多个个别输出电路252A、252B共同连接并且与次级侧电源部42的高电位侧的端子导通的共同输出电路250。
基准导电路17作为地而构成，保持于一定的地电位(0V)。在图2的结构中，也是初级侧电源部41的低电位侧的端子和次级侧电源部42的低电位侧的端子与基准导电路17导通，进一步地，将开关元件22的漏极连接到基准导电路17。
电压变换部219A、219B作为同步整流方式的降压型转换器发挥功能。电压变换部219A具备开关元件204A和开关元件206A、输入侧电容器208A、输出侧电容器210A以及线圈212A。电压变换部219B具备开关元件204B和开关元件206B、输入侧电容器208B、输出侧电容器210B以及线圈212B。电压变换部219A、219B的高侧的开关元件204A、204B是使施加于第一导电路215的直流电压的输入个别地接通断开的开关元件，相当于第一开关元件。
在电压变换部219A中，将输入侧电容器208A以及输出侧电容器210A的各电极连接于低侧的开关元件206A的源极。在电压变换部219B中，将输入侧电容器208B以及输出侧电容器210B的各电极连接于低侧的开关元件206B的源极。并且，开关元件206A、206B的源极、输入侧电容器208A、208B的各电极、输出侧电容器210A、210B的各电极相互导通，连接于共同导电路218C。
开关元件206A、输入侧电容器208A、输出侧电容器210A连接于形成第三导电路218的一部分的导电路218A。开关元件206B、输入侧电容器208B、输出侧电容器210B连接于形成第三导电路218的一部分的导电路218B。并且，这些导电路218A、218B连接于形成第三导电路218的一部分的共同导电路218C。并且，将开关元件24和开关元件22串联连接于该共同导电路218C。
电压变换部219A中的线圈212A的另一端连接于输出侧电容器210A的一方的电极，经由个别输出电路252A连接于共同输出电路250。电压变换部219B中的线圈212B的另一端连接于输出侧电容器210B的一方的电极，经由个别输出电路252B连接于共同输出电路250。
上述结构是DCDC转换器201的基本结构，在该DCDC转换器201中，通过两个电压变换部219A、219B进行降压动作。一方的电压变换部219A通过与来自控制部202的信号相应的开关元件204A的接通动作和断开动作以及与它同步的开关元件206A的断开动作和接通动作，使施加于第一导电路215的直流电压降压而输出到第二导电路216。另一方的电压变换部219B也一样，通过与来自控制部202的信号相应的开关元件204B的接通动作和断开动作以及与它同步的开关元件206B的断开动作和接通动作，使施加于第一导电路215的直流电压降压而输出到第二导电路216。此外，提供给两个电压变换部219A、219B的驱动信号的定时没有特别限定，例如，通过公知的控制方法使相位错开而进行电压变换部219A的动作以及电压变换部219B的动作即可。另外，在通常的降压动作时，开关元件220A、220B、开关元件22、开关元件24均维持于接通状态。
然后，图2所示的DCDC转换器201也具有与实施例1相同的逆流保护功能。具体来说，电流检测部25以及控制部202与实施例1的逆流状态检测部同样地发挥功能，检测第二导电路216中的电流的逆流状态。并且，控制部202与实施例1的逆流保护控制部同样地发挥功能，在通过逆流状态检测部检测到逆流状态的情况下，将开关元件24(第二开关元件)切换成断开状态。
另外，图2所示的DCDC转换器201也具有与实施例1相同的短路保护功能。具体来说，电流检测部25以及控制部202与实施例1的短路状态检测部同样地发挥功能，检测电源导电路214的短路状态。并且，控制部202与实施例1的短路保护控制部同样地发挥功能，以在通过短路状态检测部检测到电源导电路214的短路状态的情况下将开关元件220A、220B(第三开关元件)切换成断开状态的方式发挥功能。此外，在控制部202检测到短路状态的情况下，既可以使开关元件220A、220B全部断开，也可以从多个电压变换部219A、219B中确定产生短路状态的电压变换部，仅使开关元件220A、220B中的成为短路状态的路径的开关元件断开。
另外，图2所示的DCDC转换器201也具有与实施例1相同的反连接保护功能。设置于该DCDC转换器201的反连接保护电路部30是与图1所示的DCDC转换器1的反连接保护电路部30相同的结构，与它同样地发挥功能。
＜实施例3＞
接下来，说明实施例3。
在实施例1中，使用图1所示的电流检测部25来检测电流，但在实施例3中，代替电流检测部25，或者以与电流检测部25并用的形式，附加检测在开关元件24中流动的电流的结构。此外，实施例3的电路结构与图1相同，所以，下面参照图1进行说明。
具体来说，使开关元件24作为分流电阻发挥功能，设置有检测开关元件24的两端电压的检测电路(省略图示)。该检测电路构成为例如将表示分流电阻的两端位置P11、P12的各电位或者两端位置P11、P12的电位差的值输出到控制部2。在该结构中，控制部2相当于电位差检测部的一个例子。
如果这样，则能够利用开关元件24(第二开关元件)来掌握从电压变换部19流向第三导电路18的电流的状态。特别是，能够省略或者部分省略设置电流检测用的专用元件，所以，能够抑制由于专用元件引起的部件件数的增加以及损失的增加。
控制部2能够将从上述检测电路输入的值(表示两端位置P11、P12的各电位或者两端位置P11、P12的电位差的值)利用于各种用途。例如，控制部2也可以通过从检测电路输入的值来掌握在开关元件24中流动的电流值，在开关元件24中流动的电流值是规定的过电流状态的情况下，将开关元件20切换成断开状态。例如，也可以构成为检测开关元件24的两端的电位差、即开关元件24的漏极源极间的电位差，在开关元件24的两端的电位差为规定的阈值以上的情况下，认为流过开关元件24的电流是过电流状态，将开关元件20切换成断开状态。或者，在开关元件24的两端的电位差为规定的阈值以上的情况下，既可以将开关元件24切换成断开状态，也可以将开关元件20、24中的任一方都切换成断开状态。如果这样，则在开关元件4或者开关元件6发生短路故障时，能够迅速地切断过电流向地侧的流入。
＜其他实施例＞
本发明不限定于通过上述叙述以及附图来说明的实施例，例如如下实施例也包括在本发明的技术范围中。
(1)上述实施例中的初级侧电源部41、次级侧电源部42的具体例只不过是一个例子，蓄电单元的种类、产生电压不限定于上述例子，能够进行各种变更。
(2)在图1、图2的例子中，省略示出连接到第一导电路、第二导电路的发电机、负载等，但能够将各种装置、电子部件连接到第一导电路、第二导电路。
(3)在图2所示的实施例2中，将逆流保护用的开关元件24设置于共同导电路218C，但也可以在将各电压变换部219A、219B与共同导电路218C连接的各导电路218A、218B中分别设置逆流保护用的开关元件(第二开关元件)。在该情况下，在产生逆流时，既可以将全部第二开关元件设为断开状态，也可以确定产生逆流的路径，将该路径的第二开关元件设为断开状态。
(4)在图2所示的实施例2中，在多个个别输入电路242A、242B中分别设置短路保护用的开关元件220A、220B，但也可以通过在共同输入电路240中仅设置1个来实现元件数量的降低。
(5)在图2所示的实施例2中，例示出将2个电压变换部219A、219B并联连接而成的2相构造的DCDC转换器201，但也可以是将3个以上的电压变换部并联连接而成的3相以上的构造。在该结构中，也设置将各个电压变换部与基准导电路连接的共同的导电路(第三导电路)，并将第二开关元件配置于该第三导电路即可。
(6)在实施例3中，例示出将开关元件24(第二开关元件)设为分流电阻而检测开关元件24的两端的电位差的结构，但也可以检测包括第二开关元件的多个元件的两端的电位差。例如，未图示的检测电路也可以构成为将表示开关元件22、24的两端位置P11、P13的各电位或者两端位置P11、P13的电位差的值输出到控制部2。控制部2在两端位置P11、P13的电位差为阈值以上的情况下，认为在第三导电路18中流动的电流是过电流状态，进行与实施例3相同的保护动作(将开关元件20、24中的至少某一方设为断开状态的保护动作)即可。
(7)在图2所示的实施例2中，也能够附加与实施例3相同的结构。例如，未图示的检测电路既可以构成为将表示开关元件24的两端位置P21、P22的各电位或者两端位置P21、P22的电位差的值输出到控制部202，也可以构成为将表示开关元件22、24的两端位置P21、P23的各电位或者两端位置P21、P23的电位差的值输出到控制部202。
标号说明
1、201…DCDC转换器
2、202…控制部(逆流状态检测部、逆流保护控制部、电位差检测部、短路状态检测部、短路保护控制部)
4、204A、204B…开关元件(第一开关元件)
14、214…电源导电路
15、215…第一导电路
16、216…第二导电路
17…基准导电路
18、218…第三导电路
19、219A、219B…电压变换部
20、220A、220B…开关元件(第三开关元件)
22…开关元件(第四开关元件)
24…开关元件(第二开关元件)
25…电流检测部(逆流状态检测部、短路状态检测部)
30…反连接保护电路部
42…次级侧蓄电部(电源部)。

Claims (4)

1.一种DCDC转换器，具有：
电源导电路，具备输入侧的第一导电路和输出侧的第二导电路；
基准导电路，保持于比所述电源导电路的电位低的基准电位；
电压变换部，具备第一开关元件，并且设置于所述第一导电路与所述第二导电路之间，通过所述第一开关元件的接通动作与断开动作的切换，来将施加于所述第一导电路的电压变换并向所述第二导电路输出；
逆流状态检测部，检测所述第二导电路中的电流的逆流状态；
第二开关元件，设置于在所述电压变换部与所述基准导电路之间配置的第三导电路，并且切换成切断所述第三导电路的导通的断开状态和解除该切断的接通状态；以及
逆流保护控制部，在通过所述逆流状态检测部检测到逆流状态的情况下，将所述第二开关元件切换成断开状态。
2.根据权利要求1所述的DCDC转换器，其中，
具有电位差检测部，所述电位差检测部检测所述第三导电路中的所述第二开关元件的两端的电位差或者所述第三导电路中的包括所述第二开关元件在内的多个元件的两端的电位差。
3.根据权利要求1或2所述的DCDC转换器，其中，具有：
短路状态检测部，检测所述电源导电路的短路状态；
第三开关元件，设置于所述第一导电路，并且切换成切断所述第一导电路的导通的断开状态和解除该切断的接通状态；以及
短路保护控制部，在通过所述短路状态检测部检测到所述电源导电路的短路状态的情况下，将所述第三开关元件切换成断开状态。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的DCDC转换器，其中，
所述第二导电路是与电源部导通的路径，
所述DCDC转换器具有反连接保护电路部，
所述反连接保护电路部具备第四开关元件，所述第四开关元件设置于所述第三导电路，并且切换成切断所述第三导电路的导通的断开状态和解除该切断的接通状态，在所述电源部处于正常的连接状态的情况下所述第四开关元件成为接通状态，在处于反连接状态的情况下所述第四开关元件成为断开状态。
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