JP2002064973A - Stabilized dc power supply apparatus - Google Patents

Stabilized dc power supply apparatus

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JP2002064973A
JP2002064973A JP2000246085A JP2000246085A JP2002064973A JP 2002064973 A JP2002064973 A JP 2002064973A JP 2000246085 A JP2000246085 A JP 2000246085A JP 2000246085 A JP2000246085 A JP 2000246085A JP 2002064973 A JP2002064973 A JP 2002064973A
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Japan
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power supply
stabilized
converter
power
stage
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JP2000246085A
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Japanese (ja)
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Bunichi Matsuda
文一 松田
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stabilized DC power supply apparatus which can expand the range of a voltage which can be outputted and control the voltage with higher precision. SOLUTION: A plurality of stages of step-down converter units, which have respectively two transistors 111 (121) and 112 (122) turned on and turned off complementarily and low-pass filters connected to the transistors, are connected to each other. The on-duties of the switching operations of the converter units of the respective stages are mutually adjusted between the plurality of the converter units by a control unit 200. With such a constitution, the power supply control can be practiced in a highly efficient state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、降圧型のDC−D
Cコンバータを備える直流安定化電源装置に関する。
The present invention relates to a step-down DC-D
The present invention relates to a stabilized DC power supply device having a C converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平8−266039号公報には、効
率よく安定的な動作を可能とした直流安定化電源装置が
開示されている。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-266039 discloses a DC stabilized power supply device which enables efficient and stable operation.

【0003】この公報記載の直流安定化電源装置は、従
来から知られている降圧型DC−DCコンバータのフラ
イホイールダイオードおよびスイッチング素子を、それ
ぞれ相補的に開閉しかつ双方向への電流通過を可能とし
てスイッチング素子に置き換え、ブリーダ回路を削除し
たものである。また、この直流安定化電源装置は、スイ
ッチング素子のオン(ON)デューティ、すなわち、ス
イッチング素子の1周期に対するオン時間(開時間)の
時間比率(一般に「デューティ係数」と呼ばれる)を変
化させることによって、出力電圧を変化させることがで
きる。
The stabilized DC power supply described in this publication can open and close a flywheel diode and a switching element of a conventionally known step-down DC-DC converter in a complementary manner, and can pass current in both directions. As a switching element, and the bleeder circuit is deleted. Further, this DC stabilized power supply device changes the ON (ON) duty of the switching element, that is, the time ratio of the ON time (open time) to one cycle of the switching element (generally called a “duty coefficient”). , The output voltage can be changed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各スイ
ッチング素子は、オフ状態(閉状態)からオン状態(開
状態)になるまでに所定の立ち上がり時間を要し、オン
状態からオフ状態になるまでに所定の立ちさがり時間を
要する。特に、前記公報に記載されたタイプの直流安定
化電源装置は、2個のスイッチング素子を相補的に開閉
する構成上、2個のスイッチング素子が同時にオン状態
となって短絡することを避けるために、デッドタイムと
いう時間が設定されることが多い。この結果、設定され
たデッドタイムに起因して、スイッチング素子のオンデ
ューティを変化させることができる範囲が限定され、出
力可能な電圧の範囲の制限が大きくなる。また、電圧の
出力が可能である場合であっても出力される電圧値の精
度が低くなる。特に、スイッチング素子のオン時間の最
小値はデッドタイム値程度に制限されるため、あまりに
小さい電圧値に降圧させることは困難となる。
However, each switching element requires a predetermined rise time from the off state (closed state) to the on state (open state), and each switching element requires a certain rise time from the on state to the off state. A certain standing time is required. In particular, the DC stabilized power supply of the type described in the above publication has a configuration in which two switching elements are opened and closed in a complementary manner, so that the two switching elements are simultaneously turned on to avoid a short circuit. , Dead time is often set. As a result, due to the set dead time, the range in which the on-duty of the switching element can be changed is limited, and the range of the voltage that can be output increases. Further, even when a voltage can be output, the accuracy of the output voltage value is low. In particular, since the minimum value of the ON time of the switching element is limited to about the dead time value, it is difficult to reduce the voltage to an extremely small voltage value.

【0005】また、前記公報記載の直流安定化電源装置
によれば、出力電圧が決定されると、スイッチング素子
のオンデューティが一義的に決定されてしまう。したが
って、高効率な状態で電源制御を行うことができるオン
デューティを適宜選択することができず、電力損失を考
慮した高効率な制御を行うことができないといった問題
がある。
Further, according to the stabilized DC power supply described in the above publication, when the output voltage is determined, the on-duty of the switching element is uniquely determined. Therefore, there is a problem that the on-duty at which power supply control can be performed in a highly efficient state cannot be appropriately selected, and high-efficiency control in consideration of power loss cannot be performed.

【0006】さらに、前記公報記載の直流安定化電源装
置によれば、スイッチング素子の電力損失の管理を行う
ことができない。具体的には、直流安定化電源装置の長
時間の継続使用などによって、スイッチング素子の性能
が一時的に劣化し、電力損失が一時的に増加した場合、
一時的に劣化したスイッチング素子の負担を軽減する措
置を採ることはできず、電源出力をそのまま継続する
と、スイッチング素子の破損や寿命の短縮が生じるおそ
れがある。したがって、直流安定化電源装置の使用を中
止してスイッチング素子を守ることが必要となる。
Further, according to the stabilized DC power supply described in the above-mentioned publication, power loss of the switching element cannot be managed. Specifically, when the performance of the switching element temporarily deteriorates due to continuous use of the DC stabilized power supply for a long time, and the power loss temporarily increases,
It is not possible to take measures to reduce the load on the temporarily degraded switching element, and if the power output is continued as it is, the switching element may be damaged or its life may be shortened. Therefore, it is necessary to stop using the DC stabilized power supply and protect the switching element.

【0007】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
ためになされたものである。
[0007] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.

【0008】本発明の目的は、降圧可能な電圧の範囲を
拡大し、出力可能な電圧の範囲を拡大することができ、
出力電圧が高精度に制御される直流安定化電源装置を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to expand the range of voltages that can be stepped down and the range of voltages that can be output.
An object of the present invention is to provide a stabilized DC power supply device whose output voltage is controlled with high accuracy.

【0009】また、本発明の他の目的は、電力損失が少
ない領域でスイッチング素子を動作することによって、
電力損失を低減した高効率な直流安定化電源装置を提供
することである。
Another object of the present invention is to operate a switching element in a region where power loss is small,
An object is to provide a highly efficient DC stabilized power supply device with reduced power loss.

【0010】さらに、本発明の他の目的は、スイッチン
グ素子の性能が一時的に劣化して、電力損失が増加した
場合には、劣化したスイッチング素子の負担を軽減する
ことができ、スイッチング素子の特性の変化に応じて、
常に最高の効率を実現することができる直流安定化電源
装置を提供することである。
Further, another object of the present invention is to reduce the load on the degraded switching element when the performance of the switching element is temporarily degraded and the power loss is increased. Depending on the change in characteristics,
An object of the present invention is to provide a stabilized DC power supply that can always achieve the highest efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの手段は、以下のように構成される。 (1)本発明の直流安定化電源装置は、相補的に開閉さ
れる2つスイッチング手段と当該2つのスイッチング手
段に接続されたローパスフィルタとを有する降圧型DC
−DCコンバータ部を備えた直流安定化電源装置であっ
て、前記DC−DCコンバータ部が複数段接続されてお
り、各段のDC−DCコンバータ部が有するスイッチン
グ手段の1周期に対する開時間または閉時間の比率を複
数のDC−DCコンバータ部間で相互に調整する制御部
を有することを特徴とする。 (2)前記制御部は、各段のDC−DCコンバータ部で
の電力損失を複数のDC−DCコンバータ部間で等しく
するように、前記比率を複数のDC−DCコンバータ部
間で相互に調整する。 (3)直流安定化電源装置は、さらに、すべてのDC−
DCコンバータ部での電力損失を足し合わせた電力損失
の総和が時間の経過に応じて増加したか否かを判断する
判断手段を有し、前記制御部は、前記総和が増加したと
判断された場合に、前記比率を複数のDC−DCコンバ
ータ部間で相互に調整する。 (4)前記制御部は、すべてのDC−DCコンバータ部
での電力損失を足し合わせた電力損失の総和を最小にす
るように、前記比率を複数のDC−DCコンバータ部間
で相互に調整する。 (5)前記制御部は、当該直流安定化電源装置の出力電
圧を参照電圧に等しくするように、前記比率を複数のD
C−DCコンバータ部間で相互に調整する。 (6)前記スイッチング手段は、バイポーラまたは電界
効果トランジスタを含む。
Means for achieving the above object are constituted as follows. (1) A stabilized DC power supply according to the present invention includes a step-down DC having two switching means which are opened and closed complementarily and a low-pass filter connected to the two switching means.
-A DC stabilized power supply device having a DC converter unit, wherein the DC-DC converter unit is connected in a plurality of stages, and an open time or a closed period for one cycle of switching means of each stage of the DC-DC converter unit. It is characterized by having a control unit for mutually adjusting the time ratio among the plurality of DC-DC converter units. (2) The control unit mutually adjusts the ratio among the plurality of DC-DC converters so that the power loss in each stage of the DC-DC converters is equalized among the plurality of DC-DC converters. I do. (3) The DC stabilized power supply further includes all DC-
Determining means for determining whether or not the sum of the power losses obtained by adding the power losses in the DC converter unit has increased over time; and the control unit has determined that the sum has increased. In this case, the ratio is mutually adjusted among the plurality of DC-DC converter units. (4) The control unit mutually adjusts the ratio among the plurality of DC-DC converter units so as to minimize the sum of the power losses obtained by adding the power losses in all the DC-DC converter units. . (5) The control unit sets the ratio to a plurality of D so as to make the output voltage of the stabilized DC power supply device equal to the reference voltage.
Mutual adjustment is made between the C-DC converter units. (6) The switching means includes a bipolar or field effect transistor.

【0012】[0012]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、相補的
に開閉される2つスイッチング手段と当該2つのスイッ
チング手段に接続されたローパスフィルタとを有する降
圧型DC−DCコンバータ部が複数段接続されており、
1周期に対する開時間または閉時間の比率を複数のDC
−DCコンバータ部間で相互に調整するので、降圧可能
な電圧の範囲を拡大し、出力可能な電圧の範囲を拡大す
ることができ、出力電圧が高精度に制御される。
According to the first aspect of the present invention, there are provided a plurality of step-down DC-DC converters each having two switching means which are opened and closed complementarily and a low-pass filter connected to the two switching means. Are connected in stages,
The ratio of the open time or the close time to one cycle can be calculated using multiple DC
Since the DC converters are mutually adjusted, the range of the voltage that can be stepped down can be expanded and the range of the voltage that can be output can be expanded, and the output voltage can be controlled with high accuracy.

【0013】請求項2に記載の発明によれば、各段のD
C−DCコンバータ部での電力損失を複数のDC−DC
コンバータ部間で等しくするように、前記比率を調整す
るので、一つのコンバータ部において過度に電力損失が
生じることを防止し、高効率な状態で各コンバータ部の
スイッチング手段が動作できるようになる。この結果、
電力損失を考慮した高効率な電力制御を実現することが
できる。
According to the second aspect of the present invention, the D
The power loss in the C-DC converter section is reduced by a plurality of DC-DC
Since the ratio is adjusted so as to be equal between the converter units, excessive power loss is prevented from occurring in one converter unit, and the switching means of each converter unit can operate in a highly efficient state. As a result,
Highly efficient power control in consideration of power loss can be realized.

【0014】請求項3に記載の発明によれば、電力損失
の総和が時間の経過に応じて増加たと判断された場合
に、前記比率を調整するので、直流安定化電源装置の長
時間の継続使用などによって一部のスイッチング手段の
性能が一時的に劣化し、電力損失が一時的に増加した場
合には、一時的に性能が劣化したスイッチング素子の負
担等を軽減することができ、スイッチング手段の特性の
経時変化が生じた場合であっても、常に最高の効率を実
現することができる。
According to the third aspect of the present invention, when it is determined that the total power loss has increased with the passage of time, the ratio is adjusted. If the performance of some switching means temporarily deteriorates due to use and the power loss temporarily increases, the load on the switching element whose performance has temporarily deteriorated can be reduced. The highest efficiency can always be realized even when the characteristic of the above-mentioned characteristic changes with time.

【0015】請求項4に記載の発明によれば、すべての
DC−DCコンバータ部での電力損失を足し合わせた電
力損失の総和を最小にするように、前記比率を調整する
ので、スイッチング手段の特性の経時変化が生じた場合
であっても、常に電力損失を抑制することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the ratio is adjusted so as to minimize the sum of the power losses obtained by adding the power losses in all the DC-DC converter sections. Even if the characteristics change over time, the power loss can always be suppressed.

【0016】請求項5に記載の発明によれば、当該直流
安定化電源装置の出力電圧を参照電圧に等しくするよう
に前記比率を調整するので、参照電圧を広範囲に設定す
ることができ、さらに、設定された参照電圧に出力電圧
を一致させる際の精度が向上する。
According to the fifth aspect of the present invention, the ratio is adjusted so that the output voltage of the stabilized DC power supply becomes equal to the reference voltage, so that the reference voltage can be set in a wide range. In addition, the accuracy in matching the output voltage with the set reference voltage is improved.

【0017】請求項6に記載の発明によれば、前記スイ
ッチング手段は、バイポーラまたは電界効果トランジス
タを含むので、熱などによって破壊されやすい半導体ス
イッチング素子の電力損失を各素子間で均一化でき、過
度の負担が一部の半導体スイッチング素子にかかること
によって比較的に高価な素子が破壊されることを防止し
て、高効率であり、かつ出力電圧が高精度に制御された
直流安定化電源装置を実現することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the switching means includes a bipolar or field effect transistor, the power loss of the semiconductor switching element which is easily damaged by heat or the like can be made uniform among the elements, and the switching loss can be reduced. A DC stabilized power supply that is highly efficient and whose output voltage is controlled with high precision by preventing the burden of Can be realized.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
にかかる直流安定化電源装置を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a stabilized DC power supply according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】図1は、本実施形態に対応する直流安定化
電源装置の回路構成を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a circuit configuration of a stabilized DC power supply according to the present embodiment.

【0020】本実施形態に対応する直流安定化電源装置
1は、電源本体100と制御ユニット200から構成さ
れる。
The stabilized DC power supply 1 according to this embodiment includes a power supply main body 100 and a control unit 200.

【0021】電源本体100は、実際にDC−DCコン
バータとして機能するユニットであり、各種のスイッチ
ング動作(チョッピング動作)を行う。一方、制御ユニ
ット200は、電源本体100の所定の箇所における電
流値および電圧値を検出し、検出された電流値および電
圧値に応じて、電源本体のスイッチング動作を制御す
る。
The power supply body 100 is a unit that actually functions as a DC-DC converter, and performs various switching operations (chopping operations). On the other hand, the control unit 200 detects a current value and a voltage value at a predetermined position of the power supply main body 100, and controls a switching operation of the power supply main body according to the detected current value and voltage value.

【0022】電源本体100は、トランジスタ111
(Q1)、トランジスタ112(Q2)、チョークコイ
ル113(L1)、コンデンサ114(C2)、および
ダイオード115,116を備えた第1段目のコンバー
タ部を有する。なお、ここで、チョークコイル113
(L1)とコンデンサ114(C2)は、ローパスフィ
ルタとして機能する。
The power supply body 100 includes a transistor 111
(Q1), a transistor 112 (Q2), a choke coil 113 (L1), a capacitor 114 (C2), and a first-stage converter unit including diodes 115 and 116. Here, the choke coil 113
(L1) and the capacitor 114 (C2) function as a low-pass filter.

【0023】第1段目のコンバータ部は、以下のように
構成される。
The first stage converter section is configured as follows.

【0024】トランジスタ111(Q1)は、前記ロー
パスフィルタ(L1,C2)と接続されている。トラン
ジスタ111(Q1)の出力端とローパスフィルタ(L
1,C2)の入力端との共通接続点にトランジスタ11
2(Q2)の入力端が接続されている。一方、トランジ
スタ112(Q2)の出力端は、共通ラインに接続され
ている。ここで、トランジスタ111(Q1)とトラン
ジスタ112(Q2)は、相補的に開閉、すなわち、オ
ン・オフされる。
The transistor 111 (Q1) is connected to the low-pass filters (L1, C2). The output terminal of the transistor 111 (Q1) and a low-pass filter (L
1, C2) at the common connection point with the input terminal.
2 (Q2) is connected to the input terminal. On the other hand, the output terminal of the transistor 112 (Q2) is connected to a common line. Here, the transistor 111 (Q1) and the transistor 112 (Q2) are opened and closed complementarily, that is, turned on and off.

【0025】第1段目のコンバータ部と同様に、トラン
ジスタ121(Q3)、トランジスタ122(Q4)、
チョークコイル123(L2)、コンデンサ124(C
3)、ダイオード125,126によって第2段目のコ
ンバータ部が構成される。
As in the first stage converter section, a transistor 121 (Q3), a transistor 122 (Q4),
Choke coil 123 (L2), capacitor 124 (C
3), the diodes 125 and 126 constitute a second-stage converter section.

【0026】第1段目のコンバータ部の出力端、すなわ
ち前記ローパスフィルタの出力端と、第2段目のコンバ
ータ部の入力端とが接続されている。
The output terminal of the first-stage converter unit, that is, the output terminal of the low-pass filter, and the input terminal of the second-stage converter unit are connected.

【0027】したがって、入力された電圧V1は、第1
段目のコンバータ部によって降圧された後、さらに第2
段目のコンバータ部によって降圧され、出力されること
になる。なお、スイッチング手段として機能するトラン
ジスタ111,112,121,122として、バイポ
ーラトランジスタ、および電界効果型トランジスタのど
ちらも使用可能であるが、好適には、MOSFETとバ
イポーラトランジスタとを組み合わせて1チップとした
IGBTを使用することが望ましい。
Therefore, the input voltage V1 is equal to the first voltage V1.
After being stepped down by the converter unit of the stage,
The voltage is stepped down and output by the converter unit at the stage. In addition, as the transistors 111, 112, 121, and 122 functioning as switching means, either a bipolar transistor or a field-effect transistor can be used. Preferably, a MOSFET and a bipolar transistor are combined to form one chip. It is desirable to use IGBTs.

【0028】また、電源本体100には、第1段目およ
び第2段目のコンバータ部への各入力電流A1,A2を
検出するための電流センサ117,127、ならびに第
2段目のコンバータ部から出力される出力電流A3を検
出するための電流センサ128が設けられている。な
お、第1段目のコンバータ部に接続された入力電源13
0(V1)には、電源用のコンデンサ131が接続され
ている。
The power supply body 100 includes current sensors 117 and 127 for detecting input currents A1 and A2 to the first-stage and second-stage converters, and a second-stage converter. A current sensor 128 for detecting an output current A3 output from the power supply is provided. The input power supply 13 connected to the first-stage converter section
A power supply capacitor 131 is connected to 0 (V1).

【0029】次に、以上のように構成される本実施形態
に対応する直流安定化電源装置1、特に電源本体100
の動作について説明する。
Next, the stabilized DC power supply 1 corresponding to the present embodiment configured as described above, in particular, the power supply body 100
Will be described.

【0030】図2は、相補的に開閉される2つのトラン
ジスタのスイッチング動作を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the switching operation of two transistors which are opened and closed complementarily.

【0031】以下、トランジスタ111(Q1)がオン
状態、すなわち開状態となっている時間をオン時間(開
時間)ton1とし、1サイクルの時間をTとすると、ト
ランジスタ111(Q1)のオンデューティD1(デュ
ーティ係数)は、1サイクル(周期)の時間Tに対する
開時間の比率ton1/Tで定義される。同様に、トラン
ジスタ112(Q2)のオンデューティD2は、ton2
/Tで定義され、トランジスタ121(Q3)およびト
ランジスタ122(Q4)のオンデューティD3,D4
は、それぞれ、ton3/T、およびton4/Tで定義され
る。
Hereinafter, assuming that the time during which the transistor 111 (Q1) is in the on state, that is, the open state, is the on time (open time) ton1 and the time of one cycle is T, the on duty D1 of the transistor 111 (Q1) is (Duty coefficient) is defined as the ratio of the open time to the time T of one cycle (cycle), ton1 / T. Similarly, the on-duty D2 of the transistor 112 (Q2) is ton2
/ T, the on-duties D3 and D4 of the transistor 121 (Q3) and the transistor 122 (Q4).
Are defined as ton3 / T and ton4 / T, respectively.

【0032】第1段目のコンバータ部は、入力された電
圧V1をV2に降圧する。降圧された電圧V2は、以下
の式で与えられる。
The first-stage converter section reduces the input voltage V1 to V2. The stepped-down voltage V2 is given by the following equation.

【0033】力行時のV2は、(1)式で与えられる。V2 during power running is given by equation (1).

【0034】 V2=(ton1/T)×V1=D1×V1…(1) 回生時のV2は、(2)式で与えられる。V2 = (ton1 / T) × V1 = D1 × V1 (1) V2 at the time of regeneration is given by equation (2).

【0035】 V2={T/(T−ton2)}×V1={1/(1−D2)}×V1…(2) なお、力行とは、第1段目のコンバータ部から第2段目
コンバータ部側へ電流が流出する状態であり、回生と
は、逆に、第1段のコンバータ部へ第2段目コンバータ
側から電流が流入する状態である。(1)式および
(2)式に示されるように、オンデューティD1とD2
に応じて、第1段のコンバータ部の出力電圧V2が定め
られる。
V2 = {T / (T-ton2)} × V1 = {1 / (1-D2)} × V1 (2) The powering means the second stage from the first stage converter. This is a state in which current flows out to the converter section side, and conversely, regeneration is a state in which current flows into the first-stage converter section from the second-stage converter side. As shown in the equations (1) and (2), the on-duties D1 and D2
, The output voltage V2 of the first-stage converter section is determined.

【0036】ここで、本実施形態においても、前記デッ
ドタイムtdead、すなわち、立ち上がり時間および立ち
下がり時間が考慮されることによって、各オンデューテ
ィを調整可能な範囲は制限されている。
Here, also in the present embodiment, the range in which each on-duty can be adjusted is limited by considering the dead time tdead, ie, the rise time and the fall time.

【0037】図3は、図2の波形図のXの部分を示す拡
大図である。
FIG. 3 is an enlarged view showing a portion X in the waveform diagram of FIG.

【0038】トランジスタ111(Q1)とトランジス
タ112(Q2)の立ち上がりおよび立ち下がり時間を
考慮し、トランジスタ111(Q1)とトランジスタ1
12(Q2)が同時にオンとなる状態が発生することを
防止するために、デッドタイムtdeadが定められてい
る。したがって、オンデューティD1,D2を調整でき
る範囲が制限されることになり、この結果、V2の値が
制限される。例えば、ton1≦T−2・tdeadであるの
で、V2は、V2≦{(T−2・tdead)/T}×V1
という制限を受ける。
Considering the rise and fall times of the transistors 111 (Q1) and 112 (Q2), the transistors 111 (Q1) and 1
A dead time tdead is defined in order to prevent occurrence of a state where 12 (Q2) is simultaneously turned on. Therefore, the range in which the on-duties D1 and D2 can be adjusted is limited, and as a result, the value of V2 is limited. For example, since ton1 ≦ T−2 · tdead, V2 is V2 ≦ {(T−2 · tdead) / T} × V1
Subject to the restriction.

【0039】第2段目のコンバータ部は、第1段のコン
バータ部から入力された電圧V2をV3に降圧する。こ
の場合も、出力電圧V3は、上記(1)式および(2)
式と同様に、以下の式で与えられる。
The second-stage converter section reduces the voltage V2 input from the first-stage converter section to V3. Also in this case, the output voltage V3 is obtained by the above equation (1) and (2)
Similar to the equation, it is given by the following equation.

【0040】力行時のV3は、(3)式で与えられる。V3 during power running is given by equation (3).

【0041】 V3=(ton3/T)×V2=D3×V2…(3) 回生時のV3は、(4)式で与えられる。V3 = (ton3 / T) × V2 = D3 × V2 (3) V3 at the time of regeneration is given by equation (4).

【0042】 V3={T/(T−ton4)}×V2={1/(1−D4)}×V2…(4) したがって、(1)〜(4)式を用いることによって、
最終的に電源本体100に入力される入力電圧V1と出
力電圧V3との関係は、次の(5)式および(6)式で
与えられることになる。
V3 = {T / (T-ton4)} × V2 = {1 / (1-D4)} × V2 (4) Therefore, by using the equations (1) to (4),
The relationship between the input voltage V1 and the output voltage V3 finally input to the power supply body 100 is given by the following equations (5) and (6).

【0043】 V3=D1×D3×V1 (力行時)…(5) V3=V1/{(1−D2)(1−D4)} (回生時)…(6) このように、本実施形態の直流安定化電源装置によれ
ば、複数段にわけて降圧を行うことによって1段あたり
の降圧分が少なくてすむため、降圧可能な範囲が広が
る。具体的には、微小な電圧値に降圧する場合であって
も、デッドタイムtdeadなどに起因する出力電圧の制限
を受けることが少なくなり、最終的に出力される電圧V
3の精度を高めることができる。
V3 = D1 × D3 × V1 (during power running) (5) V3 = V1 / {(1-D2) (1-D4)} (during regeneration) (6) As described above, according to the present embodiment, According to the DC stabilized power supply device, since the step-down operation is performed in a plurality of stages, the amount of step-down per stage can be reduced, and the range in which the step-down operation is possible is widened. Specifically, even when the voltage is reduced to a very small voltage value, the output voltage is less likely to be limited due to the dead time tdead and the like, and the finally output voltage V
3 can be improved in accuracy.

【0044】また、本実施形態の直流安定化電源装置に
よれば、出力電圧が決定された場合に、スイッチング素
子のオンデューティが一義的に決定されてしまうことは
ない。すなわち、オンデューティD1とオンデューティ
D3とを自由に組み合わせることにより、また、オンデ
ューティD2とオンデューティD4とを自由に組み合わ
せることによって、所定の電圧を出力することができる
ようになる。したがって、後述するように、各オンデュ
ーティD1〜D4を適切に調整、配分することによっ
て、電力損失を考慮した高効率な制御を行うことができ
る。
Further, according to the stabilized DC power supply of the present embodiment, when the output voltage is determined, the ON duty of the switching element is not uniquely determined. That is, a predetermined voltage can be output by freely combining the on-duty D1 and the on-duty D3, and by freely combining the on-duty D2 and the on-duty D4. Therefore, as will be described later, by appropriately adjusting and distributing the on-duties D1 to D4, it is possible to perform high-efficiency control in consideration of the power loss.

【0045】次に、各段のコンバータ部でのスイッチン
グ素子のオンデューティを複数のコンバータ部間で相互
に調整する制御ユニット200について説明する。
Next, a description will be given of a control unit 200 for mutually adjusting the on-duty of the switching element in each converter section among a plurality of converter sections.

【0046】図4は、制御ユニットの概略構成図であ
る。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the control unit.

【0047】CPU201は、直流安定化電源装置1の
各構成要素を制御する。
The CPU 201 controls each component of the stabilized DC power supply 1.

【0048】RAM202は、電源本体100が備える
各段のコンバータ部へ入出力される電流値や電圧値、お
よびCPU201によって演算された各電力や電力損失
の値を一時的に格納する。また、図示していない操作部
によって設定された参照電圧値、すなわち直流安定化電
源装置の出力電圧の指示値を格納することもできる。
The RAM 202 temporarily stores current values and voltage values input to and output from the converter units of each stage included in the power supply main unit 100, and values of power and power loss calculated by the CPU 201. Also, a reference voltage value set by an operation unit (not shown), that is, an instruction value of an output voltage of the stabilized DC power supply device can be stored.

【0049】ROM203は、各種の制御プログラム等
を格納する。
The ROM 203 stores various control programs and the like.

【0050】入力インターフェース204は、第1段目
のコンバータ部への入力電圧V1および入力電流A1、
ならびに、第2段目のコンバータ部の入力電圧V2、入
力電流A2、出力電圧V3、および出力電流A3を取り
込むための入力インターフェースである。
The input interface 204 includes an input voltage V1 and an input current A1,
Further, it is an input interface for taking in the input voltage V2, the input current A2, the output voltage V3, and the output current A3 of the second-stage converter section.

【0051】A/Dコンバータ205は、入力インター
フェース204によって入力された各種のアナログデー
タをデジタルデータに変換する。デジタルデータに変換
されたデータは、CPU201によって、各種の演算処
理がなされる。また、当該演算処理結果に基づいて、ト
ランジスタ111(Q1)、トランジスタ112(Q
1)、トランジスタ121(Q3)、トランジスタ12
2(Q4)のそれぞれのオンデューティD1、D2、D
3、およびD4が複数のコンバータ部間で相互に調整さ
れる。
The A / D converter 205 converts various types of analog data input through the input interface 204 into digital data. The data converted into digital data is subjected to various types of arithmetic processing by the CPU 201. Further, based on the calculation processing result, the transistor 111 (Q1) and the transistor 112 (Q
1), transistor 121 (Q3), transistor 12
2 (Q4) on-duty D1, D2, D
3, and D4 are mutually coordinated among the plurality of converter sections.

【0052】PWM出力ユニット206は、調整された
各オンデューティに応じて各トランジスタ111,11
2,121,122を制御する駆動信号を出力する。な
お、PWM出力ユニット206は、各オンデューティに
対応して、駆動信号のパルスの幅を調整することによ
り、直流安定化電源装置1の出力電圧を制御するユニッ
トであり、換言すれば、PWM(パルス幅変調)を用い
た制御を行うユニットである。
The PWM output unit 206 controls each of the transistors 111 and 11 in accordance with the adjusted on-duty.
2, 121 and 122 are output. Note that the PWM output unit 206 is a unit that controls the output voltage of the DC stabilized power supply device 1 by adjusting the pulse width of the drive signal in accordance with each on-duty. In other words, the PWM ( This is a unit that performs control using pulse width modulation.

【0053】図5は、本実施形態に対応する直流安定化
電源装置の制御ユニットの処理内容について示すフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the control unit of the stabilized DC power supply according to this embodiment.

【0054】ステップS100では、第1段目のコンバ
ータ部への入力電圧V1、第2段目のコンバータ部の入
力電圧V2、および出力電圧V3が入力インターフェー
ス204を通して取得される。例えば、各該当箇所の電
圧が分圧されて入力インターフェース204に取り込ま
れ、取り込まれた電圧値がアナログ/デジタル変換され
て、RAM202に一時記憶される。
In step S 100, the input voltage V 1 to the first-stage converter, the input voltage V 2 of the second-stage converter, and the output voltage V 3 are obtained through the input interface 204. For example, the voltage of each corresponding portion is divided and taken into the input interface 204, and the taken voltage value is subjected to analog / digital conversion and temporarily stored in the RAM 202.

【0055】なお、初期設定として、各オンデューティ
は、D1=D3およびD2=D4という関係を満たすよ
うに設定される。すなわち、第1段目のコンバータ部の
トランジスタ111(Q1)と、このトランジスタに対
応する第2段目のコンバータ部のトランジスタ121
(Q3)との間でオンデューティが等しくなるように設
定され、トランジスタ112(Q2)と、このトランジ
スタに対応する第2段目のコンバータ部のトランジスタ
122(Q4)との間でオンデューティが等しくなるよ
うに設定される。
As an initial setting, each on-duty is set so as to satisfy the relations of D1 = D3 and D2 = D4. That is, the transistor 111 (Q1) of the first-stage converter and the transistor 121 of the second-stage converter corresponding to this transistor
(Q3) and the on-duty is set to be equal between the transistor 112 (Q2) and the transistor 122 (Q4) of the second-stage converter unit corresponding to this transistor. Is set to

【0056】ステップS101では、事前に設定されて
いる参照電圧VREFと、第2段目の出力電圧、すなわち
直流安定化電源装置の出力電圧V3とが等しいか否かが
判断される。参照電圧VREFと出力電圧V3とが異なる
場合には(S101:NO)、ステップS102の処理
として、オンデューティD3、D4の微調整がされる。
一方、参照電圧VREFと出力電圧V3とが等しい場合に
は(S101:YES)、ステップS103に進む。
In step S101, it is determined whether or not the preset reference voltage VREF is equal to the output voltage of the second stage, that is, the output voltage V3 of the stabilized DC power supply. When the reference voltage VREF is different from the output voltage V3 (S101: NO), fine adjustment of the on-duties D3 and D4 is performed as the process of step S102.
On the other hand, when the reference voltage VREF is equal to the output voltage V3 (S101: YES), the process proceeds to step S103.

【0057】ステップS103では、第1段目のコンバ
ータ部への入力電流A1、第2段目のコンバータ部の入
力電流A2および出力電流A3が、それぞれ電流センサ
117,127,128によって検出されて、入力イン
ターフェース204に取り込まれる。
In step S103, the input current A1 to the first-stage converter section, the input current A2 and the output current A3 to the second-stage converter section are detected by the current sensors 117, 127, and 128, respectively. The data is input to the input interface 204.

【0058】ステップS104では、直流安定化電源装
置の所定の箇所へ供給される電力の計算がされる。供給
される電力は、ステップS100で取得された電圧値と
ステップS103で取得された電流値を乗じることによ
って計算される。具体的には、第1段目のコンバータ部
へ供給される電力P1、第2段目のコンバータ部へ供給
される電力P2、第2段目のコンバータ部に接続される
負荷に対して供給される電力P3が、それぞれP1=V
1×A1、P2=V2×A2、P3=V3×A3の式に
よって計算される。
In step S104, the power supplied to a predetermined portion of the stabilized DC power supply is calculated. The supplied power is calculated by multiplying the voltage value obtained in step S100 by the current value obtained in step S103. Specifically, power P1 supplied to the first-stage converter, power P2 supplied to the second-stage converter, and power supplied to the load connected to the second-stage converter are provided. Power P3 is P1 = V
It is calculated by the formula of 1 × A1, P2 = V2 × A2, P3 = V3 × A3.

【0059】ステップS105では、第1段目のコンバ
ータ部での電力損失L1および第2段目のコンバータ部
での電力損失L2が算出される。具体的には、L1は、
電力P1と電力P2の差分を計算することによって算出
され(L1=P1−P2)、L2は、電力P2と電力P
3の差分を計算することによって算出される(L2=P
2−P3)。
In step S105, the power loss L1 in the first-stage converter and the power loss L2 in the second-stage converter are calculated. Specifically, L1 is
It is calculated by calculating the difference between the power P1 and the power P2 (L1 = P1−P2), and L2 is the power P2 and the power P
3 (L2 = P
2-P3).

【0060】ステップS106では、算出された電力損
失L1,L2に応じて、各段のコンバータ部が有するト
ランジスタ111,112,121,122のオンデュ
ーティD1,D2,D3,およびD4が複数のコンバー
タ間で調整され、配分される。調整されたオンデューテ
ィに基づいて、各トランジスタ111(Q1)、トラン
ジスタ112(Q2)、トランジスタ121(Q3)、
およびトランジスタ122(Q4)のオン・オフ、すな
わち開閉を制御するための駆動信号がPWM出力ユニッ
ト206から出力される。
In step S106, according to the calculated power losses L1 and L2, the on-duties D1, D2, D3 and D4 of the transistors 111, 112, 121 and 122 included in the converters of the respective stages are reduced by a plurality of converters. Is adjusted and distributed. Based on the adjusted on-duty, each transistor 111 (Q1), transistor 112 (Q2), transistor 121 (Q3),
A drive signal for controlling ON / OFF of the transistor 122 (Q4), that is, opening and closing, is output from the PWM output unit 206.

【0061】図6は、各オンデューティの調整に関する
処理内容を示すフローチャートであり、図5のステップ
S106に対応するサブルーチンの内容を示すものであ
る。なお、図6に示された処理は、各段のコンバータ部
での電力損失を複数のDC−DCコンバータ部間で等し
くするように、各オンデューティを複数のコンバータ部
間で相互に調整する処理である。
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the processing related to the adjustment of each on-duty, and shows the contents of a subroutine corresponding to step S106 in FIG. Note that the process shown in FIG. 6 is a process of mutually adjusting each on-duty between the plurality of converter units so that the power loss in the converter units at each stage is equalized among the plurality of DC-DC converter units. It is.

【0062】ステップS200では、第1段目の電力損
失L1と第2段目の電力損失L2とが等しいか否かが判
断される。L1とL2とが等しければ(S200:YE
S)、各オンデューティを調整する必要がないため、そ
のままリターンの処理がなされる。
In step S200, it is determined whether the first-stage power loss L1 is equal to the second-stage power loss L2. If L1 and L2 are equal (S200: YE
S) Since there is no need to adjust each on-duty, the return processing is performed as it is.

【0063】ステップS201では、力行時であるか否
かが判断される。力行時であれば(S201:YE
S)、ステップS202に進む。一方、力行時でない場
合、すなわち回生時であれば(S201:NO)、ステ
ップS205に進む。なお、力行時と回生時とで、電源
電圧と各オンデューティとの関係を示す式が異なるため
に,ステップS201の判断処理が行われる。
In step S201, it is determined whether or not the vehicle is running. During power running (S201: YE
S), and proceed to step S202. On the other hand, if it is not during power running, that is, if it is during regeneration (S201: NO), the process proceeds to step S205. Note that the equation indicating the relationship between the power supply voltage and each on-duty is different between the powering operation and the regenerative operation, so that the determination process in step S201 is performed.

【0064】ステップS202、すなわち力行時である
場合の処理として、第1段目の電力損失L1と第2段目
の電力損失L2とが比較される。比較の結果、第2段目
の電力損失L2が第1段目の電力損失L1よりも大きい
場合、すなわちL1<L2である場合には(S202:
YES)、ステップS203に進み、第2段目の電力損
失L1が第1段目の電力損失L2よりも大きい場合、す
なわちL1>L2である場合には(S202:NO)、
ステップS204に進む。
In step S202, that is, in the case of power running, the first-stage power loss L1 and the second-stage power loss L2 are compared. As a result of the comparison, when the power loss L2 of the second stage is larger than the power loss L1 of the first stage, that is, when L1 <L2 (S202:
YES), the process proceeds to step S203, and if the second-stage power loss L1 is larger than the first-stage power loss L2, that is, if L1> L2 (S202: NO),
Proceed to step S204.

【0065】なお、L1とL2の比較は、本実施形態に
示されるように直接比較することができるが、L1とL
2のうちで大きい値をLmaxとし、このLmaxがL1また
はL2のどちらと一致するか否かを判断することによっ
て間接的に比較することもできる。
The comparison between L1 and L2 can be made directly as shown in the present embodiment.
It is also possible to make an indirect comparison by determining a larger value of L2 as Lmax and determining whether Lmax matches L1 or L2.

【0066】ステップS203では、第1段目のコンバ
ータの電力損失L1が第2段目のコンバータの電力損失
L2よりも小さいので、第1段目の電力損失L1を増加
させる処理が行われる。また、この処理にともなって、
第2段目の電力損失L2を、減少させる処理が行われ
る。
In step S203, since the power loss L1 of the first-stage converter is smaller than the power loss L2 of the second-stage converter, a process for increasing the first-stage power loss L1 is performed. Also, with this process,
A process for reducing the power loss L2 in the second stage is performed.

【0067】具体的には、第1段目のコンバータ部から
の出力電圧V2を増加させ(V2=V2+α)、第1段
目の出力電圧V2を入力電圧V1で除算した値V2/V
1を増加させる処理が行われる。この処理は、各コンバ
ータ部での損失が出力電力に比例し、出力電圧を入力電
圧で除算した値に比例するという実験結果に基づいて行
われるものである。
Specifically, the output voltage V2 from the first-stage converter section is increased (V2 = V2 + α), and the value V2 / V obtained by dividing the first-stage output voltage V2 by the input voltage V1 is obtained.
The process of increasing 1 is performed. This processing is performed based on an experimental result that the loss in each converter section is proportional to the output power and proportional to the value obtained by dividing the output voltage by the input voltage.

【0068】V2/V1で与えられる値を増加させるた
めには、上記(1)式から明らかなように、第1段目の
スイッチング素子であるトランジスタ111のオンデュ
ーティD1を増加させることによって実現できる。ま
た、直流安定化電源装置1の出力電圧V3を一定とする
ので、オンデューティD1が増加する結果、オンデュー
ティD3を、減少させる必要がある。具体的には、微小
値β(ただし、β>0)がオンデューティD1の値に加
えられ(D1=D1+β)、微小値βがオンデューティ
D3から差し引かれる(D3=D3−β)。
As is apparent from the above equation (1), the value given by V2 / V1 can be increased by increasing the on-duty D1 of the transistor 111 which is the first-stage switching element. . Further, since the output voltage V3 of the stabilized DC power supply 1 is kept constant, the on-duty D1 needs to be reduced as a result of the on-duty D1 increasing. Specifically, the minute value β (where β> 0) is added to the value of the on-duty D1 (D1 = D1 + β), and the minute value β is subtracted from the on-duty D3 (D3 = D3-β).

【0069】ステップS204では、第1段目のコンバ
ータの電力損失L1が第2段目のコンバータの電力損失
L2よりも大きいので、逆に、第1段目の電力損失L1
を減少させる処理が行われる。この処理に伴って、第2
段目の電力損失L3を増加させる処理が行われる。具体
的には、第1段目のコンバータ部からの出力電圧V2を
減少させ(V2=V2−α)、第1段目の出力電圧V2
と入力電圧V1との比であるV2/V1を減少させる処
理が行われる。したがって、オンデューティD1を減少
させ(D1=D1−β)、オンデューティD3を増加さ
せる(D3=D3+β)処理が行われる。
In step S204, since the power loss L1 of the first stage converter is larger than the power loss L2 of the second stage converter, conversely, the first stage power loss L1
Is performed. With this processing, the second
A process of increasing the power loss L3 in the stage is performed. Specifically, the output voltage V2 from the first-stage converter section is reduced (V2 = V2-α), and the first-stage output voltage V2
A process is performed to reduce V2 / V1, which is the ratio between the input voltage V1 and the input voltage V1. Therefore, a process of reducing the on-duty D1 (D1 = D1-β) and increasing the on-duty D3 (D3 = D3 + β) is performed.

【0070】一方、ステップS205では、回生時であ
る場合の処理として、第1段目の電力損失L1と第2段
目の電力損失L2とが比較される。L1<L2の場合に
は(ステップS205:YES)、ステップS206に
進み、一方、L1>L2の場合には(ステップS20
6:NO)、ステップS207に進む。
On the other hand, in step S205, the power loss L1 of the first stage and the power loss L2 of the second stage are compared as a process in the case of regeneration. If L1 <L2 (step S205: YES), the process proceeds to step S206, while if L1> L2 (step S20).
6: NO), and proceeds to step S207.

【0071】ステップS206では、L2を増加させる
ために、第1段目のコンバータ部からの出力電圧V2を
増加させる(V2=V2+α)。この場合、上記(2)
式から明らかなように、オンデューティD2を減少させ
(D2=D2−β)、オンデューティD4を増加させる
(D4=D4+β)処理が行われる。。
In step S206, the output voltage V2 from the first-stage converter is increased to increase L2 (V2 = V2 + α). In this case, the above (2)
As is clear from the equation, a process of reducing the on-duty D2 (D2 = D2-β) and increasing the on-duty D4 (D4 = D4 + β) is performed. .

【0072】ステップS207では、L2を減少させる
ために、第1段目のコンバータ部からの出力電圧V2を
減少させる(V2=V2−α)。この場合、上記(2)
式から明らかなように、オンデューティD2を増加し
(D2=D2+β)、オンデューティD4を減少させる
(D4=D4−β)。
In step S207, the output voltage V2 from the first-stage converter is reduced to reduce L2 (V2 = V2-α). In this case, the above (2)
As is apparent from the equation, the on-duty D2 is increased (D2 = D2 + β), and the on-duty D4 is decreased (D4 = D4-β).

【0073】図5および図6に示された処理を順次繰り
返すことによって、各段のコンバータ部での電力損失を
複数のコンバータ部間で等しくするように、各段のコン
バータ部のスイッチング素子のオンデューティが調整さ
れる。なお、各段のコンバータ部での電力損失を複数の
DC−DCコンバータ部間で等しくする際に、測定誤差
に起因して各電力損失を厳密に等しくすることができな
い場合もある。したがって、各段のコンバータ部での電
力損失を等しい場合には、装置の誤差範囲以上に各電力
損失が異ならない場合が含まれる。
By successively repeating the processes shown in FIGS. 5 and 6, the switching elements of the converter units in each stage are turned on so that the power loss in the converter units in each stage is equalized among the plurality of converter units. The duty is adjusted. Note that when equalizing the power loss in the converter units in each stage among the plurality of DC-DC converter units, it may not be possible to exactly equalize the power losses due to measurement errors. Therefore, the case where the power loss in the converter unit of each stage is equal includes the case where each power loss does not differ more than the error range of the device.

【0074】したがって、図6に示される処理によれ
ば、一つのコンバータ部において過度に電力損失が生じ
ることを防止し、すべてのコンバータ部で電力損失が等
しくなるように、均一化が図られることになり、高効率
な状態で各コンバータ部が動作できるようになる。この
結果、電力損失を考慮した高効率な電力制御が実現され
る。
Therefore, according to the processing shown in FIG. 6, it is possible to prevent excessive power loss from occurring in one converter section and to equalize the power loss in all converter sections. Thus, each converter section can operate in a highly efficient state. As a result, high-efficiency power control considering power loss is realized.

【0075】図7は、各オンデューティの調整に関する
他の処理内容を示すフローチャートであり、図5のステ
ップS106に対応するサブルーチンの内容を示すもの
である。
FIG. 7 is a flowchart showing another processing content relating to the adjustment of each on-duty, and shows the content of a subroutine corresponding to step S106 in FIG.

【0076】図7に示された処理は、すべてのコンバー
タ部での電力損失の総和が時間の経過に応じて増加した
場合に限って、各オンデューティを調整する場合であ
る。なお、電力損失の総和が時間の経過に応じて増加す
る場合としては、一部のスイッチング素子の性能が一時
的に劣化した場合等が考えられる。
The process shown in FIG. 7 is a case in which each on-duty is adjusted only when the sum of the power losses in all the converters increases with the passage of time. As a case where the total power loss increases with the passage of time, there may be a case where the performance of some switching elements temporarily deteriorates.

【0077】ステップS300では、すべてのコンバー
タ部での電力損失の総和Lnowが算出される。具体的に
は、電力損失の総和Lnowは、L1とL2が足し合わさ
れることになる(Lnow=L1+L2)。
In step S300, the total sum Lnow of the power loss in all converter units is calculated. More specifically, L1 and L2 are added to the total power loss Lnow (Lnow = L1 + L2).

【0078】ステップS301では、前回算出されてR
AM203などに一時記憶されている前記電力損失の総
和Loldと、ステップS301で新たに算出された現在
の電力損失の総和Lnowとが比較される。Lnow<Lold
の場合には(S302:YES)、ステップS303に
おいて、今回算出されたLnowの値が新たなLoldとして
更新され、そのままリターンの処理がされる(ステップ
S303)。一方、Lold<Lnowの場合には(S30
2:NO)、ステップS304では、今回算出されたL
nowの値が新たなLoldとして更新され、ステップS30
5に進む。
In step S301, the previously calculated R
The total power Lold temporarily stored in the AM 203 or the like is compared with the current total power loss Lnow newly calculated in step S301. Lnow <Lold
In the case of (S302: YES), in step S303, the value of Lnow calculated this time is updated as a new Lold, and the return processing is performed as it is (step S303). On the other hand, when Lold <Lnow (S30
2: NO), in step S304, the currently calculated L
The value of now is updated as a new Lold, and step S30
Go to 5.

【0079】このように、前回算出された電力損失の総
和Loldと新たに算出された電力損失の総和Lnowとが比
較されることによって、電力損失が時間の経過に応じて
増加したか否かが判断される。判断の結果、総和が増加
した場合に限って、各段のコンバータ部が有するトラン
ジスタ等のスイッチング素子のオンデューティが調整さ
れる。
As described above, by comparing the total sum Lold of the previously calculated power loss with the total sum Lnow of the newly calculated power loss, it is possible to determine whether the power loss has increased with time. Is determined. As a result of the determination, only when the sum increases, the on-duty of the switching element such as the transistor included in the converter unit of each stage is adjusted.

【0080】なお、ステップS305〜S312の処理
は、図6で説明されたステップS200〜S207の処
理と共通するので、その説明を省略する。
The processing in steps S305 to S312 is the same as the processing in steps S200 to S207 described with reference to FIG. 6, and a description thereof will be omitted.

【0081】以上のように、図7に示される処理によれ
ば、長時間の使用などによって一部のスイッチング素子
の性能が一時的に劣化して電力損失が一時的に増加した
場合等に限って各オンデューティの調整を行い、一時的
に劣化したスイッチング素子の負担等を軽減する措置を
採ることができる。
As described above, the processing shown in FIG. 7 is limited to the case where the performance of some switching elements is temporarily deteriorated due to long-time use and the power loss is temporarily increased. In this case, the on-duty can be adjusted to take measures to reduce the load on the temporarily deteriorated switching element.

【0082】なお、上記の説明では、各オンデューティ
D1,D2,D3,およびD4を調整する処理の一例と
して、各コンバータ部での電力損失を複数のコンバータ
部間で等しくするように、各スイッチングのオンデュー
ティを調整する処理を説明したが、本発明はこれに限ら
れない。例えば、すべてのコンバータ部での電力損失の
総和を最小にするように、各オンデューティを調整する
ことも可能である。この場合には、各オンデューティD
1、D2、D3、D4を順次に微小量変化させ、そのと
きの電力損失の総和を順次算出し、電力損失の総和を最
小にするオンデューティD1〜D4の組み合わせを決定
する。
In the above description, as an example of a process for adjusting each of the on-duties D1, D2, D3, and D4, each of the switching units is set so that the power loss in each converter unit is made equal among the plurality of converter units. Although the process of adjusting the on-duty of the control has been described, the present invention is not limited to this. For example, it is also possible to adjust each on-duty so as to minimize the total power loss in all converter units. In this case, each on-duty D
1, D2, D3, and D4 are sequentially changed in small amounts, the total power loss at that time is sequentially calculated, and a combination of on-duties D1 to D4 that minimizes the total power loss is determined.

【0083】また、上記の説明では、コンバータ部が2
段に接続されている場合を示したが、本発明はこれに限
られない。コンバータ部が3段以上接続されているもの
であってもよい。
Further, in the above description, the converter unit is 2
Although the case where the stages are connected is shown, the present invention is not limited to this. The converter units may be connected in three or more stages.

【0084】各段のDC−DCコンバータ部が有するス
イッチング手段としてトランジスタを用いる場合を示し
たが、本発明はこれに限られない。また、上記オンデュ
ーティを調整する代わりに、スイッチング手段の1周期
に対するオフ時間(閉時間)の比率を調整してもよいこ
とは明らかである。
Although the case where a transistor is used as the switching means of each DC-DC converter section has been described, the present invention is not limited to this. Further, it is apparent that the ratio of the off time (close time) to one cycle of the switching means may be adjusted instead of adjusting the on-duty.

【0085】以上説明した実施形態は、本発明を限定す
るために記載されたものではなく、本発明の技術的思想
の範囲内において当業者による種々の変形が可能であ
る。
The embodiments described above are not described to limit the present invention, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the technical concept of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施形態に対応する直流安定化電源装置の
回路構成を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a circuit configuration of a stabilized DC power supply device according to an embodiment.

【図2】 相補的に開閉される2つのトランジスタのス
イッチング動作を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing switching operations of two transistors that are opened and closed in a complementary manner.

【図3】 図2の波形図を拡大して示す拡大図である。3 is an enlarged view showing the waveform diagram of FIG. 2 in an enlarged manner.

【図4】 本実施形態に対応する直流安定化電源装置に
備えられた制御ユニットの概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a control unit provided in a stabilized DC power supply device according to the present embodiment.

【図5】 本実施形態に対応する直流安定化電源装置に
備えられた制御ユニットの処理内容について示すフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating processing performed by a control unit provided in the stabilized DC power supply device according to the present embodiment.

【図6】 各オンデューティの調整処理の内容を示すフ
ローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating the content of an on-duty adjustment process.

【図7】 各オンデューティの調整に関する他の処理内
容を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing another processing content relating to adjustment of each on-duty.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直流安定化電源装置、 100…電源本体、 111…トランジスタ(Q1)、 112…トランジスタ(Q2)、 113…チョークコイル(L1)、 114…コンダンサ(C2)、 115…ダイオード、 116…ダイオード、 117…電流センサ(I1)、 121…トランジスタ(Q3)、 122…トランジスタ(Q4)、 123…チョークコイル(L2)、 124…コンダンサ(C3)、 125…ダイオード、 126…ダイオード、 127…電流センサ(I2)、 128…電流センサ(I3)、 130…電源、 200…制御ユニット、 201…CPU、 202…RAM、 203…ROM、 204…入力インターフェース、 205…A/Dコンバータ、 206…PWM出力ユニット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC stabilized power supply device 100 ... Power supply main body 111 ... Transistor (Q1) 112 ... Transistor (Q2) 113 ... Choke coil (L1) 114 ... Conductor (C2) 115 ... Diode 116 ... Diode 117 current sensor (I1), 121 transistor (Q3), 122 transistor (Q4), 123 choke coil (L2), 124 conductor (C3), 125 diode, 126 diode, 127 current sensor ( I2), 128: current sensor (I3), 130: power supply, 200: control unit, 201: CPU, 202: RAM, 203: ROM, 204: input interface, 205: A / D converter, 206: PWM output unit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相補的に開閉される2つスイッチング手
段と当該2つのスイッチング手段に接続されたローパス
フィルタとを有する降圧型DC−DCコンバータ部を備
えた直流安定化電源装置であって、 前記DC−DCコンバータ部が複数段接続されており、 各段のDC−DCコンバータ部が有するスイッチング手
段の1周期に対する開時間または閉時間の比率を複数の
DC−DCコンバータ部間で相互に調整する制御部を有
することを特徴とする直流安定化電源装置。
1. A DC stabilized power supply device comprising a step-down DC-DC converter unit having two switching means that are opened and closed in a complementary manner and a low-pass filter connected to the two switching means, A plurality of DC-DC converters are connected, and the ratio of the open time or the closed time to one cycle of the switching means of each DC-DC converter is mutually adjusted between the plurality of DC-DC converters. A stabilized DC power supply device comprising a control unit.
【請求項2】 前記制御部は、各段のDC−DCコンバ
ータ部での電力損失を複数のDC−DCコンバータ部間
で等しくするように、前記比率を複数のDC−DCコン
バータ部間で相互に調整することを特徴とする請求項1
に記載の直流安定化電源装置。
2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the ratio between the plurality of DC-DC converters so that power loss in each stage of the DC-DC converter is equalized among the plurality of DC-DC converters. 2. The method according to claim 1, wherein
4. The stabilized DC power supply device according to item 1.
【請求項3】 さらに、すべてのDC−DCコンバータ
部での電力損失を足し合わせた電力損失の総和が時間の
経過に応じて増加したか否かを判断する判断手段を有
し、 前記制御部は、前記総和が増加したと判断された場合
に、前記比率を複数のDC−DCコンバータ部間で相互
に調整することを特徴とする請求項1または2に記載の
直流安定化電源装置。
3. The control unit further comprising: a determination unit configured to determine whether a sum of power losses obtained by adding power losses in all the DC-DC converter units increases as time passes. 3. The stabilized DC power supply device according to claim 1, wherein, when it is determined that the sum has increased, the ratio is mutually adjusted among a plurality of DC-DC converter units.
【請求項4】 前記制御部は、すべてのDC−DCコン
バータ部での電力損失を足し合わせた電力損失の総和を
最小にするように、前記比率を複数のDC−DCコンバ
ータ部間で相互に調整することを特徴とする請求項1に
記載の直流安定化電源装置。
4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit determines the ratio between the plurality of DC-DC converter units so as to minimize the sum of the power loss obtained by adding the power losses in all the DC-DC converter units. The stabilized DC power supply device according to claim 1, wherein adjustment is performed.
【請求項5】 前記制御部は、当該直流安定化電源装置
の出力電圧を参照電圧に等しくするように、前記比率を
複数のDC−DCコンバータ部間で相互に調整すること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の直流
安定化電源装置。
5. The controller according to claim 1, wherein the controller mutually adjusts the ratio between the plurality of DC-DC converters so that an output voltage of the stabilized DC power supply becomes equal to a reference voltage. Item 5. The stabilized DC power supply according to any one of Items 1 to 4.
【請求項6】 前記スイッチング手段は、バイポーラま
たは電界効果トランジスタを含むことを特徴とする請求
項1〜5のいずれか一つに記載の直流安定化電源装置。
6. The stabilized DC power supply according to claim 1, wherein the switching unit includes a bipolar or field effect transistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012501156A (en) * 2008-08-28 2012-01-12 フェニックス コンタクト ゲーエムベーハー ウント コムパニー カーゲー Switching power supply with self-optimizing efficiency
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