JP2006158073A - Charging/discharging method for capacitor and power conversion equipment - Google Patents

Charging/discharging method for capacitor and power conversion equipment Download PDF

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JP2006158073A JP2004344248A JP2004344248A JP2006158073A JP 2006158073 A JP2006158073 A JP 2006158073A JP 2004344248 A JP2004344248 A JP 2004344248A JP 2004344248 A JP2004344248 A JP 2004344248A JP 2006158073 A JP2006158073 A JP 2006158073A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging/discharging method for capacitors wherein capacitors can be charged with less energy loss, and to provide power conversion equipment. <P>SOLUTION: A power source 1 of direct-current voltage E is connected to a capacitor 2 with a capacitance of C through a DC/DC converter 31 whose output voltage is continuously varied. Electrical energy outputted from the power source 1 is stored through a current detection resistor R1 having a very small resistance value, inserted in series with the capacitor 2. The DC/DC converter 41 is so constructed that it switches its inductor L1, thereby steps the output voltage of the power source 1 up to a predetermined voltage. Computation is carried out based on the time in which it is required to charge the capacitor 2 and the value of the parasitic resistance of a path. The output voltage of the DC/DC converter 41 is stepped up while voltage increase is controlled to a minimum required degree according to the result of computation. Thus, the capacitor 2 can be charged with low energy loss. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、出力電圧が可変の電力変換装置を介してコンデンサに充電を行うキャパシタの充放電方法、および電力変換装置に関し、とくに低電力損失でコンデンサに充電を行うようにしたものに関する。   The present invention relates to a capacitor charging / discharging method for charging a capacitor through a power converter having a variable output voltage, and more particularly to a power converter that charges a capacitor with low power loss.

図11に示すような従来のストロボ点灯回路では、第1のスイッチsw1をオンして直流電圧Eの電源1に接続された容量Cのコンデンサ2に充電を行い、その後、第1のスイッチsw1をオフし、第2のスイッチsw2をオンにすることでストロボ点灯回路などの負荷3にエネルギーが供給される。その場合、電源1のエネルギーをコンデンサ2に充電する過程で、配線抵抗r等による損失が生じる。すなわち、電源1から負荷3に供給可能な電力Wは下記の式(1)となるが、他方で、最終的にコンデンサ2に蓄えられ、放電可能となるエネルギーはCE2/2であるから、その差CE2/2のエネルギーは配線抵抗r等で消費される。 In the conventional strobe lighting circuit as shown in FIG. 11, the first switch sw1 is turned on to charge the capacitor 2 having the capacity C connected to the power source 1 of the DC voltage E, and then the first switch sw1 is turned on. By turning off and turning on the second switch sw2, energy is supplied to the load 3 such as a strobe lighting circuit. In that case, a loss due to the wiring resistance r or the like occurs in the process of charging the energy of the power source 1 to the capacitor 2. That is, electric power W that can be supplied from the power supply 1 to the load 3 becomes Equation (1) below, on the other hand, finally stored in the capacitor 2, since the discharge can become energy is CE 2/2, energy of the difference CE 2/2 is dissipated in the wiring resistance r or the like.

W=E×CE=CE2 …(1)
そして、コンデンサ2の充放電を目的とするストロボ点灯回路のようなものにおいては、エネルギー損失の大部分を占めることになる。
W = E × CE = CE 2 (1)
And in the thing like the strobe lighting circuit for the purpose of charging / discharging the capacitor 2, the majority of the energy loss is occupied.

特許文献1には、発電手段を有する電源に接続されたキャパシタに高能率で充放電する電気エネルギー貯蔵方法の発明が開示されている。ここには、電源として太陽電池が想定されており、従来技術として、コンデンサに充電をする場合、DC/DCコンバータを用いる方法の存在、およびその問題点が指摘されている。   Patent Document 1 discloses an invention of an electrical energy storage method that charges and discharges a capacitor connected to a power source having power generation means with high efficiency. Here, a solar cell is assumed as a power source, and the existence of a method using a DC / DC converter and its problems are pointed out as conventional techniques when charging a capacitor.

しかし、電力変換装置をストロボ点灯回路等のパルス電源として用いる場合は、太陽電池を電源とする場合とは異なり、コンデンサを充電する時の条件は常にほぼ同じであるから、特許文献1で懸念されるような低パワー時の効率低下は問題にならない。また、通常、コンデンサを電源電圧と異なる電圧まで充電するために、何らかの電力変換装置がすでに搭載されていて、そこに改良を加えるだけでよいこともある。   However, when the power converter is used as a pulse power source for a strobe lighting circuit or the like, unlike the case where a solar cell is used as the power source, the conditions for charging the capacitor are always almost the same. Such low efficiency at low power is not a problem. Ordinarily, in order to charge the capacitor to a voltage different from the power supply voltage, some power conversion device is already mounted, and only an improvement may be added thereto.

これに対して特許文献2には、放電用のコンデンサを充電するためのコンデンサ充電回路の発明についての記載がある。ここでは、定電流充電の値を時間の経過にしたがって小さくしたり、定電流充電の開始時の電力を一定値に制限したりして、最大充電電力を平均化して最大入力電力を小さくすることによって、その電力変換効率が向上し、かつ装置が小型化して安価になる効果があった。
特開2001−309569号公報 特開2004−129345号公報
On the other hand, Patent Document 2 describes an invention of a capacitor charging circuit for charging a discharging capacitor. Here, the value of constant current charging is reduced over time, or the power at the start of constant current charging is limited to a constant value, and the maximum charging power is averaged to reduce the maximum input power. As a result, the power conversion efficiency is improved, and the apparatus is downsized and inexpensive.
JP 2001-309569 A JP 2004-129345 A

ところが、特許文献2の発明では、コンデンサを充電するための経路の寄生抵抗におけるエネルギー損失については考慮されていないため、コンデンサの充電を高変換効率で行えないという問題があった。   However, in the invention of Patent Document 2, energy loss in the parasitic resistance of the path for charging the capacitor is not considered, and thus there is a problem that the capacitor cannot be charged with high conversion efficiency.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、少ないエネルギー損失でコンデンサを充電できるキャパシタの充放電方法および電力変換装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the charging / discharging method and power converter device of a capacitor which can charge a capacitor | condenser with little energy loss.

本発明では、上記問題を解決するために、出力電圧が可変の電力変換装置を介してコンデンサに充電を行うキャパシタの充放電方法であって、前記電力変換装置を与えられた電源と接続して、前記出力電圧を連続して、あるいは段階的に上昇させながら前記コンデンサに電荷を充電することを特徴とするキャパシタの充放電方法が提供される。   In order to solve the above problem, the present invention provides a capacitor charging / discharging method for charging a capacitor via a power converter having a variable output voltage, wherein the power converter is connected to a given power source. There is provided a method for charging and discharging a capacitor, wherein the capacitor is charged with electric charges while increasing the output voltage continuously or stepwise.

また、本発明では直流電源によって与えられた電圧から連続的に変化する出力電圧を取り出す電力変換装置において、前記直流電源より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続されたインダクタおよびスイッチングトランジスタによって前記出力電圧を所定電圧まで昇圧するDC/DCコンバータと、前記コンデンサの電圧に基づいて、前記コンデンサに供給される電流値が一定の大きさに保持されるように前記スイッチングトランジスタの導通時間を制御する制御回路とを具備することを特徴とする電力変換装置が提供できる。   Further, in the present invention, in a power converter that extracts an output voltage that continuously changes from a voltage applied by a DC power supply, a capacitor that accumulates electrical energy output from the DC power supply, and the DC power supply and the capacitor A DC / DC converter that boosts the output voltage to a predetermined voltage by an inductor and a switching transistor connected therebetween, and a current value supplied to the capacitor is maintained at a constant magnitude based on the voltage of the capacitor Thus, a power conversion device comprising a control circuit for controlling the conduction time of the switching transistor can be provided.

また、本発明では直流電源によって与えられた電圧から段階的に変化する出力電圧を取り出す電力変換装置において、前記直流電源より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続された複数のキャパシタを複数のスイッチによって切り替えることで、異なる電圧を出力するDC/DCコンバータと、前記コンデンサへの出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように前記複数のスイッチをオンオフ制御する制御回路とを具備することを特徴とする電力変換装置が提供できる。   Further, in the present invention, in a power converter that extracts an output voltage that changes stepwise from a voltage applied by a DC power supply, a capacitor that accumulates electrical energy output from the DC power supply, and the DC power supply and the capacitor By switching a plurality of capacitors connected between them by a plurality of switches, a DC / DC converter that outputs different voltages, and turning on and off the plurality of switches so that the output voltage to the capacitors is gradually switched to a large value. It is possible to provide a power conversion device including a control circuit for controlling.

さらに、本発明では直流電源によって与えられた電圧から段階的に変化する出力電圧を取り出す電力変換装置において、前記直流電源より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、トランスの一次側、または二次側の巻線に設けたタップのスイッチを切り替えることで、その巻線比が変更可能なDC/DCコンバータと、前記コンデンサへの出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように前記複数のスイッチをオンオフ制御する制御回路とを具備することを特徴とする電力変換装置が提供できる。   Furthermore, in the present invention, in a power converter that extracts an output voltage that changes stepwise from a voltage supplied by a DC power supply, a capacitor that stores electrical energy output from the DC power supply, a primary side of the transformer, or a secondary side By switching the tap switch provided on the side winding, the DC / DC converter whose winding ratio can be changed, and the plurality of switches so that the output voltage to the capacitor is gradually switched to a large value. It is possible to provide a power conversion device including a control circuit that performs on / off control.

本発明によれば、与えられた電源の電圧(E)をもとに高効率の電力変換装置を用いて変換して、容量(C)のコンデンサを充電するための電圧(V)を連続的に、または段階的に上昇させることができる。このとき、電力変換装置の電力効率が100%であって、その出力電圧が連続的に変化し、コンデンサを充電する経路の寄生抵抗が無視できるとするならば、電源から供給されるエネルギーが理論上では、∫V・Cdv=CE2/2となって、エネルギー損失を生じない。実際には、この式のように損失を0とすることは不可能ではあるが、たとえば電力変換装置の変換効率が80%で、寄生抵抗による電圧降下が0.1Eに抑えられるとしたときは、電源から供給されるエネルギーは0.75CE2となってエネルギー損失を従来の半分に低減できる。 According to the present invention, a voltage (V) for charging a capacitor having a capacity (C) is continuously converted by using a high-efficiency power conversion device based on a given power supply voltage (E). Or step by step. At this time, if the power efficiency of the power converter is 100%, the output voltage continuously changes, and the parasitic resistance of the path for charging the capacitor can be ignored, the energy supplied from the power supply is theoretically in the above, it becomes a ∫V · Cdv = CE 2/2 , does not result in energy loss. Actually, it is impossible to reduce the loss to 0 as in this equation, but when the conversion efficiency of the power converter is 80% and the voltage drop due to parasitic resistance is suppressed to 0.1E, for example. The energy supplied from the power source is 0.75CE 2, and the energy loss can be reduced to half of that in the prior art.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a power conversion device according to the first embodiment.

同図において、直流電圧Eの電源1は連続的に出力電圧が可変するDC/DCコンバータ41を介して容量Cのコンデンサ2と接続される。電源1より出力される電気エネルギーは、コンデンサ2と直列に挿入された微小抵抗値の電流検出抵抗R1を介して蓄積される。DC/DCコンバータ41は、インダクタL1の電流をスイッチングすることによって、電源1の出力電圧を所定電圧まで昇圧するように構成されている。   In the figure, a power source 1 having a DC voltage E is connected to a capacitor 2 having a capacitance C via a DC / DC converter 41 whose output voltage is continuously variable. The electric energy output from the power supply 1 is accumulated through a current detection resistor R1 having a minute resistance value inserted in series with the capacitor 2. The DC / DC converter 41 is configured to boost the output voltage of the power source 1 to a predetermined voltage by switching the current of the inductor L1.

ここでは、電源1の直流電圧Eを最初から目標値とするのではなく、コンデンサ2の充電に要求される時間と経路の寄生抵抗値とから計算して、DC/DCコンバータ41により最低限必要な程度に制御しながら上昇させていくことで、低エネルギー損失でのコンデンサ2の充電が実現できる。   Here, the DC voltage E of the power source 1 is not set as a target value from the beginning, but is calculated from the time required for charging the capacitor 2 and the parasitic resistance value of the path, and is minimum required by the DC / DC converter 41. Charging the capacitor 2 with low energy loss can be realized by raising it while controlling it to a certain extent.

このDC/DCコンバータ41の具体的な制御方法としては、たとえばコンデンサ2と直列に微小な電流検出抵抗R1を入れて、その電圧降下が一定になるように制御するようにしている。すなわち、コンデンサ2を充電するための電流値が一定に保持されるように制御する。コンデンサ2の充電電流の大きさは、コンデンサ2の容量値Cと、電力変換装置に要求される充電時間を考慮して決めることができる。   As a specific control method of the DC / DC converter 41, for example, a minute current detection resistor R1 is inserted in series with the capacitor 2, and the voltage drop is controlled to be constant. That is, the current value for charging the capacitor 2 is controlled to be kept constant. The magnitude of the charging current of the capacitor 2 can be determined in consideration of the capacitance value C of the capacitor 2 and the charging time required for the power converter.

図2は、図1の電力変換装置の具体的構成を示す図である。
同図により、DC/DCコンバータ41とその制御回路5の具体的な構成について説明する。DC/DCコンバータ41は、ソースが電源1の+電極と接続されたスイッチングトランジスタQ1と、スイッチングトランジスタQ1のドレインに一端が接続されたインダクタL1と、インダクタL1とスイッチングトランジスタQ1のドレインとの接続点にアノードが接続され、カソードが電源1の−電極と接続されたフライホイールダイオードD1とから構成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of the power conversion device in FIG. 1.
The specific configuration of the DC / DC converter 41 and its control circuit 5 will be described with reference to FIG. The DC / DC converter 41 includes a switching transistor Q1 whose source is connected to the + electrode of the power supply 1, an inductor L1 whose one end is connected to the drain of the switching transistor Q1, and a connection point between the inductor L1 and the drain of the switching transistor Q1. And a flywheel diode D1 having a cathode connected to the negative electrode of the power source 1 and an anode connected thereto.

制御回路5は、それぞれ抵抗R2,R3を介して電流検出抵抗R1の両端と正負の入力端子とが接続されるオペアンプ6と、抵抗R2のオペアンプ6側の端子に接続される定電流源7と、オペアンプ6の負入力端子と出力端子との間に接続されるコンデンサC1と、オペアンプ6の出力端子に接続され、基準の三角波信号と比較するためのコンパレータ8とから構成され、このコンパレータ8の出力端子がスイッチングトランジスタQ1のゲートに接続されている。   The control circuit 5 includes an operational amplifier 6 to which both ends of the current detection resistor R1 and positive and negative input terminals are connected via resistors R2 and R3, and a constant current source 7 connected to a terminal on the operational amplifier 6 side of the resistor R2, respectively. The capacitor C1 connected between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier 6 and the comparator 8 connected to the output terminal of the operational amplifier 6 for comparing with the reference triangular wave signal. The output terminal is connected to the gate of the switching transistor Q1.

この制御回路5では、オペアンプ6に接続された抵抗R3とコンデンサC1によって位相が補償され、スイッチングトランジスタQ1に対するオンオフの間隔を制御できる。また、インダクタL1からコンデンサ2に流れ込む充電電流Iの大きさは、電流検出抵抗R1と抵抗R2の抵抗値の比によって決定される。すなわち、定電流源7における電流値をI1とするとき、充電電流Iは下記の式(2)により制御できる。   In the control circuit 5, the phase is compensated by the resistor R3 and the capacitor C1 connected to the operational amplifier 6, and the ON / OFF interval with respect to the switching transistor Q1 can be controlled. The magnitude of the charging current I flowing from the inductor L1 into the capacitor 2 is determined by the ratio of the resistance values of the current detection resistor R1 and the resistor R2. That is, when the current value in the constant current source 7 is I1, the charging current I can be controlled by the following equation (2).

I=I1×(R2/R1) …(2)
以上、第1の実施形態では、直流電圧Eの電源1より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサ2と、電源1とコンデンサ2との間に接続されたインダクタL1およびスイッチングトランジスタQ1によって出力電圧を所定電圧まで昇圧するDC/DCコンバータ41と、コンデンサ2の電圧に基づいて、コンデンサ2に供給される電流値が一定の大きさに保持されるようにスイッチングトランジスタQ1の導通時間を制御する制御回路5とを具備したので、低エネルギー損失でのコンデンサ2の充電が実現できる。
I = I1 × (R2 / R1) (2)
As described above, in the first embodiment, the output voltage is set by the capacitor 2 that stores the electric energy output from the power source 1 of the DC voltage E, and the inductor L1 and the switching transistor Q1 that are connected between the power source 1 and the capacitor 2. A DC / DC converter 41 that boosts the voltage to a predetermined voltage, and a control circuit that controls the conduction time of the switching transistor Q1 based on the voltage of the capacitor 2 so that the current value supplied to the capacitor 2 is maintained at a constant magnitude. Therefore, the capacitor 2 can be charged with low energy loss.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。
この電力変換装置では、直流電圧Eの電源1が段階的に出力電圧が可変するDC/DCコンバータ42を介して容量Cのコンデンサ2と接続される。このDC/DCコンバータ42は、容量Cのコンデンサ2に蓄積された電荷に応じて、その電圧値を検出してコンデンサ2への出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように制御するスイッチトキャパシタ方式のものを用いている。スイッチトキャパシタ方式の電力変換装置では、出力電圧比を可変とするために、複数のキャパシタとそれらの接続を切り替えるための複数のスイッチが用いられ、その出力電圧比がスイッチトキャパシタの回路構造で決まる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a power conversion device according to the second embodiment of the present invention.
In this power converter, a power source 1 having a DC voltage E is connected to a capacitor 2 having a capacity C via a DC / DC converter 42 whose output voltage varies stepwise. This DC / DC converter 42 detects the voltage value according to the electric charge stored in the capacitor 2 having the capacity C, and controls so that the output voltage to the capacitor 2 is gradually switched to a larger value. Is used. In a switched capacitor type power conversion device, in order to make the output voltage ratio variable, a plurality of capacitors and a plurality of switches for switching their connection are used, and the output voltage ratio is determined by the circuit structure of the switched capacitor.

図4は、図3の電力変換装置の具体的構成を示す図である。
同図により、DC/DCコンバータ42の具体的な構成について説明する。DC/DCコンバータ42は3個のキャパシタC11〜C13と、これらのキャパシタC11〜C13の一端を電源1に接続するためのスイッチSi1〜Si3と、コンデンサ2に接続するためのスイッチSo1〜So3と、キャパシタC11〜C13の他端を接地するためのスイッチSg1〜Sg3と、キャパシタC11〜C13のいずれか2つを直列に接続するためのスイッチS12,S13,S23とから構成されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of the power conversion device in FIG. 3.
A specific configuration of the DC / DC converter 42 will be described with reference to FIG. The DC / DC converter 42 includes three capacitors C11 to C13, switches Si1 to Si3 for connecting one end of these capacitors C11 to C13 to the power supply 1, switches So1 to So3 for connecting to the capacitor 2, Switches Sg1 to Sg3 for grounding the other ends of the capacitors C11 to C13 and switches S12, S13, and S23 for connecting any two of the capacitors C11 to C13 in series.

簡単な例では、コンデンサ2個を並列に電源に接続して充電し、その後にそれらを切り離して直列に接続して放電することにより、コンデンサ2への出力電圧を2倍とすることができる。ここでは、3つのキャパシタC11〜C13によってコンデンサ2への出力電圧が3倍になるように構成されている。   In a simple example, two capacitors can be connected to a power supply in parallel and charged, and then they can be disconnected, connected in series and discharged, thereby doubling the output voltage to the capacitor 2. Here, the output voltage to the capacitor 2 is configured to be tripled by the three capacitors C11 to C13.

つぎに、出力電圧比を切り替えるためのスイッチSi1〜Si3、So1〜So3、Sg1〜Sg3、およびS12,S13,S23の切り替え動作について説明する。
図5は、第2の実施形態に係る電力変換装置における第1段階のスイッチング動作を示す等価回路図である。
Next, switching operations of the switches Si1 to Si3, So1 to So3, Sg1 to Sg3, and S12, S13, and S23 for switching the output voltage ratio will be described.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing a first-stage switching operation in the power conversion apparatus according to the second embodiment.

この第1段階では、電源1からその直流電源電圧Eの1/3だけがコンデンサ2に充電される。まず、タイミングT1でスイッチSi1、スイッチS12,S23、およびスイッチSg3をオンに、残りのスイッチをオフにする。これにより、3つのキャパシタC11〜C13が電源1に対して直列接続された状態で充電される。つぎのタイミングT2では、スイッチSo1〜So3とスイッチSg1〜Sg3をオンに、残りのスイッチをオフにすることで、3つのキャパシタC11〜C13が並列接続された状態で、コンデンサ2に対して放電される。必要に応じタイミングT1,T2の動作を繰り返し、この第1段階におけるスイッチ制御によって、最終的にコンデンサ2にはE/3の電圧値まで充電される。   In this first stage, only 1/3 of the DC power supply voltage E is charged to the capacitor 2 from the power supply 1. First, at timing T1, the switch Si1, the switches S12 and S23, and the switch Sg3 are turned on, and the remaining switches are turned off. As a result, the three capacitors C11 to C13 are charged in a state of being connected in series to the power source 1. At the next timing T2, the switches So1 to So3 and the switches Sg1 to Sg3 are turned on and the remaining switches are turned off, so that the capacitor 2 is discharged to the capacitor 2 in a state where the capacitors C11 to C13 are connected in parallel. The The operation at the timings T1 and T2 is repeated as necessary, and the capacitor 2 is finally charged to a voltage value of E / 3 by the switch control in the first stage.

図5に示す第1段階における各スイッチのオンオフ制御状態をまとめたのが、下記の表1である。   Table 1 below summarizes the ON / OFF control state of each switch in the first stage shown in FIG.

Figure 2006158073
Figure 2006158073

このタイミングT1の充電時に、電源1からキャパシタC11〜C13に供給される電力W1は下記の式(3)となるが、
W1=(E/3)×C(E/3)=CE2/9 …(3)
他方で、タイミングT2の放電時にコンデンサ2に蓄えられるエネルギーはCE2/18となる。したがって、第1段階におけるエネルギー損失は、CE2/18となることがわかる。
At the time of charging at the timing T1, the power W1 supplied from the power source 1 to the capacitors C11 to C13 is expressed by the following equation (3).
W1 = (E / 3) × C (E / 3) = CE 2/9 ... (3)
On the other hand, the energy stored in the capacitor 2 during the discharge of the timing T2 becomes CE 2/18. Therefore, the energy loss in the first stage, it can be seen that a CE 2/18.

図6は、第2段階のスイッチング動作を示す等価回路図である。
この第2段階では、コンデンサ2には電源1からその直流電源電圧Eの2/3まで充電される。まず、タイミングT3でスイッチSi1,Si2、スイッチS13,23、およびスイッチSg3をオンに、残りのスイッチをオフにする。これにより、キャパシタC11,C12の並列回路とキャパシタC13とが電源1に対して直列接続された状態で、3つのキャパシタC11〜C13は充電される。つぎのタイミングT4では、スイッチSo1,So3、スイッチS12、およびスイッチSg2,Sg3をオンに、残りのスイッチをオフにすることで、キャパシタC11,C12の直列回路とキャパシタC13とが電源1に対して並列接続された状態で、3つのキャパシタC11〜C13からコンデンサ2に対して放電される。必要に応じタイミングT3,T4の動作を繰り返し、この第2段階におけるスイッチ制御によって、最終的にコンデンサ2には2E/3の電圧値まで充電される。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing the switching operation of the second stage.
In this second stage, the capacitor 2 is charged from the power source 1 to 2/3 of the DC power source voltage E. First, at timing T3, the switches Si1 and Si2, the switches S13 and S23, and the switch Sg3 are turned on, and the remaining switches are turned off. Thus, the three capacitors C11 to C13 are charged in a state where the parallel circuit of the capacitors C11 and C12 and the capacitor C13 are connected in series to the power source 1. At the next timing T4, the switches So1, So3, the switch S12, and the switches Sg2, Sg3 are turned on, and the remaining switches are turned off, so that the series circuit of the capacitors C11, C12 and the capacitor C13 are connected to the power source 1. In a state of being connected in parallel, the capacitor 2 is discharged from the three capacitors C11 to C13. The operation at timings T3 and T4 is repeated as necessary, and the capacitor 2 is finally charged to a voltage value of 2E / 3 by the switch control in the second stage.

図6に示す第2段階における各スイッチのオンオフ制御状態をまとめたのが、下記の表2である。   Table 2 below summarizes the ON / OFF control state of each switch in the second stage shown in FIG.

Figure 2006158073
Figure 2006158073

このタイミングT3の充電時に、電源1からキャパシタC11〜C13に供給される電力W2は下記の式(4)となるが、
W2=2CE2/9 …(4)
他方で、タイミングT4の放電時にコンデンサ2に新たに蓄えられるエネルギーはCE2/6となる。したがって、第2段階におけるエネルギー損失も、第1段階と同じくCE2/18となる。
At the time of charging at the timing T3, the power W2 supplied from the power source 1 to the capacitors C11 to C13 is expressed by the following equation (4).
W2 = 2CE 2/9 ... ( 4)
On the other hand, energy is newly stored in the capacitor 2 during the discharge of the timing T4 becomes CE 2/6. Thus, energy loss in the second stage also, like the CE 2/18 and the first stage.

図7は、第3段階のスイッチング動作を示す等価回路図である。
この第3段階では、コンデンサ2には電源1が直接に充電する形となり、直流電源電圧Eまで充電される。すなわち、タイミングT5でスイッチSi1〜Si3、およびスイッチSg1〜Sg3をオンに、残りのスイッチをオフにする。これにより、キャパシタC11〜C13が電源1に対してそれぞれ並列接続された状態で充電される。つぎのタイミングT6では、スイッチSo1〜So3、およびスイッチSg1〜Sg3をオンに、残りのスイッチをオフにすることで、コンデンサ2に3つのキャパシタC11〜C13が電源1に対して並列接続された状態で放電される。必要に応じタイミングT5,T6の動作を繰り返し、この第3段階におけるスイッチ制御によって、最終的にコンデンサ2にはEの電圧値まで充電される。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing the switching operation in the third stage.
In this third stage, the capacitor 2 is charged directly by the power supply 1 and charged to the DC power supply voltage E. That is, at timing T5, the switches Si1 to Si3 and the switches Sg1 to Sg3 are turned on and the remaining switches are turned off. Thereby, the capacitors C11 to C13 are charged in a state of being connected in parallel to the power source 1, respectively. At the next timing T6, the switches So1 to So3 and the switches Sg1 to Sg3 are turned on and the remaining switches are turned off, so that three capacitors C11 to C13 are connected in parallel to the power source 1 to the capacitor 2. Is discharged. The operations at timings T5 and T6 are repeated as necessary, and the capacitor 2 is finally charged to the voltage value E by the switch control in the third stage.

図7に示す第3段階における各スイッチのオンオフ制御状態をまとめたのが、下記の表3である。   Table 3 below summarizes the ON / OFF control state of each switch in the third stage shown in FIG.

Figure 2006158073
Figure 2006158073

このタイミングT5の充電時に、電源1からキャパシタC11〜C13に供給される電力W3は下記の式(5)となるが、
W3=CE2/3 …(5)
他方で、タイミングT6の放電時にコンデンサ2に蓄えられるエネルギーは5CE2/18となる。したがって、第3段階におけるエネルギー損失は、第1段階、第2段階と同じくCE2/18となる。
At the time of charging at timing T5, the power W3 supplied from the power source 1 to the capacitors C11 to C13 is expressed by the following equation (5).
W3 = CE 2/3 ... ( 5)
On the other hand, the energy stored in the capacitor 2 during the discharge of the timing T6 becomes 5CE 2/18. Thus, energy loss in the third stage, the first stage, like the CE 2/18 and the second stage.

こうして、3段階に区分して充電するときのエネルギー損失の合計はCE2/6となって、はじめから電源電圧Eで充電する場合の損失CE2/2に比較すると1/3まで低減できる。 Thus, the total energy loss when charging by classifying into three levels can be reduced becomes CE 2/6, to 1/3 when compared to the loss CE 2/2 in the case of charging from the beginning in the power supply voltage E.

このように、電力変換装置の出力電圧がコンデンサ2の電圧より少し高くなるように、出力電圧比が低いほうから順に、回路構造を切り替えていくようにすれば、充電時のエネルギー損失を小さくして、高効率化の電力変換装置が実現できる。なお、さらに出力電圧比は小刻みに変えることによって効率を高めることもできるが、その場合には多くのキャパシタとスイッチによる回路構造としなくてはならない。   In this way, if the circuit structure is switched in order from the lowest output voltage ratio so that the output voltage of the power converter is slightly higher than the voltage of the capacitor 2, energy loss during charging is reduced. Thus, a highly efficient power conversion device can be realized. Further, the efficiency can be increased by changing the output voltage ratio in small increments, but in that case, a circuit structure with many capacitors and switches must be provided.

また、このスイッチトキャパシタ方式の電力変換装置は、DC/DCコンバータ42の回路構造と各キャパシタC11〜C13の容量が与えられれば、コンデンサ2の充電特性はスイッチングの回数で決まる。このため、コンデンサ2の電圧を検出して、回路構造を切り替えるだけでなく、あらかじめスイッチング動作をプログラミングしておくようにしてもよい。   Further, in this switched capacitor type power converter, if the circuit structure of the DC / DC converter 42 and the capacities of the capacitors C11 to C13 are given, the charging characteristics of the capacitor 2 are determined by the number of times of switching. For this reason, not only the circuit structure is switched by detecting the voltage of the capacitor 2, but the switching operation may be programmed in advance.

以上、第2の実施形態では、直流電圧Eの電源1より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサ2と、電源1とコンデンサ2との間に接続された複数のキャパシタC11〜C13を複数のスイッチSi1〜Si3、So1〜So3、Sg1〜Sg3、およびS12,S13,S23によって切り替えることで、異なる電圧を出力するDC/DCコンバータ42とを具備し、コンデンサ2への出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように複数のスイッチSi1〜Si3、So1〜So3、Sg1〜Sg3、およびS12,S13,S23をオンオフ制御するようにしたので、低エネルギー損失でコンデンサ2の充電が実現できる。   As described above, in the second embodiment, the capacitor 2 that stores electrical energy output from the power source 1 of the DC voltage E, and the plurality of capacitors C11 to C13 connected between the power source 1 and the capacitor 2 are connected to the plurality of switches. A DC / DC converter 42 that outputs different voltages by switching between Si1 to Si3, So1 to So3, Sg1 to Sg3, and S12, S13, and S23. Since the plurality of switches Si1 to Si3, So1 to So3, Sg1 to Sg3, and S12, S13, and S23 are controlled to be switched on and off, the capacitor 2 can be charged with low energy loss.

(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。
この電力変換装置は、直流電源1によって与えられた電圧から段階的に変化する出力電圧を取り出すものであって、ここでは、発振回路11、トランス12、および整流回路13によってDC/DCコンバータが構成されている。そして、このトランス12の二次側で巻線L21,L22,L23に設けたタップのスイッチsw11,sw12,sw13を切り替えることで、トランス12の巻線比が変更可能となる。また、検出・制御回路14はコンデンサ2への出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように、これらのスイッチsw11,sw12,sw13をオンオフ制御するものである。なお、これらのスイッチsw11,sw12,sw13は、動作速度の速い半導体スイッチを想定しているが、これに限定されるものではない。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a power conversion device according to the third embodiment of the present invention.
This power conversion device extracts an output voltage that changes stepwise from a voltage applied by a DC power supply 1. Here, a DC / DC converter is constituted by an oscillation circuit 11, a transformer 12, and a rectification circuit 13. Has been. Then, by switching the tap switches sw11, sw12, sw13 provided in the windings L21, L22, L23 on the secondary side of the transformer 12, the winding ratio of the transformer 12 can be changed. The detection / control circuit 14 controls the on / off of these switches sw11, sw12, and sw13 so that the output voltage to the capacitor 2 is gradually switched to a large value. Note that these switches sw11, sw12, and sw13 are assumed to be semiconductor switches having a high operating speed, but are not limited thereto.

図9は、図8の電力変換装置の具体的構成を示す図である。
同図により、DC/DCコンバータを構成する発振回路11、トランス12、および整流回路13の具体的な構成について説明する。発振回路11は、交流電源10と抵抗R11とから構成され、トランス12の一次巻線L11に所定のエネルギーを供給している。トランス12の二次側巻線は3つの巻線L21〜L23から構成され、巻線L21の一端はスイッチsw11を介してダイオードD11と接続されている。また、巻線L21とL22の接続点はスイッチsw12を介して、巻線L22とL23の接続点はスイッチsw13を介して、それぞれダイオードD11と接続されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a specific configuration of the power conversion device in FIG. 8.
The specific configuration of the oscillation circuit 11, the transformer 12, and the rectifier circuit 13 that constitute the DC / DC converter will be described with reference to FIG. The oscillation circuit 11 includes an AC power supply 10 and a resistor R11, and supplies predetermined energy to the primary winding L11 of the transformer 12. The secondary side winding of the transformer 12 includes three windings L21 to L23, and one end of the winding L21 is connected to the diode D11 via the switch sw11. The connection point between the windings L21 and L22 is connected to the diode D11 via the switch sw12, and the connection point between the windings L22 and L23 is connected to the diode D11 via the switch sw13.

ダイオードD11は整流回路13を構成するものであって、カソード側にコンデンサ2が接続されている。また、コンデンサ2には2つの直列接続されたコンデンサC21,C22からなる回路が並列に接続され、さらにこれらのコンデンサC21,C22に対して、初期電荷放電用スイッチ回路15を構成するスイッチsw21,sw22がそれぞれ並列に接続されている。   The diode D11 constitutes the rectifier circuit 13, and the capacitor 2 is connected to the cathode side. The capacitor 2 is connected in parallel with a circuit composed of two capacitors C21 and C22 connected in series. Further, the switches sw21 and sw22 constituting the initial charge discharging switch circuit 15 are connected to the capacitors C21 and C22. Are connected in parallel.

制御回路16は、スイッチsw21,sw22の接続点電位をそれぞれ基準電圧Vref1,Vref2と比較するコンパレータ17,18と、コンパレータ18の出力信号を反転するインバータ19と、コンパレータ17の出力信号、およびインバータ19の信号がそれぞれ入力するアンド回路20と、コンパレータ17の出力信号を反転するインバータ21とから構成されている。したがって、初期電荷放電用スイッチ回路15のスイッチsw21,sw22をオンオフ制御した後に、スイッチsw21,sw22の接続点の電圧レベルを制御回路16の基準電圧Vref1,Vref2と比較することにより、コンデンサC21,C22の電圧を検出し、トランス12の出力電圧がコンデンサ2の電圧を少し上回るように、出力電圧が低い側から順にスイッチsw11,sw12,sw13を切り替えるように制御することで、低エネルギー損失でのコンデンサ2の充電が可能になる。   The control circuit 16 compares the connection point potentials of the switches sw21 and sw22 with the reference voltages Vref1 and Vref2, respectively, the inverter 19 that inverts the output signal of the comparator 18, the output signal of the comparator 17, and the inverter 19 The AND circuit 20 to which each of the signals is input and the inverter 21 for inverting the output signal of the comparator 17 are configured. Therefore, after the switches sw21 and sw22 of the initial charge discharge switch circuit 15 are on / off controlled, the voltage levels at the connection points of the switches sw21 and sw22 are compared with the reference voltages Vref1 and Vref2 of the control circuit 16, thereby the capacitors C21 and C22. The capacitor with low energy loss is controlled by switching the switches sw11, sw12, and sw13 in order from the low output voltage so that the output voltage of the transformer 12 slightly exceeds the voltage of the capacitor 2. 2 can be charged.

以上、第3の実施形態では、直流電圧Eの電源1より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサ2と、トランス12の一次側、または二次側の巻線に設けたタップのスイッチsw11,sw12,sw13を切り替えることで、その巻線比が変更可能なDC/DCコンバータと、コンデンサ2への出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように複数のスイッチsw11,sw12,sw13をオンオフ制御する制御回路16を具備したので、低エネルギー損失でコンデンサ2の充電が実現できる。   As described above, in the third embodiment, the capacitor 2 that stores electrical energy output from the power source 1 of the DC voltage E and the tap switches sw11 and sw12 provided in the primary or secondary winding of the transformer 12 are used. , Sw13, and a DC / DC converter whose winding ratio can be changed, and a control for turning on and off the plurality of switches sw11, sw12, sw13 so that the output voltage to the capacitor 2 is gradually switched to a large value. Since the circuit 16 is provided, the capacitor 2 can be charged with low energy loss.

なお、図9の回路ではトランス12の二次巻線側のタップを切り替えているが、用途によっては、一次巻線側にタップを設けてもよく、あるいは一次側と二次側の両方で、タップの切り替えを行うようにしてもよい。また、タップを切り替えるのではなく、トランスの一次側の電圧を、DC/DCコンバータを用いて変換することも可能である。   In the circuit of FIG. 9, the tap on the secondary winding side of the transformer 12 is switched, but depending on the application, a tap may be provided on the primary winding side, or on both the primary side and the secondary side, Tap switching may be performed. Further, instead of switching taps, it is possible to convert the voltage on the primary side of the transformer using a DC / DC converter.

(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。
この電力変換装置では、少なくとも2つの巻線L31,L32で構成されたフライバックトランスTを介して出力電圧可変の電力を取り出すことができる。ここでは、フライバックトランスTの一次巻線L31に供給する電源をオンオフ制御するスイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q2がオンからオフに変化する際にフライバックトランスTの二次巻線L32に発生するフライバックパルスを整流する整流ダイオードD21と、整流ダイオードD21で整流された電流を蓄積するコンデンサ2と、一次巻線L31に対して直列に設けて、フライバックパルスを検出するフライバックパルス検出用抵抗R12と、制御回路30とから構成されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
In this power conversion device, power with variable output voltage can be taken out via a flyback transformer T formed of at least two windings L31 and L32. Here, the switching element Q2 that controls on / off of the power supplied to the primary winding L31 of the flyback transformer T, and the secondary winding L32 of the flyback transformer T when the switching element Q2 changes from on to off. A rectifier diode D21 for rectifying the flyback pulse, a capacitor 2 for accumulating the current rectified by the rectifier diode D21, and a resistor for detecting a flyback pulse provided in series with the primary winding L31. R12 and the control circuit 30 are comprised.

この制御回路30は、フライバックパルス検出用抵抗R12で検出されたフライバックパルス電流に応じてスイッチング素子Q2のオン時間を制御する制御信号を、そのオフ時間が一定となるように生成してスイッチング素子Q2の制御端子に供給するものであって、基準電源31と、この基準電源31が−入力端子に接続されている第1のコンパレータ32と、フリップフロップ回路33と、定電流源34と、この定電流源34を介して充電されるコンデンサC23と、定電流源34とコンデンサC23との接続点と+入力端子が接続されている第2のコンパレータ35と、第2のコンパレータ35の基準電源36と、コンデンサC23両端にそれぞれソースおよびドレインが接続されているスイッチング素子Q3とから構成されている。そして、第1のコンパレータ32の出力信号はフリップフロップ回路33のセット入力端子Sに供給され、第2のコンパレータ35の出力信号はフリップフロップ回路33のリセット入力端子Rに供給され、フリップフロップ回路33の出力信号Qはそれぞれスイッチング素子Q2のゲートとスイッチング素子Q3のゲートに供給されている。   The control circuit 30 generates a control signal for controlling the on-time of the switching element Q2 in accordance with the flyback pulse current detected by the flyback pulse detection resistor R12 so that the off-time is constant and performs switching. A reference power supply 31, a first comparator 32 to which the reference power supply 31 is connected to a negative input terminal, a flip-flop circuit 33, a constant current source 34, The capacitor C23 charged via the constant current source 34, the second comparator 35 to which the connection point between the constant current source 34 and the capacitor C23 and the + input terminal are connected, and the reference power source for the second comparator 35 36, and a switching element Q3 having a source and a drain connected to both ends of the capacitor C23, respectively. The output signal of the first comparator 32 is supplied to the set input terminal S of the flip-flop circuit 33, the output signal of the second comparator 35 is supplied to the reset input terminal R of the flip-flop circuit 33, and the flip-flop circuit 33. Are supplied to the gate of the switching element Q2 and the gate of the switching element Q3, respectively.

ここでは、フライバックパルス検出用抵抗R12を流れる電流によって、フライバックパルスが発生している期間に応じて一定のデューティーおよび周波数で制御信号を生成して、デューティーを適正な値で保持しながら高変換効率で充電ができる。   Here, a control signal is generated with a constant duty and frequency according to the period during which the flyback pulse is generated by the current flowing through the flyback pulse detection resistor R12, and the duty is kept at an appropriate value while maintaining a high value. Can be charged with conversion efficiency.

なお、上述した第1〜第4の実施形態では、いずれもストロボ点灯回路を負荷とするパルス電源を意図した電力変換装置について説明したが、本発明はこれらのものに限定されない。たとえば、負荷としてメモリのバックアップ等に使う大容量キャパシタを接続して、その充電を行うものとして、本発明の電力変換装置を用いることもできる。   In the first to fourth embodiments described above, the power conversion device intended for the pulse power supply having the strobe lighting circuit as a load has been described, but the present invention is not limited to these. For example, the power conversion device of the present invention can be used as a device for connecting and charging a large-capacity capacitor used for memory backup or the like as a load.

第1の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。It is a circuit diagram showing the power converter concerning a 1st embodiment. 図1の電力変換装置の具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the power converter device of FIG. 第2の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter device which concerns on 2nd Embodiment. 図3の電力変換装置の具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the power converter device of FIG. 第2の実施形態に係る電力変換装置における第1段階のスイッチング動作を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the switching operation of the 1st step in the power converter device which concerns on 2nd Embodiment. 同じく、第2段階のスイッチング動作を示す等価回路図である。Similarly, it is an equivalent circuit diagram showing the switching operation of the second stage. 同じく、第3段階のスイッチング動作を示す等価回路図である。Similarly, it is an equivalent circuit diagram showing the switching operation of the third stage. 第3の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter device which concerns on 3rd Embodiment. 図8の電力変換装置の具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the power converter device of FIG. 第4の実施形態に係る電力変換装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter device which concerns on 4th Embodiment. 従来のストロボ点灯回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the conventional strobe lighting circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 電源
2 コンデンサ
3 負荷
5 制御回路
6 オペアンプ
7 定電流源
8 コンパレータ
10 交流電源
11 発振回路
12 トランス
13 整流回路
14 検出・制御回路
41,42 DC/DCコンバータ
C11〜C13 キャパシタ
C21,C22 コンデンサ
D1 フライホイールダイオード
D11 ダイオード
L1 インダクタ
L11 一次巻線
L21〜L23 巻線
R1 電流検出抵抗
Si1〜Si3、So1〜So3、Sg1〜Sg3、S12,S13,S23、sw11,sw12,sw13、sw21,sw22 スイッチ
Q1 スイッチングトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply 2 Capacitor 3 Load 5 Control circuit 6 Operational amplifier 7 Constant current source 8 Comparator 10 AC power supply 11 Oscillation circuit 12 Transformer 13 Rectifier circuit 14 Detection / control circuit 41, 42 DC / DC converter C11-C13 Capacitor C21, C22 Capacitor D1 Fly Wheel diode D11 Diode L1 Inductor L11 Primary winding L21 to L23 Winding R1 Current detection resistance Si1 to Si3, So1 to So3, Sg1 to Sg3, S12, S13, S23, sw11, sw12, sw13, sw21, sw22 Switch Q1 Switching transistor

Claims (8)

出力電圧が可変の電力変換装置を介してコンデンサに充電を行うキャパシタの充放電方法において、
前記電力変換装置を与えられた電源と接続して、前記出力電圧を連続して、あるいは段階的に上昇させながら前記コンデンサに電荷を充電することを特徴とするキャパシタの充放電方法。
In a capacitor charging / discharging method of charging a capacitor via a power converter having a variable output voltage,
A method for charging and discharging a capacitor, comprising: connecting the power conversion device to a given power source, and charging the capacitor while increasing the output voltage continuously or stepwise.
前記コンデンサに負荷としてストロボ点灯回路を接続して、前記電荷を放電するようにしたことを特徴とする請求項1記載のキャパシタの充放電方法。   2. The capacitor charging / discharging method according to claim 1, wherein a strobe lighting circuit is connected to the capacitor as a load to discharge the electric charge. 直流電源によって与えられた電圧から連続的に変化する出力電圧を取り出す電力変換装置において、
前記直流電源より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、
前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続されたインダクタおよびスイッチングトランジスタによって前記出力電圧を所定電圧まで昇圧するDC/DCコンバータと、
前記コンデンサの電圧に基づいて、前記コンデンサに供給される電流値が一定の大きさに保持されるように前記スイッチングトランジスタの導通時間を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In a power converter that extracts an output voltage that continuously changes from a voltage given by a DC power supply,
A capacitor for accumulating electrical energy output from the DC power source;
A DC / DC converter that boosts the output voltage to a predetermined voltage by an inductor and a switching transistor connected between the DC power supply and the capacitor;
A control circuit for controlling the conduction time of the switching transistor based on the voltage of the capacitor so that a current value supplied to the capacitor is maintained at a constant magnitude;
A power conversion device comprising:
前記スイッチングトランジスタの導通時間は、前記コンデンサの容量値と前記コンデンサに設定される充電時間とから決定されていることを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 3, wherein the conduction time of the switching transistor is determined from a capacitance value of the capacitor and a charging time set in the capacitor. 直流電源によって与えられた電圧から段階的に変化する出力電圧を取り出す電力変換装置において、
前記直流電源より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、
前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続された複数のキャパシタを複数のスイッチによって切り替えることで、異なる電圧を出力するDC/DCコンバータと、
前記コンデンサへの出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように前記複数のスイッチをオンオフ制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In a power converter that extracts an output voltage that changes stepwise from a voltage given by a DC power supply,
A capacitor for accumulating electrical energy output from the DC power source;
A DC / DC converter that outputs different voltages by switching a plurality of capacitors connected between the DC power source and the capacitor by a plurality of switches;
A control circuit that performs on / off control of the plurality of switches so that an output voltage to the capacitor is gradually switched to a large value;
A power conversion device comprising:
直流電源によって与えられた電圧から段階的に変化する出力電圧を取り出す電力変換装置において、
前記直流電源より出力される電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、
トランスの一次側、または二次側の巻線に設けたタップのスイッチを切り替えることで、その巻線比が変更可能なDC/DCコンバータと、
前記コンデンサへの出力電圧が段階的に大きな値に切り替わるように前記複数のスイッチをオンオフ制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In a power converter that extracts an output voltage that changes stepwise from a voltage given by a DC power supply,
A capacitor for accumulating electrical energy output from the DC power source;
A DC / DC converter whose winding ratio can be changed by switching a tap switch provided on the transformer primary side or secondary side winding;
A control circuit that performs on / off control of the plurality of switches so that an output voltage to the capacitor is gradually switched to a large value;
A power conversion device comprising:
少なくとも2つのコイルで構成されたフライバックトランスを介して出力電圧可変の電力を取り出す電力変換装置において、
前記フライバックトランスの一次側コイルに供給する電源をオンオフ制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子がオンからオフに変化する際に前記フライバックトランスの二次側コイルに発生するフライバックパルスを整流する整流ダイオードと、
前記整流ダイオードで整流された電流を蓄積するコンデンサと、
前記一次側コイル、あるいは前記二次側コイルのいずれかに対して直列に設けて、前記フライバックパルスを検出するフライバックパルス検出用抵抗と、
前記フライバックパルス検出用抵抗で検出されたフライバックパルス電流に応じて前記スイッチング素子のオン時間を制御する制御信号を、そのオフ時間が一定となるように生成して前記スイッチング素子の制御端子に供給する制御回路と、
を具備することを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion apparatus that extracts power with variable output voltage via a flyback transformer configured with at least two coils,
A switching element that controls on / off of the power supplied to the primary coil of the flyback transformer;
A rectifier diode that rectifies a flyback pulse generated in a secondary coil of the flyback transformer when the switching element changes from on to off;
A capacitor for accumulating current rectified by the rectifier diode;
A flyback pulse detection resistor for detecting the flyback pulse, provided in series with either the primary side coil or the secondary side coil,
A control signal for controlling the on-time of the switching element in accordance with the flyback pulse current detected by the flyback pulse detection resistor is generated so that the off-time is constant, and is applied to the control terminal of the switching element. A control circuit to supply;
A power conversion device comprising:
前記コンデンサには、蓄積された電気エネルギーが放電される負荷回路が接続されていることを特徴とする請求項3ないし7のいずれかに記載の電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 3 to 7, wherein a load circuit for discharging the stored electric energy is connected to the capacitor.
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