JP2007288979A - Dc power supply apparatus - Google Patents

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貴文 水野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC power supply apparatus adapted to shorten the time required for a soft start while suppressing rush currents, in a DC power supply apparatus to which resistance loads are connected. <P>SOLUTION: A step-up/step-down chopper circuit 13 outputs after boosting or bucking an input voltage given from a battery 51 in response to control by a control circuit 15. An output capacitor Cout smoothes an output voltage of the step-up/step-down chopper circuit 13. A correspondence relationship between input voltage and duty of drive signal of transistor Q1 is registered in a soft start management table 16. When an operation of DC power supply apparatus 1 is started, a transistor Q2 is held in off state, while the transistor Q1 is driven by the drive signal having a duty corresponding to the input voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、抵抗性負荷に電力を供給する直流電源装置に係わる。   The present invention relates to a DC power supply device that supplies power to a resistive load.

直流電源装置の一形態として、図6に示すように、昇降圧チョッパ回路部110、昇降圧チョッパ回路部110を制御する制御部120、および昇降圧チョッパ回路部110の出力を平滑化する出力コンデンサCout を備える構成が知られている。ここでは、バッテリ電圧を昇圧または降圧して負荷に供給する構成を示している。なお、車載用の直流電源装置は、通常、バッテリ電圧を利用して所定で電圧を生成する。   As one form of the DC power supply device, as shown in FIG. 6, the step-up / step-down chopper circuit unit 110, the control unit 120 that controls the step-up / step-down chopper circuit unit 110, and the output capacitor that smoothes the output of the step-up / step-down chopper circuit unit 110 A configuration with Cout is known. Here, a configuration is shown in which the battery voltage is stepped up or stepped down and supplied to the load. Note that the in-vehicle DC power supply device normally generates a predetermined voltage using a battery voltage.

ところで、負荷を起動する際には、一般に、その負荷をできるだけ早く動作させることが要求される。例えば、暖房機器としてのヒータは、可能なかぎり早く室内を暖めることが望まれる。そして、この要求を満たすためには、負荷の起動時から十分な電流を供給する必要がある。   By the way, when starting a load, it is generally required to operate the load as soon as possible. For example, a heater as a heating device is desired to warm the room as soon as possible. In order to satisfy this requirement, it is necessary to supply a sufficient current from the start of the load.

他方、ヒータ等の抵抗性負荷が直流電源装置に接続される場合は、直流電源装置の動作を停止した後であっても、出力コンデンサCout に蓄積されている電荷がその負荷を介して流れる。すなわち、抵抗性負荷が接続されている場合は、直流電源装置の動作開始時において出力コンデンサCout はほぼ空状態になっている。したがって、負荷への電力供給の開始時には、まず、出力コンデンサCout を充電するために大きな電流(突入電流)が流れる。そして、この突入電流は、直流電源装置を構成する半導体素子やコイル等を破壊してしまうおそれがある。   On the other hand, when a resistive load such as a heater is connected to the DC power supply device, the electric charge accumulated in the output capacitor Cout flows through the load even after the operation of the DC power supply device is stopped. That is, when the resistive load is connected, the output capacitor Cout is almost empty at the start of the operation of the DC power supply device. Therefore, at the start of power supply to the load, first, a large current (inrush current) flows to charge the output capacitor Cout. And this inrush current has a possibility of destroying a semiconductor element, a coil, etc. which constitute a direct-current power supply device.

特許文献1には、この問題を解決しようとする技術が記載されている。特許文献1に記載のDC/DCコンバータは、昇圧回路および降圧回路を備え、起動時の一定期間は、降圧回路によるソフトスタートを行う。このソフトスタート過程では、降圧回路のスイッチング素子のデューティをゼロから徐々に上昇させてゆく。そして、DC/DCコンバータの入力電圧と出力電圧とがほぼ等しくなった後に通常の動作が行われる。したがって、この構成により突入電流が抑制される。
特開2005−354860号公報(図1、図2、明細書の段落0021等)
Patent Document 1 describes a technique for solving this problem. The DC / DC converter described in Patent Document 1 includes a booster circuit and a step-down circuit, and performs a soft start by the step-down circuit for a certain period of time at startup. In this soft start process, the duty of the switching element of the step-down circuit is gradually increased from zero. Then, normal operation is performed after the input voltage and the output voltage of the DC / DC converter become substantially equal. Therefore, the inrush current is suppressed by this configuration.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-354860 (FIGS. 1 and 2, paragraph 0021 of the specification, etc.)

上述のように、特許文献1に記載のDC/DCコンバータにおいては、突入電流を抑制することができる。しかし、このDC/DCコンバータは、ソフトスタート期間においてスイッチング素子のデューティをゼロから徐々に上昇させる構成なので、出力電圧が所望の値に上昇するまでに要する時間が長くなってしまう。このため、例えば、暖房機器としてのヒータに電力を供給する場合には、暖風の生成が遅れることになる。   As described above, in the DC / DC converter described in Patent Document 1, inrush current can be suppressed. However, since this DC / DC converter is configured to gradually increase the duty of the switching element from zero during the soft start period, the time required for the output voltage to rise to a desired value becomes long. For this reason, for example, when electric power is supplied to a heater as a heating device, generation of warm air is delayed.

本発明の課題は、抵抗性負荷が接続される直流電源装置において、突入電流を抑制しながらソフトスタートに要する時間を短縮することである。   An object of the present invention is to reduce the time required for soft start while suppressing inrush current in a DC power supply device to which a resistive load is connected.

本発明の直流電源装置は、入力電圧を検出する検出手段と、コイル、該コイルに接続されて降圧動作のために使用される第1のスイッチング素子、および前記コイルに接続されて昇圧動作のために使用される第2のスイッチング素子を備える昇降圧チョッパ回路と、前記第1および第2のスイッチング素子をPWM制御する制御手段と、前記昇降圧チョッパ回路の出力を平滑化する出力コンデンサと、入力電圧と前記第1のスイッチング素子を駆動するための駆動信号のデューティ値との対応関係を記憶する記憶手段、を有する。そして、前記制御手段は、負荷への電力供給を開始するときに、前記検出手段により検出される入力電圧に対応するデューティ値を前記記憶手段から取得し、前記第2のスイッチング素子をオフ状態に保持すると共に前記デューティ値を持った駆動信号で前記第1のスイッチング素子を駆動する。   The DC power supply device of the present invention includes a detecting means for detecting an input voltage, a coil, a first switching element connected to the coil and used for a step-down operation, and a boosting operation connected to the coil. A step-up / step-down chopper circuit including a second switching element used in the control circuit, PWM control means for controlling the first and second switching elements, an output capacitor for smoothing the output of the step-up / step-down chopper circuit, and an input Storage means for storing a correspondence relationship between a voltage and a duty value of a drive signal for driving the first switching element. When the control means starts supplying power to the load, the control means obtains a duty value corresponding to the input voltage detected by the detection means from the storage means, and turns the second switching element off. The first switching element is driven by the drive signal having the duty value while holding the signal.

上記直流電源装置において、負荷への電力供給の開始時に発生する突入電流は、入力電圧に依存する。したがって、入力電圧に応じてデューティ値を適切に設定すれば、負荷への電力供給の開始時に前記昇降圧チョッパ回路を流れる電流が抑制される。また、デューティ値としてゼロ以外の適切な値を設定すれば、出力電圧を急峻に上昇させることができる。   In the DC power supply, the inrush current generated at the start of power supply to the load depends on the input voltage. Therefore, if the duty value is appropriately set according to the input voltage, the current flowing through the step-up / step-down chopper circuit at the start of power supply to the load is suppressed. In addition, if an appropriate value other than zero is set as the duty value, the output voltage can be rapidly increased.

デューティ値は、例えば、この直流電源装置に接続される負荷および前記出力コンデンサの容量に基づいて、前記昇降圧チョッパ回路を流れる電流の最大値が前記コイルおよび前記第1のスイッチング素子の許容値以下でかつ近似するように予め設定される。このようにしてデューティ値を決定すれば、突入電流からコイルおよび第1のスイッチング素子を保護しつつ、出力コンデンサを充電するための時間を短縮できる。   The duty value is, for example, based on the load connected to the DC power supply device and the capacity of the output capacitor, and the maximum value of the current flowing through the step-up / down chopper circuit is less than the allowable value of the coil and the first switching element. And is set in advance so as to approximate. If the duty value is determined in this manner, the time for charging the output capacitor can be shortened while protecting the coil and the first switching element from the inrush current.

前記記憶手段は、入力電圧に対応づけて、前記デューティ値およびソフトスタート期間を定義するソフトスタート期間情報を記憶してもよい。この場合、前記制御手段は、前記ソフトスタート期間情報により定められる期間、前記デューティ値を持った駆動信号で前記第1のスイッチング素子を駆動する。この構成によれば、ソフトスタート期間を入力電圧に応じて必要最小限に短縮できる。   The storage means may store soft start period information defining the duty value and the soft start period in association with the input voltage. In this case, the control means drives the first switching element with a drive signal having the duty value for a period determined by the soft start period information. According to this configuration, the soft start period can be shortened to the minimum necessary according to the input voltage.

本発明のソフトスタート方法は、入力電圧を検出する検出手段と、コイル、該コイルに接続されて降圧動作のために使用される第1のスイッチング素子、および前記コイルに接続されて昇圧動作のために使用される第2のスイッチング素子を備える昇降圧チョッパ回路と、前記昇降圧チョッパ回路の出力を平滑化する出力コンデンサと、を有する直流電源装置において使用され、負荷への電力供給を開始するときに、前記第2のスイッチング素子をオフ状態に保持すると共に、前記検出手段により検出される入力電圧に対応するデューティ値を持った駆動信号で前記第1のスイッチング素子を駆動する。   The soft start method of the present invention includes a detection means for detecting an input voltage, a coil, a first switching element connected to the coil and used for a step-down operation, and a step-up operation connected to the coil. Used in a DC power supply device having a step-up / step-down chopper circuit having a second switching element used for the output and an output capacitor for smoothing the output of the step-up / step-down chopper circuit, and starting power supply to a load In addition, the second switching element is held in an OFF state, and the first switching element is driven with a drive signal having a duty value corresponding to the input voltage detected by the detection means.

本発明によれば、抵抗性負荷が接続される直流電源装置において、突入電流を抑制しながらソフトスタートに要する時間を短縮することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the DC power supply device to which a resistive load is connected, the time required for soft start can be shortened while suppressing inrush current.

図1は、本発明の実施形態の直流電源装置の構成を示す図である。なお、実施形態の直流電源装置1の入力端子にはバッテリ51が接続され、また、その出力端子には負荷52が接続される。負荷52は、抵抗性負荷であり、例えば、暖房機器として使用されるヒータである。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a DC power supply device according to an embodiment of the present invention. In addition, the battery 51 is connected to the input terminal of the DC power supply device 1 of the embodiment, and the load 52 is connected to the output terminal. The load 52 is a resistive load, for example, a heater used as a heating device.

入力電圧検出回路(検出手段)11は、直流電源装置1の入力電圧を検出する。直流電源装置1の入力電圧は、バッテリ51の出力電圧と実質的に同じである。シャント抵抗12は、直流電源装置1の入力電流を検出する。昇降圧チョッパ回路13は、コイルL、トランジスタ(第1のスイッチング素子)Q1、トランジスタ(第2のスイッチング素子)Q2、ダイオードD1、D2を備え、制御回路15からの指示に従って入力電圧を昇圧または降圧して出力する。昇降圧チョッパ回路12の動作については後で説明する。出力コンデンサCout は、昇降圧チョッパ回路13の出力を平滑化する。出力電圧検出回路14は、直流電源装置1の出力電圧を検出する。制御回路15は、検出されるパラメータ(すなわち、入力電圧、入力電流、出力電圧)に基づいて、昇降圧チョッパ回路13を制御するための駆動信号を生成する。駆動信号は、トランジスタQ1、Q2を駆動する1組の駆動信号から構成される。また、制御回路15は、ソフトスタート管理テーブル(記憶手段)16を備える。ソフトスタート管理テーブル16は、後で詳しく説明するが、直流電源装置1の動作開始時に実行するソフトスタートを制御する情報を記憶している。   The input voltage detection circuit (detection means) 11 detects the input voltage of the DC power supply device 1. The input voltage of the DC power supply device 1 is substantially the same as the output voltage of the battery 51. The shunt resistor 12 detects the input current of the DC power supply device 1. The step-up / step-down chopper circuit 13 includes a coil L, a transistor (first switching element) Q1, a transistor (second switching element) Q2, and diodes D1 and D2, and increases or decreases the input voltage according to an instruction from the control circuit 15. And output. The operation of the step-up / down chopper circuit 12 will be described later. The output capacitor Cout smoothes the output of the step-up / step-down chopper circuit 13. The output voltage detection circuit 14 detects the output voltage of the DC power supply device 1. The control circuit 15 generates a drive signal for controlling the step-up / step-down chopper circuit 13 based on detected parameters (that is, input voltage, input current, output voltage). The drive signal is composed of a set of drive signals for driving the transistors Q1 and Q2. The control circuit 15 also includes a soft start management table (storage means) 16. As will be described in detail later, the soft start management table 16 stores information for controlling soft start executed when the operation of the DC power supply device 1 is started.

上記構成の直流電源装置1において、降圧動作時(すなわち、入力電圧Vinよりも低い出力電圧Vout を生成する動作)には、トランジスタQ2をオフ状態に保持しながら、トランジスタQ1をチョッパ制御する。このとき、チョッパ制御のスイッチングサイクルを「T」、各スイッチングサイクルにおいてトランジスタQ1をオン状態に制御する時間を「Ton」、各スイッチングサイクルにおいてトランジスタQ1をオフ状態に制御する時間を「Toff 」とすると、PWM制御の駆動信号のデューティDは下式で表される。
D=Ton/T=Ton/(Ton+Toff )
この場合、出力電圧は下式で表される。
Vout =Vin×D=Vin×Ton/(Ton+Toff )
ここで、「Ton」がゼロでないものとすると、「0<D<1」となるので、降圧動作が実現される。
In the DC power supply device 1 configured as described above, during the step-down operation (that is, the operation of generating the output voltage Vout lower than the input voltage Vin), the transistor Q1 is chopper-controlled while the transistor Q2 is kept off. At this time, the switching cycle of the chopper control is “T”, the time for controlling the transistor Q1 to be turned on in each switching cycle is “Ton”, and the time for controlling the transistor Q1 to be turned off in each switching cycle is “Toff”. The duty D of the PWM control drive signal is expressed by the following equation.
D = Ton / T = Ton / (Ton + Toff)
In this case, the output voltage is expressed by the following equation.
Vout = Vin × D = Vin × Ton / (Ton + Toff)
Here, assuming that “Ton” is not zero, “0 <D <1” is satisfied, so that the step-down operation is realized.

一方、昇圧動作時(すなわち、入力電圧Vinよりも高い出力電圧Vout を生成する動作)には、トランジスタQ1をオン状態に保持しながら、トランジスタQ2をチョッパ制御する。このとき、各スイッチングサイクルにおいてトランジスタQ2をオン状態に制御する時間およびオフ状態に制御する時間をそれぞれ「Ton」および「Toff 」とすると、出力電圧は下式で表される。
Vout =Vin×(Ton+Toff )/Ton
ここで、「Ton」がゼロでないものとすると、「1<(Ton+Toff )/Ton」となるので、昇圧動作が実現される。
On the other hand, during the boosting operation (that is, the operation for generating the output voltage Vout higher than the input voltage Vin), the transistor Q2 is chopper-controlled while the transistor Q1 is kept on. At this time, if the time for controlling the transistor Q2 to be turned on and the time for controlling the transistor Q2 to be turned off in each switching cycle are “Ton” and “Toff”, respectively, the output voltage is expressed by the following equation.
Vout = Vin × (Ton + Toff) / Ton
Here, assuming that “Ton” is not zero, “1 <(Ton + Toff) / Ton”, so that the boosting operation is realized.

ところで、直流電源装置1に接続される負荷52は抵抗性負荷である。このため、直流電源装置1の動作が停止した後であっても、出力コンデンサCout に蓄積されている電荷はその負荷52を介して流れる。すなわち、直流電源装置1の動作開始時には、出力コンデンサCout はほぼ空状態になっている。したがって、負荷52への電力供給の開始時には所定の電圧を出力しようとすると、直流電源装置1においては、まず、出力コンデンサCout を充電するための大きな電流(突入電流)が流れる。そこで、実施形態の直流電源装置1は、突入電流から半導体素子やコイル等を保護するために、ソフトスタート機能を提供する。   Incidentally, the load 52 connected to the DC power supply device 1 is a resistive load. For this reason, even after the operation of the DC power supply 1 is stopped, the electric charge accumulated in the output capacitor Cout flows through the load 52. That is, when the operation of the DC power supply 1 is started, the output capacitor Cout is almost empty. Therefore, if a predetermined voltage is to be output at the start of power supply to the load 52, in the DC power supply device 1, a large current (inrush current) for charging the output capacitor Cout first flows. Therefore, the DC power supply device 1 according to the embodiment provides a soft start function in order to protect the semiconductor element, the coil, and the like from the inrush current.

図2は、ソフトスタート管理テーブル16の実施例である。ソフトスタート管理テーブル16は、「入力電圧」に対応づけて「デューティ」及び「ソフトスタート期間」が登録されている。「入力電圧」は、入力電圧検出回路11により検出される電圧である。「デューティ」は、ソフトスタート期間における降圧動作時にトランジスタQ1を駆動する駆動信号のデューティである。このデューティとしては、入力電圧に対して、昇降圧チョッパ回路13を流れる電流の最大値がコイルL、トランジスタQ1の許容値を超えない範囲で出来るだけ大きい値が選択される。なお、降圧動作時に昇降圧チョッパ回路13を流れる電流の最大値は、実質的に、入力電圧、負荷52の抵抗値、出力コンデンサCout の容量、トランジスタQ1のデューティにより決まる。ここで、負荷52の抵抗値および出力コンデンサCout の容量は予め決まっている。したがって、入力電圧に対してトランジスタQ1のデューティを指定することにより、降圧動作時に昇降圧チョッパ回路13を流れる電流を所定値(ここでは、コイルL、トランジスタQ1の許容値)以下に制限することができる。「ソフトスタート期間」は、直流電源装置1の動作開始時に上述の「デューティ」で降圧動作を実行する時間を表し、例えば、出力コンデンサCout を充電するために要する時間が設定される。なお、ソフトスタート管理テーブル16は、シミュレーションまたは実機での測定等により、予め作成されるものとする。   FIG. 2 is an example of the soft start management table 16. In the soft start management table 16, “duty” and “soft start period” are registered in association with “input voltage”. “Input voltage” is a voltage detected by the input voltage detection circuit 11. “Duty” is the duty of the drive signal that drives the transistor Q1 during the step-down operation in the soft start period. As the duty, a value as large as possible is selected with respect to the input voltage as long as the maximum value of the current flowing through the step-up / step-down chopper circuit 13 does not exceed the allowable values of the coil L and the transistor Q1. Note that the maximum value of the current flowing through the step-up / step-down chopper circuit 13 during the step-down operation is substantially determined by the input voltage, the resistance value of the load 52, the capacitance of the output capacitor Cout, and the duty of the transistor Q1. Here, the resistance value of the load 52 and the capacity of the output capacitor Cout are predetermined. Therefore, by specifying the duty of the transistor Q1 with respect to the input voltage, the current flowing through the step-up / down chopper circuit 13 during the step-down operation can be limited to a predetermined value (here, the allowable value of the coil L and the transistor Q1) or less. it can. The “soft start period” represents a time for performing the step-down operation at the above-described “duty” when the operation of the DC power supply device 1 is started. For example, a time required for charging the output capacitor Cout is set. The soft start management table 16 is created in advance by simulation or measurement with an actual machine.

図3は、直流電源装置1の動作開始時の処理を示すフローチャートである。ステップS1では、入力電圧検出回路11を利用して入力電圧を検出する。ステップS2では、検出した入力電圧をキーとしてソフトスタート管理テーブル16を検索し、対応する「デューティ」を取得する。このとき、検出した入力電圧に対応する「ソフトスタート期間」も抽出しておく。ステップS3では、トランジスタQ2をオフ状態に保持する。   FIG. 3 is a flowchart showing processing at the start of the operation of the DC power supply device 1. In step S1, the input voltage detection circuit 11 is used to detect the input voltage. In step S2, the soft start management table 16 is searched using the detected input voltage as a key, and the corresponding “duty” is acquired. At this time, a “soft start period” corresponding to the detected input voltage is also extracted. In step S3, the transistor Q2 is kept off.

ステップS4〜S5では、トランジスタQ1を駆動する駆動信号として、ステップS2で抽出した「デューティ」を持ったPWM信号を生成する。このPWM信号は、直流電源装置1が動作を開始したときから「ソフトスタート期間」が経過するまで継続的に出力される。そして、「ソフトスタート期間」が経過すると、直流電源装置1は通常モードへ移行する。なお、通常モードとは、この実施例では、出力電圧を所定値に保持するフィードバック制御で昇圧動作または降圧動作を実行する動作モードを意味する。   In steps S4 to S5, a PWM signal having the “duty” extracted in step S2 is generated as a drive signal for driving the transistor Q1. This PWM signal is continuously output until the “soft start period” elapses from when the DC power supply device 1 starts operating. When the “soft start period” elapses, the DC power supply device 1 shifts to the normal mode. In this embodiment, the normal mode means an operation mode in which a step-up operation or a step-down operation is performed by feedback control that holds the output voltage at a predetermined value.

図4は、直流電源装置1のソフトスタート動作を説明する図である。ここでは、通常モードとして昇圧動作が行われるものとしている。
ソフトスタート期間は、トランジスタQ2は、オフ状態に保持されている。また、トランジスタQ1の駆動信号のデューティは、入力電圧をキーとしてソフトスタート管理テーブル16から取得した値に設定されている。ここで、「デューティ」は、昇降圧チョッパ回路13を流れる電流の最大値がコイルL、トランジスタQ1の許容値を超えない範囲で設定されている。よって、突入電流からこれらの素子を保護することができる。また、「デューティ」は、上記範囲内で出来るだけ大きい値が選択されている。従って、上記素子を保護しながらソフトスタート期間を短くすることができる。特に、実施形態の直流電源装置1においては、その動作の開始直後からゼロでない所定のデューティでトランジスタQ1を駆動するので、特許文献1に記載の構成と比較して、ソフトスタート期間を短くできる。なお、特許文献1に記載のソフトスタートでは、スイッチング素子を駆動する信号のデューティをゼロから徐々に大きくしていくので、本発明の実施形態と比較して出力コンデンサが充電されるまでの時間が長くなり、この結果、ソフトスタート期間を長くする必要がある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the soft start operation of the DC power supply device 1. Here, the boosting operation is performed as the normal mode.
During the soft start period, the transistor Q2 is held in the off state. Further, the duty of the drive signal of the transistor Q1 is set to a value acquired from the soft start management table 16 using the input voltage as a key. Here, the “duty” is set in a range where the maximum value of the current flowing through the step-up / step-down chopper circuit 13 does not exceed the allowable values of the coil L and the transistor Q1. Therefore, these elements can be protected from inrush current. As the “duty”, a value as large as possible within the above range is selected. Therefore, the soft start period can be shortened while protecting the element. In particular, in the DC power supply device 1 of the embodiment, since the transistor Q1 is driven with a predetermined duty that is not zero immediately after the start of the operation, the soft start period can be shortened as compared with the configuration described in Patent Document 1. In the soft start described in Patent Document 1, since the duty of the signal for driving the switching element is gradually increased from zero, the time until the output capacitor is charged as compared with the embodiment of the present invention is increased. As a result, it is necessary to lengthen the soft start period.

なお、ソフトスタート期間を短くすることができれば、負荷52が運転指示を受けてから通常動作に入るまでの時間も短縮される。よって、例えば、負荷52がヒータであるものとすると、スイッチが投入されてから短時間のうちに温風が生成されるようになる。   If the soft start period can be shortened, the time from when the load 52 receives the driving instruction until the normal operation starts is also shortened. Therefore, for example, if the load 52 is a heater, warm air is generated within a short time after the switch is turned on.

また、図4に示す実施例では、ソフトスタート期間が終了して通常モードに移った直後は、降圧モードで動作する。ただし、ソフトスタート期間が終了した直後から昇圧モードで動作するようにしてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 4, the operation is performed in the step-down mode immediately after the soft start period ends and the mode is changed to the normal mode. However, the boost mode may be operated immediately after the soft start period ends.

図5は、実施形態のソフトスタート動作のシミュレーション結果を示す図である。ここでは、「デューティ=9.8%」および「ソフトスタート時間=40ms」が与えられている。このシミュレーションによれば、ソフトスタート期間において、入力電流(昇降圧チョッパ回路13を流れる電流に相当する)が小さく抑えられている一方で、出力電圧は急峻に上昇している。したがって、昇降圧チョッパ回路13を構成する各素子を保護しながら、出力電圧を早く目標電圧に近づけることが可能になる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of the soft start operation according to the embodiment. Here, “duty = 9.8%” and “soft start time = 40 ms” are given. According to this simulation, in the soft start period, the input current (corresponding to the current flowing through the step-up / step-down chopper circuit 13) is kept small, while the output voltage rises steeply. Therefore, it is possible to quickly bring the output voltage close to the target voltage while protecting each element constituting the step-up / step-down chopper circuit 13.

なお、上述の実施例では、ソフトスタート期間におけるトランジスタQ1の駆動信号のデューティが一定であるものとしているが、ゼロ以外の所定の正の値から徐々または段階的に増加するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the duty of the drive signal of the transistor Q1 in the soft start period is constant. However, the duty may be increased gradually or stepwise from a predetermined positive value other than zero.

また、直流電源装置1に接続される負荷52は、抵抗性負荷であるものとして説明したが、直流電源装置1は、他の負荷(例えば、容量性負荷や誘導性負荷)に電力を供給することも可能である。   Moreover, although the load 52 connected to the DC power supply device 1 has been described as a resistive load, the DC power supply device 1 supplies power to other loads (for example, a capacitive load or an inductive load). It is also possible.

本発明の実施形態の直流電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the DC power supply device of embodiment of this invention. ソフトスタート管理テーブルの実施例である。It is an Example of a soft start management table. 直流電源装置の動作開始時の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process at the time of the operation | movement start of a DC power supply device. 直流電源装置のソフトスタート動作を説明する図である。It is a figure explaining the soft start operation | movement of a DC power supply device. 実施形態のソフトスタート動作のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the soft start operation | movement of embodiment. 一般的な直流電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a general DC power supply device.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源装置
11 入力電圧検出回路
13 昇降圧チョッパ回路
15 制御回路
16 ソフトスタート管理テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply device 11 Input voltage detection circuit 13 Buck-boost chopper circuit 15 Control circuit 16 Soft start management table

Claims (4)

入力電圧を検出する検出手段と、
コイル、該コイルに接続されて降圧動作のために使用される第1のスイッチング素子、および前記コイルに接続されて昇圧動作のために使用される第2のスイッチング素子を備える昇降圧チョッパ回路と、
前記第1および第2のスイッチング素子をPWM制御する制御手段と、
前記昇降圧チョッパ回路の出力を平滑化する出力コンデンサと、
入力電圧と前記第1のスイッチング素子を駆動するための駆動信号のデューティ値との対応関係を記憶する記憶手段、を有し、
前記制御手段は、負荷への電力供給を開始するときに、前記検出手段により検出される入力電圧に対応するデューティ値を前記記憶手段から取得し、前記第2のスイッチング素子をオフ状態に保持すると共に前記デューティ値を持った駆動信号で前記第1のスイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする直流電源装置。
Detection means for detecting the input voltage;
A step-up / step-down chopper circuit comprising a coil, a first switching element connected to the coil and used for a step-down operation, and a second switching element connected to the coil and used for a step-up operation;
Control means for PWM controlling the first and second switching elements;
An output capacitor for smoothing the output of the step-up / down chopper circuit;
Storage means for storing a correspondence relationship between an input voltage and a duty value of a drive signal for driving the first switching element;
The control unit acquires a duty value corresponding to the input voltage detected by the detection unit from the storage unit when starting to supply power to the load, and holds the second switching element in an OFF state. And the first switching element is driven by a drive signal having the duty value.
前記デューティ値は、この直流電源装置に接続される負荷および前記出力コンデンサの容量に基づいて、前記昇降圧チョッパ回路を流れる電流の最大値が前記コイルおよび前記第1のスイッチング素子の許容値以下でかつ近似するように予め設定される
ことを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。
The duty value is based on a load connected to the DC power supply device and a capacity of the output capacitor, and a maximum value of a current flowing through the step-up / down chopper circuit is less than an allowable value of the coil and the first switching element. The DC power supply device according to claim 1, wherein the DC power supply device is preset so as to approximate.
前記記憶手段は、入力電圧に対応づけて、前記デューティ値およびソフトスタート期間を定義するソフトスタート期間情報を記憶し、
前記制御手段は、前記ソフトスタート期間情報により定められる期間、前記デューティ値を持った駆動信号で前記第1のスイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。
The storage means stores soft start period information defining the duty value and soft start period in association with an input voltage,
The DC power supply device according to claim 1, wherein the control means drives the first switching element with a drive signal having the duty value for a period determined by the soft start period information.
入力電圧を検出する検出手段と、コイル、該コイルに接続されて降圧動作のために使用される第1のスイッチング素子、および前記コイルに接続されて昇圧動作のために使用される第2のスイッチング素子を備える昇降圧チョッパ回路と、前記昇降圧チョッパ回路の出力を平滑化する出力コンデンサと、を有する直流電源装置のためのソフトスタート方法において、
負荷への電力供給を開始するときに、前記第2のスイッチング素子をオフ状態に保持すると共に、前記検出手段により検出される入力電圧に対応するデューティ値を持った駆動信号で前記第1のスイッチング素子を駆動する
ことを特徴とするソフトスタート方法。


Detection means for detecting an input voltage, a coil, a first switching element connected to the coil and used for a step-down operation, and a second switching connected to the coil and used for a step-up operation In a soft start method for a DC power supply device comprising a step-up / step-down chopper circuit comprising an element and an output capacitor for smoothing the output of the step-up / step-down chopper circuit,
When the power supply to the load is started, the second switching element is held in the OFF state, and the first switching is performed with a drive signal having a duty value corresponding to the input voltage detected by the detecting means. A soft start method characterized by driving an element.


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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009171757A (en) * 2008-01-17 2009-07-30 Sharp Corp Power supply circuit and electronic equipment having the same
JP2010124524A (en) * 2008-11-17 2010-06-03 Cosel Co Ltd Switching-type power unit
JP2010213501A (en) * 2009-03-11 2010-09-24 Omron Corp Power supply control device, method, and program
WO2011004870A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 株式会社明電舎 Electrical power control device and electrical power calculation method in electrical power control device
JP2011193550A (en) * 2010-03-11 2011-09-29 Toshiba Corp Pulse power supply unit and pulse voltage generation method therefor
JP2012085498A (en) * 2010-10-14 2012-04-26 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Power supply unit
JP2013013166A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Nichicon Corp Ac/dc conversion device
KR101422962B1 (en) 2012-12-28 2014-07-28 서울시립대학교 산학협력단 Power factor corrction circuit
CN104600977A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 阳光电源股份有限公司 Control method and control device of bidirectional DC/DC (Direct Current/Direct Current) converter cascade system
JP2015111972A (en) * 2013-12-06 2015-06-18 株式会社デンソー Switching power source device, electronic device, and on-vehicle device
US9276467B2 (en) 2012-03-27 2016-03-01 Socionext Inc. Control circuit for DC-DC converter, DC-DC converter, and control method of DC-DC converter
WO2016130999A3 (en) * 2015-02-15 2016-11-17 Skyworks Solutions, Inc. Boost converter having a buck supply voltage input
JP2018152974A (en) * 2017-03-13 2018-09-27 株式会社豊田自動織機 Forward method bidirectional dc-dc converter
CN112088481A (en) * 2018-05-15 2020-12-15 三菱电机株式会社 Power device driving apparatus and method of manufacturing the same
US11121622B2 (en) 2019-03-18 2021-09-14 Fuji Electric Co., Ltd. Control apparatus of switching power supply for generating drive signal of incremental on-width
CN114221535A (en) * 2021-12-21 2022-03-22 阳光电源股份有限公司 Vehicle-mounted charger, DCDC converter and control method

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009171757A (en) * 2008-01-17 2009-07-30 Sharp Corp Power supply circuit and electronic equipment having the same
JP2010124524A (en) * 2008-11-17 2010-06-03 Cosel Co Ltd Switching-type power unit
JP2010213501A (en) * 2009-03-11 2010-09-24 Omron Corp Power supply control device, method, and program
WO2011004870A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 株式会社明電舎 Electrical power control device and electrical power calculation method in electrical power control device
JP2011019332A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Meidensha Corp Method of calculating power in power control device
US20120109549A1 (en) * 2009-07-08 2012-05-03 Meidensha Corporation Electrical power control device and electrical power calculation method in electrical power control device
CN102474178A (en) * 2009-07-08 2012-05-23 株式会社明电舍 Electrical power control device and electrical power calculation method in electrical power control device
US8855953B2 (en) 2009-07-08 2014-10-07 Meidensha Corporation Electrical power control device and electrical power calculation method in electrical power control device
JP2011193550A (en) * 2010-03-11 2011-09-29 Toshiba Corp Pulse power supply unit and pulse voltage generation method therefor
JP2012085498A (en) * 2010-10-14 2012-04-26 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Power supply unit
JP2013013166A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Nichicon Corp Ac/dc conversion device
US9276467B2 (en) 2012-03-27 2016-03-01 Socionext Inc. Control circuit for DC-DC converter, DC-DC converter, and control method of DC-DC converter
KR101422962B1 (en) 2012-12-28 2014-07-28 서울시립대학교 산학협력단 Power factor corrction circuit
CN104600977A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 阳光电源股份有限公司 Control method and control device of bidirectional DC/DC (Direct Current/Direct Current) converter cascade system
JP2015111972A (en) * 2013-12-06 2015-06-18 株式会社デンソー Switching power source device, electronic device, and on-vehicle device
US9722485B2 (en) 2013-12-06 2017-08-01 Denso Corporation Switching power supply device, electric device, and vehicular device
WO2016130999A3 (en) * 2015-02-15 2016-11-17 Skyworks Solutions, Inc. Boost converter having a buck supply voltage input
JP2018152974A (en) * 2017-03-13 2018-09-27 株式会社豊田自動織機 Forward method bidirectional dc-dc converter
CN112088481A (en) * 2018-05-15 2020-12-15 三菱电机株式会社 Power device driving apparatus and method of manufacturing the same
US11121622B2 (en) 2019-03-18 2021-09-14 Fuji Electric Co., Ltd. Control apparatus of switching power supply for generating drive signal of incremental on-width
CN114221535A (en) * 2021-12-21 2022-03-22 阳光电源股份有限公司 Vehicle-mounted charger, DCDC converter and control method
CN114221535B (en) * 2021-12-21 2023-12-19 阳光电源股份有限公司 Vehicle-mounted charger, DCDC converter and control method

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