JP2008312285A - Dc-dc converter - Google Patents
Dc-dc converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008312285A JP2008312285A JP2007155393A JP2007155393A JP2008312285A JP 2008312285 A JP2008312285 A JP 2008312285A JP 2007155393 A JP2007155393 A JP 2007155393A JP 2007155393 A JP2007155393 A JP 2007155393A JP 2008312285 A JP2008312285 A JP 2008312285A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- output
- converter
- inductor
- transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、車両に搭載され、電圧変換を行うDC−DCコンバータに関するものである。 The present invention relates to a DC-DC converter that is mounted on a vehicle and performs voltage conversion.
従来、車両に搭載されるDC−DCコンバータとして、例えば特開2000−50402号公報に記載されるように、トランスの一次側にブリッジ回路を設け、トランスの二次側に整流回路を設け、ブリッジ回路及び整流回路を構成するスイッチング素子をオンオフ制御することにより電圧変換を行うDC−DCコンバータが知られている。 Conventionally, as a DC-DC converter mounted on a vehicle, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-50402, a bridge circuit is provided on the primary side of the transformer, and a rectifier circuit is provided on the secondary side of the transformer. 2. Description of the Related Art There is known a DC-DC converter that performs voltage conversion by controlling on / off of switching elements constituting a circuit and a rectifier circuit.
また、図4に示すように、DC−DCコンバータ101において、トランス102の一次側及び二次側にそれぞれブリッジ回路103、104を設け、それらのブリッジ回路103、104のスイッチング素子の切換の位相差を調整することにより、DC−DCコンバータ101の出力電力を調整することが考えられる。このDC−DCコンバータ101の出力電力は、図5に示すように、位相差を90度とした場合に最大値となり、0度及び180度に近づくほど小さくなる。
このような位相調整により出力制御を行うDC−DCコンバータ101にあっては、低出力時における電力制御の制御精度が低下するという問題点がある。すなわち、図5において、位相差が0度及び180度に近づくに連れて、単位位相当たりの出力変化が大きくなり、細かく出力電力を制御することが難しくなる。
The DC-
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、位相調整により出力制御を行いつつ、低出力時における出力制御の精度向上が図れるDC−DCコンバータを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and provides a DC-DC converter capable of improving output control accuracy at low output while performing output control by phase adjustment. With the goal.
すなわち、本発明に係るDC−DCコンバータは、直流電力を交流電力に変換する第一変換回路と、交流電力を直流電力に変換する第二変換回路と、前記第一変換回路が一次側に接続され、前記第二変換回路が二次側に接続されるトランスと、前記トランスと前記第二変換回路の間に配設されるインダクタと、前記インダクタのインダクタンスを増減させて出力電力を調整する出力電力調整手段とを備えて構成されている。 That is, the DC-DC converter according to the present invention includes a first conversion circuit that converts DC power into AC power, a second conversion circuit that converts AC power into DC power, and the first conversion circuit connected to the primary side. A transformer connected to the secondary side of the second conversion circuit, an inductor disposed between the transformer and the second conversion circuit, and an output for adjusting the output power by increasing or decreasing the inductance of the inductor Power adjusting means.
この発明によれば、インダクタのインダクタンスを増減させて出力電力を調整する出力電力調整手段を備えることにより、第一変換回路と第二変換回路のスイッチング位相差を調整して出力制御を行うに際し、インダクタのインダクタンスを増加させて出力電力を低下させることができる。その際、単位位相あたりの出力電力の変化量を小さくできるため、低出力時において出力制御を精度よく行える。 According to this invention, when the output control is performed by adjusting the switching phase difference between the first conversion circuit and the second conversion circuit by providing the output power adjustment means for adjusting the output power by increasing or decreasing the inductance of the inductor, The output power can be reduced by increasing the inductance of the inductor. At this time, since the amount of change in output power per unit phase can be reduced, output control can be performed with high accuracy at low output.
また本発明に係るDC−DCコンバータにおいて、前記第一変換回路及び前記第二変換回路におけるスイッチング位相差を調整して出力制御を行う出力制御手段を備えることが好ましい。 The DC-DC converter according to the present invention preferably includes output control means for performing output control by adjusting a switching phase difference in the first conversion circuit and the second conversion circuit.
また本発明に係るDC−DCコンバータにおいて、前記第一変換回路に入力される直流電力の電力量に応じて前記トランスの変圧比を調整する変圧調整手段を備えることが好ましい。 In the DC-DC converter according to the present invention, it is preferable that the DC-DC converter further includes a transformation adjusting unit that adjusts a transformation ratio of the transformer in accordance with an amount of DC power input to the first conversion circuit.
この発明によれば、入力電力量に応じてトランスの変圧比を調整することにより、入力電力が大きく変動してもそれに対応して電圧変換が可能となる。 According to the present invention, by adjusting the transformer transformation ratio according to the input power amount, even if the input power fluctuates greatly, voltage conversion can be performed correspondingly.
本発明によれば、位相調整により出力制御を行いつつ、低出力時における出力制御の精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of output control at low output while performing output control by phase adjustment.
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1に実施形態に係るDC−DCコンバータの回路概要図を示す。図2は、図1のDC−DCコンバータにおける出力特性の説明図である。 FIG. 1 shows a circuit schematic diagram of a DC-DC converter according to an embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of output characteristics in the DC-DC converter of FIG.
本実施形態に係るDC−DCコンバータ1は、電圧変換を行う装置であって、例えば車両に搭載され、車両にて発電した電力を電圧変換する場合に用いられる。この場合、車両にて発電した電力は、ハイブリッド車両においてモータジェネレータにより発電されインバータにより整流された電力であってもよいし、また車両から発せられる熱によって発電する排熱発電器により発電された電力であってもよい。 The DC-DC converter 1 according to the present embodiment is a device that performs voltage conversion, and is installed in, for example, a vehicle, and is used when voltage conversion is performed on electric power generated by the vehicle. In this case, the electric power generated by the vehicle may be electric power generated by a motor generator in a hybrid vehicle and rectified by an inverter, or may be electric power generated by an exhaust heat generator that generates electricity by heat generated from the vehicle. There may be.
図1に示すように、本実施形態に係るDC−DCコンバータ1は、第一ブリッジ回路2、第二ブリッジ回路3、トランス4、インダクタ5、スイッチ61、62及び制御部7を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the DC-DC converter 1 according to this embodiment includes a
第一ブリッジ回路2は、発電部10が出力する直流電力を入力し交流電力に変換する第一変換回路として機能するものであり、例えば四つのスイッチング素子21〜24を有するフルブリッジ回路により構成される。スイッチング素子21〜24としては、MOS型FET(Field Effect Transistor)が用いられる。
The
また、スイッチング素子21〜24として、ドレイン端子とソース端子との間に逆方向にダイオードを内蔵したものを用いることが好ましい。各スイッチング素子21〜24は、制御部7に接続されており、制御部7から出力される制御信号に応じてスイッチング動作を行う。
Moreover, as the
第一ブリッジ回路2の出力側には、トランス4が配設されている。トランス4は、第一ブリッジ回路2の出力電力を第二ブリッジ側へ電送するものであり、第一ブリッジ回路2側に接続される一次巻線41、第二ブリッジ回路3側に接続される二次巻線42を備えている。また、二次巻線42は、直列に接続される第一巻線部42a、第二巻線部42bを備えている。
A transformer 4 is disposed on the output side of the
トランス4と第二ブリッジ回路3との間には、インダクタ5が配設されている。インダクタ5は、第一インダクタ部51と第二インダクタ部52を直列に接続して構成されている。第一インダクタ部51及び第二インダクタ部52は、例えば所定のインダクタンスを有する巻線により構成される。
An
インダクタ5において、第一インダクタ部51と第二インダクタ部52の間の接続部分は、接続配線81によりトランス4の第一巻線部42a側の端部と接続されている。接続配線81には、スイッチ61が配設されている。スイッチ61は、開閉することにより接続配線81の遮断と導通を切り替えるものであり、制御部7から出力される制御信号により開閉制御されている。
In the
インダクタ5において、第一インダクタ部側の端部は、接続配線82によりトランス4の第一巻線部42aと第二巻線部42bの間の接続部分に接続されている。接続配線82には、スイッチ62が配設されている。スイッチ62は、開閉することにより接続配線82の遮断と導通を切り替えるものであり、制御部7から出力される制御信号により開閉制御されている。
In the
スイッチ61及びスイッチ62は、インダクタ5のインダクタンスを増減させてDC−DCコンバータ1の出力電力を調整する出力電力調整手段として機能するものである。すなわち、スイッチ61を閉じてオン状態とし、スイッチ62を開いてオフ状態とすることにより、トランス4の出力電圧に対して作用するインダクタ5のイダクタンスが第二インダクタ部52のインダクタンスのみとなり、DC−DCコンバータ1の出力電力を大きく調整することができる。
The
これに対し、スイッチ61を開いてオフ状態とし、スイッチ61を開いてオン状態とすることにより、トランス4の出力電圧に対して作用するインダクタ5のイダクタンスが第一インダクタ部51及び第二インダクタ部52のインダクタンスとなる。このため、DC−DCコンバータ1の出力電力を小さく調整することができる。
On the other hand, when the
また、スイッチ61及びスイッチ62は、トランス4の巻数比を変更して変圧比を調整する変圧調整手段としても機能する。すなわち、スイッチ61を閉じてオン状態とし、スイッチ62を開いてオフ状態とすることにより、トランス4の変圧動作に作用する二次側の巻線が第一巻線部42aと第二巻線部42bとなる。これに対し、スイッチ61を開いてオフ状態とし、スイッチ61を開いてオン状態とすることにより、トランス4の変圧動作に作用する二次側の巻線が第二巻線部42bのみとなる。
Further, the
このため、スイッチ61を閉じてオン状態としスイッチ62を開いてオフ状態とする場合には、トランス4の巻数比が小さくなり、変圧比を小さく調整することができる。一方、スイッチ61を開いてオフ状態としスイッチ61を開いてオン状態とすることにより、トランス4の巻数比が大きくなり、変圧比を大きく調整することができる。
Therefore, when the
このようにトランス4の巻数比を変更して変圧比を調整可能に構成することにより、第一ブリッジ回路2及び第二ブリッジ回路3のスイッチング周期を変更することなく、変圧比を変えることができる。
In this way, by changing the turns ratio of the transformer 4 so that the transformation ratio can be adjusted, the transformation ratio can be changed without changing the switching period of the
第二ブリッジ回路3は、トランス4から出力される交流電力を直流電力に変換する第二変換回路として機能するものであり、例えば四つのスイッチング素子31〜34を有するフルブリッジ回路により構成される。スイッチング素子31〜34としては、MOS型FETが用いられる。
The 2nd bridge circuit 3 functions as a 2nd conversion circuit which converts the alternating current power output from the transformer 4 into direct current power, for example, is comprised by the full bridge circuit which has the four switching elements 31-34. As the
また、スイッチング素子31〜34として、ドレイン端子とソース端子との間に逆方向にダイオードを内蔵したものを用いることが好ましい。各スイッチング素子31〜34は、制御部7に接続されており、制御部7から出力される制御信号に応じてスイッチング動作を行う。
Moreover, as the
第二ブリッジ回路3の出力側には、バッテリ11が接続されている。バッテリ11は、車両に搭載され、発電部10により発電される電力を蓄電するための蓄電器である。
A battery 11 is connected to the output side of the second bridge circuit 3. The battery 11 is a battery that is mounted on the vehicle and stores electric power generated by the
次に、本実施形態に係るDC−DCコンバータ1の動作について説明する。 Next, the operation of the DC-DC converter 1 according to this embodiment will be described.
図1において、まず、発電部10から出力された直流電力は、第一ブリッジ回路2に入力される。第一ブリッジ回路2のスイッチング素子21〜24は、制御部7により所定の周期でスイッチング制御されている。
In FIG. 1, first, DC power output from the
例えば、スイッチング素子21及び24がオン状態とされスイッチング素子22及び23がオフ状態とされ、その後スイッチング素子21及び24がオフ状態とされスイッチング素子22及び23がオン状態とされ、この動作が所定の周期で繰り返される。これにより、発電部10から出力された直流電力は、第一ブリッジ回路2によって交流電力に変換される。
For example, the switching
その交流電力は、トランス4に入力され変圧され、インダクタ5を通じて第二ブリッジ回路3に入力される。第二ブリッジ回路3のスイッチング素子31〜34は、制御部7により所定の周期でスイッチング制御されている。
The AC power is input to the transformer 4, transformed, and input to the second bridge circuit 3 through the
例えば、スイッチング素子31及び34がオン状態とされスイッチング素子32及び33がオフ状態とされ、その後スイッチング素子31及び34がオフ状態とされスイッチング素子32及び33がオン状態とされ、この動作が第一ブリッジ回路2のスイッチング周期と同一周期で繰り返される。これにより、第二ブリッジ回路3に入力された交流電力は、第二ブリッジ回路3によって交流電力に変換される。
For example, the switching
その際、制御部7からスイッチング素子21〜24及びスイッチング素子31〜34へ出力される制御信号によって、第二ブリッジ回路3のスイッチングタイミングを第一ブリッジ回路2のスイッチングのタイミングに対して遅らせることにより、第一ブリッジ回路2と第二ブリッジ回路3のスイッチングの位相差を生じさせることができる。この位相差を適宜調整することにより、DC−DCコンバータ1の出力電力を制御することができる。
At that time, by delaying the switching timing of the second bridge circuit 3 with respect to the switching timing of the
また、図2に示すように、発電部10からのDC−DCコンバータ1への入力電力に応じてインダクタ5のインダクタンスを増減させることにより、出力電力を調整することができる。例えば、発電部10の発電電力が所定値より大きい場合には、制御部7からスイッチ61をオン状態としスイッチ62をオフ状態とする制御信号が出力される。発電部10の発電電力が所定値より大きいか否かは、例えば発電部10の出力電圧を制御部7に入力しておき、その出力電圧値に基づいて判断すればよい。
As shown in FIG. 2, the output power can be adjusted by increasing or decreasing the inductance of the
スイッチ61がオン状態とされスイッチ62がオフ状態とされることにより、インダクタ5のインダクタンスが小さくなり、DC−DCコンバータ1の出力電力を大きく調整することができる。
When the
一方、発電部10の発電電力が所定値より大きくない場合には、制御部7からスイッチ61をオフ状態としスイッチ62をオン状態とする制御信号が出力される。スイッチ61がオフ状態とされスイッチ62がオン状態とされることにより、インダクタ5のインダクタンスが大きくなり、DC−DCコンバータ1の出力電力を小さく調整することができる。
On the other hand, when the generated power of the
また、スイッチ61、スイッチ62の開閉制御により、トランス4の変圧比を調整することができる。例えば、発電部10の発電電力が所定値より大きい場合にスイッチ61がオン状態とされスイッチ62がオフ状態とされることにより、トランス4の巻数比を小さくすることができ、トランス4の変圧比を小さく調整することができる。一方、発電部10の発電電力が所定値より大きくない場合にスイッチ61がオフ状態とされスイッチ62がオン状態とされることにより、トランス4の巻数比を大きくすることができ、トランス4の変圧比を大きく調整することができる。
Moreover, the transformation ratio of the transformer 4 can be adjusted by opening / closing control of the
このように入力電力に応じて変圧比を調整することにより、入力電力が増減して大きく変動する場合であっても、その変動に応じて電力変換を対応させることができる。 Thus, by adjusting the transformation ratio according to the input power, even if the input power fluctuates and fluctuates greatly, power conversion can be made to correspond to the fluctuation.
以上のように、本実施形態に係るDC−DCコンバータ1によれば、インダクタ5のインダクタンスを増減させて出力電力を調整することにより、第一ブリッジ回路2と第二ブリッジ回路3のスイッチング位相差を調整して出力制御を行うに際し、インダクタ5のインダクタンスを増加させて出力電力を低下させることができる。その際、単位位相あたりの出力電力の変化量を小さくできるため、低出力時において出力制御を精度よく行える。
As described above, according to the DC-DC converter 1 according to the present embodiment, the switching phase difference between the
例えば、図2において、インダクタ5のインダクタンスを増減させることにより、DC−DCコンバータ1の出力電力を切り替えられることが示されているが(図2の高出力、低出力)、低出力時の方が単位位相あたりの電力変化量を小さくでき、精密な電力制御を行えることとなる。具体的には、出力電力Pにおいて、低出力時における単位位相あたりの電力変化量をΔP1、高出力時における単位位相あたりの電力変化量をΔP2とすると、図2においてΔP2よりΔP1の方が小さくなり、細かく出力電力を制御できることがわかる。 For example, FIG. 2 shows that the output power of the DC-DC converter 1 can be switched by increasing / decreasing the inductance of the inductor 5 (high output, low output in FIG. 2). However, the amount of power change per unit phase can be reduced, and precise power control can be performed. Specifically, in the output power P, if the power change amount per unit phase at low output is ΔP1, and the power change amount per unit phase at high output is ΔP2, ΔP1 is smaller than ΔP2 in FIG. It can be seen that the output power can be finely controlled.
また、本実施形態に係るDC−DCコンバータ1によれば、入力電力量に応じてトランス4の変圧比を調整することにより、入力電力が大きく変動してもそれに対応して電圧変換ができる。このため、車両における発電部10の発電量が大きく増減する場合であっても適切な電力の蓄電が可能となる。
In addition, according to the DC-DC converter 1 according to the present embodiment, by adjusting the transformation ratio of the transformer 4 in accordance with the input power amount, voltage conversion can be performed corresponding to the input power even if it fluctuates greatly. For this reason, even when the power generation amount of the
なお、上述した実施形態は本発明に係るDC−DCコンバータの一例を説明したものであり、本発明に係るDC−DCコンバータは本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係るDC−DCコンバータは、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係るDC−DCコンバータを変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 In addition, embodiment mentioned above demonstrated an example of the DC-DC converter which concerns on this invention, and the DC-DC converter which concerns on this invention is not limited to what was described in this embodiment. The DC-DC converter according to the present invention may be modified from the DC-DC converter according to the embodiment or applied to other ones without changing the gist described in each claim.
例えば、本実施形態ではDC−DCコンバータ1の出力電力を二段階に調整する場合について説明したが、三段階又はそれ以上の段階で調整してもよい。図3に示すように、インダクタ5のインダクタの増減を三段階に切換可能とし、トランス4の変圧調整を三段階に切換可能としてもよい。
For example, although the case where the output power of the DC-DC converter 1 is adjusted in two stages has been described in the present embodiment, the output power may be adjusted in three stages or more. As shown in FIG. 3, the increase / decrease of the inductor of the
1…DC−DCコンバータ、2…第一ブリッジ回路、3…第二ブリッジ回路、4…トランス、5…インダクタ、7…制御部、10…発電部、11…バッテリ、21〜24…スイッチング素子、31〜34…スイッチング素子、61、62…スイッチ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC-DC converter, 2 ... 1st bridge circuit, 3 ... 2nd bridge circuit, 4 ... Transformer, 5 ... Inductor, 7 ... Control part, 10 ... Power generation part, 11 ... Battery, 21-24 ... Switching element, 31-34 ... switching elements, 61, 62 ... switches.
Claims (3)
交流電力を直流電力に変換する第二変換回路と、
前記第一変換回路が一次側に接続され、前記第二変換回路が二次側に接続されるトランスと、
前記トランスと前記第二変換回路の間に配設されるインダクタと、
前記インダクタのインダクタンスを増減させて出力電力を調整する出力電力調整手段と、
を備えたDC−DCコンバータ。 A first conversion circuit for converting DC power to AC power;
A second conversion circuit for converting AC power into DC power;
A transformer in which the first converter circuit is connected to the primary side and the second converter circuit is connected to the secondary side;
An inductor disposed between the transformer and the second conversion circuit;
Output power adjusting means for adjusting the output power by increasing or decreasing the inductance of the inductor;
DC-DC converter provided with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007155393A JP2008312285A (en) | 2007-06-12 | 2007-06-12 | Dc-dc converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007155393A JP2008312285A (en) | 2007-06-12 | 2007-06-12 | Dc-dc converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008312285A true JP2008312285A (en) | 2008-12-25 |
Family
ID=40239376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007155393A Pending JP2008312285A (en) | 2007-06-12 | 2007-06-12 | Dc-dc converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008312285A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014135847A (en) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Switching power-supply device |
JP2016149834A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 新電元工業株式会社 | Dc/dc converter |
-
2007
- 2007-06-12 JP JP2007155393A patent/JP2008312285A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014135847A (en) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Switching power-supply device |
JP2016149834A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 新電元工業株式会社 | Dc/dc converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6942852B2 (en) | Insulated DC / DC converter for wide output voltage range and its control method | |
US10079545B2 (en) | Current resonant type DC voltage converter, control integrated circuit, and current resonant type DC voltage conversion method | |
JP6172277B2 (en) | Bidirectional DC / DC converter | |
JP6057186B2 (en) | Battery charger | |
JP5558631B2 (en) | Power conversion device and in-vehicle power supply device including the same | |
JP6003932B2 (en) | Power conversion apparatus and start method thereof | |
JP5741558B2 (en) | Power converter | |
JP6292497B2 (en) | Power converter, power conditioner | |
JP3142435U (en) | 1-stage power factor correction circuit | |
JP6102898B2 (en) | Power converter | |
JP2015204639A (en) | Power conversion apparatus and control method thereof | |
US20140198538A1 (en) | Power converter with current feedback loop | |
JP5783195B2 (en) | Power supply device and control method | |
JP2020092592A (en) | DC/DC converter | |
JP2020202644A (en) | converter | |
JP2008312285A (en) | Dc-dc converter | |
JP5420080B2 (en) | Power converter | |
JP2019009848A (en) | Dc-dc converter, power supply system employing the same, and automobile employing the power supply system | |
US9755513B2 (en) | Bidirectional DC converter comprising a core with permanent magnetization | |
JP4361334B2 (en) | DC / DC converter | |
JP6994580B2 (en) | Power converter and control method of power converter | |
JP5012715B2 (en) | DC-DC converter | |
WO2020012895A1 (en) | Dc-dc converter | |
JP5452093B2 (en) | Isolated converter | |
JP2009254195A (en) | Dc-dc converter |