JP2014155260A - Voltage compensation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧補償回路に関し、特に、蓄電池等の直流電源から供給される出力電圧の低下を補償する電圧補償回路に関するものである。 The present invention relates to a voltage compensation circuit, and more particularly to a voltage compensation circuit that compensates for a decrease in output voltage supplied from a DC power source such as a storage battery.
蓄電池等の直流電源から負荷装置に電力を供給する場合、常に一定の電圧が安定的に供給されることが望ましい。しかし、直流電源が蓄電池である場合、その出力電圧はその充電レベルに応じて低下するので、常に一定の電圧を得ることはできない。この問題を解決するため、特許文献１には、蓄電池の出力電圧が所定の電圧以上のときにはこれをそのまま負荷装置に供給し、蓄電池の出力電圧が所定の電圧よりも低くなったときにはＤＣＤＣコンバータ（昇圧回路）を介して負荷装置に電圧を供給する電圧補償回路が開示されている。 When power is supplied to a load device from a DC power source such as a storage battery, it is desirable that a constant voltage is always stably supplied. However, when the direct current power source is a storage battery, the output voltage decreases according to the charge level, and thus a constant voltage cannot always be obtained. In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses that when the output voltage of the storage battery is equal to or higher than a predetermined voltage, it is supplied to the load device as it is, and when the output voltage of the storage battery becomes lower than the predetermined voltage, a DCDC converter ( A voltage compensation circuit for supplying a voltage to a load device via a booster circuit is disclosed.
また、直流電源から遠方に設置された負荷装置に電力を供給する場合、長い電源ケーブルを用いる必要があるが、負荷装置までの距離が非常に長い場合には配線抵抗によって電圧降下が生じ、負荷装置に到達する電圧は直流電源の出力レベルよりも低いものとなる。このような配線抵抗による電圧降下を補償する場面でも電圧補償回路が用いられる。 In addition, when supplying power to a load device installed far away from a DC power supply, it is necessary to use a long power cable, but when the distance to the load device is very long, a voltage drop occurs due to wiring resistance, and the load The voltage reaching the device is lower than the output level of the DC power supply. The voltage compensation circuit is also used in the scene where the voltage drop due to the wiring resistance is compensated.
しかしながら、特許文献１に記載された電圧補償回路は、蓄電池の出力電圧をそのまま負荷装置に供給するか、又はＤＣＤＣコンバータで昇圧した電圧を供給するかを選択回路によって選択しているため、回路構成が複雑になる。また、ＤＣＤＣコンバータの選択時には、ＤＣＤＣコンバータによって変換された出力電圧だけが負荷装置に供給され、蓄電池による直流電圧は負荷装置に直接供給されない。つまり、蓄電池の出力電圧はすべてＤＣＤＣコンバータを経由して負荷装置に供給されるので、電力の損失が大きく、その使用効率が悪いという問題がある。 However, the voltage compensation circuit described in Patent Document 1 selects whether the output voltage of the storage battery is supplied to the load device as it is or the voltage boosted by the DCDC converter is supplied by the selection circuit. Becomes complicated. Further, when the DCDC converter is selected, only the output voltage converted by the DCDC converter is supplied to the load device, and the DC voltage from the storage battery is not directly supplied to the load device. That is, since all the output voltages of the storage battery are supplied to the load device via the DCDC converter, there is a problem that power loss is large and the use efficiency is poor.
したがって、本発明は、蓄電池等の直流電源の出力が低下したり、配線抵抗によって電圧降下が生じたとしても、単純な構成で、負荷装置に一定の電圧を効率よく供給することが可能な電圧補償回路を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a voltage that can efficiently supply a constant voltage to a load device with a simple configuration even if the output of a DC power source such as a storage battery is reduced or a voltage drop occurs due to wiring resistance. An object is to provide a compensation circuit.
上記課題を解決するため、本発明による電圧補償回路は、負荷装置に供給される直流電源の出力電圧を補償する電圧補償回路であって、正入力端子、負入力端子、正出力端子及び負出力端子を有するＤＣＤＣコンバータと、第１のダイオードと、第２のダイオードと、前記ＤＣＤＣコンバータの前記正入力端子及び前記負出力端子は、前記直流電源の正極端子に接続されており、前記ＤＣＤＣコンバータの前記負入力端子は、前記直流電源の負極端子に接続されており、前記ＤＣＤＣコンバータの前記正入力端子及び前記負出力端子と前記負荷装置の正極端子との間には、前記負荷装置に向かう方向が順方向となる前記第１のダイオードが設けられ、前記ＤＣＤＣコンバータの前記正出力端子と前記負荷装置の正極端子との間には、前記負荷装置に向かう方向が順方向となる前記第２のダイオードが設けられ、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記負荷装置の両端の電圧が所定の電圧レベルとなるように制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a voltage compensation circuit according to the present invention is a voltage compensation circuit for compensating an output voltage of a DC power source supplied to a load device, and includes a positive input terminal, a negative input terminal, a positive output terminal, and a negative output. A DCDC converter having a terminal, a first diode, a second diode, and the positive input terminal and the negative output terminal of the DCDC converter are connected to a positive terminal of the DC power supply; The negative input terminal is connected to a negative terminal of the DC power supply, and a direction toward the load device is between the positive input terminal and the negative output terminal of the DCDC converter and a positive terminal of the load device. Is provided between the positive output terminal of the DCDC converter and the positive terminal of the load device. Provided said second diode direction towards the location is forward, the DCDC converter, the voltage across the load device and the controller controls so as to have a predetermined voltage level.
本発明によれば、直流電源の出力電圧とＤＣＤＣコンバータの出力電圧が加算され、加算された電圧が負荷装置に供給される。このため、直流電源の出力電圧が低下したり、配線抵抗によって電圧降下が生じた場合であっても、不足電圧のみをＤＣＤＣコンバータから供給するので、電圧の供給効率がよく、電力の損失を最小限に抑えることができる。 According to the present invention, the output voltage of the DC power supply and the output voltage of the DCDC converter are added, and the added voltage is supplied to the load device. For this reason, even if the output voltage of the DC power supply decreases or a voltage drop occurs due to wiring resistance, only the insufficient voltage is supplied from the DCDC converter, so the voltage supply efficiency is good and the power loss is minimized. To the limit.
本発明において、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータの入力端子間電圧がしきい値未満となった場合に動作を開始することが好ましい。これによれば、直流電源の出力電圧が低下したことに応答してＤＣＤＣコンバータの動作を開始させることが可能となる。或いは、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータの入力端子間電圧と前記ＤＣＤＣコンバータの出力端子間電圧の加算値がしきい値未満となった場合に動作を開始することもまた好ましい。これによれば、負荷装置に供給される電圧が低下したことに応答してＤＣＤＣコンバータの動作を開始させることが可能となる。 In the present invention, it is preferable that the DCDC converter starts an operation when a voltage between input terminals of the DCDC converter becomes less than a threshold value. According to this, it becomes possible to start the operation of the DCDC converter in response to a decrease in the output voltage of the DC power supply. Alternatively, it is also preferable that the DCDC converter starts the operation when the sum of the voltage between the input terminals of the DCDC converter and the voltage between the output terminals of the DCDC converter becomes less than a threshold value. According to this, it becomes possible to start the operation of the DCDC converter in response to a decrease in the voltage supplied to the load device.
本発明において、前記直流電源と前記ＤＣＤＣコンバータとの間の配線距離は、前記ＤＣＤＣコンバータと前記負荷装置との間の配線距離よりも長く、前記ＤＣＤＣコンバータの入力端子間電圧は、前記直流電源の出力電圧よりも小さいことが好ましい。これによれば、配線抵抗による電圧降下が大きい場合であっても、電圧降下分をＤＣＤＣコンバータによって補うことが可能となる。 In the present invention, the wiring distance between the DC power supply and the DCDC converter is longer than the wiring distance between the DCDC converter and the load device, and the voltage between the input terminals of the DCDC converter is the same as that of the DC power supply. The output voltage is preferably smaller than the output voltage. According to this, even when the voltage drop due to the wiring resistance is large, the voltage drop can be compensated by the DCDC converter.
本発明においては、前記直流電源が蓄電池であることが好ましい。これによれば、蓄電池の残量低下などによってその出力電圧が低下した場合であっても、低下分をＤＣＤＣコンバータによって補うことが可能となる。 In the present invention, the DC power source is preferably a storage battery. According to this, even if the output voltage is reduced due to a decrease in the remaining amount of the storage battery or the like, the decrease can be compensated by the DCDC converter.
本発明によれば、直流電源の出力が低下したり、配線抵抗によって電圧降下が生じたとしても、単純な構成で、負荷装置に一定の電圧を効率よく供給することが可能な電圧補償回路を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a voltage compensation circuit capable of efficiently supplying a constant voltage to a load device with a simple configuration even when the output of a DC power supply decreases or a voltage drop occurs due to wiring resistance. Can be provided.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の第１の実施の形態による電圧補償回路１の構成を示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage compensation circuit 1 according to the first embodiment of the present invention.
図１に示すように、本実施形態による電圧補償回路１は、負荷装置３に供給される蓄電池４の出力電圧の低下を補償するための回路であって、蓄電池４の出力電圧を昇圧するＤＣＤＣコンバータ１０と、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２と、負荷装置３の端子間電圧を検出する電圧検出回路２０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the voltage compensation circuit 1 according to the present embodiment is a circuit for compensating for a decrease in the output voltage of the storage battery 4 supplied to the load device 3, and boosts the output voltage of the storage battery 4. A converter 10, first and second diodes D <b> 1 and D <b> 2, and a voltage detection circuit 20 that detects a voltage between terminals of the load device 3 are provided.
蓄電池４は例えば負荷装置３から遠く離れた場所に設けられた蓄電池室に設置されており、電源ケーブル５を介して負荷装置３に接続されている。蓄電池４は正極端子４ａ及び負極端子４ｂを有し、正極端子４ａは第１のダイオードＤ１を介して負荷装置３の正極端子３ａに接続されており、蓄電池４の負極端子４ｂは負荷装置３の負極端子３ｂに接続されている。第１のダイオードＤ１は蓄電池４から負荷装置３に向かう方向が順方向となるように接続されている。 The storage battery 4 is installed, for example, in a storage battery chamber provided at a location far away from the load device 3, and is connected to the load device 3 via a power cable 5. The storage battery 4 has a positive terminal 4a and a negative terminal 4b. The positive terminal 4a is connected to the positive terminal 3a of the load device 3 via the first diode D1, and the negative terminal 4b of the storage battery 4 is connected to the load device 3. It is connected to the negative terminal 3b. The first diode D1 is connected such that the direction from the storage battery 4 toward the load device 3 is the forward direction.
本実施形態においては、蓄電池４から負荷装置３までの電源ケーブル５の配線距離が長いため、負荷装置３に近い電源ケーブル５の終端付近では配線抵抗ＲＬによる電圧降下が生じている。このため、蓄電池４の実際の出力電圧をＶｂとし、電源ケーブル５に流れる電流をＩｂとした場合、負荷装置３に近い位置における電源ケーブル５の電圧Ｖ１は、
Ｖ１＝Ｖｂ−ＲＬ×Ｉｂ
となる。本実施形態においては、ＤＣＤＣコンバータ１０が負荷装置３の近傍に配置されており、したがって、蓄電池４とＤＣＤＣコンバータ１０との間の配線距離は、ＤＣＤＣコンバータ１０と負荷装置３のとの配線距離よりも長い。
In the present embodiment, since the wiring distance of the power cable 5 from the storage battery 4 to the load device 3 is long, a voltage drop due to the wiring resistance RL occurs near the end of the power cable 5 close to the load device 3. For this reason, when the actual output voltage of the storage battery 4 is Vb and the current flowing through the power cable 5 is Ib, the voltage V1 of the power cable 5 at a position close to the load device 3 is
V1 = Vb−RL × Ib
It becomes. In the present embodiment, the DCDC converter 10 is disposed in the vicinity of the load device 3. Therefore, the wiring distance between the storage battery 4 and the DCDC converter 10 is based on the wiring distance between the DCDC converter 10 and the load device 3. Also long.
ＤＣＤＣコンバータ１０は電圧Ｖ２を生成する電源回路であって、蓄電池４の出力電圧Ｖｂ（厳密には電源ケーブル５の電圧Ｖ１）を取り込んでそれとは異なる所定の電圧Ｖ２を出力する。電圧Ｖ２のレベルは、電圧検出回路２０によって検出された出力電圧Ｖｏに基づいて制御される。ＤＣＤＣコンバータ１０の構成はいわゆる絶縁タイプである限り特に限定されない。 The DCDC converter 10 is a power supply circuit that generates a voltage V2. The DCDC converter 10 takes in the output voltage Vb of the storage battery 4 (strictly, the voltage V1 of the power cable 5) and outputs a predetermined voltage V2 different from that. The level of the voltage V2 is controlled based on the output voltage Vo detected by the voltage detection circuit 20. The configuration of the DCDC converter 10 is not particularly limited as long as it is a so-called insulation type.
ＤＣＤＣコンバータ１０の正入力端子１１ａ及び負入力端子１１ｂは、蓄電池４の正極端子４ａ及び負極端子４ｂにそれぞれ接続されている。ＤＣＤＣコンバータ１０の正出力端子１２ａは、第２のダイオードＤ２を介して負荷装置３の正極端子３ａと第１のダイオードＤ１のカソードとの接続点Ｎ１に接続されており、負出力端子１２ｂは、蓄電池４の正極端子４ａ（第１のダイオードＤ１のアノード）に接続されている。第２のダイオードＤ２は負荷装置３から正出力端子１２ａに向かう方向が逆方向となるように設けられており、これによりＤＣＤＣコンバータ１０の停止中における負荷装置３の端子間の電位差が確保される。 The positive input terminal 11 a and the negative input terminal 11 b of the DCDC converter 10 are connected to the positive terminal 4 a and the negative terminal 4 b of the storage battery 4, respectively. The positive output terminal 12a of the DCDC converter 10 is connected to the connection point N1 between the positive terminal 3a of the load device 3 and the cathode of the first diode D1 via the second diode D2, and the negative output terminal 12b is The battery 4 is connected to the positive electrode terminal 4a (the anode of the first diode D1). The second diode D2 is provided so that the direction from the load device 3 to the positive output terminal 12a is reversed, and thereby a potential difference between the terminals of the load device 3 is ensured while the DCDC converter 10 is stopped. .
このように、本実施形態においては、ＤＣＤＣコンバータ１０が蓄電池４に対して並列接続されているのではなく、ＤＣＤＣコンバータ１０の正出力端子１２ａ及び負出力端子１２ｂがいずれも蓄電池４の正極端子４ａ側に接続されている。このため、ＤＣＤＣコンバータ１０が動作している期間においては、蓄電池４から出力される第１の直流電圧Ｖ１に、ＤＣＤＣコンバータ１０から出力される第２の直流電圧Ｖ２が重畳され、その合成電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が負荷装置３に印加されることになる。一方、蓄電池４の出力電圧が高く、これによりＤＣＤＣコンバータ１０の動作が停止している期間においては、蓄電池から出力される第１の直流電圧Ｖ１だけが負荷装置３に印加される。 Thus, in this embodiment, the DCDC converter 10 is not connected in parallel to the storage battery 4, and both the positive output terminal 12 a and the negative output terminal 12 b of the DCDC converter 10 are the positive terminal 4 a of the storage battery 4. Connected to the side. Therefore, during the period in which the DCDC converter 10 is operating, the second DC voltage V2 output from the DCDC converter 10 is superimposed on the first DC voltage V1 output from the storage battery 4, and the combined voltage ( V1 + V2) is applied to the load device 3. On the other hand, during a period when the output voltage of the storage battery 4 is high and the operation of the DCDC converter 10 is stopped, only the first DC voltage V1 output from the storage battery is applied to the load device 3.
電圧検出回路２０は、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を用いて負荷装置３の両端の電圧Ｖｏを検出し、その検出結果をＤＣＤＣコンバータ１０のスイッチング制御回路１３に供給する。ＤＣＤＣコンバータ１０は、電圧検出回路２０によって検出された負荷装置３の両端の電圧Ｖｏが所定の電圧レベルとなるようにフィードバック制御する。 The voltage detection circuit 20 detects the voltage Vo across the load device 3 using the voltage dividing resistors R3 and R4, and supplies the detection result to the switching control circuit 13 of the DCDC converter 10. The DCDC converter 10 performs feedback control so that the voltage Vo across the load device 3 detected by the voltage detection circuit 20 becomes a predetermined voltage level.
本実施形態によるＤＣＤＣコンバータ１０は、トランスＴ１を有するシングルフォワード方式のＤＣＤＣコンバータであり、トランスＴ１の１次側には、並列キャパシタＣ１、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、及び第１及び第２のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２が設けられている。このうち、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２は、蓄電池４から供給される第１の直流電圧Ｖ１のレベルを検出する電圧検出回路３０として機能する。また、トランスＴ１の２次側には、直列ダイオードＤ３、並列ダイオードＤ４、直列インダクタＬ１、並列キャパシタＣ２が設けられている。さらにＤＣＤＣコンバータ１０は、第１及び第２のスイッチング素子Ｔｒ１，ｔｒ２を制御するスイッチング制御回路１３と、比較器１４とを備えている。 The DCDC converter 10 according to the present embodiment is a single forward DCDC converter having a transformer T1, and a parallel capacitor C1, voltage dividing resistors R1 and R2, and first and second switching are provided on the primary side of the transformer T1. Elements Tr1 and Tr2 are provided. Among these, the voltage dividing resistors R <b> 1 and R <b> 2 function as a voltage detection circuit 30 that detects the level of the first DC voltage V <b> 1 supplied from the storage battery 4. In addition, a series diode D3, a parallel diode D4, a series inductor L1, and a parallel capacitor C2 are provided on the secondary side of the transformer T1. Further, the DCDC converter 10 includes a switching control circuit 13 that controls the first and second switching elements Tr1 and tr2, and a comparator 14.
比較器１４は、電圧検出回路３０から出力される検出電圧Ｖ１ａと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その結果に基づいてスイッチング制御回路１３の動作を制御する。つまり、検出電圧Ｖ１ａが基準電圧Ｖｒｅｆを下回った場合には、スイッチング制御回路１３が動作を開始し、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のオンオフ状態を制御する。スイッチング制御回路１３は、電圧検出回路２０によって検出される出力電圧Ｖｏに基づいて出力パルスのパルス幅を決定し、これにより所望の出力電圧Ｖ２となるようにフィードバック制御する。これにより、蓄電池４から供給される第１の直流電圧Ｖ１のレベルが低下しても、負荷装置３には合成電圧Ｖ１＋Ｖ２が与えられることになる。なお、スイッチング制御回路１３が動作していないときには、ＤＣＤＣコンバータ１０自体が動作せず、その入力側と出力側がトランスＴ１によって絶縁されているので、ＤＣＤＣコンバータ１０の出力電圧はゼロである。この場合、出力電圧Ｖｏのレベルは、第１の直流電圧Ｖ１に等しくなる。 The comparator 14 compares the detection voltage V1a output from the voltage detection circuit 30 with the reference voltage Vref, and controls the operation of the switching control circuit 13 based on the result. That is, when the detection voltage V1a falls below the reference voltage Vref, the switching control circuit 13 starts to operate and controls the on / off states of the switching elements Tr1 and Tr2. The switching control circuit 13 determines the pulse width of the output pulse based on the output voltage Vo detected by the voltage detection circuit 20, and thereby performs feedback control so that the desired output voltage V2 is obtained. Thereby, even if the level of the 1st direct-current voltage V1 supplied from the storage battery 4 falls, the synthetic | combination voltage V1 + V2 will be given to the load apparatus 3. FIG. When the switching control circuit 13 is not operating, the DCDC converter 10 itself does not operate and its input side and output side are insulated by the transformer T1, so that the output voltage of the DCDC converter 10 is zero. In this case, the level of the output voltage Vo is equal to the first DC voltage V1.
ここで、ダイオードＤ２は、負荷装置３の正極端子３ａからＤＣＤＣコンバータ１０の正出力端子１２ａに向かって逆方向となるように接続されており、また、ダイオードＤ１は、負荷装置３の正極端子３ａから蓄電池４の正極端子４ａ及びＤＣＤＣコンバータ１０の負出力端子１２ｂに向かって逆方向となるように接続されているので、たとえ負荷装置３の端子間電圧ＶｏよりもＤＣＤＣコンバータ１０の電位や蓄電池４の電位のほうが低かったとしても、負荷装置３からＤＣＤＣコンバータ１０や蓄電池４に向かって電流が逆流することはない。 Here, the diode D2 is connected in the reverse direction from the positive terminal 3a of the load device 3 toward the positive output terminal 12a of the DCDC converter 10, and the diode D1 is connected to the positive terminal 3a of the load device 3. To the positive terminal 4a of the storage battery 4 and the negative output terminal 12b of the DCDC converter 10 are connected in the opposite direction, so that the potential of the DCDC converter 10 and the storage battery 4 are higher than the inter-terminal voltage Vo of the load device 3. Even if the potential is lower, current does not flow backward from the load device 3 toward the DCDC converter 10 or the storage battery 4.
図２は、電圧補償回路１の動作を説明するための図であって、各部の入出力電圧Ｖｏ、Ｖ１、Ｖ２の関係を示すグラフである。 FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the voltage compensation circuit 1, and is a graph showing the relationship between the input / output voltages Vo, V1, and V2 of each part.
図２に示すように、蓄電池４の出力電圧Ｖ１が所定のしきい値Ｖｔｈ以上である場合にはＤＣＤＣコンバータ１０は動作せず、出力電圧Ｖ１はそのまま負荷装置３に供給される。蓄電池４の残量が低下し、その出力電圧Ｖ１が所定のしきい値Ｖｔｈよりも低くなると、ＤＣＤＣコンバータ１０が動作を開始して出力電圧Ｖ２を発生し、負荷装置３の端子間電圧Ｖｏが一定となるように制御する。ここで、所定のしきい値Ｖｔｈは、動作の安定を図るため、目標とする出力電圧Ｖｏよりもやや低く設定することが好ましい。ＤＣＤＣコンバータ１０が動作すると、負荷装置３の端子間電圧Ｖｏは、蓄電池４の出力電圧Ｖ１とＤＣＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖ２との合計電圧Ｖ１＋Ｖ２となり、これが一定となるように制御される。かかる制御は、電圧検出回路２０によって出力電圧Ｖｏをモニタすることにより行われる。 As shown in FIG. 2, when the output voltage V1 of the storage battery 4 is equal to or higher than a predetermined threshold value Vth, the DCDC converter 10 does not operate and the output voltage V1 is supplied to the load device 3 as it is. When the remaining amount of the storage battery 4 decreases and the output voltage V1 becomes lower than a predetermined threshold value Vth, the DCDC converter 10 starts operating to generate the output voltage V2, and the inter-terminal voltage Vo of the load device 3 is Control to be constant. Here, the predetermined threshold Vth is preferably set slightly lower than the target output voltage Vo in order to stabilize the operation. When the DCDC converter 10 operates, the voltage Vo between the terminals of the load device 3 becomes a total voltage V1 + V2 of the output voltage V1 of the storage battery 4 and the output voltage V2 of the DCDC converter 10, and is controlled so as to be constant. Such control is performed by monitoring the output voltage Vo by the voltage detection circuit 20.
以上説明したように、本実施形態による電圧補償回路１は、直流電源としての蓄電池４の出力電圧Ｖ１が低下してしきい値未満となった場合には、ＤＣＤＣコンバータ１０が生成した電圧Ｖ２を加えた合計電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷装置３に供給する。したがって、負荷装置３に一定の電圧を供給し続けることができる。特に、蓄電池４から負荷装置３に供給することができる最大電圧は負荷装置３にそのまま供給し、不足電圧のみをＤＣＤＣコンバータ１０から供給するので、電圧の供給効率がよく、電力の損失を最小限に抑えることができる。しかも、電圧検出回路２０によって負荷装置３の両端の端子間電圧Ｖｏを直接的にモニタしていることから、出力電圧Ｖｏのレベルをより正確に制御することが可能となる。 As described above, the voltage compensation circuit 1 according to the present embodiment uses the voltage V2 generated by the DCDC converter 10 when the output voltage V1 of the storage battery 4 serving as the DC power supply decreases and becomes less than the threshold value. The added total voltage V1 + V2 is supplied to the load device 3. Therefore, a constant voltage can be continuously supplied to the load device 3. In particular, since the maximum voltage that can be supplied from the storage battery 4 to the load device 3 is supplied to the load device 3 as it is, and only the insufficient voltage is supplied from the DCDC converter 10, the voltage supply efficiency is good and the power loss is minimized. Can be suppressed. Moreover, since the voltage Vo between the terminals of the load device 3 is directly monitored by the voltage detection circuit 20, the level of the output voltage Vo can be controlled more accurately.
図３は、本発明の第２の実施の形態による電圧補償回路２の構成を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the voltage compensation circuit 2 according to the second embodiment of the present invention.
図３に示すように、本実施形態による電圧補償回路２の特徴は、電圧検出回路２０が負荷装置３の両端の端子間電圧Ｖｏではなく、ＤＣＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖ２を検出し、この出力電圧Ｖ２と入力電圧Ｖ１とを加算器１５で加算し、この加算値Ｖ１＋Ｖ２に基づいてスイッチングパルスのパルス幅を決定することを特徴としている。この場合、ＤＣＤＣコンバータ１０の入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との加算値Ｖ１＋Ｖ２の分圧レベルは、比較器１４によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。そして、加算値Ｖ１＋Ｖ２の分圧レベルが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合にはスイッチング制御回路１３が動作を開始し、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合にはスイッチング制御回路１３の動作が停止する。これにより、加算値Ｖ１＋Ｖ２、つまり負荷装置３の両端の端子間電圧Ｖｏが一定となるようフィードバック制御される。 As shown in FIG. 3, the voltage compensation circuit 2 according to the present embodiment is characterized in that the voltage detection circuit 20 detects the output voltage V2 of the DCDC converter 10, not the voltage Vo between the terminals of the load device 3, and outputs this voltage. The voltage V2 and the input voltage V1 are added by the adder 15, and the pulse width of the switching pulse is determined based on the added value V1 + V2. In this case, the divided voltage level of the added value V1 + V2 of the input voltage V1 and the output voltage V2 of the DCDC converter 10 is compared with the reference voltage Vref by the comparator 14. When the divided level of the added value V1 + V2 is lower than the reference voltage Vref, the switching control circuit 13 starts operating, and when higher than the reference voltage Vref, the operation of the switching control circuit 13 stops. Thus, feedback control is performed so that the added value V1 + V2, that is, the voltage Vo between the terminals at both ends of the load device 3 is constant.
本実施形態による電圧補償回路２は、第１の実施形態による電圧補償回路１と同様、蓄電池４から負荷装置３に供給することができる最大電圧は負荷装置３にそのまま供給し、不足電圧のみをＤＣＤＣコンバータ１０から供給するので、電圧の供給効率がよく、電力の損失を最小限に抑えることができる。しかも、電圧検出回路２０をＤＣＤＣコンバータ１０の内部に配置できることから、電圧検出回路２０を含めた配線構造をより単純化することが可能となる。 Similar to the voltage compensation circuit 1 according to the first embodiment, the voltage compensation circuit 2 according to the present embodiment supplies the maximum voltage that can be supplied from the storage battery 4 to the load device 3 as it is, and supplies only the undervoltage. Since the DC / DC converter 10 supplies the voltage, the voltage supply efficiency is good and the power loss can be minimized. Moreover, since the voltage detection circuit 20 can be disposed inside the DCDC converter 10, the wiring structure including the voltage detection circuit 20 can be further simplified.
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that these are also included in the present invention. Yes.
例えば、上記実施形態においては、使用時の電圧降下が大きい蓄電池を挙げたが、本発明は蓄電池に限定されず、太陽電池や燃料電池などの電圧変動がある種々の直流電源を対象とすることができる。 For example, in the above embodiment, a storage battery having a large voltage drop during use has been described. However, the present invention is not limited to a storage battery, and is intended for various DC power sources such as solar cells and fuel cells that have voltage fluctuations. Can do.
１、２ 電圧補償回路
３ 負荷装置
３ａ 負荷装置の正極端子
３ｂ 負荷装置の負極端子
４ 蓄電池
４ａ 蓄電池の正極端子
４ｂ 蓄電池の負極端子
５ 電源ケーブル
１０ ＤＣＤＣコンバータ
１１ａ ＤＣＤＣコンバータの正入力端子
１１ｂ ＤＣＤＣコンバータの負入力端子
１２ａ ＤＣＤＣコンバータの正出力端子
１２ｂ ＤＣＤＣコンバータの負出力端子
１３ スイッチング制御回路
１４ 比較器
１５ 加算器
２０、３０ 電圧検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Voltage compensation circuit 3 Load apparatus 3a Positive terminal 3b of load apparatus Negative terminal 4 of load apparatus Storage battery 4a Positive terminal 4b of storage battery Negative terminal 5 of storage battery Power cable 10 DCDC converter 11a Positive input terminal 11b of DCDC converter Negative input terminal 12a DCDC converter positive output terminal 12b DCDC converter negative output terminal 13 Switching control circuit 14 Comparator 15 Adder 20, 30 Voltage detection circuit
Claims (5)
正入力端子、負入力端子、正出力端子及び負出力端子を有するＤＣＤＣコンバータと、
第１のダイオードと、
第２のダイオードと、
前記ＤＣＤＣコンバータの前記正入力端子及び前記負出力端子は、前記直流電源の正極端子に接続されており、
前記ＤＣＤＣコンバータの前記負入力端子は、前記直流電源の負極端子に接続されており、
前記ＤＣＤＣコンバータの前記正入力端子及び前記負出力端子と前記負荷装置の正極端子との間には、前記負荷装置に向かう方向が順方向となる前記第１のダイオードが設けられ、
前記ＤＣＤＣコンバータの前記正出力端子と前記負荷装置の正極端子との間には、前記負荷装置に向かう方向が順方向となる前記第２のダイオードが設けられ、
前記ＤＣＤＣコンバータは、前記負荷装置の両端の電圧が所定の電圧レベルとなるように制御することを特徴とする電圧補償回路。 A voltage compensation circuit for compensating an output voltage of a DC power source supplied to a load device,
A DCDC converter having a positive input terminal, a negative input terminal, a positive output terminal and a negative output terminal;
A first diode;
A second diode;
The positive input terminal and the negative output terminal of the DCDC converter are connected to a positive terminal of the DC power supply,
The negative input terminal of the DCDC converter is connected to the negative terminal of the DC power supply;
Between the positive input terminal and the negative output terminal of the DCDC converter and the positive terminal of the load device, the first diode whose direction toward the load device is a forward direction is provided,
Between the positive output terminal of the DCDC converter and the positive terminal of the load device, the second diode is provided in which the direction toward the load device is a forward direction,
The DCDC converter controls the voltage across the load device so as to be a predetermined voltage level.
前記ＤＣＤＣコンバータの入力端子間電圧は、前記直流電源の出力電圧よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電圧補償回路。 The wiring distance between the DC power supply and the DCDC converter is longer than the wiring distance between the DCDC converter and the load device,
4. The voltage compensation circuit according to claim 1, wherein a voltage between input terminals of the DCDC converter is smaller than an output voltage of the DC power supply. 5.
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