JP2022108786A - Insulation type dcdc converter - Google Patents

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Abstract

To provide an insulation type DCDC converter that favorably calculates primary side voltage of a transformer on the basis of secondary side voltage of the transformer.SOLUTION: An insulation type DCDC converter 100 includes: a choke coil 33 that lies on a path between a second conducting path 2 and second coil parts 12A, 12B; and a control unit 40 for controlling a first switching circuit 20 and a second switching circuit 30. The control unit 40 performs first control of making the second switching circuit 30 perform rectification operation in a synchronous rectification mode and second control of making the second switching circuit perform rectification operation in a diode rectification mode. At the time of the first control, the control unit 40 calculates input voltage using a first determination method on the basis of a voltage Vtr2 on the side of the second coil parts 12A, 12B of the choke coil 33 taking electric potential of a ground path G as its reference. At the time of the second control, the control unit calculates input voltage using a second determination method on the basis of a voltage Vtr2 on the side of the second coil parts 12A, 12B of the choke coil 33 taking electric potential of the ground path G as its reference.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、絶縁型DCDCコンバータに関するものである。 The present disclosure relates to isolated DCDC converters.

特許文献1には、トランスの二次側の電圧値に基づいてトランスの一次側の電圧値を求める技術が開示されている。特許文献1のものは、こうして求めたトランスの一次側の電圧値に基づいて、メインスイッチング素子と、リセットスイッチング素子とのソフトスイッチングを行うことができる。 Patent Literature 1 discloses a technique of obtaining a voltage value on the primary side of a transformer based on a voltage value on the secondary side of the transformer. According to Patent Document 1, soft switching between the main switching element and the reset switching element can be performed based on the voltage value on the primary side of the transformer thus obtained.

特開2012-34549号公報JP 2012-34549 A

特許文献1においてトランスの二次側には、ダイオードを用いた整流回路が設けられている。この整流回路のダイオードをFET(Field Effect Transistor)に置き換えても整流できることはよく知られている。FETを用いて整流回路を構成した場合、負荷に流す電流(二次側からの出力電流)が所定の大きさよりも大きい場合には、FETをオンオフ動作させて整流し(これを、同期整流モードという)、負荷に流す電流が所定の大きさよりも小さい場合には、FETのオンオフ動作を停止し、FETのボディダイオードを利用して整流する(これを、ダイオード整流モードという)。ダイオード整流モードにおけるFETのドレイン-ソース間における電圧降下の大きさは、ボディダイオードの順方向電圧となる。一方、同期整流モードにおけるドレイン-ソース間の電圧降下の大きさは、順方向電圧に比べて極めて小さくなる。したがって、この構成(FETを用いた整流回路の構成)における、ダイオード整流モード、及び同期整流モードの各々において、トランスの二次側の電圧値に基づいてトランスの一次側の電圧値を求める場合、求めたトランスの一次側の電圧値へのFETの特性の影響が懸念される。 In Patent Document 1, a rectifier circuit using a diode is provided on the secondary side of the transformer. It is well known that rectification can be achieved by replacing the diode of this rectifier circuit with an FET (Field Effect Transistor). When a rectifier circuit is configured using FETs, if the current flowing through the load (output current from the secondary side) is greater than a predetermined magnitude, the FETs are turned on and off to rectify (this is called a synchronous rectification mode). ), when the current flowing through the load is smaller than a predetermined magnitude, the on/off operation of the FET is stopped and the body diode of the FET is used for rectification (this is called a diode rectification mode). The magnitude of the voltage drop across the drain-source of the FET in diode rectification mode is the forward voltage of the body diode. On the other hand, the drain-source voltage drop in the synchronous rectification mode is much smaller than the forward voltage. Therefore, in each of the diode rectification mode and the synchronous rectification mode in this configuration (configuration of a rectifier circuit using FETs), when obtaining the voltage value on the primary side of the transformer based on the voltage value on the secondary side of the transformer, There is concern about the influence of FET characteristics on the obtained voltage value on the primary side of the transformer.

本開示は、トランスの二次側の電圧に基づいてトランスの一次側の電圧を良好に求めることができるDCDCコンバータの提供を目的とするものである。 An object of the present disclosure is to provide a DCDC converter that can satisfactorily determine the voltage on the primary side of a transformer based on the voltage on the secondary side of the transformer.

本開示の絶縁型DCDCコンバータは、
第1スイッチング回路と、第2スイッチング回路と、第1コイル部及び第2コイル部を備えるトランスと、を有し、第1導電路と第2導電路との間で電圧変換を行う絶縁型DCDCコンバータであって、
前記第2コイル部と前記第2導電路との間の経路に介在するチョークコイルと、
前記第1スイッチング回路及び前記第2スイッチング回路を制御する制御部と、を有し、
前記第1スイッチング回路は、前記第1導電路に印加された電圧を入力電圧として前記第1コイル部に交流電圧を印加する変換動作を行い、
前記第2スイッチング回路は、ボディダイオードを具備するFETを備え、基準導電路に電気的に接続され、前記第1スイッチング回路が前記変換動作を行うことに応じて前記第2コイル部に生じる電圧を整流して前記第2導電路に出力電圧を印加する整流動作を行い、
前記制御部は、前記第2スイッチング回路に対して同期整流モードで整流動作を行わせる第1制御と、前記第2スイッチング回路に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる第2制御と、を行い、
前記制御部は、前記第1制御のときに前記基準導電路の電位を基準とする前記チョークコイルの前記第2コイル部側の電圧に基づいて第1の決定方式で前記入力電圧を求め、前記第2制御のときに前記基準導電路の電位を基準とする前記チョークコイルの前記第2コイル部側の電圧に基づいて第2の決定方式で前記入力電圧を求める。
The isolated DCDC converter of the present disclosure is
An insulated DCDC that includes a first switching circuit, a second switching circuit, and a transformer that includes a first coil section and a second coil section, and performs voltage conversion between the first conductive path and the second conductive path. a converter,
a choke coil interposed in a path between the second coil portion and the second conductive path;
a control unit that controls the first switching circuit and the second switching circuit;
The first switching circuit performs a conversion operation of applying an AC voltage to the first coil portion with the voltage applied to the first conductive path as an input voltage,
The second switching circuit includes an FET having a body diode, is electrically connected to a reference conductive path, and controls the voltage generated in the second coil section in response to the conversion operation performed by the first switching circuit. performing a rectifying operation of rectifying and applying an output voltage to the second conduction path;
The control unit performs a first control that causes the second switching circuit to perform a rectification operation in a synchronous rectification mode, and a second control that causes the second switching circuit to perform a rectification operation in a diode rectification mode. do,
The control unit obtains the input voltage by a first determination method based on the voltage on the second coil unit side of the choke coil based on the potential of the reference conductive path during the first control, and During the second control, the input voltage is obtained by a second determination method based on the voltage of the second coil portion of the choke coil with reference to the potential of the reference conductive path.

本開示によれば、トランスの二次側の電圧に基づいてトランスの一次側の電圧を良好に求めることができる。 According to the present disclosure, the voltage on the primary side of the transformer can be obtained satisfactorily based on the voltage on the secondary side of the transformer.

図1は、実施形態1の絶縁型DCDCコンバータを示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an insulated DCDC converter of Embodiment 1. FIG. 図2は、基本的な絶縁型DCDCコンバータにおいて、第1スイッチ素子及び第4スイッチ素子がオン状態のときのトランスの一次側、二次側に流れる電流の経路を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing paths of currents flowing to the primary side and secondary side of the transformer when the first switch element and the fourth switch element are in the ON state in a basic insulated DCDC converter. 図3は、基本的な絶縁型DCDCコンバータにおいて、第1スイッチ素子、第2スイッチ素子、第3スイッチ素子、及び第4スイッチ素子がオフ状態のときのトランスの二次側に流れる電流の経路を示す回路図である。FIG. 3 shows the path of the current flowing on the secondary side of the transformer when the first, second, third, and fourth switching elements are off in a basic isolated DCDC converter. It is a circuit diagram showing. 図4は、基本的な絶縁型DCDCコンバータにおいて、第2スイッチ素子及び第3スイッチ素子がオン状態のときのトランスの一次側、二次側に流れる電流の経路を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing paths of currents flowing to the primary side and secondary side of the transformer when the second switch element and the third switch element are in the ON state in a basic insulated DCDC converter. 図5は、実施形態1の絶縁型DCDCコンバータにおいて、第1スイッチ素子、第2スイッチ素子、第3スイッチ素子、及び第4スイッチ素子のそれぞれをオンとオフとに切り替えるタイミングを示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart showing the timing of turning on and off each of the first switch element, the second switch element, the third switch element, and the fourth switch element in the isolated DCDC converter of the first embodiment. . 図6は、図5における時間T2の第1スイッチ素子、第2スイッチ素子のタイミングチャートの拡大図を上側に示し、時間T2における第2スイッチ素子のドレインとソースとの間に印加される電圧の変化を示すグラフを下側に示す。FIG. 6 shows an enlarged view of the timing chart of the first switch element and the second switch element at time T2 in FIG. A graph showing the changes is shown below. 図7は、周囲の温度に対応するオン抵抗を示すテーブルデータの一例である。FIG. 7 is an example of table data showing on-resistance corresponding to ambient temperature. 図8は、周囲の温度及び出力電流に対応する順方向電圧を示すテーブルデータの一例である。FIG. 8 is an example of table data showing forward voltages corresponding to ambient temperatures and output currents. 図9は、実施形態2の絶縁型DCDCコンバータを示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an insulated DCDC converter of Embodiment 2. FIG.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure are listed and described.

〔1〕本開示の絶縁型DCDCコンバータは、第1スイッチング回路と、第2スイッチング回路と、第1コイル部及び第2コイル部を備えるトランスと、を有し、第1導電路と第2導電路との間で電圧変換を行う絶縁型DCDCコンバータである。本開示の絶縁型DCDCコンバータは、第2コイル部と第2導電路との間の経路に介在するチョークコイルと、第1スイッチング回路及び第2スイッチング回路を制御する制御部と、を有している。第1スイッチング回路は、第1導電路に印加された電圧を入力電圧として第1コイル部に交流電圧を印加する変換動作を行う。第2スイッチング回路は、ボディダイオードを具備するFETを備え、基準導電路に電気的に接続され、第1スイッチング回路が変換動作を行うことに応じて第2コイル部に生じる電圧を整流して第2導電路に出力電圧を印加する整流動作を行う。制御部は、第2スイッチング回路に対して同期整流モードで整流動作を行わせる第1制御と、第2スイッチング回路に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる第2制御と、を行う。制御部は、第1制御のときに基準導電路の電位を基準とするチョークコイルの第2コイル部側の電圧に基づいて第1の決定方式で入力電圧を求める。制御部は、第2制御のときに基準導電路の電位を基準とするチョークコイルの前記第2コイル部側の電圧に基づいて第2の決定方式で入力電圧を求める。 [1] An isolated DCDC converter according to the present disclosure includes a first switching circuit, a second switching circuit, and a transformer including a first coil section and a second coil section, and a first conducting path and a second conducting path. It is an insulated DCDC converter that converts voltage between circuits. An isolated DCDC converter of the present disclosure includes a choke coil interposed in a path between a second coil section and a second conductive path, and a control section that controls the first switching circuit and the second switching circuit. there is The first switching circuit performs a conversion operation of applying an AC voltage to the first coil section using the voltage applied to the first conducting path as an input voltage. The second switching circuit includes an FET with a body diode, is electrically connected to the reference conductive path, and rectifies the voltage developed in the second coil section in response to the conversion operation of the first switching circuit to produce a second coil. A rectifying operation is performed by applying an output voltage to the two conducting paths. The control unit performs first control for causing the second switching circuit to perform rectification operation in the synchronous rectification mode and second control for causing the second switching circuit to perform the rectification operation in the diode rectification mode. The control unit obtains the input voltage by the first determination method based on the voltage of the second coil unit side of the choke coil with reference to the potential of the reference conductive path during the first control. The control section obtains the input voltage by a second determination method based on the voltage of the second coil section side of the choke coil based on the potential of the reference conductive path during the second control.

〔1〕の絶縁型DCDCコンバータは、同期整流モード及びダイオード整流モードの各々における入力電圧を個別の決定方式によって求めることができる。 The isolated DCDC converter of [1] can determine the input voltage in each of the synchronous rectification mode and the diode rectification mode by individual determination methods.

〔2〕上記〔1〕の絶縁型DCDCコンバータにおいて、制御部は、第2導電路から出力する出力電流を示す値が所定の閾値よりも小さい場合に第2制御を実行し、出力電流を示す値が所定の閾値以上の場合に第1制御を実行し得る。 [2] In the isolated DCDC converter of [1] above, the control unit executes the second control when the value indicating the output current output from the second conductive path is smaller than a predetermined threshold, and indicates the output current. A first control may be performed if the value is greater than or equal to a predetermined threshold.

〔2〕の絶縁型DCDCコンバータは、出力電流を示す値の大きさに応じて入力電圧を個別に求めることができる。 The insulated DCDC converter [2] can obtain the input voltage individually according to the magnitude of the value indicating the output current.

〔3〕上記〔1〕又は〔2〕の絶縁型DCDCコンバータにおいて、第1コイル部の巻数と第2コイル部の巻数との巻数比がNである。入力電圧は、基準導電路の電位を基準とするチョークコイルの第2コイル部側の電圧Vtr2と、FETのドレインとソースとの間の電圧Vdropとを加算した値に巻数比Nを乗じた式1におけるVinである。同期整流モードのとき、電圧Vdropは、式2におけるFETのドレインとソースとの間の電圧Vdsである。ダイオード整流モードのとき、電圧Vdropは、式3におけるボディダイオードの順方向電圧Vfであり得る。
Vin=N×(Vtr2+Vdrop) ・・・式1
Vdrop=Vds ・・・式2
Vdrop=Vf ・・・式3
[3] In the insulated DCDC converter of [1] or [2] above, N is the turns ratio between the number of turns of the first coil section and the number of turns of the second coil section. The input voltage is obtained by multiplying the sum of the voltage Vtr2 on the side of the second coil portion of the choke coil based on the potential of the reference conduction path and the voltage Vdrop between the drain and source of the FET by the turns ratio N. 1 is Vin. When in synchronous rectification mode, the voltage Vdrop is the voltage Vds between the drain and source of the FET in Equation 2. When in diode rectification mode, the voltage Vdrop can be the forward voltage Vf of the body diode in Equation 3.
Vin=N×(Vtr2+Vdrop) Equation 1
Vdrop=Vds Equation 2
Vdrop=Vf Equation 3

上記〔3〕の絶縁型DCDCコンバータは、ダイオード整流モードにおいて、ボディダイオードの順方向電圧を考慮して入力電圧を求めることができるので、ダイオード整流モードにおける入力電圧をより正確に求めることができる。 The isolated DCDC converter of [3] above can determine the input voltage in the diode rectification mode in consideration of the forward voltage of the body diode, so the input voltage in the diode rectification mode can be determined more accurately.

〔4〕上記〔3〕の絶縁型DCDCコンバータにおいて、制御部は、周囲の温度、及び第2導電路から出力する出力電流を示す値の大きさの少なくともいずれかに基づいて順方向電圧Vfを決定し得る。 [4] In the isolated DCDC converter of [3] above, the controller controls the forward voltage Vf based on at least one of the ambient temperature and the magnitude of the value indicating the output current output from the second conductive path. can decide.

上記〔4〕の絶縁型DCDCコンバータは、より正確な入力電圧を求めることができる。
[本開示の実施形態の詳細]
The isolated DCDC converter of [4] above can obtain a more accurate input voltage.
[Details of the embodiment of the present disclosure]

<実施形態1>
〔絶縁型DCDCコンバータの概要〕
実施形態1の絶縁型DCDCコンバータ100(以下、単にコンバータ100ともいう)は、ハイブリッド自動車又は電気自動車(EV(Electric Vehicle))などの車両における電動駆動装置(モータ等)を駆動するための電力を出力する電源として用いられる。コンバータ100は、第1導電路1である第1高電位側導電路1Aと第1導電路1である第1低電位側導電路1Bとの間に与えられる入力電圧Vinを変圧し、入力電圧Vinよりも低い直流電圧である出力電圧Voutを生成する。そして、コンバータ100は、出力電圧Voutを第2導電路2である第2高電位側導電路2Aと第2導電路2である第2低電位側導電路2Bとの間に印加する。つまり、コンバータ100は、第1導電路1と第2導電路2との間で電圧変換を行う降圧型DCDCコンバータである。
<Embodiment 1>
[Overview of isolated DCDC converter]
An insulated DCDC converter 100 (hereinafter also simply referred to as converter 100) of Embodiment 1 supplies electric power for driving an electric drive device (motor, etc.) in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle (EV (Electric Vehicle)). It is used as an output power supply. The converter 100 transforms the input voltage Vin applied between the first high potential side conductive path 1A as the first conductive path 1 and the first low potential side conductive path 1B as the first conductive path 1 to convert the input voltage It generates an output voltage Vout which is a DC voltage lower than Vin. Then, the converter 100 applies the output voltage Vout between the second conductive path 2, which is the second high potential side conductive path 2A, and the second conductive path 2, which is the second low potential side conductive path 2B. That is, the converter 100 is a step-down DCDC converter that performs voltage conversion between the first conducting path 1 and the second conducting path 2 .

コンバータ100は、図1に示すように、トランス10、第1スイッチング回路20、第2スイッチング回路30、及び制御部40を備えている。第1スイッチング回路20は、第1導電路1とトランス10との間に設けられている。第2スイッチング回路30は、トランス10と第2導電路2との間に設けられている。制御部40は、第1スイッチング回路20及び第2スイッチング回路30の動作を制御する。実使用時においては、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間には直流電源(図示せず)が接続され、第2高電位側導電路2Aと第2低電位側導電路2Bとの間には負荷6が接続される。また、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間には入力電圧Vinを安定化させるための入力コンデンサ7が接続されている。 The converter 100 includes a transformer 10, a first switching circuit 20, a second switching circuit 30, and a control section 40, as shown in FIG. A first switching circuit 20 is provided between the first conducting path 1 and the transformer 10 . A second switching circuit 30 is provided between the transformer 10 and the second conducting path 2 . The control unit 40 controls operations of the first switching circuit 20 and the second switching circuit 30 . In actual use, a DC power supply (not shown) is connected between the first high potential side conducting path 1A and the first low potential side conducting path 1B, and the second high potential side conducting path 2A and the second high potential side conducting path 2A are connected to each other. A load 6 is connected between it and the low potential side conductive path 2B. An input capacitor 7 for stabilizing the input voltage Vin is connected between the first high potential side conductive path 1A and the first low potential side conductive path 1B.

トランス10は、第1コイル部11及び第2コイル部12A,12Bを備えている。第1コイル部11の巻数は、N1である。第2コイル部12A,12Bの巻数は、共にN2である。第2コイル部12A,12Bは、第3接続点P3において互いに電気的に直列に接続されている。第3接続点P3は、センタータップに相当する。つまり、第2コイル部12A,12Bには、センタータップが設けられている。トランス10の巻数比Nは、N=N2/N1で表される。 The transformer 10 includes a first coil section 11 and second coil sections 12A and 12B. The number of turns of the first coil portion 11 is N1. The number of turns of the second coil portions 12A and 12B is both N2. The second coil portions 12A and 12B are electrically connected in series with each other at a third connection point P3. The third connection point P3 corresponds to a center tap. That is, center taps are provided in the second coil portions 12A and 12B. A turn ratio N of the transformer 10 is represented by N=N2/N1.

本開示において、「電気的に接続される」とは、接続対象の両方の電位が等しくなるように互いに導通した状態(電流を流せる状態)で接続される構成であることが望ましい。ただし、この構成に限定されない。例えば、「電気的に接続される」とは、両接続対象の間に電気部品が介在しつつ両接続対象が導通し得る状態で接続された構成であってもよい。 In the present disclosure, “electrically connected” preferably means a configuration in which the objects are connected in a conductive state (a state in which current can flow) so that the potentials of both of the objects to be connected are equal. However, it is not limited to this configuration. For example, "electrically connected" may be a configuration in which both connection objects are connected in a state in which an electric component is interposed between them and both connection objects are electrically connected.

第1スイッチング回路20は、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとに印加された直流電圧である入力電圧Vinを交流電圧に変換し、トランス10の第1コイル部11にこの交流電圧を印加する変換動作を行う。第1スイッチング回路20は、第1スイッチ素子20A、第2スイッチ素子20B、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20D(以下、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dともいう)がフルブリッジ接続された構成を有する。 The first switching circuit 20 converts the input voltage Vin, which is a DC voltage applied to the first high-potential side conductive path 1A and the first low-potential side conductive path 1B, into an AC voltage, and converts the input voltage Vin into an AC voltage. 11 performs a conversion operation to apply this AC voltage. In the first switching circuit 20, a first switch element 20A, a second switch element 20B, a third switch element 20C, and a fourth switch element 20D (hereinafter also referred to as switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D) are connected in a full bridge. It has a configured configuration.

第1スイッチング回路20は、スイッチ素子20A,20B,20C,20D、及びインダクタ13を有している。スイッチ素子20A,20B,20C,20Dには、公知である種々のスイッチ素子を用いることができるが、FETであるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いることが好ましい。 The first switching circuit 20 has switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D and an inductor 13 . Various known switch elements can be used for the switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D, but MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), which are FETs, are preferably used.

スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれには、寄生成分であるボディダイオード20G,20H,20J,20Kが設けられた構成とされている。具体的には、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれにおいて、各ボディダイオード20G,20H,20J,20Kのカソードがドレイン側、アノードがソース側に電気的に接続される構成とされている。なお、ボディダイオード20G,20H,20J,20Kに加えて、ダイオードを別個の素子として付加してもよい。 Body diodes 20G, 20H, 20J and 20K, which are parasitic components, are provided in the switch elements 20A, 20B, 20C and 20D, respectively. Specifically, in each of the switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D, the cathode of each body diode 20G, 20H, 20J, and 20K is electrically connected to the drain side, and the anode is electrically connected to the source side. . In addition to body diodes 20G, 20H, 20J and 20K, diodes may be added as separate elements.

スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれには容量成分であるコンデンサ20L,20M,20N,20Pが電気的に並列に接続されている。具体的には、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれのドレインに各コンデンサ20L,20M,20N,20Pの一方の端子が電気的に接続され、ソースに各コンデンサ20L,20M,20N,20Pの他方の端子が電気的に接続されている。また、スイッチ素子20A,20B,20C,20DにMOSFETが用いられる場合、各スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれに容量成分が寄生するように寄生容量成分が形成されることになる。このため、コンデンサ20L,20M,20N,20Pを設けず寄生容量成分を用いる構成としてもよい。 Capacitors 20L, 20M, 20N and 20P are electrically connected in parallel to the switch elements 20A, 20B, 20C and 20D, respectively. Specifically, one terminal of each capacitor 20L, 20M, 20N, 20P is electrically connected to the drain of each of the switch elements 20A, 20B, 20C, 20D, and the source of each of the capacitors 20L, 20M, 20N, 20P is connected. is electrically connected to the other terminal of Also, when MOSFETs are used for the switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D, parasitic capacitance components are formed so as to parasitize the respective switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D. Therefore, a configuration using parasitic capacitance components may be employed without providing the capacitors 20L, 20M, 20N, and 20P.

第1スイッチ素子20A及び第2スイッチ素子20Bは、第1スイッチング回路20に入力電圧Vinを入力する第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間に直列に接続され、互いが第1接続点P1において電気的に接続している。第3スイッチ素子20C及び第4スイッチ素子20Dは、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間に直列に接続され、互いが第2接続点P2において電気的に接続している。 The first switch element 20A and the second switch element 20B are connected in series between the first high potential side conducting path 1A and the first low potential side conducting path 1B for inputting the input voltage Vin to the first switching circuit 20. , are electrically connected to each other at a first connection point P1. The third switch element 20C and the fourth switch element 20D are connected in series between the first high potential side conductive path 1A and the first low potential side conductive path 1B, and are electrically connected to each other at the second connection point P2. Connected.

インダクタ13の一端は、第1接続点P1に電気的に接続されている。インダクタ13の他端は、トランス10の第1コイル部11の一端に電気的に接続されている。第2接続点P2は、第1コイル部11の他端に電気的に接続されている。インダクタ13は、第1スイッチング回路20において発生するスイッチングロスを低減するためにコンデンサ20L,20M,20N,20PとLC共振させる目的で設けられている。インダクタ13のインダクタンスの値は、トランス10の漏れインダクタンス(図示せず)よりも十分大きい値としておくことが好ましい。 One end of the inductor 13 is electrically connected to the first connection point P1. The other end of the inductor 13 is electrically connected to one end of the first coil section 11 of the transformer 10 . The second connection point P2 is electrically connected to the other end of the first coil portion 11 . The inductor 13 is provided for the purpose of LC resonance with the capacitors 20L, 20M, 20N, 20P in order to reduce the switching loss that occurs in the first switching circuit 20. FIG. The inductance value of inductor 13 is preferably set to a value sufficiently larger than the leakage inductance (not shown) of transformer 10 .

第2スイッチング回路30は、第1スイッチング回路20が変換動作を行うことに応じてトランス10の第2コイル部12A,12Bに生じる交流電圧を整流・平滑して直流電圧である出力電圧Voutを生成する。そして、第2スイッチング回路30は、この出力電圧Voutを第2高電位側導電路2Aと第2低電位側導電路2Bとの間に印加する。こうして第2スイッチング回路30は、整流動作を行う。第2スイッチング回路30は、第5スイッチ素子30A、第6スイッチ素子30B、整流出力経路30C、チョークコイル33、及び出力コンデンサ34を備えている。第5スイッチ素子30Aは、トランス10の第2コイル部12Aの一端と基準導電路であるグラウンド経路Gとの間に接続されている。第6スイッチ素子30Bは、トランス10の第2コイル部12Bの一端とグラウンド経路Gとの間に接続されている。つまり、第2スイッチング回路30はグラウンド経路G(基準導電路)に電気的に接続されている。 The second switching circuit 30 rectifies and smoothes the AC voltage generated in the second coil units 12A and 12B of the transformer 10 in response to the conversion operation of the first switching circuit 20 to generate an output voltage Vout which is a DC voltage. do. Then, the second switching circuit 30 applies the output voltage Vout between the second high potential side conductive path 2A and the second low potential side conductive path 2B. Thus, the second switching circuit 30 performs rectifying operation. The second switching circuit 30 includes a fifth switch element 30A, a sixth switch element 30B, a rectification output path 30C, a choke coil 33, and an output capacitor . The fifth switch element 30A is connected between one end of the second coil portion 12A of the transformer 10 and the ground path G, which is a reference conductive path. The sixth switch element 30B is connected between one end of the second coil portion 12B of the transformer 10 and the ground path G. That is, the second switching circuit 30 is electrically connected to the ground path G (reference conductive path).

整流出力経路30Cの一端は、第2コイル部12Aの他端と第2コイル部12Bの他端とが電気的に接続する第3接続点P3(センタータップ)に電気的に接続される。整流出力経路30Cの他端には、チョークコイル33の一端が電気的に接続される。チョークコイル33の他端(すなわち、第3接続点P3側から離れた側の端)は、第2高電位側導電路2Aに電気的に接続されると共に、出力コンデンサ34を介して第2低電位側導電路2Bに電気的に接続されている。つまり、チョークコイル33は、第3接続点P3と第2高電位側導電路2Aとの間であって、第2コイル部12A,12Bと第2導電路2との間の経路に介在する。出力コンデンサ34は、第2高電位側導電路2Aと第2低電位側導電路2Bとの間に電気的に接続されている。第2低電位側導電路2Bは、グラウンド経路Gに電気的に接続されている。 One end of the rectification output path 30C is electrically connected to a third connection point P3 (center tap) where the other end of the second coil portion 12A and the other end of the second coil portion 12B are electrically connected. One end of the choke coil 33 is electrically connected to the other end of the rectified output path 30C. The other end of the choke coil 33 (that is, the end on the side away from the third connection point P3) is electrically connected to the second high potential side conductive path 2A and is connected to the second low potential side conductive path 2A via the output capacitor . It is electrically connected to the potential side conducting path 2B. That is, the choke coil 33 is interposed in the path between the second coil portions 12A, 12B and the second conductive path 2 between the third connection point P3 and the second high potential side conductive path 2A. The output capacitor 34 is electrically connected between the second high potential side conductive path 2A and the second low potential side conductive path 2B. The second low potential side conductive path 2B is electrically connected to the ground path G.

第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bには、公知である種々のスイッチ素子を用いることができるが、FETであるMOSFETを用いることが好ましい。第5スイッチ素子30Aのドレインは第2コイル部12Aの一端に電気的に接続され、ソースはグラウンド経路Gに電気的に接続されている。第6スイッチ素子30Bのドレインは第2コイル部12Bの一端に電気的に接続され、ソースはグラウンド経路Gに電気的に接続されている。第5スイッチ素子30A、及び第6スイッチ素子30Bのそれぞれには、寄生成分であるボディダイオード30D,30Eが設けられた構成とされている。具体的には、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bのそれぞれにおいて、ボディダイオード30D,30Eのカソードがドレイン側、アノードがソース側に電気的に接続される構成とされている。つまり、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bは、ボディダイオード30D,30Eを具備している。 Various known switch elements can be used for the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B, but MOSFETs, which are FETs, are preferably used. The drain of the fifth switch element 30A is electrically connected to one end of the second coil section 12A, and the source is electrically connected to the ground path G. The drain of the sixth switch element 30B is electrically connected to one end of the second coil section 12B, and the source is electrically connected to the ground path G. Body diodes 30D and 30E, which are parasitic components, are provided in the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B, respectively. Specifically, in each of the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B, the cathodes of the body diodes 30D and 30E are electrically connected to the drain side, and the anodes are electrically connected to the source side. That is, the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B have body diodes 30D and 30E.

このような構成を有する第2スイッチング回路30のうち、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bは、トランス10の第2コイル部12A,12Bに生じる交流電圧を整流する整流回路を構成する。チョークコイル33及び出力コンデンサ34は整流出力経路30Cに現れる整流出力を平滑する。 In the second switching circuit 30 having such a configuration, the fifth switching element 30A and the sixth switching element 30B constitute a rectifying circuit that rectifies the AC voltage generated in the second coil portions 12A and 12B of the transformer 10. Choke coil 33 and output capacitor 34 smooth the rectified output appearing on rectified output path 30C.

制御部40は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されており、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)などのメモリ、A/D変換器等を有している。制御部40は二次側電圧検出部40Eによって第1高電位側導電路1Aの電圧値を検出し得る構成とされている。制御部40は、第2電圧検出部40Bによって第2高電位側導電路2Aの電圧値を検出し得る構成とされている。二次側電圧検出部40E及び第2電圧検出部40Bは、電圧検出回路として構成される。制御部40は、第1電流検出部40Cによって第1高電位側導電路1Aに流れる電流値を検出し得る構成とされている。制御部40は、第2電流検出部40Dによって第2高電位側導電路2Aに流れる電流値を検出し得る構成とされている。第1電流検出部40C及び第2電流検出部40Dは、例えばカレントトランス等の電流検出回路として構成される。 The control unit 40 is mainly composed of, for example, a microcomputer, and includes an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), an A/D converter, and the like. have. The control section 40 is configured to detect the voltage value of the first high potential side conductive path 1A by means of the secondary side voltage detection section 40E. The control unit 40 is configured to detect the voltage value of the second high potential side conductive path 2A by the second voltage detection unit 40B. The secondary side voltage detection section 40E and the second voltage detection section 40B are configured as voltage detection circuits. The controller 40 is configured to detect the value of the current flowing through the first high-potential-side conductive path 1A by means of the first current detector 40C. The control unit 40 is configured to detect the value of the current flowing through the second high-potential-side conductive path 2A using the second current detection unit 40D. The first current detection section 40C and the second current detection section 40D are configured as current detection circuits such as current transformers.

制御部40は、二次側電圧検出部40E、第2電圧検出部40B、第1電流検出部40C、及び第2電流検出部40Dから入力される値に基づいて位相シフト方式によってスイッチ素子20A,20B,20C,20Dの各々のゲートに向けてPWM信号を出力する。これにより、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dは、位相シフト方式によりスイッチング動作をする。 The control unit 40 switches the switch elements 20A, 20A, 20B, 20A, 20B, 20D, 20D, 20D, 20D, 20D, 20D, 20E, 20D, 20A, 20B, 20A, 20B, 20A, 20B, 20A, 20B, 20A, 20B, 20A, 20B, 20A, 20B, 20A, 20B, and 40D. A PWM signal is output toward each gate of 20B, 20C, and 20D. As a result, the switching elements 20A, 20B, 20C, and 20D perform switching operations by the phase shift method.

制御部40は、第2電流検出部40Dから入力される値に基づいて第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bの各々のゲートに向けて所定のタイミングのスイッチング信号を出力したり、スイッチング信号の出力を停止したりする。具体的には、制御部40は、第2電流検出部40Dによって検出した第2高電位側導電路2Aから出力する出力電流Ioutを示す値が所定の閾値以上の場合、第1制御を実行する。第1制御は、第2スイッチング回路30の第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bの各々のゲートに向けて所定のタイミングのスイッチング信号を出力し同期整流モードで整流動作を行わせる制御である。所定の閾値は、制御部40のROM等に記憶されている。 Based on the value input from the second current detection unit 40D, the control unit 40 outputs a switching signal at a predetermined timing to each gate of the fifth switching element 30A and the sixth switching element 30B, or outputs a switching signal. stop the output of Specifically, the control unit 40 executes the first control when the value indicating the output current Iout output from the second high potential side conductive path 2A detected by the second current detection unit 40D is equal to or greater than a predetermined threshold value. . The first control is a control for outputting a switching signal with a predetermined timing to the gate of each of the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B of the second switching circuit 30 to perform rectification operation in the synchronous rectification mode. . The predetermined threshold value is stored in the ROM of the control unit 40 or the like.

そして、制御部40は、第2電流検出部40Dによって検出した第2高電位側導電路2Aから出力する出力電流Ioutを示す値が所定の閾値よりも小さい場合、第2制御を実行する。第2制御は、第2スイッチング回路30の第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bの各々のゲートへのスイッチング信号の出力を停止し、第2スイッチング回路30に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる制御である。ダイオード整流モードとは、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bに設けられたボディダイオード30D,30Eを用いて整流動作を行うモードである。 Then, when the value indicating the output current Iout output from the second high-potential-side conductive path 2A detected by the second current detection section 40D is smaller than a predetermined threshold value, the control section 40 executes the second control. The second control stops outputting switching signals to the gates of the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B of the second switching circuit 30, and rectifies the second switching circuit 30 in the diode rectification mode. It is a control that causes the The diode rectification mode is a mode in which rectification is performed using body diodes 30D and 30E provided in the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B.

コンバータ100には、温度検出部50が設けられている。温度検出部50は、例えばサーミスタ等の温度センサとして構成されている。温度検出部50、自身が配置された位置の温度を示す電圧値を制御部40に向けて出力し得る構成をなす。温度検出部50は、例えばコンバータ100が実装されている電気基板(図示せず)の表面に接触する形で固定されており、電気基板の表面の温度(外面温度)を示す電圧値を検出値として出力する。なお、温度検出部50は、第1スイッチング回路20、トランス10、第2スイッチング回路30等の温度変化を検出し得る位置に配置されていればよく、電気基板に接触していなくてもよい。例えば、温度検出部50は、第1スイッチング回路20、トランス10、及び第2スイッチング回路30が実装される電気基板において第1スイッチング回路20、トランス10、及び第2スイッチング回路30のいずれかの近傍に実装する形で固定してもよい。 Converter 100 is provided with temperature detection unit 50 . The temperature detection unit 50 is configured as a temperature sensor such as a thermistor, for example. The temperature detection unit 50 is configured to output to the control unit 40 a voltage value indicating the temperature of the position where the temperature detection unit 50 is located. Temperature detection unit 50 is fixed, for example, in contact with the surface of an electric board (not shown) on which converter 100 is mounted, and detects a voltage value indicating the surface temperature (external surface temperature) of the electric board. output as Note that the temperature detection unit 50 may be arranged at a position where it can detect temperature changes in the first switching circuit 20, the transformer 10, the second switching circuit 30, etc., and does not have to be in contact with the electric substrate. For example, the temperature detection unit 50 may be located in the vicinity of any one of the first switching circuit 20, the transformer 10, and the second switching circuit 30 on the electric board on which the first switching circuit 20, the transformer 10, and the second switching circuit 30 are mounted. It may be fixed in the form of being implemented in

〔絶縁型DCDCコンバータの動作〕
次に、コンバータ100の動作を説明する。コンバータ100が搭載された車両において、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられる。すると、制御部40からスイッチ素子20A,20B,20C,20DのそれぞれにPWM信号が出力され、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bのそれぞれに所定のタイミングのスイッチング信号を出力する。
[Operation of isolated DCDC converter]
Next, the operation of converter 100 will be described. In a vehicle equipped with converter 100, for example, an ignition switch is switched from an off state to an on state. Then, a PWM signal is output from the control unit 40 to each of the switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D, and a switching signal with a predetermined timing is output to each of the fifth switch element 30A and the sixth switch element 30B.

基本的には、フルブリッジ接続されたスイッチング回路を有する絶縁型のDCDCコンバータは、図2~図4に示すように動作する。具体的には、この絶縁型のDCDCコンバータは、第1スイッチング回路120の第1スイッチ素子120A及び第4スイッチ素子120Dと、第2スイッチ素子120B及び第3スイッチ素子120Cとが交互にオンとオフとを繰り返す。これにより直流電源からトランス110の第1コイル部111に交流の電圧を印加するように動作して第2スイッチング回路130側に電圧を発生させることができる。具体的には、第1スイッチ素子120A及び第4スイッチ素子120Dがオンすると第1スイッチング回路120側(トランス110の一次側)に矢印C1に示す経路で電流が流れる。矢印C1に示す経路は、第1高電位側導電路101A→第1スイッチ素子120A→第1コイル部111→第4スイッチ素子120D→第1低電位側導電路101Bの経路である。これに対応して第2スイッチング回路130側(トランス110の二次側)に矢印C2に示す経路で電流が流れる。矢印C2に示す経路は、第2低電位側導電路102B→第6スイッチ素子130B→第2コイル部112B→整流出力経路130C→チョークコイル133→第2高電位側導電路102Aの経路である(図2参照。)。 Basically, an isolated DCDC converter having switching circuits connected in a full bridge operates as shown in FIGS. 2 to 4. FIG. Specifically, in this isolated DCDC converter, the first switching element 120A and the fourth switching element 120D and the second switching element 120B and the third switching element 120C of the first switching circuit 120 are alternately turned on and off. and repeat. As a result, an AC voltage is applied from the DC power supply to the first coil portion 111 of the transformer 110, and a voltage can be generated on the second switching circuit 130 side. Specifically, when the first switch element 120A and the fourth switch element 120D are turned on, current flows through the first switching circuit 120 side (the primary side of the transformer 110) along the path indicated by the arrow C1. The path indicated by arrow C1 is the first high potential side conductive path 101A→first switch element 120A→first coil portion 111→fourth switch element 120D→first low potential side conductive path 101B. Correspondingly, a current flows to the second switching circuit 130 side (the secondary side of the transformer 110) along the path indicated by the arrow C2. The path indicated by arrow C2 is the second low potential side conductive path 102B→sixth switch element 130B→second coil section 112B→rectification output path 130C→choke coil 133→second high potential side conductive path 102A ( See Figure 2).

次に、第1スイッチ素子120A及び第4スイッチ素子120Dがオンからオフに切り替わり、第1スイッチ素子120A、第2スイッチ素子120B、第3スイッチ素子120C、及び第4スイッチ素子120Dの全てがオフした状態になる。すると、第1スイッチング回路120側(トランス110の一次側)には電流が流れなくなる。第2スイッチング回路130側(トランス110の二次側)では、チョークコイル133に蓄えられたエネルギーによって、矢印C3又は矢印C4の経路で電流が流れる。矢印C3に示す経路は、第2低電位側導電路102B→第6スイッチ素子130B→第2コイル部112B→整流出力経路130C→チョークコイル133→第2高電位側導電路102Aの経路である。矢印C4に示す経路は、第2低電位側導電路102B→第5スイッチ素子130A→第2コイル部112A→整流出力経路130C→チョークコイル133→第2高電位側導電路102Aの経路である(図3参照。)。 Next, the first switch element 120A and the fourth switch element 120D are switched from ON to OFF, and all of the first switch element 120A, the second switch element 120B, the third switch element 120C, and the fourth switch element 120D are turned off. become a state. Then, no current flows to the first switching circuit 120 side (the primary side of the transformer 110). On the side of the second switching circuit 130 (secondary side of the transformer 110), the energy stored in the choke coil 133 causes current to flow along the path of arrow C3 or arrow C4. The path indicated by arrow C3 is the second low potential side conductive path 102B→sixth switch element 130B→second coil section 112B→rectification output path 130C→choke coil 133→second high potential side conductive path 102A. The path indicated by arrow C4 is the second low potential side conductive path 102B→fifth switch element 130A→second coil section 112A→rectification output path 130C→choke coil 133→second high potential side conductive path 102A ( See Figure 3).

次に、第2スイッチ素子120B及び第3スイッチ素子120Cがオフからオンに切り替わる。すると、第1スイッチング回路120側(トランス110の一次側)に矢印C5に示す経路で電流が流れる。矢印C5に示す経路は、第1高電位側導電路101A→第3スイッチ素子120C→第1コイル部111→第2スイッチ素子120B→第1低電位側導電路101Bの経路である。これに対応して第2スイッチング回路130側(トランス110の二次側)に矢印C6に示す経路で電流が流れる。矢印C6に示す経路は、第2低電位側導電路102B→第5スイッチ素子130A→第2コイル部112A→整流出力経路130C→チョークコイル133→第2高電位側導電路102Aの経路である(図4参照。)。 Next, the second switch element 120B and the third switch element 120C are switched from off to on. Then, current flows to the first switching circuit 120 side (the primary side of the transformer 110) along the path indicated by the arrow C5. A route indicated by an arrow C5 is a route of first high potential side conductive path 101A→third switch element 120C→first coil section 111→second switch element 120B→first low potential side conductive path 101B. Correspondingly, a current flows to the second switching circuit 130 side (the secondary side of the transformer 110) through the path indicated by the arrow C6. The path indicated by arrow C6 is the second low potential side conductive path 102B→fifth switch element 130A→second coil section 112A→rectification output path 130C→choke coil 133→second high potential side conductive path 102A ( See Figure 4).

次に、第2スイッチ素子120B及び第3スイッチ素子120Cがオンからオフに切り替わり、第1スイッチ素子120A、第2スイッチ素子120B、第3スイッチ素子120C、及び第4スイッチ素子120Dの全てがオフした状態になる。すると、第1スイッチング回路120側(トランス110の一次側)には、電流が流れなくなる。第2スイッチング回路130側(トランス110の二次側)では、チョークコイル133に蓄えられたエネルギーによって、矢印C3又は矢印C4の経路で電流が流れる。矢印C3に示す経路は、第2低電位側導電路102B→第6スイッチ素子130B→第2コイル部112B→整流出力経路130C→チョークコイル133→第2高電位側導電路102Aの経路である。矢印C4に示す経路は、第2低電位側導電路102B→第5スイッチ素子130A→第2コイル部112A→整流出力経路130C→チョークコイル133→第2高電位側導電路102Aの経路である(図3参照。)。 Next, the second switch element 120B and the third switch element 120C are switched from on to off, and the first switch element 120A, the second switch element 120B, the third switch element 120C, and the fourth switch element 120D are all turned off. become a state. Then, no current flows to the first switching circuit 120 side (the primary side of the transformer 110). On the side of the second switching circuit 130 (secondary side of the transformer 110), the energy stored in the choke coil 133 causes current to flow along the path of arrow C3 or arrow C4. The path indicated by arrow C3 is the second low potential side conductive path 102B→sixth switch element 130B→second coil section 112B→rectification output path 130C→choke coil 133→second high potential side conductive path 102A. The path indicated by the arrow C4 is the second low potential side conductive path 102B→fifth switch element 130A→second coil section 112A→rectification output path 130C→choke coil 133→second high potential side conductive path 102A ( See Figure 3).

これに対して、本開示のコンバータ100は、位相シフト方式によりスイッチング動作をする。位相シフト方式は、図5に示すように、第1スイッチ素子20Aと第4スイッチ素子20Dとで互いのオンオフ動作のタイミングをずらし、第2スイッチ素子20Bと第3スイッチ素子20Cとで互いのオンオフ動作のタイミングをずらす。これと共に、位相シフト方式は、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dの互いのオンオフ動作のタイミングをずらすように制御する。これにより、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dがオフからオンにスイッチングする際にZVS(Zero Voltage Switching)を実現し、コンバータ100をより高効率に動作させることができる。位相シフト方式では、第1スイッチ素子20A及び第2スイッチ素子20Bを1つの組(以下、第1レグともいう)とし、第3スイッチ素子20C及び第4スイッチ素子20Dを1つの組(以下、第2レグともいう)として扱う。第1レグにおいて、第1スイッチ素子20A及び第2スイッチ素子20Bが共にオフになる時間(図5におけるT2、T4、T6、T8)は第1デッドタイムである。第2レグにおいて、第3スイッチ素子20C及び第4スイッチ素子20Dが共にオフになる時間(図5におけるT1、T3、T5、T7)は第2デッドタイムである。 On the other hand, the converter 100 of the present disclosure performs switching operation using a phase shift method. In the phase shift method, as shown in FIG. 5, the first switch element 20A and the fourth switch element 20D shift the on/off timings of each other, and the second switch element 20B and the third switch element 20C shift the on/off timings of each other. Change the timing of action. Along with this, the phase shift method controls the switching elements 20A, 20B, 20C, and 20D so as to shift the timings of their ON/OFF operations. Thereby, ZVS (Zero Voltage Switching) can be achieved when switch elements 20A, 20B, 20C, and 20D are switched from OFF to ON, and converter 100 can be operated with higher efficiency. In the phase shift method, the first switch element 20A and the second switch element 20B are set as one set (hereinafter also referred to as the first leg), and the third switch element 20C and the fourth switch element 20D are set as one set (hereinafter referred to as the first leg). 2 legs). In the first leg, the times (T2, T4, T6, and T8 in FIG. 5) during which both the first switch element 20A and the second switch element 20B are turned off are first dead times. In the second leg, the times (T1, T3, T5 and T7 in FIG. 5) during which both the third switch element 20C and the fourth switch element 20D are turned off are second dead times.

ここで、時間T2に着目して、第1デッドタイムにおいて第2スイッチ素子20Bがオフからオンに切り替わる場合について説明する。図6に示すように、時刻T2Sより前(すなわち、第1スイッチ素子20Aがオン)において、第2スイッチ素子20Bのドレインとソースとの間には直流の入力電圧Vinが印加された状態である(図6の下側参照。)。このとき、第2スイッチ素子20Bに並列に接続されたコンデンサ20Mにも直流の入力電圧Vinが印加された状態である。そして、時刻T2Sにおいて、第1スイッチ素子20Aがオンからオフに切り替わると、第1スイッチ素子20Aには電流が流れなくなる。このとき、第2スイッチ素子20Bに並列に接続されたコンデンサ20Mとインダクタ13との間でLC共振が開始し、第2スイッチ素子20Bのドレインとソースとの間の電圧が直流の入力電圧Vinの半分の大きさに近づいていく。第2スイッチ素子20Bのドレインとソースとの間の電圧はLC共振が開始して最初に電圧が降下した時刻T2Eに0Vに最も近くなる(図6下側参照。)。したがって、第2スイッチ素子20Bをオフからオンに切り替える時刻をT2Eとすることによって、第2スイッチ素子20BにおけるZVSを実現することができる。なお、第2スイッチ素子20Bをオフからオンに切り替える時刻をT2Eより僅かに早い時刻に切り替えてもよい。 Here, focusing on the time T2, the case where the second switch element 20B is switched from OFF to ON during the first dead time will be described. As shown in FIG. 6, before time T2S (that is, the first switch element 20A is turned on), a DC input voltage Vin is applied between the drain and source of the second switch element 20B. (See bottom of FIG. 6). At this time, the DC input voltage Vin is also applied to the capacitor 20M connected in parallel with the second switch element 20B. Then, at time T2S, when the first switching element 20A is switched from ON to OFF, current stops flowing through the first switching element 20A. At this time, LC resonance starts between the capacitor 20M connected in parallel to the second switch element 20B and the inductor 13, and the voltage between the drain and source of the second switch element 20B becomes the DC input voltage Vin. Approaching half size. The voltage between the drain and the source of the second switch element 20B becomes closest to 0V at time T2E when the LC resonance starts and the voltage drops for the first time (see the lower side of FIG. 6). Therefore, by setting the time at which the second switch element 20B is switched from off to on to be T2E, ZVS in the second switch element 20B can be achieved. Note that the time for switching the second switch element 20B from off to on may be switched to a time slightly earlier than T2E.

時間T2に着目して第1デッドタイムにおいて第2スイッチ素子20Bがオフからオンに切り替わる場合について説明した。これに限らず、図5における他の時間T1、T3、T4、T5、T6、T7、T8、及び他のスイッチ素子20A,20C,20Dがオフからオンに切り替わる場合についても同様である。 Focusing on the time T2, the case where the second switch element 20B is switched from OFF to ON during the first dead time has been described. This is not limited to this, and the same applies to other times T1, T3, T4, T5, T6, T7, T8 in FIG. 5 and other switch elements 20A, 20C, 20D that are switched from off to on.

〔入力電圧の求め方〕
二次側電圧検出部40Eは、トランス10の第2コイル部12Bの一方の端と第3接続点P3との間に生じる電圧Vtr2(すなわち、トランス10の二次側における電圧であり、第2コイル部12Bに生じる電圧)を検出する。電圧Vtr2は、トランス10に電気的に接続された整流出力経路30C(第5導電路)とグラウンドに電気的に接続された第2低電位側導電路2Bと、の間の電位差である(図1参照。)。整流出力経路30Cは、トランス10における第2コイル部12A,12Bの中間位置である第3接続点P3(センタータップ)とチョークコイル33との間の導電路である。すなわち、電圧Vtr2は、第2低電位側導電路2Bの電位(グラウンド電位)を基準とする整流出力経路30C(第5導電路)の電圧であり、第2スイッチング回路30に生じる電圧である。
[How to find the input voltage]
The secondary side voltage detection section 40E detects a voltage Vtr2 generated between one end of the second coil section 12B of the transformer 10 and the third connection point P3 (that is, the voltage on the secondary side of the transformer 10, A voltage generated in the coil portion 12B) is detected. The voltage Vtr2 is the potential difference between the rectified output path 30C (fifth conductive path) electrically connected to the transformer 10 and the second low potential side conductive path 2B electrically connected to ground (Fig. 1). The rectified output path 30C is a conductive path between the choke coil 33 and the third connection point P3 (center tap), which is an intermediate position between the second coil portions 12A and 12B in the transformer 10. FIG. That is, the voltage Vtr2 is the voltage of the rectified output path 30C (fifth conductive path) with reference to the potential (ground potential) of the second low potential side conductive path 2B, and is the voltage generated in the second switching circuit 30.

電圧Vtr2は、第2コイル部12Bの両端電圧と第6スイッチ素子30Bのドレインとソースとの間の電圧Vdropとの合計値である。この値は、チョークコイル33及び出力コンデンサ34を有してなるフィルタ回路によって平滑化される前の値である。なお、第2電圧検出部40Bが示す値は、第2高電位側導電路2Aと第2低電位側導電路2Bとの間の電位差であり、上記電圧が上記フィルタ回路によって平滑化された後の直流電圧の値である。二次側電圧検出部40Eは、電圧Vtr2の値を示す信号を制御部40に入力する。電圧Vtr2の値を示す信号は、電圧Vtr2の値を特定し得る信号であればよく、電圧Vtr2の値そのものを示す信号であってもよく、電圧Vtr2を所定の分圧比で分圧した値を示す信号であってもよい。 The voltage Vtr2 is the sum of the voltage across the second coil section 12B and the voltage Vdrop between the drain and source of the sixth switch element 30B. This value is the value before being smoothed by the filter circuit having the choke coil 33 and the output capacitor 34 . The value indicated by the second voltage detection section 40B is the potential difference between the second high-potential-side conductive path 2A and the second low-potential-side conductive path 2B. is the DC voltage value of The secondary side voltage detector 40E inputs a signal indicating the value of the voltage Vtr2 to the controller 40 . The signal indicating the value of the voltage Vtr2 may be a signal capable of specifying the value of the voltage Vtr2, or may be a signal indicating the value of the voltage Vtr2 itself. It may be a signal indicating

制御部40は、二次側電圧検出部40Eが検出した電圧Vtr2に基づいて第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値を求める。第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値は、入力電圧Vinを示す値であり、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電位差である。 The control unit 40 obtains the voltage value between the first high-potential conductive path 1A and the first low-potential conductive path 1B based on the voltage Vtr2 detected by the secondary voltage detection unit 40E. A voltage value between the first high-potential-side conductive path 1A and the first low-potential-side conductive path 1B is a value indicating the input voltage Vin, and the first high-potential-side conductive path 1A and the first low-potential-side conductive path 1B.

第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値(入力電圧Vin)は、数1に示す数式によって求めることができる。 A voltage value (input voltage Vin) between the first high-potential-side conductive path 1A and the first low-potential-side conductive path 1B can be obtained by the formula shown in Equation (1).

Figure 2022108786000002
Figure 2022108786000002

ここで、Vtr2はグラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部12B側の(第2コイル部12Bに生じる)電圧値、Nは第1コイル部11の巻数と第2コイル部12B(12A)の巻数との巻数比(以下、単に巻数比Nともいう)、Vdropは第6スイッチ素子30Bにおけるドレインとソースとの間の電圧(以下、単に電圧Vdropともいう)である。つまり、数1に示す数式は、入力電圧Vinが電圧Vtr2と電圧Vdropとを加算した値に巻数比Nを乗じて求め得ることを示している。 Here, Vtr2 is the voltage value (produced in the second coil portion 12B) on the second coil portion 12B side of the choke coil 33 with reference to the potential of the ground path G, and N is the number of turns of the first coil portion 11 and the second coil. Vdrop is the voltage between the drain and the source of the sixth switch element 30B (hereinafter simply referred to as the voltage Vdrop), which is the turn ratio to the number of turns of the portion 12B (12A) (hereinafter also simply referred to as the turns ratio N). That is, the formula shown in Equation 1 indicates that the input voltage Vin can be obtained by multiplying the sum of the voltage Vtr2 and the voltage Vdrop by the turn ratio N.

制御部40が第2スイッチング回路30に対して同期整流モードで整流動作を行わせる第1制御を実行する際、電圧Vdropは、FET(第6スイッチ素子30B)のドレインとソースとの間の電圧Vds(以下、単に、電圧Vdsともいう)である。すなわち、同期整流モードのとき、電圧Vdropは、Vdrop=Vdsである。これに対して、制御部40が第2スイッチング回路30に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる第2制御を実行する際、電圧Vdropは、ボディダイオード30Eの順方向電圧Vf(以下、単に順方向電圧Vfともいう)である。すなわち、ダイオード整流モードのとき、電圧Vdropは、Vdrop=Vfである。 When the control unit 40 executes the first control for causing the second switching circuit 30 to perform rectification operation in the synchronous rectification mode, the voltage Vdrop is the voltage between the drain and source of the FET (sixth switch element 30B). Vds (hereinafter also simply referred to as voltage Vds). That is, when in synchronous rectification mode, the voltage Vdrop is Vdrop=Vds. On the other hand, when the control unit 40 executes the second control for causing the second switching circuit 30 to perform the rectification operation in the diode rectification mode, the voltage Vdrop is the forward voltage Vf of the body diode 30E (hereinafter simply referred to as (also called forward voltage Vf). That is, when in diode rectification mode, the voltage Vdrop is Vdrop=Vf.

〔同期整流モードにおける第1の決定方式での入力電圧の求め方〕
第2スイッチング回路30に対して同期整流モードで整流動作を行わせる第1制御のときに、制御部40がグラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部12B側の(第2コイル部12Bに生じる)電圧Vtr2に基づいて第1の決定方式で入力電圧Vinを求める求め方について説明する。
[Method for determining input voltage in first determination method in synchronous rectification mode]
During the first control that causes the second switching circuit 30 to perform rectification operation in the synchronous rectification mode, the control unit 40 controls the (second A method for obtaining the input voltage Vin by the first determination method based on the voltage Vtr2 (produced in the two-coil section 12B) will be described.

電圧Vdsの値は、整流出力経路30Cに流れる出力電流Iout(第2電流検出部40Dにおいて検出した値)とFET(第6スイッチ素子30B)のオン抵抗Rds(以下、単にオン抵抗Rdsともいう)とを乗じて求め得る。すなわち、電圧Vdsは、Vds=Iout×Rdsである。オン抵抗Rdsは、周囲の温度Tに応じて変化する性質を有している。この性質を考慮に入れて入力電圧Vinを求めるため、制御部40のROM等には、図7に示すテーブルデータD1が記憶されている。テーブルデータD1には、例えば、周囲の温度Tに対応したFET(第6スイッチ素子30B)のオン抵抗Rdsの値が複数配列されている。 The value of the voltage Vds is determined by the output current Iout flowing through the rectified output path 30C (the value detected by the second current detection section 40D) and the ON resistance Rds of the FET (sixth switch element 30B) (hereinafter also simply referred to as the ON resistance Rds). can be obtained by multiplying That is, the voltage Vds is Vds=Iout×Rds. The on-resistance Rds has the property of changing according to the ambient temperature T. In order to determine the input voltage Vin in consideration of this property, the ROM or the like of the control unit 40 stores table data D1 shown in FIG. In the table data D1, for example, a plurality of on-resistance Rds values of the FET (sixth switch element 30B) corresponding to the ambient temperature T are arranged.

制御部40は、同期整流モードのとき、テーブルデータD1を用い、温度検出部50から取得した周囲の温度Tを示す電圧値に基づいてオン抵抗Rdsを決定する。例えば、温度検出部50から取得した周囲の温度Tを示す電圧値が10℃以上20℃未満(すなわち、10℃≦T<20℃)を示す場合、制御部40は、図7におけるRds3をオン抵抗Rdsとして用いる。そして、制御部40は、このときの第2電流検出部40Dにおいて検出した値(出力電流Iout)にRds3を乗じることによって電圧Vdsを求める。そして、制御部40は、こうして求めた電圧Vdsと、二次側電圧検出部40Eが検出した電圧Vtr2と、に基づいて、入力電圧Vinを求める。制御部40は、所定の時間毎(周期的)に温度検出部50から取得した周囲の温度Tを示す電圧値に対応するオン抵抗RdsをテーブルデータD1から選択して電圧Vdsを求め得る構成とされている。これによって、制御部40は、こうして求めた電圧Vdsと、電圧Vtr2と、を用いて入力電圧Vinを動的に求め得る。 In the synchronous rectification mode, the control unit 40 determines the on-resistance Rds based on the voltage value indicating the ambient temperature T acquired from the temperature detection unit 50 using the table data D1. For example, when the voltage value indicating the ambient temperature T obtained from the temperature detection unit 50 indicates 10° C. or more and less than 20° C. (that is, 10° C.≦T<20° C.), the control unit 40 turns on Rds3 in FIG. Used as resistor Rds. Then, the control unit 40 obtains the voltage Vds by multiplying the value (output current Iout) detected by the second current detection unit 40D at this time by Rds3. Then, the control unit 40 obtains the input voltage Vin based on the voltage Vds thus obtained and the voltage Vtr2 detected by the secondary voltage detection unit 40E. The control unit 40 can obtain the voltage Vds by selecting the on-resistance Rds corresponding to the voltage value indicating the ambient temperature T obtained from the temperature detection unit 50 at predetermined time intervals (periodically) from the table data D1. It is Accordingly, the control unit 40 can dynamically obtain the input voltage Vin using the voltage Vds and the voltage Vtr2 thus obtained.

〔ダイオード整流モードにおける第2の決定方式での入力電圧の求め方〕
次に、第2スイッチング回路30に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる第2制御のときに、制御部40がグラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部12A,12B側の(第2コイル部12Bに生じる)電圧Vtr2に基づいて第2の決定方式で入力電圧Vinを求める求め方について説明する。
[How to find the input voltage in the second determination method in the diode rectification mode]
Next, during the second control for causing the second switching circuit 30 to perform the rectification operation in the diode rectification mode, the control section 40 controls the second coil section 12A and the second coil section 12A of the choke coil 33 with the potential of the ground path G as a reference. A method for obtaining the input voltage Vin by the second determination method based on the voltage Vtr2 (produced in the second coil section 12B) on the 12B side will be described.

順方向電圧Vfは、例えば、第6スイッチ素子30Bに用いられるFETのデータシートに記載されている。同期整流モードにおける電圧Vdsは、順方向電圧Vfよりも小さい。ここで、順方向電圧Vfは、周囲の温度T、及び整流出力経路30Cに流れる出力電流Iout(第2電流検出部40Dにおいて検出した値)に応じて変化する性質を有している。この性質を考慮に入れて入力電圧Vinを求めるため、制御部40のROM等には、図8に示すテーブルデータD2が記憶されている。 The forward voltage Vf is described, for example, in the data sheet of the FET used for the sixth switch element 30B. The voltage Vds in synchronous rectification mode is smaller than the forward voltage Vf. Here, the forward voltage Vf has the property of changing according to the ambient temperature T and the output current Iout flowing through the rectified output path 30C (the value detected by the second current detection section 40D). In order to determine the input voltage Vin in consideration of this property, the ROM of the control unit 40 or the like stores table data D2 shown in FIG.

テーブルデータD2には、例えば、周囲の温度T、及び出力電流Ioutの2つの値に対応したボディダイオード30Eの順方向電圧Vfの値が複数配列されている。制御部40は、ダイオード整流モードのとき、テーブルデータD2を用い、周囲の温度T、及び出力電流Ioutを示す値の大きさに基づいて順方向電圧Vfを決定する。例えば、温度検出部50から取得した周囲の温度Tを示す電圧値が30℃以上40℃未満(すなわち、30℃≦T<40℃)を示す場合、制御部40は、Vf41,Vf42・・・Vf4mの中から出力電流Ioutを示す値に対応する値を順方向電圧Vfとして選択する。このとき、例えば、第2電流検出部40Dにおいて検出した値(出力電流Iout)が10A以上20A未満(すなわち、10A≦Iout<20A)を示す場合、制御部40は、Vf42を順方向電圧Vfとして選択する。 In table data D2, for example, a plurality of values of forward voltage Vf of body diode 30E corresponding to two values of ambient temperature T and output current Iout are arranged. In the diode rectification mode, the control unit 40 uses the table data D2 to determine the forward voltage Vf based on the ambient temperature T and the magnitude of the value indicating the output current Iout. For example, when the voltage value indicating the ambient temperature T obtained from the temperature detection unit 50 indicates 30° C. or more and less than 40° C. (that is, 30° C.≦T<40° C.), the control unit 40 controls Vf41, Vf42 . A value corresponding to the value indicating the output current Iout is selected as the forward voltage Vf from Vf4m. At this time, for example, when the value (output current Iout) detected by the second current detection unit 40D indicates 10A or more and less than 20A (that is, 10A≤Iout<20A), the control unit 40 sets Vf42 as the forward voltage Vf. select.

制御部40は、こうして選択した順方向電圧Vfと、電圧Vtr2と、に基づいて、入力電圧Vinを求める。制御部40は、所定の時間毎(周期的)に温度検出部50から取得した周囲の温度Tを示す電圧値、及び第2電流検出部40Dにおいて検出した値(出力電流Iout)に対応する順方向電圧VfをテーブルデータD2から選択して順方向電圧Vfを求め得る構成とされている。これによって、制御部40は、こうして求めた順方向電圧Vfと、電圧Vtr2と、を用いて入力電圧Vinを動的に求め得る。 The control unit 40 obtains the input voltage Vin based on the forward voltage Vf and the voltage Vtr2 thus selected. The control unit 40 detects the voltage value indicating the ambient temperature T acquired from the temperature detection unit 50 at predetermined time intervals (periodically) and the value (output current Iout) detected by the second current detection unit 40D. The forward voltage Vf can be obtained by selecting the direction voltage Vf from the table data D2. Thereby, the control unit 40 can dynamically obtain the input voltage Vin using the forward voltage Vf and the voltage Vtr2 thus obtained.

このように、制御部40は、二次側電圧検出部40Eが検出した電圧Vtr2、電圧Vds、及び順方向電圧Vfに基づいて、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値(入力電圧Vin)を求めることができる。よって、コンバータ100は、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値(入力電圧Vin)を直接検出し難い事情、又は直接検出するよりも電圧Vtr2を検出して上記電圧値を推定したほうが望ましい事情がある場合に有利になる。 In this manner, the control unit 40 controls the first high potential side conductive path 1A and the first low potential side conductive path based on the voltage Vtr2, the voltage Vds, and the forward voltage Vf detected by the secondary side voltage detection unit 40E. A voltage value (input voltage Vin) between 1B and 1B can be obtained. Therefore, the converter 100 cannot directly detect the voltage value (input voltage Vin) between the first high potential side conductive path 1A and the first low potential side conductive path 1B, or the voltage Vtr2 rather than directly detecting it. This is advantageous when there are circumstances in which it is desirable to detect and estimate the voltage value.

コンバータ100は、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値(入力電圧Vin)よりも相対的に低い値となる電圧Vtr2を検出する。そして、コンバータ100は、この電圧Vtr2から第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値を求めることができる。よって、コンバータ100は、高い電圧を検出するために必須な構成を省略又は簡略化することができ、第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値を検出し得る構成をより小型に実現できる。例えば、入力電圧Vinの値を直接検出して検出値を制御部40に入力する場合、入力電圧Vinの値が高くなると、入力側と制御部40との間に絶縁アンプ等の絶縁部が必要になるが、本開示によれば、このような部品を省略することができる。 The converter 100 detects a voltage Vtr2 that is relatively lower than the voltage value (input voltage Vin) between the first high potential side conductive path 1A and the first low potential side conductive path 1B. Then, the converter 100 can obtain the voltage value between the first high potential side conductive path 1A and the first low potential side conductive path 1B from this voltage Vtr2. Therefore, the converter 100 can omit or simplify the essential configuration for detecting high voltage, and the voltage value between the first high-potential-side conductive path 1A and the first low-potential-side conductive path 1B can be A more compact configuration that can be detected can be realized. For example, when directly detecting the value of the input voltage Vin and inputting the detected value to the control unit 40, if the value of the input voltage Vin increases, an insulating unit such as an insulation amplifier is required between the input side and the control unit 40. However, according to the present disclosure, such components can be omitted.

次に、本構成の効果を例示する。
本開示の絶縁型DCDCコンバータ100は、第1スイッチング回路20と、第2スイッチング回路30と、第1コイル部11及び第2コイル部12A,12Bを備えるトランス10と、を有している。本開示の絶縁型DCDCコンバータ100は、第1導電路1と第2導電路2との間で電圧変換を行う。本開示の絶縁型DCDCコンバータ100は、第2コイル部12A,12Bと第2導電路2との間の経路に介在するチョークコイル33と、第1スイッチング回路20及び第2スイッチング回路30を制御する制御部40と、を有している。第1スイッチング回路20は、第1導電路1に印加された電圧を入力電圧Vinとして第1コイル部11に交流電圧を印加する変換動作を行う。第2スイッチング回路30は、ボディダイオード30D,30Eを具備する第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bを備えている。第2スイッチング回路30は、グラウンド経路Gに電気的に接続されている。第2スイッチング回路30は、第1スイッチング回路20が変換動作を行うことに応じて第2コイル部12Bに生じる電圧Vtr2を整流して第2導電路2に出力電圧Voutを印加する整流動作を行う。制御部40は、第2スイッチング回路30に対して同期整流モードで整流動作を行わせる第1制御と、第2スイッチング回路30に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる第2制御と、を行う。制御部40は、第1制御のときにグラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部12A,12B側の電圧Vtr2に基づいて第1の決定方式で入力電圧Vinを求める。制御部40は、第2制御のときにグラウンド経路の電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部12A,12B側の電圧Vtr2に基づいて第2の決定方式で入力電圧Vinを求める。この構成によれば、同期整流モード及びダイオード整流モードの各々における入力電圧Vinを個別の決定方式によって求めることができる。
Next, the effect of this configuration will be illustrated.
The isolated DCDC converter 100 of the present disclosure includes a first switching circuit 20, a second switching circuit 30, and a transformer 10 including a first coil section 11 and second coil sections 12A and 12B. The isolated DCDC converter 100 of the present disclosure performs voltage conversion between the first conducting path 1 and the second conducting path 2 . The isolated DCDC converter 100 of the present disclosure controls the choke coil 33 interposed in the path between the second coil units 12A and 12B and the second conductive path 2, the first switching circuit 20 and the second switching circuit 30. and a control unit 40 . The first switching circuit 20 performs a conversion operation of applying an AC voltage to the first coil section 11 using the voltage applied to the first conductive path 1 as the input voltage Vin. The second switching circuit 30 includes a fifth switch element 30A and a sixth switch element 30B each having body diodes 30D and 30E. The second switching circuit 30 is electrically connected to the ground path G. The second switching circuit 30 rectifies the voltage Vtr2 generated in the second coil section 12B in response to the conversion operation of the first switching circuit 20 and applies the output voltage Vout to the second conducting path 2. . The control unit 40 performs first control that causes the second switching circuit 30 to perform rectification operation in the synchronous rectification mode and second control that causes the second switching circuit 30 to perform rectification operation in the diode rectification mode. conduct. The control unit 40 obtains the input voltage Vin by the first determination method based on the voltage Vtr2 of the second coil units 12A and 12B of the choke coil 33 based on the potential of the ground path G during the first control. In the second control, the control section 40 obtains the input voltage Vin by the second determination method based on the voltage Vtr2 on the second coil section 12A, 12B side of the choke coil 33 based on the potential of the ground path. According to this configuration, the input voltage Vin in each of the synchronous rectification mode and the diode rectification mode can be obtained by separate determination methods.

本開示の絶縁型DCDCコンバータ100において、制御部40は、第2導電路2から出力する出力電流Ioutを示す値が所定の閾値よりも小さい場合に第2制御を実行し、出力電流Ioutを示す値が所定の閾値以上の場合に第1制御を実行する。この構成によれば、絶縁型DCDCコンバータ100は、出力電流Ioutを示す値の大きさに応じて入力電圧Vinを個別に求めることができる。 In the isolated DCDC converter 100 of the present disclosure, the control unit 40 performs the second control when the value indicating the output current Iout output from the second conduction path 2 is smaller than a predetermined threshold, and indicates the output current Iout. The first control is executed when the value is greater than or equal to a predetermined threshold. According to this configuration, the isolated DCDC converter 100 can individually obtain the input voltage Vin according to the magnitude of the value indicating the output current Iout.

本開示の絶縁型DCDCコンバータ100において、第2コイル部12A,12Bには、第3接続点P3が設けられ、第1コイル部11の巻数と第2コイル部12Bの巻数との巻数比がNである。入力電圧Vinは、グラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部12A,12B側の電圧Vtr2と、FET(第6スイッチ素子30B)のドレインとソースとの間の電圧Vdropとを加算した値に巻数比Nを乗じた式1におけるVinである。同期整流モードのとき、電圧Vdropは、式2におけるFETのドレインとソースとの間の電圧Vdsである。ダイオード整流モードのとき、電圧Vdropは、式3におけるボディダイオード30Eの順方向電圧Vfである。
Vin=N×(Vtr2+Vdrop) ・・・式1
Vdrop=Vds ・・・式2
Vdrop=Vf ・・・式3
この構成によれば、絶縁型DCDCコンバータ100は、ダイオード整流モードにおいて、ボディダイオード30Eの順方向電圧Vfを考慮して入力電圧Vinを求めることができる。このため、絶縁型DCDCコンバータ100は、ダイオード整流モードにおける入力電圧Vinをより正確に求めることができる。
In the isolated DCDC converter 100 of the present disclosure, the second coil portions 12A and 12B are provided with a third connection point P3, and the turns ratio between the number of turns of the first coil portion 11 and the number of turns of the second coil portion 12B is N is. The input voltage Vin is the voltage Vtr2 on the side of the second coil portions 12A and 12B of the choke coil 33, which is based on the potential of the ground path G, and the voltage Vdrop between the drain and source of the FET (sixth switch element 30B). is added and multiplied by the turn ratio N to obtain Vin in Equation 1. When in synchronous rectification mode, the voltage Vdrop is the voltage Vds between the drain and source of the FET in Equation 2. Voltage Vdrop is the forward voltage Vf of body diode 30E in Equation 3 when in diode rectification mode.
Vin=N×(Vtr2+Vdrop) Equation 1
Vdrop=Vds Equation 2
Vdrop=Vf Equation 3
According to this configuration, the isolated DCDC converter 100 can determine the input voltage Vin in consideration of the forward voltage Vf of the body diode 30E in the diode rectification mode. Therefore, the isolated DCDC converter 100 can more accurately obtain the input voltage Vin in the diode rectification mode.

本開示の絶縁型DCDCコンバータ100において、制御部40は、周囲の温度T、及び第2導電路2から出力する出力電流Ioutを示す値の大きさに基づいて順方向電圧Vfを決定する。この構成によれば、絶縁型DCDCコンバータ100は、より正確な入力電圧Vinを求めることができる。 In the isolated DCDC converter 100 of the present disclosure, the controller 40 determines the forward voltage Vf based on the ambient temperature T and the magnitude of the value indicating the output current Iout output from the second conducting path 2 . With this configuration, the isolated DCDC converter 100 can obtain a more accurate input voltage Vin.

<実施形態2>
本開示の実施形態2に係る絶縁型DCDCコンバータ200を、図9を参照して説明する。実施形態2に係る絶縁型DCDCコンバータ200は、トランス210の構成、第2スイッチング回路230が所謂、スイッチ素子を4つ用いた全波整流回路である点等が実施形態1と異なる。実施形態1と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
<Embodiment 2>
An insulated DCDC converter 200 according to Embodiment 2 of the present disclosure will be described with reference to FIG. The isolated DCDC converter 200 according to the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the transformer 210 and the second switching circuit 230 being a so-called full-wave rectifier circuit using four switching elements. The same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the first embodiment, and descriptions of the structures, functions and effects are omitted.

トランス210は、第1コイル部211及び第2コイル部212を備えている。第1コイル部211の巻数は、N1である。第2コイル部212の巻数は、N2である。トランス210の巻数比Nは、N=N2/N1で表される。 The transformer 210 has a first coil section 211 and a second coil section 212 . The number of turns of the first coil portion 211 is N1. The number of turns of the second coil portion 212 is N2. A turns ratio N of the transformer 210 is represented by N=N2/N1.

第2スイッチング回路230は、所謂、全波整流回路であり、第1スイッチング回路20が変換動作を行うことに応じてトランス210の第2コイル部212に生じる交流電圧を整流・平滑して直流電圧である出力電圧Voutを生成する。そして、第2スイッチング回路230は、この出力電圧Voutを第2高電位側導電路2Aと第2低電位側導電路2Bとの間に印加する。こうして第2スイッチング回路230は、整流動作を行う。第2スイッチング回路230は、第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、第8スイッチ素子230D、整流出力経路230J、チョークコイル33、及び出力コンデンサ34を備えている。 The second switching circuit 230 is a so-called full-wave rectifier circuit, which rectifies and smoothes the AC voltage generated in the second coil section 212 of the transformer 210 in accordance with the conversion operation of the first switching circuit 20 to generate a DC voltage. produces an output voltage Vout that is Then, the second switching circuit 230 applies this output voltage Vout between the second high potential side conductive path 2A and the second low potential side conductive path 2B. Thus, the second switching circuit 230 performs rectifying operation. The second switching circuit 230 includes a fifth switch element 230A, a sixth switch element 230B, a seventh switch element 230C, an eighth switch element 230D, a rectification output path 230J, a choke coil 33, and an output capacitor .

第5スイッチ素子230Aは、トランス210の第2コイル部212の一端と整流出力経路230Jとの間に接続されている。第6スイッチ素子230Bは、第2コイル部212の一端と基準導電路であるグラウンド経路Gとの間に接続されている。第7スイッチ素子230Cは、第2コイル部212の他端と整流出力経路130Jとの間に接続されている。第8スイッチ素子230Dは、第2コイル部212の他端とグラウンド経路Gとの間に接続されている。つまり、第2スイッチング回路230は、基準導電路に電気的に接続している。 The fifth switch element 230A is connected between one end of the second coil section 212 of the transformer 210 and the rectified output path 230J. The sixth switch element 230B is connected between one end of the second coil section 212 and the ground path G, which is the reference conductive path. The seventh switch element 230C is connected between the other end of the second coil section 212 and the rectification output path 130J. The eighth switch element 230D is connected between the other end of the second coil section 212 and the ground path G. That is, the second switching circuit 230 is electrically connected to the reference conductive path.

整流出力経路230Jと、第2高電位側導電路2A(第2導電路2)との間にはチョークコイル33が介在している。チョークコイル33は、第2高電位側導電路2Aに電気的に接続されると共に、出力コンデンサ34を介して第2低電位側導電路2Bに電気的に接続されている。チョークコイル33は、第2コイル部212と第2導電路2との間の経路に介在する。出力コンデンサ34は、第2高電位側導電路2Aと第2低電位側導電路2Bとの間に電気的に接続されている。第2低電位側導電路2Bは、グラウンド経路Gに電気的に接続されている。 A choke coil 33 is interposed between the rectified output path 230J and the second high-potential-side conductive path 2A (second conductive path 2). The choke coil 33 is electrically connected to the second high potential side conductive path 2A and is also electrically connected via the output capacitor 34 to the second low potential side conductive path 2B. The choke coil 33 is interposed in the path between the second coil portion 212 and the second conductive path 2 . The output capacitor 34 is electrically connected between the second high potential side conductive path 2A and the second low potential side conductive path 2B. The second low potential side conductive path 2B is electrically connected to the ground path G.

第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dには、公知である種々のスイッチ素子を用いることができるが、FETであるMOSFETを用いることが好ましい。第5スイッチ素子230Aのソースは第2コイル部212の一端に電気的に接続され、ドレインは整流出力経路230Jに電気的に接続されている。第6スイッチ素子230Bのドレインは第2コイル部212の一端に電気的に接続され、ソースはグラウンド経路Gに電気的に接続されている。第7スイッチ素子230Cのソースは第2コイル部212の他端に電気的に接続され、ドレインは整流出力経路230Jに電気的に接続されている。第8スイッチ素子230Dのドレインは第2コイル部212の他端に電気的に接続され、ソースはグラウンド経路Gに電気的に接続されている。 Various known switch elements can be used for the fifth switch element 230A, the sixth switch element 230B, the seventh switch element 230C, and the eighth switch element 230D, but it is preferable to use a MOSFET which is an FET. . The source of the fifth switch element 230A is electrically connected to one end of the second coil section 212, and the drain is electrically connected to the rectification output path 230J. The drain of the sixth switch element 230B is electrically connected to one end of the second coil section 212, and the source is electrically connected to the ground path G. The source of the seventh switch element 230C is electrically connected to the other end of the second coil section 212, and the drain is electrically connected to the rectification output path 230J. The drain of the eighth switch element 230D is electrically connected to the other end of the second coil section 212, and the source is electrically connected to the ground path G.

第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dのそれぞれには、寄生成分であるボディダイオード230E,230F,230G,230Hが設けられた構成とされている。具体的には、第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dのそれぞれにおいて、ボディダイオード230E,230F,230G,230Hのカソードがドレイン側、アノードがソース側に電気的に接続される構成とされている。つまり、第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dは、ボディダイオード230E,230F,230G,230Hを具備している。 Body diodes 230E, 230F, 230G, and 230H, which are parasitic components, are provided in the fifth switch element 230A, the sixth switch element 230B, the seventh switch element 230C, and the eighth switch element 230D, respectively. there is Specifically, in each of the fifth switching element 230A, the sixth switching element 230B, the seventh switching element 230C, and the eighth switching element 230D, the cathodes of the body diodes 230E, 230F, 230G, and 230H are on the drain side, and the anodes are on the drain side. It is configured to be electrically connected to the source side. That is, the fifth switch element 230A, the sixth switch element 230B, the seventh switch element 230C, and the eighth switch element 230D have body diodes 230E, 230F, 230G, and 230H.

このような構成を有する第2スイッチング回路230のうち、第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dは、第2コイル部212に生じる交流電圧を整流する整流回路を構成する。チョークコイル33及び出力コンデンサ34は整流出力経路130Jに現れる整流出力を平滑する。 In the second switching circuit 230 having such a configuration, the fifth switching element 230A, the sixth switching element 230B, the seventh switching element 230C, and the eighth switching element 230D switch the AC voltage generated in the second coil section 212 to Configure a rectifying circuit that rectifies. Choke coil 33 and output capacitor 34 smooth the rectified output appearing on rectified output path 130J.

制御部40は、第2電流検出部40Dから入力される値に基づいて第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dの各々のゲートに向けて所定のタイミングのスイッチング信号を出力したり、スイッチング信号の出力を停止したりする。具体的には、制御部40は、第2電流検出部40Dによって検出した第2高電位側導電路2Aから出力する出力電流Ioutを示す値が所定の閾値以上の場合、第1制御を実行する。第1制御は、第2スイッチング回路230の第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dの各々のゲートに向けて所定のタイミングのスイッチング信号を出力し同期整流モードで整流動作を行わせる制御である。 Based on the value input from the second current detection unit 40D, the control unit 40 outputs a It outputs a switching signal at a predetermined timing or stops outputting the switching signal. Specifically, the control unit 40 executes the first control when the value indicating the output current Iout output from the second high potential side conductive path 2A detected by the second current detection unit 40D is equal to or greater than a predetermined threshold value. . The first control outputs a switching signal with a predetermined timing to each gate of the fifth switch element 230A, the sixth switch element 230B, the seventh switch element 230C, and the eighth switch element 230D of the second switching circuit 230. This is the control to perform the rectification operation in the synchronous rectification mode.

そして、制御部40は、第2電流検出部40Dによって検出した第2高電位側導電路2Aから出力する出力電流Ioutを示す値が所定の閾値よりも小さい場合、第2制御を実行する。第2制御は、第2スイッチング回路230の第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dの各々のゲートへのスイッチング信号の出力を停止し、第2スイッチング回路230に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる制御である。ダイオード整流モードとは、第5スイッチ素子230A、第6スイッチ素子230B、第7スイッチ素子230C、及び第8スイッチ素子230Dに設けられたボディダイオード230E,230F,230G,230Hを用いて整流動作を行うモードである。 Then, when the value indicating the output current Iout output from the second high-potential-side conductive path 2A detected by the second current detection section 40D is smaller than a predetermined threshold value, the control section 40 executes the second control. The second control stops outputting switching signals to gates of the fifth switch element 230A, the sixth switch element 230B, the seventh switch element 230C, and the eighth switch element 230D of the second switching circuit 230, 2 switching circuit 230 to perform the rectification operation in the diode rectification mode. In the diode rectification mode, rectification is performed using body diodes 230E, 230F, 230G, and 230H provided in the fifth switch element 230A, the sixth switch element 230B, the seventh switch element 230C, and the eighth switch element 230D. mode.

〔入力電圧の求め方〕
二次側電圧検出部40Eは、整流出力経路130Jと基準導電路であるグラウンド経路Gとの間に生じる電圧Vtr2(すなわち、トランス210の二次側における電圧であり、第2コイル部212に生じる電圧)を検出する。電圧Vtr2は、整流出力経路230Jとグラウンド経路Gに電気的に接続された第2低電位側導電路2Bと、の間の電位差であり、グラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部212側の電圧である(図9参照。)。すなわち、電圧Vtr2は、第2低電位側導電路2Bの電位(グラウンド電位)を基準とする整流出力経路230Jの電圧であり、第2スイッチング回路230に生じる電圧である。
[How to find the input voltage]
The secondary-side voltage detection unit 40E detects the voltage Vtr2 generated between the rectified output path 130J and the ground path G, which is the reference conductive path (that is, the voltage on the secondary side of the transformer 210 and generated in the second coil unit 212). voltage). The voltage Vtr2 is the potential difference between the rectified output path 230J and the second low-potential side conductive path 2B electrically connected to the ground path G, and is the potential difference of the choke coil 33 with the potential of the ground path G as a reference. This is the voltage on the side of the second coil section 212 (see FIG. 9). That is, the voltage Vtr2 is the voltage of the rectified output path 230J based on the potential (ground potential) of the second low potential side conductive path 2B, and is the voltage generated in the second switching circuit 230. FIG.

電圧Vtr2は、第2コイル部212の両端電圧と、第5スイッチ素子230Aにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、第8スイッチ素子230Dにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、の合計値である。又は、電圧Vtr2は、第2コイル部212の両端電圧と、第6スイッチ素子230Bにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、第7スイッチ素子230Cにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、の合計値である。この値は、チョークコイル33及び出力コンデンサ34を有してなるフィルタ回路によって平滑化される前の値である。二次側電圧検出部40Eは、電圧Vtr2の値を示す信号を制御部40に入力する。 The voltage Vtr2 is the sum of the voltage across the second coil section 212, the voltage Vdrop between the drain and source of the fifth switch element 230A, and the voltage Vdrop between the drain and source of the eighth switch element 230D. value. Alternatively, the voltage Vtr2 is the voltage across the second coil section 212, the voltage Vdrop between the drain and source of the sixth switch element 230B, the voltage Vdrop between the drain and source of the seventh switch element 230C, is the sum of This value is the value before being smoothed by the filter circuit having the choke coil 33 and the output capacitor 34 . The secondary side voltage detector 40E inputs a signal indicating the value of the voltage Vtr2 to the controller 40 .

制御部40は、二次側電圧検出部40Eが検出した電圧Vtr2に基づいて第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値を求める。第1高電位側導電路1Aと第1低電位側導電路1Bとの間の電圧値(入力電圧Vin)は、数1に示す数式によって求めることができる。ここで、数1におけるVdropには、第5スイッチ素子230Aにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、第8スイッチ素子230Dにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、の合計値(又は、第6スイッチ素子230Bにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、第7スイッチ素子230Cにおけるドレインとソースとの間の電圧Vdropと、の合計値)が適用される。 The control unit 40 obtains the voltage value between the first high potential side conducting path 1A and the first low potential side conducting path 1B based on the voltage Vtr2 detected by the secondary side voltage detecting part 40E. A voltage value (input voltage Vin) between the first high-potential-side conductive path 1A and the first low-potential-side conductive path 1B can be obtained by the formula shown in Equation (1). Here, Vdrop in Equation 1 is the sum of the voltage Vdrop between the drain and source of the fifth switch element 230A and the voltage Vdrop between the drain and source of the eighth switch element 230D (or The sum of the voltage Vdrop between the drain and source of the sixth switch element 230B and the voltage Vdrop between the drain and source of the seventh switch element 230C) is applied.

ここで、実施形態1では、1つの第6スイッチ素子30Bのドレインとソースとの間の電圧をVdropに適用している。つまり、第2スイッチング回路の回路構成に応じて考慮すべきスイッチ素子の数が変更されても、スイッチ素子の数に応じたドレインとソースとの間の電圧を数1に示す数式のVdropに適用することによって、入力電圧Vinを求めることができる。 Here, in Embodiment 1, the voltage between the drain and source of one sixth switch element 30B is applied to Vdrop. That is, even if the number of switch elements to be considered is changed according to the circuit configuration of the second switching circuit, the voltage between the drain and the source corresponding to the number of switch elements is applied to Vdrop in the formula shown in Equation 1. By doing so, the input voltage Vin can be obtained.

制御部40が第1制御を実行する際、電圧Vdropは、FETである第5スイッチ素子230Aのドレインとソースとの間の電圧と、FETである第8スイッチ素子230Dのドレインとソースとの間の電圧との合計の電圧Vds、又はFETである第6スイッチ素子230Bのドレインとソースとの間の電圧と、FETである第7スイッチ素子230Cのドレインとソースとの間の電圧との合計の電圧Vdsである。すなわち、同期整流モードのとき、電圧Vdropは、Vdrop=Vdsである。 When the control unit 40 executes the first control, the voltage Vdrop is the voltage between the drain and source of the fifth switching element 230A, which is an FET, and the voltage between the drain and source of the eighth switching element 230D, which is an FET. or the sum of the voltage between the drain and source of the sixth switch element 230B, which is an FET, and the voltage between the drain and source of the seventh switch element 230C, which is an FET voltage Vds. That is, when in synchronous rectification mode, the voltage Vdrop is Vdrop=Vds.

これに対して、制御部40が第2制御を実行する際、電圧Vdropは、ボディダイオード230Eとボディダイオード230Hとの各々の順方向電圧の合計の電圧Vf、又はボディダイオード230Fとボディダイオード230Gとの各々の順方向電圧との合計の電圧Vfである。すなわち、ダイオード整流モードのとき、電圧Vdropは、Vdrop=Vfである。 On the other hand, when the control unit 40 executes the second control, the voltage Vdrop is the total voltage Vf of the forward voltages of the body diodes 230E and 230H, or the total forward voltage Vf of the body diodes 230F and 230G. is the total voltage Vf with the forward voltage of each of . That is, when in diode rectification mode, the voltage Vdrop is Vdrop=Vf.

第1制御のときに、制御部40がグラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部212側の(第2コイル部212に生じる)電圧Vtr2に基づいて第1の決定方式で入力電圧Vinを求める求め方は、実施形態1における開示と同様である。また、第2制御のときに、制御部40がグラウンド経路Gの電位を基準とするチョークコイル33の第2コイル部212側の(第2コイル部212に生じる)電圧Vtr2に基づいて第2の決定方式で入力電圧Vinを求める求め方は、実施形態1における開示と同様である。 During the first control, the control unit 40 performs the first determination method based on the voltage Vtr2 on the side of the second coil unit 212 of the choke coil 33 (generated in the second coil unit 212) with the potential of the ground path G as a reference. is the same as that disclosed in the first embodiment. Further, during the second control, the control unit 40 performs the second control based on the voltage Vtr2 (produced in the second coil unit 212) on the second coil unit 212 side of the choke coil 33 based on the potential of the ground path G. The determination method for determining the input voltage Vin is the same as disclosed in the first embodiment.

<他の実施形態>
本構成は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other embodiments>
The present configuration is not limited to the embodiments explained by the above description and drawings, and for example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

実施形態1では、制御部40がマイクロコンピュータを主体として構成されているが、マイクロコンピュータ以外の複数のハードウェア回路によって実現されてもよい。 In the first embodiment, the control unit 40 is mainly composed of a microcomputer, but may be realized by a plurality of hardware circuits other than the microcomputer.

実施形態1では、制御部40は、周囲の温度Tに対応するオン抵抗Rdsを定めたテーブルデータD1を用いて電圧Vdsを求めている。しかし、この例に限定されず、オン抵抗Rdsを固定値として電圧Vdsを求めてもよい。さらに、温度検出部50において検出する周囲の温度Tを示す電圧値、及び出力電流Ioutを変数としてVdsを求める演算式によって電圧Vdsを決定してもよい。 In the first embodiment, the control unit 40 obtains the voltage Vds using the table data D1 that defines the on-resistance Rds corresponding to the ambient temperature T. However, it is not limited to this example, and the voltage Vds may be obtained with the on-resistance Rds as a fixed value. Furthermore, the voltage Vds may be determined by an arithmetic expression for obtaining Vds using the voltage value indicating the ambient temperature T detected by the temperature detection unit 50 and the output current Iout as variables.

実施形態1では、制御部40は、周囲の温度T及び出力電流Ioutの2つの値に対応した順方向電圧Vfを定めたテーブルデータD2を用いて順方向電圧Vfを求めている。しかし、この例に限定されず、順方向電圧Vfを固定値としてもよい。さらに、温度検出部50において検出する周囲の温度Tを示す電圧値、及び出力電流Ioutを変数として順方向電圧Vfを求める演算式によってVfを決定してもよい。さらにまた、周囲の温度T、又は出力電流Ioutのいずれかの値のみに対応した順方向電圧Vfを定めたテーブルデータを用いて順方向電圧Vfを求めてもよい。つまり、周囲の温度T、又は出力電流Ioutの大きさのいずれかのみに基づいて順方向電圧Vfを決定してもよい。 In the first embodiment, the control unit 40 obtains the forward voltage Vf using the table data D2 that defines the forward voltage Vf corresponding to two values of the ambient temperature T and the output current Iout. However, it is not limited to this example, and the forward voltage Vf may be a fixed value. Furthermore, Vf may be determined by an arithmetic expression for obtaining the forward voltage Vf using the voltage value indicating the ambient temperature T detected by the temperature detection unit 50 and the output current Iout as variables. Furthermore, the forward voltage Vf may be obtained using table data that defines the forward voltage Vf corresponding only to either the ambient temperature T or the value of the output current Iout. That is, the forward voltage Vf may be determined based on either the ambient temperature T or the magnitude of the output current Iout.

実施形態1では、第2スイッチング回路30に、2つのFET(第5スイッチ素子30A、第6スイッチ素子30B)が設けられている。しかし、これに限らず、第2スイッチング回路に、1つ、又は3つ以上のFETを設ける構成としてもよい。 In Embodiment 1, the second switching circuit 30 is provided with two FETs (the fifth switching element 30A and the sixth switching element 30B). However, the configuration is not limited to this, and one or three or more FETs may be provided in the second switching circuit.

実施形態1では、降圧型DCDCコンバータを例示した。しかし、これに限らず、第1導電路に印加された電圧を昇圧して第2導電路に印加する昇圧型DCDCコンバータであってもよく、昇降圧型のDCDCコンバータであってもよい。また、第1導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に印加する電圧変換動作と、第2導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第1導電路に印加する電圧変換動作とを行い得る双方向型のDCDCコンバータであってもよい。 Embodiment 1 exemplified the step-down DCDC converter. However, the present invention is not limited to this, and may be a step-up DCDC converter that steps up the voltage applied to the first conductive path and applies the voltage to the second conductive path, or a step-up/step-down DCDC converter. Also, a voltage conversion operation in which the voltage applied to the first conductive path is stepped up or stepped down and applied to the second conductive path, and the voltage applied to the second conductive path is stepped up or stepped down and applied to the first conductive path. It may be a bi-directional DCDC converter capable of performing a voltage conversion operation.

実施形態1では、二次側電圧検出部40Eは、トランス10の第2コイル部12Bに生じる電圧を検出している。しかし、これに限らず、二次側電圧検出部40Eは、トランス10の第2コイル部12Aに生じる電圧を検出してもよい。この場合、オン抵抗Rds、電圧Vdrop、電圧Vds、順方向電圧Vfは、第5スイッチ素子のものを用いる構成とすればよい。 In Embodiment 1, the secondary side voltage detection section 40E detects the voltage generated in the second coil section 12B of the transformer 10 . However, not limited to this, the secondary side voltage detection section 40E may detect the voltage generated in the second coil section 12A of the transformer 10 . In this case, the on-resistance Rds, the voltage Vdrop, the voltage Vds, and the forward voltage Vf of the fifth switch element may be used.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed this time, but is indicated by the claims, and includes all modifications within the meaning and scope of claims equivalent to the claims. intended.

1…第1導電路
1A,101A…第1高電位側導電路
1B,101B…第1低電位側導電路
2…第2導電路
2A,102A…第2高電位側導電路
2B,102B…第2低電位側導電路
6…負荷
7…入力コンデンサ
10,110,210…トランス
11,111,211…第1コイル部
12A,12B,112A,112B,212…第2コイル部
13…インダクタ
20,120…第1スイッチング回路
20A,120A…第1スイッチ素子
20B,120B…第2スイッチ素子
20C,120C…第3スイッチ素子
20D,120D…第4スイッチ素子
20L,20M,20N,20P…コンデンサ
30,130,230…第2スイッチング回路
30A,130A,230A…第5スイッチ素子
30B,130B,230B…第6スイッチ素子
230C…第7スイッチ素子
230D…第8スイッチ素子
30C,130C,230J…整流出力経路
30D,30E,230E,230F,230G,230H…ボディダイオード
33,133…チョークコイル
34…出力コンデンサ
40…制御部
40B…第2電圧検出部
40C…第1電流検出部
40D…第2電流検出部
40E…二次側電圧検出部
50…温度検出部
100…絶縁型DCDCコンバータ
C1,C2,C3,C4,C5,C6…矢印
D1,D2…テーブルデータ
G…グラウンド経路(基準導電路)
Iout…出力電流
N…巻数比(第1コイル部の巻数と第2コイル部との巻数比)
N1…第1コイル部の巻数
N2…第2コイル部の巻数
P1…第1接続点
P2…第2接続点
P3…第3接続点(センタータップ)
Rds…FET(第6スイッチ素子)のオン抵抗
T…周囲の温度
Vdrop…FETのドレインとソースとの間の電圧
Vds…FETのドレインとソースとの間の電圧
Vf…ボディダイオードの順方向電圧
Vin…入力電圧
Vout…出力電圧
Vtr2…電圧(グラウンド経路の電位を基準とするチョークコイルの第2コイル部側の電圧)(第2コイル部の一方の端とセンタータップとの間に生じる電圧)
Reference Signs List 1 First conductive paths 1A, 101A First high potential side conductive paths 1B, 101B First low potential side conductive paths 2 Second conductive paths 2A, 102A Second high potential side conductive paths 2B, 102B Second 2 Low potential side conducting path 6 Load 7 Input capacitor 10, 110, 210 Transformer 11, 111, 211 First coil section 12A, 12B, 112A, 112B, 212 Second coil section 13 Inductor 20, 120 First switching circuits 20A, 120A First switching elements 20B, 120B Second switching elements 20C, 120C Third switching elements 20D, 120D Fourth switching elements 20L, 20M, 20N, 20P Capacitors 30, 130, 230 Second switching circuits 30A, 130A, 230A Fifth switch elements 30B, 130B, 230B Sixth switch element 230C Seventh switch element 230D Eighth switch element 30C, 130C, 230J Rectification output paths 30D, 30E , 230E, 230F, 230G, 230H body diodes 33, 133 choke coil 34 output capacitor 40 control section 40B second voltage detection section 40C first current detection section 40D second current detection section 40E secondary Side voltage detection unit 50 Temperature detection unit 100 Insulated DCDC converters C1, C2, C3, C4, C5, C6 Arrows D1, D2 Table data G Ground path (reference conductive path)
Iout ... Output current N ... Turns ratio (turns ratio between the number of turns of the first coil portion and the number of turns of the second coil portion)
N1 Number of turns of the first coil portion N2 Number of turns of the second coil portion P1 First connection point P2 Second connection point P3 Third connection point (center tap)
Rds: On-resistance of FET (sixth switch element) T: Ambient temperature Vdrop: Voltage between drain and source of FET Vds: Voltage between drain and source of FET Vf: Forward voltage of body diode Vin ... input voltage Vout ... output voltage Vtr2 ... voltage (voltage on the second coil section side of the choke coil based on the potential of the ground path) (voltage generated between one end of the second coil section and the center tap)

Claims (4)

第1スイッチング回路と、第2スイッチング回路と、第1コイル部及び第2コイル部を備えるトランスと、を有し、第1導電路と第2導電路との間で電圧変換を行う絶縁型DCDCコンバータであって、
前記第2コイル部と前記第2導電路との間の経路に介在するチョークコイルと、
前記第1スイッチング回路及び前記第2スイッチング回路を制御する制御部と、を有し、
前記第1スイッチング回路は、前記第1導電路に印加された電圧を入力電圧として前記第1コイル部に交流電圧を印加する変換動作を行い、
前記第2スイッチング回路は、ボディダイオードを具備するFETを備え、基準導電路に電気的に接続され、前記第1スイッチング回路が前記変換動作を行うことに応じて前記第2コイル部に生じる電圧を整流して前記第2導電路に出力電圧を印加する整流動作を行い、
前記制御部は、前記第2スイッチング回路に対して同期整流モードで整流動作を行わせる第1制御と、前記第2スイッチング回路に対してダイオード整流モードで整流動作を行わせる第2制御と、を行い、
前記制御部は、前記第1制御のときに前記基準導電路の電位を基準とする前記チョークコイルの前記第2コイル部側の電圧に基づいて第1の決定方式で前記入力電圧を求め、前記第2制御のときに前記基準導電路の電位を基準とする前記チョークコイルの前記第2コイル部側の電圧に基づいて第2の決定方式で前記入力電圧を求める絶縁型DCDCコンバータ。
An insulated DCDC that includes a first switching circuit, a second switching circuit, and a transformer that includes a first coil section and a second coil section, and performs voltage conversion between the first conductive path and the second conductive path. a converter,
a choke coil interposed in a path between the second coil portion and the second conductive path;
a control unit that controls the first switching circuit and the second switching circuit;
The first switching circuit performs a conversion operation of applying an AC voltage to the first coil portion with the voltage applied to the first conductive path as an input voltage,
The second switching circuit includes an FET having a body diode, is electrically connected to a reference conductive path, and controls the voltage generated in the second coil section in response to the conversion operation performed by the first switching circuit. performing a rectification operation of rectifying and applying an output voltage to the second conduction path;
The control unit performs a first control that causes the second switching circuit to perform a rectification operation in a synchronous rectification mode, and a second control that causes the second switching circuit to perform a rectification operation in a diode rectification mode. do,
The control section obtains the input voltage by a first determination method based on the voltage of the second coil section side of the choke coil based on the potential of the reference conductive path during the first control, and The isolated DCDC converter obtains the input voltage by a second determination method based on the voltage on the second coil portion side of the choke coil with reference to the potential of the reference conductive path during the second control.
前記制御部は、
前記第2導電路から出力する出力電流を示す値が所定の閾値よりも小さい場合に前記第2制御を実行し、
前記出力電流を示す値が前記所定の閾値以上の場合に前記第1制御を実行する請求項1に記載の絶縁型DCDCコンバータ。
The control unit
executing the second control when a value indicating the output current output from the second conductive path is smaller than a predetermined threshold;
2. The isolated DCDC converter according to claim 1, wherein said first control is executed when the value indicating said output current is equal to or greater than said predetermined threshold.
前記第1コイル部の巻数と前記第2コイル部の巻数との巻数比がNであり、
前記入力電圧は、前記基準導電路の電位を基準とする前記チョークコイルの前記第2コイル部側の電圧Vtr2と、前記FETのドレインとソースとの間の電圧Vdropとを加算した値に前記巻数比Nを乗じた式1におけるVinであり、
前記同期整流モードのとき、前記電圧Vdropは、式2における前記FETのドレインとソースとの間の電圧Vdsであり、
前記ダイオード整流モードのとき、前記電圧Vdropは、式3における前記ボディダイオードの順方向電圧Vfである請求項1又は請求項2に記載の絶縁型DCDCコンバータ。
Vin=N×(Vtr2+Vdrop) ・・・式1
Vdrop=Vds ・・・式2
Vdrop=Vf ・・・式3
A turns ratio between the number of turns of the first coil portion and the number of turns of the second coil portion is N,
The input voltage is obtained by adding the voltage Vtr2 on the side of the second coil portion of the choke coil with reference to the potential of the reference conductive path and the voltage Vdrop between the drain and the source of the FET and the number of turns. is Vin in Equation 1 multiplied by the ratio N,
when in the synchronous rectification mode, the voltage Vdrop is the voltage Vds between the drain and source of the FET in Equation 2;
3. The isolated DCDC converter according to claim 1 or 2, wherein in the diode rectification mode, the voltage Vdrop is the forward voltage Vf of the body diode in equation (3).
Vin=N×(Vtr2+Vdrop) Equation 1
Vdrop=Vds Equation 2
Vdrop=Vf Equation 3
前記制御部は、周囲の温度、及び前記第2導電路から出力する出力電流を示す値の大きさの少なくともいずれかに基づいて前記順方向電圧Vfを決定する請求項3に記載の絶縁型DCDCコンバータ。 4. The insulated DCDC according to claim 3, wherein said controller determines said forward voltage Vf based on at least one of ambient temperature and magnitude of a value indicating output current output from said second conductive path. converter.
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