JP3014649B2 - Ｄｃ／ｄｃコンバータで構成される増設直流電源 - Google Patents
Ｄｃ／ｄｃコンバータで構成される増設直流電源Info
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- JP3014649B2 JP3014649B2 JP8354667A JP35466796A JP3014649B2 JP 3014649 B2 JP3014649 B2 JP 3014649B2 JP 8354667 A JP8354667 A JP 8354667A JP 35466796 A JP35466796 A JP 35466796A JP 3014649 B2 JP3014649 B2 JP 3014649B2
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- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用電子機器等
に用いられるスイッチング電源装置におけるＤＣ／ＤＣ
コンバータに関する。
に用いられるスイッチング電源装置におけるＤＣ／ＤＣ
コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】直流定電圧定電流電源においては、定電
流設定値が該電源に接続される最大負荷に必要な電流よ
りも大きな値に設定されている。定電流設定値以下の場
合には、定電圧で制御されるが、負荷を増設した場合、
この定電流設定値を越えると、電圧が低下することにな
る。そのため、負荷を増設しこの設定された定電流設定
値以上の電流を必要とするときには、さらに電源を増設
する必要がある。
流設定値が該電源に接続される最大負荷に必要な電流よ
りも大きな値に設定されている。定電流設定値以下の場
合には、定電圧で制御されるが、負荷を増設した場合、
この定電流設定値を越えると、電圧が低下することにな
る。そのため、負荷を増設しこの設定された定電流設定
値以上の電流を必要とするときには、さらに電源を増設
する必要がある。
【０００３】図３は、負荷を増設したときに、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを並列に接続して電源を増設するとき、従
来から行われている増設電源システムである。この図３
は、本来マスター回路１０ｍのみで直流定電圧定電流電
源を構成していたが、負荷が増大したことにより、スレ
ーブ回路１０ｓを付加したものである。このように電源
を増設した場合、負荷が増大するとマスター回路１０ｍ
及びスレーブ回路１０ｓのどちらが先に定電流動作に入
るか分からないため、どちらの回路も定電流動作に入っ
た後継続して定電流動作が行なえるように、マスター回
路１０ｍもスレーブ回路１０ｓも同一構成とし、定電圧
の制御回路３ｍ、３ｓ及び定電流制御回路２ｍ、２ｓを
マスター側もスレーブ側も必要とされている。
Ｃコンバータを並列に接続して電源を増設するとき、従
来から行われている増設電源システムである。この図３
は、本来マスター回路１０ｍのみで直流定電圧定電流電
源を構成していたが、負荷が増大したことにより、スレ
ーブ回路１０ｓを付加したものである。このように電源
を増設した場合、負荷が増大するとマスター回路１０ｍ
及びスレーブ回路１０ｓのどちらが先に定電流動作に入
るか分からないため、どちらの回路も定電流動作に入っ
た後継続して定電流動作が行なえるように、マスター回
路１０ｍもスレーブ回路１０ｓも同一構成とし、定電圧
の制御回路３ｍ、３ｓ及び定電流制御回路２ｍ、２ｓを
マスター側もスレーブ側も必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、マス
ター側もスレーブ側も定電圧の制御回路及び定電流制御
回路を設け、又、通常、定電流設定値は最大負荷よりも
大きくしなければならないことから、必要以上の素子を
使用しなければならない。仮に、片方の設定電圧を上下
させることにより、必ずどちらかの回路が先に定電流動
作になるようにすることができるが、配線等の電圧降下
や電圧精度等を考慮に入れると、高精度の素子を選定す
る必要がある。そこで、本発明の目的は、回路全体の部
品点数の削減と、システムの小型化を図ったＤＣ／ＤＣ
コンバータで構成される増設直流電源を提供することに
ある。
ター側もスレーブ側も定電圧の制御回路及び定電流制御
回路を設け、又、通常、定電流設定値は最大負荷よりも
大きくしなければならないことから、必要以上の素子を
使用しなければならない。仮に、片方の設定電圧を上下
させることにより、必ずどちらかの回路が先に定電流動
作になるようにすることができるが、配線等の電圧降下
や電圧精度等を考慮に入れると、高精度の素子を選定す
る必要がある。そこで、本発明の目的は、回路全体の部
品点数の削減と、システムの小型化を図ったＤＣ／ＤＣ
コンバータで構成される増設直流電源を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】複数のＤＣ／ＤＣコンバ
ータを並列に接続して構成する増設直流電源において、
本発明は、一方のＤＣ／ＤＣコンバータを同期整流型
で、定電圧制御回路付きの電源とする。又、他方のＤＣ
／ＤＣコンバータは定電流の制御回路付き電源とする。
これにより、他方のＤＣ／ＤＣコンバータは常に定電流
動作を行なうようになり、負荷が定電流値より小さいと
きには、上記同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して
定電流値から負荷を差し引いた余剰分を入力電源に帰還
させるようにし、負荷が定電流値より大きいときには、
上記同期整流型ＤＣ／ＤＶＣコンバータが負荷から定電
流値を差し引いた不足分を補うため出力電圧の降下を起
こさないようにした。
ータを並列に接続して構成する増設直流電源において、
本発明は、一方のＤＣ／ＤＣコンバータを同期整流型
で、定電圧制御回路付きの電源とする。又、他方のＤＣ
／ＤＣコンバータは定電流の制御回路付き電源とする。
これにより、他方のＤＣ／ＤＣコンバータは常に定電流
動作を行なうようになり、負荷が定電流値より小さいと
きには、上記同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して
定電流値から負荷を差し引いた余剰分を入力電源に帰還
させるようにし、負荷が定電流値より大きいときには、
上記同期整流型ＤＣ／ＤＶＣコンバータが負荷から定電
流値を差し引いた不足分を補うため出力電圧の降下を起
こさないようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態のブ
ロック図である。マスター回路１０ｍには、同期整流型
のＤＣ／ＤＣコンバータ回路４を用い、定電圧制御回路
５のみを備えている。一方、増設用のスレーブ回路１０
ｓは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６と定電流制御回路を
備えている。マスター回路１０ｍとスレーブ回路１０ｓ
は並列に接続され、入力側は直流電源に接続され、出力
側は負荷に接続される。
ロック図である。マスター回路１０ｍには、同期整流型
のＤＣ／ＤＣコンバータ回路４を用い、定電圧制御回路
５のみを備えている。一方、増設用のスレーブ回路１０
ｓは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６と定電流制御回路を
備えている。マスター回路１０ｍとスレーブ回路１０ｓ
は並列に接続され、入力側は直流電源に接続され、出力
側は負荷に接続される。
【０００７】スレーブ回路１０ｓ側の出力電圧はマスタ
ー回路１０ｍの出力電圧より高く設定しておく。そし
て、マスター回路１０ｍを同期整流型とすることによっ
て、負荷の状態によってマスター回路１０ｍの出力から
入力に電流を帰還させたり、入力から出力に電流を補充
させたりして出力電圧を一定に保つようにする。これに
より、マスター回路１０ｍは定電圧の制御回路５のみで
よく、スレーブ回路１０ｓは定電流の制御回路７のみで
よくなり、回路部品点数の少ない増設電源を構成するこ
とができる。
ー回路１０ｍの出力電圧より高く設定しておく。そし
て、マスター回路１０ｍを同期整流型とすることによっ
て、負荷の状態によってマスター回路１０ｍの出力から
入力に電流を帰還させたり、入力から出力に電流を補充
させたりして出力電圧を一定に保つようにする。これに
より、マスター回路１０ｍは定電圧の制御回路５のみで
よく、スレーブ回路１０ｓは定電流の制御回路７のみで
よくなり、回路部品点数の少ない増設電源を構成するこ
とができる。
【０００８】該増設電源の出力に接続される負荷が小さ
いときには、スレーブ回路１０ｓから出力される電流
は、マスター回路１０ｍの同期整流型のＤＣ／ＤＣコン
バータを介して入力直流電源に帰還され、この増設電源
の出力電圧は一定電圧に保持される。一方、負荷が増大
すると、マスター回路１０ｍとスレーブ回路１０ｓの両
方から電流が負荷に供給されることになり、出力電流は
スレーブ回路１０ｓによって定電流動作が行われること
になる。その結果、マスター回路１０ｍは負荷が増設さ
れる前の最大負荷を考慮して設計すればよいことにな
る。又、出力電圧を変動させる場合には、マスター回路
１０ｍの設定電圧を変動させるだけでよい（ただし、ス
レーブ回路１０ｓの出力電圧内である）。
いときには、スレーブ回路１０ｓから出力される電流
は、マスター回路１０ｍの同期整流型のＤＣ／ＤＣコン
バータを介して入力直流電源に帰還され、この増設電源
の出力電圧は一定電圧に保持される。一方、負荷が増大
すると、マスター回路１０ｍとスレーブ回路１０ｓの両
方から電流が負荷に供給されることになり、出力電流は
スレーブ回路１０ｓによって定電流動作が行われること
になる。その結果、マスター回路１０ｍは負荷が増設さ
れる前の最大負荷を考慮して設計すればよいことにな
る。又、出力電圧を変動させる場合には、マスター回路
１０ｍの設定電圧を変動させるだけでよい（ただし、ス
レーブ回路１０ｓの出力電圧内である）。
【０００９】図２は、上記マスター回路１０ｍの同期整
流型ＤＣ／ＤＣコンバータ４として用いる一例の降圧型
同期整流コンバータである。入力直流電圧ＶｉはＦＥＴ
で構成されるスイッチング素子Ｔ１を介してインダクタ
Ｌと平滑コンデンサＣの直列回路に印加される。又、イ
ンダクタＬと平滑コンデンサＣの直列回路と並列にＦＥ
Ｔで構成されるスイッチング素子Ｔ２が接続されてい
る。そして、平滑コンデンサＣの両端から出力電圧Ｖｏ
が出力される。又、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の両端
には、ダイオードＤ１，Ｄ２が逆方向（Ｄ１はカソード
を入力端子側、Ｄ２はアノードがマイナス側）に接続さ
れている。
流型ＤＣ／ＤＣコンバータ４として用いる一例の降圧型
同期整流コンバータである。入力直流電圧ＶｉはＦＥＴ
で構成されるスイッチング素子Ｔ１を介してインダクタ
Ｌと平滑コンデンサＣの直列回路に印加される。又、イ
ンダクタＬと平滑コンデンサＣの直列回路と並列にＦＥ
Ｔで構成されるスイッチング素子Ｔ２が接続されてい
る。そして、平滑コンデンサＣの両端から出力電圧Ｖｏ
が出力される。又、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の両端
には、ダイオードＤ１，Ｄ２が逆方向（Ｄ１はカソード
を入力端子側、Ｄ２はアノードがマイナス側）に接続さ
れている。
【００１０】定電圧制御回路５によりスイッチング素子
Ｔ１，Ｔ２を同期してオン／オフさせて入力電圧Ｖｉを
降圧させて出力電圧Ｖｏを出力するものであるが、出力
電圧Ｖｏが定電圧値より低くなろうとする場合には、ス
イッチング素子Ｔ１をオン、スイッチング素子Ｔ２をオ
フにすると、電流はスイッチング素子Ｔ１、インダクタ
Ｌを介して平滑コンデンサＣに流れ該平滑コンデンサＣ
を充電する。次にスイッチング素子Ｔ１をオフ、スイッ
チング素子Ｔ２をオンとすると、インダクタＬに蓄積さ
れたエネルギーによってさらに平滑コンデンサＣは充電
される。このスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２のオン／オフ
動作を同期して行なうことによって入力電圧Ｖｉを降圧
した電圧Ｖｏを出力電圧として出力する。
Ｔ１，Ｔ２を同期してオン／オフさせて入力電圧Ｖｉを
降圧させて出力電圧Ｖｏを出力するものであるが、出力
電圧Ｖｏが定電圧値より低くなろうとする場合には、ス
イッチング素子Ｔ１をオン、スイッチング素子Ｔ２をオ
フにすると、電流はスイッチング素子Ｔ１、インダクタ
Ｌを介して平滑コンデンサＣに流れ該平滑コンデンサＣ
を充電する。次にスイッチング素子Ｔ１をオフ、スイッ
チング素子Ｔ２をオンとすると、インダクタＬに蓄積さ
れたエネルギーによってさらに平滑コンデンサＣは充電
される。このスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２のオン／オフ
動作を同期して行なうことによって入力電圧Ｖｉを降圧
した電圧Ｖｏを出力電圧として出力する。
【００１１】一方、出力電圧Ｖｏが定電圧値より高くな
ろうとすると、スイッチング素子Ｔ１をオフ、スイッチ
ング素子Ｔ２をオンとした時、電流は平滑コンデンサ
Ｃ、インダクタＬ、スイッチング素子Ｔ２、平滑コンデ
ンサＣと流れ平滑コンデンサＣを放電させる。又、スイ
ッチング素子Ｔ１をオン、スイッチング素子Ｔ２をオフ
とすると、インダクタＬに蓄積されたエネルギーはスイ
ッチング素子Ｔ１を介して入力電源に帰還される。
ろうとすると、スイッチング素子Ｔ１をオフ、スイッチ
ング素子Ｔ２をオンとした時、電流は平滑コンデンサ
Ｃ、インダクタＬ、スイッチング素子Ｔ２、平滑コンデ
ンサＣと流れ平滑コンデンサＣを放電させる。又、スイ
ッチング素子Ｔ１をオン、スイッチング素子Ｔ２をオフ
とすると、インダクタＬに蓄積されたエネルギーはスイ
ッチング素子Ｔ１を介して入力電源に帰還される。
【００１２】又、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の切換時
において、両スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２がオフの間
は、ダイオードＤ１あるいはＤ２を介して電流が流れ
る。以上のように降圧型同期整流コンバータは作用する
が、本実施形態において、図１に示すように、この降圧
型同期整流コンバータで構成されるマスター回路１０ｍ
に定電流の制御回路７を有するＤＣ／ＤＣコンバータ６
のスレーブ回路１０ｓが並列に接続されていることか
ら、負荷が小さいときには、出力電圧Ｖｏは定電圧値よ
り高くなろうとする状態にあり、上述したように帰還電
流が入力電源に帰還され、出力電圧Ｖｏは一定電圧に保
持される。負荷が増大した場合には、出力電圧Ｖｏは定
電圧値より低くなろうとする状態にあり、上述したよう
に出力電流を補充し、出力電圧Ｖｏは一定電圧に保持さ
れる。
において、両スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２がオフの間
は、ダイオードＤ１あるいはＤ２を介して電流が流れ
る。以上のように降圧型同期整流コンバータは作用する
が、本実施形態において、図１に示すように、この降圧
型同期整流コンバータで構成されるマスター回路１０ｍ
に定電流の制御回路７を有するＤＣ／ＤＣコンバータ６
のスレーブ回路１０ｓが並列に接続されていることか
ら、負荷が小さいときには、出力電圧Ｖｏは定電圧値よ
り高くなろうとする状態にあり、上述したように帰還電
流が入力電源に帰還され、出力電圧Ｖｏは一定電圧に保
持される。負荷が増大した場合には、出力電圧Ｖｏは定
電圧値より低くなろうとする状態にあり、上述したよう
に出力電流を補充し、出力電圧Ｖｏは一定電圧に保持さ
れる。
【００１３】上記図２に示した例は降圧型のＤＣ／ＤＣ
コンバータの例であるが、他にも、昇圧型、極性反転型
のコンバータも適用できるるものである。そして、従来
のコンバータと相違する点は、従来はスイッチング素子
Ｔ２及びダイオードＤ２の組み合わせの代わりにダイオ
ードＤ２だけが使用されていた点をスイッチング素子Ｔ
２を追加した点である。特に、スイッチング素子Ｔ２と
してＦＥＴを用いると、ダイオードの順方向電圧降下よ
りもＦＥＴの逆方向電圧（ＦＥＴがオンしているとき）
の電圧降下の方が小さいため、電圧変換効率がよくなる
ものである。
コンバータの例であるが、他にも、昇圧型、極性反転型
のコンバータも適用できるるものである。そして、従来
のコンバータと相違する点は、従来はスイッチング素子
Ｔ２及びダイオードＤ２の組み合わせの代わりにダイオ
ードＤ２だけが使用されていた点をスイッチング素子Ｔ
２を追加した点である。特に、スイッチング素子Ｔ２と
してＦＥＴを用いると、ダイオードの順方向電圧降下よ
りもＦＥＴの逆方向電圧（ＦＥＴがオンしているとき）
の電圧降下の方が小さいため、電圧変換効率がよくなる
ものである。
【００１４】なお、上記スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２と
して上記実施形態では、ＦＥＴを用いたが、ＦＥＴ以外
のスイッチング素子を用いてもよい。又、ＦＥＴを用い
る場合、スイッチングＦＥＴには寄生ダイオードがある
ため、この寄生ダイオードを利用して外付けのダイオー
ドＤ１及びＤ２を省略し、この寄生ダイオードを介して
帰還電流を流すようにしてもよい。ただし、この場合に
は、外付けのダイオードと比較しロスが大きく発熱が増
大する。
して上記実施形態では、ＦＥＴを用いたが、ＦＥＴ以外
のスイッチング素子を用いてもよい。又、ＦＥＴを用い
る場合、スイッチングＦＥＴには寄生ダイオードがある
ため、この寄生ダイオードを利用して外付けのダイオー
ドＤ１及びＤ２を省略し、この寄生ダイオードを介して
帰還電流を流すようにしてもよい。ただし、この場合に
は、外付けのダイオードと比較しロスが大きく発熱が増
大する。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、一方のＤＣ／ＤＣコンバータ
直流電源には、定電圧の制御回路を、他方のＤＣ／ＤＣ
コンバータ直流電源には、定電流の制御回路を設けるだ
けで負荷増大に対応でき、従来の方法と比較し、部品点
数を減少させ、全体を小型化することができる。
直流電源には、定電圧の制御回路を、他方のＤＣ／ＤＣ
コンバータ直流電源には、定電流の制御回路を設けるだ
けで負荷増大に対応でき、従来の方法と比較し、部品点
数を減少させ、全体を小型化することができる。
【図１】本発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】同実施形態における同期整流型ＤＣ／ＤＣコン
バータの一例の回路図である。
バータの一例の回路図である。
【図３】従来の増設電源システムのブロック図である。
１０ｍ マスター回路 １０ｓ スレーブ回路 ４ 同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ ５ 定電圧制御回路６ ＤＣ／ＤＣコンバータ７ 定電
流制御回路Ｔ１，Ｔ２ スイッチング素子（ＦＥＴ）Ｌ
インダクタＣ 平滑コンデンサＤ１，Ｄ２ ダイオー
ド
流制御回路Ｔ１，Ｔ２ スイッチング素子（ＦＥＴ）Ｌ
インダクタＣ 平滑コンデンサＤ１，Ｄ２ ダイオー
ド
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接
続して構成する増設直流電源において、一方のＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを同期整流型で、定電圧制御回路付きの電
源とし、他方のＤＣ／ＤＣコンバータは定電流の制御回
路付き電源としたことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバー
タで構成される増設直流電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8354667A JP3014649B2 (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Ｄｃ／ｄｃコンバータで構成される増設直流電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8354667A JP3014649B2 (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Ｄｃ／ｄｃコンバータで構成される増設直流電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10191624A JPH10191624A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3014649B2 true JP3014649B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=18439103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8354667A Expired - Fee Related JP3014649B2 (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Ｄｃ／ｄｃコンバータで構成される増設直流電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3014649B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5655762B2 (ja) * | 2011-09-19 | 2015-01-21 | 株式会社デンソー | 電源システムの異常判断装置 |
| JP5387651B2 (ja) * | 2011-10-21 | 2014-01-15 | 株式会社デンソー | 電源システム |
| DE102012109725A1 (de) | 2012-10-12 | 2014-04-17 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und Anordnung zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs |
| WO2022044206A1 (ja) * | 2020-08-27 | 2022-03-03 | 住友電気工業株式会社 | 電力変換装置及びそれを含む車両 |
| CN113978256B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-10-20 | 华人运通(江苏)技术有限公司 | 一种电动汽车双dcdc的控制方法、装置、设备及存储介质 |
| DE102022113199A1 (de) | 2022-05-25 | 2023-11-30 | Audi Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug mit Gleichspannungswandlern und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs |
-
1996
- 1996-12-20 JP JP8354667A patent/JP3014649B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10191624A (ja) | 1998-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |
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