JP4099090B2

JP4099090B2 - 電源装置、及び電源装置の運転方法

Info

Publication number: JP4099090B2
Application number: JP2003067860A
Authority: JP
Inventors: 毅松村; 浩隆浅見; 尊久正代; 景一斉藤; 寛若木; 卓也須藤; 幸次新井
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Origin Electric Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Origin Electric Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP2004282824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置の技術にかかり、特に、昇降圧型の電源装置を用い、負荷を充電する場合の電源装置とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５の符号１０２は一般的な昇降圧型の電源装置を示しており、符号１３０は、その電源装置１０２に直流電圧を供給する電源用回路ブロックを示している。
【０００３】
この電源装置１０２は、制御回路１１０と、降圧用回路ブロック１０４と、チョークコイル１０５と、昇圧用回路ブロック１０６とを有している。
【０００４】
電源用回路ブロック１３０の高電圧側の端子を入力端子１３６とし、接地電位側の端子を接地端子１３７とすると、入力端子１３６と、電源装置１０２全体の出力端子１３８との間には、降圧用回路ブロック１０４とチョークコイル１０５と昇圧用回路ブロック１０６とが、入力端子１３６から見てこの順序で接続されている。
【０００５】
電源装置１０２の接地端子は電気的には電源用回路ブロック１３０の接地端子と同じであるから、同じ符号１３７を付す。
【０００６】
出力端子１３８と接地端子１３７の間には負荷１３４が接続されており、出力端子１３８に出力電圧Ｖ_outが現れると、負荷１３４には出力電圧Ｖ_outが印加される。
【０００７】
出力端子１３８から負荷１３４に供給される電流を出力電流Ｉ_outとすると、出力電圧Ｖ_outと出力電流Ｉ_outは不図示のセンサーによって検出され、検出結果は制御回路１１０に入力されており、その検出結果に基いて、降圧用及び昇圧用回路ブロック１０４、１０６は、制御回路１１０によって制御されている。
【０００８】
降圧用回路ブロック１０４が動作する場合、昇圧用回路ブロック１０６はチョークコイル１０５と出力端子１３８とを直結する。そして、電源用回路ブロック１３０が出力し、入力端子１３６に印加されている直流の入力電圧Ｖ_inは、降圧用回路ブロック１０４内のトランジスタとチョークコイル１０５の動作によって降圧され、出力端子１３８から出力される。
【０００９】
逆に、昇圧用回路ブロック１０６が動作する場合、降圧用回路ブロック１０４は入力端子１３６とチョークコイル１０５とを直結し、昇圧用回路ブロック１０６内のトランジスタとチョークコイル１０５の動作によって、入力端子１３６の入力電圧Ｖ_inは昇圧して出力される。
【００１０】
負荷１３４が放電した二次電池であって、負荷１３４を充電する場合、先ず、出力端子１３８の電圧が入力電圧Ｖ_inよりも小さい間、降圧用回路ブロック１０４の動作によって負荷１３４を充電し、出力端子１３８の出力電圧Ｖ_outが入力電圧Ｖi_n付近まで上昇すると、動作が降圧ブロック１０４から昇圧ブロック１０６に切り換わり、昇圧ブロック１０６によって負荷１３４が充電され、出力電圧Ｖ_outは入力電圧Ｖ_inを超えて上昇する。
【００１１】
負荷１３４を充電する出力電流Ｉ_outは定電流になっており、出力端子１３８の出力電圧Ｖ_outは直線的に上昇する。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−４２５５０号公報
【特許文献２】
特開平５−３２８７１２号公報
【特許文献３】
実開平６−７０４８６号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら降圧用回路ブロック１０４と昇圧用回路ブロック１０６の動作が切り替わる際、動作が不安定になるという問題がある。
【００１３】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、出力電圧Ｖ_outを安定して制御できる電源装置の運転方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、チョークコイルと降圧用スイッチング素子と昇圧用スイッチング素子とを有し、直流電圧源の高電圧側の端子と低電圧側の端子のいずれか一方を入力端子とし、他方を接地端子としたときに、前記チョークコイルの第一の端子は、前記降圧用スイッチング素子によって前記入力端子に接続され、前記チョークコイルの第二の端子は、前記昇圧用スイッチング素子によって前記接地端子に接続された電源装置を運転し、前記電源装置の出力端子に接続された二次電池を充電する電源装置の運転方法であって、前記入力端子に入力される入力電圧と前記接地端子の電圧との間の電圧である第一の基準電圧と、前記第一の基準電圧と同極性で、前記入力電圧よりも絶対値が大きな第二の基準電圧を設定しておき、前記出力端子に現われる出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい場合は、前記出力電圧の絶対値が大きくなって前記第一の基準電圧に達するまでの間、前記昇圧用スイッチング素子を遮断状態に置いて前記降圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記入力電圧を降圧して前記出力電圧として出力し、前記出力電圧の絶対値が大きくなって前記第一の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧に達するまでの間は、前記降圧用スイッチング素子を、その両端に電圧降下が生じる五極管動作させて前記入力電圧を降圧した電圧を前記第一の端子に印加しながら前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧して前記出力電圧として出力し、前記出力電圧の絶対値が大きくなって前記第二の基準電圧に達した後、前記降圧用スイッチング素子を、両端の電圧降下が可及的に小さくなる三極管動作の状態に置いて前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧させて前記出力電圧として出力する電源装置の運転方法である。
請求項２記載の発明は、前記五極管動作では、前記第一の端子の電圧が定電圧になるように、前記降圧用スイッチング素子の両端に生じる電圧降下の大きさを制御する請求項１記載の電源装置の運転方法である。
請求項３記載の発明は、前記出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい間と、前記第一の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧に達するまでの間と、前記第二の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧の絶対値よりも大きな絶対値の目標電圧に達するまでの間、前記出力端子からそれぞれ定電流を出力し、前記二次電池を定電流充電する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電源装置の運転方法である。
請求項４記載の発明は、チョークコイルと降圧用スイッチング素子と昇圧用スイッチング素子とを有し、直流電圧源の高電圧側の端子と低電圧側の端子のいずれか一方を入力端子とし、他方を接地端子としたときに、前記チョークコイルの第一の端子は、前記降圧用スイッチング素子によって前記入力端子に接続され、前記チョークコイルの第二の端子は、前記昇圧用スイッチング素子によって前記接地端子に接続された電源装置であって、該電源装置は、出力端子の電圧を検出する電圧センサーと、前記電圧センサーの検出結果が入力され、前記検出結果に基づいて前記降圧用スイッチング素子と前記昇圧用スイッチング素子の動作を制御する制御回路を有し、前記制御回路には、前記入力端子に入力される入力電圧と前記接地端子の電圧との間の電圧である第一の基準電圧と、前記第一の基準電圧と同極性で、前記入力電圧よりも絶対値が大きな第二の基準電圧が設定され、前記制御回路は、前記出力端子に現われる出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい場合には、前記昇圧用スイッチング素子を遮断状態に置いて前記降圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記入力端子の電圧を降圧した電圧を前記出力端子に出力し、前記出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値以上であって、前記第二の基準電圧の絶対値未満では、前記降圧用スイッチング素子を、その両端に電圧降下が生じる五極管動作させて前記入力端子の電圧を降圧した電圧を前記第一の端子に印加しながら前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧して前記出力電圧として出力し、前記出力電圧の絶対値が前記第二の基準電圧以上では、前記降圧用スイッチング素子を、両端の電圧降下が可及的に小さくなる三極管動作の状態に置いて前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧させて前記出力端子から出力するように構成された電源装置である。
請求項５記載の発明は、前記制御回路は、前記第一の端子の電圧が定電圧になるように、前記五極管動作の前記降圧用スイッチング素子の両端に生じる電圧降下の大きさを制御するように構成された請求項４記載の電源装置である。
請求項６記載の発明は前記出力端子から出力される出力電流を検出する電流センサーを有し、前記制御回路には、前記電流センサーの検出結果が入力され、前記出力端子の電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい間と、前記第一の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧に達するまでの間と、前記第二の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧の絶対値よりも大きな絶対値の目標電圧に達するまでの間、前記出力電流をそれぞれ定電流に制御する請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の電源装置である。
【００１５】
本発明は上記のように構成されており、降圧用整流素子と昇圧用整流素子を設け、降圧用又は昇圧用スイッチング素子が導通すると、チョークコイルにエネルギーが蓄積され、降圧用又は昇圧用スイッチング素子が遮断すると、チョークコイルに蓄積されたエネルギーにより、降圧用又は昇圧用整流素子を介して負荷に電流が供給されるように構成されている。
【００１６】
そして、降圧用スイッチング素子がスイッチング動作すると、入力電圧は降圧して出力され(降圧工程)、昇圧用スイッチング素子がスイッチング動作すると、入力電圧は昇圧して出力される(昇圧工程)ようになっている。
【００１７】
降圧工程では、昇圧用スイッチング素子は開放状態(遮断状態)に置かれ、昇圧工程では、降圧用スイッチング素子は、導通抵抗が可及的に小さい三極管動作に置かれる。また、スイッチング動作中の導通状態は三極管動作であり、できるだけ高効率に電圧変換するようになっている。
【００１８】
降圧工程から昇圧工程に切り替わる間に、降圧用スイッチを五極管動作させ、第一の端子の電圧の絶対値を、入力電圧の電圧の絶対値よりも小さくし、昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させると、第一の端子の電圧が昇圧して出力端子から出力される(降昇圧工程)。
【００１９】
従って、負荷を充電する際、降圧工程から降昇圧工程を経て昇圧工程に移行するので、出力端子の電圧が入力端子の電圧と略等しくなったときの不安定動作は除かれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１の符号２と、図２の符号３は、本発明に用いることができる電源装置であり、同じ部材には同じ符号を付すと、電源装置２、３は、制御回路１０と、降圧用回路ブロック４と、チョークコイル５と、昇圧用回路ブロック６とを有している。
【００２１】
これら電源装置２、３は、両方とも、電源用回路ブロック３０から供給される直流電圧を昇降圧変換し、負荷３４に供給するように構成されているが、図１の電源装置２は、入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outが正電圧である電源装置であり、図２の電源装置３は、負電圧の電源装置である。
【００２２】
各回路ブロック３０、４、６の内部構成を説明すると、電源用回路ブロック３０は、商用電源を整流平滑し、直流電圧を生成する直流電圧源３１と、直流電圧源３１に対して並列接続された入力コンデンサ３２とを有しており、入力コンデンサ３２により、直流電圧源３１が出力する直流電圧からリップル成分が除去され、リップル成分の少ない直流電圧が入力端子３６と接地端子３７の間に印加されるように構成されている。電源装置２、３の接地端子は、電源用回路ブロック３０の接地端子と電気的に同じ場所なので、同じ符号３７を付す。
【００２３】
降圧用回路ブロック４は、降圧用スイッチング素子１１と降圧用整流素子１２とを有している。
【００２４】
コイル５の一端を第一の端子として符号５１で示すと、第一の端子５１は、降圧用スイッチング素子１１によって入力端子３６に接続され、降圧用整流素子１２によって接地端子３７に接続されている。
【００２５】
降圧用整流素子１２の接続の向き(極性)は、降圧用スイッチング素子１１が導通したときに逆バイアスされる向きであり、正電圧出力の電源装置２では、第一の端子５１が降圧用整流素子１２のカソード側に接続され、接地端子３７がアノード側に接続されている。負電圧出力の電源装置３では、それとは反対である。
【００２６】
次に、昇圧用回路ブロック６は、昇圧用スイッチング素子２１と昇圧用整流素子２２と出力コンデンサ３３とを有している。
【００２７】
コイル５の、第一の端子５１とは反対側の端子を第二の端子５２とすると、第二の端子５２は、昇圧用整流素子２２によって出力端子３８に接続されており、昇圧用スイッチ素子２１によって接地端子３７に接続されている。
【００２８】
出力コンデンサ３３は、出力端子３８と接地端子３７の間に接続されており、昇圧用スイッチング素子２１が導通すると、第二の端子５２は接地端子３７に接続される。
【００２９】
この状態では、昇圧用整流素子２２の両端に出力コンデンサ３３に充電された電圧が印加される。
【００３０】
昇圧用整流素子２２の極性は、出力コンデンサ３３の電圧が印加されるときに逆バイアスとなる極性で接続されており、正電圧出力の電源装置２の場合、降圧用整流素子２２のアノード側が第二の端子５２に接続され、カソード側が出力端子３８に接続されている。負電圧出力の電源装置３の場合、それとは反対である。
【００３１】
入力電圧Ｖ_inの絶対値が出力コンデンサ３３の電圧、即ち、出力端子３８の電圧の絶対値よりも大きい場合、昇圧用スイッチング素子２１が開放状態(遮断状態)であり、降圧用スイッチング素子１１が導通すると、入力端子３６は、降圧用スイッチング素子１１と、チョークコイル５と、昇圧用整流素子５２とを介して出力端子３８に接続され、昇圧用整流素子２２は順バイアスされ、電源用回路ブロック３０から、負荷３４及び出力コンデンサ３３に電流が供給される。
【００３２】
このとき、降圧用スイッチング素子１１がスイッチング動作をしていると、導通状態から遮断状態に転じたときに、チョークコイル５に起電力が生じ、それによって降圧用整流素子１２と昇圧用整流素子２２とが順バイアスされ、チョークコイル５に蓄積されたエネルギーが出力電流Ｉ_outとなって、負荷３４及び出力コンデンサ３３に供給される。
【００３３】
降圧用スイッチング素子１１が上記のようにスイッチング動作を行う期間を降圧工程と呼ぶと、降圧工程では入力電圧Ｖ_inは降圧され、入力電圧Ｖ_inよりも絶対値の小さな電圧が出力電圧Ｖ_outとなる。
【００３４】
逆に、入力電圧Ｖ_inの絶対値が出力電圧Ｖ_outの絶対値よりも小さい状態で、電源用回路ブロック３０から負荷３４及び出力コンデンサ３３に電流を供給する場合は、降圧用スイッチング素子１１は可及的に導通抵抗が小さい三極管動作で導通状態を維持し、第一の端子５１に入力電圧Ｖ_inと略等しい電圧が印加される状態で昇圧用スイッチング素子２１がスイッチング動作する。
【００３５】
これを説明すると、先ず、昇圧用スイッチング素子２１が導通すると、第二の端子５２が接地端子３７に接続され、チョークコイル５に電流が流れ、次に、昇圧用スイッチング素子２１が導通から遮断に転じると、チョークコイル５に起電力が生じ、その電圧によって昇圧用整流素子２２が順バイアスされ、チョークコイル５に蓄積されたエネルギーが出力電流Ｉ_outとなって、出力端子３８から出力されるる。
【００３６】
昇圧用スイッチング素子２１が上記のようなスイッチング動作を行う工程を昇圧工程と呼び、この昇圧工程では、入力電圧Ｖ_inは昇圧され、出力電圧Ｖ_outは入力電圧Ｖ_inよりも絶対値が大きくなる。
【００３７】
この電源装置２、３では、制御回路１０に、出力端子３８に現れる出力電圧Ｖ_outと、入力端子３６の入力電圧Ｖ_inと、第一の端子５１の電圧Ｖ₁の大きさが入力され、また、不図示の電流センサにより、出力端子３８から負荷３４に供給される出力電流Ｉ_outの大きさと、チョークコイル５に流れる電流の大きさが検出され、制御回路に入力されている。
【００３８】
また、制御回路１０内には、入力電圧Ｖ_inと接地端子３７の間の電圧である第一の基準電圧Ｖ_ref1と、第一の基準電圧Ｖ_ref1と同極性で、入力電圧Ｖ_inよりも絶対値の大きな電圧である第二の基準電圧Ｖ_ref2とが設定されており、後述する降昇圧工程で、出力電圧Ｖ_outと入力電圧Ｖ_inの大小関係を判別し、第一の端子５１の電圧Ｖ₁を制御するように構成されている。
【００３９】
この電源装置２、３の運転方法を説明すると、負荷３４が未充電の二次電池であり、出力端子３８の電位が接地電位に近い場合、先ず、降圧工程によって入力電圧Ｖ_inを降下させ、負荷３４を充電する。このとき、測定された出力電流Ｉ_outの値から降圧用スイッチング素子１１のデューティを制御し、負荷３４には定電流を供給する。定電流が供給されることにより、出力電圧Ｖ_outの絶対値は直線的に大きくなる。
【００４０】
出力端子３８の電圧Ｖ_outの絶対値が大きくなり、第一の基準電圧Ｖ_ref1に達すると、降圧用スイッチング素子１１のスイッチング動作を終了させ、導通抵抗が制御可能な五極管動作に切り換える。この状態で降圧用スイッチング素子１１に電流が流れると、降圧用スイッチング素子１１の両端に電圧降下が生じる。
【００４１】
その電圧降下の大きさは、制御回路１０によって制御されており、入力電圧Ｖ_inの変動や、流れる電流量の変動による電圧変動分が打ち消され、第一の端子５１の電圧Ｖ₁が予め設定された設定電圧Ｖ_cを維持するようにされている。
【００４２】
設定電圧Ｖ_cは一定電圧であり、第一の基準電圧Ｖ_ref1と接地電位(接地端子３７の電圧)の間の電圧に設定されている。また、絶対値は、このときの出力端子３８の出力電圧Ｖ_out、即ち、第一の基準電圧Ｖ_ref1の絶対値以下の値が採用されている。従って、出力電圧Ｖ_outが正電圧の電源装置２では、ゼロＶ(接地電位)≦Ｖ_c≦Ｖ_ref1であり、負電圧の場合、ゼロＶ(接地電位)≧Ｖ_c≧Ｖ_ref1である。
【００４３】
第一の端子５１の電圧Ｖ₁は、チョークコイルと昇圧用回路ブロック６とで構成される昇圧回路の入力電圧となっているから、昇圧用回路ブロック６は動作可能となり、制御回路１０が昇圧用スイッチング素子２１をスイッチング動作させると、第一の端子Ｖ₁の電圧は昇圧され、出力端子３７の出力電圧Ｖ_outとなる。
【００４４】
このとき、出力電流Ｉ_outの測定値から昇圧用スイッチ素子２１のデューティを制御し、出力電流Ｉ_outを定電流に制御し、負荷３４を定電流充電する。
【００４５】
負荷３４の充電に従い、出力電圧Ｖ_outの絶対値が増大し、入力電圧Ｖ_inの絶対値よりも大きくなると、降圧用スイッチング素子１１が五極管動作から三極管動作に移行し、その両端の電圧降下がゼロとなっても昇圧用回路ブロック６は動作可能な状態になる。
【００４６】
ここでは、出力電圧Ｖ_outが増大し、その絶対値が入力電圧Ｖ_inの絶対値を超え、第二の基準電圧Ｖ_ref2に達したときに、降圧用スイッチング素子１１が五極管動作から三極管動作に移行するように設定されており、降圧用スイッチング素子１１が三極管動作に移行した後は、昇圧用スイッチング素子２１のスイッチング動作による昇圧工程で、負荷３４に定電流が供給される。最終的に、出力電圧Ｖ_outの絶対値が、第二の基準電圧Ｖ_ref2の絶対値を超えて大きくなり、目標電圧Ｖ_endに達すると充電作業は終了する。
【００４７】
図３は、正電圧出力の電源装置２の場合の、出力電圧Ｖ_outと第一の端子５１の電圧Ｖ₁の変化を示すグラフである。Ｖ_satは降圧用スイッチング素子１１の三極管動作時の導通電圧である。降圧用スイッチング素子１１と昇圧用スイッチング素子２１に同種類の素子を用いた場合、両方のスイッチング素子１１、２１のＶ_satは略等しくなる。
【００４８】
また、符号Ｖ_Fは降圧用整流素子１２の順方向導通電圧であり、昇圧用整流素子２２が同種類の素子であれば両者のＶ_Fは等しい。
【００４９】
出力電圧Ｖ_outが第一の基準電圧Ｖ_ref1に達する時刻ｔ₁までは、第一の端子５１の電圧Ｖ₁はＶ_in−Ｖ_satと−Ｖ_Fの間で振動している。時刻ｔ₁の経過後、出力電圧Ｖ_outが第二の基準電圧Ｖ_ref2に達する時刻ｔ₂までの間は、設定電圧Ｖ_Cが維持される。時刻ｔ₂の経過後は、Ｖ_in−Ｖ_satとなる。
【００５０】
図４のグラフは従来技術の運転方法の場合であり、出力電圧Ｖ_outが入力電圧Ｖ_inに達するまでは降圧動作し、入力電圧Ｖ_inを超えると昇圧動作に移行している。この場合、出力電圧Ｖ_outが入力電圧Ｖ_inに近い時刻ｔ_aの付近で不安定になる。
【００５１】
本発明では、時刻ｔ_aに相当する時刻では、第一の端子５１の電圧Ｖ₁が入力電圧Ｖ_inよりも低い設定電圧Ｖ_cにされており、しかも、その設定電圧Ｖ_cは一定電圧に制御されているから、動作が不安定になることはない。
【００５２】
なお、本発明で用いた降圧用スイッチング素子１１は、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等の半導体素子等のトランジスタであり、導通抵抗を可及的に小さくできる三極管動作と、導通抵抗が可変の五極管動作ができるようになっている。
【００５３】
また、本発明の昇圧用スイッチング素子１１は、三極管動作ができればよく、五極管動作可能なトランジスタの他、三極管動作のみができるリレー素子のような素子を用いることもできる。
【００５４】
また、降圧用及び昇圧用整流素子１２、２２は、ｐｎ接合ダイオードやショットキーダイオードの他、ＭＯＳトランジスタを用い、それに逆方向に電流を流す場合も含まれる。
【００５５】
【発明の効果】
動作が安定な電源を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】正電圧出力の昇降圧型の電源装置の回路図
【図２】負電圧出力の昇降圧型の電源装置の回路図
【図３】本発明の運転方法を説明するためのグラフ
【図４】従来の運転方法を説明するためのグラフ
【図５】従来の昇降圧型電源装置の回路ブロック図
【符号の説明】
２、３……電源装置
５……チョークコイル
１０……制御回路
１１……降圧用スイッチング素子
２１……昇圧用スイッチング素子
３０……直流電圧源
３６……入力端子
３７……接地端子
５１……第一の端子
５２……第二の端子

Claims

チョークコイルと降圧用スイッチング素子と昇圧用スイッチング素子とを有し、直流電圧源の高電圧側の端子と低電圧側の端子のいずれか一方を入力端子とし、他方を接地端子としたときに、前記チョークコイルの第一の端子は、前記降圧用スイッチング素子によって前記入力端子に接続され、前記チョークコイルの第二の端子は、前記昇圧用スイッチング素子によって前記接地端子に接続された電源装置を運転し、前記電源装置の出力端子に接続された二次電池を充電する電源装置の運転方法であって、
前記入力端子に入力される入力電圧と前記接地端子の電圧との間の電圧である第一の基準電圧と、前記第一の基準電圧と同極性で、前記入力電圧よりも絶対値が大きな第二の基準電圧を設定しておき、
前記出力端子に現われる出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい場合は、前記出力電圧の絶対値が大きくなって前記第一の基準電圧に達するまでの間、前記昇圧用スイッチング素子を遮断状態に置いて前記降圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記入力電圧を降圧して前記出力電圧として出力し、
前記出力電圧の絶対値が大きくなって前記第一の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧に達するまでの間は、前記降圧用スイッチング素子を、その両端に電圧降下が生じる五極管動作させて前記入力電圧を降圧した電圧を前記第一の端子に印加しながら前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧して前記出力電圧として出力し、
前記出力電圧の絶対値が大きくなって前記第二の基準電圧に達した後、前記降圧用スイッチング素子を、両端の電圧降下が可及的に小さくなる三極管動作の状態に置いて前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧させて前記出力電圧として出力する電源装置の運転方法。
前記五極管動作では、前記第一の端子の電圧が定電圧になるように、前記降圧用スイッチング素子の両端に生じる電圧降下の大きさを制御する請求項１記載の電源装置の運転方法。
前記出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい間と、前記第一の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧に達するまでの間と、前記第二の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧の絶対値よりも大きな絶対値の目標電圧に達するまでの間、前記出力端子からそれぞれ定電流を出力し、前記二次電池を定電流充電する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電源装置の運転方法。
チョークコイルと降圧用スイッチング素子と昇圧用スイッチング素子とを有し、直流電圧源の高電圧側の端子と低電圧側の端子のいずれか一方を入力端子とし、他方を接地端子としたときに、前記チョークコイルの第一の端子は、前記降圧用スイッチング素子によって前記入力端子に接続され、前記チョークコイルの第二の端子は、前記昇圧用スイッチング素子によって前記接地端子に接続された電源装置であって、
該電源装置は、出力端子の電圧を検出する電圧センサーと、
前記電圧センサーの検出結果が入力され、前記検出結果に基づいて前記降圧用スイッチング素子と前記昇圧用スイッチング素子の動作を制御する制御回路を有し、
前記制御回路には、前記入力端子に入力される入力電圧と前記接地端子の電圧との間の電圧である第一の基準電圧と、前記第一の基準電圧と同極性で、前記入力電圧よりも絶対値が大きな第二の基準電圧が設定され、
前記制御回路は、前記出力端子に現われる出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい場合には、前記昇圧用スイッチング素子を遮断状態に置いて前記降圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記入力端子の電圧を降圧した電圧を前記出力端子に出力し、
前記出力電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値以上であって、前記第二の基準電圧の絶対値未満では、前記降圧用スイッチング素子を、その両端に電圧降下が生じる五極管動作させて前記入力端子の電圧を降圧した電圧を前記第一の端子に印加しながら前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧して前記出力電圧として出力し、
前記出力電圧の絶対値が前記第二の基準電圧以上では、前記降圧用スイッチング素子を、両端の電圧降下が可及的に小さくなる三極管動作の状態に置いて前記昇圧用スイッチング素子をスイッチング動作させ、前記第一の端子の電圧を昇圧させて前記出力端子から出力するように構成された電源装置。
前記制御回路は、前記第一の端子の電圧が定電圧になるように、前記五極管動作の前記降圧用スイッチング素子の両端に生じる電圧降下の大きさを制御するように構成された請求項４記載の電源装置。
前記出力端子から出力される出力電流を検出する電流センサーを有し、
前記制御回路には、前記電流センサーの検出結果が入力され、
前記出力端子の電圧の絶対値が前記第一の基準電圧の絶対値よりも小さい間と、前記第一の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧に達するまでの間と、前記第二の基準電圧に達した後、前記第二の基準電圧の絶対値よりも大きな絶対値の目標電圧に達するまでの間、前記出力電流をそれぞれ定電流に制御する請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の電源装置。