JP4321408B2 - DC-DC converter for control power supply of power switching device - Google Patents
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Description
本発明は低温時における出力リップル増大を抑止可能なDC−DCコンバータに関する。本発明のDC−DCコンバータはパワースイッチング装置の制御電源として好適に使用される。 The present invention relates to a DC-DC converter that can suppress an increase in output ripple at low temperatures. The DC-DC converter of the present invention is suitably used as a control power source for a power switching device.
車載電源系では電圧が異なる二つのバッテリにより車載電源系を構成する2バッテリ型車両用電源装置がハイブリッド車やアイドルストップ車において公知あるいは実用されている。この2バッテリ型車両用電源装置は、発電機により充電される高電圧バッテリと、降圧DC−DCコンバータを通じて高電圧バッテリ又は発電機から給電される低電圧バッテリ及びそれに接続された低電圧電気負荷を有している。この2バッテリ型車両用電源装置では、降圧DC−DCコンバータの出力電圧(低電圧バッテリの端子電圧)を所定の目標値に収束するために、降圧DC−DCコンバータに内蔵される半導体パワースイッチング素子をPWMスイッチング制御するのが通常であり、この半導体パワースイッチング素子のPWMスイッチング制御のための制御回路が付設される。 In a vehicle-mounted power supply system, a two-battery vehicle power supply device that forms a vehicle-mounted power supply system with two batteries having different voltages is known or put into practical use in hybrid vehicles and idle stop vehicles. This two-battery type vehicle power supply device includes a high voltage battery charged by a generator, a low voltage battery fed from a high voltage battery or a generator through a step-down DC-DC converter, and a low voltage electric load connected thereto. Have. In this two-battery type vehicle power supply device, a semiconductor power switching element built in the step-down DC-DC converter is used to converge the output voltage of the step-down DC-DC converter (terminal voltage of the low-voltage battery) to a predetermined target value. Is normally controlled by PWM switching, and a control circuit for PWM switching control of the semiconductor power switching element is attached.
DC−DCコンバータによる降圧送電を行うこの種の2バッテリ型車両用電源装置として、たとえば下記の特許文献1が知られている。
上述した2バッテリ型車両用電源装置では、上記制御回路への電源電力は降圧DC−DCコンバータの入力側の高電圧バッテリ又は降圧DC−DCコンバータの出力側の低電圧バッテリから給電されるのが好適であり、通常は低電圧バッテリから給電される。これらバッテリは、温度、容量、バッテリに接続された電気負荷の消費電流などの変動により変動する電圧をもつ。 In the two-battery type vehicle power supply device described above, the power supply to the control circuit is supplied from a high-voltage battery on the input side of the step-down DC-DC converter or a low-voltage battery on the output side of the step-down DC-DC converter. Preferably, it is powered from a low voltage battery. These batteries have a voltage that fluctuates due to variations in temperature, capacity, current consumption of an electric load connected to the battery, and the like.
しかし、制御回路の電源電圧変動は、その制御機能の変化を生じさせるため、これらバッテリの電圧を好適にはDC−DCコンバータ(以下、制御電源用DC−DCコンバータとも言う)により構成される定電圧電源回路により定電圧化した後、電源電圧として制御回路に印加するのが通常である。 However, since fluctuations in the power supply voltage of the control circuit cause changes in its control function, the voltage of these batteries is preferably determined by a DC-DC converter (hereinafter also referred to as a control power supply DC-DC converter). Usually, the voltage is made constant by the voltage power supply circuit and then applied to the control circuit as the power supply voltage.
なお、定電圧電源回路としてDC−DCコンバータを用いるのは、DC−DCコンバータでは入力直流電力を一定周波数の交流電力に変換し、それを整流するため、入出力絶縁分離が可能であり、制御回路の出力電圧を所望の電圧レベルを基準として容易に発生させることができるためである。 Note that the DC-DC converter is used as the constant voltage power supply circuit because the DC-DC converter converts the input DC power into AC power of a constant frequency and rectifies it, so that the input / output insulation can be separated and controlled. This is because the output voltage of the circuit can be easily generated based on a desired voltage level.
この制御電源用DC−DCコンバータは、通常のDC−DCコンバータと同じく、内蔵されるスイッチング素子のスイッチングにより入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、このインバータの出力電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑する平滑回路とを備える。整流回路はよく知られているようにチョークコイル及び平滑コンデンサからなる。平滑コンデンサとしては電解コンデンサなどの大容量コンデンサを採用することにより、制御電源用DC−DCコンバータの出力リップルが低減される。 This control power supply DC-DC converter, like a normal DC-DC converter, has an inverter that converts an input DC voltage into an AC voltage by switching of a built-in switching element, and a rectifier circuit that rectifies the output voltage of the inverter. And a smoothing circuit for smoothing the output voltage of the rectifier circuit. As is well known, the rectifier circuit includes a choke coil and a smoothing capacitor. By adopting a large-capacitance capacitor such as an electrolytic capacitor as the smoothing capacitor, the output ripple of the DC-DC converter for control power supply is reduced.
上記した電解コンデンサなどの大容量コンデンサを用いた平滑回路のリップル低減効果は、通常使用温度範囲においては満足できるレベルであるが、寒冷低温時に顕著に低下する。通常、平滑コンデンサとして採用される電解コンデンサを用いた場合に平滑回路から出力される直流電圧に重畳するリップル電圧の温度特性を図8に示す。図8において実線は室温、高温時、破線は極低温時(たとえば−30℃)のリップル電圧を示す。 The ripple reduction effect of the smoothing circuit using a large-capacitance capacitor such as the above-described electrolytic capacitor is a satisfactory level in the normal use temperature range, but is significantly reduced at cold and low temperatures. FIG. 8 shows the temperature characteristics of the ripple voltage superimposed on the DC voltage output from the smoothing circuit when an electrolytic capacitor usually used as a smoothing capacitor is used. In FIG. 8, the solid line indicates the ripple voltage at room temperature and high temperature, and the broken line indicates the ripple voltage at extremely low temperature (for example, −30 ° C.).
平滑回路のこの寒冷時リップル低減効果の低下は、平滑コンデンサとして用いる電解コンデンサがゲル又は液中のイオン移動を伴うため、制御電源用DC−DCコンバータのスイッチング周波数帯域における交流インピーダンスやその直流抵抗が低温時に大幅に増大することに起因している。図9に電解コンデンサの直流コンダクタンスの温度変化特性を示す。 This decrease in the ripple ripple reduction effect of the smoothing circuit is due to the fact that the electrolytic capacitor used as the smoothing capacitor is accompanied by ion movement in the gel or liquid, so that the AC impedance and its DC resistance in the switching frequency band of the DC-DC converter for control power supply This is due to a significant increase at low temperatures. FIG. 9 shows the temperature change characteristic of the DC conductance of the electrolytic capacitor.
このため、外気温度の影響を大きく受ける車両の制御電源用DC−DCコンバータでは、寒冷始動時に制御回路に印加される電源電圧が変動して制御回路の特性が変動してしまうという可能性があり、これを回避するため、低温でのコンダクタンス特性を向上させるため、平滑回路の体格を大きくせざるを得ず、結果的に製品の体格アップを招いてしまう問題があった。 For this reason, in a DC-DC converter for a control power supply of a vehicle that is greatly affected by the outside air temperature, there is a possibility that the power supply voltage applied to the control circuit fluctuates during cold start and the characteristics of the control circuit fluctuate. In order to avoid this, in order to improve the conductance characteristics at low temperature, the physique of the smoothing circuit has to be increased, resulting in an increase in the physique of the product.
また、上記した制御電源用DC−DCコンバータでは、外部から制御電源用DC−DCコンバータの出力端に異常なサージ電圧(以下、逆入力サージ電圧とも言う)が印加された場合に、このサージ電圧が制御電源用DC−DCコンバータ内に逆流して整流回路のダイオードを破壊するのを回避するため、サージ吸収用のスナバ回路を追加したり、或いは整流回路のダイオードの耐圧増大に伴うラジオノイズ増大という問題があった。 Further, in the above-described control power DC-DC converter, when an abnormal surge voltage (hereinafter also referred to as reverse input surge voltage) is applied from the outside to the output terminal of the control power DC-DC converter, this surge voltage In order to avoid reverse current flowing into the DC-DC converter for the control power supply and destroying the diode of the rectifier circuit, a surge absorbing snubber circuit is added, or radio noise increases with an increase in the breakdown voltage of the diode of the rectifier circuit There was a problem.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、優れた出力リップル低減性能を有するとともに外部からのサージ電圧阻止特性にも優れ、制御電源として好適なDC−DCコンバータを提供することをその目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a DC-DC converter that has excellent output ripple reduction performance and excellent external surge voltage blocking characteristics and is suitable as a control power supply. It is said.
この発明のDC−DCコンバータは、内蔵されるスイッチング素子(T1)のスイッチングにより入力直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータの出力電圧を整流する整流回路(D1,D2)と、チョークコイル(54)及び平滑コンデンサ(55)を有して前記整流回路(D1,D2)の出力電圧を平滑する平滑回路と、前記スイッチング素子を断続制御するコントローラ(52)とを備え、パワースイッチング装置の制御電源として動作するDC−DCコンバータにおいて、前記チョークコイルと前記平滑コンデンサとの接続点に接続される整流素子(D3)と、ホールドコンデンサ(57)と、前記整流素子に並列して配設される短絡スイッチ(58)とを有して前記平滑コンデンサの端子電圧が印加されるピークホールド回路(56)を有し、前記ホールドコンデンサ(57)の電圧を外部(R)及び前記コントローラ(52)に出力し、前記コントローラ(52)は、前記ホールドコンデンサ(57)から出力される出力電圧とその目標電圧との偏差に基づいて前記スイッチング素子(T1)をPWM制御することにより前記出力電圧を前記目標電圧に維持すると共にと共に、非低温時には前記短絡スイッチ(58)をオンすることを特徴としている。 The DC-DC converter of the present invention includes an inverter that converts an input DC voltage into an AC voltage by switching of a built-in switching element (T1), a rectifier circuit (D1, D2) that rectifies the output voltage of the inverter, and a choke A power switching device comprising a smoothing circuit having a coil (54) and a smoothing capacitor (55) to smooth the output voltage of the rectifier circuit (D1, D2), and a controller (52) for intermittently controlling the switching element. In a DC-DC converter that operates as a control power source, a rectifying element (D3) connected to a connection point between the choke coil and the smoothing capacitor , a hold capacitor (57), and the rectifying element are arranged in parallel. A peak hold circuit ( 58) that is applied with the terminal voltage of the smoothing capacitor. 56) and outputs the voltage of the hold capacitor (57) to the outside (R) and the controller (52). The controller (52) outputs the output voltage output from the hold capacitor (57) and The output voltage is maintained at the target voltage by PWM control of the switching element (T1) based on a deviation from the target voltage, and the short-circuit switch (58) is turned on at a low temperature . .
すなわち、本発明のDC−DCコンバータによれば、DC−DCコンバータの整流回路から出力された大きなリップル電力をまずLC型の平滑回路にて低減し、この平滑回路により減衰された相対的に小さい残存リップル電力をピークホールド回路にて更に減衰させる。これにより、出力リップルが小さいDC−DCコンバータを実現することができる。 That is, according to the DC-DC converter of the present invention, the large ripple power output from the rectifier circuit of the DC-DC converter is first reduced by the LC type smoothing circuit, and is relatively small attenuated by the smoothing circuit. The remaining ripple power is further attenuated by the peak hold circuit. Thereby, a DC-DC converter with a small output ripple is realizable.
なお、この発明においても従来通り、平滑回路の平滑コンデンサとして、たとえば電解コンデンサのごとき大容量コンデンサを採用するのが好適である。この場合、低温時には平滑コンデンサの交流インピーダンスや抵抗値が増大してリップル減衰特性が低下するが、平滑回路から出力されるリップル電圧は次段のピークホールド回路により更に低減することができる。 In the present invention as well, it is preferable to employ a large-capacity capacitor such as an electrolytic capacitor as the smoothing capacitor of the smoothing circuit as in the past. In this case, although the AC impedance and resistance value of the smoothing capacitor increase at low temperatures and the ripple attenuation characteristic decreases, the ripple voltage output from the smoothing circuit can be further reduced by the peak hold circuit in the next stage.
また、この発明のDC−DCコンバータによれば、外部から制御電源用DC−DCコンバータの出力端に逆入力サージ電圧が印加された場合でも、このサージ電圧が制御電源用DC−DCコンバータ内に逆流して整流回路のダイオードを破壊するのを防止することができるという効果を奏することができる。更に具体的に説明すると、逆入力サージ電圧に対するこのDC−DCコンバータの耐電圧は、ピークホールド回路の整流素子の逆耐電圧と整流回路の整流素子の逆耐電圧の合計となり、大幅に増大するため、このDC−DCコンバータの耐サージ特性を向上することが可能となる。 Further, according to the DC-DC converter of the present invention, even when a reverse input surge voltage is applied to the output terminal of the control power supply DC-DC converter from the outside, the surge voltage is generated in the control power supply DC-DC converter. It is possible to produce an effect that it is possible to prevent reverse current flow and destroy the diode of the rectifier circuit. More specifically, the withstand voltage of the DC-DC converter with respect to the reverse input surge voltage is the sum of the reverse withstand voltage of the rectifier element of the peak hold circuit and the reverse withstand voltage of the rectifier element of the rectifier circuit, and greatly increases. Therefore, it is possible to improve surge resistance characteristics of the DC-DC converter.
好適な態様において、前記ホールドコンデンサは、前記平滑コンデンサよりも低温時のインピーダンス増大特性が小さいコンデンサにより構成されていることを特徴としている。このようなコンデンサとしては、電解コンデンサに比べて低温時のインピーダンス増大特性が格段に小さいセラミックコンデンサやフィルムコンデンサなどが挙げられる。 In a preferred aspect, the hold capacitor is constituted by a capacitor having a smaller impedance increasing characteristic at a low temperature than the smoothing capacitor. Examples of such a capacitor include a ceramic capacitor and a film capacitor that have remarkably low impedance increase characteristics at a low temperature as compared with an electrolytic capacitor.
このようにすれば、平滑回路の平滑コンデンサの交流インピーダンスや抵抗値が低温時に増大してそのリップル減衰特性が低下しても、次段のピークホールド回路のホールドコンデンサは低温時でも良好なリップル減衰特性をもつため、DC−DCコンバータの低温時の出力リップル増大を抑止することができる。また、低温時のインピーダンス増大特性が格段に小さいセラミックコンデンサやフィルムコンデンサなどは電解コンデンサに比べて静電容量あたりの製造コストが大きいが、このホールドコンデンサは初段の平滑回路により減衰されて小さいリップル電力を通過させればよいため、平滑回路の平滑コンデンサに比べて相対的に小容量とすることができ、コスト増大を抑止することができる。 In this way, even if the AC impedance or resistance value of the smoothing capacitor of the smoothing circuit increases at low temperatures and its ripple attenuation characteristics decrease, the hold capacitor of the next-stage peak hold circuit has good ripple attenuation even at low temperatures. Due to the characteristics, an increase in output ripple at a low temperature of the DC-DC converter can be suppressed. In addition, ceramic capacitors and film capacitors with significantly low impedance increase characteristics at low temperatures have a higher manufacturing cost per capacitance than electrolytic capacitors, but this hold capacitor is attenuated by the first-stage smoothing circuit and has a small ripple power. Therefore, the capacitance can be made relatively small compared to the smoothing capacitor of the smoothing circuit, and the increase in cost can be suppressed.
好適な態様において、前記整流素子は、互いに直列接続された複数の半導体ダイオードからなることを特徴としている。 In a preferred aspect, the rectifying element comprises a plurality of semiconductor diodes connected in series with each other.
このようにすれば、低温時に整流回路から出力されるリップル電圧が大きくても良好にそれを減衰できるとともに、上記した逆入力サージ電圧に対するDC−DCコンバータの耐電圧を一層向上することができる。 In this way, even if the ripple voltage output from the rectifier circuit is large at low temperatures, it can be satisfactorily attenuated, and the withstand voltage of the DC-DC converter against the reverse input surge voltage can be further improved.
本発明のパワースイッチング装置の好適な実施態様を図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、本発明の各構成要素の一部又は全部を他の公知の技術又はそれと同等機能を有する技術に置換しても良いことはもちろんである。 Preferred embodiments of the power switching device of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and it goes without saying that some or all of the constituent elements of the present invention may be replaced with other known techniques or techniques having equivalent functions. is there.
(実施例1)
本発明のDC−DCコンバータが適用された2バッテリ型車両用電源装置を図1に示す回路図を参照して説明する。
Example 1
A two-battery vehicle power supply device to which the DC-DC converter of the present invention is applied will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG.
この2バッテリ型車両用電源装置は、ハイブリッド車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ1から、補機及び電子制御装置給電用の補機バッテリ2に電圧変換して給電するためのものであって、3は本発明で言うパワー回路部をなすバッテリ充電用DC−DCコンバータ、4はこのバッテリ充電用DC−DCコンバータ3のスイッチング動作を制御するDC−DCコンバータ制御回路であり、このDC−DCコンバータ制御回路4は本発明で言う制御部と、本発明で言う定電圧電源回路部としての補助電源5とを構成している。
The two-battery vehicle power supply device is for voltage-converting and supplying power from the
バッテリ充電用DC−DCコンバータ3は、入力平滑コンデンサ31、フルブリッジ型のインバータ回路32、降圧トランス33、同期整流回路34、チョークコイル35、出力平滑コンデンサ36からなる周知の回路構成を採用するが、他の公知のDC−DCコンバータ回路構成を採用しても良い。チョークコイル35、出力平滑コンデンサ36は公知の出力平滑回路を構成している。
The battery-charging DC-DC converter 3 employs a well-known circuit configuration including an
DC−DCコンバータ制御回路4は、バッテリ充電用DC−DCコンバータ3の出力電流を検出する電流センサ6が検出した電流検出値と、バッテリ充電用DC−DCコンバータ3の出力電圧とを読み込み、この出力電圧と所定目標電圧値との偏差を0とする制御信号を出力するコントローラ41と、このコントローラ41から入力された制御信号によりPWM制御用のゲート電圧を形成し、これらゲート電圧をインバータ回路32の各MOSトランジスタや同期整流回路34の各MOSトランジスタに出力する駆動回路42とからなる。また、コントローラ41は、読み込んだ電流検出値が所定範囲を逸脱する場合にはバッテリ充電用DC−DCコンバータ3のスイッチング動作を停止してそれを保護する機能も有している。
The DC-DC converter control circuit 4 reads the current detection value detected by the current sensor 6 that detects the output current of the battery charging DC-DC converter 3 and the output voltage of the battery charging DC-DC converter 3. A
駆動回路42から入力されるゲート電圧によりインバータ回路32の各MOSトランジスタをスイッチング駆動することにより、インバータ回路32の平均出力電圧は上記したバッテリ充電用DC−DCコンバータ3の出力電圧と所定目標電圧値との偏差を0とするようにPWM制御される。更にインバータ回路32の各MOSトランジスタと同期して同期整流回路34を構成する一対のトランジスタもスイッチング制御されて降圧トランス33の二次電圧を同期整流し、同期整流回路34の出力電圧は出力平滑回路により平滑された後、本発明で言う車載バッテリをなす補機バッテリ2を充電する。
By switching and driving each MOS transistor of the
バッテリ充電用DC−DCコンバータ3、コントローラ41、駆動回路42の回路構成としては、上記した図1の回路構成以外に種々のバリエーションがあるが、それらはもはや周知であり、かつ、本発明の主旨ではないので説明を省略する。
The circuit configuration of the battery charging DC-DC converter 3, the
補助電源5は、定電圧電源回路であって、補機バッテリ2から給電された入力電力を定電化して、本発明で言う制御部をなすコントローラ41及び駆動回路42に電源電力を供給する。この実施例の特徴をなす補助電源5の回路構成について図2を参照して以下に説明する。
The
補助電源5は、補機バッテリ2から給電される入力電力を定電圧化するフォワード型DC−DCコンバータである制御電力出力用DC−DCコンバータ51と、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力電圧をフィードバックPWM制御する補助電源用コントローラ52とからなる。
The
制御電力出力用DC−DCコンバータ51は、入力平滑コンデンサ53、トランジスタT1、トランスT、ダイオードD1、D2、チョークコイル54、出力平滑コンデンサ55、ピークホールド回路56、抵抗Rにより構成されている。チョークコイル54、出力平滑コンデンサ55は出力平滑回路を構成している。
The control power output DC-
トランジスタT1をPWMスイッチング制御して形成した交流電流をトランスTにより昇圧し、ダイオードD1により半波整流し、出力平滑回路により平滑してピークホールド回路56に出力する。ダイオードD1がオフする半波期間には、チョークコイル54に蓄積された磁気エネルギーによりダイオードD2からチョークコイル54を通じてピークホールド回路56に電流が供給される。
The alternating current formed by PWM switching control of the transistor T1 is boosted by the transformer T, half-wave rectified by the diode D1, smoothed by the output smoothing circuit, and output to the
ピークホールド回路56を除く制御電力出力用DC−DCコンバータ51の回路構成とその動作自体は公知であり、これ以上の説明は省略する。ただし、制御電力出力用DC−DCコンバータ51は、図1の回路構成以外の種々の最終段にピークホールド回路を追加して構成しても良い。トランスTは入出力間を電気絶縁するため、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力電圧を所望電位を基準として採用することができる。
The circuit configuration and operation of the control power output DC-
ピークホールド回路56は、ダイオードD3とホールドコンデンサ57とにより構成されている。チョークコイル54と出力平滑コンデンサ55との接続点はダイオードD3のアノード電極に接続され、ダイオードD3のカソード電極は制御電力出力用DC−DCコンバータ51の高電位側の出力端を構成している。出力平滑コンデンサ55及び抵抗Rは制御電力出力用DC−DCコンバータ51の一対の出力端を接続している。
The
出力平滑回路の出力電圧が上昇している期間において、ダイオードD3には制御電力出力用DC−DCコンバータ51への出力電流とホールドコンデンサ57の充電電流との合計が流れ、それに応じたダイオード順方向電圧降下を発生し、ホールドコンデンサ57が充電されてその端子電圧が上昇する。ただし、このダイオード順方向電圧降下は周知のように略一定である。
During the period when the output voltage of the output smoothing circuit is rising, the total of the output current to the control power output DC-
出力平滑回路の出力電圧VA1が降下に転じて、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力電圧すなわち出力平滑コンデンサ55の端子電圧VB1とダイオードD3の順方向電圧降下VFとの和より小さくなると、ダイオードD3がカットオフされ、ホールドコンデンサ57が放電し、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力電圧の減少を抑止する。
When the output voltage VA1 of the output smoothing circuit starts to drop and becomes smaller than the sum of the output voltage of the control power output DC-
補助電源用コントローラ52は、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力電圧とその目標電圧との偏差を電圧増幅してアナログ直流電圧を出力する誤差増幅器、この誤差増幅器が出力するアナログ直流電圧に応じたデューティ比と所定周期のキャリヤ周波数をもつPWM電圧(PWM制御信号)を出力するPWMコンパレータ、このPWMコンパレータの出力電圧を増幅する駆動回路を有している。補助電源用コントローラ52は、このPWMコンパレータから入力されたPWM制御信号を駆動回路を通じてトランジスタT1に出力し、トランジスタT1をPWM制御する。これにより、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力電圧は目標電圧に維持する公知のPWMフィードバック制御が実行される。各部電圧波形を図3に示す。
The auxiliary
この実施例によれば、出力平滑回路から出力される出力電圧のリップルが大きくても、ピークホールド回路56のリップル低減降下により制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力リップルを大幅に低減することができる。
According to this embodiment, even when the ripple of the output voltage output from the output smoothing circuit is large, the output ripple of the DC-
また、このピークホールド回路56は大型で重いチョークコイルを必要としないうえ、負荷例えば駆動回路42に接続されるインバータ回路32のMOSが偶発的に破損した場合に駆動回路42の入力側に、すなわち、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力端に高電圧が印加されたりした場合においても、ダイオードD1と共同してそれを阻止する機能をもつため、補助電源5の出力端の耐電圧性能を向上することで、製品の2次破壊を防止することができ、図示しない外部へのコンピュータ等に安全に異常信号を送信することができる。
Further, the
(実施例2)
本発明のDC−DCコンバータが適用された2バッテリ型車両用電源装置を図4に示す回路図を参照して説明する。
(Example 2)
A two-battery vehicle power supply device to which the DC-DC converter of the present invention is applied will be described with reference to a circuit diagram shown in FIG.
この実施例は、図2に示すピークホールド回路56のダイオードD3と直列にダイオードD4を接続したものであり、図5に示すように制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力リップルを更に低減することができるとともに、制御電力出力用DC−DCコンバータ51の出力端の上記耐電圧特性を更に向上することができる。
In this embodiment, a diode D4 is connected in series with the diode D3 of the
(実施例3)
本発明のDC−DCコンバータが適用された2バッテリ型車両用電源装置を図6に示す回路図を参照して説明する。
(Example 3)
A two-battery vehicle power supply device to which the DC-DC converter of the present invention is applied will be described with reference to a circuit diagram shown in FIG.
この実施例は、図3に示すピークホールド回路56のダイオードD4をローレベル側に配置変更したものであり、実施例2と同様の効果を奏することができる。
In this embodiment, the diode D4 of the
(実施例4)
本発明のDC−DCコンバータが適用された2バッテリ型車両用電源装置を図7に示す回路図を参照して説明する。
(Example 4)
A two-battery vehicle power supply device to which the DC-DC converter of the present invention is applied will be described with reference to a circuit diagram shown in FIG.
この実施例は、図1に示すピークホールド回路56のダイオードD3と並列に短絡スイッチをなすMOSトランジスタ58を追設したものである。
In this embodiment, a
この短絡スイッチをなすMOSトランジスタ58は、チョークコイル54と出力平滑コンデンサ55との接続点の電圧VA1のリップル電圧が小さい非低温時においてオンされる。したがって、この場合に出力平滑コンデンサ55とホールドコンデンサ57とは並列容量とみなすことができる。これにより、非低温時にはピークホールド回路56のダイオードD3の損失、発熱を減らすことができ、補助電源5の効率を向上しつつ、低温時のリップル増大も低減することができる。
The
図7では、MOSを高電位側に配置したが、低電位側に配置してもよい。 In FIG. 7, the MOS is arranged on the high potential side, but may be arranged on the low potential side.
(変形態様)
上記各実施例では、出力平滑コンデンサ55として電解コンデンサを、ホールドコンデンサ57としてセラミックコンデンサ又はフィルムコンデンサを採用したが、他の種類のコンデンサを組み合わせてもよいことは明白である。
(Modification)
In each of the above embodiments, an electrolytic capacitor is used as the
D1〜D4 ダイオード
R 抵抗
T トランス
T1 トランジスタ
1 主バッテリ
2 補機バッテリ
3 DC−DCコンバータ
4 コンバータ制御回路
5 補助電源
6 電流センサ
31 入力平滑コンデンサ
32 インバータ回路
33 降圧トランス
34 同期整流回路
35 チョークコイル
36 出力平滑コンデンサ
41 コントローラ
42 駆動回路
51 制御電力出力用DC−DCコンバータ
52 補助電源用コントローラ
53 入力平滑コンデンサ
54 チョークコイル
55 出力平滑コンデンサ
56 ピークホールド回路
57 ホールドコンデンサ又は平滑コンデンサ
58 トランジスタ
59 チョークコイル
D1 to D4 Diode R Resistance T
Claims (3)
前記チョークコイルと前記平滑コンデンサとの接続点に接続される整流素子(D3)と、ホールドコンデンサ(57)と、前記整流素子に並列して配設される短絡スイッチ(58)とを有して前記平滑コンデンサの端子電圧が印加されるピークホールド回路(56)を有し、
前記ホールドコンデンサ(57)の電圧を外部(R)及び前記コントローラ(52)に出力し、
前記コントローラ(52)は、前記ホールドコンデンサ(57)から出力される出力電圧とその目標電圧との偏差に基づいて前記スイッチング素子(T1)をPWM制御することにより前記出力電圧を前記目標電圧に維持すると共に、非低温時には前記短絡スイッチ(58)をオンすることを特徴とするDC−DCコンバータ。 An inverter that converts an input DC voltage into an AC voltage by switching of a built-in switching element (T1), a rectifier circuit (D1, D2) that rectifies the output voltage of the inverter, a choke coil (54), and a smoothing capacitor (55 And a smoothing circuit that smoothes the output voltage of the rectifier circuit (D1, D2) and a controller (52) that intermittently controls the switching element, and operates as a control power source of a power switching device. In the converter
A rectifier (D3) connected to a connection point between the choke coil and the smoothing capacitor ; a hold capacitor (57); and a short-circuit switch (58) arranged in parallel with the rectifier. A peak hold circuit (56) to which a terminal voltage of the smoothing capacitor is applied;
The voltage of the hold capacitor (57) is output to the outside (R) and the controller (52),
The controller (52) maintains the output voltage at the target voltage by PWM controlling the switching element (T1) based on a deviation between the output voltage output from the hold capacitor (57) and the target voltage. The DC-DC converter is characterized in that the short-circuit switch (58) is turned on when the temperature is not low .
前記ホールドコンデンサは、前記平滑コンデンサよりも低温時のインピーダンス増大特性が小さいコンデンサにより構成されていることを特徴とするDC−DCコンバータ。 The DC-DC converter according to claim 1, wherein
The DC-DC converter according to claim 1, wherein the hold capacitor is a capacitor having a smaller impedance increase characteristic at a low temperature than the smoothing capacitor.
前記整流素子は、互いに直列接続された複数以上の整流手段からなることを特徴とするDC−DCコンバータ。 The DC-DC converter according to claim 1 or 2,
The DC-DC converter according to claim 1, wherein the rectifier element comprises a plurality of rectifiers connected in series with each other.
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