JP4924499B2 - Switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、直流入力電圧をスイッチングして得られるスイッチング出力を電力変換トランスの出力巻線に取り出すように構成されたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device configured to extract a switching output obtained by switching a DC input voltage to an output winding of a power conversion transformer.

一般に、電気自動車には、ワイパー、ヘッドライト、ルームライト、オーディオ機器、空調機および各種計器類等の車両搭載機器(補機)を駆動するための電源として、例えば14ボルト程度の低圧の直流電圧を出力する低圧バッテリ(補機バッテリ)が搭載されると共に、モータを駆動するための電源として、例えば350〜500V程度の高圧の直流電圧を出力する高圧バッテリ(主バッテリ)が搭載されている。通常、このような低圧バッテリに対する充電は、エンジンの回転を利用して駆動される交流発電機からの交流出力電圧を整流して高圧の直流電圧を得ると共に、この直流入力電圧をスイッチング電源装置(DC/DCコンバータ)を用いてより低圧の直流電圧に変換してから低圧バッテリに供給することで行われる。なお、高圧バッテリに対する充電は、上記したエンジン側からの直流入力電圧を高圧バッテリに供給することで行われる。このスイッチング電源装置は、例えば特許文献1に記載されているように、直流入力電圧をインバータ回路によって交流電圧に一旦変換したのち、その交流電圧を電圧変換トランスで変圧すると共に整流回路等によって再び直流電圧に変換することで電圧変換を行うものである。   Generally, in an electric vehicle, a low-voltage DC voltage of, for example, about 14 volts is used as a power source for driving vehicle-mounted equipment (auxiliary equipment) such as wipers, headlights, room lights, audio equipment, air conditioners, and various instruments. Is mounted as a power source for driving the motor, and a high voltage battery (main battery) that outputs a high DC voltage of about 350 to 500 V, for example, is mounted. Usually, such a low-voltage battery is charged by rectifying an AC output voltage from an AC generator driven by the rotation of the engine to obtain a high-voltage DC voltage, and using this DC input voltage as a switching power supply ( DC / DC converter) is used to convert to a lower voltage DC voltage and then supply to the low voltage battery. Note that the high-voltage battery is charged by supplying the DC input voltage from the engine side to the high-voltage battery. In this switching power supply device, as described in Patent Document 1, for example, a DC input voltage is once converted into an AC voltage by an inverter circuit, and then the AC voltage is transformed by a voltage conversion transformer and is again DC by a rectifier circuit or the like. Voltage conversion is performed by converting the voltage.

また、例えば上記特許文献1および特許文献2,3には、いわゆる商用電源から交流電圧を入力して高圧バッテリを充電する機能を備えたスイッチング電源装置が開示されている。このようなスイッチング電源装置によれば、例えば電気自動車に適用した場合、エンジンが停止していて直流入力電圧が高圧バッテリに供給されないような場合であっても、高圧バッテリを充電することが可能になると考えられる。   Further, for example, Patent Document 1 and Patent Documents 2 and 3 disclose a switching power supply device having a function of charging a high voltage battery by inputting an AC voltage from a so-called commercial power supply. According to such a switching power supply device, for example, when applied to an electric vehicle, the high voltage battery can be charged even when the engine is stopped and the DC input voltage is not supplied to the high voltage battery. It is considered to be.

特開平8−317508号公報JP-A-8-317508 特開平5−284748号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-284748 特許第2919363号明細書Japanese Patent No. 2919363

ここで、この種のスイッチング電源装置(充電器)では、スイッチング素子により構成されるインバータ回路(例えば、ブリッジ回路)と並列に、商用周波数に基づくリップルを除去するため、比較的大容量のコンデンサ(平滑コンデンサ)が接続されている。したがって、商用電源を供給した際に、インバータ回路等を経由してそのコンデンサに比較的大きな突入電流が流れ込み、それによってインバータ回路内のスイッチング素子等が破損するおそれがあった。なお、そのような素子の破損等のおそれがあると、装置の信頼性も低下してしまうことになる。   Here, in this type of switching power supply device (charger), in order to remove ripples based on the commercial frequency in parallel with an inverter circuit (for example, a bridge circuit) composed of switching elements, a relatively large capacitor ( Smoothing capacitor) is connected. Therefore, when a commercial power supply is supplied, a relatively large inrush current flows into the capacitor via the inverter circuit or the like, thereby possibly damaging the switching element or the like in the inverter circuit. In addition, if there is a risk of such element breakage, the reliability of the apparatus is also lowered.

そこで、このような問題を解決するための手法として、例えば上記特許文献2,3に示されているように、突入電流が流れる経路上に、突入電流抑制用の抵抗器を配置させることが考えられる。ところが、この手法では、コンデンサが充電されて突入電流が流れなくなったときに上記抵抗器をバイパスさせるためのスイッチ回路が必要になったり、また、抵抗器自体が比較的大電流の突入電流によって焼き切れたりしないように定格の高いものを使用しなければならないなど、未だ改善の余地があった。   Therefore, as a technique for solving such a problem, for example, as shown in Patent Documents 2 and 3, it is considered that a resistor for suppressing inrush current is arranged on a path through which inrush current flows. It is done. However, this method requires a switch circuit for bypassing the resistor when the capacitor is charged and the inrush current stops flowing, or the resistor itself is burned by a relatively large inrush current. There was still room for improvement, such as having to use a high-rated one so that it would not run out.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡易な構成で装置の信頼性を向上させることが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a switching power supply device capable of improving the reliability of the device with a relatively simple configuration.

本発明のスイッチング電源装置は、互いに磁気的に結合された第1トランスコイルおよび第2トランスコイルを含むトランスと、この第1トランスコイルと第1の直流電源との間に配置され、一対のスイッチが直列接続されてなるスイッチ列を少なくとも1つ含んで構成された双方向型の第1のスイッチング回路と、上記第2トランスコイルと交流電圧入力端子との間に配置され、一対のスイッチが直列接続されてなるスイッチ列同士が互いに並列接続されるようにして構成された双方向型の第2のスイッチング回路と、この第2のスイッチング回路と上記交流電圧入力端子との間に配置された第1の整流回路と、上記第2のスイッチング回路とこの第1の整流回路との間に配置された平滑コンデンサと、制御部とを備えたものである。ここで、この制御部は、交流電圧入力端子から入力される交流入力電圧に基づいて第1の直流電源を充電する際に、上記交流入力電圧に基づいて第1の直流電源に対する本来の充電を行う前に、平滑コンデンサにおける充電量に応じて第1の直流電源から平滑コンデンサに対して所定の予備充電を行うように、第1および第2のスイッチング回路の動作を制御するようにしたものである。なお、「交流入力電圧」とは、電気機器の電源電圧として使用される電圧を含み、いわゆる商用電源に好適に用いられる。   A switching power supply apparatus according to the present invention includes a transformer including a first transformer coil and a second transformer coil that are magnetically coupled to each other, and is disposed between the first transformer coil and the first DC power supply. Are arranged between the second transformer coil and the AC voltage input terminal, and the pair of switches are connected in series. A bidirectional type second switching circuit configured such that connected switch rows are connected in parallel to each other, and a second switching circuit disposed between the second switching circuit and the AC voltage input terminal. 1, a smoothing capacitor disposed between the second switching circuit and the first rectifier circuit, and a control unit. Here, when the first DC power source is charged based on the AC input voltage input from the AC voltage input terminal, the control unit performs the original charging for the first DC power source based on the AC input voltage. Before performing, the operation of the first and second switching circuits is controlled so that predetermined smoothing is performed on the smoothing capacitor from the first DC power source in accordance with the charge amount in the smoothing capacitor. is there. The “AC input voltage” includes a voltage used as a power supply voltage for electrical equipment, and is preferably used for a so-called commercial power supply.

本発明のスイッチング電源装置では、交流電圧入力端子から入力される交流入力電圧に基づいて第1の直流電源を充電する際に、上記交流入力電圧に基づいて第1の直流電源に対する本来の充電が行われる前に、平滑コンデンサにおける充電量に応じて第1の直流電源から平滑コンデンサに対して所定の予備充電がなされるよう、第1および第2のスイッチング回路の動作が制御される。具体的には、予備充電は以下のようにしてなされる。すなわち、第1の直流電源から直流入力電圧が供給され、この直流入力電圧が第1のスイッチング回路によってパルス電圧に変換され、このパルス電圧がトランスによって変圧される。そして変圧されたパルス電圧が第2のスイッチング回路によって整流され、その整流電圧に基づいて平滑コンデンサに対する予備充電がなされる。また、第1の直流電源に対する本来の充電は、以下のようにして行われる。すなわち、交流電圧入力端子から交流入力電圧が入力され、この交流入力電圧が第1の整流回路および平滑コンデンサによって整流および平滑化されることにより直流電圧に変換されたのち、この直流電圧に基づくパルス電圧が第2のスイッチング回路において生成され、トランスによって変圧される。そして変圧されたパルス電圧が第1のスイッチング回路によって整流され、直流出力電圧が第1の直流電源へ供給されることにより、第1の直流電源に対する本来の充電がなされる。このようにして、第1の直流電源に対する本来の充電が行われる前に平滑コンデンサに対して所定の予備充電がなされるため、第1の直流電源に対する本来の充電の際に、交流入力電圧に起因して平滑コンデンサへ流れる突入電流の発生が抑えられる。また、従来のように、突入電流抑制用の抵抗器やそれをバイパスさせるためのスイッチ回路(突入電流抑制用の専用部品)を別途設ける必要もないため、装置構成が複雑化することもない。   In the switching power supply of the present invention, when the first DC power supply is charged based on the AC input voltage input from the AC voltage input terminal, the original charging of the first DC power supply is performed based on the AC input voltage. Before being performed, the operations of the first and second switching circuits are controlled so that a predetermined preliminary charge is performed from the first DC power supply to the smoothing capacitor in accordance with the amount of charge in the smoothing capacitor. Specifically, the preliminary charging is performed as follows. That is, a DC input voltage is supplied from the first DC power supply, the DC input voltage is converted into a pulse voltage by the first switching circuit, and the pulse voltage is transformed by a transformer. The transformed pulse voltage is rectified by the second switching circuit, and the smoothing capacitor is precharged based on the rectified voltage. Moreover, the original charge with respect to a 1st DC power supply is performed as follows. That is, an AC input voltage is input from the AC voltage input terminal, and the AC input voltage is rectified and smoothed by the first rectifier circuit and the smoothing capacitor, and then converted into a DC voltage, and then a pulse based on the DC voltage is used. A voltage is generated in the second switching circuit and transformed by a transformer. Then, the transformed pulse voltage is rectified by the first switching circuit, and the direct-current output voltage is supplied to the first direct-current power supply, whereby the original charge to the first direct-current power supply is performed. In this way, since the smoothing capacitor is preliminarily charged before the original charging of the first DC power supply is performed, the AC input voltage is changed to the original voltage of the first DC power supply. As a result, the occurrence of an inrush current flowing into the smoothing capacitor is suppressed. Further, unlike the prior art, there is no need to separately provide a resistor for suppressing inrush current and a switch circuit (dedicated component for suppressing inrush current) for bypassing it, so that the apparatus configuration is not complicated.

本発明のスイッチング電源装置では、平滑コンデンサにおける充電量を検出する第1の検出部を備えると共に、上記制御部が、この第1の検出部によって検出された平滑コンデンサにおける充電量に応じて予備充電および本来の充電を行うように制御するのが好ましい。このように構成した場合、平滑コンデンサにおける充電量を考慮した予備充電が可能となり、効率的な充電動作がなされるようになる。   The switching power supply device according to the present invention includes a first detection unit that detects a charge amount in the smoothing capacitor, and the control unit performs preliminary charging according to the charge amount in the smoothing capacitor detected by the first detection unit. And it is preferable to control to perform the original charging. When configured in this manner, preliminary charging can be performed in consideration of the amount of charge in the smoothing capacitor, and an efficient charging operation can be performed.

この場合において、上記制御部が、平滑コンデンサにおける充電量が所定の第1閾値未満のときには予備充電を行うように制御すると共に、平滑コンデンサにおける充電量が第1閾値以上のときには本来の充電を行うように制御することが可能である。このように構成した場合、必要なとき(平滑コンデンサにおける充電量が少ないとき)にのみ予備充電がなされるため、突入電流の発生を抑えつつ効率的な充電動作が可能となる。また、この場合において、上記第1閾値が、第1の直流電源における充電量に応じて変化するように設定するのがより好ましい。このように構成した場合、第1の直流電源における充電量を考慮した予備充電および本来の充電が可能となるため、第1の直流電源における過放電を回避しつつ、突入電流の発生を抑制することが可能となる。   In this case, the control unit controls to perform preliminary charging when the amount of charge in the smoothing capacitor is less than a predetermined first threshold, and performs original charging when the amount of charge in the smoothing capacitor is equal to or greater than the first threshold. It is possible to control as follows. In such a configuration, preliminary charging is performed only when necessary (when the amount of charge in the smoothing capacitor is small), so that an efficient charging operation can be performed while suppressing the occurrence of inrush current. In this case, it is more preferable that the first threshold value is set so as to change according to the charge amount in the first DC power supply. When configured in this way, preliminary charging and original charging in consideration of the amount of charge in the first DC power supply become possible, so that the occurrence of inrush current is suppressed while avoiding overdischarge in the first DC power supply. It becomes possible.

本発明のスイッチング電源装置では、第1の直流電源における充電量を検出する第2の検出部を備えると共に、上記制御部が、この第2の検出部によって検出された第1の直流電源における充電量に応じて予備充電を行うように制御するのが好ましい。このように構成した場合、第1の直流電源における充電量を考慮した予備充電が可能となるため、第1の直流電源における過放電を回避しつつ、突入電流の発生を抑制することが可能となる。また、この場合において、上記制御部が、第1の直流電源における充電量が所定の第2閾値未満のときには予備充電を行わないように制御すると共に、第1の直流電源における充電量が第2閾値以上のときには予備充電を行うように制御することが可能である。このように構成した場合、予備充電が第1の直流電源における許容量以上になされることが回避されるため、第1の直流電源における過放電を回避しつつ、突入電流の発生を抑制することが可能となる。   In the switching power supply device of the present invention, a second detection unit that detects a charge amount in the first DC power supply is provided, and the control unit is charged in the first DC power supply detected by the second detection unit. It is preferable to perform control so that preliminary charging is performed according to the amount. When configured in this way, precharging can be performed in consideration of the amount of charge in the first DC power supply, so that it is possible to suppress the occurrence of inrush current while avoiding overdischarge in the first DC power supply. Become. Further, in this case, the control unit performs control so that preliminary charging is not performed when the charge amount in the first DC power source is less than the predetermined second threshold, and the charge amount in the first DC power source is the second charge amount. It is possible to perform control so that preliminary charging is performed when the threshold value is exceeded. When configured in this way, it is avoided that the pre-charging is performed beyond the allowable amount in the first DC power supply, so that the occurrence of inrush current is suppressed while avoiding overdischarge in the first DC power supply. Is possible.

本発明のスイッチング電源装置では、交流電圧入力端子からの交流入力電圧の供給の有無を検出する第3の検出部を備えると共に、上記制御部が、この第3の検出部による検出結果に基づいて交流入力電圧が供給されていると判断した場合に、予備充電および本来の充電を行うように制御するのが好ましい。このように構成した場合、交流電圧入力端子に商用電源等が接続されていない場合等における誤動作(充電動作の失敗)が回避可能となる。また、この場合において、上記制御部が、第3の検出部による複数回の検出結果を考慮して、予備充電および本来の充電を行うか否かを判断するようにするのがより好ましい。このように構成した場合、より確実に、誤動作(充電動作の失敗)が回避されるようになる。   The switching power supply device of the present invention includes a third detection unit that detects whether or not the AC input voltage is supplied from the AC voltage input terminal, and the control unit is based on a detection result by the third detection unit. When it is determined that the AC input voltage is supplied, it is preferable to perform control so that preliminary charging and original charging are performed. When configured in this manner, it is possible to avoid malfunction (failure of charging operation) when a commercial power source or the like is not connected to the AC voltage input terminal. In this case, it is more preferable that the control unit determines whether or not to perform preliminary charging and original charging in consideration of a plurality of detection results obtained by the third detection unit. When configured in this manner, malfunction (failure of charging operation) can be avoided more reliably.

本発明のスイッチング電源装置では、上記制御部が、第1の直流電源から供給される直流入力電圧に基づいて予備充電を行う際には、第1のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行うと共に第2のスイッチング回路が整流動作を行うように制御し、上記交流入力電圧に基づいて本来の充電を行う際には、整流回路が整流動作を行うと共に第2のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行い、かつ第1のスイッチング回路が整流動作を行うように制御することが可能である。なお、この場合において第1のスイッチング回路が、第2のスイッチング回路と同期して整流するように構成してもよい。   In the switching power supply device of the present invention, when the controller performs precharging based on the DC input voltage supplied from the first DC power supply, the first switching circuit performs a DC / AC conversion operation. When the second switching circuit is controlled to perform a rectifying operation and the original charging is performed based on the AC input voltage, the rectifying circuit performs a rectifying operation and the second switching circuit performs a DC / AC conversion operation. And the first switching circuit can be controlled to perform a rectifying operation. In this case, the first switching circuit may be configured to rectify in synchronization with the second switching circuit.

本発明のスイッチング電源装置では、上記第1の整流回路が、一対のスイッチが直列接続されてなるスイッチ列を少なくとも1つ含む双方向型の第3のスイッチング回路により構成されると共に、上記交流電圧入力端子が交流電圧入出力端子として機能するようにしてもよい。このように構成した場合、第1の直流電源に対する本来の充電の際に、交流電圧入出力端子から交流入力電圧が入力され、この交流入力電圧が第3のスイッチング回路および平滑コンデンサによって整流および平滑化されることにより直流電圧に変換されたのち、この直流電圧に基づくパルス電圧が第2のスイッチング回路において生成され、トランスによって変圧される。また、第1の直流電源から供給される直流入力電圧に基づいて、予備充電を行いつつ、交流電圧入出力端子から交流出力電圧を出力することが可能となる。   In the switching power supply device of the present invention, the first rectifier circuit is constituted by a bidirectional third switching circuit including at least one switch row in which a pair of switches are connected in series, and the AC voltage The input terminal may function as an AC voltage input / output terminal. In such a configuration, during the original charging of the first DC power supply, an AC input voltage is input from the AC voltage input / output terminal, and this AC input voltage is rectified and smoothed by the third switching circuit and the smoothing capacitor. After being converted to a DC voltage, the pulse voltage based on this DC voltage is generated in the second switching circuit and transformed by the transformer. Further, it is possible to output an AC output voltage from the AC voltage input / output terminal while performing preliminary charging based on the DC input voltage supplied from the first DC power supply.

この場合において、上記制御部が、第1の直流電源から供給される直流入力電圧に基づいて、予備充電を行いつつ交流電圧入出力端子から交流出力電圧を出力する際には、第1および第3のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行うと共に第2のスイッチング回路が整流動作を行うように制御し、交流電圧入出力端子から入力される交流入力電圧に基づいて本来の充電を行う際には、第3のスイッチング回路が交流/直流変換動作を行うと共に第2のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行い、かつ第1のスイッチング回路が整流動作を行うように制御することが可能である。なお、「交流出力電圧」とは、電気機器の電源電圧として使用される電圧を含み、いわゆる商用電源に好適に用いられる。   In this case, when the control unit outputs the AC output voltage from the AC voltage input / output terminal while performing preliminary charging based on the DC input voltage supplied from the first DC power supply, When the switching circuit 3 performs a DC / AC conversion operation and the second switching circuit performs a rectification operation, the original charging is performed based on the AC input voltage input from the AC voltage input / output terminal. Can be controlled such that the third switching circuit performs an AC / DC conversion operation, the second switching circuit performs a DC / AC conversion operation, and the first switching circuit performs a rectification operation. . The “AC output voltage” includes a voltage used as a power supply voltage for an electric device, and is preferably used for a so-called commercial power supply.

また、上記制御部が、交流電圧入出力端子から交流入力電圧を入力する際に、第3のスイッチング回路が力率改善動作をも行うように制御するのが好ましい。このように構成した場合、交流入力電圧を電圧変換する際の力率が改善され、リップル電圧が小さくなる。   Moreover, when the said control part inputs alternating current input voltage from an alternating voltage input / output terminal, it is preferable to control so that a 3rd switching circuit also performs power factor improvement operation | movement. When comprised in this way, the power factor at the time of converting the voltage of an alternating current input voltage is improved, and a ripple voltage becomes small.

本発明のスイッチング電源装置では、上記トランスが、第1トランスコイルおよび第2トランスコイルと互いに磁気的に結合された第3トランスコイルを有すると共に、この第3トランスコイルと第2の直流電源との間に第2の整流回路をさらに備えるようにしてもよい。このように構成した場合、直流入力電圧に基づいて第1のスイッチング回路で生成されたパルス電圧または交流入力電圧に基づいて第2のスイッチング回路で生成されたパルス電圧が、トランスによって変圧され、変圧されたパルス電圧が第3トランスコイルを介して整流回路へ入力する。そしてその変圧されたパルス電圧が整流回路によって整流され、これにより第1の直流電源に加えて第2の直流電源にも直流電圧が供給される。すなわち、第1の直流電源からの直流入力電圧に基づいて、平滑コンデンサへの予備充電動作に加えて第2の直流電源への直流電圧変換(DC/DCコンバータ)動作がなされるようになると共に、交流電圧入力端子からの交流入力電圧に基づく直流電圧により、第1の直流電源および第2の直流電源のうちの少なくとも一方に対して充電動作がなされるようになる。   In the switching power supply device of the present invention, the transformer has a third transformer coil magnetically coupled to the first transformer coil and the second transformer coil, and the third transformer coil and the second DC power source A second rectifier circuit may be further provided between them. In such a configuration, the pulse voltage generated in the first switching circuit based on the DC input voltage or the pulse voltage generated in the second switching circuit based on the AC input voltage is transformed by the transformer, The pulse voltage thus input is input to the rectifier circuit via the third transformer coil. Then, the transformed pulse voltage is rectified by a rectifier circuit, whereby a DC voltage is supplied to the second DC power supply in addition to the first DC power supply. That is, based on the DC input voltage from the first DC power supply, in addition to the precharging operation to the smoothing capacitor, the DC voltage conversion (DC / DC converter) operation to the second DC power supply is performed. The charging operation is performed on at least one of the first DC power source and the second DC power source by the DC voltage based on the AC input voltage from the AC voltage input terminal.

本発明のスイッチング電源装置によれば、交流電圧入力端子から入力される交流入力電圧に基づいて第1の直流電源を充電する際に、上記交流入力電圧に基づいて第1の直流電源に対する本来の充電を行う前に、平滑コンデンサにおける充電量に応じて第1の直流電源から平滑コンデンサに対して所定の予備充電を行うように、第1および第2のスイッチング回路の動作を制御するようにしたので、従来のように突入電流抑制用の専用部品を別途設けることなく、第1の直流電源に対する本来の充電の際に、交流入力電圧に起因して平滑コンデンサへ流れる突入電流の発生を抑えることができる。よって、比較的簡易な構成で装置の信頼性を向上させることが可能となる。   According to the switching power supply device of the present invention, when charging the first DC power source based on the AC input voltage input from the AC voltage input terminal, the original power source for the first DC power source is based on the AC input voltage. Before charging, the operation of the first and second switching circuits is controlled so that a predetermined preliminary charge is performed from the first DC power source to the smoothing capacitor according to the amount of charge in the smoothing capacitor. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an inrush current that flows into the smoothing capacitor due to the AC input voltage during the original charging of the first DC power supply without providing a separate dedicated component for suppressing the inrush current as in the prior art. Can do. Therefore, it is possible to improve the reliability of the apparatus with a relatively simple configuration.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、単に実施の形態という。)について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものである。このスイッチング電源装置は例えば自動車などに適用されるものであり、トランス2と、このトランス2と後述する主バッテリ10との間に設けられたコンデンサC1、電圧検出部13および双方向型のスイッチング回路11と、トランス2と後述する交流電圧入力端子T5,T6との間に設けられた双方向型のスイッチング回路41、電圧検出部42、コンデンサC3を含むPFC(Power Factor Correction;力率改善)回路43、整流回路44、リレー部45および電圧検出部46とを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a circuit configuration of a switching power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention. The switching power supply device is applied to, for example, an automobile, and includes a transformer 2, a capacitor C <b> 1 provided between the transformer 2 and a main battery 10 described later, a voltage detection unit 13, and a bidirectional switching circuit. 11 and a PFC (Power Factor Correction) circuit including a bidirectional switching circuit 41, a voltage detector 42, and a capacitor C3 provided between the transformer 2 and AC voltage input terminals T5 and T6 described later. 43, a rectifier circuit 44, a relay unit 45, and a voltage detection unit 46.

また、このスイッチング電源装置はさらに、スイッチング回路11を駆動するためのSW駆動回路12と、スイッチング回路41を駆動するためのSW駆動回路491と、PFC回路43を駆動するためのSW駆動回路492と、これらSW駆動回路12,491,492を制御する制御部6と、トランス5と、アイソレーションアンプ53と、差動アンプ47とを備えている。   The switching power supply further includes a SW drive circuit 12 for driving the switching circuit 11, a SW drive circuit 491 for driving the switching circuit 41, and a SW drive circuit 492 for driving the PFC circuit 43. The control unit 6 that controls the SW drive circuits 12, 491, 492, a transformer 5, an isolation amplifier 53, and a differential amplifier 47 are provided.

コンデンサC1は、高圧ラインLH1と低圧ラインLL1との間に配置され、平滑コンデンサとして機能している。なお、高圧ラインLH1の一端は入出力端子T1に接続され、低圧ラインLL1の一端は入出力端子T2に接続され、入出力端子T1,T2間には主バッテリ10が配置されている。主バッテリ10は、直流入力電圧Vdcinを入出力端子T1,T2間に供給するためのものであり、例えばこのスイッチング電源装置が自動車に適用された場合には駆動用のインバータや昇降圧コンバータに接続され、例えば350〜500V程度の高圧バッテリとして機能するものである。   The capacitor C1 is disposed between the high voltage line LH1 and the low voltage line LL1, and functions as a smoothing capacitor. One end of the high voltage line LH1 is connected to the input / output terminal T1, one end of the low voltage line LL1 is connected to the input / output terminal T2, and the main battery 10 is disposed between the input / output terminals T1 and T2. The main battery 10 is for supplying a DC input voltage Vdcin between the input / output terminals T1 and T2. For example, when this switching power supply is applied to an automobile, it is connected to a driving inverter or a step-up / down converter. For example, it functions as a high voltage battery of about 350 to 500V.

電圧検出部13は、コンデンサC1と後述するスイッチング回路11との間に配置されており、コンデンサC1の両端間の直流電圧V1を検出すると共に、検出した直流電圧V1に対応する電圧をアイソレーションアンプ53へ出力するものである。なお、この電圧検出部13の具体的な回路構成としては、例えば、高圧ラインLH1と低圧ラインLL1との間に配置された分圧抵抗(図示せず)によって直流電圧V1を検出してこれに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。   The voltage detection unit 13 is disposed between the capacitor C1 and a switching circuit 11 to be described later. The voltage detection unit 13 detects the DC voltage V1 between both ends of the capacitor C1, and the voltage corresponding to the detected DC voltage V1 is an isolation amplifier. 53 is output. As a specific circuit configuration of the voltage detection unit 13, for example, the DC voltage V1 is detected by a voltage dividing resistor (not shown) disposed between the high voltage line LH1 and the low voltage line LL1. The thing which produces | generates the voltage according to it etc. are mentioned.

スイッチング回路11は、4つのスイッチング素子Q1〜Q4と、4つのダイオードD1〜D4とを有するフルブリッジ型のスイッチング回路である。具体的には、スイッチング素子Q1の一端は高圧ラインLH1に接続され、他端はスイッチング素子Q2の一端および後述するトランス2の巻線21の一端に接続されている。スイッチング素子Q3の一端は高圧ラインLH1に接続され、他端はスイッチング素子Q4の一端およびトランス2の巻線21の他端に接続されている。スイッチング素子Q2の他端およびスイッチング素子Q4の他端はそれぞれ、低圧ラインLL1に接続されている。また、ダイオードD1〜D4はそれぞれ、スイッチング素子Q1〜Q4の両端間において逆方向に並列接続されている(高圧ラインLH1側に各ダイオードのカソードが接続され、低圧ラインLL1側に各ダイオードのアノードが接続されている)。すなわち、1つのスイッチング素子と1つのダイオードとにより1つの双方向スイッチを構成し、これによりスイッチング回路11は双方向スイッチング回路として機能するようになっている。具体的には、詳細は後述するが、このスイッチング回路11は、直流/交流変換(直流から交流への変換)を行うDC/ACインバータ回路または整流回路として機能するようになっている。なお、スイッチング素子Q1〜Q4は、例えば、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)または電界効果型トランジスタ(MOS−FET;Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)などにより構成される。これらスイッチング素子Q1〜Q4がそれぞれMOS−FETにより構成されて寄生ダイオード成分を持つ場合には、ダイオードD1〜D4の代わりにこれらの寄生ダイオード成分を利用するようにしてもよい。   The switching circuit 11 is a full bridge type switching circuit having four switching elements Q1 to Q4 and four diodes D1 to D4. Specifically, one end of the switching element Q1 is connected to the high voltage line LH1, and the other end is connected to one end of the switching element Q2 and one end of a winding 21 of the transformer 2 described later. One end of the switching element Q3 is connected to the high voltage line LH1, and the other end is connected to one end of the switching element Q4 and the other end of the winding 21 of the transformer 2. The other end of switching element Q2 and the other end of switching element Q4 are each connected to low voltage line LL1. The diodes D1 to D4 are connected in parallel in opposite directions between both ends of the switching elements Q1 to Q4 (the cathode of each diode is connected to the high voltage line LH1 side, and the anode of each diode is connected to the low voltage line LL1 side. It is connected). That is, one switching element and one diode constitute one bidirectional switch, whereby the switching circuit 11 functions as a bidirectional switching circuit. Specifically, as will be described in detail later, the switching circuit 11 functions as a DC / AC inverter circuit or a rectifier circuit that performs DC / AC conversion (DC to AC conversion). The switching elements Q1 to Q4 are configured by, for example, a bipolar transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a field effect transistor (MOS-FET), or the like. When these switching elements Q1 to Q4 are respectively constituted by MOS-FETs and have parasitic diode components, these parasitic diode components may be used instead of the diodes D1 to D4.

SW駆動回路12は、後述する制御部6による制御によってスイッチング制御信号S1〜S4を生成し、これによりスイッチング回路11内のスイッチング素子Q1〜Q4のスイッチング動作をそれぞれ制御するものである。具体的には、詳細は後述するが、スイッチング回路11が前述のDC/AC変換動作や整流動作を行うように制御するようになっている。   The SW drive circuit 12 generates switching control signals S1 to S4 under the control of the control unit 6 described later, and thereby controls the switching operations of the switching elements Q1 to Q4 in the switching circuit 11, respectively. Specifically, although details will be described later, the switching circuit 11 is controlled to perform the above-described DC / AC conversion operation and rectification operation.

トランス2は、主バッテリ10側に設けられた1つの巻線21と、後述する入力端子T5,T6側に設けられた1つの巻線22とを有しており、各巻線21,22は互いに極性が同じ向きとなるように磁気結合されている。巻線21は、スイッチング素子Q1の他端とスイッチング素子Q4の一端との間に配置されている。巻線22の両端は、後述するスイッチング回路41に接続されている。   The transformer 2 has one winding 21 provided on the main battery 10 side and one winding 22 provided on the input terminals T5 and T6 described later, and the windings 21 and 22 are mutually connected. They are magnetically coupled so that their polarities are in the same direction. Winding 21 is arranged between the other end of switching element Q1 and one end of switching element Q4. Both ends of the winding 22 are connected to a switching circuit 41 described later.

スイッチング回路41は、4つのスイッチング素子Q5〜Q8と、4つのダイオードD5〜D8とを有するフルブリッジ型のスイッチング回路である。具体的には、スイッチング素子Q5の一端は高圧ラインLH4に接続され、他端はスイッチング素子Q6の一端およびトランス2の巻線22の一端に接続されている。スイッチング素子Q7の一端は高圧ラインLH4に接続され、他端はスイッチング素子Q8の一端および巻線22の他端に接続されている。スイッチング素子Q6の他端およびスイッチング素子Q8の他端はそれぞれ、低圧ラインLL4に接続されている。また、ダイオードD5〜D8はそれぞれ、スイッチング素子Q5〜Q8の両端間において逆方向に並列接続されている(高圧ラインLH4側に各ダイオードのカソードが接続され、低圧ラインLL4側に各ダイオードのアノードが接続されている)。すなわち、1つのスイッチング素子と1つのダイオードとにより1つの双方向スイッチを構成し、これによりスイッチング回路41も双方向スイッチング回路として機能するようになっている。具体的には、詳細は後述するが、このスイッチング回路41は、整流回路またはDC/ACインバータ回路として機能するようになっている。なお、スイッチング素子Q5〜Q8も、例えばバイポーラトランジスタ、IGBTまたはMOS−FETなどにより構成されるが、スイッチング素子Q5〜Q8がそれぞれMOS−FETにより構成されて寄生ダイオード成分を持つ場合には、ダイオードD5〜D8の代わりにこれらの寄生ダイオード成分を利用するようにしてもよい。
The switching circuit 41 is a full-bridge type switching circuit having four switching elements Q5 to Q8 and four diodes D5 to D8. Specifically, one end of the switching element Q5 is connected to the high voltage line LH4, and the other end is connected to one end of the switching element Q6 and one end of the winding 22 of the transformer 2. One end of the switching element Q7 is connected to the high voltage line LH4, and the other end is connected to one end of the switching element Q8 and the other end of the winding 22. The other end of switching element Q6 and the other end of switching element Q8 are each connected to low voltage line LL4. The diodes D5 to D8 are connected in parallel in opposite directions between both ends of the switching elements Q5 to Q8 (the cathode of each diode is connected to the high voltage line LH4 side, and the anode of each diode is connected to the low voltage line LL4 side. It is connected). That is, one switching element and one diode constitute one bidirectional switch, whereby the switching circuit 41 also functions as a bidirectional switching circuit. Specifically, although the details will be described later, the switching circuit 41 functions as a rectifier circuit or a DC / AC inverter circuit. The switching elements Q5 to Q8 are also configured by, for example, bipolar transistors, IGBTs, or MOS-FETs. However, when the switching elements Q5 to Q8 are each configured by a MOS-FET and have a parasitic diode component, the diode D5 These parasitic diode components may be used instead of .about.D8.

SW駆動回路491は、後述する制御部6による制御によってスイッチング制御信号S5〜S8を生成し、これによりスイッチング回路41内のスイッチング素子Q5〜Q8のスイッチング動作をそれぞれ制御するものである。具体的には、詳細は後述するが、スイッチング回路41が前述の整流動作やDC/AC変換動作を行うように制御するようになっている。 The SW drive circuit 491 generates switching control signals S5 to S8 under the control of the control unit 6 described later, and thereby controls the switching operations of the switching elements Q5 to Q8 in the switching circuit 41, respectively. Specifically, although details will be described later, the switching circuit 41 is controlled to perform the above-described rectification operation and DC / AC conversion operation.

電圧検出部42は、スイッチング回路41と後述するPFC回路43との間に配置されており、コンデンサC3の両端間の電圧V3を検出すると共に、検出した電圧V3に対応する電圧を制御部6へ出力するものである。なお、この電圧検出部42の具体的な回路構成としては、電圧検出部13と同様に、例えば、接続ラインLH4,LL4間に配置された分圧抵抗(図示せず)によって電圧V3を検出すると共にこれに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。   The voltage detector 42 is disposed between the switching circuit 41 and a PFC circuit 43 described later, detects the voltage V3 across the capacitor C3, and supplies the voltage corresponding to the detected voltage V3 to the controller 6. Output. As a specific circuit configuration of the voltage detection unit 42, the voltage V3 is detected by, for example, a voltage dividing resistor (not shown) arranged between the connection lines LH4 and LL4, similarly to the voltage detection unit 13. In addition, there is a device that generates a voltage corresponding to this.

PFC回路43は、インダクタ43Lと、ダイオード43Dと、スイッチング素子Q9と、コンデンサC3とを有している。インダクタ43Lの一端はダイオード43Dのアノードおよびスイッチング素子Q9の一端に接続され、スイッチング素子Q9の他端は低圧ラインLL4に接続され、コンデンサC3は、高圧ラインLH4(ダイオード43Dと電圧検出部42との間の部分)と低圧ラインLL4(スイッチング素子Q9の他端と電圧検出部42との間の部分)との間に配置されている。また、スイッチング素子Q9は、例えばIGBTやMOS−FETなどにより構成される。このような構成によりPFC回路43では、詳細は後述するが、PFC回路43への入力電圧V43を昇圧すると共に安定化させ、力率を改善するようになっている。なお、このPFC回路43の代わりに平滑コンデンサとして機能するコンデンサC3だけを設けるようにしてもよいが、本実施の形態のPFC回路43を設けた場合、入力周波数の全域でスイッチング素子Q9のスイッチング動作を行うことができるため、ピーク電流が少なくなり、同容量の平滑コンデンサと比べてリップル電圧が小さくなるので好ましい。   The PFC circuit 43 includes an inductor 43L, a diode 43D, a switching element Q9, and a capacitor C3. One end of the inductor 43L is connected to the anode of the diode 43D and one end of the switching element Q9, the other end of the switching element Q9 is connected to the low voltage line LL4, and the capacitor C3 is connected to the high voltage line LH4 (the diode 43D and the voltage detection unit 42). Between the other end of the switching element Q9 and the voltage detector 42). Moreover, the switching element Q9 is comprised by IGBT, MOS-FET, etc., for example. Although the details will be described later in the PFC circuit 43, the input voltage V43 to the PFC circuit 43 is boosted and stabilized to improve the power factor. Note that only the capacitor C3 functioning as a smoothing capacitor may be provided instead of the PFC circuit 43. However, when the PFC circuit 43 of the present embodiment is provided, the switching operation of the switching element Q9 over the entire input frequency. This is preferable because the peak current is reduced and the ripple voltage is smaller than that of a smoothing capacitor of the same capacity.

SW駆動回路492は、制御部6による制御によってスイッチング制御信号S9を生成し、これによりPFC回路43内のスイッチング素子Q9のスイッチング動作(PFC動作)を制御するものである。   The SW drive circuit 492 generates a switching control signal S9 under the control of the control unit 6, and thereby controls the switching operation (PFC operation) of the switching element Q9 in the PFC circuit 43.

整流回路44は、PFC回路43とリレー部45との間に配置されており、ダイオード44D1〜44D4によるブリッジ回路を構成している。具体的には、ダイオード44D1のアノードおよびダイオード44D2のカソードが互いに接続ラインL42を介して入力端子T6に接続され、ダイオード44D3のアノードおよびダイオード44D4のカソードが互いに接続ラインL41を介して入力端子T5に接続されている。また、ダイオード44D1のカソードおよびダイオードD44D3のカソードが互いに高圧ラインLH4の一端(PFC回路43内のインダクタ43Lの一端)に接続され、ダイオード44D2のアノードおよびダイオード44D4のアノードが互いに低圧ラインLL4の一端に接続されている。なお、入端子T5,T6間には商用電源40が接続され、交流入力電圧Vacin(いわゆる商用電圧)が入力されるようになっている。   The rectifier circuit 44 is disposed between the PFC circuit 43 and the relay unit 45, and constitutes a bridge circuit including diodes 44D1 to 44D4. Specifically, the anode of the diode 44D1 and the cathode of the diode 44D2 are connected to the input terminal T6 via the connection line L42, and the anode of the diode 44D3 and the cathode of the diode 44D4 are connected to the input terminal T5 via the connection line L41. It is connected. The cathode of the diode 44D1 and the cathode of the diode D44D3 are connected to one end of the high voltage line LH4 (one end of the inductor 43L in the PFC circuit 43), and the anode of the diode 44D2 and the anode of the diode 44D4 are connected to one end of the low voltage line LL4. It is connected. A commercial power supply 40 is connected between the input terminals T5 and T6 so that an AC input voltage Vacin (so-called commercial voltage) is input.

リレー部45は、整流回路44と後述する電圧検出部46との間に配置されており、一対のリレー451,452を有している。具体的には、リレー451は接続ラインL41上に挿入配置されており、リレー452は接続ラインL42上に挿入配置されている。なお、これらリレー451,452には、それぞれ、制御部6からのスイッチング制御信号S14,S15が供給され、これにより商用電源40を用いて、本来の充電によって主バッテリ10を充電することも可能となる。   The relay unit 45 is disposed between the rectifier circuit 44 and a voltage detection unit 46 described later, and has a pair of relays 451 and 452. Specifically, the relay 451 is inserted and arranged on the connection line L41, and the relay 452 is inserted and arranged on the connection line L42. The relays 451 and 452 are supplied with switching control signals S14 and S15 from the control unit 6, respectively, so that the main battery 10 can be charged by the original charging using the commercial power source 40. Become.

電圧検出部46は、リレー部45と入力端子T5,T6との間に配置されており、これら入力端子T5,T6間の交流電圧(具体的には、交流入力電圧Vacin)を検出すると共に、検出した交流入力電圧Vacinに対応する電圧を差動アンプ47へ出力するものである。なお、この電圧検出部46の具体的な回路構成としては、電圧検出部13,42と同様に、接続ラインL41と接続ラインL42との間に配置された分圧抵抗(図示せず)によって、交流入力電圧Vacoutを検出すると共にこれに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。   The voltage detection unit 46 is disposed between the relay unit 45 and the input terminals T5 and T6, and detects an AC voltage (specifically, an AC input voltage Vacin) between the input terminals T5 and T6. A voltage corresponding to the detected AC input voltage Vacin is output to the differential amplifier 47. As a specific circuit configuration of the voltage detection unit 46, as with the voltage detection units 13 and 42, a voltage dividing resistor (not shown) arranged between the connection line L41 and the connection line L42 is used. Examples include detecting the AC input voltage Vacout and generating a voltage corresponding to the AC input voltage Vacout.

アイソレーションアンプ53は、電圧検出部13により検出された直流電圧V1に対応する電圧を、トランス2における巻線21側と巻線22側との間で電気的に絶縁しつつ増幅し、その増幅した電圧を制御部6へと出力するものである。   The isolation amplifier 53 amplifies the voltage corresponding to the DC voltage V1 detected by the voltage detector 13 while being electrically insulated between the winding 21 side and the winding 22 side in the transformer 2, and the amplification The output voltage is output to the control unit 6.

差動アンプ47は、電圧検出部46により検出された交流入力電圧Vacinを増幅し、その増幅した電圧を制御部6へと出力するものである。   The differential amplifier 47 amplifies the AC input voltage Vacin detected by the voltage detection unit 46 and outputs the amplified voltage to the control unit 6.

トランス5は、主バッテリ10側(トランス2の巻線21側)に設けられた1つの巻線51と、入力端子T5,T6側(トランス2の巻線22側)に設けられた1つの巻線52とを有しており、各巻線51,52は互いに極性が同じ向きとなるように磁気結合されている。このトランス5は、制御部6によるSW駆動回路12の制御信号を、トランス2における巻線21側と巻線22側との間で電気的に絶縁しつつ、SW駆動回路12へと供給するためのものである。   The transformer 5 includes one winding 51 provided on the main battery 10 side (winding 21 side of the transformer 2) and one winding provided on the input terminals T5 and T6 side (winding 22 side of the transformer 2). The windings 51 and 52 are magnetically coupled so that their polarities are in the same direction. The transformer 5 supplies the control signal of the SW drive circuit 12 by the control unit 6 to the SW drive circuit 12 while being electrically insulated between the winding 21 side and the winding 22 side in the transformer 2. belongs to.

制御部6は、電圧検出部13によって検出された直流電圧V1、電圧検出部42によって検出された直流電圧V3、電圧検出部46によって検出された交流入力電圧Vacinに基づいて、SW駆動回路12,491,492およびリレー部45をそれぞれ制御するものである。これにより、これらSW駆動回路12,491,492およびリレー部45からスイッチング制御信号S1〜S9,S14,S15が出力され、スイッチング回路11におけるスイッチング素子Q1〜Q4、スイッチング回路41におけるスイッチング素子Q5〜Q8、PFC回路43におけるスイッチング素子Q9およびリレー部45におけるリレー451、452のスイッチング動作が、それぞれ制御されるようになっている。   Based on the DC voltage V1 detected by the voltage detection unit 13, the DC voltage V3 detected by the voltage detection unit 42, and the AC input voltage Vacin detected by the voltage detection unit 46, the control unit 6 491 and 492 and the relay unit 45 are respectively controlled. Accordingly, switching control signals S1 to S9, S14, and S15 are output from the SW drive circuits 12, 491, 492 and the relay unit 45, and the switching elements Q1 to Q4 in the switching circuit 11 and the switching elements Q5 to Q8 in the switching circuit 41 are output. The switching operations of the switching element Q9 in the PFC circuit 43 and the relays 451 and 452 in the relay unit 45 are controlled.

ここで、巻線21が本発明における「第1トランスコイル」の一具体例に対応し、巻線22が本発明における「第2トランスコイル」の一具体例に対応する。また、主バッテリ10が、本発明における「第1の直流電源」の一具体例に対応する。また、トランス2が本発明における「トランス」の一具体例に対応する。また、スイッチング回路11が本発明における「第1のスイッチング回路」の一具体例に対応し、スイッチング回路41が本発明における「第2のスイッチング回路」の一具体例に対応する。また、整流回路44が本発明における「第1の整流回路」の一具体例に対応し、制御部6およびSW駆動回路12,491,492が本発明における「制御部」の一具体例に対応する。また、コンデンサC3が、本発明における「平滑コンデンサ」の一具体例に対応する。また、電圧検出部42が本発明における「第1の検出部」の一具体例に対応し、電圧検出部13が本発明における「第2の検出部」の一具体例に対応し、電圧検出部46が本発明における「第3の検出部」の一具体例に対応する。また、入力端子T5,T6が、本発明における「交流電圧入力端子」の一具体例に対応する。   Here, the winding 21 corresponds to a specific example of “first transformer coil” in the present invention, and the winding 22 corresponds to a specific example of “second transformer coil” in the present invention. The main battery 10 corresponds to a specific example of “first DC power source” in the present invention. The transformer 2 corresponds to a specific example of “transformer” in the present invention. Further, the switching circuit 11 corresponds to a specific example of “first switching circuit” in the present invention, and the switching circuit 41 corresponds to a specific example of “second switching circuit” in the present invention. The rectifier circuit 44 corresponds to a specific example of “first rectifier circuit” in the present invention, and the control unit 6 and the SW drive circuits 12, 491, and 492 correspond to a specific example of “control unit” in the present invention. To do. The capacitor C3 corresponds to a specific example of “smoothing capacitor” in the present invention. The voltage detection unit 42 corresponds to a specific example of “first detection unit” in the present invention, and the voltage detection unit 13 corresponds to a specific example of “second detection unit” in the present invention. The unit 46 corresponds to a specific example of a “third detection unit” in the present invention. Further, the input terminals T5 and T6 correspond to a specific example of “AC voltage input terminal” in the present invention.

次に、以上のような構成のスイッチング電源装置の動作について詳細に説明する。   Next, the operation of the switching power supply having the above configuration will be described in detail.

このスイッチング電源装置では、商用電源40から供給される交流入力電圧Vacinに基づき、リレー部45、整流回路44、PFC回路43、スイッチング回路41、トランス2およびスイッチング回路11により、以下説明するように、主バッテリ10に対する充電が行われる。   In this switching power supply device, based on the AC input voltage Vacin supplied from the commercial power supply 40, the relay unit 45, the rectifier circuit 44, the PFC circuit 43, the switching circuit 41, the transformer 2, and the switching circuit 11, as described below, The main battery 10 is charged.

この際、何も考慮せずに、商用電源40がリレー部45を介して整流回路44およびPFC回路43に接続されると、例えば図2(A)(正の半波期間の状態)および図2(B)(負の半波期間の状態)に示した電流経路により、平滑コンデンサとして機能する比較的大容量のコンデンサC3に対して比較的大きな突入電流I101,I102が流れ込む場合があり、その場合には整流回路44内のダイオード44D1〜44D4等が破損するおそれが生じてしまう。また、そのような素子の破損等のおそれがあると、装置の信頼性も低下してしまうことになる。   At this time, if the commercial power source 40 is connected to the rectifier circuit 44 and the PFC circuit 43 via the relay unit 45 without considering anything, for example, FIG. 2A (a state in the positive half-wave period) and FIG. 2 (B) (the state of the negative half-wave period), relatively large inrush currents I101 and I102 may flow into a relatively large capacitor C3 functioning as a smoothing capacitor. In such a case, the diodes 44D1 to 44D4 in the rectifier circuit 44 may be damaged. In addition, if there is a risk of such element damage, the reliability of the apparatus will also be reduced.

ここで、従来のスイッチング電源装置では、そのような突入電流が流れる経路(例えば、図2における高圧ラインLH4、低圧ラインLL4または接続ラインL41,L42)上に、突入電流抑制用の抵抗器(図示せず;突入電流抑制用の専用部品)が配置されるようになっている。ところが、この手法では、平滑コンデンサ(例えば、図2におけるコンデンサC3)が充電されて突入電流が流れなくなったときに上記抵抗器をバイパスさせるためのスイッチ回路(突入電流抑制用の専用部品)が必要になったり、抵抗器自体が比較的大電流の突入電流によって焼き切れたりしないように定格の高いもの使用しなければならないなど、制限が生じてしまうと共に部材コストが高くなってしまう。   Here, in the conventional switching power supply device, a resistor (see FIG. 2) on the path (for example, the high voltage line LH4, the low voltage line LL4 or the connection lines L41 and L42 in FIG. 2) through which such an inrush current flows. Not shown; dedicated parts for inrush current suppression) are arranged. However, this method requires a switch circuit (dedicated component for suppressing inrush current) for bypassing the resistor when a smoothing capacitor (for example, capacitor C3 in FIG. 2) is charged and no inrush current flows. And a resistor having a high rating must be used so that the resistor itself does not burn out due to a relatively large rush current, and the member cost increases.

そこで、本実施の形態のスイッチング電源装置では、例えば図3に示したようにして、制御部6による充電の制御動作がなされるようになっている。具体的には、入力端子T5,T6から入力される交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10を充電する際に、この交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10に対する本来の充電が行われる前に、コンデンサC3における充電量に応じて主バッテリ10からコンデンサC3に対して以下説明する所定の予備充電がなされるよう、スイッチング回路11,41、PFC回路43およびリレー部45の動作が制御される。   Therefore, in the switching power supply device of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3, the control operation of charging by the control unit 6 is performed. Specifically, when the main battery 10 is charged based on the AC input voltage Vacin input from the input terminals T5 and T6, before the main battery 10 is originally charged based on the AC input voltage Vacin. The operations of the switching circuits 11 and 41, the PFC circuit 43, and the relay unit 45 are controlled so that the main battery 10 performs predetermined preliminary charging described below on the capacitor C3 according to the amount of charge in the capacitor C3.

以下、図1に加えて図3〜図8を参照して、この制御部6による充電の制御動作について詳細に説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 8 in addition to FIG. 1, the charging control operation by the control unit 6 will be described in detail.

ここで、図4は、本実施の形態に係る予備充電動作について説明するための回路図である。また、図5は、この予備充電動作の一例をタイミング波形図で表したものであり、(A)はスイッチング制御信号S1,S4を、(B)はスイッチング制御信号S2,S3を、(C)はトランス2の巻線22の両端間に生じる電圧V22を、(D)はスイッチング制御信号S5,S8を、(E)はスイッチング制御信号S6,S7を、(F)はコンデンサC3の両端間の電圧V3を表している。また、図6は、本実施の形態に係る本来の充電動作について説明するための回路図である。また、図7および図8は、この本来の充電動作の一例をタイミング波形図で表したものである。具体的には、図7は、交流入力電圧Vacinに基づいてコンデンサC3の両端間の電圧V3を生成するまでの動作波形を表しており、(A)は交流入力電圧Vacinを、(B)はPFC回路43への入力電圧(ダイオード44D1〜44D4によるブリッジ回路からの出力電圧)V43を、(C)はスイッチング制御信号S9を、(D)はインダクタL43を流れる電流I43Lを、(E)はコンデンサC3の両端間の電圧V3を、それぞれ表している。また、図8は、電圧V3に基づいてコンデンサC1に充電(主バッテリ10を充電)するまでの動作波形を表しており、(A)はスイッチング制御信号S5,S8を、(B)はスイッチング制御信号S6,S7を、(C)はトランス2の巻線21の両端間に生じる電圧V21を、(D)はスイッチング制御信号S1,S4を、(E)はスイッチング制御信号S2,S3を、(F)はコンデンサC1の両端間の電圧V1を、それぞれ表している。なお、電圧V1,V21,V22,V3,V43,Vacinおよび電流I43Lについては、図1に示した矢印の方向が正方向を表している。   Here, FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the precharging operation according to the present embodiment. FIG. 5 is a timing waveform diagram showing an example of the precharging operation. (A) shows the switching control signals S1 and S4, (B) shows the switching control signals S2 and S3, and (C). Is the voltage V22 generated across the winding 22 of the transformer 2, (D) is the switching control signal S5, S8, (E) is the switching control signal S6, S7, (F) is the voltage across the capacitor C3. The voltage V3 is represented. FIG. 6 is a circuit diagram for explaining the original charging operation according to the present embodiment. FIGS. 7 and 8 are timing waveform diagrams showing an example of the original charging operation. Specifically, FIG. 7 shows an operation waveform until the voltage V3 across the capacitor C3 is generated based on the AC input voltage Vacin. (A) shows the AC input voltage Vacin, and (B) shows the operation waveform. The input voltage to the PFC circuit 43 (output voltage from the bridge circuit by the diodes 44D1 to 44D4) V43, (C) the switching control signal S9, (D) the current I43L flowing through the inductor L43, (E) the capacitor A voltage V3 between both ends of C3 is shown. FIG. 8 shows operation waveforms until the capacitor C1 is charged (charging the main battery 10) based on the voltage V3. (A) shows the switching control signals S5 and S8, and (B) shows the switching control. Signals S6 and S7, (C) the voltage V21 generated across the winding 21 of the transformer 2, (D) the switching control signals S1 and S4, (E) the switching control signals S2 and S3, ( F) represents the voltage V1 across the capacitor C1, respectively. For the voltages V1, V21, V22, V3, V43, Vacin and the current I43L, the direction of the arrow shown in FIG. 1 represents the positive direction.

まず、制御部6は、例えば図1に示したように、リレー451,452がオフ状態となるように、スイッチング制御信号S14,S15によってリレー部45を制御する(図3のステップS101)。   First, the control unit 6 controls the relay unit 45 with the switching control signals S14 and S15 so that the relays 451 and 452 are turned off, for example, as shown in FIG. 1 (step S101 in FIG. 3).

次に、制御部6は、入力端子T5,T6間に交流入力電圧Vacinが入力されているか否か、すなわち商用電源40が入力端子T5,T6に接続されているか否かを、電圧検出部46による検出電圧に基づいて判断する(ステップS102)。具体的には、この検出電圧に基づいて商用電源40が入力端子T5,T6に接続されていると判断した場合(ステップS102:Y)には、次のステップS104へと進む。一方、商用電源40が入力端子T5,T6に接続されていないと判断した場合(ステップS102:N)には、これ以降の予備充電および本来の充電を行わないと判断し、AC未接続フラグを発生させ(ステップS103)、全体の処理が終了となる。   Next, the control unit 6 determines whether or not the AC input voltage Vacin is input between the input terminals T5 and T6, that is, whether or not the commercial power supply 40 is connected to the input terminals T5 and T6. Judgment is made based on the detected voltage (step S102). Specifically, when it is determined that the commercial power supply 40 is connected to the input terminals T5 and T6 based on the detected voltage (step S102: Y), the process proceeds to the next step S104. On the other hand, if it is determined that the commercial power source 40 is not connected to the input terminals T5 and T6 (step S102: N), it is determined that the subsequent preliminary charging and the original charging are not performed, and the AC unconnected flag is set. Generated (step S103), and the entire process ends.

次に、制御部6は、コンデンサC3における充電量を考慮して、後述するステップS107における予備充電を行うか否かを判断する。具体的には、電圧検出部42により検出された直流電圧V3が、所定の閾値電圧Vth3(第1の閾値の一具体例)以上の値であるか否かを判断する(ステップS104)。そして直流電圧V3が閾値電圧Vth3以上であると判断した場合(ステップS104:Y)には、過大な突入電流が流れるおそれはないために予備充電を行う必要がないと判断し、後述するステップS109へと進む。一方、直流電圧V3が閾値電圧Vth3未満であると判断した場合(ステップS104:N)には、過大な投入電流が流れるおそれがあるために予備充電を行う必要があると判断し、次のステップS105へと進む。   Next, the control unit 6 determines whether or not to perform preliminary charging in step S107, which will be described later, in consideration of the amount of charge in the capacitor C3. Specifically, it is determined whether or not the DC voltage V3 detected by the voltage detector 42 is a value equal to or higher than a predetermined threshold voltage Vth3 (one specific example of the first threshold) (step S104). When it is determined that the DC voltage V3 is equal to or higher than the threshold voltage Vth3 (step S104: Y), it is determined that there is no possibility that an excessive inrush current flows, so that it is not necessary to perform preliminary charging, and step S109 described later is performed. Proceed to On the other hand, when it is determined that the DC voltage V3 is lower than the threshold voltage Vth3 (step S104: N), it is determined that precharging needs to be performed because an excessive input current may flow, and the next step Proceed to S105.

次に、制御部6は、主バッテリ10おける充電量を考慮して、次のステップS107における予備充電を行うか否かを判断する。具体的には、電圧検出部13により検出された直流電圧V1が、所定の閾値電圧Vth1(第2の閾値の一具体例)以上の値であるか否かを判断する(ステップS105)。そして直流電圧V1が閾値電圧Vth1未満であると判断した場合(ステップS105:N)には、そのまま予備充電を行うと主バッテリ10が過放電状態となってしまうおそれがあるために予備充電を行わないと判断し、主バッテリ過放電フラグを発生させ(ステップS106)、全体の処理が終了となる。一方、直流電圧V1が閾値電圧Vth1以上であると判断した場合(ステップS105:Y)には、主バッテリ10が過放電状態となってしまうおそれはないために予備充電を行うと判断し、次のステップS107へと進む。   Next, the control unit 6 considers the amount of charge in the main battery 10 and determines whether to perform preliminary charging in the next step S107. Specifically, it is determined whether or not the DC voltage V1 detected by the voltage detector 13 is a value equal to or higher than a predetermined threshold voltage Vth1 (one specific example of the second threshold) (step S105). When it is determined that the DC voltage V1 is lower than the threshold voltage Vth1 (step S105: N), if the preliminary charging is performed as it is, the main battery 10 may be in an overdischarged state, so that the preliminary charging is performed. If not, a main battery overdischarge flag is generated (step S106), and the entire process is terminated. On the other hand, when it is determined that the DC voltage V1 is equal to or higher than the threshold voltage Vth1 (step S105: Y), it is determined that the main battery 10 is in an overdischarged state, so that the preliminary charging is performed. The process proceeds to step S107.

次に、制御部6は、主バッテリ10からコンデンサC3に対して所定の予備充電が行われるよう、スイッチング回路11,41の動作を制御する(ステップS107)。具体的には、例えば図4に示したエネルギー伝送経路71および図5に示したようにして、予備充電がなされる。   Next, the control unit 6 controls the operation of the switching circuits 11 and 41 so that predetermined preliminary charging is performed from the main battery 10 to the capacitor C3 (step S107). Specifically, for example, as shown in FIG. 4 and the energy transmission path 71 shown in FIG. 4, preliminary charging is performed.

まず、主バッテリ10から入出力端子T1,T2を介して直流入力電圧Vdcinが入力すると、図5中のタイミングt1〜t8で示したように、スイッチング制御信号S1〜S4(図5(A),(B))に基づきスイッチング回路11において交流のパルス電圧が生成され、トランス2の巻線21に供給される。このとき、トランス2の巻線22からは、変圧された交流のパルス電圧V22が取り出される(図5(C))。なお、この場合の変圧の度合いは、巻線21と巻線22との巻数比によって定まる。   First, when the DC input voltage Vdcin is input from the main battery 10 via the input / output terminals T1 and T2, as indicated by the timings t1 to t8 in FIG. 5, the switching control signals S1 to S4 (FIG. 5 (A), Based on (B)), an alternating pulse voltage is generated in the switching circuit 11 and supplied to the winding 21 of the transformer 2. At this time, a transformed AC pulse voltage V22 is extracted from the winding 22 of the transformer 2 (FIG. 5C). Note that the degree of transformation in this case is determined by the turn ratio between the winding 21 and the winding 22.

次に、変圧された交流のパルス電圧は、整流回路として機能するスイッチング回路41内のダイオードD5〜D8によって整流される。これにより、高圧ラインLH4と低圧ラインLL4との間(コンデンサC3の両端間)に、例えば図5(F)に示したような整流出力(直流電圧V3)が発生する。なお、スイッチング制御信号S5〜S8(図5(D),(E))に基づいてスイッチング素子Q5〜Q8がPWM動作を行い、スイッチング回路41において同期整流動作がなされているのは、スイッチング素子Q5〜Q8でのスイッチング損失を低減するためである。   Next, the transformed AC pulse voltage is rectified by the diodes D5 to D8 in the switching circuit 41 functioning as a rectifier circuit. As a result, a rectified output (DC voltage V3) as shown in FIG. 5F, for example, is generated between the high-voltage line LH4 and the low-voltage line LL4 (between both ends of the capacitor C3). The switching elements Q5 to Q8 perform the PWM operation based on the switching control signals S5 to S8 (FIGS. 5D and 5E), and the synchronous rectification operation is performed in the switching circuit 41. This is to reduce the switching loss at ~ Q8.

このようにして、主バッテリ10から直流入力電圧Vdcinが供給されることにより、この直流入力電圧Vdcinに基づいて、スイッチング回路11、SW駆動回路12、トランス2の巻線21,22A,22B、スイッチング回路41およびコンデンサC3からなるDC/DCコンバータによって直流電圧V3が生成され、コンデンサC3に対する予備充電がなされる。   In this way, when the DC input voltage Vdcin is supplied from the main battery 10, the switching circuit 11, the SW drive circuit 12, the windings 21, 22 </ b> A and 22 </ b> B of the transformer 2 are switched based on the DC input voltage Vdcin. A DC voltage V3 is generated by a DC / DC converter including the circuit 41 and the capacitor C3, and the capacitor C3 is precharged.

図3に戻り、次に制御部6は、コンデンサC3における充電量を考慮して、ステップS107における予備充電を継続させるか否かを逐次判断する。具体的には、電圧検出部42により検出された直流電圧V3が、前述の閾値電圧Vth3以上の値であるか否かを再度判断する(ステップS108)。そして直流電圧V3が閾値電圧Vth3以上であると判断した場合(ステップS108:Y)には、過大な突入電流が流れるおそれはないために予備充電を継続させる必要がないと判断し、後述するステップS109へと進む。一方、直流電圧V3が閾値電圧Vth3未満であると判断した場合(ステップS108:N)には、まだ過大な投入電流が流れるおそれがあるために予備充電を継続させる必要があると判断し、再度ステップS107へと進む。   Returning to FIG. 3, next, the control unit 6 sequentially determines whether or not to continue the preliminary charging in step S <b> 107 in consideration of the charge amount in the capacitor C <b> 3. Specifically, it is determined again whether or not the DC voltage V3 detected by the voltage detector 42 is a value equal to or higher than the threshold voltage Vth3 (step S108). When it is determined that the DC voltage V3 is equal to or higher than the threshold voltage Vth3 (step S108: Y), it is determined that there is no possibility of excessive rush current flowing, so that it is not necessary to continue the preliminary charging, and a step described later Proceed to S109. On the other hand, when it is determined that the DC voltage V3 is less than the threshold voltage Vth3 (step S108: N), it is determined that it is necessary to continue the preliminary charging because there is still a possibility that an excessive input current flows. Proceed to step S107.

次に、制御部6は、例えば図6に示したように、リレー451,452がオン状態となるように、スイッチング制御信号S14,S15によってリレー部45を制御する(ステップS109)。これにより、商用電源40が、リレー部45を介して整流回路44およびPFC回路43等へと接続される。   Next, as shown in FIG. 6, for example, the control unit 6 controls the relay unit 45 with the switching control signals S14 and S15 so that the relays 451 and 452 are turned on (step S109). As a result, the commercial power supply 40 is connected to the rectifier circuit 44, the PFC circuit 43, and the like via the relay unit 45.

次に、制御部6は、商用電源40からコンデンサC3への充電動作がなされる(ステップS110)と共に、このコンデンサC3へ蓄積されたエネルギーによる主バッテリ10への本来の充電動作がなされる(ステップS111)よう、PFC回路43およびスイッチング回路11,41の動作を制御する。具体的には、例えば図6に示したエネルギー伝送経路72および図7,図8に示したようにして、本来の充電がなされる。   Next, the control unit 6 performs the charging operation from the commercial power source 40 to the capacitor C3 (step S110) and performs the original charging operation to the main battery 10 by the energy accumulated in the capacitor C3 (step S110). S111), the operations of the PFC circuit 43 and the switching circuits 11 and 41 are controlled. Specifically, for example, as shown in the energy transmission path 72 shown in FIG. 6 and FIGS.

まず、商用電源40から入力端子T5,T6を介し、図7(A)で示したような交流入力電圧Vacin(商用電圧)が入力すると、この交流入力電圧Vacinがダイオード44D1〜44D4からなるブリッジ回路によって整流され、図7(B)に示したような電圧V43が生成され、PFC回路43へ入力する。このとき、スイッチング素子Q9は、図7(C)に示したようにオン・オフ動作を繰り返して(例えば、タイミングt11からt12,t13〜t14ではオン状態、タイミングt12からt13ではオフ状態)おり、これによりインダクタ43Lに流れる電流I43Lは、図7(D)に示したように三角波となり、かつその頂点の電圧の軌跡が符号G1で示したように、タイミングt11〜t16,t16〜t18,…をそれぞれ1周期とする半波の正弦波を示すようになる。なお、図7(D)に示した電流I43L(ave)は、電流I43Lの平均電流を表している。このようにしてPFC回路43の作用により、コンデンサC3の両端間の電圧V3は、図7(F)に示したように、値が一定の直流電圧となる。   First, when an AC input voltage Vacin (commercial voltage) as shown in FIG. 7A is input from the commercial power supply 40 via the input terminals T5 and T6, the AC input voltage Vacin is a bridge circuit composed of diodes 44D1 to 44D4. The voltage V43 as shown in FIG. 7B is generated and input to the PFC circuit 43. At this time, the switching element Q9 repeats the on / off operation as shown in FIG. 7C (for example, the on state from timing t11 to t12, t13 to t14, and the off state from timing t12 to t13). As a result, the current I43L flowing through the inductor 43L becomes a triangular wave as shown in FIG. 7D, and the timing of the voltage at the apex thereof is indicated by reference numeral G1, and the timings t11 to t16, t16 to t18,. A half-wave sine wave with one period is shown. Note that a current I43L (ave) illustrated in FIG. 7D represents an average current of the current I43L. Thus, the voltage V3 across the capacitor C3 becomes a DC voltage having a constant value as shown in FIG. 7F by the action of the PFC circuit 43.

次に、コンデンサC3の両端間に蓄積された電圧V3に基づいて、主バッテリ10に対する本来の充電がなされる。具体的には、スイッチング回路41がインバータ回路として機能し、スイッチング素子Q5〜Q8が、図8(A),(B)のタイミングt21〜t28等に示したようにオン・オフ動作することにより、トランス2の巻線22に交流のパルス電圧が生じる。そして巻線22と巻線21との巻数比に応じて、巻線21の両端間に図8(C)に示したような変圧された交流のパルス電圧V21が生じる。次に、スイッチング回路11が整流回路として機能し、スイッチング素子Q1〜Q4が図8(D),(E)に示したようにオン・オフ動作することにより、交流のパルス電圧V21が整流され、コンデンサC1の両端間に、図8(F)に示したような一定の直流電圧V1が印加される。これにより、この直流電圧V1に基づいて主バッテリ10への本来の充電がなされる。   Next, the main battery 10 is originally charged based on the voltage V3 accumulated across the capacitor C3. Specifically, the switching circuit 41 functions as an inverter circuit, and the switching elements Q5 to Q8 are turned on / off as shown at timings t21 to t28 in FIGS. 8A and 8B. An alternating pulse voltage is generated in the winding 22 of the transformer 2. Then, according to the turn ratio of the winding 22 and the winding 21, a transformed AC pulse voltage V21 as shown in FIG. Next, the switching circuit 11 functions as a rectifier circuit, and the switching elements Q1 to Q4 are turned on / off as shown in FIGS. 8D and 8E, whereby the AC pulse voltage V21 is rectified, A constant DC voltage V1 as shown in FIG. 8F is applied across the capacitor C1. Thus, the main battery 10 is originally charged based on the DC voltage V1.

このようにして、商用電源40から入力された交流入力電圧Vacin(商用電圧)に基づいて主バッテリ10が充電され、制御部6による充電の制御動作が終了となる。   In this way, the main battery 10 is charged based on the AC input voltage Vacin (commercial voltage) input from the commercial power supply 40, and the charging control operation by the control unit 6 is completed.

以上のように本実施の形態では、入力端子T5,T6から入力される交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10を充電する際に、この交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10に対する本来の充電を行う前に、コンデンサC3における充電量に応じて主バッテリ10からコンデンサC3に対して所定の予備充電を行うように、スイッチング回路11,41等の動作を制御するようにしたので、従来のように突入電流抑制用の専用部品を別途設けることなく、主バッテリ10に対する本来の充電の際に、交流入力電圧Vacinに起因してコンデンサC3へ流れる突入電流の発生を抑えることができる。よって、比較的簡易な構成で装置の信頼性を向上させることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, when the main battery 10 is charged based on the AC input voltage Vacin input from the input terminals T5 and T6, the original charging of the main battery 10 based on the AC input voltage Vacin is performed. Before performing the operation, the operation of the switching circuits 11, 41, etc. is controlled so as to perform a predetermined preliminary charge from the main battery 10 to the capacitor C3 according to the amount of charge in the capacitor C3. In this case, it is possible to suppress the occurrence of an inrush current flowing to the capacitor C3 due to the AC input voltage Vacin when the main battery 10 is originally charged without separately providing a dedicated component for suppressing the inrush current. Therefore, it is possible to improve the reliability of the apparatus with a relatively simple configuration.

また、コンデンサC3における充電量(直流電圧V3)を検出する電圧検出部42を設けると共に、この電圧検出部42によって検出されたコンデンサC3における充電量に応じて、予備充電および本来の充電を行うようにしたので、コンデンサC3における充電量を考慮した予備充電が可能となり、効率的な充電動作を行うことが可能となる。   In addition, a voltage detection unit 42 for detecting a charge amount (DC voltage V3) in the capacitor C3 is provided, and preliminary charging and original charging are performed according to the charge amount in the capacitor C3 detected by the voltage detection unit 42. As a result, preliminary charging can be performed in consideration of the amount of charge in the capacitor C3, and an efficient charging operation can be performed.

具体的には、コンデンサC3における充電量(直流電圧V3)が所定の閾値電圧Vth3未満のときには予備充電を行うようにすると共に、コンデンサC3における充電量(直流電圧V3)が閾値電圧Vth3以上のときには本来の充電を行うようにしたので、必要なとき(コンデンサC3における充電量が少ないとき)にのみ予備充電がなされるようになり、突入電流の発生を抑えつつ効率的な充電動作を行うことが可能となる。   Specifically, preliminary charging is performed when the amount of charge (DC voltage V3) in the capacitor C3 is less than a predetermined threshold voltage Vth3, and when the amount of charge (DC voltage V3) in the capacitor C3 is greater than or equal to the threshold voltage Vth3. Since the original charging is performed, the preliminary charging is performed only when necessary (when the amount of charge in the capacitor C3 is small), and an efficient charging operation can be performed while suppressing the occurrence of inrush current. It becomes possible.

また、主バッテリ10における充電量(直流電圧V1)を検出する電圧検出部13を設けると共に、この電圧検出部13によって検出された主バッテリ10における充電量(直流電圧V1)に応じて予備充電を行うようにしたので、主バッテリ10における充電量を考慮した予備充電が可能となり、主バッテリ10における過放電を回避しつつ、突入電流の発生を抑制することが可能となる。   In addition, a voltage detection unit 13 for detecting a charge amount (DC voltage V1) in the main battery 10 is provided, and preliminary charging is performed according to the charge amount (DC voltage V1) in the main battery 10 detected by the voltage detection unit 13. Since it performed, the preliminary charge which considered the charge amount in the main battery 10 was attained, and generation | occurrence | production of an inrush current can be suppressed, avoiding the overdischarge in the main battery 10. FIG.

具体的には、主バッテリ10における充電量(直流電圧V1)が所定の閾値電圧Vth1未満のときには予備充電を行わないようにすると共に、主バッテリ10における充電量(直流電圧V1)が閾値電圧Vth1以上のときには予備充電を行うようにしたので、予備充電が主バッテリ10における許容量以上になされることを回避することができ、主バッテリ10における過放電を回避しつつ、突入電流の発生を抑制することが可能となる。   Specifically, when the amount of charge (DC voltage V1) in the main battery 10 is less than a predetermined threshold voltage Vth1, preliminary charging is not performed, and the amount of charge (DC voltage V1) in the main battery 10 is equal to the threshold voltage Vth1. Since the preliminary charging is performed at the above time, it is possible to avoid the preliminary charging exceeding the allowable amount in the main battery 10, and to suppress the occurrence of the inrush current while avoiding the overdischarge in the main battery 10. It becomes possible to do.

さらに、入力端子T5,T6からの交流入力電圧Vacinの供給の有無を検出する電圧検出部46を設けると共に、この電圧検出部36による検出結果に基づいて交流入力電圧Vacinが供給されていると判断した場合に、予備充電および本来の充電を行うようにしたので、入力端子T5,T6に商用電源40が接続されていない場合等における誤動作(充電動作の失敗)を回避することが可能となる。   Further, a voltage detection unit 46 for detecting whether or not the AC input voltage Vacin is supplied from the input terminals T5 and T6 is provided, and it is determined that the AC input voltage Vacin is supplied based on the detection result by the voltage detection unit 36. In this case, since preliminary charging and original charging are performed, it is possible to avoid malfunction (failure of charging operation) when the commercial power supply 40 is not connected to the input terminals T5 and T6.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図9は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものである。この図において、図1に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態のスイッチング電源装置は、第1の実施の形態のスイッチング電源装置において、トランス2の代わりにトランス2において他方側に巻線23(一対の巻線23A,23Bからなる)を追加したトランス2Aを設けると共に、このトランス2Aと補機バッテリ30との間に、整流回路31、平滑回路32および電圧検出部33を設けるようにしたものである。   FIG. 9 illustrates a circuit configuration of the switching power supply device according to the present embodiment. In this figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The switching power supply according to the present embodiment is different from the switching power supply according to the first embodiment in that a winding 23 (consisting of a pair of windings 23A and 23B) is added to the other side of the transformer 2 instead of the transformer 2. A transformer 2A is provided, and a rectifier circuit 31, a smoothing circuit 32, and a voltage detector 33 are provided between the transformer 2A and the auxiliary battery 30.

トランス2Aの巻線23A,23Bの両端は、それぞれ整流回路31に接続されている。   Both ends of the windings 23A and 23B of the transformer 2A are connected to the rectifier circuit 31, respectively.

整流回路31は、2つのダイオード31D1,31D2を有している。ダイオード31D1のアノードは巻線23Aの一端に接続され、ダイオード31D2のアノードは巻線23Bの一端に接続され、ダイオード31D1,31D2のカソード同士は互いに高圧ラインLH3に共通接続されている。また、巻線23A,23Bの他端は互いに共通接続され、低圧ラインLL3に接続されている。すなわち、この整流回路31はカソードコモン型の整流回路である。   The rectifier circuit 31 has two diodes 31D1 and 31D2. The anode of the diode 31D1 is connected to one end of the winding 23A, the anode of the diode 31D2 is connected to one end of the winding 23B, and the cathodes of the diodes 31D1 and 31D2 are commonly connected to the high voltage line LH3. The other ends of the windings 23A and 23B are commonly connected to each other and connected to the low voltage line LL3. That is, the rectifier circuit 31 is a cathode common type rectifier circuit.

平滑回路32は、インダクタ32Lと、コンデンサ32Cとを有している。インダクタ32Lは高圧ラインLH3上に挿入配置され、一端はダイオード31D1,31D2のカソードに接続されると共に他端は電圧検出部33を介して出力端子T3に接続されている。また、コンデンサ32Cは、高圧ラインLH3(インダクタ32Lの他端部分)と低圧ラインLL3との間に配置され、この低圧ラインLL3の他端は出力端子T4に接続されている。なお、出力端子T3,T4間には図示しない補機(例えば、パワーウィンドウなど)を駆動するための補機バッテリ30が接続され、直流出力電圧Vdcout2(例えば、14V程度)が供給されるようになっている。   The smoothing circuit 32 includes an inductor 32L and a capacitor 32C. The inductor 32L is inserted and disposed on the high voltage line LH3, one end is connected to the cathodes of the diodes 31D1 and 31D2, and the other end is connected to the output terminal T3 via the voltage detection unit 33. The capacitor 32C is disposed between the high voltage line LH3 (the other end portion of the inductor 32L) and the low voltage line LL3, and the other end of the low voltage line LL3 is connected to the output terminal T4. An auxiliary battery 30 for driving an auxiliary machine (not shown) such as a power window is connected between the output terminals T3 and T4 so that a DC output voltage Vdcout2 (for example, about 14V) is supplied. It has become.

電圧検出部33は、出力端子T3,T4間に供給される直流出力電圧Vdcout2を検出すると共に、検出した直流出力電圧Vdcout2に対応する電圧を制御部6へ出力するものである。なお、この電圧検出部33の具体的な回路構成としては、例えば、高圧ラインLH3と低圧ラインLL3との間に配置された分圧抵抗(図示せず)によって、直流出力電圧Vdcout2を検出すると共にこれに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。   The voltage detector 33 detects the DC output voltage Vdcout2 supplied between the output terminals T3 and T4, and outputs a voltage corresponding to the detected DC output voltage Vdcout2 to the controller 6. As a specific circuit configuration of the voltage detector 33, for example, the DC output voltage Vdcout2 is detected by a voltage dividing resistor (not shown) disposed between the high voltage line LH3 and the low voltage line LL3. For example, a device that generates a voltage corresponding to this.

ここで、トランス2Aが、本発明における「トランス」の一具体例に対応する。また、巻線23(23A,23B)が、本発明における「第3トランスコイル」の一具体例に対応する。また、補機バッテリ30が、本発明における「第2の直流電源」の一具体例に対応する。また、整流回路31が、本発明における「第2の整流回路」の一具体例に対応する。   Here, the transformer 2A corresponds to a specific example of “transformer” in the present invention. Further, the winding 23 (23A, 23B) corresponds to a specific example of “third transformer coil” in the present invention. The auxiliary battery 30 corresponds to a specific example of “second DC power supply” in the present invention. The rectifier circuit 31 corresponds to a specific example of “second rectifier circuit” in the present invention.

本実施の形態のスイッチング電源装置においても、第1の実施の形態と同様にして、制御部6による充電の制御動作がなされる。すなわち、入力端子T5,T6から入力される交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10を充電する際に、この交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10に対する本来の充電が行われる前に、コンデンサC3における充電量に応じて主バッテリ10からコンデンサC3に対して所定の予備充電がなされるよう、スイッチング回路11,41、PFC回路43およびリレー部45の動作が制御される。   Also in the switching power supply device of the present embodiment, the charging control operation by the control unit 6 is performed in the same manner as in the first embodiment. That is, when charging the main battery 10 based on the AC input voltage Vacin input from the input terminals T5 and T6, the capacitor C3 is charged before the main battery 10 is originally charged based on the AC input voltage Vacin. The operations of the switching circuits 11 and 41, the PFC circuit 43, and the relay unit 45 are controlled so that a predetermined preliminary charge is performed from the main battery 10 to the capacitor C3 according to the amount of charge at.

具体的には、例えば図10に示したエネルギー伝送経路71によって、第1の実施の形態と同様にして予備充電がなされると共に、この際、本実施の形態では、主バッテリ10から供給される直流入力電圧Vdcinに基づき、図中のエネルギー伝送経路73によって、補機バッテリ30が充電される。   Specifically, for example, preliminary charging is performed in the same manner as in the first embodiment by the energy transmission path 71 illustrated in FIG. 10, and at this time, in the present embodiment, the battery is supplied from the main battery 10. The auxiliary battery 30 is charged by the energy transmission path 73 in the figure based on the DC input voltage Vdcin.

以下、このエネルギー伝送経路73による補機バッテリ30の充電について説明する。まず、主バッテリ10から入出力端子T1,T2を介して直流入力電圧Vdcinが入力すると、スイッチング回路11がDC/ACインバータ回路として機能し、直流入力電圧Vdcinをスイッチングすることにより交流のパルス電圧が生成され、トランス2Aの巻線21に供給される。そしてトランス2Aの巻線23A,23Bからは、変圧(ここでは、降圧)された交流のパルス電圧が取り出される。なお、この場合の変圧の度合いは、巻線21と巻線23A,23Bとの巻数比によって定まる。   Hereinafter, charging of the auxiliary battery 30 by the energy transmission path 73 will be described. First, when the DC input voltage Vdcin is input from the main battery 10 via the input / output terminals T1 and T2, the switching circuit 11 functions as a DC / AC inverter circuit, and the AC pulse voltage is generated by switching the DC input voltage Vdcin. It is generated and supplied to the winding 21 of the transformer 2A. An AC pulse voltage that has been transformed (here, stepped down) is extracted from the windings 23A and 23B of the transformer 2A. In this case, the degree of transformation is determined by the turn ratio between the winding 21 and the windings 23A and 23B.

次に、変圧された交流のパルス電圧は、整流回路31内のダイオード31D1,31D2によって整流される。これにより、高圧ラインLH3と低圧ラインLL3との間に、整流出力が発生する。   Next, the transformed AC pulse voltage is rectified by the diodes 31D1 and 31D2 in the rectifier circuit 31. As a result, a rectified output is generated between the high pressure line LH3 and the low pressure line LL3.

次に、平滑回路32では、高圧ラインLH3と低圧ラインLL3との間に生じた整流出力が平滑化され、これにより出力端子T3,T4から直流出力電圧Vdcout2が出力される。そしてこの直流出力電圧Vdcout2が補機バッテリ30に供給されると共に、図示しない補機が駆動される。この際、この直流出力電圧Vdcout2は電圧検出部33によって検出され、検出された直流出力電圧Vdcout2に基づいて制御部6およびSW駆動回路12からスイッチング回路11へスイッチング制御信号S1〜S4が出力されることにより、スイッチング回路11がDC/AC変換動作を行うと共に直流出力電圧Vdcoutが一定となるように、スイッチング回路11内のスイッチング素子Q1〜Q4がPWM(Pulse Width Modulation)制御される。   Next, in the smoothing circuit 32, the rectified output generated between the high-voltage line LH3 and the low-voltage line LL3 is smoothed, and thereby the DC output voltage Vdcout2 is output from the output terminals T3 and T4. The DC output voltage Vdcout2 is supplied to the auxiliary battery 30 and an auxiliary machine (not shown) is driven. At this time, the DC output voltage Vdcout2 is detected by the voltage detection unit 33, and switching control signals S1 to S4 are output from the control unit 6 and the SW drive circuit 12 to the switching circuit 11 based on the detected DC output voltage Vdcout2. Thus, the switching elements Q1 to Q4 in the switching circuit 11 are controlled by PWM (Pulse Width Modulation) so that the switching circuit 11 performs a DC / AC conversion operation and the DC output voltage Vdcout becomes constant.

このようにして、DC/DCコンバータとして機能するスイッチング回路11、トランス2の巻線21,23A,23B、整流回路31および平滑回路32によって、主バッテリ10から供給される直流入力電圧Vdcinが直流出力電圧Vdcout2に直流電圧変換され、出力端子T3、T4から出力される。これにより、補機バッテリ30が定電圧充電されると共に、図示しない補機が駆動される。   In this way, the DC input voltage Vdcin supplied from the main battery 10 is DC output by the switching circuit 11 functioning as a DC / DC converter, the windings 21, 23A, 23B of the transformer 2, the rectifier circuit 31, and the smoothing circuit 32. DC voltage is converted to voltage Vdcout2 and output from output terminals T3 and T4. As a result, the auxiliary battery 30 is charged at a constant voltage, and an auxiliary machine (not shown) is driven.

また、本実施の形態では、例えば図11に示したエネルギー伝送経路72によって、第1の実施の形態と同様にして本来の充電がなされると共に、この際、商用電源40から供給される交流入力電圧Vacinに基づき、図中のエネルギー伝送経路74によって、補機バッテリ30が充電される。   In the present embodiment, for example, the original charging is performed in the same manner as in the first embodiment by the energy transmission path 72 illustrated in FIG. 11, and at this time, the AC input supplied from the commercial power supply 40 is performed. Based on the voltage Vacin, the auxiliary battery 30 is charged by the energy transmission path 74 in the figure.

以下、このエネルギー伝送経路74による補機バッテリ30の充電について説明する。まず、第1の実施の形態で説明したように、本来の充電の際にトランス2Aの巻線22に交流のパルス電圧が生じると、トランス2Aの巻線23A,23Bにも、巻線22と巻線23A,23Bとの巻数比によって定まる変圧された交流のパルス電圧が取り出される。したがって、この変圧された交流のパルス電圧が整流回路31で整流され、平滑回路32で平滑化されることにより、補機バッテリ30にも一定の電圧(直流出力電圧Vdcout2)による充電がなされる。なお、この直流出力電圧Vdcout2は電圧検出部33によって検出され、検出された直流出力電圧Vdcout2に基づいて、制御部6およびSW駆動回路12からスイッチング回路41へスイッチング制御信号S5〜S8が出力されることにより、スイッチング回路41がDC/AC変換動作を行うと共に直流出力電圧Vdcout1,Vdcout2がそれぞれ一定となるように、スイッチング回路41内のスイッチング素子Q5〜Q8がPWM制御される。   Hereinafter, charging of the auxiliary battery 30 through the energy transmission path 74 will be described. First, as described in the first embodiment, when an AC pulse voltage is generated in the winding 22 of the transformer 2A during the original charging, the windings 22A and 23B of the transformer 2A are also connected to the winding 22 and the winding 22A. A transformed AC pulse voltage determined by the turn ratio between the windings 23A and 23B is taken out. Therefore, the transformed AC pulse voltage is rectified by the rectifier circuit 31 and smoothed by the smoothing circuit 32, so that the auxiliary battery 30 is also charged with a constant voltage (DC output voltage Vdcout2). The DC output voltage Vdcout2 is detected by the voltage detection unit 33, and switching control signals S5 to S8 are output from the control unit 6 and the SW drive circuit 12 to the switching circuit 41 based on the detected DC output voltage Vdcout2. Thus, the switching elements Q5 to Q8 in the switching circuit 41 are PWM controlled so that the switching circuit 41 performs a DC / AC conversion operation and the DC output voltages Vdcout1 and Vdcout2 are constant.

以上のように本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、従来のように突入電流抑制用の専用部品を別途設けることなく、主バッテリ10に対する本来の充電の際に、交流入力電圧Vacinに起因してコンデンサC3へ流れる突入電流の発生を抑えることができる。よって、比較的簡易な構成で装置の信頼性を向上させることが可能となる。   As described above, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect by the same operation as that of the first embodiment. That is, it is possible to suppress the occurrence of an inrush current that flows to the capacitor C3 due to the AC input voltage Vacin when the main battery 10 is originally charged without separately providing a dedicated component for suppressing the inrush current as in the prior art. it can. Therefore, it is possible to improve the reliability of the apparatus with a relatively simple configuration.

また、トランス2Aが、巻線21,22と互いに磁気的に結合された巻線23A,23Bを有すると共に、この巻線23A,23Bと補機バッテリ30との間に整流回路31をさらに設けるようにしたので、主バッテリ10からの直流入力電圧Vdcinに基づいて、コンデンサC3への予備充電動作に加えて補機バッテリ30への充電動作を行うことが可能となると共に、入力端子T5,T6からの交流入力電圧Vacinに基づく直流出力電圧Vdcout1,Vdcout2により、主バッテリ10および補機バッテリ30のうちの少なくとも一方に対して充電動作を行うことが可能となる。   The transformer 2A includes windings 23A and 23B magnetically coupled to the windings 21 and 22, and a rectifier circuit 31 is further provided between the windings 23A and 23B and the auxiliary battery 30. Therefore, based on the DC input voltage Vdcin from the main battery 10, it is possible to perform the charging operation to the auxiliary battery 30 in addition to the preliminary charging operation to the capacitor C3, and from the input terminals T5 and T6. It is possible to perform a charging operation on at least one of the main battery 10 and the auxiliary battery 30 by the DC output voltages Vdcout1 and Vdcout2 based on the AC input voltage Vacin.

[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図12は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものである。この図において、図1に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態のスイッチング電源装置は、第1の実施の形態のスイッチング電源装置において、整流回路44、PFC回路43およびSW駆動回路492の代わりにスイッチング回路481、平滑回路482およびSW駆動回路493をそれぞれ設けると共に、入力端子T5,T6と並列に(具体的には、図中の接続点P1,P2に接続されている)、交流出力電圧Vacoutを出力するための出力端子T7,T8を設けるようにしたものである。   FIG. 12 shows a circuit configuration of the switching power supply device according to the present embodiment. In this figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The switching power supply of this embodiment is the same as the switching power supply of the first embodiment except that the switching circuit 481, the smoothing circuit 482, and the SW drive circuit 493 are replaced with the rectifier circuit 44, the PFC circuit 43, and the SW drive circuit 492. In addition to providing them, output terminals T7 and T8 for outputting the AC output voltage Vacout are provided in parallel with the input terminals T5 and T6 (specifically, connected to the connection points P1 and P2 in the figure). It is a thing.

スイッチング回路481は、4つのスイッチング素子Q10〜Q13と、4つのダイオードD10〜D13とを有するフルブリッジ型のスイッチング回路である。具体的には、スイッチング素子Q10の一端は高圧ラインLH4に接続され、他端はスイッチング素子Q11の一端および後述する平滑回路482内のインダクタ482L1の一端に接続されている。スイッチング素子Q12の一端は高圧ラインLH4に接続され、他端はスイッチング素子Q13の一端および後述する平滑回路482内のインダクタ482L2の一端に接続されている。スイッチング素子Q11の他端およびスイッチング素子Q13の他端はそれぞれ、低圧ラインLL4に接続されている。また、ダイオードD10〜D13はそれぞれ、スイッチング素子Q10〜Q13の両端間において逆方向に並列接続されている(高圧ラインLH4側に各ダイオードのカソードが接続され、低圧ラインLL4側に各ダイオードのアノードが接続されている)。すなわち、1つのスイッチング素子と1つのダイオードとにより1つの双方向スイッチを構成し、これによりスイッチング回路481も双方向スイッチング回路として機能するようになっている。具体的には、詳細は後述するが、このスイッチング回路481は、DC/ACインバータ回路または交流/直流変換(交流から直流への変換)を行うAC/DCコンバータ回路として機能するようになっている。なお、スイッチング素子Q10〜Q13も、例えばバイポーラトランジスタ、IGBTまたはMOS−FETなどにより構成されるが、スイッチング素子Q10〜Q13がそれぞれMOS−FETにより構成されて寄生ダイオード成分を持つ場合には、ダイオードD10〜D13の代わりにこれらの寄生ダイオード成分を利用するようにしてもよい。   The switching circuit 481 is a full-bridge type switching circuit having four switching elements Q10 to Q13 and four diodes D10 to D13. Specifically, one end of the switching element Q10 is connected to the high voltage line LH4, and the other end is connected to one end of the switching element Q11 and one end of an inductor 482L1 in the smoothing circuit 482 described later. One end of the switching element Q12 is connected to the high voltage line LH4, and the other end is connected to one end of the switching element Q13 and one end of an inductor 482L2 in the smoothing circuit 482 described later. The other end of switching element Q11 and the other end of switching element Q13 are each connected to low voltage line LL4. The diodes D10 to D13 are connected in parallel in opposite directions between both ends of the switching elements Q10 to Q13 (the cathode of each diode is connected to the high voltage line LH4 side, and the anode of each diode is connected to the low voltage line LL4 side. It is connected). That is, one switching element and one diode constitute one bidirectional switch, whereby the switching circuit 481 also functions as a bidirectional switching circuit. Specifically, although details will be described later, the switching circuit 481 functions as a DC / AC inverter circuit or an AC / DC converter circuit that performs AC / DC conversion (conversion from AC to DC). . The switching elements Q10 to Q13 are also configured by, for example, bipolar transistors, IGBTs, or MOS-FETs. However, when the switching elements Q10 to Q13 are each configured by a MOS-FET and have a parasitic diode component, the diode D10 These parasitic diode components may be used instead of -D13.

なお、このスイッチング回路481は、AC/DCインバータ回路として機能しているときに、力率改善動作を行うPFC(Power Factor Correction;力率改善)回路としても機能するようになっている。これにより、PFC回路としてのスイッチング回路481への入力電圧を昇圧すると共に安定化させ、力率を改善できるようになっている。   The switching circuit 481 also functions as a PFC (Power Factor Correction) circuit that performs a power factor correction operation when functioning as an AC / DC inverter circuit. As a result, the input voltage to the switching circuit 481 as a PFC circuit is boosted and stabilized, and the power factor can be improved.

SW駆動回路493は、制御部6による制御によってスイッチング制御信号S10〜S13を生成し、これによりスイッチング回路481内のスイッチング素子Q10〜Q13のスイッチング動作をそれぞれ制御するものである。具体的には、詳細は後述するが、スイッチング回路481が前述のDC/AC変換動作、AC/DC変換動作およびPFC動作を行うように制御するようになっている。   The SW drive circuit 493 generates switching control signals S10 to S13 under the control of the control unit 6, and thereby controls the switching operations of the switching elements Q10 to Q13 in the switching circuit 481, respectively. Specifically, although details will be described later, the switching circuit 481 is controlled to perform the above-described DC / AC conversion operation, AC / DC conversion operation, and PFC operation.

平滑回路482は、2つのインダクタ482L1,482L2と、コンデンサ482Cとを有している。インダクタ482L1は接続ラインL41上に挿入配置され、一端はスイッチング素子Q10の他端およびスイッチング素子Q11の一端に接続されると共に、他端はリレー部45および電圧検出部46を介して入力端子T5に接続されている。インダクタ482L2は接続ラインL42上に挿入配置され、一端はスイッチング素子Q12の他端およびスイッチング素子Q13の一端に接続されると共に、他端はリレー部45および電圧検出部46を介して入力端子T6に接続されている。また、コンデンサ482Cは、接続ラインL41(インダクタ482L1の他端部分)と接続ラインL42(インダクタ482L2の他端部分)との間に配置されている。   The smoothing circuit 482 includes two inductors 482L1 and 482L2 and a capacitor 482C. The inductor 482L1 is inserted and arranged on the connection line L41, one end is connected to the other end of the switching element Q10 and one end of the switching element Q11, and the other end is connected to the input terminal T5 via the relay unit 45 and the voltage detection unit 46. It is connected. The inductor 482L2 is inserted and arranged on the connection line L42, and one end is connected to the other end of the switching element Q12 and one end of the switching element Q13, and the other end is connected to the input terminal T6 via the relay unit 45 and the voltage detection unit 46. It is connected. Capacitor 482C is arranged between connection line L41 (the other end portion of inductor 482L1) and connection line L42 (the other end portion of inductor 482L2).

ここで、スイッチング回路481が本発明における「第3のスイッチング回路」の一具体例に対応し、制御部6およびSW駆動回路12,491,493が本発明における「制御部」の一具体例に対応する。また、入力端子T5,T6および出力端子T7,T8が、本発明における「交流電圧入出力端子」の一具体例に対応する。   Here, the switching circuit 481 corresponds to a specific example of the “third switching circuit” in the present invention, and the control unit 6 and the SW drive circuits 12, 491, 493 correspond to a specific example of the “control unit” in the present invention. Correspond. The input terminals T5, T6 and the output terminals T7, T8 correspond to a specific example of “AC voltage input / output terminal” in the present invention.

本実施の形態のスイッチング電源装置においても、第1および第2の実施の形態と同様にして、制御部6による充電の制御動作がなされる。すなわち、入力端子T5,T6から入力される交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10を充電する際に、この交流入力電圧Vacinに基づいて主バッテリ10に対する本来の充電が行われる前に、コンデンサC3における充電量に応じて主バッテリ10からコンデンサC3に対して所定の予備充電がなされるよう、スイッチング回路11,41,481およびリレー部45の動作が制御される。   Also in the switching power supply device of the present embodiment, the charging control operation by the control unit 6 is performed in the same manner as in the first and second embodiments. That is, when charging the main battery 10 based on the AC input voltage Vacin input from the input terminals T5 and T6, the capacitor C3 is charged before the main battery 10 is originally charged based on the AC input voltage Vacin. The operations of the switching circuits 11, 41, 481 and the relay unit 45 are controlled so that a predetermined preliminary charge is performed from the main battery 10 to the capacitor C3 in accordance with the amount of charge at.

具体的には、例えば図13に示したエネルギー伝送経路71によって、図14および図15に示したようにして、第1の実施の形態と同様にして予備充電がなされると共に、この際、本実施の形態では、主バッテリ10から供給される直流入力電圧Vdcinに基づき、図中のエネルギー伝送経路75によって、交流出力電圧Vacoutが生成される。なお、図14は、コンデンサC3の両端間の直流電圧V3に基づいて、交流出力電圧Vacoutを生成・出力する動作の一例をタイミング波形図で表したものであり、(A)はコンデンサC3の両端間の電圧V3を、(B)〜(E)はそれぞれスイッチング制御信号S10〜S13を、(F)は交流出力電圧Vacoutを表している。なお、電圧V3,Vacoutについては、図12に示した矢印の方向が正方向を表している。   Specifically, for example, as shown in FIG. 14 and FIG. 15 by the energy transmission path 71 shown in FIG. 13, preliminary charging is performed in the same manner as in the first embodiment. In the embodiment, the AC output voltage Vacout is generated by the energy transmission path 75 in the figure based on the DC input voltage Vdcin supplied from the main battery 10. FIG. 14 is a timing waveform diagram showing an example of the operation for generating and outputting the AC output voltage Vacout based on the DC voltage V3 across the capacitor C3. FIG. (B) to (E) represent the switching control signals S10 to S13, respectively, and (F) represents the AC output voltage Vacout. For the voltages V3 and Vacout, the direction of the arrow shown in FIG. 12 represents the positive direction.

以下、この直流電圧V3に基づく交流出力電圧Vacoutの生成動作について説明する。まず、スイッチング回路481がDC/ACインバータとして機能し、SW駆動回路493からのスイッチング制御信号S10〜S13(図14(B)〜(E)参照)に従って、スイッチング素子Q10〜Q13が電圧V3をスイッチングする。   Hereinafter, the generation operation of the AC output voltage Vacout based on the DC voltage V3 will be described. First, the switching circuit 481 functions as a DC / AC inverter, and the switching elements Q10 to Q13 switch the voltage V3 according to the switching control signals S10 to S13 (see FIGS. 14B to 14E) from the SW drive circuit 493. To do.

具体的には、例えばまずタイミングt31〜t32の期間(正の半波期間Δ75A)では、スイッチング制御信号S13が常時「H」となって(図14(E))スイッチング素子Q13が常時オン状態となる共に、スイッチング制御信号S12が常時「L」となって(図14(D))スイッチング素子Q12が常時オフ状態となる。すると、この期間におけるスイッチング回路481および平滑回路482の部分の等価回路は、図15(A)に示したようになる。ここで、この期間では、スイッチング制御信号S10が、図14(B)に示したように、タイミングt31〜t32の前半部分でパルス幅が徐々に大きくなっていくと共に、タイミングt31〜t32の後半部分でパルス幅が徐々に小さくなっていく。また、図14(C)に示したように、スイッチング制御信号S11は常時「L」となる。すなわち、この期間では、スイッチング素子Q11が常時オフ状態となってダイオードD11が導通すると共に、スイッチング素子Q10がPWM制御によるオン・オフ状態となる。したがって、この正の半波期間Δ75Aでは、図15(A)に示したエネルギー経路75Aにおいて、スイッチング素子Q10〜Q13による上記スイッチング動作および平滑回路482による平滑化処理により、出力端子T7,T8から出力される交流出力電圧Vacoutは、図14(F)に示したように、上に凸の正弦波形となる。なお、この正の半波期間Δ75Aにおいて、スイッチング素子Q11が常時オン状態となって同期整流動作を行うようにしてもよい。そのようにした場合、スイッチング素子Q11でのスイッチング損失が低減するので好ましい。   Specifically, for example, in the period from timing t31 to t32 (positive half-wave period Δ75A), the switching control signal S13 is always “H” (FIG. 14E), and the switching element Q13 is always in the on state. At the same time, the switching control signal S12 is always “L” (FIG. 14D), and the switching element Q12 is always in the OFF state. Then, an equivalent circuit of the switching circuit 481 and the smoothing circuit 482 in this period is as shown in FIG. Here, in this period, as shown in FIG. 14B, the switching control signal S10 gradually increases in pulse width in the first half of the timings t31 to t32, and the latter half of the timings t31 to t32. The pulse width gradually decreases. Further, as shown in FIG. 14C, the switching control signal S11 is always “L”. That is, during this period, the switching element Q11 is always in an off state, the diode D11 is conducted, and the switching element Q10 is in an on / off state by PWM control. Therefore, in this positive half-wave period Δ75A, output is performed from the output terminals T7 and T8 by the switching operation by the switching elements Q10 to Q13 and the smoothing process by the smoothing circuit 482 in the energy path 75A shown in FIG. The AC output voltage Vacout is an upwardly convex sine waveform as shown in FIG. In the positive half-wave period Δ75A, the switching element Q11 may be always turned on to perform the synchronous rectification operation. Such a case is preferable because the switching loss in the switching element Q11 is reduced.

次に、タイミングt32〜t33の期間は、スイッチング素子Q10〜Q13がいずれもオフ状態となる(図14(B)〜(E))デッドタイムTdである。   Next, the period from timing t32 to t33 is a dead time Td in which the switching elements Q10 to Q13 are all turned off (FIGS. 14B to 14E).

次に、タイミングt33〜t34の期間(負の半波期間Δ75B)では、スイッチング制御信号S11が常時「H」となって(図14(C))スイッチング素子Q11が常時オン状態となる共に、スイッチング制御信号S10が常時「L」となって(図14(B))スイッチング素子Q10が常時オフ状態となる。すると、この期間におけるスイッチング回路481および平滑回路482の部分の等価回路は、図15(B)に示したように、平滑回路482の部分において図15(A)に示したものと上下逆の構成となる。ここで、この期間では、スイッチング制御信号S12が、図14(D)に示したように、タイミングt33〜t34の前半部分でパルス幅が徐々に大きくなっていくと共に、タイミングt33〜t34の後半部分でパルス幅が徐々に小さくなっていく。また、図14(E)に示したように、スイッチング制御信号S13は常時「L」となる。すなわち、この期間では、スイッチング素子Q13が常時オフ状態となってダイオードD13が導通すると共に、スイッチング素子Q12がPWM制御によるオン・オフ状態となる。したがって、この負の半波期間Δ75Bでは、図15(B)に示したエネルギー経路75Bにおいて、スイッチング素子Q10〜Q13による上記スイッチング動作および平滑回路482による平滑化処理により、出力端子T7,T8から出力される交流出力電圧Vacoutは、図14(F)に示したように、下に凸の正弦波形となる。なお、この負の半波期間Δ75Bにおいても、スイッチング素子Q13が常時オン状態となって同期整流動作を行うようにしてもよい。そのようにした場合、スイッチング素子Q13でのスイッチング損失が低減するので好ましい。   Next, in the period from timing t33 to t34 (negative half-wave period Δ75B), the switching control signal S11 is always “H” (FIG. 14C), and the switching element Q11 is always turned on and switching is performed. The control signal S10 is always “L” (FIG. 14B), and the switching element Q10 is always off. Then, the equivalent circuit of the switching circuit 481 and the smoothing circuit 482 in this period has a configuration upside down from that shown in FIG. 15A in the smoothing circuit 482 as shown in FIG. It becomes. Here, in this period, as shown in FIG. 14D, the switching control signal S12 gradually increases in pulse width at the first half of the timing t33 to t34 and at the latter half of the timing t33 to t34. The pulse width gradually decreases. Further, as shown in FIG. 14E, the switching control signal S13 is always “L”. That is, during this period, the switching element Q13 is always in an off state, the diode D13 is conducted, and the switching element Q12 is in an on / off state by PWM control. Therefore, in the negative half-wave period Δ75B, the output from the output terminals T7 and T8 is performed in the energy path 75B shown in FIG. 15B by the switching operation by the switching elements Q10 to Q13 and the smoothing process by the smoothing circuit 482. As shown in FIG. 14F, the AC output voltage Vacout is a sine waveform that protrudes downward. In this negative half-wave period Δ75B, the switching element Q13 may be always turned on to perform the synchronous rectification operation. Such a case is preferable because the switching loss in the switching element Q13 is reduced.

次に、この後のタイミングt34〜t35の期間は、やはりスイッチング素子Q10〜Q13がいずれもオフ状態となる(図14(B)〜(E))デッドタイムTdである。また、タイミングt35の動作状態はタイミングt31の動作状態と等価であり、その後はタイミングt31〜t35の動作を繰り返すこととなる。なお、出力端子T7,T8から出力される交流出力電圧Vacoutは、電圧検出部46によって検出され、検出された交流出力電圧Vacoutに基づいてSW駆動回路493からスイッチング回路481へスイッチング制御信号S10〜S13が出力されることにより、スイッチング回路481がDC/AC変換動作を行うと共に交流出力電圧Vacoutが安定化するように、スイッチング回路481内のスイッチング素子Q10〜Q13のパルス幅が制御される。また、出力端子T7,T8間に交流出力電圧Vacoutが供給されると、いわゆる商用電圧として、電気機器の電源電圧として機能するようになる。   Next, the period from the timing t34 to t35 thereafter is the dead time Td in which the switching elements Q10 to Q13 are all turned off (FIGS. 14B to 14E). Further, the operation state at the timing t35 is equivalent to the operation state at the timing t31, and thereafter, the operation at the timings t31 to t35 is repeated. The AC output voltage Vacout output from the output terminals T7 and T8 is detected by the voltage detection unit 46, and the switching control signals S10 to S13 are transmitted from the SW drive circuit 493 to the switching circuit 481 based on the detected AC output voltage Vacout. Is output, the pulse width of the switching elements Q10 to Q13 in the switching circuit 481 is controlled so that the switching circuit 481 performs the DC / AC conversion operation and the AC output voltage Vacout is stabilized. Further, when the AC output voltage Vacout is supplied between the output terminals T7 and T8, the so-called commercial voltage functions as a power supply voltage for the electrical equipment.

また、本実施の形態では、例えば図16に示したエネルギー伝送経路76によって、例えば図17〜図19に示したようにして、本来の充電がなされる。なお、図17および図19は、この場合の動作波形をタイミング波形図で表したものである。具体的には、図17は、交流入力電圧Vacinに基づいてコンデンサC3の両端間の電圧V3を生成するまでの動作波形を表しており、(A)は交流入力電圧Vacinを、(B)〜(E)はそれぞれスイッチング制御信号S10〜S13を、(F)はコンデンサC3の両端間の電圧V3を、それぞれ表している。また、図19は、電圧V3に基づいてコンデンサC1に充電(主バッテリ10を充電)するまでの動作波形を表しており、(A)はスイッチング制御信号S5,S8を、(B)はスイッチング制御信号S6,S7を、(C)はトランス2の巻線21の両端間に生じる電圧V21を、(D)はスイッチング制御信号S1,S4を、(E)はスイッチング制御信号S2,S3を、(F)はコンデンサC1の両端間の電圧V1を、それぞれ表している。なお、交流入力電圧Vacin、電圧V3,V21,V1については、図12に示した矢印の方向が正方向を表している。   Further, in the present embodiment, the original charging is performed, for example, as shown in FIGS. 17 to 19 through the energy transmission path 76 shown in FIG. 16, for example. FIG. 17 and FIG. 19 show the operation waveforms in this case in timing waveform diagrams. Specifically, FIG. 17 shows an operation waveform until the voltage V3 across the capacitor C3 is generated based on the AC input voltage Vacin. (A) shows the AC input voltage Vacin. (E) represents the switching control signals S10 to S13, and (F) represents the voltage V3 across the capacitor C3. FIG. 19 shows operation waveforms until the capacitor C1 is charged (charging the main battery 10) based on the voltage V3, (A) shows the switching control signals S5 and S8, and (B) shows the switching control. Signals S6 and S7, (C) the voltage V21 generated across the winding 21 of the transformer 2, (D) the switching control signals S1 and S4, (E) the switching control signals S2 and S3, ( F) represents the voltage V1 across the capacitor C1, respectively. For the AC input voltage Vacin and the voltages V3, V21, and V1, the direction of the arrow shown in FIG. 12 represents the positive direction.

まず、商用電源40から入力端子T5,T6を介し、図17(A)で示したような交流入力電圧Vacin(商用電圧)が入力すると、平滑回路482においてノイズ成分が除去される平滑化処理がなされたのち、スイッチング回路481へ入力する。すると、スイッチング回路481が、インダクタ482L1,482L2のインダクタ成分を用いて昇圧型のAC/DCコンバータとして機能し、SW駆動回路493からのスイッチング制御信号S10〜S13(図17(B)〜(E))に従って、スイッチング素子Q10〜Q13が交流入力電圧Vacinをスイッチングする。なお、SW駆動回路491は、スイッチング回路481からの出力電圧に基づき制御される。   First, when the AC input voltage Vacin (commercial voltage) as shown in FIG. 17A is input from the commercial power supply 40 via the input terminals T5 and T6, a smoothing process for removing noise components in the smoothing circuit 482 is performed. Then, the data is input to the switching circuit 481. Then, the switching circuit 481 functions as a step-up AC / DC converter using the inductor components of the inductors 482L1 and 482L2, and the switching control signals S10 to S13 from the SW drive circuit 493 (FIGS. 17B to 17E). ), Switching elements Q10 to Q13 switch AC input voltage Vacin. Note that the SW drive circuit 491 is controlled based on the output voltage from the switching circuit 481.

具体的には、例えばまずタイミングt41〜t42の期間(交流入力電圧Vacinが上に凸の正弦波形を示す正の半波期間Δ76A)では、スイッチング制御信号S13が常時「H」となって(図17(E))スイッチング素子Q13が常時オン状態となる共に、スイッチング制御信号S12が常時「L」となって(図17(D))スイッチング素子Q12が常時オフ状態となる。すると、この期間におけるスイッチング回路481および平滑回路482の部分の等価回路は、図18(A)に示したようになる。ここで、この期間では、スイッチング制御信号S11が、図17(C)に示したように、タイミングt41〜t42の前半部分でパルス幅が徐々に小さくなっていくと共に、タイミングt41〜t42の後半部分でパルス幅が徐々に大きくなっていく。また、図17(B)に示したように、スイッチング制御信号S10は常時「L」となる。すなわち、この期間では、スイッチング素子Q10が常時オフ状態となってダイオードD12が導通すると共に、スイッチング素子Q11がPWM制御によるオン・オフ状態となる。したがって、この正の半波期間Δ76Aでは、平滑回路482による平滑化処理(図18(A)に示したエネルギー経路76A)において、平滑回路482による平滑化処理およびスイッチング素子Q10〜Q13による上記スイッチング動作により、コンデンサC3の両端間の電圧V3は、図17(F)に示したように、値が一定の直流電圧となる。なお、この正の半波期間Δ76Aにおいて、スイッチング素子Q10がスイッチング素子Q11と逆位相状態となって同期整流動作を行うようにしてもよい。そのようにした場合、ダイオードD10でのスイッチング損失および導通損が低減するので好ましい。   Specifically, first, for example, in the period from timing t41 to t42 (a positive half-wave period Δ76A in which the AC input voltage Vacin shows a convex sine waveform), the switching control signal S13 is always “H” (FIG. 17 (E)) While switching element Q13 is always on, switching control signal S12 is always “L” (FIG. 17D), and switching element Q12 is always off. Then, an equivalent circuit of the switching circuit 481 and the smoothing circuit 482 in this period is as shown in FIG. Here, during this period, as shown in FIG. 17C, the switching control signal S11 has a pulse width that gradually decreases in the first half of the timing t41 to t42, and the second half of the timing t41 to t42. The pulse width gradually increases. Further, as shown in FIG. 17B, the switching control signal S10 is always “L”. That is, during this period, the switching element Q10 is always in an off state, the diode D12 is conducted, and the switching element Q11 is in an on / off state by PWM control. Therefore, in the positive half-wave period Δ76A, in the smoothing process by the smoothing circuit 482 (energy path 76A shown in FIG. 18A), the smoothing process by the smoothing circuit 482 and the switching operation by the switching elements Q10 to Q13 are performed. Thus, the voltage V3 across the capacitor C3 becomes a DC voltage having a constant value, as shown in FIG. In this positive half-wave period Δ76A, the switching element Q10 may be in a phase opposite to that of the switching element Q11 to perform the synchronous rectification operation. This is preferable because the switching loss and conduction loss in the diode D10 are reduced.

次に、タイミングt42〜t43の期間(交流入力電圧Vacinが下に凸の正弦波形を示す負の半波期間Δ76B)では、スイッチング制御信号S11が常時「H」となって(図17(C))スイッチング素子Q11が常時オン状態となる共に、スイッチング制御信号S10が常時「L」となって(図17(B))スイッチング素子Q10が常時オフ状態となる。すると、この期間におけるスイッチング回路481および平滑回路482の部分の等価回路は、図18(B)に示したように、平滑回路482の部分において図18(A)に示したものと上下逆の構成となる。ここで、この期間では、スイッチング制御信号S11が、図17(E)に示したように、タイミングt42〜t43の前半部分でパルス幅が徐々に小さくなっていくと共に、タイミングt42〜t43の後半部分でパルス幅が徐々に大きくなっていく。また、図17(D)に示したように、スイッチング制御信号S12は常時「L」となる。すなわち、この期間では、スイッチング素子Q12が常時オフ状態となってダイオードD12が導通すると共に、スイッチング素子Q13がPWM制御によるオン・オフ状態となる。したがって、この負の半波期間Δ76Bでは、図18(B)に示したエネルギー経路76Bにおいて、平滑回路482による平滑化処理およびスイッチング素子Q10〜Q13による上記スイッチング動作により、コンデンサC3の両端間の電圧V3は、図17(F)に示したように、値が一定の直流電圧となる。なお、この負の半波期間Δ76Bにおいても、スイッチング素子Q12がスイッチング素子Q13と逆位相状態となって同期整流動作を行うようにしてもよい。そのようにした場合、ダイオードD12でのスイッチング損失および導通損が低減するので好ましい。   Next, in a period from timing t42 to t43 (a negative half-wave period Δ76B in which the AC input voltage Vacin shows a downward sine waveform), the switching control signal S11 is always “H” (FIG. 17C). ) The switching element Q11 is always on, and the switching control signal S10 is always “L” (FIG. 17B), and the switching element Q10 is always off. Then, the equivalent circuit of the switching circuit 481 and the smoothing circuit 482 in this period has an upside down configuration as shown in FIG. 18A in the smoothing circuit 482 as shown in FIG. 18B. It becomes. Here, during this period, as shown in FIG. 17E, the switching control signal S11 gradually decreases in pulse width in the first half of timing t42 to t43, and the latter half of timing t42 to t43. The pulse width gradually increases. Further, as shown in FIG. 17D, the switching control signal S12 is always “L”. That is, during this period, the switching element Q12 is always in an off state, the diode D12 is conducted, and the switching element Q13 is in an on / off state by PWM control. Therefore, in this negative half-wave period Δ76B, the voltage between both ends of the capacitor C3 is obtained by the smoothing process by the smoothing circuit 482 and the switching operation by the switching elements Q10 to Q13 in the energy path 76B shown in FIG. V3 is a DC voltage having a constant value as shown in FIG. In this negative half-wave period Δ76B, the switching element Q12 may be in a phase opposite to that of the switching element Q13 to perform the synchronous rectification operation. This is preferable because the switching loss and conduction loss in the diode D12 are reduced.

なお、このときスイッチング回路481および平滑回路482では、上記したようなAC/DC変換動作を行うためのコンデンサインプット型の整流器と比べ、力率が改善されるようになっている。これにより、ピーク電流が少なくなり、同容量の平滑コンデンサと比べてリップル電圧が小さくなるようになっている。   At this time, in the switching circuit 481 and the smoothing circuit 482, the power factor is improved as compared with the capacitor input type rectifier for performing the AC / DC conversion operation as described above. As a result, the peak current is reduced, and the ripple voltage is reduced as compared with a smoothing capacitor having the same capacity.

次に、コンデンサC3の両端間に蓄積された電圧V3に基づいて、エネルギー伝送経路76により、主バッテリ10に対する本来の充電がなされる。   Next, the main charging of the main battery 10 is performed by the energy transmission path 76 based on the voltage V3 stored across the capacitor C3.

具体的には、スイッチング回路41がDC/ACインバータ回路として機能し、スイッチング素子Q5〜Q8が、図19(A),(B)のタイミングt51〜t58等に示したようにオン・オフ動作することにより、トランス2の巻線22に交流のパルス電圧が生じる。そして巻線22と巻線21との巻数比に応じて、巻線21の両端間に、図19(C)に示したような変圧された交流のパルス電圧V21が生じる。次に、スイッチング回路11が整流回路として機能し、スイッチング素子Q1〜Q4が図19(D),(E)に示したようにオン・オフ動作することにより、交流のパルス電圧V21が整流され、コンデンサC1の両端間には図19(F)に示したような一定の直流電圧V1が印加される。このようにして、電圧V1に基づく直流出力電圧Vdcout1により、主バッテリ10への本来の充電がなされる。なお、スイッチング制御信号S1〜S4に基づいてスイッチング素子Q1〜Q4がPWM動作を行い、このPWMの動作はスイッチング回路41のPWMの動作と同期している。   Specifically, the switching circuit 41 functions as a DC / AC inverter circuit, and the switching elements Q5 to Q8 perform an on / off operation as shown at timings t51 to t58 in FIGS. 19A and 19B. As a result, an AC pulse voltage is generated in the winding 22 of the transformer 2. Then, according to the turn ratio between the winding 22 and the winding 21, a transformed AC pulse voltage V21 as shown in FIG. Next, the switching circuit 11 functions as a rectifier circuit, and the switching elements Q1 to Q4 are turned on / off as shown in FIGS. 19D and 19E, whereby the AC pulse voltage V21 is rectified, A constant DC voltage V1 as shown in FIG. 19F is applied across the capacitor C1. In this manner, the main battery 10 is originally charged with the DC output voltage Vdcout1 based on the voltage V1. The switching elements Q1 to Q4 perform a PWM operation based on the switching control signals S1 to S4, and the PWM operation is synchronized with the PWM operation of the switching circuit 41.

以上のように本実施の形態においても、第1および第2の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、従来のように突入電流抑制用の専用部品を別途設けることなく、主バッテリ10に対する本来の充電の際に、交流入力電圧Vacinに起因してコンデンサC3へ流れる突入電流の発生を抑えることができる。よって、比較的簡易な構成で装置の信頼性を向上させることが可能となる。   As described above, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect by the same operation as in the first and second embodiments. That is, it is possible to suppress the occurrence of an inrush current that flows to the capacitor C3 due to the AC input voltage Vacin when the main battery 10 is originally charged without separately providing a dedicated component for suppressing the inrush current as in the prior art. it can. Therefore, it is possible to improve the reliability of the apparatus with a relatively simple configuration.

また、第1の実施の形態における整流回路44、PFC回路43およびSW駆動回路492の代わりにスイッチング回路481、平滑回路482およびSW駆動回路493をそれぞれ設けると共に、入力端子T5,T6と並列に出力端子T7,T8を設けるようにしたので、予備充電を行いつつ、出力端子T7,T8から交流出力電圧Vacoutを出力することが可能となる。   In addition, a switching circuit 481, a smoothing circuit 482, and a SW drive circuit 493 are provided in place of the rectifier circuit 44, the PFC circuit 43, and the SW drive circuit 492 in the first embodiment, respectively, and output in parallel with the input terminals T5 and T6. Since the terminals T7 and T8 are provided, the AC output voltage Vacout can be output from the output terminals T7 and T8 while performing preliminary charging.

さらに、スイッチング回路481が力率改善動作をも行うようにしたので、交流入力電圧Vacinを電圧変換する際の力率を改善し、高調波成分を軽減することが可能となる。   Furthermore, since the switching circuit 481 also performs the power factor improving operation, it is possible to improve the power factor when converting the AC input voltage Vacin to reduce the harmonic component.

なお、本実施の形態においても第2の実施の形態と同様に、例えば図20に示したように、トランス2の代わりにトランス2Aを設けると共に、このトランス2Aと補機バッテリ30との間に、整流回路31、平滑回路32および電圧検出部33を設けるようにしてもよい。このように構成した場合、例えば図21に示したように、エネルギー伝送経路71によって予備充電を行いつつ、エネルギー伝送経路73によって補機バッテリ30を充電すると共に、エネルギー伝送経路75によって交流出力電圧Vacoutを生成・出力することが可能となる。また、例えば図22に示したように、エネルギー伝送経路76によって主バッテリ10への本来の充電を行いつつ、エネルギー伝送経路77によって補機バッテリ30を充電することも可能となる。   In the present embodiment, as in the second embodiment, for example, as shown in FIG. 20, a transformer 2A is provided in place of the transformer 2, and between the transformer 2A and the auxiliary battery 30. The rectifier circuit 31, the smoothing circuit 32, and the voltage detector 33 may be provided. In such a configuration, for example, as shown in FIG. 21, the auxiliary battery 30 is charged by the energy transmission path 73 while performing the preliminary charging by the energy transmission path 71 and the AC output voltage Vacout by the energy transmission path 75. Can be generated and output. Further, for example, as shown in FIG. 22, it is possible to charge the auxiliary battery 30 through the energy transmission path 77 while performing the original charging of the main battery 10 through the energy transmission path 76.

[変形例1,2]
次に、上記第1〜第3の実施の形態に共通する本発明の変形例について説明する。具体的には、制御部6による充電の制御動作の変形例についていくつか説明する。
[Modifications 1 and 2]
Next, modifications of the present invention common to the first to third embodiments will be described. Specifically, some modified examples of the charging control operation by the control unit 6 will be described.

図23は、本発明の変形例1に係る制御部6による充電の制御動作を流れ図で表したものであり、図3に示したものの変形例に対応している。この変形例1に係る充電の制御動作では、制御部6が、電圧検出部46による複数回の検出結果(商用電源40が入力端子T5,T6に接続されているか否かの検出結果)を考慮して、予備充電および本来の充電を行うか否かを判断するようになっている。   FIG. 23 is a flowchart showing the charging control operation by the controller 6 according to the first modification of the present invention, and corresponds to the modification shown in FIG. In the charging control operation according to the first modification, the control unit 6 considers the detection result of the voltage detection unit 46 a plurality of times (the detection result of whether or not the commercial power supply 40 is connected to the input terminals T5 and T6). Thus, it is determined whether to perform preliminary charging and original charging.

具体的には、ステップS202において、変数k=0に初期設定したのち、制御部6は、電圧検出部46による検出電圧に基づき、交流入力電圧Vacinが入力されているか否か(商用電源40が入力端子T5,T6に接続されているか否か)を判断する(ステップS203)。そして交流入力電圧Vacinが入力されていると判断された場合(ステップS203:Y)には、次に変数k=k+1にインクリメントし(ステップS205)、この変数kが所定回数Nに達したか否かを判断する(ステップS206)。そしてk=Nになったときには(ステップS206:Y)、以降の予備充電動作および本来の充電動作へと進む一方、k<Nであるときには(ステップS206:N)、再びステップS203へと戻り、交流入力電圧Vacinが入力されているか否かを判断することになる。   Specifically, in step S202, after initially setting the variable k = 0, the control unit 6 determines whether or not the AC input voltage Vacin is input based on the voltage detected by the voltage detection unit 46 (the commercial power supply 40 is connected). It is determined whether or not the input terminals T5 and T6 are connected (step S203). If it is determined that the AC input voltage Vacin is input (step S203: Y), the variable k is then incremented to k + 1 (step S205), and whether or not the variable k has reached the predetermined number N. Is determined (step S206). When k = N (step S206: Y), the process proceeds to the subsequent precharging operation and the original charging operation. When k <N (step S206: N), the process returns to step S203 again. It is determined whether or not the AC input voltage Vacin is input.

なお、図23におけるステップS201〜S214のうちの他のステップについては、第1の実施の形態における図3のものと同様であるため、説明を省略する。   Note that other steps in steps S201 to S214 in FIG. 23 are the same as those in FIG. 3 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

このようにして本変形例では、電圧検出部46による複数回の検出結果(商用電源40が入力端子T5,T6に接続されているか否かの検出結果)を考慮して、予備充電および本来の充電を行うか否かを判断するようにしたので、より確実に、誤動作(充電動作の失敗)を回避することが可能となる。   In this way, in the present modification, in consideration of the detection result of a plurality of times by the voltage detection unit 46 (detection result of whether or not the commercial power supply 40 is connected to the input terminals T5 and T6), the preliminary charging and the original Since it is determined whether or not to perform charging, it is possible to more reliably avoid malfunction (failure of charging operation).

次に、図24は、本発明の変形例2に係る制御部6による充電の制御動作を流れ図で表したものであり、図3に示したものの変形例に対応している。この変形例2に係る充電の制御動作では、第1の実施の形態で説明した閾値電圧Vth3(コンデンサC3の充電量に対応する第1の閾値)が、主バッテリ10における充電量に応じて変化するように設定されている。   Next, FIG. 24 is a flowchart showing the charging control operation by the control unit 6 according to the second modification of the present invention, and corresponds to the modification shown in FIG. In the charge control operation according to the second modification, the threshold voltage Vth3 (first threshold corresponding to the charge amount of the capacitor C3) described in the first embodiment changes according to the charge amount in the main battery 10. It is set to be.

具体的には、まず、ステップS305において、主バッテリ10における充電量(直流電圧V1)と、2つの閾値電圧Vth11,Vth12(Vth11<Vth12)との大小が比較される。より具体的には、まず、直流電圧V1が閾値電圧Vth11未満であるとき(V1<Vth11)には、主バッテリ過放電フラグが発生する(ステップS306)。   Specifically, first, in step S305, the amount of charge (DC voltage V1) in the main battery 10 is compared with two threshold voltages Vth11 and Vth12 (Vth11 <Vth12). More specifically, first, when the DC voltage V1 is less than the threshold voltage Vth11 (V1 <Vth11), a main battery overdischarge flag is generated (step S306).

また、直流電圧V1が、閾値電圧Vth11以上かつ閾値電圧Vth12未満であるとき(Vth11≦V1<Vth12)には、主バッテリ10からコンデンサC3への予備充電がなされる(ステップS307)と共に、このコンデンサC3への充電量(直流電圧V3)と閾値電圧Vth3aとの大小が比較される(ステップS308)。また、直流電圧V1が閾値電圧Vth12以上であるとき(Vth12≦V1)には、主バッテリ10からコンデンサC3への予備充電がなされる(ステップS309)と共に、このコンデンサC3への充電量(直流電圧V3)と閾値電圧Vth3bとの大小が比較される(ステップS310)。   When the DC voltage V1 is equal to or higher than the threshold voltage Vth11 and lower than the threshold voltage Vth12 (Vth11 ≦ V1 <Vth12), the main battery 10 is precharged to the capacitor C3 (step S307) and the capacitor The amount of charge to C3 (DC voltage V3) is compared with the threshold voltage Vth3a (step S308). When the DC voltage V1 is equal to or higher than the threshold voltage Vth12 (Vth12 ≦ V1), preliminary charging from the main battery 10 to the capacitor C3 is performed (step S309), and the amount of charge (DC voltage) to the capacitor C3 is also made. The magnitudes of V3) and threshold voltage Vth3b are compared (step S310).

ここで、主バッテリ10への充電量に応じて、例えば閾値電圧Vth3aと閾値電圧Vth3bとのように、閾値電圧Vth3が変化する(互いに異なる)ようになっている(ここでは、Vth3b>Vth3a)。   Here, the threshold voltage Vth3 changes (is different from each other) such as the threshold voltage Vth3a and the threshold voltage Vth3b according to the amount of charge to the main battery 10 (here, Vth3b> Vth3a). .

なお、図24におけるステップS301〜S313のうちの他のステップについては、第1の実施の形態における図3のものと同様であるため、説明を省略する。   Other steps in steps S301 to S313 in FIG. 24 are the same as those in FIG. 3 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

このようにして本変形例では、閾値電圧Vth3(コンデンサC3の充電量に対応する第1の閾値)が、主バッテリ10における充電量に応じて変化するようにしたので、主バッテリ10における充電量を考慮した予備充電および本来の充電が可能となるため、主バッテリ10における過放電を回避しつつ、突入電流の発生を抑制することが可能となる。   In this way, in the present modification, the threshold voltage Vth3 (the first threshold value corresponding to the charge amount of the capacitor C3) is changed according to the charge amount in the main battery 10, so the charge amount in the main battery 10 is Therefore, it is possible to perform the preliminary charging and the original charging in consideration of the above, and thus it is possible to suppress the occurrence of the inrush current while avoiding the overdischarge in the main battery 10.

以上、第1〜第3実施の形態およびそれらの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。   Although the present invention has been described with reference to the first to third embodiments and their modifications, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible.

例えば、上記実施の形態等では、スイッチング回路11,41,481がいずれもフルブリッジ型のスイッチング回路である場合について説明したが、スイッチング回路の構成はこれには限られず、例えばスイッチング回路11,481をハーフブリッジ型のスイッチング回路によって構成してもよい。   For example, in the above-described embodiment and the like, the case where the switching circuits 11, 41, and 481 are all full-bridge type switching circuits has been described. However, the configuration of the switching circuit is not limited to this, and the switching circuits 11, 481, for example. May be configured by a half-bridge type switching circuit.

また、上記実施の形態等では、スイッチング回路41がPWM動作を行うと共にスイッチング回路11がスイッチング回路41と同期整流している場合について説明したが、例えば、交流入力電圧Vacinに基づいて直流出力電圧Vdcout1を生成・出力して主バッテリ10へ充電動作を行う際に、スイッチング回路41内のスイッチング素子Q5〜Q8が可変のパルス幅でスイッチング動作する一方、スイッチング回路11内のスイッチング素子Q1〜Q4が固定のパルス幅でスイッチング動作し、主バッテリ10への充電量を調整できるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the switching circuit 41 performs the PWM operation and the switching circuit 11 is synchronously rectified with the switching circuit 41 has been described. For example, the DC output voltage Vdcout1 is based on the AC input voltage Vacin. When the main battery 10 is charged by generating / outputting, the switching elements Q5 to Q8 in the switching circuit 41 perform switching operation with a variable pulse width, while the switching elements Q1 to Q4 in the switching circuit 11 are fixed. The switching operation may be performed with a pulse width of 1 to adjust the amount of charge to the main battery 10.

本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 交流入力電圧が供給されたときの突入電流について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating inrush current when alternating current input voltage is supplied. 制御部による充電の制御動作の一例を表す流れ図である。It is a flowchart showing an example of control operation of charge by a control part. 第1の実施の形態に係る予備充電動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the precharging operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 図4に示した予備充電動作について説明するためのタイミング波形図である。FIG. 5 is a timing waveform diagram for explaining the precharging operation shown in FIG. 4. 第1の実施の形態に係る本来の充電動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the original charge operation which concerns on 1st Embodiment. 図6に示した本来の充電動作について説明するためのタイミング波形図である。FIG. 7 is a timing waveform diagram for explaining the original charging operation shown in FIG. 6. 図7に続いて本来の充電動作について説明するためのタイミング波形図である。FIG. 8 is a timing waveform diagram for explaining the original charging operation subsequent to FIG. 7. 第2の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る予備充電動作および補機バッテリの充電動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the precharging operation | movement and charging operation of an auxiliary battery which concern on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る本来の充電動作および補機バッテリの充電動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the original charging operation and charging operation of an auxiliary battery which concern on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る予備充電動作および交流出力電圧の生成動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the precharge operation | movement and generation | occurrence | production operation | movement of alternating current output voltage which concern on 3rd Embodiment. 図13に示した交流出力電圧の生成動作について説明するためタイミング波形図である。FIG. 14 is a timing waveform diagram for explaining an operation of generating the AC output voltage shown in FIG. 13. 図13に示した交流出力電圧の生成動作の際のスイッチング回路の動作について説明するための等価回路図である。FIG. 14 is an equivalent circuit diagram for describing an operation of the switching circuit in the operation of generating the AC output voltage shown in FIG. 13. 第3の実施の形態に係る本来の充電動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the original charge operation which concerns on 3rd Embodiment. 図16に示した本来の充電動作について説明するためのタイミング波形図である。FIG. 17 is a timing waveform diagram for explaining the original charging operation shown in FIG. 16. 図17に示した本来の充電動作の際のスイッチング回路の動作について説明するため等価回路図である。FIG. 18 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the switching circuit during the original charging operation shown in FIG. 17. 図17に続いて本来の充電動作について説明するためのタイミング波形図である。FIG. 18 is a timing waveform diagram for explaining the original charging operation subsequent to FIG. 17. 第3の実施の形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the switching power supply device which concerns on the modification of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の変形例に係る予備充電動作、補機バッテリの充電動作および交流出力電圧の生成動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the precharging operation | movement which concerns on the modification of 3rd Embodiment, the charging operation of an auxiliary machine battery, and the production | generation operation | movement of alternating current output voltage. 第3の実施の形態の変形例に係る本来の充電動作および補機バッテリの充電動作について説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the original charge operation and charge operation of an auxiliary battery which concern on the modification of 3rd Embodiment. 本発明の変形例に係る制御部による充電の制御動作を表す流れ図である。It is a flowchart showing the control operation of charge by the control part which concerns on the modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る制御部による充電の制御動作を表す流れ図である。It is a flowchart showing the control operation of charge by the control part which concerns on the other modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…主バッテリ、11,41,481…スイッチング回路、12,491,492,493…SW制御回路、13,33,42,46…電圧検出部、2,2A,5…トランス、21〜23,51,52…巻線、30…補機バッテリ、31,44…整流回路、32,482…平滑回路、40…商用電源(交流電源)、43…PFC回路、45…リレー部、451,452…リレー、47…差動アンプ、53…アイソレーションアンプ、6…制御部、71〜77,75A,75B,76A,76B…エネルギー伝送経路、T1,T2…入出力端子、T3,T4,T7,T8…出力端子、T5,T6…入力端子、Vdcin…直流入力電圧、Vdcout1,Vdcout2…直流出力電圧、Vacin…交流入力電圧、Vacout…交流出力電圧、Q1〜Q13…スイッチング素子、S1〜S15…スイッチング制御信号、C1,C3,32C,482C…コンデンサ、D1〜D8,D10〜D13,31D1,31D2,44D1〜44D4…ダイオード、32L,43L,482L1,482L2…インダクタ、LH1,LH3,LH4…高圧ライン、LL1,LL3,LL4…低圧ライン、L41,L42…接続ライン、V1,V21,V22,V3,V43…電圧、Vth11,Vth12,Vth3,Vth3a,Vth3b…閾値電圧、I43L…電流、Td…デッドタイム、t1〜t8,t11〜t18,t21〜t28,t31〜t35,t41〜t43,t51〜t58…タイミング、Δ75A,Δ76A…正の半波期間、Δ75B,Δ76B…負の半波期間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Main battery, 11, 41, 481 ... Switching circuit, 12, 491, 492, 493 ... SW control circuit, 13, 33, 42, 46 ... Voltage detection part, 2, 2A, 5 ... Transformer, 21-23, 51, 52 ... Winding, 30 ... Auxiliary battery, 31, 44 ... Rectifier circuit, 32, 482 ... Smoothing circuit, 40 ... Commercial power supply (AC power supply), 43 ... PFC circuit, 45 ... Relay unit, 451, 452 ... Relay, 47 ... differential amplifier, 53 ... isolation amplifier, 6 ... control unit, 71-77, 75A, 75B, 76A, 76B ... energy transmission path, T1, T2 ... input / output terminals, T3, T4, T7, T8 ... Output terminal, T5, T6 ... Input terminal, Vdcin ... DC input voltage, Vdcout1, Vdcout2 ... DC output voltage, Vacin ... AC input voltage, Vacout ... AC output voltage, Q1-Q13 ... Switching element S1, S15 ... switching control signal, C1, C3, 32C, 482C ... capacitor, D1-D8, D10-D13, 31D1, 31D2, 44D1-44D4 ... diode, 32L, 43L, 482L1, 482L2 ... inductor, LH1, LH3, LH4 ... high voltage line, LL1, LL3, LL4 ... low voltage line, L41, L42 ... connection line, V1, V21, V22, V3, V43 ... voltage, Vth11, Vth12, Vth3, Vth3a, Vth3b ... threshold voltage, I43L ... Current, Td ... dead time, t1-t8, t11-t18, t21-t28, t31-t35, t41-t43, t51-t58 ... timing, Δ75A, Δ76A ... positive half-wave period, Δ75B, Δ76B ... negative half Wave period.

Claims (13)

互いに磁気的に結合された第1トランスコイルおよび第2トランスコイルを含むトランスと、
前記第1トランスコイルと第1の直流電源との間に配置され、一対のスイッチが直列接続されてなるスイッチ列を少なくとも1つ含んで構成された双方向型の第1のスイッチング回路と、
前記第2トランスコイルと交流電圧入力端子との間に配置され、一対のスイッチが直列接続されてなるスイッチ列同士が互いに並列接続されるようにして構成された双方向型の第2のスイッチング回路と、
前記第2のスイッチング回路と前記交流電圧入力端子との間に配置された第1の整流回路と、
前記第2のスイッチング回路と前記第1の整流回路との間に配置された平滑コンデンサと、
前記交流電圧入力端子から入力される交流入力電圧に基づいて前記第1の直流電源を充電する際に、前記交流入力電圧に基づいて前記第1の直流電源に対する本来の充電を行う前に、前記平滑コンデンサにおける充電量に応じて前記第1の直流電源から前記平滑コンデンサに対して所定の予備充電を行うように、前記第1および第2のスイッチング回路の動作を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
A transformer including a first transformer coil and a second transformer coil magnetically coupled to each other;
A bidirectional first switching circuit that is arranged between the first transformer coil and the first DC power supply and includes at least one switch row in which a pair of switches are connected in series;
A bidirectional second switching circuit which is arranged between the second transformer coil and the AC voltage input terminal and is configured such that a switch row in which a pair of switches are connected in series is connected in parallel to each other. When,
A first rectifier circuit disposed between the second switching circuit and the AC voltage input terminal;
A smoothing capacitor disposed between the second switching circuit and the first rectifier circuit;
When charging the first DC power source based on the AC input voltage input from the AC voltage input terminal, before performing the original charging of the first DC power source based on the AC input voltage, A controller that controls the operation of the first and second switching circuits so as to perform a predetermined preliminary charge from the first DC power source to the smoothing capacitor according to the amount of charge in the smoothing capacitor. The switching power supply device characterized by the above-mentioned.
前記平滑コンデンサにおける充電量を検出する第1の検出部を備え、
前記制御部は、前記第1の検出部によって検出された平滑コンデンサにおける充電量に応じて前記予備充電および前記本来の充電を行うように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
A first detection unit for detecting a charge amount in the smoothing capacitor;
2. The switching power supply according to claim 1, wherein the control unit performs control so as to perform the preliminary charging and the original charging according to a charge amount in a smoothing capacitor detected by the first detection unit. apparatus.
前記制御部は、前記平滑コンデンサにおける充電量が所定の第1閾値未満のときには前記予備充電を行うように制御すると共に、前記平滑コンデンサにおける充電量が前記第1閾値以上のときには前記本来の充電を行うように制御する
ことを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。
The control unit controls to perform the preliminary charging when the amount of charge in the smoothing capacitor is less than a predetermined first threshold, and performs the original charging when the amount of charge in the smoothing capacitor is equal to or greater than the first threshold. It controls so that it may perform. The switching power supply device of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
前記第1閾値が、前記第1の直流電源における充電量に応じて変化するように設定されている
ことを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源装置。
The switching power supply according to claim 3, wherein the first threshold value is set so as to change according to a charge amount in the first DC power supply.
前記第1の直流電源における充電量を検出する第2の検出部を備え、
前記制御部は、前記第2の検出部によって検出された第1の直流電源における充電量に応じて前記予備充電を行うように制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
A second detection unit for detecting a charge amount in the first DC power supply;
5. The control unit according to claim 1, wherein the controller performs control so as to perform the preliminary charging according to a charge amount in the first DC power source detected by the second detection unit. The switching power supply device according to Item 1.
前記制御部は、前記第1の直流電源における充電量が所定の第2閾値未満のときには前記予備充電を行わないように制御すると共に、前記第1の直流電源における充電量が前記第2閾値以上のときには前記予備充電を行うように制御する
ことを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源装置。
The control unit performs control so that the preliminary charging is not performed when a charge amount in the first DC power supply is less than a predetermined second threshold value, and a charge amount in the first DC power supply is equal to or greater than the second threshold value. The switching power supply according to claim 5, wherein control is performed so that the preliminary charging is performed.
前記交流電圧入力端子からの前記交流入力電圧の供給の有無を検出する第3の検出部を備え、
前記制御部は、前記第3の検出部による検出結果に基づいて前記交流入力電圧が供給されていると判断した場合に、前記予備充電および前記本来の充電を行うように制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
A third detector for detecting whether or not the AC input voltage is supplied from the AC voltage input terminal;
The control unit controls to perform the preliminary charging and the original charging when it is determined that the AC input voltage is supplied based on a detection result by the third detection unit. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 6.
前記制御部は、前記第3の検出部による複数回の検出結果を考慮して、前記予備充電および前記本来の充電を行うか否かを判断する
ことを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源装置。
The switching according to claim 7, wherein the control unit determines whether or not to perform the preliminary charging and the original charging in consideration of a plurality of detection results by the third detection unit. Power supply.
前記制御部は、
前記第1の直流電源から供給される直流入力電圧に基づいて前記予備充電を行う際には、前記第1のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行うと共に前記第2のスイッチング回路が整流動作を行うように制御し、
前記交流入力電圧に基づいて前記本来の充電を行う際には、前記整流回路が整流動作を行うと共に前記第2のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行い、かつ前記第1のスイッチング回路が整流動作を行うように制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
The controller is
When performing the preliminary charging based on the DC input voltage supplied from the first DC power supply, the first switching circuit performs a DC / AC conversion operation and the second switching circuit performs a rectification operation. Control to do and
When performing the original charging based on the AC input voltage, the rectifier circuit performs a rectification operation, the second switching circuit performs a DC / AC conversion operation, and the first switching circuit rectifies. The switching power supply according to any one of claims 1 to 8, wherein the switching power supply is controlled to perform an operation.
前記第1の整流回路が、一対のスイッチが直列接続されてなるスイッチ列を少なくとも1つ含む双方向型の第3のスイッチング回路により構成され、
前記交流電圧入力端子が、交流電圧入出力端子として機能している
ことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
The first rectifier circuit is constituted by a bidirectional third switching circuit including at least one switch row in which a pair of switches are connected in series.
The switching power supply according to any one of claims 1 to 9, wherein the AC voltage input terminal functions as an AC voltage input / output terminal.
前記制御部は、
前記第1の直流電源から供給される直流入力電圧に基づいて、前記予備充電を行いつつ前記交流電圧入出力端子から交流出力電圧を出力する際には、前記第1および第3のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行うと共に前記第2のスイッチング回路が整流動作を行うように制御し、
前記交流電圧入出力端子から入力される交流入力電圧に基づいて前記本来の充電を行う際には、前記第3のスイッチング回路が交流/直流変換動作を行うと共に前記第2のスイッチング回路が直流/交流変換動作を行い、かつ前記第1のスイッチング回路が整流動作を行うように制御する
ことを特徴とする請求項10に記載のスイッチング電源装置。
The controller is
When outputting the AC output voltage from the AC voltage input / output terminal while performing the preliminary charging based on the DC input voltage supplied from the first DC power supply, the first and third switching circuits are Performing a DC / AC conversion operation and controlling the second switching circuit to perform a rectification operation;
When the original charging is performed based on the AC input voltage input from the AC voltage input / output terminal, the third switching circuit performs an AC / DC conversion operation and the second switching circuit is DC / DC. The switching power supply according to claim 10, wherein an AC conversion operation is performed and control is performed so that the first switching circuit performs a rectification operation.
前記制御部は、前記交流電圧入出力端子から交流入力電圧を入力する際に、前記第3のスイッチング回路が力率改善動作をも行うように制御する
ことを特徴とする請求項10または請求項11に記載のスイッチング電源装置。
The control unit controls the third switching circuit to also perform a power factor correction operation when an AC input voltage is input from the AC voltage input / output terminal. 11. The switching power supply device according to 11.
前記トランスは、前記第1トランスコイルおよび前記第2トランスコイルと互いに磁気的に結合された第3トランスコイルを有し、
前記第3トランスコイルと第2の直流電源との間に、第2の整流回路をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
The transformer includes a third transformer coil magnetically coupled to the first transformer coil and the second transformer coil;
The switching power supply according to any one of claims 1 to 12, further comprising a second rectifier circuit between the third transformer coil and the second DC power supply.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103597725A (en) * 2012-06-01 2014-02-19 松下电器产业株式会社 Power conversion device and battery charging device using same

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5509454B2 (en) * 2010-05-27 2014-06-04 ダイヤモンド電機株式会社 Power supply and charger using the same
JP5834432B2 (en) * 2011-03-17 2015-12-24 シンフォニアテクノロジー株式会社 DC-DC converter
JP2015015829A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 住友電気工業株式会社 Bidirectional ac/dc conversion device, inrush current prevention method and computer program
JP6439482B2 (en) * 2015-02-13 2018-12-19 住友電気工業株式会社 Converter and control circuit
JP6364553B2 (en) * 2015-08-06 2018-07-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 Charger
US11018528B2 (en) 2016-04-06 2021-05-25 Hitachi, Ltd. Wireless power transmission/reception system, power conversion device including the same, and power conversion method
JP6848255B2 (en) * 2016-08-10 2021-03-24 Tdk株式会社 Switching power supply
JP6665821B2 (en) 2017-03-30 2020-03-13 オムロン株式会社 Bidirectional DC-DC converter
JP6932373B2 (en) * 2017-08-22 2021-09-08 株式会社アイケイエス Control device for 3-terminal static DC transformer
JP7035407B2 (en) * 2017-09-22 2022-03-15 株式会社豊田自動織機 Power converter
CN108928258A (en) * 2018-08-15 2018-12-04 广州麦芮声电子有限公司 A kind of power-supply system and electric car of electric car
WO2021166233A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 住友電気工業株式会社 Power conversion device, vehicle including same, and control method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3281404B2 (en) * 1992-03-27 2002-05-13 株式会社明電舎 Charging device
JPH0888908A (en) * 1994-09-14 1996-04-02 Hitachi Ltd Charger for electric railcar
JPH0965509A (en) * 1995-06-14 1997-03-07 Toyota Autom Loom Works Ltd Charging method of battery for electric vehicle and charger for electric vehicle
JP2002320390A (en) * 2001-04-19 2002-10-31 Hitachi Ltd Power storage apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103597725A (en) * 2012-06-01 2014-02-19 松下电器产业株式会社 Power conversion device and battery charging device using same

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JP2009232502A (en) 2009-10-08

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