JP6020931B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、リアクトルと、メインスイッチと、同期整流スイッチとを備えた電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device including a reactor, a main switch, and a synchronous rectification switch.

従来、リアクトルとスイッチを備えた電力変換装置として、例えば以下に示す特許文献1に開示されている昇圧コンバータ制御システムがある。   Conventionally, as a power converter provided with a reactor and a switch, for example, there is a boost converter control system disclosed in Patent Document 1 shown below.

この昇圧コンバータ制御システムは、リアクトルと、スイッチと、ダイオードと、制御回路とを備えている。制御回路は、サーボ指令に基づいてスイッチを制御する。その際、スイッチの端子間電圧の電圧傾斜変化に基づいてスイッチをオフさせる。昇圧コンバータ制御システムを電流臨界モードで制御する場合、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点でスイッチをオフさせる必要がある。そのため、従来は、リアクトル電流を検出し、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出完了を判断していた。しかし、スイッチの端子間電圧の電圧傾斜の変化によって、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出完了を検出することができる。そのため、リアクトル電流を検出することなく、昇圧コンバータ制御システムを電流臨界モードで制御することができる。   This boost converter control system includes a reactor, a switch, a diode, and a control circuit. The control circuit controls the switch based on the servo command. At that time, the switch is turned off based on the change in the voltage gradient of the voltage between the terminals of the switch. When controlling the boost converter control system in the current critical mode, it is necessary to turn off the switch when the release of the energy stored in the reactor is completed. For this reason, conventionally, the reactor current is detected, and the completion of the release of the energy accumulated in the reactor is determined. However, it is possible to detect the completion of the release of the energy stored in the reactor by the change in the voltage gradient of the voltage between the terminals of the switch. Therefore, the boost converter control system can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

特開2013−070586号公報JP 2013-070586 A

前述した昇圧コンバータ制御システムにおいて、ダイオードにおける損失を低減するため、ダイオードを同期整流スイッチに置換える場合がある。ダイオードを同期整流スイッチに置換えた場合、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了しても、同期整流スイッチがオンしているためスイッチの端子間電圧の電圧変化が発生しない。そのため、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出完了を検出することができない。従って、リアクトル電流を検出することなく、昇圧コンバータ制御システムを電流臨界モードで制御することができない。   In the boost converter control system described above, the diode may be replaced with a synchronous rectifier switch in order to reduce the loss in the diode. When the diode is replaced with a synchronous rectification switch, even if the release of the energy stored in the reactor is completed, the voltage between the terminals of the switch does not change because the synchronous rectification switch is on. Therefore, it is not possible to detect the completion of the release of energy accumulated in the reactor. Therefore, the boost converter control system cannot be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リアクトルと、メインスイッチと、同期整流スイッチとを備えた電力変換装置において、リアクトル電流を検出することなく、電流臨界モードで制御することができる電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in a power conversion device including a reactor, a main switch, and a synchronous rectification switch, control is performed in a current critical mode without detecting a reactor current. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of performing the above.

上記課題を解決するためになされた本発明は、リアクトルと、オンすることで電源をリアクトルに接続し、電源からリアクトルに電流を供給してリアクトルにエネルギーを蓄積させるメインスイッチと、メインスイッチがオフしている期間中にオンすることでリアクトルを負荷に接続し、リアクトルに蓄積されたエネルギーを放出させ、リアクトルから負荷に電流を供給する同期整流スイッチと、メインスイッチ及び同期整流スイッチに接続され、メインスイッチ及び同期整流スイッチを制御する制御回路と、を備えた電力変換装置において、制御回路は、メインスイッチの端子間電圧の遷移状態を示すスイッチング遷移時間を検出し、検出したスイッチング遷移時間が、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点のリアクトル電流に対応するスイッチング遷移時間であるスイッチング遷移時間目標値になるようにメインスイッチ及び同期整流スイッチを制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a reactor, a main switch that connects the power source to the reactor when turned on, supplies current to the reactor from the power source, and stores energy in the reactor, and the main switch is off The reactor is connected to the load by turning it on during the period, the energy stored in the reactor is released, the current is supplied from the reactor to the load, and connected to the main switch and the synchronous rectification switch. In a power converter comprising a control circuit that controls a main switch and a synchronous rectification switch, the control circuit detects a switching transition time indicating a transition state of a voltage between terminals of the main switch, and the detected switching transition time is React when the release of energy stored in the reactor is complete And controlling the main switch and the synchronous rectification switch to become the switching transition time target value is a switching transition time corresponding to the current.

スイッチング遷移時間とリアクトル電流の間には所定の関係があり、スイッチング遷移時間によってリアクトル電流を把握することができる。この構成によれば、スイッチング遷移時間に基づいてメインスイッチ及び同期整流スイッチを制御する。そのため、リアクトル電流を検出することなく、リアクトル電流を適切に制御することができる。従って、リアクトル電流を検出することなく、電力変換装置を電流臨界モードで制御することができる。   There is a predetermined relationship between the switching transition time and the reactor current, and the reactor current can be grasped by the switching transition time. According to this configuration, the main switch and the synchronous rectification switch are controlled based on the switching transition time. Therefore, it is possible to appropriately control the reactor current without detecting the reactor current. Therefore, the power converter can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

第1実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter in a 1st embodiment. 図1に示すスイッチング遷移時間検出回路の回路図である。It is a circuit diagram of the switching transition time detection circuit shown in FIG. 図1に示す制御器のブロック図である。It is a block diagram of the controller shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の動作を説明するための各部の波形図である。It is a wave form diagram of each part for demonstrating operation | movement of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の動作を説明するための各部の別の波形図である。It is another waveform diagram of each part for demonstrating operation | movement of the power converter device shown in FIG. リアクトル電流とスイッチング遷移時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a reactor current and switching transition time. スイッチング遷移時間検出回路の動作を説明するための各部の波形図である。It is a wave form diagram of each part for demonstrating operation | movement of a switching transition time detection circuit. 第2実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 2nd Embodiment. 図8に示すスイッチング遷移時間検出回路の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of the switching transition time detection circuit shown in FIG. 8. 図8に示す制御器のブロック図である。It is a block diagram of the controller shown in FIG. 第3実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 3rd Embodiment. 図11に示すスイッチング遷移時間検出回路の回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of the switching transition time detection circuit shown in FIG. 11. 第4実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 4th Embodiment. 図13に示す制御器のブロック図である。It is a block diagram of the controller shown in FIG. 第5実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 5th Embodiment. 第6実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 6th Embodiment. 図16に示す制御器のブロック図である。It is a block diagram of the controller shown in FIG. 第7実施形態における電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device in 7th Embodiment. 図18に示す制御器のブロック図である。It is a block diagram of the controller shown in FIG.

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.

(第1実施形態)
まず、図1〜図3を参照して第1実施形態の電力変換装置の構成について説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the power conversion device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1に示す電力変換装置1は、車両に搭載された高電圧バッテリB10(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB11(負荷)に供給し、低電圧バッテリB11を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。ここで、高電圧バッテリB10は、例えば、定格電圧が48Vのバッテリである。低電圧バッテリB11は、例えば、定格電圧が12Vのバッテリである。電力変換装置1は、平滑用コンデンサ10と、FET11(メインスイッチ)と、FET12(同期整流スイッチ)と、スナバ回路13、14と、リアクトル15と、平滑用コンデンサ16と、制御回路17とを備えている。   A power conversion device 1 shown in FIG. 1 converts a direct current supplied from a high voltage battery B10 (power supply) mounted on a vehicle into a low voltage direct current, and converts it into a low voltage battery B11 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B11. This is a so-called step-down buck-boost converter. Here, the high voltage battery B10 is, for example, a battery having a rated voltage of 48V. The low voltage battery B11 is, for example, a battery having a rated voltage of 12V. The power converter 1 includes a smoothing capacitor 10, an FET 11 (main switch), an FET 12 (synchronous rectification switch), snubber circuits 13 and 14, a reactor 15, a smoothing capacitor 16, and a control circuit 17. ing.

平滑用コンデンサ10は、電力変換装置1の入力電圧Vinを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ10は、高電圧バッテリB10の電圧を平滑化する。平滑用コンデンサ10の一端は高電圧バッテリB10の正極端に、他端は高電圧バッテリB10の負極端にそれぞれ接続されている。   The smoothing capacitor 10 is an element that smoothes the input voltage Vin of the power conversion device 1. Smoothing capacitor 10 smoothes the voltage of high-voltage battery B10. One end of the smoothing capacitor 10 is connected to the positive terminal of the high voltage battery B10, and the other end is connected to the negative terminal of the high voltage battery B10.

FET11は、オンすることで高電圧バッテリB10をリアクトル15に接続し、高電圧バッテリB10からリアクトル15に電流を供給してリアクトル15にエネルギーを蓄積させる素子である。FET11は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。   The FET 11 is an element that, when turned on, connects the high voltage battery B 10 to the reactor 15, supplies current from the high voltage battery B 10 to the reactor 15, and accumulates energy in the reactor 15. The FET 11 has a diode connected in parallel between the source and the drain.

FET12は、FET11がオフしている期間中にオンすることで、リアクトル15を低電圧バッテリB11に接続し、リアクトル15に蓄積されたエネルギーを放出させ、リアクトル15から低電圧バッテリB11に電流を供給する素子である。FET12は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。   The FET 12 is turned on while the FET 11 is turned off to connect the reactor 15 to the low voltage battery B11, release the energy accumulated in the reactor 15, and supply current from the reactor 15 to the low voltage battery B11. It is an element to do. The FET 12 has a diode connected in parallel between the source and the drain.

FET11、12は、直列接続されている。具体的には、FET11のソースが、FET12のドレインに接続されている。FET11のドレインは平滑用コンデンサ10の一端に、FET12のソースは平滑用コンデンサ10の他端と低電圧バッテリB11の負極端にそれぞれ接続されている。FET11、12の直列接続点は、リアクトル15に接続されている。FET11、12のゲートは、制御回路17にそれぞれ接続されている。   The FETs 11 and 12 are connected in series. Specifically, the source of the FET 11 is connected to the drain of the FET 12. The drain of the FET 11 is connected to one end of the smoothing capacitor 10, and the source of the FET 12 is connected to the other end of the smoothing capacitor 10 and the negative end of the low voltage battery B11. A series connection point of the FETs 11 and 12 is connected to the reactor 15. The gates of the FETs 11 and 12 are connected to the control circuit 17, respectively.

スナバ回路13、14は、FET11、12に加わるサージ電圧を抑える回路である。スナバ回路13、14は、スナバ用コンデンサ130、140をそれぞれ有している。スナバ用コンデンサ130、140の一端はFET11、12のドレインに、他端はFET11、12のソースにそれぞれ接続されている。   The snubber circuits 13 and 14 are circuits that suppress the surge voltage applied to the FETs 11 and 12. The snubber circuits 13 and 14 have snubber capacitors 130 and 140, respectively. One end of the snubber capacitors 130 and 140 is connected to the drains of the FETs 11 and 12, and the other end is connected to the sources of the FETs 11 and 12.

リアクトル15は、エネルギーを蓄積又は放出する素子である。リアクトル15の一端はFET11、12の直列接続点に、他端は低電圧バッテリB11の正極端にそれぞれ接続されている。   The reactor 15 is an element that stores or releases energy. One end of the reactor 15 is connected to the series connection point of the FETs 11 and 12, and the other end is connected to the positive terminal of the low voltage battery B11.

平滑用コンデンサ16は、電力変換装置1の出力電圧Voutを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ16の一端はリアクトル15の他端に、他端はFET12のソースにそれぞれ接続されている。   The smoothing capacitor 16 is an element that smoothes the output voltage Vout of the power conversion device 1. One end of the smoothing capacitor 16 is connected to the other end of the reactor 15, and the other end is connected to the source of the FET 12.

制御回路17は、FET11、12を制御する回路である。制御回路17は、外部から入力される電力変換装置1の出力電圧目標値Vout*、検出した電力変換装置1の入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET11、12を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET11のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)の遷移状態を示すものである。具体的には、FET12をオフするように指示してからFET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでの時間である。閾値電圧Vthは、例えば、電力変換装置1の入力電圧Vinの10%の電圧に設定されている。制御回路17は、スイッチング遷移時間検出回路170と、制御器171と、駆動回路172、173とを備えている。   The control circuit 17 is a circuit that controls the FETs 11 and 12. The control circuit 17 controls the FETs 11 and 12 based on the output voltage target value Vout * of the power converter 1 input from the outside, the detected input / output voltages Vin and Vout of the power converter 1 and the switching transition time. Here, the switching transition time indicates a transition state of the source-drain voltage (terminal voltage) of the FET 11. Specifically, this is the time from when the FET 12 is instructed to turn off until the source-drain voltage of the FET 11 reaches the threshold voltage Vth. The threshold voltage Vth is set to, for example, a voltage that is 10% of the input voltage Vin of the power conversion device 1. The control circuit 17 includes a switching transition time detection circuit 170, a controller 171, and drive circuits 172 and 173.

スイッチング遷移時間検出回路170は、制御器171から出力される、後述するFET12に対する駆動信号がFET12をオフするように指示してから、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。図2に示すように、スイッチング遷移時間検出回路170は、抵抗170a〜170dと、コンパレータ170eと、XOR回路170fとを備えている。   The switching transition time detection circuit 170 is set to a high level until the source-drain voltage of the FET 11 reaches the threshold voltage Vth after a drive signal output from the controller 171 instructs the FET 12 to be described later to turn off the FET 12. Is a circuit that outputs a pulse signal. As shown in FIG. 2, the switching transition time detection circuit 170 includes resistors 170a to 170d, a comparator 170e, and an XOR circuit 170f.

抵抗170a、170bは直列接続されている。抵抗170aの一端はFET11のドレインに、抵抗170bの一端はFET12のソースにそれぞれ接続されている。   The resistors 170a and 170b are connected in series. One end of the resistor 170a is connected to the drain of the FET 11, and one end of the resistor 170b is connected to the source of the FET 12.

抵抗170c、170dは直列接続されている。抵抗170cの一端はFET11、12の直列接続点に、抵抗170dの一端はFET12のソースにそれぞれ接続されている。   The resistors 170c and 170d are connected in series. One end of the resistor 170c is connected to the series connection point of the FETs 11 and 12, and one end of the resistor 170d is connected to the source of the FET 12.

コンパレータ170eの非反転入力端は抵抗170a、170bの直列接続点に、反転入力端は抵抗170c、170dの直列接続点にそれぞれ接続されている。   The non-inverting input terminal of the comparator 170e is connected to the series connection point of the resistors 170a and 170b, and the inverting input terminal is connected to the series connection point of the resistors 170c and 170d.

ここで、抵抗170a〜170dの抵抗値は、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ170eの出力がハイレベルになるように設定されている。   Here, the resistance values of the resistors 170a to 170d are set such that the output of the comparator 170e is at a high level until the source-drain voltage of the FET 11 reaches the threshold voltage Vth.

XOR回路170fの一方の入力端はコンパレータ170eの出力端に、他方の入力端は制御器171にそれぞれ接続されている。出力端は制御器171に接続されている。   One input terminal of the XOR circuit 170f is connected to the output terminal of the comparator 170e, and the other input terminal is connected to the controller 171. The output end is connected to the controller 171.

制御器171は、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET11、12に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器171は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図3に示すように、制御器171は、オン時間比演算部171aと、スイッチング遷移時間計測部171bと、偏差演算部171cと、スイッチング遷移時間制御部171dと、補正演算部171e、171fと、偏差演算部171gと、電圧制御部171hと、オン時間演算部171i、171jと、駆動信号生成部171kとを備えている。   The controller 171 is a circuit that generates and outputs drive signals for the FETs 11 and 12 based on the output voltage target value Vout *, the input / output voltages Vin and Vout, and the switching transition time. The controller 171 includes a microcomputer and a program. As shown in FIG. 3, the controller 171 includes an on-time ratio calculation unit 171a, a switching transition time measurement unit 171b, a deviation calculation unit 171c, a switching transition time control unit 171d, correction calculation units 171e and 171f, A deviation calculator 171g, a voltage controller 171h, on-time calculators 171i and 171j, and a drive signal generator 171k are provided.

オン時間比演算部171aは、電力変換装置1の入力電圧Vin、出力電圧目標値Vout*及び出力電圧Voutに基づいて、FET11、12に対するオン時間比を演算し出力するブロックである。ここで、オン時間比は、FETをオン、オフする際のオン時間の比率である。いわゆる、オンデューティ比である。   The on-time ratio calculation unit 171a is a block that calculates and outputs an on-time ratio for the FETs 11 and 12 based on the input voltage Vin, the output voltage target value Vout *, and the output voltage Vout of the power converter 1. Here, the on-time ratio is a ratio of on-time when the FET is turned on / off. This is a so-called on-duty ratio.

スイッチング遷移時間計測部171bは、スイッチング遷移時間検出回路170の出力するパルス信号のパルス幅を計測してスイッチング遷移時間を求め出力するブロックである。   The switching transition time measurement unit 171b is a block that measures the pulse width of the pulse signal output from the switching transition time detection circuit 170 to determine and output the switching transition time.

偏差演算部171cは、予め設定されているスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間計測部171bの出力するスイッチング遷移時間の偏差を演算し出力するブロックである。ここで、スイッチング遷移時間目標値は、リアクトル15のインダクタンス、スナバ用コンデンサ130、140の容量及び回路の寄生容量によって構成される共振回路の共振周期に基づいて設定されている。例えば、共振周期の1/4、又は、スイッチング遷移時間検出回路170の遅延時間や、駆動回路172、173の遅延時間のばらつきを考慮し、共振周期の1/4の80%程度に設定されている。   The deviation calculation unit 171c is a block that calculates and outputs a deviation between a preset switching transition time target value and the switching transition time output from the switching transition time measurement unit 171b. Here, the switching transition time target value is set based on the resonance period of the resonance circuit constituted by the inductance of the reactor 15, the capacitances of the snubber capacitors 130 and 140, and the parasitic capacitance of the circuit. For example, in consideration of the variation of 1/4 of the resonance period or the delay time of the switching transition time detection circuit 170 and the delay time of the drive circuits 172 and 173, it is set to about 80% of 1/4 of the resonance period. Yes.

スイッチング遷移時間制御部171dは、偏差演算部171cの出力するスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、オン時間比を補正するためのオン時間比補正値として出力するブロックである。   The switching transition time control unit 171d performs a proportional and integral calculation on the deviation between the switching transition time target value output from the deviation calculating unit 171c and the switching transition time, and outputs it as an on-time ratio correction value for correcting the on-time ratio. It is.

補正演算部171eは、オン時間比演算部171aの出力するFET11に対するオン時間比にスイッチング遷移時間制御部171dの出力するオン時間比補正値を加算し、FET11に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。   The correction calculation unit 171e adds the on-time ratio correction value output from the switching transition time control unit 171d to the on-time ratio output from the on-time ratio calculation unit 171a to the FET 11, and outputs the corrected on-time ratio for the FET 11. It is.

補正演算部171fは、オン時間比演算部171aの出力するFET12に対するオン時間比から、スイッチング遷移時間制御部171dの出力するオン時間比補正値を減算し、FET12に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。   The correction calculation unit 171f subtracts the on-time ratio correction value output from the switching transition time control unit 171d from the on-time ratio output from the on-time ratio calculation unit 171a to the FET 12, and outputs it as a corrected on-time ratio for the FET 12. It is a block.

偏差演算部171gは、外部から入力される電力変換装置1の出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算し出力するブロックである。   The deviation calculating unit 171g is a block that calculates and outputs a deviation between the output voltage target value Vout * of the power conversion device 1 input from the outside and the output voltage Vout.

電圧制御部171hは、偏差演算部171gの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力するブロックである。   The voltage control unit 171h is a block that proportionally integrates the deviation between the output voltage target value Vout * output from the deviation calculating unit 171g and the output voltage Vout, and outputs the result as a conversion coefficient.

オン時間演算部171iは、補正演算部171eの出力するFET11に対する補正したオン時間比に、電圧制御部171hの出力する変換係数を乗算し、FET11に対するオン時間として出力するブロックである。   The on-time calculating unit 171i is a block that multiplies the corrected on-time ratio for the FET 11 output from the correction calculating unit 171e by the conversion coefficient output from the voltage control unit 171h, and outputs the result as the on-time for the FET 11.

オン時間演算部171jは、補正演算部171fの出力するFET12に対する補正したオン時間比に、電圧制御部171hの出力する変換係数を乗算し、FET12に対するオン時間として出力するブロックである。   The on-time calculation unit 171j is a block that multiplies the corrected on-time ratio for the FET 12 output from the correction calculation unit 171f by the conversion coefficient output from the voltage control unit 171h, and outputs the result as the on-time for the FET 12.

駆動信号生成部171kは、オン時間演算部171i,171jの出力するFET11、12に対するオン時間に基づいて、FET11、12を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。   The drive signal generation unit 171k is a block that generates and outputs a drive signal for driving the FETs 11 and 12 based on the ON times for the FETs 11 and 12 output from the ON time calculation units 171i and 171j.

図1に示す駆動回路172、173は、制御器171の駆動信号生成部171kの出力する駆動信号に基づいてFET11、12をそれぞれオン、オフする回路である。駆動回路172、173の入力端は、図3に示すように、駆動信号生成部171kに、出力端は図1に示すように、FET11、12のゲートにそれぞれ接続されている。   The drive circuits 172 and 173 shown in FIG. 1 are circuits that turn on and off the FETs 11 and 12 based on the drive signal output from the drive signal generation unit 171k of the controller 171, respectively. The input terminals of the drive circuits 172 and 173 are connected to the drive signal generator 171k as shown in FIG. 3, and the output terminals are connected to the gates of the FETs 11 and 12 as shown in FIG.

次に、図1〜図7を参照して第1実施形態の電力変換装置の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図1、図4〜図6を参照して、電力変換装置の動作の概要、リアクトル電流とスイッチング遷移時間の関係について説明する。   First, with reference to FIG. 1 and FIGS. 4-6, the outline | summary of operation | movement of a power converter device and the relationship between a reactor current and switching transition time are demonstrated.

図1において、FET12がオフした状態でFET11がオンすると、高電圧バッテリB10が、FET11を介してリアクトル15に接続される。その結果、高電圧バッテリB10からリアクトル15に電流が供給され、リアクトル15にエネルギーが蓄積される。このとき、リアクトル15に流れる、入力側から出力側に向かう方向を正とするリアクトル電流ILは、図4に示すように増加する。   In FIG. 1, when the FET 11 is turned on with the FET 12 turned off, the high voltage battery B <b> 10 is connected to the reactor 15 via the FET 11. As a result, a current is supplied from the high voltage battery B <b> 10 to the reactor 15, and energy is accumulated in the reactor 15. At this time, the reactor current IL flowing in the reactor 15 and having a positive direction from the input side to the output side increases as shown in FIG.

その後、FET11がオフし、その期間中にFET12がオンすると、図1示すリアクトル15がFET12を介して低電圧バッテリB11に接続される。その結果、リアクトル15に蓄積されたエネルギーが放出され、リアクトル15から低電圧バッテリB11に電流が供給される。このとき、リアクトル電流ILは、図4に示すように減少する。   Thereafter, when the FET 11 is turned off and the FET 12 is turned on during that period, the reactor 15 shown in FIG. 1 is connected to the low voltage battery B11 via the FET 12. As a result, the energy accumulated in the reactor 15 is released, and current is supplied from the reactor 15 to the low voltage battery B11. At this time, the reactor current IL decreases as shown in FIG.

以降、同様の動作が繰り返され、高電圧バッテリB10から低電圧バッテリB11に電力が供給され、低電圧バッテリB11が充電される。   Thereafter, the same operation is repeated, power is supplied from the high voltage battery B10 to the low voltage battery B11, and the low voltage battery B11 is charged.

図1に示す電力変換装置1を電流臨界モードで制御する場合、リアクトル15に蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点でFET12をオフする必要がある。このとき、FET11をゼロ電圧スイッチングしFET11のターンオン損失を低減するため、図4に示すように、リアクトル電流ILが0よりわずかにマイナスになってからFET12をオフする。   When the power converter 1 shown in FIG. 1 is controlled in the current critical mode, it is necessary to turn off the FET 12 when the release of the energy stored in the reactor 15 is completed. At this time, the FET 11 is switched to zero voltage to reduce the turn-on loss of the FET 11, so that the FET 12 is turned off after the reactor current IL becomes slightly negative from 0 as shown in FIG.

FET12をオフすると、わずかにマイナスになっているリアクトル電流ILによって、スナバ用コンデンサ130、140の容量及び回路の寄生容量が充電され、図5に示すように、リアクトル15が接続されるFET11、12の直列接続点の電圧Vpが上昇し、やがて入力電圧Vinになる。マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より大きい場合、リアクトル電流ILによってスナバ用コンデンサ130、140の容量及び回路の寄生容量が充電される速度が速くなり、電圧Vpの立ち上りが速くなる。一方、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より小さい場合、電圧Vpの立ち上りが遅くなる。   When the FET 12 is turned off, the capacitance of the snubber capacitors 130 and 140 and the parasitic capacitance of the circuit are charged by the slightly negative reactor current IL, and as shown in FIG. 5, the FETs 11 and 12 to which the reactor 15 is connected are connected. The voltage Vp at the series connection point rises and eventually becomes the input voltage Vin. When the reactor current IL in the negative direction is larger than the optimum value, the speed at which the capacitance of the snubber capacitors 130 and 140 and the parasitic capacitance of the circuit are charged by the reactor current IL is increased, and the rise of the voltage Vp is increased. On the other hand, when the reactor current IL in the negative direction is smaller than the optimum value, the rise of the voltage Vp is delayed.

図1に示すように、FET11のソース−ドレイン間電圧は、入力電圧Vinから電圧Vpを引いたものである。そのため、図5に示すように、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より大きい場合、FET11のソース−ドレイン間電圧の立ち下りが速くなる。その結果、FET12がオフしてからFET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでの時間、つまりスイッチング遷移時間が短くなる。一方、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より小さい場合、FET11のソース−ドレイン間電圧の立ち下りが遅くなる。その結果、スイッチング遷移時間が長くなる。   As shown in FIG. 1, the source-drain voltage of the FET 11 is obtained by subtracting the voltage Vp from the input voltage Vin. Therefore, as shown in FIG. 5, when the reactor current IL in the negative direction is larger than the optimum value, the fall of the source-drain voltage of the FET 11 becomes faster. As a result, the time until the source-drain voltage of the FET 11 becomes the threshold voltage Vth after the FET 12 is turned off, that is, the switching transition time is shortened. On the other hand, when the reactor current IL in the negative direction is smaller than the optimum value, the fall of the source-drain voltage of the FET 11 is delayed. As a result, the switching transition time becomes long.

つまり、リアクトル電流ILとスイッチング遷移時間の間には、図6に示すように、マイナス方向のリアクトル電流ILが大きくなるに従って、スイッチング遷移時間が短くなるという関係がある。そのため、スイッチング遷移時間によってリアクトル電流ILを把握することができる。   That is, as shown in FIG. 6, there is a relationship between the reactor current IL and the switching transition time that the switching transition time becomes shorter as the negative reactor current IL becomes larger. Therefore, the reactor current IL can be grasped from the switching transition time.

次に、図2及び図7を参照してスイッチング遷移時間検出回路の動作について説明する。   Next, the operation of the switching transition time detection circuit will be described with reference to FIGS.

図2に示す抵抗170a〜170dの抵抗値は、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ170eの出力がハイレベルになるように設定されている。そのため、コンパレータ170eは、図7に示すように、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路170fは、FET12に対する駆動信号がFET12のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ170eの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路170は、FET12に対する駆動信号がFET12をオフするように指示してから、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。   The resistance values of the resistors 170a to 170d shown in FIG. 2 are set so that the output of the comparator 170e becomes high level until the source-drain voltage of the FET 11 reaches the threshold voltage Vth. Therefore, the comparator 170e outputs a high-level signal until the source-drain voltage of the FET 11 reaches the threshold voltage Vth, as shown in FIG. The XOR circuit 170f outputs a high level signal when the drive signal for the FET 12 is at a low level instructing the FET 12 to turn off and the output of the comparator 170e is at a high level. As a result, the switching transition time detection circuit 170 outputs a pulse signal that goes high until the source-drain voltage of the FET 11 reaches the threshold voltage Vth after the drive signal for the FET 12 instructs the FET 12 to turn off. be able to.

次に、図1及び図3を参照して制御器及び駆動回路の動作について説明する。   Next, operations of the controller and the drive circuit will be described with reference to FIGS.

図3に示すオン時間比演算部171aは、入力電圧Vin、出力電圧目標値Vout*及び出力電圧Voutに基づいて、FET11、12に対するオン時間比を演算し出力する。   The on-time ratio calculator 171a shown in FIG. 3 calculates and outputs an on-time ratio for the FETs 11 and 12 based on the input voltage Vin, the output voltage target value Vout *, and the output voltage Vout.

スイッチング遷移時間計測部171bは、スイッチング遷移時間検出回路170の出力するパルス信号のパルス幅を計測してスイッチング遷移時間を求める。偏差演算部171cは、予め設定されているスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を演算する。スイッチング遷移時間制御部171dは、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、オン時間比補正値として出力する。   The switching transition time measurement unit 171b measures the pulse width of the pulse signal output from the switching transition time detection circuit 170 to obtain the switching transition time. The deviation calculation unit 171c calculates a deviation between the preset switching transition time target value and the switching transition time. The switching transition time control unit 171d performs a proportional and integral calculation on the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time, and outputs it as an on-time ratio correction value.

補正演算部171eは、FET11に対するオン時間比にオン時間比補正値を加算し、FET11に対する補正したオン時間比として出力する。補正演算部171fは、FET12に対するオン時間比からオン時間比補正値を減算し、FET12に対する補正したオン時間比として出力する。これにより、オン時間遷移時間がオン時間遷移時間目標値になるように、オン時間比が補正される。   The correction calculation unit 171e adds the on-time ratio correction value to the on-time ratio with respect to the FET 11, and outputs the corrected on-time ratio with respect to the FET 11. The correction calculation unit 171f subtracts the on-time ratio correction value from the on-time ratio for the FET 12, and outputs the subtracted on-time ratio for the FET 12. Thereby, the on-time ratio is corrected so that the on-time transition time becomes the on-time transition time target value.

偏差演算部171gは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算する。電圧制御部171hは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力する。   The deviation calculation unit 171g calculates a deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout. The voltage control unit 171h performs a proportional and integral operation on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and outputs the result as a conversion coefficient.

オン時間演算部171iは、FET11に対する補正したオン時間比に変換係数を乗算し、FET11に対するオン時間として出力する。オン時間演算部171jは、FET12に対する補正したオン時間比に変換係数を乗算し、FET12に対するオン時間として出力する。   The on-time calculator 171 i multiplies the corrected on-time ratio for the FET 11 by the conversion coefficient and outputs the result as the on-time for the FET 11. The on-time calculator 171j multiplies the corrected on-time ratio for the FET 12 by the conversion coefficient and outputs the result as the on-time for the FET 12.

駆動信号生成部171kは、FET11、12に対するオン時間に基づいて、FET11、12を駆動するための駆動信号を生成し出力する。   The drive signal generation unit 171k generates and outputs a drive signal for driving the FETs 11 and 12 based on the ON time for the FETs 11 and 12.

図1に示す駆動回路172、173は、駆動信号に基づいてFET11、12をそれぞれオン、オフする。   The drive circuits 172 and 173 shown in FIG. 1 turn the FETs 11 and 12 on and off, respectively, based on the drive signal.

その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB10から低電圧バッテリB11に電力を供給する電力変換装置1を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, the power conversion device 1 that supplies power from the high voltage battery B10 to the low voltage battery B11 can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

次に、第1実施形態の電力変換装置の効果について説明する。   Next, the effect of the power converter of the first embodiment will be described.

図6に示すように、スイッチング遷移時間とリアクトル電流ILの間には所定の関係があり、スイッチング遷移時間によってリアクトル電流ILを把握することができる。   As shown in FIG. 6, there is a predetermined relationship between the switching transition time and the reactor current IL, and the reactor current IL can be grasped by the switching transition time.

第1実施形態によれば、制御回路17が、スイッチング遷移時間を検出し、スイッチング遷移時間に基づいてFET11、12を制御する。そのため、リアクトル電流を検出することなく、リアクトル電流ILを適切に制御することができる。従って、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置1を電流臨界モードで制御することができる。また、従来、電力変換装置を構成する各素子の特性にばらつきがあるため、それを考慮して、わざわざマイナス方向のリアクトル電流を大きめに制御していた。しかし、各素子の特性のばらつきがスイッチング遷移時間に反映されるため、そもそもマイナス方向のリアクトル電流ILを大きめに制御する必要がない。そのため、スイッチング損失及び導通損失を抑えることができる。   According to the first embodiment, the control circuit 17 detects the switching transition time and controls the FETs 11 and 12 based on the switching transition time. Therefore, reactor current IL can be appropriately controlled without detecting the reactor current. Therefore, the power converter device 1 that is a buck-boost converter can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current. Conventionally, since there is variation in the characteristics of each element constituting the power conversion device, the reactor current in the negative direction has been purposely controlled in consideration of this. However, since variations in the characteristics of each element are reflected in the switching transition time, it is not necessary to control the reactor current IL in the minus direction to be large in the first place. Therefore, switching loss and conduction loss can be suppressed.

第1実施形態によれば、制御回路17は、入力電圧Vin、出力電圧Vout、及び、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差に基づいてFET11、12を制御する。そのため、スイッチング遷移時間をスイッチング遷移時間目標値に制御することができる。つまり、リアクトル電流ILを最適値に制御することができる。従って、電力変換装置1を電流臨界モードで確実に制御することができる。   According to the first embodiment, the control circuit 17 controls the FETs 11 and 12 based on the input voltage Vin, the output voltage Vout, and the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time. Therefore, the switching transition time can be controlled to the switching transition time target value. That is, the reactor current IL can be controlled to an optimum value. Therefore, the power converter 1 can be reliably controlled in the current critical mode.

第1実施形態によれば、制御回路17は、入力電圧Vinと出力電圧Voutに基づいて求めたオン時間比を、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差に基づいて求めたオン時間比補正値によって補正し、補正したオン時間比に基づいてFET11、12を制御する。そのため、スイッチング遷移時間をスイッチング遷移時間目標値に確実に制御することができる。   According to the first embodiment, the control circuit 17 corrects the on-time ratio obtained by calculating the on-time ratio obtained based on the input voltage Vin and the output voltage Vout based on the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time. The FETs 11 and 12 are controlled based on the corrected on-time ratio. Therefore, the switching transition time can be reliably controlled to the switching transition time target value.

第1実施形態によれば、制御回路17は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいてFET11、12を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御することができる。   According to the first embodiment, the control circuit 17 controls the FETs 11 and 12 based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout. Therefore, the output voltage Vout can be controlled to the output voltage target value Vout *.

第1実施形態によれば、制御回路17は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいて補正したオン時間比をオン時間に変換し、オン時間に基づいてFET11、12を制御する。そのため、出力電圧Voutを確実に出力電圧目標値Vout*に制御することができる。   According to the first embodiment, the control circuit 17 converts the on-time ratio corrected based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout into the on-time, and controls the FETs 11 and 12 based on the on-time. To do. Therefore, the output voltage Vout can be reliably controlled to the output voltage target value Vout *.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態の電力変換装置について説明する。第2実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置が高電圧バッテリから低電圧バッテリに電力を供給するのに対して、低電圧バッテリから高電圧バッテリに電力を供給するようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated. The power conversion device of the second embodiment supplies power from the low voltage battery to the high voltage battery while the power conversion device of the first embodiment supplies power from the high voltage battery to the low voltage battery. It is a thing.

まず、図8〜図10を参照して第2実施形態の電力変換装置の構成について説明する。   First, the structure of the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 8-10.

図8に示す電力変換装置2は、車両に搭載された低電圧バッテリB21(電源)から供給される直流を高電圧の直流に変換して、車両に搭載された高電圧バッテリB20(負荷)に供給し、高電圧バッテリB20を充電する装置である。いわゆる、昇圧型のバックブーストコンバータである。ここで、高電圧バッテリB20及び低電圧バッテリB21は、第1実施形態の高電圧バッテリB10及び低電圧バッテリB11と同一のものである。電力変換装置2は、平滑用コンデンサ26と、リアクトル25と、FET22(メインスイッチ)と、FET21(同期整流スイッチ)と、スナバ回路24、23と、平滑用コンデンサ20と、制御回路27とを備えている。各構成要素の機能に違いはあるが、平滑用コンデンサ26、リアクトル25、FET22、21、スナバ回路24、23及び平滑用コンデンサ20の構成は、第1実施形態の平滑用コンデンサ16、リアクトル15、FET12、11、スナバ回路14、13及び平滑用コンデンサ10の構成と同一である。   The power conversion device 2 shown in FIG. 8 converts a direct current supplied from a low-voltage battery B21 (power supply) mounted on the vehicle into a high-voltage direct current, and converts it into a high-voltage battery B20 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the high-voltage battery B20. This is a so-called boost type buck-boost converter. Here, the high voltage battery B20 and the low voltage battery B21 are the same as the high voltage battery B10 and the low voltage battery B11 of the first embodiment. The power conversion device 2 includes a smoothing capacitor 26, a reactor 25, an FET 22 (main switch), an FET 21 (synchronous rectification switch), snubber circuits 24 and 23, a smoothing capacitor 20, and a control circuit 27. ing. Although there are differences in the function of each component, the configurations of the smoothing capacitor 26, the reactor 25, the FETs 22 and 21, the snubber circuits 24 and 23, and the smoothing capacitor 20 are the same as those of the smoothing capacitor 16, the reactor 15, and the first embodiment. The configuration is the same as that of the FETs 12 and 11, the snubber circuits 14 and 13, and the smoothing capacitor 10.

平滑用コンデンサ26は、電力変換装置2の入力電圧Vinを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ26は、低電圧バッテリB21の電圧を平滑化する。平滑用コンデンサ26の一端は低電圧バッテリB21の正極端に、他端は低電圧バッテリB21の負極端にそれぞれ接続されている。   The smoothing capacitor 26 is an element that smoothes the input voltage Vin of the power conversion device 2. The smoothing capacitor 26 smoothes the voltage of the low voltage battery B21. One end of the smoothing capacitor 26 is connected to the positive terminal of the low voltage battery B21, and the other end is connected to the negative terminal of the low voltage battery B21.

リアクトル25は、エネルギーを蓄積又は放出する素子である。リアクトル25の一端は平滑用コンデンサ26の一端に、他端はFET22、21にそれぞれ接続されている。   The reactor 25 is an element that stores or releases energy. One end of the reactor 25 is connected to one end of the smoothing capacitor 26, and the other end is connected to the FETs 22 and 21.

FET22は、オンすることで低電圧バッテリB21をリアクトル25に接続し、低電圧バッテリB21からリアクトル25に電流を供給してリアクトル25にエネルギーを蓄積させる素子である。FET22は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。   The FET 22 is an element that, when turned on, connects the low voltage battery B21 to the reactor 25, supplies current from the low voltage battery B21 to the reactor 25, and accumulates energy in the reactor 25. The FET 22 has a diode connected in parallel between the source and the drain.

FET21は、FET22がオフしている期間中にオンすることで、リアクトル25を高電圧バッテリB20に接続し、リアクトル25に蓄積されたエネルギーを放出させ、リアクトル25から高電圧バッテリB20に電流を供給する素子である。FET21は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。   The FET 21 is turned on while the FET 22 is turned off to connect the reactor 25 to the high voltage battery B20, release the energy accumulated in the reactor 25, and supply current from the reactor 25 to the high voltage battery B20. It is an element to do. The FET 21 has a diode connected in parallel between the source and the drain.

FET22、21は、直列接続されている。具体的には、FET22のドレインが、FET21のソースに接続されている。FET22、21の直列接続点は、リアクトル25の他端に接続されている。FET22のソースは平滑用コンデンサ26の他端と高電圧バッテリB20の負極端に、FET21のドレインは高電圧バッテリB20の正極端にそれぞれ接続されている。FET22、21のゲートは、制御回路27にそれぞれ接続されている。   The FETs 22 and 21 are connected in series. Specifically, the drain of the FET 22 is connected to the source of the FET 21. A series connection point of the FETs 22 and 21 is connected to the other end of the reactor 25. The source of the FET 22 is connected to the other end of the smoothing capacitor 26 and the negative end of the high voltage battery B20, and the drain of the FET 21 is connected to the positive end of the high voltage battery B20. The gates of the FETs 22 and 21 are connected to the control circuit 27, respectively.

スナバ回路24、23は、FET22、21に加わるサージ電圧を抑える回路である。スナバ回路24、23は、スナバ用コンデンサ240、230をそれぞれ有している。スナバ用コンデンサ240、230の一端はFET22、21のドレインに、他端はFET22、21のソースにそれぞれ接続されている。   The snubber circuits 24 and 23 are circuits that suppress the surge voltage applied to the FETs 22 and 21. The snubber circuits 24 and 23 have snubber capacitors 240 and 230, respectively. One end of the snubber capacitors 240 and 230 is connected to the drains of the FETs 22 and 21, and the other end is connected to the sources of the FETs 22 and 21.

平滑用コンデンサ20は、電力変換装置2の出力電圧Voutを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ20の一端はFET21のドレインに、他端はFET22のソースにそれぞれ接続されている。   The smoothing capacitor 20 is an element that smoothes the output voltage Vout of the power conversion device 2. One end of the smoothing capacitor 20 is connected to the drain of the FET 21 and the other end is connected to the source of the FET 22.

制御回路27は、FET22、21を制御する回路である。制御回路27は、外部から入力される電力変換装置2の出力電圧目標値Vout*、検出した電力変換装置2の入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET22、21を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET21をオフするように指示してからFET22のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧Vthになるまでの時間である。閾値電圧Vthは、第1実施形態と同様に設定されている。制御回路27は、スイッチング遷移時間検出回路270と、制御器271と、駆動回路272、273とを備えている。   The control circuit 27 is a circuit that controls the FETs 22 and 21. The control circuit 27 controls the FETs 22 and 21 based on the output voltage target value Vout * of the power converter 2 input from the outside, the detected input / output voltages Vin and Vout of the power converter 2 and the switching transition time. Here, the switching transition time is the time from when the FET 21 is instructed to be turned off until the source-drain voltage (terminal voltage) of the FET 22 reaches the threshold voltage Vth. The threshold voltage Vth is set similarly to the first embodiment. The control circuit 27 includes a switching transition time detection circuit 270, a controller 271, and drive circuits 272 and 273.

スイッチング遷移時間検出回路270は、制御器271から出力される、後述するFET21に対する駆動信号がFET21をオフするように指示してから、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧になるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。図9に示すように、スイッチング遷移時間検出回路270は、基準電源270gと、抵抗270c、270dと、コンパレータ270eと、XOR回路270fとを備えている。   The switching transition time detection circuit 270 is set to the high level until the voltage between the source and drain of the FET 22 reaches the threshold voltage after a drive signal output from the controller 271 instructs the FET 21 to be described later to turn off the FET 21. Is a circuit that outputs a pulse signal. As shown in FIG. 9, the switching transition time detection circuit 270 includes a reference power supply 270g, resistors 270c and 270d, a comparator 270e, and an XOR circuit 270f.

基準電源270gは、閾値電圧Vthに対応する電圧を出力する電源である。基準電源270gの正極端はコンパレータ270eに、負極端はFET22のソースにそれぞれ接続されている。   The reference power source 270g is a power source that outputs a voltage corresponding to the threshold voltage Vth. The positive end of the reference power supply 270g is connected to the comparator 270e, and the negative end is connected to the source of the FET 22.

抵抗270c、270dは直列接続されている。抵抗270cの一端はFET21、22の直列接続点に、抵抗270dの一端はFET22のソースにそれぞれ接続されている。   The resistors 270c and 270d are connected in series. One end of the resistor 270c is connected to the series connection point of the FETs 21 and 22, and one end of the resistor 270d is connected to the source of the FET 22.

コンパレータ270eの非反転入力端は基準電源270gの正極端に、反転入力端は抵抗270c、270dの直列接続点にそれぞれ接続されている。   The non-inverting input terminal of the comparator 270e is connected to the positive terminal of the reference power supply 270g, and the inverting input terminal is connected to the series connection point of the resistors 270c and 270d.

ここで、抵抗270c、270dの抵抗値は、基準電源270gの電圧を考慮した上で、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ270eの出力がハイレベルになるように設定されている。   Here, the resistance values of the resistors 270c and 270d are set so that the output of the comparator 270e is at a high level until the source-drain voltage of the FET 22 reaches the threshold voltage Vth in consideration of the voltage of the reference power source 270g. Has been.

XOR回路270fの一方の入力端はコンパレータ270eの出力端に、他方の入力端は制御器271にそれぞれ接続されている。出力端は制御器271に接続されている。   One input terminal of the XOR circuit 270f is connected to the output terminal of the comparator 270e, and the other input terminal is connected to the controller 271. The output end is connected to the controller 271.

図8に示す制御器271は、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET22、21に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器271は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図10に示すように、制御器271は、オン時間比演算部271aと、スイッチング遷移時間計測部271bと、偏差演算部271cと、スイッチング遷移時間制御部271dと、補正演算部271e、271fと、偏差演算部271gと、電圧制御部271hと、オン時間演算部271i、271jと、駆動信号生成部271kとを備えている。   The controller 271 shown in FIG. 8 is a circuit that generates and outputs drive signals for the FETs 22 and 21 based on the output voltage target value Vout *, the input / output voltages Vin and Vout, and the switching transition time. The controller 271 includes a microcomputer and a program. As shown in FIG. 10, the controller 271 includes an on-time ratio calculation unit 271a, a switching transition time measurement unit 271b, a deviation calculation unit 271c, a switching transition time control unit 271d, correction calculation units 271e and 271f, A deviation calculator 271g, a voltage controller 271h, on-time calculators 271i and 271j, and a drive signal generator 271k are provided.

補正演算部271eは、第1実施形態の補正演算部171eと異なり、FET21に対するオン時間比からオン時間比補正値を減算し、FET21に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。   Unlike the correction calculation unit 171e of the first embodiment, the correction calculation unit 271e is a block that subtracts the on-time ratio correction value from the on-time ratio for the FET 21 and outputs it as a corrected on-time ratio for the FET 21.

補正演算部271fは、第1実施形態の補正演算部171fと異なり、FET22に対するオン時間比にオン時間比補正値を加算し、FET22に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。   Unlike the correction calculation unit 171 f of the first embodiment, the correction calculation unit 271 f is a block that adds an ON time ratio correction value to the ON time ratio for the FET 22 and outputs the corrected ON time ratio for the FET 22.

制御器271は、補正演算部271e、271fを除いて第1実施形態の制御器171と同一構成である。   The controller 271 has the same configuration as the controller 171 of the first embodiment except for the correction calculation units 271e and 271f.

次に、図8〜図10を参照して第2実施形態の電力変換装置の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図9を参照してスイッチング遷移時間検出回路の動作について説明する。   First, the operation of the switching transition time detection circuit will be described with reference to FIG.

図9に示す基準電源270gは、閾値電圧に対応する電圧を出力する。抵抗270c、270dの抵抗値は、基準電源270gの電圧を考慮した上で、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ270eの出力がハイレベルになるように設定されている。そのため、コンパレータ270eは、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路270fは、FET21に対する駆動信号がFET21のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ270eの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路270は、FET21に対する駆動信号がFET21をオフするように指示してから、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。   The reference power supply 270g shown in FIG. 9 outputs a voltage corresponding to the threshold voltage. The resistance values of the resistors 270c and 270d are set such that the output of the comparator 270e is at a high level until the source-drain voltage of the FET 22 reaches the threshold voltage Vth in consideration of the voltage of the reference power supply 270g. . Therefore, the comparator 270e outputs a high level signal until the source-drain voltage of the FET 22 reaches the threshold voltage Vth. The XOR circuit 270f outputs a high level signal when the drive signal for the FET 21 is at a low level instructing the FET 21 to turn off and the output of the comparator 270e is at a high level. As a result, the switching transition time detection circuit 270 outputs a pulse signal that remains high until the source-drain voltage of the FET 22 reaches the threshold voltage Vth after the drive signal for the FET 21 instructs the FET 21 to turn off. be able to.

次に、図8及び図10を参照して制御器及び駆動回路の動作について説明する。   Next, operations of the controller and the drive circuit will be described with reference to FIGS.

図10に示す補正演算部271eは、第1実施形態の補正演算部171eと異なり、FET21に対するオン時間比からオン時間比補正値を減算し、FET21に対する補正したオン時間比として出力する。補正演算部271fは、第1実施形態の補正演算部171fと異なり、FET22に対するオン時間比にオン時間比補正値を加算し、FET22に対する補正したオン時間比として出力する。   Unlike the correction calculation unit 171e of the first embodiment, the correction calculation unit 271e illustrated in FIG. 10 subtracts the on-time ratio correction value from the on-time ratio for the FET 21, and outputs the subtracted on-time ratio for the FET 21. Unlike the correction calculation unit 171f of the first embodiment, the correction calculation unit 271f adds the on-time ratio correction value to the on-time ratio for the FET 22, and outputs the corrected on-time ratio for the FET 22.

制御器271は、補正演算部271e、271fの動作を除いて第1実施形態の制御器171と同一の動作をする。   The controller 271 performs the same operation as the controller 171 of the first embodiment except for the operations of the correction calculation units 271e and 271f.

図8に示す駆動回路272、272は、駆動信号に基づいてFET21、22をそれぞれオン、オフする。   The drive circuits 272 and 272 shown in FIG. 8 turn the FETs 21 and 22 on and off, respectively, based on the drive signal.

その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、入力側から出力側に向かう方向を正とするリアクトル電流ILが最適値になるように、制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、低電圧バッテリB21から高電圧バッテリB20に電力を供給する電力変換装置2を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, control is performed so that the reactor current IL having a positive direction from the input side to the output side becomes an optimum value. Therefore, the power conversion device 2 that supplies power from the low voltage battery B21 to the high voltage battery B20 can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

次に、第2実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Next, the effect of the power converter of 2nd Embodiment is demonstrated. According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、第2実施形態では、スイッチング遷移時間検出回路270が基準電源270gを用いて構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と同様の構成で、抵抗の抵抗値を調整して構成してもよい。   In the second embodiment, an example in which the switching transition time detection circuit 270 is configured using the reference power supply 270g is described, but the present invention is not limited to this. The same configuration as that of the switching transition time detection circuit 170 of the first embodiment may be used by adjusting the resistance value of the resistor.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態の電力変換装置について説明する。第3実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置と第2実施形態の電力変換装置を組合わせ、高電圧バッテリと低電圧バッテリの間で双方向に電力を供給できるようにしたものである。
(Third embodiment)
Next, the power converter device of 3rd Embodiment is demonstrated. The power conversion device of the third embodiment is a combination of the power conversion device of the first embodiment and the power conversion device of the second embodiment so that power can be supplied bidirectionally between the high voltage battery and the low voltage battery. It is a thing.

まず、図11及び図12を参照して第3実施形態の電力変換装置の構成について説明する。   First, the configuration of the power conversion device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

図11に示す電力変換装置3は、車両に搭載された高電圧バッテリB30(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB31(負荷)に供給し、低電圧バッテリB31を充電する装置である。また、逆に、低電圧バッテリB31(電源)から供給される直流を高電圧の直流に変換して高電圧バッテリB30(負荷)に供給し、高電圧バッテリB30を充電する装置でもある。つまり、高電圧バッテリB30と低電圧バッテリB31の間で双方向に電力を供給できる装置である。いわゆる、昇降圧型のバックブーストコンバータである。電力変換装置3は、平滑用コンデンサ30と、FET31(メインスイッチ)と、FET32(同期整流スイッチ)と、スナバ回路33、34と、リアクトル35と、平滑用コンデンサ36と、制御回路37とを備えている。平滑用コンデンサ30、FET31、32、スナバ回路33、34、リアクトル35及び平滑用コンデンサ36の構成は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10、FET11、12、スナバ回路13、14、リアクトル15及び平滑用コンデンサ16の構成、第2実施形態の平滑用コンデンサ20、FET21、22、スナバ回路23、24、リアクトル25及び平滑用コンデンサ26の構成と同一である。   The power conversion device 3 shown in FIG. 11 converts a direct current supplied from a high-voltage battery B30 (power source) mounted on the vehicle into a low-voltage direct current, and converts it into a low-voltage battery B31 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B31. Conversely, it is also a device for charging the high voltage battery B30 by converting the direct current supplied from the low voltage battery B31 (power supply) into a high voltage direct current and supplying it to the high voltage battery B30 (load). That is, it is a device that can supply power bidirectionally between the high-voltage battery B30 and the low-voltage battery B31. This is a so-called buck-boost buck-boost converter. The power converter 3 includes a smoothing capacitor 30, an FET 31 (main switch), an FET 32 (synchronous rectification switch), snubber circuits 33 and 34, a reactor 35, a smoothing capacitor 36, and a control circuit 37. ing. The configurations of the smoothing capacitor 30, the FETs 31, 32, the snubber circuits 33, 34, the reactor 35, and the smoothing capacitor 36 are the same as the smoothing capacitor 10, the FETs 11, 12, the snubber circuits 13, 14, the reactor 15 and the smoothing of the first embodiment. The configuration of the capacitor 16 for smoothing, the configuration of the smoothing capacitor 20, the FETs 21 and 22, the snubber circuits 23 and 24, the reactor 25, and the smoothing capacitor 26 of the second embodiment are the same.

制御回路37は、FET31、32を制御する回路である。制御回路37は、高電圧バッテリB30から低電圧バッテリB31に電力を供給する場合、第1実施形態の制御回路17と同様の動作をし、低電圧バッテリB31から高電圧バッテリB30に電力を供給する場合、第2実施形態の制御回路27と同様の動作をする。制御回路37は、スイッチング遷移時間検出回路370と、制御器371と、駆動回路372、373とを備えている。   The control circuit 37 is a circuit that controls the FETs 31 and 32. When supplying power from the high voltage battery B30 to the low voltage battery B31, the control circuit 37 operates in the same manner as the control circuit 17 of the first embodiment, and supplies power from the low voltage battery B31 to the high voltage battery B30. In this case, the operation is the same as that of the control circuit 27 of the second embodiment. The control circuit 37 includes a switching transition time detection circuit 370, a controller 371, and drive circuits 372 and 373.

スイッチング遷移時間検出回路370は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170の機能と、第2実施形態のスイッチング遷移時間検出回路270の機能を備えた回路である。スイッチング遷移時間検出回路370は、図12に示すように、抵抗370h〜370lと、コンパレータ370m、370nと、XOR回路370o、370pとを備えている。   The switching transition time detection circuit 370 is a circuit provided with the function of the switching transition time detection circuit 170 of the first embodiment and the function of the switching transition time detection circuit 270 of the second embodiment. As shown in FIG. 12, the switching transition time detection circuit 370 includes resistors 370h to 370l, comparators 370m and 370n, and XOR circuits 370o and 370p.

抵抗370h〜370jは直列接続されている。抵抗370hの一端はFET31のドレインに、抵抗370jの一端はFET32のソースにそれぞれ接続されている。   The resistors 370h to 370j are connected in series. One end of the resistor 370h is connected to the drain of the FET 31, and one end of the resistor 370j is connected to the source of the FET 32.

抵抗370k、370lは直列接続されている。抵抗370kの一端はFET31、32の直列接続点に、抵抗370lの一端はFET32のソースにそれぞれ接続されている。   The resistors 370k and 370l are connected in series. One end of the resistor 370k is connected to the series connection point of the FETs 31 and 32, and one end of the resistor 370l is connected to the source of the FET 32.

コンパレータ370mの非反転入力端は抵抗370h、370iの直列接続点に、反転入力端は抵抗370k、370lの直列接続点にそれぞれ接続されている。   The non-inverting input terminal of the comparator 370m is connected to the series connection point of the resistors 370h and 370i, and the inverting input terminal is connected to the series connection point of the resistors 370k and 370l.

コンパレータ370nの非反転入力端は抵抗370k、370lの直列接続点に、反転入力端は抵抗370i、370jの直列接続点にそれぞれ接続されている。   The non-inverting input terminal of the comparator 370n is connected to the series connection point of the resistors 370k and 370l, and the inverting input terminal is connected to the series connection point of the resistors 370i and 370j.

ここで、抵抗370h〜370lの抵抗値は、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370mの出力がハイレベルに、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370nの出力がハイレベルになるように設定されている。   Here, the resistance values of the resistors 370h to 370l are determined until the output of the comparator 370m is at a high level until the source-drain voltage of the FET 31 reaches the threshold voltage Vth, and until the source-drain voltage of the FET 32 reaches the threshold voltage Vth. The output of the comparator 370n is set to a high level.

XOR回路370oの一方の入力端はコンパレータ370mの出力端に、他方の入力端はFET32に対する駆動信号を出力する制御器371の駆動信号生成部(図略)にそれぞれ接続されている。出力端は、FET31に対するスイッチング遷移時間を計測する制御器371のスイッチング遷移時間計測部(図略)に接続されている。   One input terminal of the XOR circuit 370 o is connected to the output terminal of the comparator 370 m, and the other input terminal is connected to a drive signal generator (not shown) of the controller 371 that outputs a drive signal for the FET 32. The output terminal is connected to a switching transition time measuring unit (not shown) of the controller 371 that measures the switching transition time for the FET 31.

XOR回路370pの一方の入力端はコンパレータ370nの出力端に、他方の入力端はFET31に対する駆動信号を出力する制御器371の駆動信号生成部(図略)にそれぞれ接続されている。出力端は、FET32に対するスイッチング遷移時間を計測する制御器371のスイッチング遷移時間計測部(図略)に接続されている。   One input terminal of the XOR circuit 370p is connected to the output terminal of the comparator 370n, and the other input terminal is connected to a drive signal generator (not shown) of the controller 371 that outputs a drive signal for the FET 31. The output terminal is connected to a switching transition time measuring unit (not shown) of the controller 371 that measures the switching transition time for the FET 32.

図11に示す制御器371は、第1実施形態の制御器171の機能と、第2実施形態の制御器271の機能を備えた回路である。制御器371は、第1実施形態の制御器171の構成要素と第2実施形態の制御器271の構成要素を備えている。   A controller 371 shown in FIG. 11 is a circuit having the function of the controller 171 of the first embodiment and the function of the controller 271 of the second embodiment. The controller 371 includes the components of the controller 171 of the first embodiment and the components of the controller 271 of the second embodiment.

駆動回路372、373は、第1実施形態の駆動回路172、173や、第2実施形態の駆動回路272、273と同一機能、同一構成である。   The drive circuits 372 and 373 have the same functions and configurations as the drive circuits 172 and 173 of the first embodiment and the drive circuits 272 and 273 of the second embodiment.

次に、図11及び図12を参照して第3実施形態の電力変換装置の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

まず、図12を参照してスイッチング遷移時間検出回路の動作について説明する。   First, the operation of the switching transition time detection circuit will be described with reference to FIG.

図12に示す抵抗370h〜370lの抵抗値は、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370mの出力がハイレベルに、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370nの出力がハイレベルになるように設定されている。   The resistance values of the resistors 370h to 370l shown in FIG. 12 are such that the output of the comparator 370m is at a high level and the source-drain voltage of the FET 32 is the threshold voltage Vth until the source-drain voltage of the FET 31 reaches the threshold voltage Vth. Until this time, the output of the comparator 370n is set to a high level.

そのため、コンパレータ370mは、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路370oは、FET32に対する駆動信号がFET32のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ370mの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路370は、FET32に対する駆動信号がFET32をオフするように指示してから、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。   Therefore, the comparator 370m outputs a high level signal until the source-drain voltage of the FET 31 reaches the threshold voltage Vth. The XOR circuit 370o outputs a high level signal when the drive signal for the FET 32 is at a low level instructing the FET 32 to be turned off and the output of the comparator 370m is at a high level. As a result, the switching transition time detection circuit 370 outputs a pulse signal that remains high until the source-drain voltage of the FET 31 reaches the threshold voltage Vth after the drive signal for the FET 32 instructs the FET 32 to turn off. be able to.

一方、コンパレータ370nは、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路370pは、FET31に対する駆動信号がFET31のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ370nの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路370は、FET31に対する駆動信号がFET31をオフするように指示してから、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。   On the other hand, the comparator 370n outputs a high level signal until the source-drain voltage of the FET 32 reaches the threshold voltage Vth. The XOR circuit 370p outputs a high level signal when the drive signal for the FET 31 is at a low level instructing the FET 31 to be turned off and the output of the comparator 370n is at a high level. As a result, the switching transition time detection circuit 370 outputs a pulse signal that goes high until the voltage between the source and drain of the FET 32 reaches the threshold voltage Vth after the drive signal for the FET 31 instructs the FET 31 to turn off. be able to.

次に、図11を参照して制御器及び駆動回路の動作について説明する。   Next, operations of the controller and the drive circuit will be described with reference to FIG.

図11に示す制御器371は、高電圧バッテリB30から低電圧バッテリB31に電力を供給する場合、第1実施形態の制御器171と同一の動作をする。一方、低電圧バッテリB31から高電圧バッテリB30に電力を供給する場合、第2実施形態の制御器271と同一の動作をする。駆動回路372、373は、駆動信号に基づいてFET31、32をそれぞれオン、オフする。   The controller 371 shown in FIG. 11 performs the same operation as the controller 171 of the first embodiment when supplying power from the high voltage battery B30 to the low voltage battery B31. On the other hand, when power is supplied from the low voltage battery B31 to the high voltage battery B30, the same operation as the controller 271 of the second embodiment is performed. The drive circuits 372 and 373 turn the FETs 31 and 32 on and off, respectively, based on the drive signal.

その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB30と低電圧バッテリB31の間で双方向に電力を供給する電力変換装置3を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, it is possible to control the power conversion device 3 that supplies power bidirectionally between the high voltage battery B30 and the low voltage battery B31 without detecting the reactor current in the current critical mode.

次に、第3実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Next, the effect of the power converter of 3rd Embodiment is demonstrated. According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、第3実施形態では、スイッチング遷移時間検出回路370が基準電源を用いずに構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と、第2実施形態のスイッチング遷移時間検出回路270を組合わせて構成してもよい。   In the third embodiment, an example is given in which the switching transition time detection circuit 370 is configured without using a reference power supply, but the present invention is not limited to this. The switching transition time detection circuit 170 according to the first embodiment may be combined with the switching transition time detection circuit 270 according to the second embodiment.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態の電力変換装置について説明する。第4実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置に対して、出力電流を検出し、検出した出力電流に基づいてFETを制御するようにしたものである。
(Fourth embodiment)
Next, the power converter device of 4th Embodiment is demonstrated. The power conversion device of the fourth embodiment detects an output current with respect to the power conversion device of the first embodiment, and controls the FET based on the detected output current.

まず、図13及び図14を参照して第4実施形態の電力変換装置の構成について説明する。   First, the configuration of the power conversion device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14.

図13に示す電力変換装置4は、車両に搭載された高電圧バッテリB40(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB41(負荷)に供給し、低電圧バッテリB41を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。電力変換装置4は、平滑用コンデンサ40と、FET41(メインスイッチ)と、FET42(同期整流スイッチ)と、スナバ回路43、44と、リアクトル45と、平滑用コンデンサ46と、制御回路47とを備えている。さらに、電流センサ48を備えている。平滑用コンデンサ40、FET41、42、スナバ回路43、44、リアクトル45及び平滑用コンデンサ46は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10、FET11、12、スナバ回路13、14、リアクトル15及び平滑用コンデンサ16と同一機能、同一構成である。   The power conversion device 4 shown in FIG. 13 converts a direct current supplied from a high-voltage battery B40 (power source) mounted on a vehicle into a low-voltage direct current to a low-voltage battery B41 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B41. This is a so-called step-down buck-boost converter. The power converter 4 includes a smoothing capacitor 40, an FET 41 (main switch), an FET 42 (synchronous rectification switch), snubber circuits 43 and 44, a reactor 45, a smoothing capacitor 46, and a control circuit 47. ing. Furthermore, a current sensor 48 is provided. The smoothing capacitor 40, the FETs 41 and 42, the snubber circuits 43 and 44, the reactor 45, and the smoothing capacitor 46 are the smoothing capacitor 10, the FETs 11 and 12, the snubber circuits 13 and 14, the reactor 15 and the smoothing capacitor of the first embodiment. 16 has the same function and configuration.

電流センサ48は、電力変換装置4の出力電流Ioutを検出する素子である。電流センサ48は、リアクトル45の他端と低電圧バッテリB41の正極端を接続する配線に設けられ、制御回路47に接続されている。   The current sensor 48 is an element that detects the output current Iout of the power conversion device 4. The current sensor 48 is provided in a wiring connecting the other end of the reactor 45 and the positive end of the low voltage battery B 41, and is connected to the control circuit 47.

制御回路47は、FET41、42を制御する回路である。制御回路47は、外部から入力される電力変換装置4の出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、検出した電力変換装置4の入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET41、42を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET42をオフするように指示してからFET41のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧になるまでの時間であり、第1実施形態と同様に設定されている。制御回路47は、スイッチング遷移時間検出回路470と、制御器471と、駆動回路472、473とを備えている。   The control circuit 47 is a circuit that controls the FETs 41 and 42. The control circuit 47 outputs the output voltage target value Vout *, the output current target value Iout *, the detected input / output voltages Vin and Vout, the output current Iout, and the switching transition time of the power converter 4 input from the outside. The FETs 41 and 42 are controlled based on the above. Here, the switching transition time is the time from when the FET 42 is instructed to be turned off until the source-drain voltage (terminal voltage) of the FET 41 reaches the threshold voltage, and is set in the same manner as in the first embodiment. ing. The control circuit 47 includes a switching transition time detection circuit 470, a controller 471, and drive circuits 472 and 473.

スイッチング遷移時間検出回路470は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と同一機能、同一構成である。   The switching transition time detection circuit 470 has the same function and the same configuration as the switching transition time detection circuit 170 of the first embodiment.

制御器471は、出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET41、42に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器471は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図14に示すように、制御器471は、オン時間比演算部471aと、スイッチング遷移時間計測部471bと、偏差演算部471cと、スイッチング遷移時間制御部471dと、補正演算部471e、471fと、偏差演算部471gと、電圧制御部471hと、オン時間演算部471i、471jと、駆動信号生成部471kとを備えている。さらに、選択部471lと、偏差演算部471mと、電流制御部471nとを備えている。   The controller 471 is a circuit that generates and outputs drive signals for the FETs 41 and 42 based on the output voltage target value Vout *, the output current target value Iout *, the input / output voltages Vin and Vout, the output current Iout, and the switching transition time. . The controller 471 includes a microcomputer and a program. As shown in FIG. 14, the controller 471 includes an on-time ratio calculation unit 471a, a switching transition time measurement unit 471b, a deviation calculation unit 471c, a switching transition time control unit 471d, correction calculation units 471e and 471f, A deviation calculator 471g, a voltage controller 471h, on-time calculators 471i and 471j, and a drive signal generator 471k are provided. Further, a selection unit 471l, a deviation calculation unit 471m, and a current control unit 471n are provided.

オン時間比演算部471a、スイッチング遷移時間計測部471b、偏差演算部471c、スイッチング遷移時間制御部471d、補正演算部471e、471f及び偏差演算部471gは、第1実施形態のオン時間比演算部171a、スイッチング遷移時間計測部171b、偏差演算部171c、スイッチング遷移時間制御部171d、補正演算部171e、171f及び偏差演算部171gと同一機能、同一構成である。   The on-time ratio calculation unit 471a, the switching transition time measurement unit 471b, the deviation calculation unit 471c, the switching transition time control unit 471d, the correction calculation units 471e and 471f, and the deviation calculation unit 471g are the on-time ratio calculation unit 171a of the first embodiment. The switching transition time measurement unit 171b, the deviation calculation unit 171c, the switching transition time control unit 171d, the correction calculation units 171e and 171f, and the deviation calculation unit 171g have the same function and the same configuration.

電圧制御部471hは、偏差演算部471gの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力するブロックである。   The voltage control unit 471h is a block that proportionally integrates the deviation between the output voltage target value Vout * output from the deviation calculating unit 471g and the output voltage Vout, and outputs the result as an output current target value.

選択部471lは、電圧制御部471hの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力するブロックである。   The selection unit 471l is a block that selects and outputs the smaller one of the output current target value output from the voltage control unit 471h and the output current target value Iout * input from the outside as a new output current target value.

偏差演算部471mは、選択部471lの出力する新たな出力電流目標値と電流センサ48の検出した電力変換装置4の出力電流Ioutの偏差を演算し出力するブロックである。   The deviation calculation unit 471m is a block that calculates and outputs a deviation between the new output current target value output from the selection unit 471l and the output current Iout of the power conversion device 4 detected by the current sensor 48.

電流制御部471nは、偏差演算部471mの出力する新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力するブロックである。   The current control unit 471n is a block that proportionally integrates the deviation between the new output current target value output from the deviation calculating unit 471m and the output current Iout, and outputs the result as a conversion coefficient.

オン時間演算部471iは、補正演算部471eの出力するFET41に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET41に対するオン時間として出力するブロックである。   The on-time calculating unit 471i is a block that multiplies the corrected on-time ratio for the FET 41 output from the correction calculating unit 471e by the conversion coefficient output from the current control unit 471n, and outputs the result as the on-time for the FET 41.

オン時間演算部471jは、補正演算部471fの出力するFET42に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET42に対するオン時間として出力するブロックである。   The on-time calculation unit 471j is a block that multiplies the corrected on-time ratio for the FET 42 output from the correction calculation unit 471f by the conversion coefficient output from the current control unit 471n and outputs the result as the on-time for the FET 42.

駆動信号生成部471kは、オン時間演算部471i、471jの出力するFET41、42に対するオン時間に基づいて、FET41、42を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。   The drive signal generation unit 471k is a block that generates and outputs a drive signal for driving the FETs 41 and 42 based on the ON times for the FETs 41 and 42 output from the ON time calculation units 471i and 471j.

図13に示す駆動回路472、473は、第1実施形態の駆動回路172、173と同一機能、同一構成である。   The drive circuits 472 and 473 shown in FIG. 13 have the same function and the same configuration as the drive circuits 172 and 173 of the first embodiment.

次に、図13及び図14を参照して第4実施形態の電力変換装置の動作について説明する。図13に示すスイッチング遷移時間検出回路470の動作は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170の動作と同一であるため、説明を省略する。制御器及び駆動回路の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Since the operation of the switching transition time detection circuit 470 shown in FIG. 13 is the same as the operation of the switching transition time detection circuit 170 of the first embodiment, description thereof is omitted. The operation of the controller and the drive circuit will be described.

図14に示す電圧制御部471hは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力する。選択部471lは、電圧制御部471hの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力する。   The voltage control unit 471h illustrated in FIG. 14 performs a proportional and integral calculation on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and outputs the result as an output current target value. The selection unit 471l selects and outputs the smaller one of the output current target value output from the voltage control unit 471h and the output current target value Iout * input from the outside as a new output current target value.

偏差演算部471mは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を演算し出力する。電流制御部471nは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力する。つまり、第1実施形態の制御器171と異なり、出力電流目標値及び出力電流を加味して変換係数を演算する。   The deviation calculation unit 471m calculates and outputs a deviation between the new output current target value and the output current Iout. The current control unit 471n performs a proportional and integral operation on the deviation between the new output current target value and the output current Iout, and outputs the result as a conversion coefficient. That is, unlike the controller 171 of the first embodiment, the conversion coefficient is calculated in consideration of the output current target value and the output current.

オン時間演算部471iは、FET41に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET41に対するオン時間として出力する。オン時間演算部471jは、FET42に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET42に対するオン時間として出力する。   The on-time calculation unit 471i multiplies the corrected on-time ratio for the FET 41 by the conversion coefficient output from the current control unit 471n, and outputs the result as the on-time for the FET 41. The on-time calculator 471j multiplies the corrected on-time ratio for the FET 42 by the conversion coefficient output from the current controller 471n, and outputs the result as the on-time for the FET 42.

駆動信号生成部471kは、FET41、42に対するオン時間に基づいて、FET41、42を駆動するための駆動信号を生成し出力する。   The drive signal generation unit 471k generates and outputs a drive signal for driving the FETs 41 and 42 based on the ON time for the FETs 41 and 42.

図13に示す駆動回路472、473は、駆動信号に基づいてFET41、42をそれぞれオン、オフする。   The drive circuits 472 and 473 shown in FIG. 13 turn the FETs 41 and 42 on and off, respectively, based on the drive signal.

その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB40から低電圧バッテリB41に電力を供給する電力変換装置4を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, the power conversion device 4 that supplies power from the high voltage battery B40 to the low voltage battery B41 can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

次に、第4実施形態の電力変換装置の効果について説明する。   Next, the effect of the power converter of 4th Embodiment is demonstrated.

第4実施形態によれば、第1実施形態と同様に、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置4を電流臨界モードで制御することができる。また、スイッチング損失を抑えることができる。   According to the fourth embodiment, as in the first embodiment, the power conversion device 4 that is a buck-boost converter can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current. Moreover, switching loss can be suppressed.

第4実施形態によれば、制御回路47は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差、外部から入力される出力電流目標値Iout*及び出力電流Ioutに基づいてFET41,42を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御するともに、出力電流Ioutを出力電流Iout*に制御することができる。   According to the fourth embodiment, the control circuit 47 controls the FETs 41 and 42 based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, the output current target value Iout * input from the outside, and the output current Iout. . Therefore, the output voltage Vout can be controlled to the output voltage target value Vout *, and the output current Iout can be controlled to the output current Iout *.

第4実施形態によれば、制御回路47は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいて求めた出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値とし、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差に基づいてFET41、42を制御する。そのため、出力電圧Voutを確実に出力電圧目標値Vout*に制御するとともに、出力電流Ioutを確実に出力電流Iout*に制御することができる。   According to the fourth embodiment, the control circuit 47 includes the output current target value obtained based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and the output current target value Iout * input from the outside. The smaller one is set as a new output current target value, and the FETs 41 and 42 are controlled based on the deviation between the new output current target value and the output current Iout. Therefore, the output voltage Vout can be reliably controlled to the output voltage target value Vout *, and the output current Iout can be reliably controlled to the output current Iout *.

(第5実施形態)
次に、第5実施形態の電力変換装置について説明する。第5実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置がバックブーストコンバータであるのに対して、フライバックコンバータとしたものである。
(Fifth embodiment)
Next, the power converter device of 5th Embodiment is demonstrated. The power converter of the fifth embodiment is a flyback converter, whereas the power converter of the first embodiment is a buck-boost converter.

まず、図15を参照して第5実施形態の電力変換装置の構成について説明する。   First, with reference to FIG. 15, the structure of the power converter device of 5th Embodiment is demonstrated.

図15に示す電力変換装置5は、車両に搭載された高電圧バッテリB50(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB51(負荷)に供給し、低電圧バッテリB51を充電する装置である。いわゆる、降圧型のフライバックコンバータである。ここで、高電圧バッテリB50及び低電圧バッテリB51は、第1実施形態の高電圧バッテリB10及び低電圧バッテリB11と同一のものである。電力変換装置5は、平滑用コンデンサ50と、FET51(メインスイッチ)と、FET52(同期整流スイッチ)と、スナバ回路53、54と、トランス55(リアクトル)と、平滑用コンデンサ56と、制御回路57とを備えている。   The power conversion device 5 shown in FIG. 15 converts a direct current supplied from a high voltage battery B50 (power source) mounted on a vehicle into a low voltage direct current, and converts it into a low voltage battery B51 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B51. This is a so-called step-down type flyback converter. Here, the high voltage battery B50 and the low voltage battery B51 are the same as the high voltage battery B10 and the low voltage battery B11 of the first embodiment. The power converter 5 includes a smoothing capacitor 50, an FET 51 (main switch), an FET 52 (synchronous rectification switch), snubber circuits 53 and 54, a transformer 55 (reactor), a smoothing capacitor 56, and a control circuit 57. And.

平滑用コンデンサ50は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10と同一機能、同一構成である。   The smoothing capacitor 50 has the same function and the same configuration as the smoothing capacitor 10 of the first embodiment.

FET51は、オンすることで高電圧バッテリB50をトランス55に接続し、高電圧バッテリB50からトランス55に電流を供給してトランス55にエネルギーを蓄積させる素子である。FET51は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。FET51のドレインはトランス55に、ソースは平滑用コンデンサ50の他端にそれぞれ接続されている。   The FET 51 is an element that, when turned on, connects the high voltage battery B50 to the transformer 55, supplies current from the high voltage battery B50 to the transformer 55, and accumulates energy in the transformer 55. The FET 51 has a diode connected in parallel between the source and the drain. The drain of the FET 51 is connected to the transformer 55, and the source is connected to the other end of the smoothing capacitor 50.

FET52は、FET51がオフしている期間中にオンすることで、トランス55を低電圧バッテリB51に接続し、トランス55に蓄積されたエネルギーを放出させ、トランス55から低電圧バッテリB51に電流を供給する素子である。FET52は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。FET52のソースはトランス55に、ドレインは低電圧バッテリB51の正極端にそれぞれ接続されている。   The FET 52 is turned on while the FET 51 is turned off to connect the transformer 55 to the low voltage battery B51, release the energy accumulated in the transformer 55, and supply current from the transformer 55 to the low voltage battery B51. It is an element to do. The FET 52 has a diode connected in parallel between the source and the drain. The FET 52 has a source connected to the transformer 55 and a drain connected to the positive terminal of the low-voltage battery B51.

スナバ回路53、54は、スナバ用コンデンサ530、540をそれぞれ有しおり、第1実施形態のスナバ回路13、14と同一機能、同一構成である。   The snubber circuits 53 and 54 have snubber capacitors 530 and 540, respectively, and have the same function and the same configuration as the snubber circuits 13 and 14 of the first embodiment.

トランス55は、エネルギーを蓄積又は放出し、供給される交流を、絶縁した状態で巻数比に応じた所定電圧の交流に変換して出力する素子である。トランス55は、1次巻線550と、2次巻線551とを有している。1次巻線550の一端は平滑用コンデンサ50の一端に、他端はFET51のドレインにそれぞれ接続されている。2次巻線551の一端はFET52のソースに、他端は低電圧バッテリB51の負極端にそれぞれ接続されている。   The transformer 55 is an element that accumulates or releases energy, converts the supplied alternating current into an alternating current with a predetermined voltage corresponding to the turn ratio in an insulated state, and outputs the alternating current. The transformer 55 has a primary winding 550 and a secondary winding 551. One end of the primary winding 550 is connected to one end of the smoothing capacitor 50, and the other end is connected to the drain of the FET 51. One end of the secondary winding 551 is connected to the source of the FET 52, and the other end is connected to the negative terminal of the low voltage battery B51.

平滑用コンデンサ56は、第1実施形態の平滑用コンデンサ16と同一機能である。平滑用コンデンサ56の一端はFET52のドレインに、他端は2次巻線551の他端にそれぞれ接続されている。   The smoothing capacitor 56 has the same function as the smoothing capacitor 16 of the first embodiment. One end of the smoothing capacitor 56 is connected to the drain of the FET 52, and the other end is connected to the other end of the secondary winding 551.

制御回路57は、第1実施形態の制御回路17と同一機能であり、FET51、52を制御する回路である。制御回路57は、スイッチング遷移時間検出回路570と、制御器571と、駆動回路572、573と、絶縁回路574とを備えている。   The control circuit 57 has the same function as the control circuit 17 of the first embodiment, and is a circuit that controls the FETs 51 and 52. The control circuit 57 includes a switching transition time detection circuit 570, a controller 571, drive circuits 572 and 573, and an insulation circuit 574.

スイッチング遷移時間検出回路570は、制御器571から出力されるFET52に対する駆動信号がFET52をオフするように指示してからFET51のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧になるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。スイッチング遷移時間検出回路570は、FET52に対する駆動信号を得るために制御器571に接続されている。また、FET51のソース−ドレイン間電圧を検出するためFET51のソース及びドレインにそれぞれ接続されている。さらに、検出結果のパルス信号を制御器571に出力するため制御器571に接続されている。   The switching transition time detection circuit 570 outputs a pulse signal that remains at a high level until the drive signal for the FET 52 output from the controller 571 instructs the FET 52 to turn off until the source-drain voltage of the FET 51 reaches the threshold voltage. It is a circuit to output. The switching transition time detection circuit 570 is connected to the controller 571 in order to obtain a drive signal for the FET 52. The source and drain of the FET 51 are connected to the source and drain of the FET 51 in order to detect the source-drain voltage. Further, it is connected to the controller 571 in order to output the detection result pulse signal to the controller 571.

制御器571及び駆動回路572、573は、第1実施形態の制御器171及び駆動回路172、173と同一機能、同一構成である。   The controller 571 and the drive circuits 572 and 573 have the same function and the same configuration as the controller 171 and the drive circuits 172 and 173 of the first embodiment.

絶縁回路574は、電力変換装置5の出力電圧Voutを絶縁した状態で制御器571に出力する回路である。絶縁回路574の入力端は平滑用コンデンサ56の一端に、他端は制御器571にそれぞれ接続されている。   The insulating circuit 574 is a circuit that outputs the output voltage Vout of the power converter 5 to the controller 571 in an insulated state. The input end of the insulating circuit 574 is connected to one end of the smoothing capacitor 56, and the other end is connected to the controller 571.

次に、図15を参照して第5実施形態の電力変換装置の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

図15に示すスイッチング遷移時間検出回路570は、FET52に対する駆動信号がFET52をオフするように指示してからFET51のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する。制御器571は、第1実施形態の制御器171と同様に、スイッチング遷移時間検出回路570の出力するパルス信号からスイッチング遷移時間を求め、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET51、52に対する駆動信号を生成し出力する。   The switching transition time detection circuit 570 shown in FIG. 15 outputs a pulse signal that remains at a high level until the drive signal for the FET 52 instructs the FET 52 to turn off until the source-drain voltage of the FET 51 reaches the threshold voltage Vth. . Similarly to the controller 171 of the first embodiment, the controller 571 obtains the switching transition time from the pulse signal output from the switching transition time detection circuit 570, and outputs the output voltage target value Vout *, the input / output voltages Vin and Vout, and the switching Based on the transition time, drive signals for the FETs 51 and 52 are generated and output.

駆動回路572、573は、駆動信号に基づいてFET51、52をそれぞれオン、オフする。   The drive circuits 572 and 573 turn the FETs 51 and 52 on and off, respectively, based on the drive signal.

その結果、第1実施形態の電力変換装置1と同様に、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB50から低電圧バッテリB51に電力を供給する電力変換装置5を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, similarly to the power conversion device 1 of the first embodiment, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, it is possible to control the power conversion device 5 that supplies power from the high voltage battery B50 to the low voltage battery B51 in the current critical mode without detecting the reactor current.

次に、第5実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第5実施形態によれば、フライバックコンバータである電力変換装置5においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Next, the effect of the power converter of 5th Embodiment is demonstrated. According to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can also be obtained in the power conversion device 5 that is a flyback converter.

なお、第5実施形態では、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET51、52を制御する例を挙げているが、これに限られるものではない。第4実施形態の電力変換装置4のように、さらに出力電流目標値Iout*及び出力電流Ioutを加味してFET51、52を制御するようにしてもよい。フライバックコンバータである電力変換装置5においても、第4実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the fifth embodiment, the FETs 51 and 52 are controlled based on the output voltage target value Vout *, the input / output voltages Vin and Vout, and the switching transition time. However, the present invention is not limited to this. As in the power conversion device 4 of the fourth embodiment, the FETs 51 and 52 may be controlled in consideration of the output current target value Iout * and the output current Iout. Also in the power converter device 5 which is a flyback converter, the same effect as the fourth embodiment can be obtained.

(第6実施形態)
次に、第6実施形態の電力変換装置について説明する。第6実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置に対して、制御器の構成を変更したものである。
(Sixth embodiment)
Next, the power converter device of 6th Embodiment is demonstrated. The power converter of 6th Embodiment changes the structure of a controller with respect to the power converter of 1st Embodiment.

まず、図16及び図17を参照して第6実施形態の電力変換装置の構成について説明する。   First, the configuration of the power conversion device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17.

図16に示すように、電力変換装置6は、車両に搭載された高電圧バッテリB60(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB61(負荷)に供給し、低電圧バッテリB61を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。ここで、高電圧バッテリB60及び低電圧バッテリB61は、第1実施形態の高電圧バッテリB10及び低電圧バッテリB11と同一のものである。電力変換装置6は、平滑用コンデンサ60と、FET61(メインスイッチ)と、FET62(同期整流スイッチ)と、スナバ回路63、64と、リアクトル65と、平滑用コンデンサ66と、制御回路67とを備えている。   As shown in FIG. 16, the power conversion device 6 converts the direct current supplied from the high voltage battery B60 (power source) mounted on the vehicle into a low voltage direct current, and converts the low voltage battery B61 ( Load) and charge the low voltage battery B61. This is a so-called step-down buck-boost converter. Here, the high voltage battery B60 and the low voltage battery B61 are the same as the high voltage battery B10 and the low voltage battery B11 of the first embodiment. The power conversion device 6 includes a smoothing capacitor 60, an FET 61 (main switch), an FET 62 (synchronous rectification switch), snubber circuits 63 and 64, a reactor 65, a smoothing capacitor 66, and a control circuit 67. ing.

平滑用コンデンサ60、FET61、62、スナバ回路63、64、リアクトル65及び平滑用コンデンサ66は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10、FET11、12、スナバ回路13、14、リアクトル15及び平滑用コンデンサ16と同一機能、同一構成である。   The smoothing capacitor 60, FETs 61 and 62, snubber circuits 63 and 64, the reactor 65 and the smoothing capacitor 66 are the smoothing capacitor 10, FETs 11 and 12, the snubber circuits 13 and 14, the reactor 15 and the smoothing capacitor of the first embodiment. 16 has the same function and configuration.

制御回路67は、FET61、62を制御する回路である。制御回路67は、外部から入力される電力変換装置6の出力電圧目標値Vout*、検出した電力変換装置6の出力電圧Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET61、62を制御する。第1実施形態の制御回路17と異なり、FET61、62の制御に際して電力変換装置6の入力電圧はフィードバックされてない。ここで、スイッチング遷移時間は、FET62をオフするように指示してからFET61のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧Vthになるまでの時間であり、第1実施形態と同様に設定されている。制御回路67は、スイッチング遷移時間検出回路670と、制御器671と、駆動回路672、673とを備えている。   The control circuit 67 is a circuit that controls the FETs 61 and 62. The control circuit 67 controls the FETs 61 and 62 based on the output voltage target value Vout * of the power converter 6 input from the outside, the detected output voltage Vout of the power converter 6 and the switching transition time. Unlike the control circuit 17 of the first embodiment, the input voltage of the power converter 6 is not fed back when the FETs 61 and 62 are controlled. Here, the switching transition time is the time from when the FET 62 is instructed to be turned off until the source-drain voltage (terminal voltage) of the FET 61 reaches the threshold voltage Vth, and is set in the same manner as in the first embodiment. Has been. The control circuit 67 includes a switching transition time detection circuit 670, a controller 671, and drive circuits 672 and 673.

スイッチング遷移時間検出回路670は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と同一機能、同一構成である。   The switching transition time detection circuit 670 has the same function and the same configuration as the switching transition time detection circuit 170 of the first embodiment.

制御器671は、出力電圧目標値Vout*、出力電圧Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET61、62に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器671は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図17に示すように、制御器671は、偏差演算部671oと、電圧制御部671pと、スイッチング遷移時間計測部671qと、偏差演算部671rと、スイッチング遷移時間制御部671sと、オン時間演算部671tと、駆動信号生成部671uとを備えている。   The controller 671 is a circuit that generates and outputs drive signals for the FETs 61 and 62 based on the output voltage target value Vout *, the output voltage Vout, and the switching transition time. The controller 671 includes a microcomputer and a program. As shown in FIG. 17, the controller 671 includes a deviation calculator 671o, a voltage controller 671p, a switching transition time measuring unit 671q, a deviation calculator 671r, a switching transition time controller 671s, and an on-time calculator. 671t and a drive signal generation unit 671u.

偏差演算部671oは、外部から入力される電力変換装置6の出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算し出力するブロックである。   The deviation calculation unit 671o is a block that calculates and outputs a deviation between the output voltage target value Vout * of the power conversion device 6 input from the outside and the output voltage Vout.

電圧制御部671pは、偏差演算部671oの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、FET61、62に対するオン時間比として出力するブロックである。   The voltage control unit 671p is a block that proportionally and integrates the deviation between the output voltage target value Vout * output from the deviation calculating unit 671o and the output voltage Vout and outputs it as an on-time ratio for the FETs 61 and 62.

スイッチング遷移時間計測部671q及び偏差演算部671rは、第1実施形態のスイッチング遷移時間計測部171b及び偏差演算部171cと同一機能、同一構成である。   The switching transition time measuring unit 671q and the deviation calculating unit 671r have the same function and the same configuration as the switching transition time measuring unit 171b and the deviation calculating unit 171c of the first embodiment.

スイッチング遷移時間制御部671sは、偏差演算部671rの出力するスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、スイッチング周期として出力するブロックである。ここで、スイッチング周期は、FET61のオンを指示してから、次にオンを指示するまでの時間である。FET62のオンを指示してから、次にオンを指示するまでの時間でもある。   The switching transition time control unit 671s is a block that proportionally integrates the deviation between the switching transition time target value output from the deviation calculating unit 671r and the switching transition time, and outputs it as a switching cycle. Here, the switching period is the time from when the FET 61 is instructed to be turned on until the next time that the FET 61 is instructed to be turned on. This is also the time from when the FET 62 is instructed to be turned on to when the FET 62 is next turned on.

オン時間演算部671tは、電圧制御部671pの出力するオン時間比とスイッチング遷移時間制御部671sの出力するスイッチング周期に基づいて、FET61、62に対するオン時間を演算し出力するブロックである。   The on-time calculator 671t is a block that calculates and outputs an on-time for the FETs 61 and 62 based on the on-time ratio output from the voltage controller 671p and the switching period output from the switching transition time controller 671s.

駆動信号生成部671uは、オン時間演算部671tの出力するFET61、62に対するオン時間に基づいて、FET61、62を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。   The drive signal generation unit 671u is a block that generates and outputs a drive signal for driving the FETs 61 and 62 based on the ON time for the FETs 61 and 62 output from the ON time calculation unit 671t.

図16に示す駆動回路672、673は、第1実施形態の駆動回路172、173と同一機能、同一構成である。   The drive circuits 672 and 673 shown in FIG. 16 have the same function and the same configuration as the drive circuits 172 and 173 of the first embodiment.

次に、図16及び図17を参照して第6実施形態の電力変換装置の動作について説明する。図16に示すスイッチング遷移時間検出回路670の動作は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170の動作と同一であるため、説明を省略する。制御器及び駆動回路の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Since the operation of the switching transition time detection circuit 670 shown in FIG. 16 is the same as the operation of the switching transition time detection circuit 170 of the first embodiment, the description thereof is omitted. The operation of the controller and the drive circuit will be described.

図17に示す 偏差演算部671oは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算し出力する。電圧制御部671pは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、FET61、62に対するオン時間比として出力する。   The deviation calculator 671o shown in FIG. 17 calculates and outputs the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout. The voltage control unit 671p performs a proportional and integral operation on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and outputs the result as an on-time ratio for the FETs 61 and 62.

スイッチング遷移時間計測部671qは、スイッチング遷移時間検出回路670の出力するパルス信号のパルス幅を計測してスイッチング遷移時間を求める。偏差演算部671rは、予め設定されているスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を演算する。スイッチング遷移時間制御部671sは、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、スイッチング周期として出力する。スイッチング遷移時間制御部671sは、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より大きい場合、スイッチング周期を短くする。一方、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より小さい場合、スイッチング周期を長くする。   The switching transition time measurement unit 671q measures the pulse width of the pulse signal output from the switching transition time detection circuit 670 to obtain the switching transition time. The deviation calculator 671r calculates a deviation between a preset switching transition time target value and the switching transition time. The switching transition time control unit 671s performs a proportional and integral operation on the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time, and outputs the result as a switching cycle. The switching transition time control unit 671s shortens the switching cycle when the negative reactor current IL is larger than the optimum value. On the other hand, when the negative reactor current IL is smaller than the optimum value, the switching cycle is lengthened.

オン時間演算部671tは、オン時間比とスイッチング周期に基づいて、FET61、62に対するオン時間を演算し出力する。駆動信号生成部671uは、FET61、62に対するオン時間に基づいて、FET61、62を駆動するための駆動信号を生成し出力する。   The on-time calculator 671t calculates and outputs the on-time for the FETs 61 and 62 based on the on-time ratio and the switching period. The drive signal generation unit 671u generates and outputs a drive signal for driving the FETs 61 and 62 based on the ON time for the FETs 61 and 62.

図16に示す駆動回路672、673は、駆動信号に基づいてFET61、62をそれぞれオン、オフする。   The drive circuits 672 and 673 shown in FIG. 16 turn the FETs 61 and 62 on and off, respectively, based on the drive signal.

スイッチング周期が短くなると、リアクトル電流ILがマイナスになる期間が短くなりマイナス方向のリアクトル電流ILが小さくなる。一方、スイッチング周期が長くなると、リアクトル電流ILがマイナスになる期間が長くなり、マイナス方向のリアクトル電流ILが大きくなる。   When the switching cycle is shortened, the period during which the reactor current IL is negative is shortened, and the reactor current IL in the negative direction is decreased. On the other hand, when the switching cycle becomes longer, the period during which the reactor current IL becomes negative becomes longer, and the reactor current IL in the negative direction becomes larger.

その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB60から低電圧バッテリB61に電力を供給する電力変換装置6を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, the power converter 6 that supplies power from the high voltage battery B60 to the low voltage battery B61 can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.

次に、第6実施形態の電力変換装置の効果について説明する。   Next, the effect of the power converter of 6th Embodiment is demonstrated.

第6実施形態によれば、第1実施形態と同様に、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置6を電流臨界モードで制御することができる。また、スイッチング損失を抑えることができる。   According to the sixth embodiment, similarly to the first embodiment, the power conversion device 6 that is a buck-boost converter can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current. Moreover, switching loss can be suppressed.

第6実施形態によれば、制御回路67は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいてオン時間比を求めるとともに、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差に基づいてスイッチング周期を求め、求めたオン時間比とスイッチング周期に基づいてFET61、62を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御するともに、スイッチング遷移時間をスイッチング遷移時間目標値に制御することができる。   According to the sixth embodiment, the control circuit 67 obtains the on-time ratio based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and performs switching based on the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time. The period is obtained, and the FETs 61 and 62 are controlled based on the obtained on-time ratio and the switching period. Therefore, the output voltage Vout can be controlled to the output voltage target value Vout *, and the switching transition time can be controlled to the switching transition time target value.

第6実施形態によれば、制御回路67は、オン時間比とスイッチング周期に基づいてオン時間を求め、求めたオン時間に基づいてFET61、62を制御する。そのため、オン時間を確実に求め、オン時間に基づいてFET61、62を確実に制御することができる。   According to the sixth embodiment, the control circuit 67 obtains the on-time based on the on-time ratio and the switching period, and controls the FETs 61 and 62 based on the obtained on-time. Therefore, the ON time can be obtained reliably, and the FETs 61 and 62 can be reliably controlled based on the ON time.

(第7実施形態)
次に、第7実施形態の電力変換装置について説明する。第7実施形態の電力変換装置は、第6実施形態の電力変換装置に対して、出力電流を検出し、検出した出力電流に基づいてFETを制御するようにしたものである。
(Seventh embodiment)
Next, the power converter device of 7th Embodiment is demonstrated. The power converter of 7th Embodiment detects an output current with respect to the power converter of 6th Embodiment, and controls FET based on the detected output current.

まず、図18及び図19を参照して第7実施形態の電力変換装置の構成について説明する。   First, the configuration of the power conversion device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19.

図18に示す電力変換装置7は、車両に搭載された高電圧バッテリB70(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB71(負荷)に供給し、低電圧バッテリB71を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。電力変換装置7は、平滑用コンデンサ70と、FET71(メインスイッチ)と、FET72(同期整流スイッチ)と、スナバ回路73、74と、リアクトル75と、平滑用コンデンサ76と、制御回路77とを備えている。さらに、電流センサ78を備えている。平滑用コンデンサ70、FET71、72、スナバ回路73、74、リアクトル75及び平滑用コンデンサ76は、第6実施形態の平滑用コンデンサ60、FET61、62、スナバ回路63、64、リアクトル65及び平滑用コンデンサ66と同一機能、同一構成である。   The power conversion device 7 shown in FIG. 18 converts a direct current supplied from a high-voltage battery B70 (power supply) mounted on the vehicle into a low-voltage direct current to a low-voltage battery B71 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B71. This is a so-called step-down buck-boost converter. The power conversion device 7 includes a smoothing capacitor 70, an FET 71 (main switch), an FET 72 (synchronous rectification switch), snubber circuits 73 and 74, a reactor 75, a smoothing capacitor 76, and a control circuit 77. ing. Furthermore, a current sensor 78 is provided. The smoothing capacitor 70, FETs 71 and 72, snubber circuits 73 and 74, the reactor 75, and the smoothing capacitor 76 are the smoothing capacitor 60, FETs 61 and 62, the snubber circuits 63 and 64, the reactor 65, and the smoothing capacitor of the sixth embodiment. 66 has the same function and configuration.

電流センサ78は、電力変換装置7の出力電流Ioutを検出する素子である。電流センサ78は、リアクトル75の他端と低電圧バッテリB71の正極端を接続する配線に設けられ、制御回路77に接続されている。   The current sensor 78 is an element that detects the output current Iout of the power conversion device 7. The current sensor 78 is provided on the wiring connecting the other end of the reactor 75 and the positive end of the low voltage battery B 71, and is connected to the control circuit 77.

制御回路77は、FET71、72を制御する回路である。制御回路77は、外部から入力される電力変換装置7の出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、検出した電力変換装置7の入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET71、72を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET72をオフするように指示してからFET71のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧になるまでの時間であり、第6実施形態と同様に設定されている。制御回路77は、スイッチング遷移時間検出回路770と、制御器771と、駆動回路772、773とを備えている。   The control circuit 77 is a circuit that controls the FETs 71 and 72. The control circuit 77 outputs the output voltage target value Vout *, the output current target value Iout * of the power conversion device 7 input from the outside, the input / output voltages Vin and Vout, the output current Iout and the switching transition time of the detected power conversion device 7. The FETs 71 and 72 are controlled based on the above. Here, the switching transition time is the time from when the FET 72 is instructed to be turned off until the source-drain voltage (terminal voltage) of the FET 71 reaches the threshold voltage, and is set similarly to the sixth embodiment. ing. The control circuit 77 includes a switching transition time detection circuit 770, a controller 771, and drive circuits 772 and 773.

スイッチング遷移時間検出回路770は、第6実施形態のスイッチング遷移時間検出回路670と同一機能、同一構成である。   The switching transition time detection circuit 770 has the same function and the same configuration as the switching transition time detection circuit 670 of the sixth embodiment.

制御器771は、出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET71、72に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器771は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図19に示すように、制御器771は、偏差演算部771oと、電圧制御部771pと、スイッチング遷移時間計測部771qと、偏差演算部771rと、スイッチング遷移時間制御部771sと、オン時間演算部771tと、駆動信号生成部771uとを備えている。さらに、選択部771vと、偏差演算部771wと、電流制御部771xとを備えている。   The controller 771 is a circuit that generates and outputs drive signals for the FETs 71 and 72 based on the output voltage target value Vout *, the output current target value Iout *, the input / output voltages Vin and Vout, the output current Iout, and the switching transition time. . The controller 771 includes a microcomputer and a program. As shown in FIG. 19, the controller 771 includes a deviation calculator 771o, a voltage controller 771p, a switching transition time measurement unit 771q, a deviation calculator 771r, a switching transition time controller 771s, and an on-time calculator. 771t and a drive signal generator 771u. Furthermore, a selection unit 771v, a deviation calculation unit 771w, and a current control unit 771x are provided.

偏差演算部771oは、第6実施形態の偏差演算部671oと同一機能、同一構成である。   The deviation calculator 771o has the same function and the same configuration as the deviation calculator 671o of the sixth embodiment.

電圧制御部771pは、偏差演算部771oの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力するブロックである。   The voltage control unit 771p is a block that proportionally integrates the deviation between the output voltage target value Vout * output from the deviation calculating unit 771o and the output voltage Vout, and outputs it as an output current target value.

選択部771v、電圧制御部771pの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力するブロックである。   Of the output current target value output by the selection unit 771v and the voltage control unit 771p and the output current target value Iout * input from the outside, this is a block that selects and outputs the smaller one as the new output current target value.

偏差演算部771wは、選択部771vの出力する新たな出力電流目標値と電流センサ78の検出した電力変換装置7の出力電流Ioutの偏差を演算し出力するブロックである。   The deviation calculator 771w is a block that calculates and outputs a deviation between the new output current target value output from the selector 771v and the output current Iout of the power converter 7 detected by the current sensor 78.

電流制御部771xは、偏差演算部771wの出力する新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、FET71、72に対するオン時間比として出力するブロックである。   The current control unit 771x is a block that proportionally integrates the deviation between the new output current target value output from the deviation calculating unit 771w and the output current Iout, and outputs it as an on-time ratio for the FETs 71 and 72.

スイッチング遷移時間計測部771q、偏差演算部771r及びスイッチング遷移時間制御部771sは、第6実施形態のスイッチング遷移時間計測部671q、偏差演算部671r及びスイッチング遷移時間制御部671sと同一機能、同一構成である。   The switching transition time measuring unit 771q, the deviation calculating unit 771r, and the switching transition time controlling unit 771s have the same function and the same configuration as the switching transition time measuring unit 671q, the deviation calculating unit 671r, and the switching transition time controlling unit 671s of the sixth embodiment. is there.

オン時間演算部771tは、電流制御部771xの出力するオン時間比とスイッチング遷移時間制御部771sの出力するスイッチング周期に基づいて、FET71、72に対するオン時間を演算し出力するブロックである。   The on-time calculator 771t is a block that calculates and outputs the on-time for the FETs 71 and 72 based on the on-time ratio output from the current controller 771x and the switching period output from the switching transition time controller 771s.

駆動信号生成部771uは、オン時間演算部771tの出力するFET71、72に対するオン時間に基づいて、FET71、72を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。   The drive signal generation unit 771u is a block that generates and outputs a drive signal for driving the FETs 71 and 72 based on the ON time for the FETs 71 and 72 output from the ON time calculation unit 771t.

図18に示す駆動回路772、773は、第6実施形態の駆動回路672、673と同一機能、同一構成である。   The drive circuits 772 and 773 shown in FIG. 18 have the same function and the same configuration as the drive circuits 672 and 673 of the sixth embodiment.

次に、図18及び図19を参照して第7実施形態の電力変換装置の動作について説明する。図18に示すスイッチング遷移時間検出回路770の動作は、第6実施形態のスイッチング遷移時間検出回路670の動作と同一であるため、説明を省略する。制御器及び駆動回路の動作について説明する。   Next, the operation of the power conversion apparatus according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. Since the operation of the switching transition time detection circuit 770 shown in FIG. 18 is the same as the operation of the switching transition time detection circuit 670 of the sixth embodiment, the description thereof is omitted. The operation of the controller and the drive circuit will be described.

図19に示す電圧制御部771pは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力する。選択部771vは、電圧制御部771pの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力する。   The voltage control unit 771p shown in FIG. 19 performs proportional and integral calculations on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and outputs the result as an output current target value. The selection unit 771v selects and outputs the smaller one of the output current target value output from the voltage control unit 771p and the output current target value Iout * input from the outside as a new output current target value.

偏差演算部771wは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を演算し出力する。電流制御部771xは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、FET71、72に対するオン時間比として出力する。つまり、第6実施形態の制御器671と異なり、出力電流目標値及び出力電流を加味してFET71、72に対するオン時間比を演算する。   The deviation calculator 771w calculates and outputs the deviation between the new output current target value and the output current Iout. The current control unit 771x performs a proportional and integral calculation on the deviation between the new output current target value and the output current Iout, and outputs the result as an on-time ratio for the FETs 71 and 72. That is, unlike the controller 671 of the sixth embodiment, the on-time ratio with respect to the FETs 71 and 72 is calculated in consideration of the output current target value and the output current.

オン時間演算部771tは、オン時間比とスイッチング周期に基づいて、FET71、72に対するオン時間を演算し出力する。   The on-time calculator 771t calculates and outputs the on-time for the FETs 71 and 72 based on the on-time ratio and the switching period.

駆動信号生成部771uは、FET71、72に対するオン時間に基づいて、FET71、72を駆動するための駆動信号を生成し出力する。   The drive signal generator 771u generates and outputs a drive signal for driving the FETs 71 and 72 based on the ON time for the FETs 71 and 72.

図18に示す駆動回路772、773は、駆動信号に基づいてFET71、72をそれぞれオン、オフする。   The drive circuits 772 and 773 shown in FIG. 18 turn the FETs 71 and 72 on and off, respectively, based on the drive signal.

その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB70から低電圧バッテリB71に電力を供給する電力変換装置7を電流臨界モードで制御することができる。   As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, it is possible to control the power conversion device 7 that supplies power from the high voltage battery B70 to the low voltage battery B71 in the current critical mode without detecting the reactor current.

次に、第7実施形態の電力変換装置の効果について説明する。   Next, the effect of the power converter of 7th Embodiment is demonstrated.

第7実施形態によれば、第6実施形態と同様に、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置7を電流臨界モードで制御することができる。また、スイッチング損失を抑えることができる。   According to the seventh embodiment, similarly to the sixth embodiment, the power conversion device 7 that is a buck-boost converter can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current. Moreover, switching loss can be suppressed.

第7実施形態によれば、制御回路77は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差、外部から入力される出力電流目標値Iout*及び出力電流Ioutに基づいてFET71,72を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御するともに、出力電流Ioutを出力電流Iout*に制御することができる。   According to the seventh embodiment, the control circuit 77 controls the FETs 71 and 72 based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, the output current target value Iout * input from the outside, and the output current Iout. . Therefore, the output voltage Vout can be controlled to the output voltage target value Vout *, and the output current Iout can be controlled to the output current Iout *.

第7実施形態によれば、制御回路77は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいて求めた出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値とし、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差に基づいてFET71、72を制御する。そのため、出力電圧Voutを確実に出力電圧目標値Vout*に制御するともに、出力電流Ioutを確実に出力電流Iout*に制御することができる。   According to the seventh embodiment, the control circuit 77 includes the output current target value obtained based on the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout, and the output current target value Iout * input from the outside. The smaller one is set as a new output current target value, and the FETs 71 and 72 are controlled based on the deviation between the new output current target value and the output current Iout. Therefore, the output voltage Vout can be reliably controlled to the output voltage target value Vout *, and the output current Iout can be reliably controlled to the output current Iout *.

1・・・電力変換装置、11・・・FET(メインスイッチ)、12・・・FET(同期整流スイッチ)、15・・・リアクトル、17・・・制御回路、B10・・・高電圧バッテリ(電源)、B11・・・低電圧バッテリ(負荷) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter, 11 ... FET (main switch), 12 ... FET (synchronous rectification switch), 15 ... Reactor, 17 ... Control circuit, B10 ... High voltage battery ( Power supply), B11 ... Low voltage battery (load)

Claims (12)

リアクトル(15、25、35、45、55、65、75)と、
オンすることで電源を前記リアクトルに接続し、前記電源から前記リアクトルに電流を供給して前記リアクトルにエネルギーを蓄積させるメインスイッチ(11、22、31、32、41、51、61、71)と、
前記メインスイッチがオフしている期間中にオンすることで前記リアクトルを負荷に接続し、前記リアクトルに蓄積されたエネルギーを放出させ、前記リアクトルから前記負荷に電流を供給する同期整流スイッチ(12、21、32、31、42、52、62、72)と、
前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチに接続され、前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御する制御回路(17、27、37、47、57、67、77)と、
を備えた電力変換装置において、
前記制御回路は、前記メインスイッチの端子間電圧の遷移状態を示すスイッチング遷移時間を検出し、検出した前記スイッチング遷移時間が、前記リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点のリアクトル電流に対応する前記スイッチング遷移時間であるスイッチング遷移時間目標値になるように前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする電力変換装置。
Reactors (15, 25, 35, 45, 55, 65, 75);
A main switch (11, 22, 31, 32, 41, 51, 61, 71) for connecting a power source to the reactor by turning it on, supplying current from the power source to the reactor, and storing energy in the reactor; ,
The synchronous rectification switch (12, 12) that connects the reactor to a load by turning it on during a period in which the main switch is turned off, releases the energy accumulated in the reactor, and supplies current to the load from the reactor. 21, 32, 31, 42, 52, 62, 72),
A control circuit (17, 27, 37, 47, 57, 67, 77) connected to the main switch and the synchronous rectification switch for controlling the main switch and the synchronous rectification switch;
In a power conversion device comprising:
The control circuit detects a switching transition time indicating a transition state of the voltage between the terminals of the main switch, and the detected switching transition time corresponds to a reactor current at a time when release of energy accumulated in the reactor is completed. The main switch and the synchronous rectification switch are controlled so that the switching transition time target value that is the switching transition time is set .
前記制御回路は、出力電圧目標値、出力電圧、及び、スイッチング遷移時間目標値と前記スイッチング遷移時間の偏差に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   2. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit controls the main switch and the synchronous rectification switch based on an output voltage target value, an output voltage, and a deviation between the switching transition time target value and the switching transition time. The power converter described. 前記制御回路(67、77)は、出力電圧目標値と出力電圧の偏差に基づいてオン時間比を求めるとともに、スイッチング遷移時間目標値と前記スイッチング遷移時間の偏差に基づいてスイッチング周期を求め、求めたオン時間比とスイッチング周期に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   The control circuit (67, 77) obtains an on-time ratio based on the deviation between the output voltage target value and the output voltage, and obtains a switching period based on the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time. The power converter according to claim 2, wherein the main switch and the synchronous rectification switch are controlled based on the ON time ratio and the switching period. 前記制御回路(67、77)は、オン時間比とスイッチング周期に基づいてオン時間を求め、求めたオン時間に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。   The said control circuit (67, 77) calculates | requires ON time based on an ON time ratio and a switching period, and controls the said main switch and the said synchronous rectification switch based on the calculated | required ON time. The power converter device described in 1. 前記制御回路(17、27、37、47、57)は、入力電圧と出力電圧に基づいて求めたオン時間比を、スイッチング遷移時間目標値と前記スイッチング遷移時間の偏差に基づいて求めたオン時間比補正値によって補正し、補正したオン時間比に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   The control circuit (17, 27, 37, 47, 57) calculates the on-time ratio obtained based on the input voltage and the output voltage based on the deviation between the switching transition time target value and the switching transition time. The power conversion device according to claim 2, wherein the main switch and the synchronous rectification switch are controlled on the basis of the corrected on-time ratio by correcting with a ratio correction value. 前記制御回路(17、27、37、47、57)は、出力電圧目標値と出力電圧の偏差に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項2又は5に記載の電力変換装置。   The control circuit (17, 27, 37, 47, 57) controls the main switch and the synchronous rectification switch based on a deviation between an output voltage target value and an output voltage. The power converter described. 前記制御回路(17、27、37、47、57)は、出力電圧目標値と出力電圧の偏差に基づいて補正したオン時間比をオン時間に変換し、オン時間に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。   The control circuit (17, 27, 37, 47, 57) converts an on-time ratio corrected based on a deviation between an output voltage target value and an output voltage into an on-time, and the main switch and the The power converter according to claim 6, wherein the synchronous rectifier switch is controlled. 前記制御回路(47、77)は、出力電圧目標値と出力電圧の偏差、外部から入力される出力電流目標値、及び、出力電流に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The control circuit (47, 77) controls the main switch and the synchronous rectification switch based on a deviation between an output voltage target value and an output voltage, an output current target value input from the outside, and an output current. The power conversion device according to any one of claims 2 to 4, wherein the power conversion device is characterized in that: 前記制御回路(47、77)は、出力電圧目標値と出力電圧の偏差に基づいて求めた出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値のうち、小さい方を新たな出力電流目標値とし、新たな出力電流目標値と出力電流の偏差に基づいて前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。   The control circuit (47, 77) calculates a smaller one of the output current target value obtained based on the deviation between the output voltage target value and the output voltage and the output current target value input from the outside as a new output current target. The power converter according to claim 8, wherein the main switch and the synchronous rectification switch are controlled based on a new output current target value and a deviation between the output currents. 前記スイッチング遷移時間は、前記同期整流スイッチをオフするように指示してから前記メインスイッチの端子間電圧が閾値電圧になるまでの時間であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The switching transition time is a time from when an instruction is given to turn off the synchronous rectification switch until a voltage between terminals of the main switch becomes a threshold voltage. The power converter according to item. 前記メインスイッチ(11、22、31、32、41、61、71)及び前記同期整流スイッチ(12、21、32、31、42、62、72)は、直列接続され、前記メインスイッチの一端が前記電源に、前記同期整流スイッチの一端が前記負荷に、直列接続点が前記リアクトルに接続されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The main switch (11, 22, 31, 32, 41, 61, 71) and the synchronous rectification switch (12, 21, 32, 31, 42, 62, 72) are connected in series, and one end of the main switch is connected. 11. The power conversion device according to claim 1, wherein one end of the synchronous rectification switch is connected to the load, and a series connection point is connected to the reactor. 前記リアクトル(55)は、1次巻線と2次巻線を有するトランスであり、
前記メインスイッチ(51)は、一端が前記電源に他端が前記1次巻線に接続され、
前記同期整流スイッチ(52)は、一端が前記2次巻線に、他端が前記負荷に接続されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The reactor (55) is a transformer having a primary winding and a secondary winding,
The main switch (51) has one end connected to the power source and the other end connected to the primary winding.
11. The power converter according to claim 1, wherein one end of the synchronous rectification switch (52) is connected to the secondary winding and the other end is connected to the load.
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