JP6575461B2

JP6575461B2 - Voltage converter

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Publication number: JP6575461B2
Application number: JP2016163312A
Authority: JP
Inventors: エムレドゥマン
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: JP2018033217A

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換装置に関し、特に、入力側のスイッチング素子の初期状態における故障を検出する技術に関する。 The present invention relates to a voltage converter such as a DC-DC converter, and more particularly to a technique for detecting a failure in an initial state of an input side switching element.

たとえば、入力側と出力側が絶縁された絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、入力側に、直流電源の直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する第１変換回路が設けられ、出力側に、第１変換回路で変換された交流電圧を整流して直流電圧に変換する第２変換回路が設けられる。そして、第１変換回路と第２変換回路とは、トランスによって絶縁されている。 For example, in an isolated DC-DC converter in which an input side and an output side are insulated, a first conversion circuit that switches a DC voltage of a DC power source to convert it to an AC voltage is provided on the input side, and a first conversion circuit is provided on the output side. A second conversion circuit is provided for rectifying the AC voltage converted by the conversion circuit and converting it into a DC voltage. The first conversion circuit and the second conversion circuit are insulated by a transformer.

このような絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータには、昇圧チョッパ（ブーストコンバータ）とハーフブリッジ型のＤＣ−ＤＣコンバータとを複合化したブーストハーフブリッジ方式（以下「ＢＨＢ方式」と表記）と呼ばれるものがある。特許文献１〜１０および非特許文献１〜４には、このようなＢＨＢ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータが記載されている。 Such an isolated DC-DC converter includes a so-called boost half bridge system (hereinafter referred to as “BHB system”) in which a boost chopper (boost converter) and a half bridge type DC-DC converter are combined. . Patent Documents 1 to 10 and Non-Patent Documents 1 to 4 describe such BHB type insulated DC-DC converters.

ＢＨＢ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、入力側の第１変換回路に、主スイッチング素子と、補助スイッチング素子と、インダクタと、トランスの一次巻線と、２つのコンデンサとが設けられる。直流電源に対してインダクタと主スイッチング素子は直列に接続され、トランスの一次巻線と一方のコンデンサとの直列回路が、主スイッチング素子に対して並列に接続される。また、他方のコンデンサと補助スイッチング素子との直列回路が、トランスの一次巻線に対して並列に接続される。 In the BHB type isolated DC-DC converter, a first switching circuit on the input side includes a main switching element, an auxiliary switching element, an inductor, a transformer primary winding, and two capacitors. The inductor and the main switching element are connected in series to the DC power supply, and the series circuit of the transformer primary winding and one capacitor is connected in parallel to the main switching element. A series circuit of the other capacitor and the auxiliary switching element is connected in parallel to the primary winding of the transformer.

出力側の第２変換回路には、たとえば特許文献１の図１１に示されているような、２つの整流素子と、２つのコンデンサと、トランスの二次巻線とを備えた回路、あるいは、特許文献２の図１に示されているような、２つの整流素子と、１つのコンデンサと、１つのインダクタと、中間タップを有するトランスの二次巻線とを備えた回路が設けられる。 The second conversion circuit on the output side includes, for example, a circuit including two rectifying elements, two capacitors, and a secondary winding of a transformer as shown in FIG. As shown in FIG. 1 of Patent Document 2, a circuit including two rectifier elements, one capacitor, one inductor, and a secondary winding of a transformer having an intermediate tap is provided.

第１変換回路の主スイッチング素子と補助スイッチング素子は、所定のデューティで片方づつＯＮする。主スイッチング素子がＯＮの期間では補助スイッチング素子はＯＦＦとなり、補助スイッチング素子がＯＮの期間では主スイッチング素子はＯＦＦとなる。主スイッチング素子がＯＮすると、トランスの一次巻線に一方のコンデンサの電圧が印加されて、トランスの二次巻線に電力が伝達される。このときの一次巻線の電圧は、入力電圧に等しくなる。一方、補助スイッチング素子がＯＮすると、トランスの一次巻線に他方のコンデンサの電圧が印加されて、トランスの二次巻線に電力が伝達される。このときの一次巻線の電圧は、入力電圧とデューティに依存する。 The main switching element and the auxiliary switching element of the first conversion circuit are turned on one by one with a predetermined duty. When the main switching element is ON, the auxiliary switching element is OFF, and when the auxiliary switching element is ON, the main switching element is OFF. When the main switching element is turned on, the voltage of one capacitor is applied to the primary winding of the transformer, and power is transmitted to the secondary winding of the transformer. At this time, the voltage of the primary winding is equal to the input voltage. On the other hand, when the auxiliary switching element is turned on, the voltage of the other capacitor is applied to the primary winding of the transformer, and power is transmitted to the secondary winding of the transformer. The voltage of the primary winding at this time depends on the input voltage and the duty.

ところで、電圧変換装置において、入力側（第１変換回路）のスイッチング素子が故障していると、スイッチング動作が正常に行われず、出力側（第２変換回路）から所望の電圧出力が得られない。そこで、スイッチング素子を駆動する前の初期状態において、スイッチング素子が故障しているか否かをチェックする初期診断が行われる。 By the way, in the voltage conversion device, if the switching element on the input side (first conversion circuit) is out of order, the switching operation is not performed normally, and a desired voltage output cannot be obtained from the output side (second conversion circuit). . Therefore, in an initial state before driving the switching element, an initial diagnosis is performed to check whether or not the switching element has failed.

スイッチング素子の故障には、ＯＮ故障（短絡故障）とＯＦＦ故障（オープン故障）とがある。ＯＮ故障は、スイッチング素子へ印加する駆動電圧を停止しても、素子がＯＦＦせずＯＮしたままの短絡状態となる故障である。ＯＦＦ故障は、スイッチング素子へ駆動電圧を印加しても、素子がＯＮせずにＯＦＦしたままの開放状態となる故障である。 The failure of the switching element includes an ON failure (short-circuit failure) and an OFF failure (open failure). The ON failure is a failure in which the element does not turn OFF and remains in a short-circuit state even when the drive voltage applied to the switching element is stopped. The OFF failure is a failure that is in an open state where the device is not turned on but is turned off even when a drive voltage is applied to the switching device.

初期診断において、スイッチング素子に駆動信号を与えない状態で故障を検出する場合は、スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦさせないので、たとえば特許文献１１に記載されているような、動作中のスイッチング素子の故障を検出する手法をそのまま用いることはできない。特許文献１１では、動作中のスイッチング素子の両端電圧を測定し、当該電圧値のサンプリングデータをウェーブレット変換し、その演算結果のピーク値と基準値との比較結果に基づいて、スイッチング素子に流れる電流の異常増加を検出している。 In the initial diagnosis, when a failure is detected in a state where a drive signal is not applied to the switching element, the switching element is not turned ON / OFF. The detection method cannot be used as it is. In Patent Document 11, the voltage across the switching element in operation is measured, the sampling data of the voltage value is subjected to wavelet transform, and the current flowing through the switching element is based on the comparison result between the peak value of the calculation result and the reference value. An abnormal increase is detected.

もちろん、初期診断において、スイッチング素子を駆動してＯＮ・ＯＦＦさせることで、動作中の場合と同様の故障検出は可能である。しかし、そのようにすると、スイッチング素子に通電されるため、消費電力が増加する。また、初期診断のたびにスイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦさせる結果、素子の寿命にも影響を与える。さらに、特許文献１１の方法では、初期診断のプログラムが複雑となるという問題もある。 Of course, in the initial diagnosis, the same failure detection as in the operation can be performed by driving the switching element to turn it ON / OFF. However, in such a case, since the switching element is energized, the power consumption increases. In addition, as a result of turning on and off the switching element at each initial diagnosis, the life of the element is also affected. Furthermore, the method of Patent Document 11 has a problem that the initial diagnosis program is complicated.

こうしたことから、初期診断を行うにあたって、主スイッチング素子および補助スイッチングを駆動しなくても、各スイッチング素子の故障を簡単に検出できる技術が望まれる。 For this reason, when performing the initial diagnosis, a technique that can easily detect a failure of each switching element without driving the main switching element and the auxiliary switching is desired.

米国特許公開２０１４／０２６８９０８US Patent Publication 2014/0268908 特開２００２−３１５３２４号公報JP 2002-315324 A 特開２００３−９２８７６号公報JP 2003-92976 A 特開２００３−９２８７７号公報JP 2003-92877 A 特開２００３−９２８８１号公報JP 2003-92881 A 特開２００７−１８９８３５号公報JP 2007-189835 A 特開２００７−２３６１５５号公報JP 2007-236155 A 特開２００７−２３６１５６号公報JP 2007-236156 A 特開２００８−７９４５４号公報JP 2008-79454 A 特開２０１０−２２６９３１号公報JP 2010-226931 A 特開２００９−１１２１２３号公報JP 2009-112123 A

Shuai Jiang, Dong Cao, Fang Z. Peng and Yuan Li “Grid-Connected Boost-Half-Bridge Photovoltaic Micro Inverter System Using Repetitive Current Control and Maximum Power Point Tracking”, 5-9 Feb. 2012, 2012 Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp. 590−597Shuai Jiang, Dong Cao, Fang Z. Peng and Yuan Li “Grid-Connected Boost-Half-Bridge Photovoltaic Micro Inverter System Using Repetitive Current Control and Maximum Power Point Tracking”, 5-9 Feb. 2012, 2012 Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp. 590-597 Dong Cao, Shuai Jiang, Fang Z. Peng and Yuan Li “Low Cost Transformer Isolated Boost Half-bridge Micro-inverter for Single-phase Grid-connected Photovoltaic System”, 5-9 Feb. 2012 , 2012 Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp. 71−78Dong Cao, Shuai Jiang, Fang Z. Peng and Yuan Li “Low Cost Transformer Isolated Boost Half-bridge Micro-inverter for Single-phase Grid-connected Photovoltaic System”, 5-9 Feb. 2012, 2012 Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp. 71−78 Hossein Tahmasebi, “Boost Integrated High Frequency Isolated Half-Bridge ＤＣ−ＤＣ Converter: Analysis, Design, Simulation and Experimental Results”, 2015 A project Report Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF ENGINEERING, University of Victoria （https://dspace.library.uvic.ca/bitstream/handle/1828/6427/Tahmasebi_Hossein_MEng_2015.pdf）Hossein Tahmasebi, “Boost Integrated High Frequency Isolated Half-Bridge DC-DC Converter: Analysis, Design, Simulation and Experimental Results”, 2015 A project Report Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF ENGINEERING, University of Victoria ( https://dspace.library.uvic.ca/bitstream/handle/1828/6427/Tahmasebi_Hossein_MEng_2015.pdf) York Jr, John Benson, ”An Isolated Micro-Converter for Next-Generation Photovoltaic Infrastructure” 2013-04-19 Dissertation submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University （https://vtechworks.lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/19326/York_JB_D_2013.pdf）York Jr, John Benson, “An Isolated Micro-Converter for Next-Generation Photovoltaic Infrastructure” 2013-04-19 Dissertation submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University (https://vtechworks.lib.vt.edu/ bitstream / handle / 10919/19326 / York_JB_D_2013.pdf)

本発明の課題は、初期診断においてスイッチング素子の故障を簡単に検出することが可能な電圧変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a voltage converter that can easily detect a failure of a switching element in an initial diagnosis.

本発明に係る電圧変換装置は、直流電源の直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する第１変換回路と、この第１変換回路で変換された交流電圧を整流して直流電圧に変換する第２変換回路と、直流電源と第１変換回路との間に設けられた開閉器とを備えている。第１変換回路と第２変換回路とは、トランスによって絶縁されている。第１変換回路は、主スイッチング素子と、補助スイッチング素子と、入力インダクタと、トランスの一次巻線と、第１コンデンサと、第２コンデンサとを有している。直流電源に対して、開閉器と入力インダクタと主スイッチング素子とは直列に接続されている。一次巻線と第２コンデンサとの直列回路が、主スイッチング素子に対して並列に接続されている。第１コンデンサと補助スイッチング素子との直列回路が、一次巻線に対して並列に接続されている。第２変換回路は、トランスの二次巻線と、この二次巻線に発生した交流電圧を整流する整流素子とを有している。本発明では、さらに、補助スイッチング素子と第１コンデンサとの接続点の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路で検出された接続点の電圧に基づいて、各スイッチング素子のいずれかに、当該素子が短絡状態となるＯＮ故障が発生していることを検出する故障検出部とが設けられる。故障検出部は、各スイッチング素子が動作する前の初期状態において、開閉器が閉じてから一定時間が経過した後の前記接続点の電圧に基づいて、いずれかのスイッチング素子のＯＮ故障を検出する。 The voltage converter according to the present invention includes a first converter circuit that switches a DC voltage of a DC power source to convert it into an AC voltage, and a first converter that rectifies and converts the AC voltage converted by the first converter circuit into a DC voltage. 2 conversion circuits, and a switch provided between the DC power supply and the first conversion circuit. The first conversion circuit and the second conversion circuit are insulated by a transformer. The first conversion circuit includes a main switching element, an auxiliary switching element, an input inductor, a transformer primary winding, a first capacitor, and a second capacitor. The switch, the input inductor, and the main switching element are connected in series to the DC power source. A series circuit of the primary winding and the second capacitor is connected in parallel to the main switching element. A series circuit of the first capacitor and the auxiliary switching element is connected in parallel to the primary winding. The second conversion circuit includes a secondary winding of the transformer and a rectifying element that rectifies an AC voltage generated in the secondary winding. In the present invention, a voltage detection circuit that detects a voltage at a connection point between the auxiliary switching element and the first capacitor, and any one of the switching elements based on the voltage at the connection point detected by the voltage detection circuit. And a failure detection unit that detects that an ON failure has occurred in which the element is short-circuited. The failure detection unit detects an ON failure of one of the switching elements based on the voltage at the connection point after a predetermined time has elapsed since the switch was closed in the initial state before each switching element is operated. .

初期診断時に開閉器を閉じた状態にすると、補助スイッチング素子と第１コンデンサとの接続点の電圧は、各スイッチング素子が正常な場合と、主スイッチング素子がＯＮ故障している場合と、補助スイッチング素子がＯＮ故障している場合とで、それぞれ異なる変化を示す。そこで、この接続点の電圧を監視することにより、いずれかのスイッチング素子のＯＮ故障を検出することができる。また、初期診断時に各スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦさせなくても、故障検出ができるので、素子への通電に伴う消費電力の増加や、素子の寿命への影響を抑制できるとともに、初期診断のプログラムも簡単となる。 When the switch is closed at the time of initial diagnosis, the voltage at the connection point between the auxiliary switching element and the first capacitor is the case where each switching element is normal, the case where the main switching element is on, and the auxiliary switching Different changes are shown depending on whether the element has an ON failure. Therefore, by monitoring the voltage at this connection point, it is possible to detect an ON failure of any switching element. In addition, failure detection can be performed without turning on / off each switching element during initial diagnosis, so that it is possible to suppress an increase in power consumption due to energization of the element and the effect on the life of the element, as well as an initial diagnosis program. It will also be easy.

本発明において、故障検出部は、一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Ｖｍがゼロである場合（Ｖｍ＝０）に、主スイッチング素子がＯＮ故障していると判定してもよい。 In the present invention, the failure detection unit may determine that the main switching element has an ON failure when the voltage Vm at the connection point after a certain period of time is zero (Vm = 0).

本発明において、故障検出部は、さらに、一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Ｖｍが、直流電源の電圧Ｖｉｎである場合（Ｖｍ＝Ｖｉｎ）に、補助スイッチング素子がＯＮ故障していると判定してもよい。 In the present invention, the failure detection unit further detects that the auxiliary switching element has failed when the voltage Vm at the connection point after a certain time has elapsed is the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin). May be determined.

本発明において、故障検出部は、さらに、一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Ｖｍが、直流電源の電圧Ｖｉｎに所定値Ｖαを加算した値である場合（Ｖｍ＝Ｖｉｎ＋Ｖα）に、主スイッチング素子と補助スイッチング素子のいずれもがＯＮ故障していない、と判定してもよい。 In the present invention, the failure detection unit further performs main processing when the voltage Vm at the connection point after a predetermined time has elapsed is a value obtained by adding a predetermined value Vα to the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin + Vα). It may be determined that neither the switching element nor the auxiliary switching element has an ON failure.

この場合の所定値Ｖαは、一定時間が経過した後の、第１コンデンサの両端電圧であってもよい。 The predetermined value Vα in this case may be the voltage across the first capacitor after a certain time has elapsed.

本発明によれば、初期診断においてスイッチング素子の故障を簡単に検出することが可能な電圧変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the voltage converter which can detect the failure of a switching element easily in an initial diagnosis can be provided.

本発明の第１実施形態に係る電圧変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the voltage converter concerning a 1st embodiment of the present invention. 主スイッチング素子Ｓ２と補助スイッチング素子Ｓ１のゲート信号を示した図である。It is the figure which showed the gate signal of main switching element S2 and auxiliary | assistant switching element S1. 電圧変換装置の各部の電圧および電流を示した図である。It is the figure which showed the voltage and electric current of each part of a voltage converter. 電圧変換装置の各部の電圧および電流の波形図である。It is a wave form diagram of the voltage and current of each part of a voltage converter. 正常状態における区間Ａの電流経路を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electric current path of the area A in a normal state. 正常状態における区間Ｂの電流経路を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electric current path of the area B in a normal state. 正常状態における区間Ｃの電流経路を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electric current path of the area C in a normal state. 正常状態における区間Ｄの電流経路を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electric current path of the area D in a normal state. 正常状態における区間Ｅの電流経路を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electric current path of the area E in a normal state. 正常状態における区間Ｆの電流経路を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the electric current path of the area F in a normal state. 初期状態でＳ１とＳ２に故障がない場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement when there is no failure in S1 and S2 in an initial state. 初期状態でＳ２がＯＮ故障した場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement when S2 carries out an ON failure in an initial state. 初期状態でＳ１とＳ２がＯＮ故障した場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement when S1 and S2 carry out ON failure in an initial state. 初期状態でＳ１がＯＮ故障した場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement when S1 carries out an ON failure in an initial state. ＯＮ故障有無の判定基準を示したテーブルである。It is the table which showed the criterion of the presence or absence of ON failure. 本発明の第２実施形態に係る電圧変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the voltage converter which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

本発明に係る電圧変換装置の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。 An embodiment of a voltage converter according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts.

最初に、図１を参照して、第１実施形態に係る電圧変換装置の構成を説明する。図１において、電圧変換装置１００は、前述のＢＨＢ（ブーストハーフブリッジ）方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、リレー１０、第１変換回路１１、第２変換回路１２、ＣＰＵ３０、およびゲートドライバ４０を備えている。第１変換回路１１と第２変換回路１２は、トランスＴｒによって絶縁されている。この電圧変換装置１００は、たとえば車両に搭載され、バッテリ電圧を昇圧して車載機器などの負荷に供給するＤＣ−ＤＣコンバータとして利用される。 Initially, with reference to FIG. 1, the structure of the voltage converter which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. In FIG. 1, a voltage conversion device 100 is the aforementioned BHB (boost half bridge) type isolated DC-DC converter, which includes a relay 10, a first conversion circuit 11, a second conversion circuit 12, a CPU 30, and a gate driver. 40. The first conversion circuit 11 and the second conversion circuit 12 are insulated by a transformer Tr. This voltage conversion device 100 is mounted on a vehicle, for example, and is used as a DC-DC converter that boosts the battery voltage and supplies it to a load such as an in-vehicle device.

リレー１０は、直流電源１の正極と第１変換回路１１との間に接続されている。直流電源１の負極は、グランドＧに接地されている。リレー１０の動作は、ＣＰＵ３０からの信号によって制御される。リレー１０は、本発明における「開閉器」の一例である。 The relay 10 is connected between the positive electrode of the DC power source 1 and the first conversion circuit 11. The negative electrode of the DC power supply 1 is grounded to the ground G. The operation of the relay 10 is controlled by a signal from the CPU 30. The relay 10 is an example of the “switch” in the present invention.

第１変換回路１１は、直流電源１の直流電圧をスイッチングし、かつ昇圧して交流電圧に変換する回路であり、補助スイッチング素子Ｓ１と、主スイッチング素子Ｓ２と、入力インダクタＬｉｎと、トランスＴｒの一次巻線Ｗ１と、コンデンサＣ１およびＣ２とを有している。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２は、それぞれＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなる。コンデンサＣ１は本発明における「第１コンデンサ」に相当し、コンデンサＣ２は本発明における「第２コンデンサ」に相当する。第１変換回路１１の回路構成は、非特許文献３の図２．１に示されている回路構成と同じである。 The first conversion circuit 11 is a circuit that switches the DC voltage of the DC power supply 1 and boosts and converts it into an AC voltage. The first conversion circuit 11 includes an auxiliary switching element S1, a main switching element S2, an input inductor Lin, and a transformer Tr. It has a primary winding W1 and capacitors C1 and C2. The switching elements S1 and S2 are each composed of an FET (field effect transistor). The capacitor C1 corresponds to the “first capacitor” in the present invention, and the capacitor C2 corresponds to the “second capacitor” in the present invention. The circuit configuration of the first conversion circuit 11 is the same as the circuit configuration shown in FIG.

補助スイッチング素子Ｓ１のソースは、主スイッチング素子Ｓ２のドレインに接続されており、これらの接続点とリレー１０との間に、入力インダクタＬｉｎが接続されている。 The source of the auxiliary switching element S <b> 1 is connected to the drain of the main switching element S <b> 2, and the input inductor Lin is connected between these connection points and the relay 10.

補助スイッチング素子Ｓ１のドレイン・ソース間には、等価的に寄生容量Ｃｓ１と寄生ダイオードＤ１の並列回路が接続されている。同様に、主スイッチング素子Ｓ２のドレイン・ソース間には、等価的に寄生容量Ｃｓ２と寄生ダイオードＤ２の並列回路が接続されている。また、トランスＴｒの一次巻線Ｗ１には、等価的に漏れインダクタンスＬｋが直列に接続されている。 A parallel circuit of a parasitic capacitance Cs1 and a parasitic diode D1 is equivalently connected between the drain and source of the auxiliary switching element S1. Similarly, a parallel circuit of a parasitic capacitance Cs2 and a parasitic diode D2 is equivalently connected between the drain and source of the main switching element S2. A leakage inductance Lk is equivalently connected in series to the primary winding W1 of the transformer Tr.

補助スイッチング素子Ｓ１のドレインは、コンデンサＣ１の一端に接続されており、コンデンサＣ１の他端は、コンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端は、グランドＧに接地されている。コンデンサＣ１、Ｃ２の接続点と、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の接続点との間に、トランスＴｒの一次巻線Ｗ１と漏れインダクタンスＬｋとの直列回路が接続されている。 The drain of the auxiliary switching element S1 is connected to one end of the capacitor C1, and the other end of the capacitor C1 is connected to one end of the capacitor C2. The other end of the capacitor C2 is grounded to the ground G. A series circuit of the primary winding W1 of the transformer Tr and the leakage inductance Lk is connected between the connection point of the capacitors C1 and C2 and the connection point of the switching elements S1 and S2.

以上の結果、第１変換回路１１においては、直流電源１に対して、入力インダクタＬｉｎと主スイッチング素子Ｓ２とが直列に接続され、一次巻線Ｗ１とコンデンサＣ２との直列回路が、主スイッチング素子Ｓ２に対して並列に接続され、コンデンサＣ１と補助スイッチング素子Ｓ１との直列回路が、一次巻線Ｗ１に対して並列に接続されている。 As a result, in the first conversion circuit 11, the input inductor Lin and the main switching element S2 are connected in series to the DC power source 1, and the series circuit of the primary winding W1 and the capacitor C2 is the main switching element. A series circuit of a capacitor C1 and an auxiliary switching element S1 is connected in parallel to S2, and is connected in parallel to the primary winding W1.

第２変換回路１２は、第１変換回路１１により昇圧された交流電圧を整流して、直流電圧に変換する回路であり、トランスＴｒの二次巻線Ｗ２と、この二次巻線Ｗ２に発生した交流電圧を整流するダイオードＤ３、Ｄ４と、整流された電圧を平滑化するコンデンサＣ３、Ｃ４とを有している。ダイオードＤ３、Ｄ４は、本発明における「整流素子」の一例である。この第２変換回路１２の回路構成も、非特許文献３の図２．１に示されている回路構成と同じである。 The second conversion circuit 12 is a circuit that rectifies the AC voltage boosted by the first conversion circuit 11 and converts it into a DC voltage, and is generated in the secondary winding W2 of the transformer Tr and the secondary winding W2. Diodes D3 and D4 for rectifying the alternating voltage and capacitors C3 and C4 for smoothing the rectified voltage. The diodes D3 and D4 are examples of the “rectifying element” in the present invention. The circuit configuration of the second conversion circuit 12 is also the same as the circuit configuration shown in FIG.

ダイオードＤ３のカソードは、コンデンサＣ３の一端に接続されており、ダイオードＤ３のアノードは、ダイオードＤ４のカソードに接続されている。ダイオードＤ４のアノードは、グランドＧに接地されている。コンデンサＣ３の他端は、コンデンサＣ４の一端に接続されており、コンデンサＣ４の他端は、グランドＧに接地されている。トランスＴｒの二次巻線Ｗ２は、ダイオードＤ３およびＤ４の接続点と、コンデンサＣ３およびＣ４の接続点との間に接続されている。ダイオードＤ３とコンデンサＣ３との接続点と、グランドＧとの間には、負荷Ｒｏが接続されている。 The cathode of the diode D3 is connected to one end of the capacitor C3, and the anode of the diode D3 is connected to the cathode of the diode D4. The anode of the diode D4 is grounded to the ground G. The other end of the capacitor C3 is connected to one end of the capacitor C4, and the other end of the capacitor C4 is grounded to the ground G. The secondary winding W2 of the transformer Tr is connected between the connection point of the diodes D3 and D4 and the connection point of the capacitors C3 and C4. A load Ro is connected between a connection point between the diode D3 and the capacitor C3 and the ground G.

第１変換回路１１における補助スイッチング素子Ｓ１とコンデンサＣ１との接続点Ｐと、グランドＧとの間には、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる電圧検出回路２０が接続されている。分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点とグランドＧとの間には、ノイズ除去用のコンデンサＣｆが接続されている。さらに、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣｆの両端は、ＣＰＵ３０の所定の入力ポート（図示省略）に接続されている。 A voltage detection circuit 20 including voltage dividing resistors R1 and R2 is connected between a connection point P between the auxiliary switching element S1 and the capacitor C1 in the first conversion circuit 11 and the ground G. A noise removing capacitor Cf is connected between the connection point of the voltage dividing resistors R1 and R2 and the ground G. Furthermore, both ends of the resistor R2 and the capacitor Cf are connected to a predetermined input port (not shown) of the CPU 30.

ＣＰＵ３０は、電圧検出回路２０の出力、すなわち抵抗Ｒ２の両端の電圧を取り込んで、接続点ＰとグランドＧとの間の電圧（コンデンサＣ１の電圧とコンデンサＣ２の電圧との和）を監視する。そして、この電圧に基づいて、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の初期状態でのＯＮ故障を検出する。故障検出の具体的な方法については、後で詳しく説明する。また、ＣＰＵ３０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のＯＮ・ＯＦＦを制御するための制御信号をゲートドライバ４０に与え、リレー１０のＯＮ・ＯＦＦを制御するための制御信号をリレー１０に与える。さらに、ＣＰＵ３０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の故障を検出した場合に、これを報知するための故障報知信号を外部へ出力する。ＣＰＵ３０は、本発明における「故障検出部」の一例である。 The CPU 30 takes in the output of the voltage detection circuit 20, that is, the voltage across the resistor R2, and monitors the voltage between the connection point P and the ground G (the sum of the voltage of the capacitor C1 and the voltage of the capacitor C2). And based on this voltage, the ON failure in the initial state of switching element S1, S2 is detected. A specific method for detecting a failure will be described in detail later. Further, the CPU 30 gives a control signal for controlling ON / OFF of the switching elements S1 and S2 to the gate driver 40 and gives a control signal for controlling ON / OFF of the relay 10 to the relay 10. Further, when the CPU 30 detects a failure of the switching elements S1 and S2, the CPU 30 outputs a failure notification signal for notifying this to the outside. The CPU 30 is an example of the “failure detection unit” in the present invention.

ゲートドライバ４０は、ＣＰＵ３０からの制御信号に基づいて、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をＯＮ・ＯＦＦさせるための駆動信号を生成する。この駆動信号は、たとえば所定のデューティを持ったＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の各ゲートへ与えられる。図２は、駆動信号（ゲート信号）の一例を示しており、（ａ）は主スイッチング素子Ｓ２のゲートに印加されるゲート信号、（ｂ）は補助スイッチング素子Ｓ１のゲートに印加されるゲート信号である。Ｔはゲート信号の周期を表しており、Ｄはデューティを表している。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は、それぞれのゲート信号がＨ（High）レベルの区間でＯＮとなり、Ｌ（Low）レベルの区間でＯＦＦとなる。前述したように、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は交互にＯＮし、一方がＯＮのときは他方はＯＦＦとなる。（実際には、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が同時にＯＮ状態とならないようデッドタイム区間が設けられるが、図２ではこれを省略してある。） The gate driver 40 generates a drive signal for turning on and off the switching elements S1 and S2 based on a control signal from the CPU 30. This drive signal is, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a predetermined duty, and is given to each gate of the switching elements S1 and S2. FIG. 2 shows an example of a drive signal (gate signal), where (a) is a gate signal applied to the gate of the main switching element S2, and (b) is a gate signal applied to the gate of the auxiliary switching element S1. It is. T represents the period of the gate signal, and D represents the duty. The switching elements S1 and S2 are turned on when the respective gate signals are at the H (High) level, and turned off when the gate signal is at the L (Low) level. As described above, the switching elements S1 and S2 are alternately turned ON, and when one is ON, the other is OFF. (Actually, a dead time section is provided so that the switching elements S1 and S2 are not simultaneously turned on, but this is omitted in FIG. 2.)

上述した電圧変換装置１００の動作は、概略以下のとおりである。電圧変換装置１００は、リレー１０がＯＮとなり、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の各ゲートに、ゲートドライバ４０からゲート信号が印加されることによって、動作を開始する。補助スイッチング素子Ｓ１がＯＦＦで、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮのときは、直流電源１により入力インダクタＬｉｎにエネルギーが蓄積される。この蓄積エネルギーは、主スイッチング素子Ｓ２のデューティＤによって決まる。また、コンデンサＣ２の電圧がトランスＴｒの一次巻線Ｗ１に印加されて、二次巻線Ｗ２へ伝達され、負荷Ｒｏに電力が供給される。このときのコンデンサＣ２の電圧は、直流電源１の電圧とほぼ等しくなる。 The operation of the voltage converter 100 described above is roughly as follows. The voltage conversion apparatus 100 starts to operate when the relay 10 is turned on and a gate signal is applied from the gate driver 40 to each gate of the switching elements S1 and S2. When the auxiliary switching element S1 is OFF and the main switching element S2 is ON, energy is accumulated in the input inductor Lin by the DC power source 1. This stored energy is determined by the duty D of the main switching element S2. Further, the voltage of the capacitor C2 is applied to the primary winding W1 of the transformer Tr and transmitted to the secondary winding W2, and power is supplied to the load Ro. At this time, the voltage of the capacitor C2 is substantially equal to the voltage of the DC power supply 1.

次に、主スイッチング素子Ｓ２がＯＦＦになると、昇圧動作が開始され、入力インダクタＬｉｎに蓄積されたエネルギーが、寄生ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１、Ｃ２を充電する。そして、続く補助スイッチング素子Ｓ１のＯＮによって、コンデンサＣ１の電圧がトランスＴｒの一次巻線Ｗ１に印加されて、昇圧された電圧が二次巻線Ｗ２へ伝達され、負荷Ｒｏに電力が供給される。このときのコンデンサＣ１の電圧は、直流電源１の電圧とデューティＤとによって決まる。 Next, when the main switching element S2 is turned off, a boosting operation is started, and the energy stored in the input inductor Lin charges the capacitors C1 and C2 via the parasitic diode D1. When the auxiliary switching element S1 is subsequently turned on, the voltage of the capacitor C1 is applied to the primary winding W1 of the transformer Tr, the boosted voltage is transmitted to the secondary winding W2, and power is supplied to the load Ro. . The voltage of the capacitor C1 at this time is determined by the voltage of the DC power supply 1 and the duty D.

図３は、電圧変換装置１００の各部の電圧および電流を示している。なお、図３においては、図１のＰ点より後段の部分の図示を省略してある。図３は、非特許文献３の図２．１と基本的に同じであり、図中の各符号の定義は、以下のとおりである。
Ｖｉｎ：入力電圧（直流電源１の電圧）
Ｖｏ：出力電圧
Ｖｓ１：補助スイッチング素子Ｓ１の両端電圧
Ｖｓ２：主スイッチング素子Ｓ２の両端電圧
Ｖｃ１：コンデンサＣ１の両端電圧
Ｖｃ２：コンデンサＣ２の両端電圧
Ｖｃ３：コンデンサＣ３の両端電圧
Ｖｃ４：コンデンサＣ４の両端電圧
Ｖｍ：監視電圧（Ｐ点の電圧）
Ｖｐ：トランスＴｒの一次巻線Ｗ１の両端電圧
Ｖｓ：トランスＴｒの二次巻線Ｗ２の両端電圧
Ｖ_Ｌｉｎ：入力インダクタＬｉｎの両端電圧
Ｖ_ＬＫ：漏れインダクタンスＬｋの両端電圧
ｉ_ｉｎ：入力電流
ｉ_ｏ：出力電流
ｉ_ＳＷ１：補助スイッチング素子Ｓ１に流れる電流
ｉ_ＳＷ２：主スイッチング素子Ｓ２に流れる電流
ｉ_ＬＫ：漏れインダクタンスＬｋに流れる電流 FIG. 3 shows the voltage and current of each part of the voltage converter 100. In FIG. 3, illustration of the portion subsequent to the point P in FIG. 1 is omitted. FIG. 3 is basically the same as FIG. 2.1 of Non-Patent Document 3, and the definition of each symbol in the figure is as follows.
Vin: Input voltage (voltage of DC power supply 1)
Vo: output voltage Vs1: voltage across auxiliary switching element S1 Vs2: voltage across main switching element S2 Vc1: voltage across capacitor C1 Vc2: voltage across capacitor C2 Vc3: voltage across capacitor C3 Vc4: voltage across capacitor C4 Vm: Monitoring voltage (voltage at point P)
Vp: voltage across the primary winding W1 of the transformer Tr Vs: voltage across V _Lin of the secondary winding W2 of the transformer Tr: voltage across V _LK input inductor Lin: voltage across the leakage inductance Lk i _in: the input current i _o : Output current i _SW1 : current flowing through auxiliary switching element S1 i _SW2 : current flowing through main switching element S2 i _LK : current flowing through leakage inductance Lk

図３において、リレー１０がＯＮして回路が動作している定常状態では、図中にも示されているように、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｍ、Ｖｃ３、Ｖｃ４、およびＶｏは、それぞれ以下の式から算出することができる。なお、Ｄは図２に示したデューティ、ＮはトランスＴｒの巻数比である。
Ｖｃ１＝［Ｄ／（１−Ｄ）］・Ｖｉｎ
Ｖｃ２＝Ｖｉｎ
Ｖｍ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝［１／（１−Ｄ）］・Ｖｉｎ
Ｖｃ３＝Ｖｃ１・Ｎ＝［Ｄ／（１−Ｄ）］・Ｖｉｎ・Ｎ
Ｖｃ４＝Ｖｃ２・Ｎ＝Ｖｉｎ・Ｎ
Ｖｏ＝Ｖｃ３＋Ｖｃ４＝［１／（１−Ｄ）］・Ｖｉｎ・Ｎ In FIG. 3, in a steady state where the relay 10 is ON and the circuit is operating, Vc1, Vc2, Vm, Vc3, Vc4, and Vo are respectively expressed by the following equations as shown in the figure. Can be calculated. Note that D is the duty shown in FIG. 2, and N is the turn ratio of the transformer Tr.
Vc1 = [D / (1-D)] · Vin
Vc2 = Vin
Vm = Vc1 + Vc2 = [1 / (1-D)] · Vin
Vc3 = Vc1 · N = [D / (1-D)] · Vin · N
Vc4 = Vc2 · N = Vin · N
Vo = Vc3 + Vc4 = [1 / (1-D)]. Vin.N

上式より、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２は入力電圧Ｖｉｎに等しく、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は、入力電圧ＶｉｎとデューティＤによって決まることがわかる。後述するように、本発明では、Ｖｃ１とＶｃ２の和である監視電圧Ｖｍの値に基づいて、初期状態におけるスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のＯＮ故障を検出する。 From the above equation, it can be seen that the voltage Vc2 of the capacitor C2 is equal to the input voltage Vin, and the voltage Vc1 of the capacitor C1 is determined by the input voltage Vin and the duty D. As will be described later, in the present invention, the ON failure of the switching elements S1 and S2 in the initial state is detected based on the value of the monitoring voltage Vm that is the sum of Vc1 and Vc2.

図４は、図３の各部の電圧および電流の１周期分の波形を示している。本図は、非特許文献３の図２．２を引用したものである。横軸のｔ０〜ｔ６は、それぞれ以下のタイミングを表している。ｔ０は、補助スイッチング素子Ｓ１がＯＦＦした直後のタイミングである。ｔ１は、主スイッチング素子Ｓ２のゲート信号Ｖｇｓ２が立ち上がる（ＬからＨになる）タイミングである。ｔ２は、ゲート信号Ｖｇｓ２によって主スイッチング素子Ｓ２がＯＮするタイミングである。ｔ３は、主スイッチング素子Ｓ２のゲート信号Ｖｇｓ２が立ち下がる（ＨからＬになる）タイミングである。ｔ４は、補助スイッチング素子Ｓ１のゲート信号Ｖｇｓ１が立ち上がる（ＬからＨになる）タイミングである。ｔ５は、ゲート信号Ｖｇｓ１によって補助スイッチング素子Ｓ１がＯＮするタイミングである。ｔ６は、補助スイッチング素子Ｓ１のゲート信号Ｖｇｓ１が立ち下がる（ＨからＬになる）タイミングである。 FIG. 4 shows waveforms for one period of the voltage and current of each part in FIG. This figure is a quotation of FIG. 2.2 of Non-Patent Document 3. Each of t0 to t6 on the horizontal axis represents the following timing. t0 is the timing immediately after the auxiliary switching element S1 is turned off. t1 is a timing when the gate signal Vgs2 of the main switching element S2 rises (from L to H). t2 is a timing at which the main switching element S2 is turned on by the gate signal Vgs2. t3 is a timing at which the gate signal Vgs2 of the main switching element S2 falls (from H to L). t4 is the timing when the gate signal Vgs1 of the auxiliary switching element S1 rises (from L to H). t5 is a timing at which the auxiliary switching element S1 is turned on by the gate signal Vgs1. t6 is the timing when the gate signal Vgs1 of the auxiliary switching element S1 falls (from H to L).

図５Ａ〜図５Ｆは、１周期内の所定区間における第１変換回路１１と第２変換回路１２の電流経路を示している。各図の下の波形図は、区間Ａ〜Ｆを表示するために、図４の波形図の一部を抜粋したものである。 5A to 5F show current paths of the first conversion circuit 11 and the second conversion circuit 12 in a predetermined section within one cycle. The waveform diagram below each figure is an excerpt from the waveform diagram of FIG. 4 in order to display the sections A to F.

図５Ａは、区間Ａ（ｔ０〜ｔ１）における電流経路を示している。区間Ａでは、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２はいずれもＯＦＦ状態にある。第１変換回路１１においては、補助スイッチング素子Ｓ１のＯＦＦと同時に、寄生コンデンサＣｓ１の充電が開始され、電圧Ｖｓ１はＶｃ１＋Ｖｃ２まで上昇する。一方、主スイッチング素子Ｓ２の寄生コンデンサＣｓ２は放電し、電圧Ｖｓ２はゼロまで低下する。入力電流ｉ_ｉｎは最小値となり、漏れインダクタンス電流ｉ_ＬＫは正のピーク値となる。第２変換回路１２においては、ダイオードＤ３に流れていた電流ｉ_Ｄ３はそのまま流れ続ける。 FIG. 5A shows a current path in the section A (t0 to t1). In the section A, the switching elements S1 and S2 are both in the OFF state. In the first conversion circuit 11, charging of the parasitic capacitor Cs1 is started simultaneously with turning off of the auxiliary switching element S1, and the voltage Vs1 rises to Vc1 + Vc2. On the other hand, the parasitic capacitor Cs2 of the main switching element S2 is discharged, and the voltage Vs2 drops to zero. The input current i _in has a minimum value, and the leakage inductance current i _LK has a positive peak value. In the second conversion circuit 12, the current i _D3 that has been flowing through the diode D3 continues to flow as it is.

図５Ｂは、区間Ｂ（ｔ１〜ｔ２）における電流経路を示している。区間Ｂでは、補助スイッチング素子Ｓ１はＯＦＦを継続し、主スイッチング素子Ｓ２はＯＮに切り替わる直前の状態にある。第１変換回路１１においては、ｔ１のタイミングでダイオードＤ２が導通する。このダイオードＤ２に流れる電流がゼロになるまでは、スイッチング素子Ｓ２はＯＮしない。入力電流ｉ_ｉｎは最小値から増加し始め、漏れインダクタンス電流ｉ_ＬＫはゼロまで減少する。第２変換回路１２においては、ダイオードＤ３に流れていた電流ｉ_Ｄ３は、ゼロまで減少する。 FIG. 5B shows a current path in the section B (t1 to t2). In the section B, the auxiliary switching element S1 continues to be OFF, and the main switching element S2 is in a state immediately before being switched ON. In the first conversion circuit 11, the diode D2 becomes conductive at the timing t1. The switching element S2 is not turned on until the current flowing through the diode D2 becomes zero. The input current i _in starts to increase from the minimum value, and the leakage inductance current i _LK decreases to zero. In the second conversion circuit 12, the current i _D3 flowing in the diode D3 decreases to zero.

図５Ｃは、区間Ｃ（ｔ２〜ｔ３）における電流経路を示している。区間Ｃでは、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮとなり、補助スイッチング素子Ｓ１はＯＦＦを維持する。第１変換回路１１においては、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が、一次巻線Ｗ１と漏れインダクタンスＬｋとの直列回路の両端に印加されて、一次巻線Ｗ１の電圧Ｖｐの極性が正から負へ反転する（図４参照）。入力電流ｉ_ｉｎは増加を続け、漏れインダクタンス電流ｉ_ＬＫはゼロから負方向へ増加し始める。第２変換回路１２においては、ダイオードＤ４が導通し、このダイオードＤ４に電流ｉ_Ｄ４が流れ始める。また、二次巻線Ｗ２の電圧Ｖｓの極性が正から負へ反転する（図４参照）。 FIG. 5C shows a current path in the section C (t2 to t3). In section C, the main switching element S2 is turned on and the auxiliary switching element S1 is kept off. In the first conversion circuit 11, the voltage Vc2 of the capacitor C2 is applied across the series circuit of the primary winding W1 and the leakage inductance Lk, and the polarity of the voltage Vp of the primary winding W1 is inverted from positive to negative. (See FIG. 4). The input current i _in continues to increase, and the leakage inductance current i _LK begins to increase from zero in the negative direction. In the second conversion circuit 12, the diode D4 becomes conductive, and the current _iD4 starts to flow through the diode D4. Further, the polarity of the voltage Vs of the secondary winding W2 is inverted from positive to negative (see FIG. 4).

図５Ｄは、区間Ｄ（ｔ３〜ｔ４）における電流経路を示している。区間Ｄでは、スイッチング素子Ｓ１はＯＦＦ状態を維持し、スイッチング素子Ｓ２もＯＮからＯＦＦに切り替わる。第１変換回路１１においては、寄生コンデンサＣｓ２がＶｓ２＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２となるまで充電されるとともに、寄生コンデンサＣｓ１がＶｓ１＝０となるまで放電する。入力電流ｉ_ｉｎは最大となり、漏れインダクタンス電流ｉ_ＬＫは負のピーク値となる。第２変換回路１２においては、ダイオードＤ４に電流ｉ_Ｄ４が流れ続ける。 FIG. 5D shows a current path in the section D (t3 to t4). In section D, switching element S1 maintains an OFF state, and switching element S2 also switches from ON to OFF. In the first conversion circuit 11, the parasitic capacitor Cs2 is charged until Vs2 = Vc1 + Vc2, and discharged until the parasitic capacitor Cs1 becomes Vs1 = 0. The input current i _in becomes the maximum, and the leakage inductance current i _LK has a negative peak value. In the second conversion circuit 12, the current i _D4 continues to flow through the diode D4.

図５Ｅは、区間Ｅ（ｔ４〜ｔ５）における電流経路を示している。区間Ｅでは、主スイッチング素子Ｓ２はＯＦＦを維持し、補助スイッチング素子Ｓ１はＯＮに切り替わる直前の状態にある。第１変換回路１１においては、寄生コンデンサＣｓ１の放電終了と同時に、寄生ダイオードＤ１に電流が流れ始める。このダイオードＤ１の電流がゼロになるまで、補助スイッチング素子Ｓ１はＯＮしない。入力電流ｉ_ｉｎは最大値から減少し始め、漏れインダクタンス電流ｉ_ＬＫは負のピーク値からゼロまで減少する。第２変換回路１２においては、ダイオードＤ４に流れていた電流ｉ_Ｄ４は、ゼロまで減少する。 FIG. 5E shows a current path in the section E (t4 to t5). In the section E, the main switching element S2 is maintained OFF and the auxiliary switching element S1 is in a state immediately before being switched ON. In the first conversion circuit 11, current starts to flow through the parasitic diode D1 simultaneously with the end of the discharge of the parasitic capacitor Cs1. The auxiliary switching element S1 is not turned on until the current of the diode D1 becomes zero. The input current i _in starts to decrease from the maximum value, and the leakage inductance current i _LK decreases from the negative peak value to zero. In the second conversion circuit 12, the current i _D4 flowing through the diode D4 decreases to zero.

図５Ｆは、区間Ｆ（ｔ５〜ｔ６）における電流経路を示している。区間Ｆでは、補助スイッチング素子Ｓ１がＯＮとなり、主スイッチング素子Ｓ２はＯＦＦを維持する。第１変換回路１１においては、入力電流ｉ_ｉｎは最小値まで減少し、漏れインダクタンス電流ｉ_ＬＫはゼロから正のピーク値まで増加する。第２変換回路１２においては、ダイオードＤ３が導通して、このダイオードＤ３に電流ｉ_Ｄ３が流れる。タイミングｔ６で補助スイッチング素子Ｓ１がＯＦＦになると、図５Ａに戻って次の周期へ移行する。 FIG. 5F shows a current path in the section F (t5 to t6). In the section F, the auxiliary switching element S1 is turned on and the main switching element S2 is kept off. In the first conversion circuit 11, the input current i _in decreases to the minimum value, and the leakage inductance current i _LK increases from zero to a positive peak value. In the second conversion circuit 12, the diode D3 is turned on, and a current _iD3 flows through the diode D3. When the auxiliary switching element S1 is turned OFF at timing t6, the process returns to FIG. 5A and shifts to the next cycle.

次に、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が動作する前の初期状態において行われる初期診断につき、図６〜図９を参照しながら説明する。各図において、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は、簡略化した回路記号で示してある。なお、初期状態のコンデンサＣ１、Ｃ２の電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２は、いずれもゼロとする（Ｖｃ１＝０、Ｖｃ２＝０）。 Next, an initial diagnosis performed in an initial state before the switching elements S1 and S2 operate will be described with reference to FIGS. In each figure, the switching elements S1 and S2 are indicated by simplified circuit symbols. Note that the voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 in the initial state are both zero (Vc1 = 0, Vc2 = 0).

＜Ｓ１、Ｓ２が正常な場合＞
図６は、初期状態において、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のいずれにも故障が発生していない状態（正常状態）を示している。この場合、図６（ａ）のように、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は、いずれもＯＦＦしており、リレー１０もＯＦＦとなっている。この状態から初期診断を行うには、リレー１０をＯＮする。すると、直流電源１からリレー１０を介してコンデンサＣ２が充電される。コンデンサＣ２の充電完了までには一定時間を要する。このため、図６（ｂ）のように、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が、この一定時間後に直流電源１の電圧Ｖｉｎまで上昇する。また、Ｖｃ２がＶｉｎに至るまでの間は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の接続点と、コンデンサＣ１、Ｃ２の接続点との間に電位差があることから、直流電源１からスイッチング素子Ｓ１の寄生ダイオードを介して、コンデンサＣ１が充電される。このため、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１がＶαまで上昇する（０＜Ｖα＜Ｖｉｎ）。その結果、Ｐ点の電圧、すなわち監視電圧Ｖｍ（＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は、リレー１０がＯＮしてから一定時間後に、Ｖｍ＝Ｖｉｎ＋Ｖαまで上昇する。 <When S1 and S2 are normal>
FIG. 6 shows a state (normal state) in which no failure has occurred in any of the switching elements S1 and S2 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 6A, the switching elements S1 and S2 are both OFF, and the relay 10 is also OFF. To perform the initial diagnosis from this state, the relay 10 is turned on. Then, the capacitor C2 is charged from the DC power source 1 through the relay 10. It takes a certain time to complete the charging of the capacitor C2. For this reason, as shown in FIG. 6B, the voltage Vc2 of the capacitor C2 rises to the voltage Vin of the DC power supply 1 after this fixed time. Further, since there is a potential difference between the connection point of the switching elements S1 and S2 and the connection point of the capacitors C1 and C2 until Vc2 reaches Vin, the parasitic diode of the switching element S1 is connected from the DC power supply 1 Through this, the capacitor C1 is charged. For this reason, the voltage Vc1 of the capacitor C1 rises to Vα (0 <Vα <Vin). As a result, the voltage at the point P, that is, the monitoring voltage Vm (= Vc1 + Vc2) rises to Vm = Vin + Vα after a certain time from when the relay 10 is turned on.

このように、初期状態でスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が共に正常である場合は、リレー１０をＯＮすることによって、監視電圧ＶｍがＶｉｎ＋Ｖαまで上昇する。ＣＰＵ３０は、電圧検出回路２０の出力を取り込んで、リレー１０がＯＮしてから一定時間後に、監視電圧ＶｍがＶｍ＝Ｖｉｎ＋Ｖαになれば、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２はいずれもＯＮ故障していないと判定する。この場合、ＣＰＵ３０は、故障報知信号を外部へ出力しないか、あるいは、故障報知信号に代えて、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が共に正常であることを示す信号を外部へ出力する。 Thus, when the switching elements S1 and S2 are both normal in the initial state, the monitoring voltage Vm rises to Vin + Vα by turning on the relay 10. The CPU 30 takes in the output of the voltage detection circuit 20 and determines that the switching elements S1 and S2 are not in the ON failure if the monitoring voltage Vm becomes Vm = Vin + Vα after a certain period of time after the relay 10 is turned ON. To do. In this case, the CPU 30 does not output the failure notification signal to the outside, or outputs a signal indicating that both the switching elements S1 and S2 are normal in place of the failure notification signal.

＜Ｓ２がＯＮ故障の場合＞
図７は、初期状態において、主スイッチング素子Ｓ２にＯＮ故障が発生している状態を示している。この場合、図７（ａ）のように、主スイッチング素子Ｓ２は短絡状態となっており、補助スイッチング素子Ｓ１はＯＦＦ状態にある。この状態から、リレー１０がＯＮすると、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障しているため、直流電源１からコンデンサＣ２へ充電が行われない。したがって、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２は、図７（ｂ）のように、直流電源１の電圧Ｖｉｎまで上昇せず、ゼロのままとなる。また、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１も、Ｖαまで上昇せずゼロのままである。その結果、監視電圧Ｖｍ（＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は、リレー１０がＯＮしてから一定時間が経過しても、すなわち、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２が正常な場合の、コンデンサＣ１およびＣ２の充電に要する時間が経過しても、Ｖｉｎ＋Ｖαまで上昇せずゼロを維持する。 <When S2 is ON failure>
FIG. 7 shows a state in which an ON failure has occurred in the main switching element S2 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 7A, the main switching element S2 is in a short circuit state, and the auxiliary switching element S1 is in an OFF state. From this state, when the relay 10 is turned ON, the main switching element S2 is in an ON failure, so that charging from the DC power source 1 to the capacitor C2 is not performed. Therefore, the voltage Vc2 of the capacitor C2 does not rise to the voltage Vin of the DC power supply 1 as shown in FIG. Also, the voltage Vc1 of the capacitor C1 does not increase to Vα and remains zero. As a result, the monitoring voltage Vm (= Vc1 + Vc2) remains at the time required for charging the capacitors C1 and C2 even when a certain time has elapsed after the relay 10 is turned on, that is, when the switching elements S1 and S2 are normal. Even if it passes, it does not rise to Vin + Vα and maintains zero.

このように、初期状態で主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障している場合は、リレー１０をＯＮしても、監視電圧ＶｍがＶｉｎ＋Ｖαまで上昇せず、Ｖｍ＝０のままとなる。ＣＰＵ３０は、電圧検出回路２０の出力を取り込んで、リレー１０のＯＮから一定時間が経過した後も、監視電圧ＶｍがＶｍ＝０のままであれば、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障していると判定する。この判定に基づき、ＣＰＵ３０は、主スイッチング素子Ｓ２が初期状態でＯＮ故障していることを報知するための、故障報知信号を外部へ出力する。 Thus, when the main switching element S2 is in an ON failure in the initial state, the monitoring voltage Vm does not rise to Vin + Vα even if the relay 10 is turned on, and Vm = 0 remains. The CPU 30 captures the output of the voltage detection circuit 20, and if the monitoring voltage Vm remains at Vm = 0 even after a predetermined time has elapsed since the relay 10 is turned on, the main switching element S2 is in an ON failure. judge. Based on this determination, the CPU 30 outputs a failure notification signal for notifying that the main switching element S2 has an ON failure in the initial state.

＜Ｓ１がＯＮ故障の場合＞
図８は、初期状態において、補助スイッチング素子Ｓ１にＯＮ故障が発生している状態を示している。この場合、図８（ａ）のように、補助スイッチング素子Ｓ１は短絡状態となっており、主スイッチング素子Ｓ２はＯＦＦ状態にある。この状態から、リレー１０がＯＮすると、直流電源１からリレー１０を介してコンデンサＣ２が充電され、図８（ｂ）のように、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が、一定時間後に直流電源１の電圧Ｖｉｎまで上昇する。一方、補助スイッチング素子Ｓ１がＯＮ故障しているため、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は、Ｖαまで上昇せずゼロのままである。その結果、監視電圧Ｖｍ（＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は、Ｖｃ２とともにＶｉｎまで上昇するが、Ｖｉｎ＋Ｖαまでは上昇しない（０＜Ｖｍ＜Ｖｉｎ＋Ｖα）。 <When S1 is ON failure>
FIG. 8 shows a state where an ON failure has occurred in the auxiliary switching element S1 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 8A, the auxiliary switching element S1 is in a short circuit state, and the main switching element S2 is in an OFF state. From this state, when the relay 10 is turned on, the capacitor C2 is charged from the DC power source 1 via the relay 10, and the voltage Vc2 of the capacitor C2 is changed to the voltage Vin of the DC power source 1 after a certain time as shown in FIG. To rise. On the other hand, since the auxiliary switching element S1 has an ON failure, the voltage Vc1 of the capacitor C1 does not increase to Vα and remains zero. As a result, the monitoring voltage Vm (= Vc1 + Vc2) rises to Vin together with Vc2, but does not rise to Vin + Vα (0 <Vm <Vin + Vα).

このように、初期状態で補助スイッチング素子Ｓ１がＯＮ故障している場合は、リレー１０のＯＮから一定時間が経過すると、監視電圧Ｖｍは、Ｖｍ＝Ｖｉｎまで上昇するものの、Ｖｍ＝Ｖｉｎ＋Ｖαには至らない。ＣＰＵ３０は、電圧検出回路２０の出力を取り込んで、リレー１０のＯＮから一定時間が経過した後の監視電圧ＶｍがＶｍ＝Ｖｉｎであれば、補助スイッチング素子Ｓ１がＯＮ故障していると判定する。この判定に基づき、ＣＰＵ３０は、補助スイッチング素子Ｓ１が初期状態でＯＮ故障していることを報知するための、故障報知信号を外部へ出力する。 As described above, when the auxiliary switching element S1 has an ON failure in the initial state, the monitoring voltage Vm rises to Vm = Vin after a certain time has elapsed since the relay 10 is turned on, but reaches Vm = Vin + Vα. Absent. The CPU 30 takes in the output of the voltage detection circuit 20 and determines that the auxiliary switching element S1 has an ON failure if the monitoring voltage Vm after a certain time has elapsed since the relay 10 was turned ON is Vm = Vin. Based on this determination, the CPU 30 outputs a failure notification signal for notifying that the auxiliary switching element S1 has an ON failure in the initial state.

＜Ｓ１、Ｓ２がＯＮ故障の場合＞
図９は、初期状態において、双方のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２にＯＮ故障が発生している状態を示している。この場合、図９（ａ）のように、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は共に短絡状態となっている。この状態から、リレー１０がＯＮすると、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障しているため、直流電源１からコンデンサＣ２へ充電が行われない。したがって、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２は、図９（ｂ）のように、直流電源１の電圧Ｖｉｎまで上昇せず、ゼロのままとなる。また、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１も、Ｖαまで上昇せずゼロのままである。その結果、監視電圧Ｖｍ（＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は、リレー１０がＯＮしてから一定時間が経過しても、Ｖｉｎ＋Ｖαまで上昇せずゼロを維持する。 <When S1 and S2 are ON failure>
FIG. 9 shows a state in which an ON failure has occurred in both switching elements S1 and S2 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 9A, the switching elements S1 and S2 are both short-circuited. From this state, when the relay 10 is turned ON, the main switching element S2 is in an ON failure, so that charging from the DC power source 1 to the capacitor C2 is not performed. Therefore, the voltage Vc2 of the capacitor C2 does not increase to the voltage Vin of the DC power supply 1 as shown in FIG. Also, the voltage Vc1 of the capacitor C1 does not increase to Vα and remains zero. As a result, the monitoring voltage Vm (= Vc1 + Vc2) does not rise to Vin + Vα and maintains zero even if a certain time has elapsed after the relay 10 is turned on.

このように、初期状態で双方のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２がＯＮ故障している場合は、リレー１０をＯＮしても、監視電圧ＶｍがＶｉｎ＋Ｖαまで上昇せず、Ｖｍ＝０のままとなる。しかしながら、この現象は、図７に示した、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障している場合と同じ現象である。したがって、図９の場合は、少なくとも主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障していることは判定可能であるが、これに加えて、補助スイッチング素子Ｓ１もＯＮ故障しているかどうかの判定は不可能である。結局、図９の場合は、図７の場合と区別がつかないことから、初期状態でスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が共にＯＮ故障していることの検出はできないことになる。 As described above, when both switching elements S1 and S2 are in an ON failure in the initial state, even if the relay 10 is turned on, the monitoring voltage Vm does not rise to Vin + Vα, and Vm = 0 remains. However, this phenomenon is the same as the case where the main switching element S2 shown in FIG. Therefore, in the case of FIG. 9, it can be determined that at least the main switching element S2 has an ON failure, but in addition, it is not possible to determine whether the auxiliary switching element S1 has also an ON failure. . Eventually, the case of FIG. 9 is indistinguishable from the case of FIG. 7, so that it is impossible to detect that the switching elements S1 and S2 are both in the initial state.

なお、初期状態においては、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をＯＮさせないので、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の一方または両方にＯＦＦ故障が発生していたとしても、これを検出することはできない。すなわち、初期診断で検出できる故障は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のいずれか一方のＯＮ故障に限られる。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のＯＦＦ故障の診断は、各スイッチング素子が動作を開始した後に行われる。 In the initial state, since the switching elements S1 and S2 are not turned ON, even if an OFF failure has occurred in one or both of the switching elements S1 and S2, this cannot be detected. That is, the failure that can be detected by the initial diagnosis is limited to the ON failure of one of the switching elements S1 and S2. The diagnosis of the OFF failure of the switching elements S1 and S2 is performed after each switching element starts operation.

以上説明したように、リレー１０をＯＮにしてから一定時間経過後の監視電圧Ｖｍの値に基づいて、補助スイッチング素子Ｓ１または主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ故障しているか否かの初期診断を行うことができる。図１０は、この初期診断におけるＯＮ故障有無の判定基準を示したテーブルである。前述のように、図９の故障は、図７の故障と区別がつかないため、本テーブルには挙げていない。 As described above, based on the value of the monitoring voltage Vm after a lapse of a certain time after the relay 10 is turned on, the initial diagnosis is performed to determine whether the auxiliary switching element S1 or the main switching element S2 is on or not. Can do. FIG. 10 is a table showing determination criteria for the presence or absence of an ON failure in this initial diagnosis. As described above, the failure in FIG. 9 is not listed in this table because it cannot be distinguished from the failure in FIG.

上述した実施形態によると、初期診断において、リレー１０がＯＮしてから一定時間経過後の、接続点Ｐの電圧（監視電圧Ｖｍ）を検出し、当該電圧の値に基づいて、初期状態でのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のＯＮ故障の有無を判定している。このため、１箇所の電圧を監視することで、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のいずれがＯＮ故障している場合でも、その故障を検出することができる。また、初期診断時にスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２に通電しないので、消費電力の増加を抑制できるとともに、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のＯＮ・ＯＦＦによる寿命への影響も抑制できる。さらに、図１０のような単純な判定基準によりＯＮ故障を検出できるため、ＣＰＵ３０の初期診断プログラムが簡単となる。 According to the above-described embodiment, in the initial diagnosis, the voltage at the connection point P (monitoring voltage Vm) after a lapse of a certain time after the relay 10 is turned on is detected, and the initial state is determined based on the value of the voltage. It is determined whether or not the switching elements S1 and S2 have an ON failure. For this reason, by monitoring the voltage at one location, it is possible to detect the failure even when either of the switching elements S1 and S2 has an ON failure. In addition, since the switching elements S1 and S2 are not energized at the time of initial diagnosis, an increase in power consumption can be suppressed, and the influence on the life due to ON / OFF of the switching elements S1 and S2 can be suppressed. Furthermore, since an ON failure can be detected based on a simple determination criterion as shown in FIG. 10, the initial diagnosis program of the CPU 30 is simplified.

図１１は、第２実施形態に係る電圧変換装置２００を示している。第１実施形態の電圧変換装置１００（図１）は、ＤＣ−ＤＣコンバータであったが、第２実施形態の電圧変換装置２００は、ＤＣ−ＡＣコンバータである。なお、図１１では、Ｐ点より後段の部分の図示を省略してある。Ｐ点より後段には、図１の電圧検出回路２０、コンデンサＣｆ、ＣＰＵ３０、およびゲートドライバ４０が、図１と同じ回路構成で設けられる。 FIG. 11 shows a voltage converter 200 according to the second embodiment. Although the voltage converter 100 (FIG. 1) of 1st Embodiment was a DC-DC converter, the voltage converter 200 of 2nd Embodiment is a DC-AC converter. In FIG. 11, illustration of the portion subsequent to the point P is omitted. The voltage detection circuit 20, the capacitor Cf, the CPU 30, and the gate driver 40 in FIG. 1 are provided in the subsequent stage from the point P with the same circuit configuration as in FIG.

図１１において、電圧変換装置２００は、直流電源１、リレー１０、第１変換回路１１、第２変換回路２２、および第３変換回路２３を備えている。直流電源１、リレー１０、および第１変換回路１１については、図１と同じであるので説明を省略する。 In FIG. 11, the voltage conversion device 200 includes a DC power supply 1, a relay 10, a first conversion circuit 11, a second conversion circuit 22, and a third conversion circuit 23. The DC power supply 1, the relay 10, and the first conversion circuit 11 are the same as those in FIG.

第２変換回路２２は、第１変換回路１１により昇圧された交流電圧を整流して、直流電圧に変換する回路であり、整流用のダイオードＤ３およびＤ４と、平滑用のコンデンサＣ３〜Ｃ５と、トランスＴｒの二次巻線Ｗ２とを有している。 The second conversion circuit 22 is a circuit that rectifies the AC voltage boosted by the first conversion circuit 11 and converts it into a DC voltage, and includes rectifying diodes D3 and D4, smoothing capacitors C3 to C5, It has a secondary winding W2 of the transformer Tr.

第３変換回路２３は、第２変換回路２２で得られた直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する回路であり、スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６と、インダクタＬ１およびＬ２と、コンデンサＣ６とを有している。スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と同様にＦＥＴからなる。 The third conversion circuit 23 is a circuit that switches the DC voltage obtained by the second conversion circuit 22 to convert it into an AC voltage, and includes switching elements S3 to S6, inductors L1 and L2, and a capacitor C6. ing. The switching elements S3 to S6 are composed of FETs similarly to the switching elements S1 and S2.

このような３つの変換回路１１、２２、２３を備えた電圧変換装置（ＤＣ−ＡＣコンバータ）は、たとえば非特許文献１に記載されている。 A voltage converter (DC-AC converter) including such three converter circuits 11, 22, and 23 is described in Non-Patent Document 1, for example.

上述した電圧変換装置２００においても、初期状態でリレー１０をＯＮにしてから、一定時間経過後のＰ点の電圧（監視電圧）を検出することで、初期診断を行うことができる。その手法は、第１実施形態の電圧変換装置１００の場合と同じであるので、重複説明を省略する。 Also in the voltage converter 200 described above, the initial diagnosis can be performed by detecting the voltage at the point P (monitoring voltage) after a predetermined time has elapsed after turning on the relay 10 in the initial state. Since the method is the same as that of the voltage conversion apparatus 100 of the first embodiment, a duplicate description is omitted.

以上の実施形態では、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の組が１つだけ設けられた単相型の電圧変換装置を例に挙げたが、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の組が複数並列に接続された多相型の電圧変換装置においても、前記と同様の原理に基づいて、初期診断を行うことができる。ただし、多相型の場合は、複数の主スイッチング素子のいずれかがＯＮ故障していること、および、複数の補助スイッチング素子のいずれかがＯＮ故障していることは判定できるが、ＯＮ故障したスイッチング素子を特定することはできない。 In the above embodiment, the single-phase type voltage conversion device provided with only one set of the switching elements S1 and S2 has been described as an example. However, a multiphase in which a plurality of sets of the switching elements S1 and S2 are connected in parallel Even in a type of voltage converter, an initial diagnosis can be performed based on the same principle as described above. However, in the case of the polyphase type, it can be determined that one of the plurality of main switching elements has an ON failure and that one of the plurality of auxiliary switching elements has an ON failure, but the ON failure has occurred. The switching element cannot be specified.

本発明では、以上述べた実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。 In the present invention, the following various embodiments can be adopted in addition to the embodiments described above.

電圧変換装置１００の第２変換回路１２において、図１の構成に代えて、トランスＴｒの二次巻線Ｗ２に中間タップを設け、特許文献２〜１０に示されている二次側回路のような構成としてもよい。電圧変換装置２００の第２変換回路２２についても同様である。 In the second conversion circuit 12 of the voltage conversion device 100, instead of the configuration of FIG. 1, an intermediate tap is provided in the secondary winding W2 of the transformer Tr, like the secondary side circuit shown in Patent Documents 2 to 10. It is good also as a simple structure. The same applies to the second conversion circuit 22 of the voltage conversion device 200.

前記の各実施形態においては、第２変換回路１２、２２の整流素子としてダイオードＤ３、Ｄ４を用いたが、ダイオードの替わりにＦＥＴを用いてもよい。 In each of the embodiments described above, the diodes D3 and D4 are used as the rectifying elements of the second conversion circuits 12 and 22, but FETs may be used instead of the diodes.

前記の各実施形態においては、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２にＦＥＴを用いたが、ＦＥＴの替わりにトランジスタやＩＧＢＴなどを用いてもよい。電圧変換装置２００のスイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６についても同様である。 In each of the embodiments described above, FETs are used as the switching elements S1 and S2. However, transistors or IGBTs may be used instead of the FETs. The same applies to the switching elements S3 to S6 of the voltage converter 200.

前記の各実施形態においては、直流電源１と第１変換回路１１との間に設けられる開閉器として、リレー１０を例に挙げたが、リレー１０の替わりにスイッチ、ＦＥＴ、トランジスタなどを用いてもよい。 In each of the embodiments described above, the relay 10 is taken as an example of the switch provided between the DC power supply 1 and the first conversion circuit 11. However, a switch, FET, transistor, or the like is used instead of the relay 10. Also good.

前記の各実施形態においては、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をＰＷＭ信号により駆動したが、ＰＷＭ信号以外の信号によりスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を駆動してもよい。 In each of the embodiments described above, the switching elements S1 and S2 are driven by the PWM signal. However, the switching elements S1 and S2 may be driven by a signal other than the PWM signal.

前記の各実施形態においては、車両に搭載される電圧変換装置を例に挙げたが、本発明は、車両用以外の電圧変換装置にも適用することができる。 In each of the embodiments described above, the voltage conversion device mounted on the vehicle is taken as an example, but the present invention can also be applied to voltage conversion devices other than those for vehicles.

１直流電源
１０リレー（開閉器）
１１第１変換回路
１２、２２第２変換回路
２０電圧検出回路
２３第３変換回路
３０ＣＰＵ（故障検出部）
４０ゲートドライバ
１００、２００電圧変換装置
Ｃ１コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃ２コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｌｉｎ入力インダクタ
Ｐ接続点
Ｓ１補助スイッチング素子
Ｓ２主スイッチング素子
Ｔｒトランス
Ｗ１一次巻線
Ｗ２二次巻線 1 DC power supply 10 Relay (switch)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st conversion circuit 12, 22 2nd conversion circuit 20 Voltage detection circuit 23 3rd conversion circuit 30 CPU (failure detection part)
40 Gate driver 100, 200 Voltage converter C1 capacitor (first capacitor)
C2 capacitor (second capacitor)
Lin input inductor P connection point S1 auxiliary switching element S2 main switching element Tr transformer W1 primary winding W2 secondary winding

Claims

A first conversion circuit that converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage by switching;
A second conversion circuit that rectifies the AC voltage converted by the first conversion circuit and converts it into a DC voltage;
A switch provided between the DC power source and the first conversion circuit,
The first conversion circuit and the second conversion circuit are insulated by a transformer,
The first conversion circuit includes a main switching element, an auxiliary switching element, an input inductor, a primary winding of the transformer, a first capacitor, and a second capacitor,
For the DC power source, the switch, the input inductor, and the main switching element are connected in series,
A series circuit of the primary winding and the second capacitor is connected in parallel to the main switching element;
A series circuit of the first capacitor and the auxiliary switching element is connected in parallel to the primary winding;
In the voltage conversion apparatus, the second conversion circuit includes a secondary winding of the transformer and a rectifying element that rectifies an AC voltage generated in the secondary winding.
A voltage detection circuit for detecting a voltage at a connection point between the auxiliary switching element and the first capacitor;
Based on the voltage at the connection point detected by the voltage detection circuit, a failure detection unit that detects that an ON failure has occurred in which any of the switching elements is in a short circuit state, In addition,
The failure detection unit
In the initial state before each switching element operates, the ON failure is detected based on the voltage at the connection point after a predetermined time has elapsed since the switch was closed. .

The voltage converter according to claim 1, wherein
The failure detection unit
The voltage converter according to claim 1, wherein when the voltage Vm at the connection point after the predetermined time has elapsed is zero (Vm = 0), it is determined that the main switching element is in an ON failure.

The voltage converter according to claim 2,
The failure detection unit further includes:
When the voltage Vm at the connection point after the predetermined time has elapsed is the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin), it is determined that the auxiliary switching element has an ON failure. Voltage converter.

In the voltage converter of Claim 3,
The failure detection unit further includes:
When the voltage Vm at the connection point after the fixed time has elapsed is a value obtained by adding a predetermined value Vα to the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin + Vα), the main switching element and the auxiliary switching element A voltage conversion device characterized by determining that none of them has an ON failure.

The voltage converter according to claim 4, wherein
The predetermined value Vα is a voltage across the first capacitor after the predetermined time has elapsed.