JP6645523B2

JP6645523B2 - 電力変換装置及び制御回路

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Publication number: JP6645523B2
Application number: JP2018023930A
Authority: JP
Inventors: 高田　潤一; 潤一高田; 充達吉永; 利浩中野; 幸樹今井; 修大竹
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2020-02-14
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Description

本発明は、電力変換装置及び制御回路の動作停止時の動作に関する。

従来の電力変換装置として、特許文献１に記載された技術が知られている。

特許文献１に記載された電力変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータは、マイクロコンピュータで制御される。マイクロコンピュータを駆動する電源には、商用ＡＣ入力からトランス、整流平滑部、スイッチ、レギュレータを介し、ＤＣ電圧が供給される。トランスは、レギュレータの損失を抑えるため、商用ＡＣ入力を降圧させている。スイッチは、マイクロコンピュータの動作停止に使用する。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が異常状態となった場合、マイクロコンピュータは、ＤＣ／ＤＣコンバータとスイッチに遮断信号を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータと、レギュレータの動作を停止させる。マイクロコンピュータは、レギュレータの出力が低下するまでの間に、停止の処理を行う。

特開平６−３８３６１号公報

しかしながら、従来のＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、レギュレータの出力が低下するまでに、マイクロコンピュータは、データ退避等、停止の処理を行う必要があり、レギュレータの出力が低下する時間が短い場合には、データ退避等が終了しない可能性がある。データ退避等が正常に行われない場合、安全にマイクロコンピュータの停止の処理を行えない可能性がある。その対策として、レギュレータの出力が低下する時間を長くする必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を速やかに停止できない。

また前述のトランスは、商用ＡＣトランスのためサイズが大きくなる。トランスを使用せずに、レギュレータの損失を低下させるためには、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低い場合においては、レギュレータの入力をＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に接続すると、損失は低減する。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータが過熱等の保護動作で、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が低下する場合、マイクロコンピュータの電源が低下し、マイクロコンピュータはデータ退避等、停止の処理を安全に実施出来ない可能性がある。マイクロコンピュータに電源を供給するレギュレータについては、同等の機能が、ＤＣ／ＤＣコンバータにも必要となり、チップサイズの増大につながる。

本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、動作停止状態になってから、すみやかかつ、安全に電力変換装置の動作停止が出来る電力変換装置及び制御回路を提供することにある。

本発明の電力変換装置は、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータにより制御される出力回路とを備え、前記出力回路は、入力電力を所定の電力に変換して出力する出力部と、前記マイクロコンピュータに電源を供給する内部電源と、前記マイクロコンピュータからの信号により前記出力部を駆動するドライブ回路と、電力変換装置の動作を停止させる場合に、前記電力変換装置の動作を停止させる信号を検知した場合に、マイクロコンピュータ停止信号を前記マイクロコンピュータに出力して前記マイクロコンピュータの停止処理を安全に実施する停止状態に移行させるマイクロコンピュータ停止移行部とを備え、前記マイクロコンピュータ又は前記出力回路は、前記マイクロコンピュータ停止移行部が前記マイクロコンピュータの動作を停止状態に移行させた後、前記内部電源の出力を停止させることを特徴とする。

また、本発明の制御回路は、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータにより制御される出力回路とを備え、前記出力回路は、前記マイクロコンピュータに電源を供給する内部電源と、入力電力を所定の電力に変換して出力する出力部を前記マイクロコンピュータからの信号により駆動するドライブ回路と、電力変換装置の動作を停止させる場合に、前記電力変換装置の動作を停止させる信号を検知した場合に、マイクロコンピュータ停止信号を前記マイクロコンピュータに出力して前記マイクロコンピュータの停止処理を安全に実施する停止状態に移行させるマイクロコンピュータ停止移行部とを備え、前記マイクロコンピュータ又は前記出力回路は、前記マイクロコンピュータ停止移行部が前記マイクロコンピュータの動作を停止状態に移行させた後、前記内部電源の出力を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロコンピュータで制御される電力変換装置が、停止信号を検知してから、動作停止までの動作を速やかに行うことが出来る。また、マイクロコンピュータに搭載する電源がないことからチップサイズの縮小が可能である。

本発明の実施例１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例２に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例２に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例３に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例３に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例４に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例４に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例５に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例５に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５に係るＤＣ／ＤＣコンバータの内部構成を示す図である。本発明の実施例６に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例６に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例７に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例７に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施例８に係るＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の回路構成図である。本発明の実施例８に係るＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を示すタイミングチャートである。

実施例１
以下に本発明の電力変換装置及び制御回路の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の回路構成を示す図である。図２は本発明の実施例１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の各部の動作を示すタイミングチャートである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１は、待機時や動作モードによっては、ＥＮ（イネーブル）信号により、動作を停止させるモードがある。実施例１は、ＥＮ信号による電力変換装置の動作停止に関する。

本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の入力電源Ｖｉｎは、ＡＣを平滑した高圧電圧となる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の内部回路に電源供給する内部電源の入力を入力電源Ｖｉｎに接続した場合、内部電源１１の損失が大きくなる。内部電源１１の入力をＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧に接続した場合、出力電圧が低い場合は、内部電源１１の損失は低下するが、高い場合は同様の問題が発生する。

この問題を解決するため、スイッチング素子Ｑ１のソースから出力されるスイッチング出力をトランスＴ１で降圧し、降圧したスイッチング出力をダイオードＤ１で整流し、コンデンサＣ２で平滑した直流電圧を内部電源１１に入力する。これにより内部電源１１の損失を抑えることが出来る。スイッチング素子Ｑ１は高周波で駆動されるため、トランスＴ１のサイズは、商用ＡＣトランスにくらべ、小型化が可能である。

図１１に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ１ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１ａの出力回路である出力チップ２ａと、出力回路を制御するためのマイクロコンピュータである制御チップ３、出力チップ２ａと制御チップ３を搭載するフレーム４、出力チップ２ａ、制御チップ３及びリード６を接続するためのワイヤー５、ワイヤー５を外部配線に接続するためのリード６、出力チップ２ａ、制御チップ３、フレーム４、ワイヤー５及びリード６を保護するためのモールド７で構成される。出力チップ２ａと制御チップ３とは、同一フレーム上に搭載され、１パッケージ化される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの外形の小型化が実現出来る。出力チップは高圧電圧が印加されるため、高圧プロセスで製造され、制御チップ３はマイクロコンピュータであり、微細なプロセスで製造されることから、耐圧は低くなる。出力チップ２ａと制御チップ３とを個別のチップで構成することで、最適な耐圧のプロセスでチップが構成出来るため、チップサイズを縮小出来るメリットがある。

図１に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力回路である出力チップ１０２は、内部電源１１、ドライブ回路１２、ラッチ回路１３、ＥＮ回路１４と、負荷１０に負荷電流を供給する出力部であるスイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２を備えている。ラッチさせる必要がなければラッチ回路１３を省いてもよい。負荷電流が大きい場合には、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２は、出力チップ１０２から独立したチップで構成され、出力チップ１０２の外部に接続されても良い。

入力電源Ｖｉｎの両端には、入力コンデンサＣ１が接続され、入力電圧Ｖｉｎのプラス側はスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続され、入力電源Ｖｉｎのマイナス側は接地される。スイッチング素子Ｑ１のソースは、スイッチング素子Ｑ２のドレインとトランスＴ１の1次側巻線の一端に接続される。トランスＴ１の1次側巻線の他端は、出力コンデンサＣ３の一端に接続され、出力コンデンサＣ３の他端は接地される。出力コンデンサＣ３の両端には負荷が接続される。トランスＴ１の２次側巻線の一端はダイオードＤ１のアノードに接続され、トランスＴ１の２次側巻線の他端は接地される。ダイオードＤ１のカソードは、内部電源の入力とコンデンサＣ２の一端に接続され、コンデンサＣ２の他端は接地される。

内部電源１１の出力は、出力回路内のドライブ回路１２、ラッチ回路１３、ＥＮ回路１４等の各回路とマイクロコンピュータ１０３に接続され、電源を供給する。スイッチング素子Ｑ１のゲートとスイッチング素子Ｑ２のゲートはドライブ回路１２に接続される。マイクロコンピュータ１０３は、ラッチ回路１３を介して、内部電源１１に接続される。ＥＮ信号が入力されるＥＮ回路１４は、マイクロコンピュータ１０３に接続される。また、マイクロコンピュータ１０３は、出力コンデンサＣ３の一端に接続される。

スイッチング素子Ｑ１は入力電源Ｖｉｎをオンオフし、スイッチング素子Ｑ２は、スイッチング素子Ｑ１オフ時に、トランスＴ１の1次側巻線に蓄えられたエネルギーを回生し、負荷１０に負荷電流を供給する。

マイクロコンピュータ１０３は、出力コンデンサＣ３の両端電圧を出力電圧として検出し、出力電圧が一定になるようドライブ回路１２に信号を出力する。ドライブ回路１２は、Ｑ１ドライブ信号を出力し、Ｑ１ドライブ信号により、スイッチング素子Ｑ１を駆動する。マイクロコンピュータ１０３は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比を上記の信号に合わせて変化させることで、出力電圧を一定になるように制御する。ドライブ回路１２は、さらにＱ１ドライブ信号と逆相のＱ２ドライブ信号により、スイッチング素子Ｑ２を駆動する。

従来ＬｏレベルのＥＮ信号がＥＮ端子１０４を経由しＥＮ回路１４に印加され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の動作を停止させる場合、ＥＮ回路１４の出力がドライブ回路１２に入力され、スイッチング素子Ｑ１をカットオフさせることで、負荷１０に流れる負荷電流を停止する。負荷電流が停止するとトランスＴ１に電流が流れないことから、出力チップの内部電源１１の入力に電源が供給されないため、内部電源１１の動作が停止する。内部電源１１の動作が停止すると、制御チップ３への電源も供給されなくなる。制御チップ３は、マイクロコンピュータのため、動作状態で電源が停止されると、データ退避等が出来ないため、正常に動作が停止出来ない。場合によっては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１が異常動作となる可能性がある。このため、本発明ではＥＮ信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の動作を停止させる場合でも、マイクロコンピュータ１０３を正常に停止させている。

図２にＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の動作を停止させる場合のタイミングチャートを示す。ＥＮ端子に入力されるＥＮ信号がＨｉレベルの時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧が出力され、ＥＮ端子に入力されるＥＮ信号がＬｏレベルの時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧が出力を停止する。時刻ｔ１０においては、ＥＮ端子１０４には、ＨｉレベルのＥＮ信号が入力され、ＥＮ回路１４は、マイクロコンピュータ１０３に対し、ＨｉレベルのＭＣ停止信号、すなわちマイクロコンピュータ停止信号を出力している。ＭＣ停止信号がＨｉレベルであることから、マイクロコンピュータ１０３は正常に動作し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１は、出力電圧を出力している。時刻ｔ１１ではＥＮ端子１０４には、ＬｏレベルのＥＮ信号が入力され、ＥＮ回路１４は、本発明のマイクロコンピュータ停止移行部に対応し、マイクロコンピュータ１０３に対し、ＬｏレベルのＭＣ停止信号を出力している。マイクロコンピュータ１０３は、ＥＮ回路１４からＬｏレベルのＭＣ停止信号を受信すると、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間で、メモリーへの書き込み等を行い、シャットダウン動作に移行する。時刻ｔ１２でマイクロコンピュータ１０３がメモリーへの書き込み等が終了し、マイクロコンピュータ１０３がシャットダウン出来る状態、すなわち内部電源出力を停止出来る状態になる。時刻ｔ１２になるとマイクロコンピュータ１０３から、内部電源１１にＨｉレベルの内部電源停止信号を出力し、時刻ｔ１３で内部電源停止信号がＬｏレベルに切り替わる。ラッチ回路１３は、内部電源停止信号の立下がりエッジを検出し、内部電源１１を停止させる。内部電源１１が停止することで、ドライブ回路１２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下する。

上記の方法で、内部電源１１を停止させるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１はすばやく、安全に出力電圧を停止することが出来る。また上記の構成にすることで、出力チップ２ａと制御チップ３の耐圧の最適化が出来るため、チップサイズの縮小が可能となる。

実施例２
図３は本発明の実施例２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の回路構成を示す図である。図４は本発明の実施例２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例２は、過熱検知によるＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の動作停止に関する。実施例２のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１は、実施例１のＥＮ回路１４を、過熱検知回路Ａ２４に変更した。過熱検知回路Ａ２４以外の動作は、実施例１と同じである。過熱検知回路Ａ２４は、スイッチング素子Ｑ１の近傍にレイアウトされ、検知した温度が、閾値Ｔｔｓｄ０を超えると過熱検知回路Ａ２４は、本発明のマイクロコンピュータ停止移行部に対応し、過熱検知信号１を、マイクロコンピュータ停止信号としてマイクロコンピュータ１０３に出力する。

実施例２の動作を、図４のタイミングチャートを用い説明する。時刻ｔ２０では、負荷１０の異常等で負荷電流が増加し、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が上昇する。時刻ｔ２１では、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が過熱検知回路Ａ２４の閾値Ｔｔｓｄ０に達すると、過熱検知回路Ａ２４は、マイクロコンピュータ１０３にＨｉレベルの過熱検知信号１を出力する。マイクロコンピュータ１０３はＨｉレベルの過熱検知信号１を受信すると、時刻ｔ２１〜ｔ２２の間では、メモリー等への書き込み等を行い、マイクロコンピュータ１０３は、シャットダウン動作に移行する。時刻ｔ２２では、マイクロコンピュータ１０３がシャットダウン出来る状態になり、内部電源出力を停止出来る状態になる。マイクロコンピュータ１０３はラッチ回路２３にＨｉレベルの内部電源停止信号を出力する。時刻ｔ２３では、内部電源停止信号が、ＨｉレベルからＬｏレベルに切り替わる。これにより、過熱検知回路Ａ２４が発する過熱検知信号１はＬｏレベルになる。ラッチ回路２３は内部電源停止信号の立下がりエッジでセットされ、ラッチ回路２３の出力は、Ｈｉレベルに固定される。ラッチ回路２３の出力は内部電源２１に入力され、内部電源２１の出力が停止する。内部電源２１が停止することで、ドライブ回路２２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下し、負荷１０に流れる負荷電流が流れなくなることで、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が低下する。

内部電源２１はラッチ回路２３により、停止される。これはＤＣ／ＤＣコンバータ２０１が過熱状態となるのが、配線のショートや負荷の破壊による負荷短絡等の負荷１０の異常状態により発生することが多く、多くの場合はスイッチング素子Ｑ１の過熱状態が継続する。このため、スイッチング素子Ｑ１が過熱状態になった場合は、ラッチ回路２３により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の出力を停止し、再起動させないことで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１が高温になる時間を減少させる。負荷１０の異常が取り除かれると、入力電源Ｖｉｎを再起動させることでＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の動作が再開する。上記のような、動作をさせることで、実施例１と同様の作用効果が得られる。

実施例３
図５は本発明の実施例３に係るＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の回路構成を示す図である。図６は本発明の実施例３に係るＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例３は、過熱検知によるＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の動作停止に関する。実施例３のＤＣ／ＤＣコンバータ３０１は、実施例２の過熱検知回路Ａ２４を過熱検知回路Ｂ３４に変更した。過熱検知回路Ｂ３４は、マイクロコンピュータ３０３、ラッチ回路３３に接続される。過熱検知回路Ｂ３４の動作以外の動作は、実施例２と同じである。過熱検知回路Ｂ３４は、過熱検知の閾値をＴｔｓｄ１、Ｔｔｓｄ２の２つを有している。Ｔｔｓｄ２は、Ｔｔｓｄ１に比べ、過熱検知の閾値が高い温度に設定されている。

実施例３の動作を、図６のタイミングチャートを用い説明する。時刻ｔ３０では、負荷１０の異常等で負荷電流が増加し、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が上昇する。時刻ｔ３１では、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が過熱検知回路Ｂ３４の第１の閾値であるＴｔｓｄ１に達すると、過熱検知回路Ｂ３４は、本発明のマイクロコンピュータ停止移行部に対応し、マイクロコンピュータ３０３にＨｉレベルの過熱検知信号１をマイクロコンピュータ停止信号として出力する。マイクロコンピュータ３０３は過熱検知信号１を受信すると、実施例２と同様にシャットダウン動作に移行するが、マイクロコンピュータ３０３の破壊や誤動作等で、本来、時刻ｔ３２で出力される内部電源停止信号が出力されない場合がある。この場合、出力回路が動作を継続するため、スイッチング素子Ｑ１の接合温度は、さらに上昇する。時刻ｔ３３で、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が過熱検知回路Ｂ３４の第２の閾値であるＴｔｓｄ２に達すると、過熱検知回路Ｂ３４は、ラッチ回路３３にＨｉレベルの過熱検知信号２を出力する。時刻ｔ３４で出力チップが内部電源出力の停止とともに、過熱検知信号２を、ＨｉレベルからＬｏレベルに切り替える。ラッチ回路は、過熱検知信号２の立下がりエッジでセットされ、ラッチ回路３３の出力は、Ｈｉレベルに固定される。ラッチ回路３３の出力は内部電源３１に入力され、内部電源３１の出力である内部電源出力が停止する。内部電源３１が停止し、ドライブ回路３２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下し、負荷１０に流れる負荷電流が流れなくなることで、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が低下する。

上記のような、動作をさせることで、実施例１，２と同様の作用効果が得られるとともに、マイクロコンピュータ３０３が、誤動作した場合でも安全に電力変換装置３０１を停止させることができる。

実施例４
図７は本発明の実施例４に係るＤＣ／ＤＣコンバータ４０１の回路構成を示す図である。図８は本発明の実施例４に係るＤＣ／ＤＣコンバータ４０１の各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例４は、過熱検知によるＤＣ／ＤＣコンバータ４０１の動作停止に関する。実施例４のＤＣ／ＤＣコンバータは、実施例２に内部電源判定回路４５を追加した。内部電源判定回路４５は、過熱検知回路Ａ４４、内部電源４１、ラッチ回路４３に接続される。

実施例４の動作を、図８のタイミングチャートを用い説明する。時刻ｔ４０では、負荷１０の異常等で負荷電流が増加し、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が上昇する。時刻ｔ４１では、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が過熱検知回路Ａ４４の閾値であるＴｔｓｄ０に達すると、過熱検知回路Ａ４４は、本発明のマイクロコンピュータ停止移行部に対応し、マイクロコンピュータ４０３にＨｉレベルの過熱検知信号１をマイクロコンピュータ停止信号として出力する。マイクロコンピュータ４０３はＨｉレベルの過熱検知信号１を受信すると、マイクロコンピュータ４０３は実施例２と同様にシャットダウン動作に移行するが、マイクロコンピュータ４０３の破壊や誤動作等で、本来、時刻ｔ４２で出力される内部電源停止信号が出力されない場合がある。この場合、スイッチング素子Ｑ１の接合温度は、さらに上昇する。内部電源判定回路４５は過熱検知信号１が出力された後、内部電源４１の出力である内部電源出力を監視する。過熱検知信号１が出力されてから、所定の時間が経過しても、内部電源４１の出力である内部電源出力が出力されている場合、時刻ｔ４３で、内部電源判定回路４５はＨｉレベルの判定信号をラッチ回路４３に出力する。時刻ｔ４４で出力チップが内部電源出力の停止とともに、判定信号を、ＨｉレベルからＬｏレベルに切り替える。ラッチ回路４３は、判定信号の立下がりエッジでセットされ、ラッチ回路４３の出力は、Ｈｉレベルに固定される。ラッチ回路４３の出力は内部電源４１に入力され、内部電源４１の出力である内部電源出力が停止する。内部電源４１が停止することで、ドライブ回路４２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下し、負荷１０に流れる負荷電流が流れなくなることで、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が低下する。内部電源判定回路４５を用いず、過熱検知信号１が出力され、所定の時間を経過したのちに過熱検知回路Ａ４４が内部電源４１を停止させても良い。

上記のような、動作をさせることで、実施例１，２と同様の作用効果が得られるとともに、マイクロコンピュータ４０３が誤動作した場合でも安全にＤＣ／ＤＣコンバータ４０１を停止させることができる。

実施例５
図９は本発明の実施例５に係るＤＣ／ＤＣコンバータ５０１の回路構成を示す図である。図１０は本発明の実施例５に係るＤＣ／ＤＣコンバータ５０１の各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例５は、低入力検出によるＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の動作停止に関する。実施例５のＤＣ／ＤＣコンバータ５０１は、実施例２の過熱検知回路Ａ２４を低入力検出回路５４に置き換えた。低入力検出回路５４は、内部電源５１の入力である内部電源入力とマイクロコンピュータ５０３に接続される。低入力検出回路５４は、本発明のマイクロコンピュータ停止移行部に対応し、内部電源５１の入力である内部電源入力が閾値Ｖｔｈを下回るとマイクロコンピュータ５０３に低入力信号をマイクロコンピュータ停止信号として出力する。また低入力検出回路５４の入力は、入力電源Ｖｉｎもしくは、出力電圧すなわち出力コンデンサＣ３に接続されてもよい。

実施例５の動作を、図１０のタイミングチャートを用い説明する。時刻ｔ５０〜ｔ５１では、入力電源Ｖｉｎの電圧低下等で、内部電源５１の入力電圧が低下する。時刻ｔ５１では、低入力検出回路５４の閾値であるＶｔｈに達し、低入力検出回路５４は、マイクロコンピュータ５０３にＨｉレベルの低入力信号を出力する。マイクロコンピュータ５０３はＨｉレベルの低入力信号を受信すると、時刻ｔ５１〜ｔ５２においては、メモリー等への書き込み等を行い、マイクロコンピュータ５０３は、シャットダウン動作に移行する。時刻ｔ５２では、マイクロコンピュータ５０３がシャットダウン出来る状態になり、内部電源出力を停止出来る状態になると、マイクロコンピュータ５０３はラッチ回路５３にＨｉレベルの内部電源停止信号を出力する。時刻ｔ５３では、内部電源停止信号は、ＨｉレベルからＬｏレベルに切り替わる。ラッチ回路５３は内部電源停止信号の立下がりエッジでセットされ、ラッチ回路５３の出力は、Ｈｉレベルに固定される。ラッチ回路５３の出力は内部電源５１に入力され、内部電源５１の出力が停止する。内部電源５１が停止することで、ドライブ回路５２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下する。

上記のような、動作をさせることで、実施例１と同様の作用効果が得られるとともに、内部電源５１の入力である内部電源入力が低下しても、安全に電力変換装置５０１を停止させることができる。

実施例６
図１２は本発明の実施例６に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａの回路構成を示す図である。図１３は本発明の実施例６に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａの各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例６は、タイマによるＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａの動作停止に関する。実施例６は、図１に示す実施例１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０１に対して、マイクロコンピュータ１０３からの内部電源停止信号と、ラッチ回路１３を削除し、タイマ１５を備えた。

タイマ１５は、本発明の計時部に対応し、ＥＮ回路１４がマイクロコンピュータ停止信号をマイクロコンピュータ１０３に出力した時から所定時間を計時し、所定時間を計時した後に、タイマ信号により内部電源１１の出力を停止させる。所定時間は、マイクロコンピュータ１０３がＥＮ回路１４からマイクロコンピュータ停止信号を入力した時からマイクロコンピュータ１０３が停止できる状態を作る時間以上の時間に設定される。マイクロコンピュータ１０３が停止できる状態を作る時間以上の時間は、例えばマイクロコンピュータ１０３内部において、ランダムアクセスメモリ等の揮発性メモリに記憶されたデータを不揮発性メモリに書き込むために必要な時間以上である。ＥＮ回路１４の出力はタイマ１５の入力端子に接続され、タイマ１５の出力端子は、内部電源１１に接続される。

実施例６の動作を、図１３のタイミングチャートを用い説明する。時刻ｔ６０においては、ＥＮ端子１０４には、ＨｉレベルのＥＮ信号が入力され、ＥＮ回路１４は、マイクロコンピュータ１０３に対し、ＨｉレベルのＭＣ停止信号、すなわちマイクロコンピュータ停止信号を出力している。ＭＣ停止信号がＨｉレベルであることから、マイクロコンピュータ１０３は正常に動作し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａは、出力電圧を出力している。時刻ｔ６１ではＥＮ端子１０４には、ＬｏレベルのＥＮ信号が入力され、ＥＮ回路１４は、マイクロコンピュータ１０３に対し、ＬｏレベルのＭＣ停止信号を出力している。また、時刻ｔ６１では、ＥＮ回路１４は、タイマ起動信号をタイマ１５に出力する。マイクロコンピュータ１０３は、ＥＮ回路１４からＬｏレベルのＭＣ停止信号を受信すると、時刻ｔ６１〜ｔ６２の間で、メモリーへの書き込み等を行い、シャットダウン動作に移行する。時刻ｔ６２でマイクロコンピュータ１０３がメモリーへの書き込み等が終了する。

一方、タイマ１５は、ＥＮ回路１４からタイマ起動信号を受信すると、タイマ信号がＨｉレベルとなり、カウントを開始し、所定時間Ｔａ（＝ｔ６３−ｔ６１）をカウントする。タイマ１５は、所定時間Ｔａのカウントが終了した時刻ｔ６３に、Ｌｏレベルのタイマ信号を内部電源１１に出力して、内部電源１１を停止させる。内部電源１１が停止することで、ドライブ回路１２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下する。

上記の方法で、実施例１のＤＣ／ＤＣコンバータと同様に、内部電源１１を停止させるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａはすばやく、安全に出力電圧を停止することが出来る。
実施例７

図１４は本発明の実施例７に係るＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａの回路構成を示す図である。図１５は本発明の実施例７に係るＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａの各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例７は、タイマによるＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａの動作停止に関する。実施例７は、図３に示す実施例２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ２０１に対して、マイクロコンピュータ２０３からの内部電源停止信号と、ラッチ回路２３を削除し、タイマ２５を備えた。

タイマ２５は、本発明の計時部に対応し、過熱検知回路Ａ２４が過熱検知信号１をマイクロコンピュータ２０３に出力した時から所定時間を計時し、所定時間を計時した後に、タイマ信号により内部電源２１の出力を停止させる。所定時間は、マイクロコンピュータ２０３が過熱検知回路Ａ２４から過熱検知信号１を入力した時からマイクロコンピュータ２０３が停止できる状態を作る時間以上の時間に設定される。マイクロコンピュータ２０３が停止できる状態を作る時間以上の時間は、例えばマイクロコンピュータ１０３内部において、ランダムアクセスメモリ等の揮発性メモリに記憶されたデータを不揮発性メモリに書き込むために必要な時間以上である。過熱検知回路Ａ２４の出力はタイマ２５の入力端子に接続され、タイマ２５の出力端子は、内部電源２１に接続される。

実施例７の動作を、図１５のタイミングチャートを用い説明する。時刻ｔ７０では、負荷１０の異常等で負荷電流が増加し、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が上昇する。時刻ｔ７１では、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が過熱検知回路Ａ２４の閾値Ｔｔｓｄ０に達すると、過熱検知回路Ａ２４は、マイクロコンピュータ２０３にＨｉレベルの過熱検知信号１を出力する。マイクロコンピュータ２０３はＨｉレベルの過熱検知信号１を受信すると、時刻ｔ７１〜ｔ７２の間では、メモリー等への書き込み等を行い、マイクロコンピュータ２０３は、シャットダウン動作に移行する。時刻ｔ７２では、マイクロコンピュータ２０３がシャットダウン出来る状態になる。

一方、タイマ２５は、時刻ｔ７１において、過熱検知回路Ａ２４からタイマ起動信号を受信すると、タイマ信号がＨｉレベルとなり、カウントを開始し、所定時間Ｔｂ（＝ｔ７３−ｔ７１）をカウントする。タイマ２５は、所定時間Ｔｂのカウントが終了した時刻ｔ７３に、Ｌｏレベルのタイマ信号を内部電源２１に出力して、内部電源２１を停止させる。内部電源２１が停止することで、ドライブ回路１２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下する。負荷１０に流れる負荷電流が流れなくなることで、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が低下する。

内部電源２１はタイマ２５により、停止される。これはＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａが過熱状態となるのが、配線のショートや負荷の破壊による負荷短絡等の負荷１０の異常状態により発生することが多く、多くの場合はスイッチング素子Ｑ１の過熱状態が継続する。このため、スイッチング素子Ｑ１が過熱状態になった場合は、タイマ２５により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａの出力を停止し、再起動させないことで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａが高温になる時間を減少させる。負荷１０の異常が取り除かれると、入力電源Ｖｉｎを再起動させることでＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａの動作が再開する。上記のような、動作をさせることで、実施例１と同様の作用効果が得られる。
実施例８

図１６は本発明の実施例８に係るＤＣ／ＤＣコンバータ５０１ａの回路構成を示す図である。図１７は本発明の実施例８に係るＤＣ／ＤＣコンバータ５０１ａの各部の動作を示すタイミングチャートである。実施例８は、タイマによるＤＣ／ＤＣコンバータ５０１ａの動作停止に関する。実施例８は、図９に示す実施例５に係るＤＣ／ＤＣコンバータ５０１に対して、マイクロコンピュータ５０３からの内部電源停止信号と、ラッチ回路５３を削除し、タイマ５５を備えた。

タイマ５５は、本発明の計時部に対応し、低入力検出回路５４が低入力検出信号をマイクロコンピュータ５０３に出力した時から所定時間を計時し、所定時間を計時した後に、タイマ信号により内部電源５１の出力を停止させる。所定時間は、マイクロコンピュータ５０３が低入力検出回路５４から低入力検出信号を入力した時からマイクロコンピュータ５０３が停止できる状態を作る時間以上の時間に設定される。マイクロコンピュータ５０３が停止できる状態を作る時間以上の時間は、例えばマイクロコンピュータ１０３内部において、ランダムアクセスメモリ等の揮発性メモリに記憶されたデータを不揮発性メモリに書き込むために必要な時間以上である。低入力検出回路５４の出力はタイマ５５の入力端子に接続され、タイマ２５の出力端子は、内部電源５１に接続される。

実施例８の動作を、図１１７のタイミングチャートを用い説明する。時刻９０〜ｔ９１では、入力電源Ｖｉｎの電圧低下等で、内部電源５１の入力電圧が低下する。時刻ｔ９１では、低入力検出回路５４の閾値であるＶｔｈに達し、低入力検出回路５４は、マイクロコンピュータ５０３にＨｉレベルの低入力信号を出力する。マイクロコンピュータ５０３はＨｉレベルの低入力信号を受信すると、時刻ｔ９１〜ｔ９２においては、メモリー等への書き込み等を行い、マイクロコンピュータ５０３は、シャットダウン動作に移行する。時刻ｔ９２では、マイクロコンピュータ５０３がシャットダウン出来る状態になる。

一方、タイマ５５は、時刻ｔ９１において、低入力検出回路５４からタイマ起動信号を受信すると、タイマ信号がＨｉレベルとなり、カウントを開始し、所定時間Ｔｄ（＝ｔ９３−ｔ９１）をカウントする。タイマ５５は、所定時間Ｔｄのカウントが終了した時刻ｔ９３に、Ｌｏレベルのタイマ信号を内部電源５１に出力して、内部電源５１を停止させる。内部電源５１が停止することで、ドライブ回路５２の電源が遮断されるため、Ｑ１ドライブ信号、Ｑ２ドライブ信号が停止し、出力電圧が低下する。負荷１０に流れる負荷電流が流れなくなることで、スイッチング素子Ｑ１の接合温度が低下する。

上記のような、動作をさせることで、実施例１と同様の作用効果が得られるとともに、内部電源５１の入力である内部電源入力が低下しても、安全にＤＣ／ＤＣコンバータ５０１を停止させることができる。

なお、以上では、実施例１乃至実施例８の電力変換装置を説明したが、本発明は、実施例１乃至実施例８の電力変換装置に備えられた制御回路にも適用可能である。制御回路は、マイクロコンピュータ１０３〜５０３と、出力回路１０２〜５０２，１０２ａ〜５０２ａからスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなる出力部を除く出力回路とを備えている。例えば、図１に示す実施例１の制御回路は、マイクロコンピュータ１０３と、出力回路１０２から出力部を除く内部電源１１、ドライブ回路１２、ラッチ回路１３、ＥＮ回路１４を備える。また、例えば、図１２に示す実施例６の制御回路は、マイクロコンピュータ１０３と、出力回路１０２ａから出力部を除く内部電源１１、ドライブ回路１２、ＥＮ回路１４、タイマ１５を備える。

以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでも無い。例えば、本発明における電力変換装置は、実施例１乃至実施例８で例示されたＤＣ／ＤＣコンバータに限定されず、ＡＣ電圧を出力するＤＣ／ＡＣコンバータ又はＡＣ／ＡＣコンバータでも良く、入力電力を所望の出力電力に変換する電力変換装置であれば良い。また、信頼性等さらなる性能の向上を目的として、実施例１乃至実施例８で例示されたＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御回路同士を組み合わせても良い。

Ｖｉｎ入力電源
Ｑ１、Ｑ２スイッチング素子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３コンデンサ
Ｄ１ダイオード
Ｔ１トランス
１０負荷
１ａ、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ＤＣ／ＤＣコンバータ
２ａ出力チップ
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２出力回路
３制御チップ
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３マイクロコンピュータ
１０４ＥＮ端子
１１、２１、３１、４１、５１内部電源
１２、２２、３２、４２、５２ドライブ回路
１３、２３、３３、４３、５３ラッチ回路
１４ＥＮ回路
１５、２５、３５、５５タイマ
２４、３４、４４過熱検知回路
４５内部電源判定回路
５４低入力検出回路
４フレーム
５ワイヤー
６リード
７モールド

Claims

マイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータにより制御される出力回路とを備え、
前記出力回路は、入力電力を所定の電力に変換して出力する出力部と、
前記マイクロコンピュータに電源を供給する内部電源と、
前記マイクロコンピュータからの信号により前記出力部を駆動するドライブ回路と、
電力変換装置の動作を停止させる場合に、前記電力変換装置の動作を停止させる信号を検知した場合に、マイクロコンピュータ停止信号を前記マイクロコンピュータに出力して前記マイクロコンピュータの停止処理を安全に実施する停止状態に移行させるマイクロコンピュータ停止移行部とを備え、
前記マイクロコンピュータ又は前記出力回路は、前記マイクロコンピュータ停止移行部が前記マイクロコンピュータの動作を停止状態に移行させた後、前記内部電源の出力を停止させることを特徴とする電力変換装置。
前記マイクロコンピュータは、前記マイクロコンピュータが停止出来る状態になると、前記内部電源に内部電源停止信号を出力し、前記内部電源停止信号により、前記内部電源の出力を停止させることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
前記出力回路は、前記マイクロコンピュータ停止移行部が前記マイクロコンピュータ停止信号を前記マイクロコンピュータに出力した時から所定時間を計時し、前記所定時間を計時した後に、前記内部電源の出力を停止させる計時部を備えることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
前記所定時間は、前記マイクロコンピュータ停止信号を入力した時から前記マイクロコンピュータが停止できる状態を作る時間以上の時間に設定されることを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、イネーブル信号により、前記電力変換装置の出力をオンオフさせるとともに、前記イネーブル信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力するイネーブル回路であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ１項記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、前記内部電源の入力電圧が閾値以下になると低入力信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力する低入力検出回路からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ１項記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、前記電力変換装置の入力電圧が閾値以下になると低入力信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力する低入力検出回路からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、前記電力変換装置の出力電圧が閾値以下になると低入力信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力する低入力検出回路からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、前記出力部の温度が閾値以上になると過熱検知信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力する過熱検知回路からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、前記出力部の温度が閾値以上になると過熱検知信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力する過熱検知回路からなることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の電力変換装置。
前記マイクロコンピュータ停止移行部は、第１の閾値と、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値を備えた過熱検知回路からなり、前記過熱検知回路は、前記出力部の温度が上昇し、前記第１の閾値を超えると第１過熱検知信号を前記マイクロコンピュータ停止信号として前記マイクロコンピュータに出力し、前記第２の閾値を超えると前記内部電源の出力を停止させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電力変換装置。
前記過熱検知回路が前記過熱検知信号を前記マイクロコンピュータに出力した後、前記内部電源の内部電源出力を監視し、一定時間経過後に、前記内部電源出力が出力されている場合には、前記内部電源の出力を停止させる内部電源判定回路を備えることを特徴とする請求項９記載の電力変換装置。
前記出力回路と前記マイクロコンピュータが、同一パッケージに組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ１項記載の電力変換装置。
マイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータにより制御される出力回路とを備え、
前記出力回路は、前記マイクロコンピュータに電源を供給する内部電源と、
入力電力を所定の電力に変換して出力する出力部を前記マイクロコンピュータからの信号により駆動するドライブ回路と、
電力変換装置の動作を停止させる場合に、前記電力変換装置の動作を停止させる信号を検知した場合に、マイクロコンピュータ停止信号を前記マイクロコンピュータに出力して前記マイクロコンピュータの停止処理を安全に実施する停止状態に移行させるマイクロコンピュータ停止移行部とを備え、
前記マイクロコンピュータ又は前記出力回路は、前記マイクロコンピュータ停止移行部が前記マイクロコンピュータの動作を停止状態に移行させた後、前記内部電源の出力を停止させることを特徴とする制御回路。