JP6735846B2 - Power supply circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路装置に関し、特に車両駆動用回転電機を駆動する電力変換装置に用いられる電源回路装置に関する。 The present invention relates to a power supply circuit device, and more particularly to a power supply circuit device used in a power conversion device that drives a vehicle drive rotating electric machine.
車両駆動用回転電機を駆動する電力変換装置には複数の電源電圧を設ける必要があるので、電力変換装置は複数のトランスを有する電源回路装置を備える(特許文献1)。 Since it is necessary to provide a plurality of power supply voltages to the power converter that drives the vehicle driving rotating electrical machine, the power converter includes a power supply circuit device having a plurality of transformers (Patent Document 1).
直列接続される2つのトランスにおいて入力側電源に接続される巻線の自己インダクタンスのばらつきによって、両トランスの入力エネルギーが異なる。また、出力側負荷の消費電力のばらつきによって両トランスの出力エネルギーが異なる。入力エネルギーが大きいほど出力側負荷の電圧が高くなり、出力エネルギーが大きいほど出力側負荷の電圧が低くなる。 In the two transformers connected in series, the input energy of the two transformers differs depending on the variation in the self-inductance of the winding connected to the input side power supply. Also, the output energy of both transformers varies depending on the variation in the power consumption of the output side load. The larger the input energy, the higher the voltage of the output side load, and the larger the output energy, the lower the voltage of the output side load.
このように、自己インダクタンスや負荷の消費電力がばらつく場合、入力エネルギー、及び出力エネルギーのバランスが両トランスの間で異なる。そのため、特許文献に記載された電源回路の場合、出力電圧が異なってしまう。 In this way, when the self-inductance and the power consumption of the load vary, the balance of the input energy and the output energy is different between the two transformers. Therefore, in the case of the power supply circuit described in the patent document, the output voltage will be different.
本発明の課題は、自己インダクタンスのばらつきや、負荷の消費電力のばらつきにより生じる出力側負荷の電圧のばらつきを軽減し、電源回路装置の信頼性を向上させることである。 An object of the present invention is to reduce the variation in the self-inductance and the variation in the voltage of the output side load caused by the variation in the power consumption of the load, and improve the reliability of the power supply circuit device.
本発明に係るフライバック方式の電源回路装置は、第1トランスと、前記第1トランスとともに入力電源に接続する巻線が直列に接続される第2トランスと、第1ダイオードと、第2ダイオードと、を備え、前記第1トランスは、前記入力電源と繋がる第1巻線と、第1出力負荷と繋がる第2巻線と、第3巻線と、を有し、前記第2トランスは、前記第1巻線と直列に繋がる第4巻線と、第2出力負荷と繋がる第5巻線と、第6巻線と、を有し、前記第3巻線及び前記第6巻線は、前記第1トランス及び前記第2トランスの電力を消費する電力消費回路に並列に接続され、前記第1ダイオードは、前記第3巻線と前記電力消費回路との間に、当該第3巻線から当該電力消費回路に向かう電流が順方向となるように接続され、前記第2ダイオードは、前記第6巻線と前記電力消費回路との間に、当該第6巻線から当該電力消費回路に向かう電流が順方向となるように接続され、前記第1出力負荷の出力電圧が前記第2出力負荷の出力電圧より高い場合は、前記第3巻線が前記第6巻線より多い電力を前記電力消費回路に供給し、前記第2出力負荷の出力電圧が第1出力負荷の出力電圧より高い場合は、前記第6巻線が前記第3巻線より多い電力を前記電力消費回路に供給する。 A flyback power supply circuit device according to the present invention includes a first transformer, a second transformer in which windings connected to an input power supply are connected in series together with the first transformer, a first diode, and a second diode. , wherein the first transformer has a first winding connected to the input power source, and a second winding connected between the first output load, and a third winding, a second transformer, wherein A fourth winding connected to the first winding in series, a fifth winding connected to the second output load, and a sixth winding, wherein the third winding and the sixth winding are The first diode is connected in parallel to a power consuming circuit that consumes the power of the first transformer and the second transformer, and the first diode is provided between the third winding and the power consuming circuit from the third winding. The second diode is connected between the sixth winding and the power consuming circuit such that the current flowing toward the power consuming circuit is in the forward direction. There is connected in a forward direction, the case where the output voltage of the first output load is higher than the output voltage of the second output load, said power than the more power the third winding said sixth winding is supplied to the circuit, the case where the output voltage of the second output load is higher than the output voltage of the first output load supplies more power than the sixth winding said third winding to said power circuit.
本発明により、電源回路装置の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, the reliability of the power supply circuit device can be improved.
本発明の実施形態に入る前に、本実施形態の原理を以下に説明する。 Before entering the embodiment of the present invention, the principle of the present embodiment will be described below.
本実施形態では直列接続する2つのトランスのうち1巻線を電力消費回路に並列接続する。電力消費回路に関しては出力電圧が大きい方のトランスが供給する電力を大きくする構成とする。 In this embodiment, one winding of two transformers connected in series is connected in parallel to the power consumption circuit. Regarding the power consumption circuit, the power supplied by the transformer with the larger output voltage is increased.
これにより、電力消費回路による消費電力を出力電圧の大きい方に集中させ、出力電圧が大きい方のトランスの出力エネルギーを増大させることで、出力電圧を低下させ、出力電圧のばらつきを軽減する。 As a result, the power consumption by the power consumption circuit is concentrated on the side with the larger output voltage, and the output energy of the transformer with the larger output voltage is increased, thereby lowering the output voltage and reducing variations in the output voltage.
つまり、直列接続する両トランスのうち入力側電源に接続される巻線の自己インダクタンスのばらつきや、トランスの出力側負荷の消費電力が異なる場合において、出力側負荷の電圧ばらつきを軽減できる。 That is, it is possible to reduce variations in the self-inductance of the windings connected to the input side power supply of the two transformers connected in series and variations in the voltage of the output side load when the power consumption of the output side load of the transformers is different.
以下、本発明に係る実施形態を図面を用いて詳説する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、電源回路100を中心にした全体回路構成図である。
FIG. 1 is an overall circuit configuration diagram centering on the
電源回路100は、起動回路101と、電源IC103と、ダイオード104及びダイオード105と、抵抗106と、ツェナーダイオード107と、電圧監視回路108と、分圧抵抗109と、トランジスタ110と、トランス121及びトランス125と、ダイオード111、ダイオード114、ダイオード119及びダイオード120と、コンデンサ112及びコンデンサ115と、を有する。
The
電源回路100は、フライバック方式の電源回路であり、バッテリ102の電圧を昇圧、あるいは降圧し、負荷113および負荷116に電力を供給するものである。
The
起動回路101は、バッテリ102から電力は供給されかつ電源IC103へ電力を一時的に供給する回路である。バッテリ102は、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリなどが用いられる。
The
コンタクタ117は、バッテリ102と平滑コンデンサ118との間の導通又は遮断するものである。
The
電源IC103は、電圧監視回路108内の分圧抵抗109より分圧された電圧を監視し、当該電圧を一定にするようトランジスタ110にオンオフの信号を伝送するものである。
The
ダイオード104及びダイオード105は、起動時にはバッテリ102より起動回路101を介して電源IC103へ給電し、起動後に電圧監視回路108内のコンデンサが所定の電圧を超えると、当該コンデンサより電源IC103へ給電するための回路を構成する。
The
抵抗106は、電源IC103へ供給する電流を調節する。ツェナーダイオード107は、電源IC103の電源端子に印加される電圧をクランプするためのものである。
The resistor 106 adjusts the current supplied to the
トランス121は、バッテリ102側に接続される巻線122、電圧監視回路108に接続される巻線123、及び負荷113側に接続される巻線124の3巻線により構成される。
The
トランス125は、トランス121と同様にバッテリ102側に接続される巻線126、電圧監視回路108に接続される巻線127、及び負荷116側に接続される巻線128の3巻線により構成される。例えば、巻線122は第1巻線、巻線124は第2巻線、巻線123は第3巻線、巻線126は第4巻線、巻線128は第5巻線、巻線127は第6巻線、に対応する。
Like the
巻線122は、巻線126は直列に接続され、巻線123はダイオード119を介して、巻線127はダイオード120を介して、電圧監視回路108へ並列に接続される。
The
トランジスタ110は、導通時にトランス121、トランス125の巻線122、巻線126にエネルギーを蓄積する。トランジスタ110が遮断するときにバッテリ側巻線に蓄積されたエネルギーがトランス121、トランス125のコア及びギャップを介して、負荷113、負荷116へ伝送される。
The transistor 110 stores energy in the
ダイオード111及びダイオード114は、トランジスタ110導通時はトランス121及びトランス125の巻線の電流を遮断し、トランジスタ111のオフ時に導通し、コンデンサ112及びコンデンサ115を充電する。
The
コンデンサ112及びコンデンサ115は、負荷113及び負荷116に印加される電圧を安定させるためのものである。
The
図2は、図1のトランス121及びトランス125を中心とした電源回路100の一部の回路構成図である。図3は、図2に示された回路の動作フローである。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a part of the
図2に示されるVout1は、トランス121の出力電圧すなわち、コンデンサ112の電圧である。Vout2は、トランス125の出力電圧すなわち、コンデンサ115の電圧である。Vfd1は、ダイオード119の順方向電圧である。Id1は、ダイオード119に流れる電流である。Vfd2は、ダイオード120の順方向電圧である。Id2は、ダイオード120に流れる電流である。
Vout1 shown in FIG. 2 is the output voltage of the
図3の動作フローは、Vout1がVout2より大きい場合に、Vout1とVout2の電圧差が減少するまでの流れを説明したものである。 The operation flow of FIG. 3 describes the flow until the voltage difference between Vout1 and Vout2 decreases when Vout1 is larger than Vout2.
Vout1がVout2より大きい、すなわち巻線122の自己インダクタンスが巻線126の自己インダクタンスよりも大きい、あるいは負荷113の消費電力が負荷116よりも小さい場合を仮定している。
It is assumed that Vout1 is larger than Vout2, that is, the self-inductance of the
この場合、トランス121の巻線123の電圧がトランス125の巻線127の電圧よりも大きくなる。その結果、ダイオード119の順方向電圧Vfd1がダイオード120の順方向電圧Vfd2よりも大きくなる。
In this case, the voltage of the
ここで、ダイオードの順方向電圧、順電流特性により、順方向電圧が大きい方が順電流も大きくなるため、ダイオード119の電流Id1はダイオード120の電流Id2よりも大きくなる。
Here, due to the forward voltage and forward current characteristics of the diode, the forward current increases as the forward voltage increases, so the current Id1 of the
これにより、電圧監視回路108が消費する電力においてトランス121が供給する電力の方がトランス125よりも大きくなる。これにより、トランス121の出力エネルギーが増加し、Vout1が減少する。つまり電圧監視回路108は、電力消費回路として機能する。本実施形態では電圧監視回路108を電力消費回路として機能させたが、別の機能を有する回路を電力消費回路として機能させてもよい。特にトランス121及びトランス125の周辺に設けられる電圧監視回路108を電力消費回路として機能させると配線が容易になり、装置の大型化を抑制することができる。
As a result, of the power consumed by the
Vout2がVout1よりも大きい場合もVout1がVout2よりも大きい場合と同様の流れでVout2の電圧が減少する。以上より、出力電圧のばらつきが軽減できる。 When Vout2 is larger than Vout1, the voltage of Vout2 decreases in the same flow as when Vout1 is larger than Vout2. From the above, variations in output voltage can be reduced.
100…電源回路、101…起動回路、102…バッテリ、103…電源IC、104…ダイオード、105…ダイオード、106…抵抗、107…ツェナーダイオード、108…電圧監視回路、109…分圧抵抗、110…トランジスタ、111…ダイオード、112…コンデンサ、113…負荷、114…ダイオード、115…コンデンサ、116…負荷、117…コンタクタ、118…平滑コンデンサ、119…ダイオード、120…ダイオード、121…トランス、122…巻線、123…巻線、124…巻線、125…トランス、126…巻線、127…巻線、128…巻線 100... Power supply circuit, 101... Start-up circuit, 102... Battery, 103... Power supply IC, 104... Diode, 105... Diode, 106... Resistor, 107... Zener diode, 108... Voltage monitoring circuit, 109... Voltage dividing resistance, 110... Transistor, 111... Diode, 112... Capacitor, 113... Load, 114... Diode, 115... Capacitor, 116... Load, 117... Contactor, 118... Smoothing capacitor, 119... Diode, 120... Diode, 121... Transformer, 122... Winding Wire, 123... winding, 124... winding, 125... transformer, 126... winding, 127... winding, 128... winding
Claims (2)
第1トランスと、
前記第1トランスとともに入力電源に接続する巻線が直列に接続される第2トランスと、
第1ダイオードと、
第2ダイオードと、を備え、
前記第1トランスは、前記入力電源と繋がる第1巻線と、第1出力負荷と繋がる第2巻線と、第3巻線と、を有し、
前記第2トランスは、前記第1巻線と直列に繋がる第4巻線と、第2出力負荷と繋がる第5巻線と、第6巻線と、を有し、
前記第3巻線及び前記第6巻線は、前記第1トランス及び前記第2トランスの電力を消費する電力消費回路に並列に接続され、
前記第1ダイオードは、前記第3巻線と前記電力消費回路との間に、当該第3巻線から当該電力消費回路に向かう電流が順方向となるように接続され、
前記第2ダイオードは、前記第6巻線と前記電力消費回路との間に、当該第6巻線から当該電力消費回路に向かう電流が順方向となるように接続され、
前記第1出力負荷の出力電圧が前記第2出力負荷の出力電圧より高い場合は、前記第3巻線が前記第6巻線より多い電力を前記電力消費回路に供給し、
前記第2出力負荷の出力電圧が前記第1出力負荷の出力電圧より高い場合は、前記第6巻線が前記第3巻線より多い電力を前記電力消費回路に供給する電源回路装置。 A flyback power supply circuit device,
The first transformer,
A second transformer in which windings connected to an input power source are connected in series together with the first transformer;
A first diode,
A second diode ,
The first transformer has a first winding connected to the input power source, and a second winding connected between the first output load, and a third winding, and
The second transformer includes a fourth winding connected in series with the first winding, a fifth winding connected to a second output load, and a sixth winding,
The third winding and the sixth winding are connected in parallel to a power consuming circuit that consumes power of the first transformer and the second transformer,
The first diode is connected between the third winding and the power consuming circuit such that a current flowing from the third winding toward the power consuming circuit is in a forward direction.
The second diode is connected between the sixth winding and the power consuming circuit such that a current flowing from the sixth winding toward the power consuming circuit is in a forward direction.
Wherein when the output voltage of the first output load is higher than the output voltage of the second output load, the third winding supplies more power than the sixth winding to said power circuit,
Wherein when the output voltage of the second output load is higher than the output voltage of the first output load, the power supply circuit unit for supplying power the sixth winding is larger than the third winding to the power consumption circuit.
前記電力消費回路は前記第1出力負荷の電圧、及び前期第2出力負荷の電圧を検出する機能を備える電源回路装置。 The power supply circuit device according to claim 1, wherein
The power consumption circuit device, wherein the power consumption circuit has a function of detecting the voltage of the first output load and the voltage of the second output load in the previous period .
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