JP6950353B2 - Power converter controller - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換器の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a power converter.

従来、インダクタと、インダクタへの電力の蓄積を制御するスイッチと、を備える電力変換器が知られている。電力変換器では、スイッチがオン状態となることで、インダクタに電力を蓄積させ、スイッチがオフ状態となることで、インダクタに蓄積された電力を給電対象に出力する。 Conventionally, a power converter including an inductor and a switch for controlling the storage of electric power in the inductor is known. In the power converter, when the switch is turned on, power is stored in the inductor, and when the switch is turned off, the power stored in the inductor is output to the power supply target.

電力変換装置が備えるスイッチのオン状態が維持される短絡故障が生じる場合がある。スイッチに短絡故障が生じると、インダクタが磁気飽和し、場合によっては電力変換装置内に過電流が流れるおそれがある。 A short-circuit failure may occur in which the switch of the power converter is kept on. If a short-circuit failure occurs in the switch, the inductor may become magnetically saturated, and in some cases, an overcurrent may flow in the power converter.

特許文献1では、インダクタに直列接続されたスイッチに流れる電流を検出し、電流検出結果を過電流閾値と比較することにより、過電流状態となっているか否かを判定する制御装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a control device that detects a current flowing through a switch connected in series with an inductor and compares the current detection result with an overcurrent threshold value to determine whether or not an overcurrent state is present. There is.

特許公報第6002465号公報Patent Gazette No. 6002465

スイッチに短絡故障が生じた場合にスイッチに流れる電流の上昇速度は、電力源から供給される入力電圧や、電力源からインダクタまでの電気経路の合成抵抗等に応じて定まる。したがって、入力電圧が低い場合等においてスイッチに短絡故障が生じたとしても、スイッチに流れる電流の上昇速度が高くならない場合がある。そのため、特許文献1に記載の制御装置では、電流検出結果が過電流閾値を超えるタイミングが遅延し、スイッチの短絡故障を迅速に判定できない場合が生じ得る。なお、スイッチに流れる電流が通常時よりも低い値を維持する場合においても同様の課題が生じ得る。 The rate of increase of the current flowing through the switch when a short-circuit failure occurs in the switch is determined by the input voltage supplied from the power source, the combined resistance of the electric path from the power source to the inductor, and the like. Therefore, even if a short-circuit failure occurs in the switch when the input voltage is low, the rate of increase of the current flowing through the switch may not increase. Therefore, in the control device described in Patent Document 1, the timing at which the current detection result exceeds the overcurrent threshold value may be delayed, and a short-circuit failure of the switch may not be determined quickly. A similar problem may occur even when the current flowing through the switch is maintained at a value lower than the normal value.

本発明は、上記課題に鑑みたものであり、スイッチの短絡故障が生じていることを迅速に判定することができる電力変換器の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a power converter capable of quickly determining whether a short-circuit failure of a switch has occurred.

上記課題を解決するために本発明は、給電対象に供給する電力を蓄積するインダクタと、オン状態となることで、電力源からの給電により前記インダクタに電力を蓄積させ、オフ状態となることで、前記インダクタに蓄積された電力を出力させるスイッチと、前記スイッチに流れる電流を検出する電流検出部と、を備える電力変換器に適用される制御装置に関する。制御装置は、前記スイッチをオン状態に制御するオン操作指令と、前記スイッチをオフ状態に制御するオフ操作指令とからなる操作信号を出力するスイッチ制御部と、前記電流検出部の検出値と所定の過電流閾値との比較に基づいて、前記スイッチに過電流が流れている状態である過電流状態を判定する過電流判定部と、前記過電流閾値よりも小さい主短絡閾値と、前記操作信号が前記オフ操作指令である期間における前記電流検出部の検出値との比較に基づいて、前記スイッチの短絡故障が生じていることを判定する短絡判定部と、を備えている。 In order to solve the above problems, the present invention comprises an inductor that stores electric power to be supplied to a power supply target, and an inductor that stores electric power in the inductor by power supply from a power source and is turned off by being turned on. The present invention relates to a control device applied to a power converter including a switch for outputting the electric power stored in the inductor and a current detection unit for detecting a current flowing through the switch. The control device includes a switch control unit that outputs an operation signal including an on operation command that controls the switch to the on state and an off operation command that controls the switch to the off state, and a detection value and a predetermined value of the current detection unit. Based on the comparison with the overcurrent threshold value of, the overcurrent determination unit that determines the overcurrent state in which the overcurrent is flowing in the switch, the main short-circuit threshold value smaller than the overcurrent threshold value, and the operation signal. It is provided with a short-circuit determination unit for determining that a short-circuit failure of the switch has occurred based on a comparison with a detection value of the current detection unit during the period in which is the off operation command.

スイッチがオフ状態となることでインダクタに蓄積された電力が給電対象へ出力される電力変換器では、スイッチがオフ状態となる期間においてスイッチに電流が流れない。ここで、スイッチに短絡故障が生じると、操作信号のオフ操作指令の期間においても、スイッチのオン状態が継続され、スイッチに電流が流れ続ける。そのため、操作信号がオフ操作指令である期間においてスイッチに電流が継続して流れている状態は、スイッチに短絡故障が生じている状態である。 In a power converter in which the power stored in the inductor is output to the power supply target when the switch is turned off, no current flows through the switch during the period when the switch is turned off. Here, if a short-circuit failure occurs in the switch, the on state of the switch is continued and the current continues to flow in the switch even during the period of the off operation command of the operation signal. Therefore, a state in which a current is continuously flowing through the switch during the period when the operation signal is an off operation command is a state in which a short-circuit failure has occurred in the switch.

第1の発明では、主短絡閾値と、操作信号がオフ操作指令である期間を含む期間における電流検出部の検出値との比較に基づいて、スイッチの短絡故障が生じていることを判定する。この場合、オフ操作指令である期間に電流が流れていることを判定できればよいため、電流値の大きさを判定する必要はなく、スイッチの短絡故障を判定するための主短絡閾値を過電流閾値よりも小さくすることができる。このため、第1の発明によれば、スイッチの短絡故障が生じた場合にスイッチに流れる電流の上昇速度が高くならないときであっても、スイッチの短絡故障が生じていることを迅速に判定することができる。 In the first invention, it is determined that a short-circuit failure of the switch has occurred based on the comparison between the main short-circuit threshold value and the detected value of the current detection unit in the period including the period in which the operation signal is the off operation command. In this case, since it is sufficient to determine that the current is flowing during the period of the off operation command, it is not necessary to determine the magnitude of the current value, and the main short circuit threshold for determining the short circuit failure of the switch is the overcurrent threshold. Can be smaller than. Therefore, according to the first invention, it is quickly determined that a short-circuit failure of a switch has occurred even when the rate of increase of the current flowing through the switch does not increase when a short-circuit failure of the switch occurs. be able to.

ここで、第1の発明は、例えば第2の発明のように具体化することができる。第2の発明では、前記短絡判定部は、前記電流検出部の検出値が前記主短絡閾値よりも大きくなる期間が、前記操作信号が前記オン操作指令となる期間よりも長いと判定した場合に、前記スイッチの短絡故障が生じていることを判定する。 Here, the first invention can be embodied as in the second invention, for example. In the second invention, when the short-circuit determination unit determines that the period during which the detection value of the current detection unit becomes larger than the main short-circuit threshold value is longer than the period during which the operation signal becomes the on operation command. , It is determined that a short-circuit failure of the switch has occurred.

また、第1の発明は、例えば第3の発明のように具体化することができる。第3の発明では、前記操作信号が前記オフ操作指令となっているか前記オン操作指令となっているかを判定する状態判定部を備え、前記短絡判定部は、前記状態判定部により前記操作信号が前記オフ操作指令になっていると判定された期間において、前記電流検出部の検出値が前記主短絡閾値よりも大きいと判定した場合に、前記スイッチの短絡故障が生じていることを判定する。 Further, the first invention can be embodied as in the third invention, for example. In the third invention, a state determination unit for determining whether the operation signal is the off operation command or the on operation command is provided, and the short circuit determination unit is provided with the operation signal by the state determination unit. When it is determined that the detection value of the current detection unit is larger than the main short-circuit threshold value in the period when the off operation command is determined, it is determined that a short-circuit failure of the switch has occurred.

第4の発明では、前記短絡判定部は、前記電流検出部の検出値が前記主短絡閾値よりも大きい副短絡閾値を超える場合にも前記スイッチに短絡故障が生じていることを判定する。 In the fourth invention, the short-circuit determination unit determines that a short-circuit failure has occurred in the switch even when the detection value of the current detection unit exceeds the sub-short-circuit threshold value larger than the main short-circuit threshold value.

スイッチの短絡故障により、第2の発明で想定する電流の上昇速度よりも、スイッチに流れる電流の電流上昇速度が大きくなる場合がある。電流上昇速度が大きい場合、主短絡閾値を用いた判定よりも短い時間で短絡故障を判定したほうがよい。そこで、第5の発明では、電流検出部の検出値が主短絡閾値よりも大きい副短絡閾値を超える場合にもスイッチに短絡故障が生じていることを判定することとした。この場合、電流上昇速度が大きい場合は、短絡故障が判定されるため、短絡故障を迅速に判定することができる。 Due to a short-circuit failure of the switch, the current rising speed of the current flowing through the switch may be higher than the current rising speed assumed in the second invention. When the current rise rate is large, it is better to judge the short circuit failure in a shorter time than the judgment using the main short circuit threshold value. Therefore, in the fifth invention, it is determined that a short-circuit failure occurs in the switch even when the detected value of the current detection unit exceeds the sub-short-circuit threshold value larger than the main short-circuit threshold value. In this case, when the current rise rate is large, the short-circuit failure is determined, so that the short-circuit failure can be determined quickly.

第5の発明では、前記短絡故障が判定された場合に、前記電力源から前記インダクタへの給電を停止させる停止制御部を備える。 A fifth invention includes a stop control unit that stops power supply from the power source to the inductor when the short-circuit failure is determined.

スイッチの短絡故障が生じる場合、電力変換器に電流が継続して流れることで、電力変換器を構成する素子が過熱状態となり、電力変換器を劣化させるおそれがある。この点、上記構成では、短絡故障が判定された場合に、電力源からインダクタへの給電を停止させることとした。この場合、電流が継続して流れることを防止でき、電力変換器が劣化するのを防止することができる。 When a short-circuit failure occurs in a switch, a continuous current flows through the power converter, which may cause the elements constituting the power converter to become overheated and deteriorate the power converter. In this regard, in the above configuration, when a short-circuit failure is determined, the power supply from the power source to the inductor is stopped. In this case, it is possible to prevent the current from continuously flowing, and it is possible to prevent the power converter from deteriorating.

第6の発明では、前記電力変換器では、前記電力源からの電力を前記インダクタに供給する入力側電気経路において、コンデンサが前記インダクタに並列接続されており、前記電力源による前記インダクタへの給電開始を判定する開始判定部を備え、前記短絡判定部は、前記開始判定部により前記給電開始が判定されてから所定期間内において、前記短絡故障が生じていることを判定する。 In the sixth invention, in the power converter, a capacitor is connected in parallel to the inductor in an input side electric path for supplying power from the power source to the inductor, and the power source feeds the inductor to the inductor. A start determination unit for determining the start is provided, and the short-circuit determination unit determines that the short-circuit failure has occurred within a predetermined period after the start of power supply is determined by the start determination unit.

インダクタに供給する入力電圧を安定化させるために、入力側電気経路においてコンデンサがインダクタに並列接続される構成を採用することがある。この場合、給電開始直後においては、コンデンサが設置されているため、インダクタに供給される入力電圧が緩やかに増加していく。そのため、給電開始直後においては、スイッチに流れる電流値が低い値となる。短絡故障を迅速に判定するという観点からは、給電開始とともに短絡故障の判定を実施できることが望ましい。そこで、第6の発明では、電力源からインダクタへの給電開始が判定されてから所定期間内において、短絡故障が生じていることを判定することとした。この場合、給電が開始されてから短絡故障を迅速に判定することができる。 In order to stabilize the input voltage supplied to the inductor, a configuration in which a capacitor is connected in parallel to the inductor in the input side electric path may be adopted. In this case, since the capacitor is installed immediately after the start of power supply, the input voltage supplied to the inductor gradually increases. Therefore, immediately after the start of power supply, the current value flowing through the switch becomes a low value. From the viewpoint of quickly determining a short-circuit failure, it is desirable to be able to determine the short-circuit failure at the same time as the start of power supply. Therefore, in the sixth invention, it is determined that a short-circuit failure has occurred within a predetermined period after the start of power supply from the power source to the inductor is determined. In this case, the short-circuit failure can be quickly determined after the power supply is started.

電力変換装置の構成図。Configuration diagram of the power converter. 電力変換装置の動作を説明するタイミングチャート。A timing chart explaining the operation of the power converter. 電力変換装置の動作を説明するタイミングチャート。A timing chart explaining the operation of the power converter. 短絡保護処理を説明するフローチャート。A flowchart illustrating a short circuit protection process. 電力変換装置の効果を説明する図。The figure explaining the effect of a power conversion device. 電力変換装置の効果を説明する図。The figure explaining the effect of a power conversion device. 第2実施形態に係る短絡保護処理を説明するフローチャート。The flowchart explaining the short circuit protection process which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る電力変換装置の構成図。The block diagram of the power conversion apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、電力変換器の制御装置を具現化した実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る制御装置を含む電力変換装置90の構成図である。
(First Embodiment)
Hereinafter, embodiments that embody the control device of the power converter will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion device 90 including a control device according to the present embodiment.

電力変換装置90は、電力源としての直流電源100から供給される電力を変換する電力変換器10を備えている。電力変換器10の入力側である入力端子Tiに、電力源としての直流電源100の正極端子が接続されており、出力側である出力端子To1,To2には給電対象が接続されている。直流電源100の負極端子は、グランドに接続されている。本実施形態では、電力変換器10は、フライバックコンバータであり、直流電源100の端子間電圧Vbを昇降圧して、給電対象に電力を供給する。例えば、給電対象は、3相インバータを構成するスイッチの駆動回路である。 The power converter 90 includes a power converter 10 that converts the power supplied from the DC power source 100 as a power source. The positive electrode terminal of the DC power supply 100 as a power source is connected to the input terminal Ti on the input side of the power converter 10, and the power supply target is connected to the output terminals To1 and To2 on the output side. The negative electrode terminal of the DC power supply 100 is connected to the ground. In the present embodiment, the power converter 10 is a flyback converter that raises and lowers the voltage Vb between terminals of the DC power supply 100 to supply power to the power supply target. For example, the power supply target is a drive circuit of a switch constituting a three-phase inverter.

電力変換器10は、直流電源100と入力端子Tiを通じて接続された1次側回路11と、出力端子To1,To2を通じて給電対象に接続された2次側回路30と、1次側回路11と2次側回路30とを接続するトランス20とを備えている。直流電源100と、入力端子Tiとは、ハーネス部材等の電力供給線110により接続されている。 The power converter 10 includes a primary side circuit 11 connected to a DC power supply 100 through an input terminal Ti, a secondary side circuit 30 connected to a power supply target through output terminals To1 and To2, and primary side circuits 11 and 2. A transformer 20 for connecting to the next circuit 30 is provided. The DC power supply 100 and the input terminal Ti are connected by a power supply line 110 such as a harness member.

1次側回路11は、入力側電気経路L1と、入力側コイル12と、第1コンデンサ13と、ロードスイッチ14と、第2コンデンサ15と、駆動スイッチ50と、電流検出回路60とを備えている。 The primary side circuit 11 includes an input side electric path L1, an input side coil 12, a first capacitor 13, a load switch 14, a second capacitor 15, a drive switch 50, and a current detection circuit 60. There is.

入力側電気経路L1の第1端には、入力端子Tiが接続されている。入力側電気経路L1の第2端には、トランス20の1次コイル21の第1端が接続されている。入力側電気経路L1には、入力側コイル12が設けられている。入力側電気経路L1において入力側コイル12と1次コイル21との間には、ロードスイッチ14が設けられている。入力側電気経路L1において入力側コイル12とロードスイッチ14との間には、第1コンデンサ13の第1端が接続されている。第1コンデンサ13の第2端は、グランドに接続されている。 An input terminal Ti is connected to the first end of the input side electric path L1. The first end of the primary coil 21 of the transformer 20 is connected to the second end of the input side electric path L1. An input side coil 12 is provided in the input side electric path L1. A load switch 14 is provided between the input side coil 12 and the primary coil 21 in the input side electric path L1. The first end of the first capacitor 13 is connected between the input side coil 12 and the load switch 14 in the input side electric path L1. The second end of the first capacitor 13 is connected to the ground.

本実施形態では、ロードスイッチ14は、Pチャンネル型のMOSFETにより構成されている。ロードスイッチ14のソースは、入力側コイル12に接続されており、ロードスイッチ14のドレインは、1次コイル21に接続されている。また、ロードスイッチ14のソースとゲートとが抵抗R1を通じて接続されている。ロードスイッチ14が閉状態となることで、直流電源100から1次コイル21への給電が可能な状態とされる。また、ロードスイッチ14が開状態となることで、直流電源100から1次コイル21への給電が不可能な状態とされる。 In the present embodiment, the load switch 14 is composed of a P-channel MOSFET. The source of the load switch 14 is connected to the input side coil 12, and the drain of the load switch 14 is connected to the primary coil 21. Further, the source of the load switch 14 and the gate are connected through the resistor R1. When the load switch 14 is closed, power can be supplied from the DC power supply 100 to the primary coil 21. Further, when the load switch 14 is opened, it is impossible to supply power from the DC power supply 100 to the primary coil 21.

入力側電気経路L1においてロードスイッチ14と1次コイル21との間には、第2コンデンサ15の第1端が接続されている。第2コンデンサ15の第2端は、グランドに接続されている。第2コンデンサ15は、入力側電気経路L1において、トランス20の1次コイル21に並列接続されている。 The first end of the second capacitor 15 is connected between the load switch 14 and the primary coil 21 in the input side electric path L1. The second end of the second capacitor 15 is connected to the ground. The second capacitor 15 is connected in parallel to the primary coil 21 of the transformer 20 in the input side electric path L1.

駆動スイッチ50は、トランス20に蓄積される電力を制御するためのスイッチである。本実施形態では、駆動スイッチ50は、Nチャンネル型のMOSFETにより構成されている。駆動スイッチ50のドレインには、1次コイル21が接続され、ソースには、電流検出回路60の第1端が接続されている。電流検出回路60の第2端は、グランドに接続されている。ロードスイッチ14が閉状態となる期間において、駆動スイッチ50が閉状態(オン状態)となることで、直流電源100、入力側電気経路L1及び1次コイル21を含む閉回路が形成され、この閉回路に電流が流れる。 The drive switch 50 is a switch for controlling the electric power stored in the transformer 20. In the present embodiment, the drive switch 50 is composed of an N-channel MOSFET. The primary coil 21 is connected to the drain of the drive switch 50, and the first end of the current detection circuit 60 is connected to the source. The second end of the current detection circuit 60 is connected to the ground. During the period when the load switch 14 is in the closed state, the drive switch 50 is in the closed state (on state), so that a closed circuit including the DC power supply 100, the input side electric path L1 and the primary coil 21 is formed, and the closed circuit is formed. Current flows through the circuit.

電流検出回路60は、トランス20の1次コイル21を通じて駆動スイッチ50に流れる電流値を電流検出値CSとして検出する。本実施形態では、電流検出回路60は、シャント抵抗により構成されている。トランス20の1次コイル21がインダクタに相当する。 The current detection circuit 60 detects the current value flowing through the drive switch 50 through the primary coil 21 of the transformer 20 as the current detection value CS. In this embodiment, the current detection circuit 60 is composed of a shunt resistor. The primary coil 21 of the transformer 20 corresponds to an inductor.

トランス20は、更に、2次側回路30に接続された2次コイル22を備えている。1次側回路11から1次コイル21に供給される電圧により、トランス20には磁気エネルギが蓄積される。 The transformer 20 further includes a secondary coil 22 connected to the secondary circuit 30. Magnetic energy is stored in the transformer 20 by the voltage supplied from the primary circuit 11 to the primary coil 21.

2次側回路30は、トランス20の2次コイル22から出力された電力を給電対象に供給する。2次側回路30は、第1出力側電気経路L2と、第2出力側電気経路L3と、ダイオード31と、平滑コンデンサ32と、を備えている。第1出力側電気経路L2の第1端には、2次コイル22の第1端が接続され、第1出力側電気経路L2の第2端には、第1出力端子To1が接続されている。第1出力側電気経路L2には、ダイオード31が設けられている。ダイオード31のアノードは2次コイル22に接続され、カソードは第1出力端子To1に接続されている。第2出力側電気経路L3の第1端には、2次コイル22の第2端が接続され、第2出力側電気経路L3の第2端には、第2出力端子To2が接続されている。平滑コンデンサ32は、第1出力側電気経路L2と第2出力側電気経路L3との間に接続されている。 The secondary circuit 30 supplies the electric power output from the secondary coil 22 of the transformer 20 to the power supply target. The secondary side circuit 30 includes a first output side electric path L2, a second output side electric path L3, a diode 31, and a smoothing capacitor 32. The first end of the secondary coil 22 is connected to the first end of the first output side electric path L2, and the first output terminal To1 is connected to the second end of the first output side electric path L2. .. A diode 31 is provided in the first output side electric path L2. The anode of the diode 31 is connected to the secondary coil 22, and the cathode is connected to the first output terminal To1. The second end of the secondary coil 22 is connected to the first end of the second output side electric path L3, and the second output terminal To2 is connected to the second end of the second output side electric path L3. .. The smoothing capacitor 32 is connected between the first output side electric path L2 and the second output side electric path L3.

本実施形態では、ロードスイッチ14及び駆動スイッチ50が閉状態となる場合、1次コイル21の第1端と2次コイル22の第2端とが正極性とされ、1次コイル21の第2端と2次コイル22の第1端とが負極性とされる。 In the present embodiment, when the load switch 14 and the drive switch 50 are closed, the first end of the primary coil 21 and the second end of the secondary coil 22 are positive, and the second end of the primary coil 21 is positive. The end and the first end of the secondary coil 22 are negative electrodes.

電力変換装置90は、ロードスイッチ14及び駆動スイッチ50の駆動を制御する制御装置40を備えている。制御装置40は、例えば、マイクロコンピュータにより構成されており、各端子41,42,43,44を通じて、1次側回路11に接続されている。 The power conversion device 90 includes a control device 40 that controls the drive of the load switch 14 and the drive switch 50. The control device 40 is composed of, for example, a microcomputer, and is connected to the primary circuit 11 through terminals 41, 42, 43, and 44, respectively.

具体的には、電圧端子41は、供給ライン16を介して、入力側電気経路L1における入力側コイル12とロードスイッチ14との間の接続点Kに接続されている。制御装置40は、供給ライン16を通じて電源電圧Vccの供給を受ける。電源電圧Vccは、制御装置40が動作するために必要な電圧である。 Specifically, the voltage terminal 41 is connected to the connection point K between the input side coil 12 and the load switch 14 in the input side electric path L1 via the supply line 16. The control device 40 receives the supply of the power supply voltage Vcc through the supply line 16. The power supply voltage Vcc is a voltage required for the control device 40 to operate.

起動用端子42は、抵抗R2を介してロードスイッチ14のゲートと接続されている。例えば、起動用端子42が、制御装置40の内部においてオープンドレイン回路に接続されている場合、起動信号SDがロー状態となることにより、ロードスイッチ14が閉状態となる。これにより、電力変換器10が起動状態となる。一方、起動信号SDがハイ状態となることにより、ゲートが不図示のグランドに接続され、ロードスイッチ14が開状態となる。これにより、電力変換器10が休止状態となる。 The start terminal 42 is connected to the gate of the load switch 14 via the resistor R2. For example, when the start terminal 42 is connected to the open drain circuit inside the control device 40, the load switch 14 is closed when the start signal SD is in the low state. As a result, the power converter 10 is put into the activated state. On the other hand, when the start signal SD is in the high state, the gate is connected to the ground (not shown) and the load switch 14 is in the open state. As a result, the power converter 10 goes into hibernation.

駆動用端子43から駆動スイッチ50のゲートに対して、駆動スイッチ50をオン状態又はオフ状態に制御する操作信号OUTが出力される。操作信号OUTがハイ状態(オン操作指令)となる期間では、駆動スイッチ50が閉状態となる。一方、操作信号OUTがロー状態(オフ操作指令)となる期間では、駆動スイッチ50が開状態となる。操作信号OUTは、電力変換器10の出力端子To1,To2からの要求出力値(例えば、要求出力電圧)に応じて生成される。詳しくは、要求出力値が大きいほど、駆動スイッチ50における1スイッチング周期Tswに対するオン期間Tonの比率を示すデューディDuty(=Ton/Tsw)が大きくなる。制御装置40がスイッチ制御部に相当する。 An operation signal OUT for controlling the drive switch 50 to be turned on or off is output from the drive terminal 43 to the gate of the drive switch 50. During the period when the operation signal OUT is in the high state (on operation command), the drive switch 50 is in the closed state. On the other hand, during the period when the operation signal OUT is in the low state (off operation command), the drive switch 50 is in the open state. The operation signal OUT is generated according to the required output value (for example, the required output voltage) from the output terminals To1 and To2 of the power converter 10. Specifically, the larger the required output value, the larger the due diligence (= Ton / Tsw) indicating the ratio of the on-period Ton to the one switching cycle Tsw in the drive switch 50. The control device 40 corresponds to the switch control unit.

電流検出端子44には、電流検出回路60の第1端が接続されている。制御装置40は、電流検出端子44を介して電流検出値CSを取得する。 The first end of the current detection circuit 60 is connected to the current detection terminal 44. The control device 40 acquires the current detection value CS via the current detection terminal 44.

次に、電力変換器10の動作を、図2を用いて説明する。図2(a)は、操作信号OUTの推移を示す。図2(b)は、電流検出値CSの推移を示す。 Next, the operation of the power converter 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows the transition of the operation signal OUT. FIG. 2B shows the transition of the current detection value CS.

時刻t1において、ロードスイッチ14が閉状態となり、電力変換器10が起動状態となる。 At time t1, the load switch 14 is closed and the power converter 10 is activated.

その後、操作信号OUTがハイ状態となることで、駆動スイッチ50が閉状態となる。そのため、1次コイル21に1次電流I1が流れ、トランス20に電力が蓄積される。このとき、2次コイル22から電流が流れ出そうとするが、ダイオード31により、電流の流れが阻止される。操作信号OUTがハイ状態となる期間では、1次コイル21からの電流が駆動スイッチ50を通じて電流検出回路60に流れ込み、電流検出端子44には、電流検出値CSが生じる(図2(b)参照)。 After that, when the operation signal OUT is in the high state, the drive switch 50 is in the closed state. Therefore, the primary current I1 flows through the primary coil 21, and electric power is stored in the transformer 20. At this time, a current tries to flow out from the secondary coil 22, but the current flow is blocked by the diode 31. During the period when the operation signal OUT is in the high state, the current from the primary coil 21 flows into the current detection circuit 60 through the drive switch 50, and the current detection value CS is generated at the current detection terminal 44 (see FIG. 2B). ).

操作信号OUTがロー状態となることで、駆動スイッチ50が開状態となる。そのため、トランス20に蓄積された電力がダイオード31を通じて出力される。操作信号OUTがロー状態となる期間では、電流検出回路60には電流が流れないため、電流検出値CSは0となる。そして、2次電流I2が0になった後、操作信号OUTにより駆動スイッチ50が再びオフ状態からオン状態に切り替えられる。 When the operation signal OUT is in the low state, the drive switch 50 is in the open state. Therefore, the electric power stored in the transformer 20 is output through the diode 31. During the period when the operation signal OUT is in the low state, no current flows through the current detection circuit 60, so the current detection value CS becomes 0. Then, after the secondary current I2 becomes 0, the drive switch 50 is switched from the off state to the on state again by the operation signal OUT.

制御装置40は、電流検出値CSを用いて、電力変換器10を過電流から保護する過電流保護処理を実施する。過電流保護処理では、電流検出値CSと過電流閾値TCとが比較されることにより、電力変換器10の過電流状態が判定される。過電流保護処理では、電流検出値CSが過電流閾値TCを超える場合、直流電源100から1次側回路11への給電が停止される。 The control device 40 uses the current detection value CS to perform an overcurrent protection process for protecting the power converter 10 from overcurrent. In the overcurrent protection process, the overcurrent state of the power converter 10 is determined by comparing the current detection value CS with the overcurrent threshold TC. In the overcurrent protection process, when the current detection value CS exceeds the overcurrent threshold TC, the power supply from the DC power supply 100 to the primary circuit 11 is stopped.

ここで、駆動スイッチ50のオン(導通)状態が維持される駆動スイッチ50の短絡故障が生じる場合がある。駆動スイッチ50に短絡故障が生じると、トランス20が磁気飽和し、電力変換器10の1次側回路11に過電流が流れるおそれがある。図2では、時刻t2の直前で駆動スイッチ50の短絡故障が生じている。このため、操作信号OUTがロー状態とされているものの、駆動スイッチ50のオン(導通)状態が維持されている。そのため、1次コイル21及び駆動スイッチ50に電流が流れ続け、時刻t3において電流検出値CSが過電流閾値TCを超えると、過電流が流れていることが制御装置40により判定される。 Here, a short-circuit failure of the drive switch 50 in which the on (conducting) state of the drive switch 50 is maintained may occur. If a short-circuit failure occurs in the drive switch 50, the transformer 20 may be magnetically saturated and an overcurrent may flow in the primary circuit 11 of the power converter 10. In FIG. 2, a short-circuit failure of the drive switch 50 occurs immediately before the time t2. Therefore, although the operation signal OUT is in the low state, the on (conducting) state of the drive switch 50 is maintained. Therefore, when the current continues to flow in the primary coil 21 and the drive switch 50 and the current detection value CS exceeds the overcurrent threshold TC at time t3, the control device 40 determines that the overcurrent is flowing.

駆動スイッチ50の短絡故障が生じる場合に流れる1次電流I1の上昇速度は、直流電源100からの入力電圧、電力供給線110の抵抗値、及び入力側電気経路L1における合成抵抗に応じて定まる。例えば、直流電源100と電力変換器10とを繋ぐ電力供給線110の経時劣化により抵抗値が大きくなることで、1次コイル21に流れる1次電流I1の上昇速度が低くなる。また、例えば、直流電源100の出力電圧が低いことにより、1次電流I1の上昇速度が低くなる。 The rate of increase of the primary current I1 that flows when a short-circuit failure of the drive switch 50 occurs is determined according to the input voltage from the DC power supply 100, the resistance value of the power supply line 110, and the combined resistance in the input side electric path L1. For example, the resistance value increases due to the deterioration of the power supply line 110 connecting the DC power supply 100 and the power converter 10 with time, so that the rate of increase of the primary current I1 flowing through the primary coil 21 decreases. Further, for example, because the output voltage of the DC power supply 100 is low, the rate of increase of the primary current I1 becomes low.

図3は、1次電流I1の上昇速度が図2に示した1次電流I1の上昇速度よりも低くなる場合の各波形の推移を示す。図3(a),図3(b)は、図2(a),図2(b)に対応している。 FIG. 3 shows the transition of each waveform when the rising speed of the primary current I1 is lower than the rising speed of the primary current I1 shown in FIG. 3 (a) and 3 (b) correspond to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

図3においても、操作信号OUTがハイ状態となる期間において、1次側回路11に1次電流I1が流れる。1次電流I1の上昇速度は、図2(b)に示す場合よりも低くなっている。図3(b)において、1次電流I1の上昇速度に応じた電流検出値CSの傾きは、図2(b)に示した電流検出値CSの傾き(一点鎖線で示す)よりも小さくなっている。 Also in FIG. 3, the primary current I1 flows through the primary circuit 11 during the period when the operation signal OUT is in the high state. The rate of increase of the primary current I1 is lower than that shown in FIG. 2 (b). In FIG. 3B, the slope of the current detection value CS according to the rising speed of the primary current I1 is smaller than the slope of the current detection value CS shown in FIG. 2B (shown by the alternate long and short dash line). There is.

時刻t11の直前に、駆動スイッチ50の短絡故障が生じたとする。この場合、その後操作信号OUTがロー状態となる期間においても、駆動スイッチ50のオン状態が維持されている。しかし、1次コイル21に流れる1次電流I1の上昇速度が低く、電流検出値CSが過電流閾値TCを超えるのに要する時間が、一点鎖線で示す電流検出値CSの上昇速度で過電流閾値TCを超えるのに要する時間(P1)よりも長くなっている。その結果、駆動スイッチ50の短絡故障の判定タイミングが遅延してしまう。なお、短絡故障時に流れる1次電流I1が低い値であっても、1次電流I1が長時間流れることで、1次側回路11が過熱状態となり得る。この場合、1次側回路11を構成する素子に不具合を生じさせるおそれがある。 It is assumed that a short-circuit failure of the drive switch 50 occurs immediately before the time t11. In this case, the ON state of the drive switch 50 is maintained even during the period when the operation signal OUT is subsequently in the low state. However, the rising speed of the primary current I1 flowing through the primary coil 21 is low, and the time required for the current detection value CS to exceed the overcurrent threshold TC is the overcurrent threshold at the rising speed of the current detection value CS indicated by the one-point chain line. It is longer than the time required to exceed TC (P1). As a result, the timing of determining the short-circuit failure of the drive switch 50 is delayed. Even if the primary current I1 flowing at the time of a short circuit failure is a low value, the primary side circuit 11 may be overheated due to the primary current I1 flowing for a long time. In this case, there is a possibility that the elements constituting the primary side circuit 11 may malfunction.

上述した問題に対処するための本実施形態の特徴的構成について説明する。電力変換器10では、駆動スイッチ50が開状態となることでトランス20の電力の蓄積が停止され、1次側回路11に1次電流I1が流れない期間が生じる。ここで、駆動スイッチ50に短絡故障が生じると、操作信号OUTがロー状態となる期間においても、駆動スイッチ50のオン(通電)状態が継続され、駆動スイッチ50に1次電流I1が流れ続ける。そのため、操作信号OUTがロー状態の期間に駆動スイッチ50に1次電流I1が継続して流れている状態から、駆動スイッチ50の短絡故障を判定することが可能となる。この場合、1次電流I1が流れていることを判定できればよいため、電流値の大きさを判定する必要はない。したがって、短絡故障を判定するための閾値を過電流閾値TCよりも小さくすることができる。 The characteristic configuration of this embodiment for dealing with the above-mentioned problems will be described. In the power converter 10, when the drive switch 50 is opened, the storage of electric power in the transformer 20 is stopped, and a period in which the primary current I1 does not flow in the primary circuit 11 occurs. Here, when a short-circuit failure occurs in the drive switch 50, the drive switch 50 is kept on (energized) even during the period when the operation signal OUT is in the low state, and the primary current I1 continues to flow in the drive switch 50. Therefore, it is possible to determine the short-circuit failure of the drive switch 50 from the state in which the primary current I1 is continuously flowing through the drive switch 50 while the operation signal OUT is in the low state. In this case, it is not necessary to determine the magnitude of the current value because it is sufficient if it can be determined that the primary current I1 is flowing. Therefore, the threshold value for determining the short-circuit failure can be made smaller than the overcurrent threshold value TC.

そこで、本実施形態では、制御装置40は、過電流閾値TCよりも小さい主短絡閾値TS1に基づいて、操作信号OUTがロー状態である期間において駆動スイッチ50の短絡故障を判定する。そして、制御装置40は、短絡故障及び過電流状態のいずれかを判定した場合に、直流電源100からトランス20への給電を停止させる。 Therefore, in the present embodiment, the control device 40 determines the short-circuit failure of the drive switch 50 during the period when the operation signal OUT is in the low state, based on the main short-circuit threshold TS1 smaller than the overcurrent threshold TC. Then, when the control device 40 determines either a short-circuit failure or an overcurrent state, the control device 40 stops the power supply from the DC power supply 100 to the transformer 20.

次に、図4を用いて、制御装置40により実施される短絡保護処理を説明する。図4に示す処理は、所定周期で繰り返し実施される。 Next, the short-circuit protection process performed by the control device 40 will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 4 is repeatedly performed at a predetermined cycle.

ステップS10では、電流検出値CSを取得する。ステップS10が電流検出部に相当する。 In step S10, the current detection value CS is acquired. Step S10 corresponds to the current detection unit.

ステップS11では、直流電源100からトランス20への給電開始期間中であるか否かを判定する。本実施形態において、給電開始期間は、ロードスイッチ14が開状態から閉状態に切り替えられてから所定期間経過するまでの期間である。直流電源100からトランス20への給電開始からの所定期間においては、第2コンデンサ15の静電容量やロードスイッチ14の開閉速度に応じて、1次コイル21に供給される入力電圧が緩やかに増加していく。そのため、給電開始からの所定期間においては、駆動スイッチ50に短絡故障が生じていたとしても、1次電流I1の上昇速度が低い値となる。そこで、本実施形態では、給電開始期間において、主短絡閾値TS1を用いて駆動スイッチ50の短絡故障を判定することで、短絡故障の判定を迅速に実施できるようにしている。 In step S11, it is determined whether or not the power supply starting period from the DC power supply 100 to the transformer 20 is in progress. In the present embodiment, the power supply start period is a period from when the load switch 14 is switched from the open state to the closed state until a predetermined period elapses. During a predetermined period from the start of power supply from the DC power supply 100 to the transformer 20, the input voltage supplied to the primary coil 21 gradually increases according to the capacitance of the second capacitor 15 and the opening / closing speed of the load switch 14. I will do it. Therefore, in a predetermined period from the start of power supply, even if a short-circuit failure occurs in the drive switch 50, the rate of increase of the primary current I1 becomes a low value. Therefore, in the present embodiment, the short-circuit failure can be quickly determined by determining the short-circuit failure of the drive switch 50 using the main short-circuit threshold TS1 during the power supply start period.

給電開始期間は、例えば、入力電圧により第2コンデンサ15の充電が開始されてから、第2コンデンサ15の端子間電圧が予め定められた電圧よりも大きくなるのに要する時間である。ステップS11が、開始判定部に相当する。すなわち、本実施形態では、短絡故障の判定は、電力変換器10の起動時から給電開始期間に渡って継続して実施される。 The power supply start period is, for example, the time required for the voltage between the terminals of the second capacitor 15 to become larger than a predetermined voltage after the charging of the second capacitor 15 is started by the input voltage. Step S11 corresponds to the start determination unit. That is, in the present embodiment, the determination of the short-circuit failure is continuously performed from the start of the power converter 10 to the power supply start period.

ステップS13〜S17では、操作信号OUTがロー状態である期間における電流検出値CSと主短絡閾値TS1との比較に基づいて、駆動スイッチ50の短絡故障を判定する。短絡故障により、操作信号OUTがロー状態となる期間においても1次電流I1が流れ続ける。このため、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きくなる期間が、短絡故障が生じていない場合よりも長くなる。そこで、本実施形態では、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きくなる継続時間を第1計測時間Co1として算出する。そして、第1計測時間Co1が所定の第1超過時間T1を超えた場合に、駆動スイッチ50の短絡故障が生じていると判定している。ステップS13〜S17が短絡判定部に相当する。 In steps S13 to S17, the short-circuit failure of the drive switch 50 is determined based on the comparison between the current detection value CS and the main short-circuit threshold TS1 during the period when the operation signal OUT is in the low state. Due to a short-circuit failure, the primary current I1 continues to flow even during the period when the operation signal OUT is in the low state. Therefore, the period during which the current detection value CS becomes larger than the main short-circuit threshold value TS1 is longer than that when the short-circuit failure does not occur. Therefore, in the present embodiment, the duration at which the current detection value CS becomes larger than the main short-circuit threshold value TS1 is calculated as the first measurement time Co1. Then, when the first measurement time Co1 exceeds the predetermined first excess time T1, it is determined that a short-circuit failure of the drive switch 50 has occurred. Steps S13 to S17 correspond to the short circuit determination unit.

まず、ステップS13では、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きいか否かを判定する。主短絡閾値TS1は、操作信号OUTがハイ状態となる期間において、1次コイル21に過電流が流れていない場合に想定される1次電流I1の範囲内の値である。 First, in step S13, it is determined whether or not the current detection value CS is larger than the main short-circuit threshold value TS1. The main short-circuit threshold value TS1 is a value within the range of the primary current I1 assumed when no overcurrent is flowing through the primary coil 21 during the period when the operation signal OUT is in the high state.

電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きい場合、ステップS14に進む。ステップS14では、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きくなる継続時間を示す第1計測時間Co1を増加させる。ステップS15では、ステップS13で増加させた第1計測時間Co1が第1超過時間T1以上であるか否かを判定する。本実施形態では、第1超過時間T1は、駆動スイッチ50の1スイッチング周期Tswよりも長い時間に設定されている。なお、第1超過時間T1は、例えば固定値に設定されていればよい。 If the current detection value CS is larger than the main short-circuit threshold value TS1, the process proceeds to step S14. In step S14, the first measurement time Co1 indicating the duration at which the current detection value CS becomes larger than the main short-circuit threshold value TS1 is increased. In step S15, it is determined whether or not the first measurement time Co1 increased in step S13 is equal to or greater than the first excess time T1. In the present embodiment, the first excess time T1 is set to be longer than the one switching cycle Tsw of the drive switch 50. The first excess time T1 may be set to a fixed value, for example.

第1超過時間T1は、電力変換器10の要求出力値に応じて可変設定されるものであってもよい。要求出力値の増加に応じて駆動スイッチ50のオン期間Tonが長くなる。そのため、第1超過時間T1は、要求出力値に基づいて、駆動スイッチ50のオン期間Tonよりも長くなるよう設定されてもよい。 The first excess time T1 may be variably set according to the required output value of the power converter 10. The on-period Ton of the drive switch 50 becomes longer as the required output value increases. Therefore, the first excess time T1 may be set to be longer than the ON period Ton of the drive switch 50 based on the required output value.

ステップS13において、電流検出値CSが主短絡閾値TS1未満である場合、ステップS17に進む。ステップS17では、第1計測時間Co1を0にリセットする。そして、図4の処理を一旦終了する。そのため、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きい期間が継続する間、第1計測時間Co1の増加が継続される。 If the current detection value CS is less than the main short-circuit threshold value TS1 in step S13, the process proceeds to step S17. In step S17, the first measurement time Co1 is reset to 0. Then, the process of FIG. 4 is temporarily terminated. Therefore, the increase of the first measurement time Co1 is continued while the period in which the current detection value CS is larger than the main short-circuit threshold value TS1 continues.

ステップS15において、第1計測時間Co1が第1超過時間T1よりも小さい場合、図4の処理を一旦終了する。 In step S15, when the first measurement time Co1 is smaller than the first excess time T1, the process of FIG. 4 is temporarily terminated.

電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きい期間が継続することで、ステップS15において、第1計測時間Co1が第1超過時間T1以上であると判定する。続くステップS16では、駆動スイッチ50の短絡故障が生じていると判定する。 Since the period in which the current detection value CS is larger than the main short-circuit threshold value TS1 continues, it is determined in step S15 that the first measurement time Co1 is equal to or greater than the first excess time T1. In the following step S16, it is determined that a short-circuit failure of the drive switch 50 has occurred.

ステップS18では、起動信号SDをハイ状態に変化させることで、ロードスイッチ14を開状態とする。そのため、直流電源100からトランス20への電力供給が停止され、電力変換器10が休止状態となる。そして、図4の処理を一旦終了する。 In step S18, the load switch 14 is opened by changing the start signal SD to the high state. Therefore, the power supply from the DC power supply 100 to the transformer 20 is stopped, and the power converter 10 is put into hibernation state. Then, the process of FIG. 4 is temporarily terminated.

ステップS11において、給電開始期間中でないと判定した場合、ステップS20に進む。すなわち、本実施形態では、給電開始期間の経過後は、主短絡閾値TS1を用いた短絡故障の判定を実施しないこととしている。 If it is determined in step S11 that the power supply start period is not in progress, the process proceeds to step S20. That is, in the present embodiment, the determination of the short circuit failure using the main short circuit threshold value TS1 is not performed after the elapse of the power supply start period.

ステップS20〜S26において、電力変換器10の過電流状態を判定する。 In steps S20 to S26, the overcurrent state of the power converter 10 is determined.

詳しくは、ステップS20では、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも大きいか否かを判定する。副短絡閾値TS2は、主短絡閾値TS1よりも大きな値であって、電力変換器10を休止状態とすることが望ましい1次電流I1の上昇速度に応じて定められた値である。本実施形態では、副短絡閾値TS2は、過電流閾値TCよりも大きな値とされている。 Specifically, in step S20, it is determined whether or not the current detection value CS is larger than the sub-short circuit threshold value TS2. The sub-short-circuit threshold value TS2 is a value larger than the main short-circuit threshold value TS1 and is a value determined according to the rate of increase of the primary current I1 in which it is desirable to put the power converter 10 in a dormant state. In the present embodiment, the sub-short circuit threshold TS2 has a value larger than the overcurrent threshold TC.

副短絡閾値TS2を用いた短絡故障の判定において、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも継続して大きくなる時間を、ステップS15において第1計測時間Co1を判定する第1超過時間T1よりも短くしている。本実施形態では、ステップS20において、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも継続して大きくなる時間を0としている。そのため、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも大きくなることで、ステップS25に進む。ステップS25では、駆動スイッチ50の短絡故障を判定する。ステップS27では、起動信号SDをハイ状態に変化させることで、ロードスイッチ14を開状態とする。そのため、電力変換器10が休止状態となる。そして、図4に示す処理を一旦終了する。 In the determination of the short circuit failure using the sub-short circuit threshold value TS2, the time during which the current detection value CS is continuously larger than the sub-short circuit threshold value TS2 is longer than the first excess time T1 for determining the first measurement time Co1 in step S15. I'm shortening it. In the present embodiment, in step S20, the time during which the current detection value CS continuously becomes larger than the sub-short circuit threshold value TS2 is set to 0. Therefore, when the current detection value CS becomes larger than the sub-short circuit threshold value TS2, the process proceeds to step S25. In step S25, a short-circuit failure of the drive switch 50 is determined. In step S27, the load switch 14 is opened by changing the start signal SD to the high state. Therefore, the power converter 10 goes into hibernation. Then, the process shown in FIG. 4 is temporarily terminated.

電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも小さければ、ステップS21〜S24,S26において、電力変換器10の過電流状態を判定する。ステップS21〜S24,S26が過電流判定部に相当する。 If the current detection value CS is smaller than the sub-short circuit threshold value TS2, the overcurrent state of the power converter 10 is determined in steps S21 to S24 and S26. Steps S21 to S24 and S26 correspond to the overcurrent determination unit.

ステップS21では、電流検出値CSが過電流閾値TCよりも大きいか否かを判定する。本実施形態では、過電流閾値TCは、主短絡閾値TS1よりも大きな値であって、かつ副短絡閾値TS2よりも小さな値である。本実施形態では、電流検出値CSが過電流閾値TCよりも大きくなる期間に基づいて、過電流状態を判定する。まず、ステップS22では、電流検出値CSが過電流閾値TCよりも大きくなる経過時間を示す第2計測時間Co2を増加させる。ステップS21において、電流検出値CSが過電流閾値TCよりも小さければ、ステップS24に進み、第2計測時間Co2を0にリセットする。そのため、第2計測時間Co2は、電流検出値CSが過電流閾値TCよりも大きくなる期間が継続することで増加する。 In step S21, it is determined whether or not the current detection value CS is larger than the overcurrent threshold TC. In the present embodiment, the overcurrent threshold TC is a value larger than the main short-circuit threshold TS1 and smaller than the sub-short-circuit threshold TS2. In the present embodiment, the overcurrent state is determined based on the period during which the current detection value CS becomes larger than the overcurrent threshold TC. First, in step S22, the second measurement time Co2, which indicates the elapsed time when the current detection value CS becomes larger than the overcurrent threshold value TC, is increased. If the current detection value CS is smaller than the overcurrent threshold value TC in step S21, the process proceeds to step S24, and the second measurement time Co2 is reset to 0. Therefore, the second measurement time Co2 increases as the period in which the current detection value CS becomes larger than the overcurrent threshold TC continues.

ステップS23では、第2計測時間Co2が第2超過時間T2以上であるか否かを判定する。第2超過時間T2は、例えば、一時的な電流検出値CSの増加と、過電流状態とを区別するための時間であり、実験や計算により定められた値である。第2計測時間Co2が第2超過時間T2未満であれば、図4の処理を一旦終了する。 In step S23, it is determined whether or not the second measurement time Co2 is equal to or greater than the second excess time T2. The second excess time T2 is, for example, a time for distinguishing between a temporary increase in the current detection value CS and an overcurrent state, and is a value determined by experiments and calculations. If the second measurement time Co2 is less than the second excess time T2, the process of FIG. 4 is temporarily terminated.

第2計測時間Co2が第2超過時間T2以上であれば、ステップS26に進む。ステップS26では、電力変換器10が過電流状態であると判定する。起動時において、短絡故障を判定しているため、ステップS26で肯定判定した場合、駆動スイッチ50が短絡故障していない可能性が高くなる。過電流状態であれば、短絡故障と異なり、操作信号OUTをロー状態にすることで、1次側回路11に1次電流I1が流れなくなる。ここで、起動用端子42がオープンドレイン回路に接続されている場合、起動信号SDがロー状態となることで、起動用端子42は不図示のグランドに接続される。この状態で、起動用端子42を通じて制御装置40に大電流が流れこむおそれがある。そこで、ステップS28に進む場合は、操作信号OUTをハイ状態に維持することで、駆動スイッチ50を開状態とする。そして、図4に示す処理を一旦終了する。なお、ステップS28において、駆動スイッチ50を開状態にすることに加えて、ロードスイッチ14を開状態としてもよい。 If the second measurement time Co2 is the second excess time T2 or more, the process proceeds to step S26. In step S26, it is determined that the power converter 10 is in an overcurrent state. Since the short-circuit failure is determined at the time of startup, if an affirmative determination is made in step S26, there is a high possibility that the drive switch 50 has not undergone a short-circuit failure. In the overcurrent state, unlike the short-circuit failure, the primary current I1 does not flow through the primary side circuit 11 by setting the operation signal OUT to the low state. Here, when the start terminal 42 is connected to the open drain circuit, the start signal SD is in the low state, so that the start terminal 42 is connected to a ground (not shown). In this state, a large current may flow into the control device 40 through the start terminal 42. Therefore, when proceeding to step S28, the drive switch 50 is opened by keeping the operation signal OUT in the high state. Then, the process shown in FIG. 4 is temporarily terminated. In step S28, in addition to opening the drive switch 50, the load switch 14 may be opened.

本実施形態では、図4の処理の次の制御周期において、操作信号OUTのロー状態への維持を解除する。なお、過電流状態の判定が所定回数以上の制御周期において繰り返す場合に、電力変換器10を停止状態とするものであってもよい。ステップS18,S27,S28が停止制御部に相当する。 In the present embodiment, the maintenance of the operation signal OUT in the low state is released in the next control cycle of the process of FIG. The power converter 10 may be stopped when the determination of the overcurrent state is repeated in a control cycle of a predetermined number of times or more. Steps S18, S27, and S28 correspond to the stop control unit.

次に、図5,図6を用いて、本実施形態に係る効果を説明する。図5は、給電開始から所定期間において、短絡故障の判定を説明するタイミングチャートである。図5(a)は、操作信号OUTの推移を示し、図5(b)は、電流検出値CSの推移を示す。図5(c)は、第1計測時間Co1の推移を示し、図5(d)は、ロードスイッチ14の駆動状態の推移を示す。図5では、時刻t27の直前で、駆動スイッチ50の短絡故障が生じている場合を例示している。 Next, the effects according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a timing chart for explaining the determination of short-circuit failure in a predetermined period from the start of power supply. FIG. 5A shows the transition of the operation signal OUT, and FIG. 5B shows the transition of the current detection value CS. FIG. 5C shows the transition of the first measurement time Co1, and FIG. 5D shows the transition of the driving state of the load switch 14. FIG. 5 illustrates a case where a short-circuit failure of the drive switch 50 occurs immediately before the time t27.

時刻t21において、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きな値となることで、第1計測時間Co1の増加が開始される。駆動スイッチ50の短絡故障が生じていないため、操作信号OUTがロー状態となる時刻t22において、駆動スイッチ50が閉状態から開状態に切り替えられる。そのため、時刻t22において、電流検出値CSが主短絡閾値TS1以下となり、第1計測時間Co1がリセットされる。時刻t21からt22の期間、時刻t23からt24の期間及び時刻t25からt26の期間も、時刻t21からt22の期間と同様である。 At time t21, when the current detection value CS becomes a value larger than the main short-circuit threshold value TS1, the increase of the first measurement time Co1 is started. Since the short-circuit failure of the drive switch 50 has not occurred, the drive switch 50 is switched from the closed state to the open state at the time t22 when the operation signal OUT is in the low state. Therefore, at time t22, the current detection value CS becomes equal to or less than the main short-circuit threshold value TS1, and the first measurement time Co1 is reset. The period from time t21 to t22, the period from time t23 to t24, and the period from time t25 to t26 are the same as the period from time t21 to t22.

時刻t27の直前のタイミングにおいて、駆動スイッチ50の短絡故障が生じる。このため、時刻t27において、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きな値となることで、第1計測時間Co1の増加が開始される。駆動スイッチ50が短絡故障しているため、時刻t27の後、操作信号OUTがロー状態となる時刻においても、第1計測時間Co1の増加が継続される。そして、時刻t28において、第1計測時間Co1が第1超過時間T1以上になることで、ロードスイッチ14が開状態となり、電力変換器10が休止状態となる。 At the timing immediately before the time t27, a short-circuit failure of the drive switch 50 occurs. Therefore, at time t27, when the current detection value CS becomes a value larger than the main short-circuit threshold value TS1, the increase of the first measurement time Co1 is started. Since the drive switch 50 has a short-circuit failure, the first measurement time Co1 continues to increase even at the time when the operation signal OUT is in the low state after the time t27. Then, at time t28, when the first measurement time Co1 becomes the first excess time T1 or more, the load switch 14 is opened and the power converter 10 is put into hibernation state.

次に、図6を用いて、給電開始から所定期間経過後の過電流状態の判定を説明する。図6(a),(b),(d)は、図5(a),(b),(d)にそれぞれ対応している。図6(c)は、第2計測時間Co2の推移を示している。図6では、時刻t31の直前において、駆動スイッチ50の短絡故障が生じている場合を例示している。 Next, the determination of the overcurrent state after a lapse of a predetermined period from the start of power supply will be described with reference to FIG. 6 (a), (b), and (d) correspond to FIGS. 5 (a), (b), and (d), respectively. FIG. 6C shows the transition of the second measurement time Co2. FIG. 6 illustrates a case where a short-circuit failure of the drive switch 50 occurs immediately before the time t31.

給電開始から所定期間経過後は、経過前よりも第2コンデンサ15の端子間電圧が高く、1次電流I1の上昇速度が図5(b)に示すものよりも大きくなる。 After a lapse of a predetermined period from the start of power supply, the voltage between the terminals of the second capacitor 15 is higher than before the lapse, and the rate of increase of the primary current I1 is higher than that shown in FIG. 5 (b).

時刻t31の直前で駆動スイッチ50の短絡故障が生じる。時刻t32において、電流検出値CSが過電流閾値TCよりも大きくなることで、第2計測時間Co2の増加が開始される。駆動スイッチ50の短絡故障により、第2計測時間Co2の増加が継続される。第2計測時間Co2が第2超過時間T2以上となる前に、時刻t33において、電流検出値CSが副短絡閾値TS2を超える。そのため、ロードスイッチ14が開状態となり、電力変換器10が休止状態となる。 A short-circuit failure of the drive switch 50 occurs immediately before the time t31. At time t32, when the current detection value CS becomes larger than the overcurrent threshold value TC, the increase of the second measurement time Co2 is started. Due to the short-circuit failure of the drive switch 50, the second measurement time Co2 continues to increase. Before the second measurement time Co2 becomes the second excess time T2 or more, the current detection value CS exceeds the sub-short circuit threshold TS2 at time t33. Therefore, the load switch 14 is opened and the power converter 10 is hibernated.

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to the present embodiment described above, the following effects are obtained.

・制御装置40は、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも継続して大きくなる第1計測時間Co1がオン操作指令となる期間を示す第1超過時間T1よりも長い場合に、駆動スイッチ50の短絡故障が生じていると判定した。この場合、主短絡閾値TS1を過電流閾値TCよりも小さくすることができるため、短絡故障時に流れる電流の上昇速度が低い場合であっても、短絡故障を適正に判定することができる。また、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きくなる期間が、オン操作指令となる期間よりも長くなることを短絡故障の判定条件とした。これにより、ノイズ等による短絡故障の誤判定を防止することができる。 When the current detection value CS is continuously larger than the main short-circuit threshold value TS1 and the first measurement time Co1 is longer than the first excess time T1 indicating the period during which the ON operation command is issued, the control device 40 is driven by the drive switch 50. It was determined that a short-circuit failure had occurred. In this case, since the main short-circuit threshold value TS1 can be made smaller than the overcurrent threshold value TC, the short-circuit failure can be appropriately determined even when the rate of increase of the current flowing at the time of the short-circuit failure is low. Further, the short-circuit failure determination condition is that the period during which the current detection value CS becomes larger than the main short-circuit threshold value TS1 is longer than the period during which the on-operation command is issued. This makes it possible to prevent erroneous determination of short-circuit failure due to noise or the like.

・制御装置40は、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きい副短絡閾値TS2を超える場合にも駆動スイッチ50に短絡故障が生じていることを判定することとした。この場合、電流上昇速度が大きい場合は、短絡故障が判定されるため、短絡故障を迅速に判定することができる。 The control device 40 determines that a short-circuit failure has occurred in the drive switch 50 even when the current detection value CS exceeds the sub-short-circuit threshold TS2, which is larger than the main short-circuit threshold TS1. In this case, when the current rise rate is large, the short-circuit failure is determined, so that the short-circuit failure can be determined quickly.

・制御装置40は、短絡故障を判定した場合に、ロードスイッチ14を開状態に切り替え、直流電源100からトランス20への給電を停止させることとした。この場合、短絡故障に伴う過熱により、電力変換器10を構成する各素子が劣化するのを防止することができる。 When the control device 40 determines that a short-circuit failure has occurred, the load switch 14 is switched to the open state to stop the power supply from the DC power supply 100 to the transformer 20. In this case, it is possible to prevent each element constituting the power converter 10 from deteriorating due to overheating caused by a short-circuit failure.

・制御装置40は、直流電源100による給電開始を判定してから所定期間内において、駆動スイッチ50の短絡故障を判定することとした。第2コンデンサ15が設けられているため、給電開始から所定期間内においては、駆動スイッチ50に流れる電流の上昇速度が低くなりやすい。この場合であっても、駆動スイッチ50の短絡故障を迅速に判定することができる。 The control device 40 determines the short-circuit failure of the drive switch 50 within a predetermined period after determining the start of power supply by the DC power supply 100. Since the second capacitor 15 is provided, the rate of increase of the current flowing through the drive switch 50 tends to decrease within a predetermined period from the start of power supply. Even in this case, the short-circuit failure of the drive switch 50 can be quickly determined.

(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be mainly described.

この第2実施形態では、電流検出値CSを主短絡閾値TS1と比較する期間を、操作信号OUTがロー状態となる期間に限定している。 In this second embodiment, the period for comparing the current detection value CS with the main short-circuit threshold value TS1 is limited to the period during which the operation signal OUT is in the low state.

図7は、第2実施形態に係る制御装置40により実施される短絡保護処理を説明するフローチャートである。図7に示す処理は、制御装置40により所定周期で繰り返し実施される。 FIG. 7 is a flowchart illustrating a short-circuit protection process carried out by the control device 40 according to the second embodiment. The process shown in FIG. 7 is repeatedly performed by the control device 40 at a predetermined cycle.

ステップS11において給電開始中であることを判定した場合、ステップS31に進む。ステップS31では、操作信号OUTがロー状態であるか否かを判定する。操作信号OUTがロー状態でなければ、図7の処理を一旦終了する。操作信号OUTがロー状態であれば、ステップS13に進む。ステップS31が状態判定部に相当する。 If it is determined in step S11 that power supply is being started, the process proceeds to step S31. In step S31, it is determined whether or not the operation signal OUT is in the low state. If the operation signal OUT is not in the low state, the process of FIG. 7 is temporarily terminated. If the operation signal OUT is in the low state, the process proceeds to step S13. Step S31 corresponds to the state determination unit.

ステップS13では、電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きいか否かを判定する。電流検出値CSが主短絡閾値TS1よりも大きければ、ステップS16に進み、駆動スイッチ50の短絡故障が生じていることを判定する。その後、ステップS18に進む。 In step S13, it is determined whether or not the current detection value CS is larger than the main short circuit threshold value TS1. If the current detection value CS is larger than the main short-circuit threshold value TS1, the process proceeds to step S16, and it is determined that a short-circuit failure of the drive switch 50 has occurred. Then, the process proceeds to step S18.

なお、この第2実施形態においても、ステップS11において給電開始期間中でないと判定した場合、ステップS20に進む。 Also in this second embodiment, if it is determined in step S11 that the power supply start period is not in progress, the process proceeds to step S20.

以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態)
第3実施形態では、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。
(Third Embodiment)
In the third embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be mainly described.

第3実施形態では、図8に示すように、電力変換器10は、2つの駆動スイッチを備えており、各駆動スイッチの短絡故障が生じているか否かが判定される。図8は、第3実施形態に係る電力変換器10の構成図である。図8では、2つの駆動スイッチを備える電力変換装置として、プッシュプル型の電力変換器を示している。 In the third embodiment, as shown in FIG. 8, the power converter 10 includes two drive switches, and it is determined whether or not a short-circuit failure of each drive switch has occurred. FIG. 8 is a configuration diagram of the power converter 10 according to the third embodiment. FIG. 8 shows a push-pull type power converter as a power converter including two drive switches.

電力変換器10において、1次側回路11と、2次側回路30とは、トランス70を介して結合されている。トランス70の1次コイル71には、1次側センタタップCT1が設けられている。1次側センタタップCT1は、ロードスイッチ14のドレインに接続されている。1次コイル71のうち、1次側センタタップCT1から第1端までを第1コイル部73とし、1次側センタタップCT1から第2端までを第2コイル部74と称すこととする。トランス70の2次コイル72には、2次側センタタップCT2が設けられている。2次側センタタップCT2は、出力側コイル35を介して第1出力側電気経路L2に接続されている。2次コイル72のうち、2次側センタタップCT2から2次コイル72の第1端までを第3コイル部75とし、2次側センタタップCT2から第2端までを第4コイル部76と称すこととする。 In the power converter 10, the primary side circuit 11 and the secondary side circuit 30 are coupled via a transformer 70. The primary coil 71 of the transformer 70 is provided with a primary side center tap CT1. The primary side center tap CT1 is connected to the drain of the load switch 14. Of the primary coil 71, the primary side center tap CT1 to the first end is referred to as the first coil portion 73, and the primary side center tap CT1 to the second end is referred to as the second coil portion 74. The secondary coil 72 of the transformer 70 is provided with a secondary center tap CT2. The secondary side center tap CT2 is connected to the first output side electric path L2 via the output side coil 35. Of the secondary coil 72, the part from the secondary side center tap CT2 to the first end of the secondary coil 72 is referred to as the third coil portion 75, and the part from the secondary side center tap CT2 to the second end is referred to as the fourth coil portion 76. I will do it.

第3コイル部75は、第1ダイオード33のカソードに接続されており、第4コイル部76は、第2ダイオード34のカソードに接続されている。第1,第2ダイオード33,34のそれぞれのアノードは、第2出力側電気経路L3に接続されている。 The third coil portion 75 is connected to the cathode of the first diode 33, and the fourth coil portion 76 is connected to the cathode of the second diode 34. The anodes of the first and second diodes 33 and 34 are connected to the second output side electric path L3.

本実施形態では、駆動用スイッチとして、第1スイッチ51と第2スイッチ52とを備えている。本実施形態において、第1,第2スイッチ51,52は、NチャネルMOSFETである。第1スイッチ51及び第2スイッチ52の各ドレインは、1次コイル71の両端のそれぞれに接続されている。具体的には、第1スイッチ51は、1次コイル71における第1コイル部73に接続されており、第2スイッチ52は第2コイル部74に接続されている。 In the present embodiment, the first switch 51 and the second switch 52 are provided as drive switches. In this embodiment, the first and second switches 51 and 52 are N-channel MOSFETs. Each drain of the first switch 51 and the second switch 52 is connected to both ends of the primary coil 71. Specifically, the first switch 51 is connected to the first coil portion 73 of the primary coil 71, and the second switch 52 is connected to the second coil portion 74.

電力変換器10は、電流検出回路として、第1検出回路61と、第2検出回路62とを備えている。第1検出回路61の第1端は、第1スイッチ51のソースに接続され、第2端はグランドに接続されている。第2検出回路62の第1端は、第2スイッチ52のソースに接続され、第2端はグランドに接続されている。本実施形態においても、第1,第2検出回路61,62はシャント抵抗により構成されている。 The power converter 10 includes a first detection circuit 61 and a second detection circuit 62 as current detection circuits. The first end of the first detection circuit 61 is connected to the source of the first switch 51, and the second end is connected to the ground. The first end of the second detection circuit 62 is connected to the source of the second switch 52, and the second end is connected to the ground. Also in this embodiment, the first and second detection circuits 61 and 62 are composed of shunt resistors.

制御装置40は、操作信号OUTを出力する駆動用端子として第1駆動用端子45及び第2駆動用端子46を備え、電流検出値CSを検出する検出端子として、第1検出端子48及び第2検出端子47を備えている。第1駆動用端子45からは、第1スイッチ51の駆動を制御する第1操作信号OUT1が出力される。第2駆動用端子46からは、第2スイッチ52の駆動を制御する第2操作信号OUT2が出力される。第1検出端子48には、第1検出回路61の第1端が接続されている。また、第2検出端子47には、第2検出回路62の第1端が接続されている。 The control device 40 includes a first drive terminal 45 and a second drive terminal 46 as drive terminals for outputting an operation signal OUT, and first detection terminals 48 and second as detection terminals for detecting the current detection value CS. The detection terminal 47 is provided. From the first drive terminal 45, a first operation signal OUT1 that controls the drive of the first switch 51 is output. From the second drive terminal 46, a second operation signal OUT2 that controls the drive of the second switch 52 is output. The first end of the first detection circuit 61 is connected to the first detection terminal 48. Further, the first end of the second detection circuit 62 is connected to the second detection terminal 47.

第1,第2スイッチ51,52は、制御装置40から出力される第1,第2操作信号OUT1,OUT2に応じてそれぞれ閉状態と開状態とに制御される。第1スイッチ51が閉状態とされ、第2スイッチ52が開状態とされることで、直流電源100と、1次コイル71の第1コイル部73と、第1検出回路61とを含む閉回路が形成され、この閉回路に1次電流I1が流れる。また、第1スイッチ51が閉状態とされ、第2スイッチ52が開状態とされることで、直流電源100と、1次コイル71の第2コイル部74と、第2検出回路62とを含む閉回路が形成され、この閉回路に1次電流I1が流れる。 The first and second switches 51 and 52 are controlled to a closed state and an open state according to the first and second operation signals OUT1 and OUT2 output from the control device 40, respectively. When the first switch 51 is closed and the second switch 52 is opened, a closed circuit including the DC power supply 100, the first coil portion 73 of the primary coil 71, and the first detection circuit 61 is included. Is formed, and the primary current I1 flows through this closed circuit. Further, when the first switch 51 is closed and the second switch 52 is opened, the DC power supply 100, the second coil portion 74 of the primary coil 71, and the second detection circuit 62 are included. A closed circuit is formed, and a primary current I1 flows through this closed circuit.

第1スイッチ51が開状態となる期間では、第1検出回路61には電流が流れず、第2スイッチ52が開状態となる期間では、第2検出回路62には電流が流れない。そのため、制御装置40は、第1電流検出値CS1が主短絡閾値TS1よりも継続して大きくなる期間が第1超過時間T1以上であると判定した場合に、第1スイッチ51の短絡故障を判定する。また、制御装置40は、第2電流検出値CS2が主短絡閾値TS1よりも継続して大きくなる期間が第1超過時間T1を超えた場合に、第2スイッチ52の短絡故障を判定する。 During the period when the first switch 51 is in the open state, no current flows through the first detection circuit 61, and during the period when the second switch 52 is in the open state, no current flows through the second detection circuit 62. Therefore, the control device 40 determines the short-circuit failure of the first switch 51 when it is determined that the period during which the first current detection value CS1 is continuously larger than the main short-circuit threshold value TS1 is equal to or longer than the first excess time T1. do. Further, the control device 40 determines the short-circuit failure of the second switch 52 when the period in which the second current detection value CS2 continuously increases from the main short-circuit threshold value TS1 exceeds the first excess time T1.

(その他の実施形態)
第1実施形態において、給電開始から所定期間において、副短絡閾値TS2を用いた駆動スイッチ50の短絡故障判定を実施してもよい。この場合、例えば、図4のステップS12の後、制御装置40は、電流検出値CSと副短絡閾値TS2との比較を行う。そして、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも大きいと判定すれば、ステップS16に進み短絡故障を判定する。一方、電流検出値CSが副短絡閾値TS2未満であると判定すれば、ステップS13に進み、電流検出値CSと主短絡閾値TS1との比較を行う。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the short-circuit failure determination of the drive switch 50 using the sub-short-circuit threshold value TS2 may be performed in a predetermined period from the start of power supply. In this case, for example, after step S12 in FIG. 4, the control device 40 compares the current detection value CS with the sub-short circuit threshold value TS2. Then, if it is determined that the current detection value CS is larger than the sub-short circuit threshold value TS2, the process proceeds to step S16 to determine the short-circuit failure. On the other hand, if it is determined that the current detection value CS is less than the sub-short circuit threshold TS2, the process proceeds to step S13, and the current detection value CS and the main short-circuit threshold TS1 are compared.

・短絡故障の判定と、過電流状態の判定とが同じ期間に実施されるものであってもよい。この場合、制御装置40は、電流検出値CSを、副短絡閾値TS2、過電流閾値TC、主短絡閾値TS1の順序で比較することで、短絡故障及び過電流状態の判定を実施すればよい。 -The determination of the short circuit failure and the determination of the overcurrent state may be performed in the same period. In this case, the control device 40 may determine the short-circuit failure and the overcurrent state by comparing the current detection value CS in the order of the sub-short-circuit threshold TS2, the overcurrent threshold TC, and the main short-circuit threshold TS1.

・図4のステップS20において、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも継続して大きくなる時間を判定するものであってもよい。この場合、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも継続して大きくなる時間は、ステップS15において、第1計測時間Co1を判定する第1超過時間T1よりも短い時間であればよい。例えば、ステップS20において、電流検出値CSが副短絡閾値TS2よりも継続して大きくなる時間を計測時間として計測する。そして、計測時間が第1超過時間T1よりも短い時間を示す第3超過時間T3よりも大きい場合に、ステップS25に進み、駆動スイッチ50の短絡故障を判定する。 -In step S20 of FIG. 4, the time during which the current detection value CS continuously becomes larger than the sub-short circuit threshold value TS2 may be determined. In this case, the time during which the current detection value CS continuously increases from the sub-short circuit threshold value TS2 may be shorter than the first excess time T1 for determining the first measurement time Co1 in step S15. For example, in step S20, the time during which the current detection value CS continuously becomes larger than the sub-short circuit threshold value TS2 is measured as the measurement time. Then, when the measurement time is larger than the third excess time T3, which indicates a time shorter than the first excess time T1, the process proceeds to step S25, and a short-circuit failure of the drive switch 50 is determined.

・駆動スイッチに流れる電流を検出する電流検出部の設置個所としては、図1に示したものに限らない。例えば、1次コイル21の第2端からグランドまでの電気経路の任意の箇所を設置個所としてもよい。 -The installation location of the current detection unit that detects the current flowing through the drive switch is not limited to that shown in FIG. For example, any location on the electrical path from the second end of the primary coil 21 to the ground may be used as the installation location.

・電力変換器は、非絶縁型かつチョッパ型のDC/DCコンバータであってもよい。 The power converter may be a non-isolated and chopper type DC / DC converter.

10…電力変換器、40…制御装置、50…駆動スイッチ、100…直流電源。 10 ... power converter, 40 ... control device, 50 ... drive switch, 100 ... DC power supply.

Claims (5)

磁気エネルギを蓄積するインダクタ(20)と、
オン状態となることで、電力源(100)からの給電により前記インダクタに磁気エネルギを蓄積させ、オフ状態となることで、前記インダクタから給電対象に対して電力を出力させるスイッチ(50)と、
前記スイッチに流れる電流を検出する電流検出部(60)と、
前記電力源からの電力を前記インダクタに供給する入力側電気経路(L1)において、前記インダクタに並列接続されるコンデンサ(15)と、を備える電力変換器に適用される電力変換器の制御装置(40)において、
前記スイッチをオン状態に制御するオン操作指令と、前記スイッチをオフ状態に制御するオフ操作指令とからなる操作信号(OUT)を出力するスイッチ制御部と、
前記電流検出部の検出値と所定の過電流閾値(TC)との比較に基づいて、前記スイッチに過電流が流れている状態である過電流状態を判定する過電流判定部と、
前記電力源から前記インダクタへの給電開始を判定する開始判定部と、
前記開始判定部により前記給電開始が判定されてから所定期間内において、前記過電流閾値よりも小さい主短絡閾値(TS1)と、前記操作信号が前記オフ操作指令となる期間を含む期間における前記電流検出部の検出値(CS)との比較に基づいて、前記スイッチの短絡故障が生じていることを判定する短絡判定部と、を備える電力変換器の制御装置。
An inductor (20) that stores magnetic energy and
A switch (50) that stores magnetic energy in the inductor by power supply from the power source (100) when it is turned on, and outputs power from the inductor to the power supply target when it is turned off.
A current detection unit (60) that detects the current flowing through the switch, and
A power converter control device ( L1) applied to a power converter including a capacitor (15) connected in parallel to the inductor in an input-side electrical path (L1) that supplies power from the power source to the inductor. In 40),
A switch control unit that outputs an operation signal (OUT) including an on operation command that controls the switch to the on state and an off operation command that controls the switch to the off state.
An overcurrent determination unit that determines an overcurrent state in which an overcurrent is flowing through the switch based on a comparison between the detection value of the current detection unit and a predetermined overcurrent threshold value (TC).
A start determination unit that determines the start of power supply from the power source to the inductor, and
Within a predetermined period after the start determination unit determines the start of power supply, the current in a period including a main short-circuit threshold value (TS1) smaller than the overcurrent threshold value and a period in which the operation signal becomes the off operation command. A control device for a power converter including a short-circuit determination unit for determining that a short-circuit failure of the switch has occurred based on a comparison with a detection value (CS) of the detection unit.
前記短絡判定部は、前記給電開始が判定されてから前記所定期間内において、前記電流検出部の検出値が前記主短絡閾値よりも大きくなる期間が、前記操作信号が前記オン操作指令となる期間よりも長いと判定した場合に、前記スイッチの短絡故障が生じていることを判定する請求項1に記載の電力変換器の制御装置。 In the short-circuit determination unit, the period during which the detection value of the current detection unit becomes larger than the main short-circuit threshold within the predetermined period after the determination of the start of power supply is the period during which the operation signal is the on operation command. The control device for a power converter according to claim 1, wherein it is determined that a short-circuit failure of the switch has occurred when it is determined that the length is longer than that of the switch. 前記操作信号が前記オフ操作指令となっているか前記オン操作指令となっているかを判定する状態判定部を備え、
前記短絡判定部は、前記給電開始が判定されてから前記所定期間内のうち、前記状態判定部により前記操作信号が前記オフ操作指令になっていると判定された期間において、前記電流検出部の検出値が前記主短絡閾値よりも大きいと判定した場合に、前記スイッチの短絡故障が生じていることを判定する請求項1に記載の電力変換器の制御装置。
A state determination unit for determining whether the operation signal is the off operation command or the on operation command is provided.
The short-circuit determination unit of the current detection unit is within the predetermined period after the power supply start is determined, during the period when the state determination unit determines that the operation signal is the off operation command. The control device for a power converter according to claim 1, wherein when it is determined that the detected value is larger than the main short-circuit threshold value, it is determined that a short-circuit failure of the switch has occurred.
前記短絡判定部は、前記給電開始が判定されてから前記所定期間が経過した後において、前記電流検出部の検出値が前記主短絡閾値よりも大きい副短絡閾値を超える場合に前記スイッチに短絡故障が生じていることを判定する請求項2に記載の電力変換器の制御装置。 The short determination unit, a short circuit after the said feed start has elapsed the predetermined period is determined, before Symbol switch when the detected value of the current detection unit exceeds the sub-short circuit threshold greater than said main short threshold The control device for a power converter according to claim 2, wherein it is determined that a failure has occurred. 前記短絡故障が判定された場合に、前記電力源から前記インダクタへの給電を停止させる停止制御部を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換器の制御装置。 The control device for a power converter according to any one of claims 1 to 4, further comprising a stop control unit for stopping power supply from the power source to the inductor when the short-circuit failure is determined.
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