TW556404B - Control apparatus of DC/DC converter - Google Patents

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556404 A7 B7 五、發明説明（j (本發明所屬之技術領域） 本發明係有關於一種備有用於傳達在電動汽車所使用 之絕緣型D C / D C換流器的主電路電壓資訊之機構的 D C / D C換流器之控制裝置。 C習知技術） 圖8，圖9係表D C / D C換流器的習知側。 在該些圖中，1爲輔助蓄電裝置，2爲主蓄電裝置， 3爲控制電路，4爲光耦合器，5爲閘極驅動電路，7爲 電壓判定器，Q 1，Q 2爲作爲開關元件的場效電晶體（ MOSFET) ，D1，D2爲二極體，圖8爲將開關元 件Q 1 ，Q 2，或圖9爲將開關元件Q 1分別作〇N/ 〇F F，而將主蓄電裝置2的電力傳達到輔助蓄電裝置1 〇 亦即，當視爲D C / D C換流器單體時，則即使控制 電路3被結合到至蓄電裝置2側的電位，或被結合到輔助 蓄電裝置1側的電位時也不會發生問題。但是，當爲車載 使用時，作爲輔助蓄電裝置1的1 2 V電池的（一）電極 被連接到車體，而D C / D C換流器的控制電路必須要以 該車體電位作爲基準，而與車子之E C U (引擎控制單元 )等的控制電路進行信號之授受。因此，D C / D C換流 器的控制電路3則在電位上被設置在輔助蓄電裝置1側。 又，主蓄電裝置2爲了要使電源切入或是遮掉雜訊’則成 爲一在電位上從輔助蓄電裝置1上昇的狀態。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慈財產笱員工消費合作杜印製 -4 - 556404 A7 B7 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2) 在上述的構成中，被設置在主蓄電裝置2側的開關元 件Ql，Q2，二極體Dl，D2等的零件，爲了要防止 因爲超出耐壓極限而發生故障，當主蓄電裝置2的電壓溫 高時，則必須要停止控制D C /D C換流器。又，當主蓄 電裝置2 2的電壓過低，由於無法獲得目標電壓，因此停 止控制。因此，必須要將主蓄電裝置2的過/不足狀態傳 到已絕緣的控制側。 在此，以往爲了要將主蓄電裝置2的過不足狀態當作 絕緣信號而傳送到控制側，乃使用圖所示的光耦合器4。 (本發明所要解決的課題） 但是在使用環境條件嚴格的車載用電源中，光耦合器 4的傳達效率則經長時間後容易降低，且會因爲零件的變 動，而無法將主蓄電裝置2的過不足狀態傳達到控制側。 (解決課題的手段） 爲了要解決該課題，第1項的發明，其主要係針對一 根據被配置在第1電源側的控制電路來驅動驅動變壓器的 一次側，且根據此時在驅動變壓器之二次側所感應的電壓 來驅動被配置在絕緣自控制電路之第2電源測之開關元件 的D C/D C換流器之控制裝置，其特徵在於： 監視上述第2電源的電壓，當其未位在所設定的範圍 內時，則讓上述驅動變壓器的二次側短路，此時，控制電 路則根據檢測出流經一次側之驅動變壓器的電流變化的現 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 556404 A7 B7 五、發明説明（3) 象，來判定第2電源的電壓未位在所設定的範圍。 在上述第1項的發明中， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當上述驅動變壓器的二次側爲多數繞線時，只在1個 繞線設置短路電路（第2項的發明），或 當上述驅動變壓器的二次側爲多數繞線時，則在各繞 線設置短路電路（第3項的發明），或 當上述驅動變壓器的二次側爲多數繞線時，則在1個 繞線設置短路電路，在其他的繞線則設置一當不該繞線所 感應的電壓較預定的臨限値爲小時不會將驅動電力供給到 開關元件的附加電路（第4項的發明） 在第5項的發明中，其主要係針對一根據被配置在第 1電源側的控制電路來驅動驅動變壓器的一次側，且根據 此時在驅動變壓器之二次側所感應的電壓來驅動被配置在 絕緣自控制電路之第2電源側之開關元件的D C / D C換 流器之控制裝置，其特徵在於： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 監視上述第2電源的電壓，當其未位在所設定的範圍 內時則讓1個驅動變壓器的二次側短路，而控制電路則根 據檢測出流經發生短路之驅動變壓器之一次側的電流變大 的現象來判定第2電源的電壓未位在所設定的範圍內。 在第6項的發明中，其主要係針對一根據被配置在第 1電源側的控制電路來驅動驅動變壓器的一次側，且根據 此時在驅動變壓器之二次側所感應的電壓來驅動被配置在 絕緣自控制電路之第2電源側之開關元件的D C / D C換 流器之控制裝置，其特徵在於： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -6- 556404 A7 B7 五、發明説明（j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 監視上述第2電源的電壓，當其未位在所設定的範圍 內時則讓上述多個驅動變壓器的二次側短路，而控制電路 則根據檢測出流經已發生短路之驅動變壓器之任——次側 的電流變大的現象來判定第2電源的電壓未位在所設定的 範圍內。 在上述第1項至第6項之任一項的發明中，設置一當 檢測出上述第2電源的電壓未位在所設定的範圍時，會保 持已檢測之現象的保持電路（第7項的發明），或當檢測 出上述第2電源的電壓未位在所設定的範圍內時可以讓轉 換動作停止（第8項的發明）。 (發明的實施形態） 圖1爲本發明之實施形態的構成圖。 由圖可知，相較於圖8所示的習知例乃省略掉光耦合 器，而改採如圖2所示，設置一在習知例附加上電流檢測 器R 1，比較器5 1，鎖存電路5 2以及開關元件Q 3， 一極體D 4等的聞極驅動電路。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 又，用於判別主蓄電裝置2之電壓V m之狀態的電壓 判定器7，則如圖3所示係由不足電壓判定部7 1以及過 電壓判定部7 2所構成，當主蓄電裝置2的電壓V m位在 適當的範圍內時，則電壓判定器7的輸出G 4成爲、、L 〃 ，開關元件Q 4成爲開放狀態，當爲過不足電壓時，則輸 出G 4成爲★ Η 〃而開關元件Q 4成爲短路狀態。 因此，在圖1中，在控制側的驅動變壓器電流，若電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 556404 A7 B7 五、發明説明（5) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 壓V m位在適當的範圍內時，當結束供給閘極電流，則不 會減小而收歛到小的値I a，根據電流檢測器R i來檢測 Va=Ri · la的電壓。另一方面，當電壓Vm處於過 不足電壓狀態時，由於驅動變壓器的二次側繞線S 1會因 爲開關元件Q 4而短路，因此，變壓器的驅動電流會過渡 地成爲大的値I b，而檢測出V b = R i · I b的電壓。 因此，藉由將比較器5 1的比較値V s設定成V a < V s < V b，可以在控制側檢測出主蓄電裝置2之電壓V m之 狀態。 當驅動變壓器的一次側被驅動時，則即使二次側S 1 繞線被短路，在S 2繞線也會感應若干的電壓。在上，開 關Q 2的閘極電壓選擇較該感應電壓爲高的Μ〇S F E T ，藉此不需要在S 2繞線側的閘極驅動電路設置特別的附 加電路。相反地，當不能選擇適當的Μ 0 S F Ε Τ時，則 利用適當的附加電路來因應。該附加電路是一當在S 2繞 線所感應的電壓較Q 2的臨限値電壓爲大時用來防止開關 Q 2之〇Ν狀態者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鎖存電路5 2例如由正反器所構成，當比較器5 1檢 測出過不足電壓時，則具有將其加以鎖存的功能。如此的 電源裝置，由於一般而言，從閘極驅動電路5 3將信號供 給到可短時間內使〇Ν ·〇F F反覆的開關元件Q 3，因 此，驅動變壓器的驅動電流，即使在二次側被短路，也只 會過渡性地變大，而立即地衰減。因此，有可能無法適時 地檢測出V m的過不足狀態。鎖存電路5 2則是爲了要確 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） -8- 556404 A7 B7 五、發明説明（β) 6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實地檢測出該過不足電壓而設。此外，當該鎖存電路5 2 動作時，則停止控制D C / D C換流器，而能夠在發生過 不足電壓後之最初的驅動時停止控制。 在控制側爲了要確認過不足電壓狀態是否持續，乃將 鎖存電路5 2的鎖存狀態加以重置，而使控制再度回到運 轉狀態。又，此時若過不足電壓狀態持續時，由於Q 4的 短路是持續，因此控制側會再度檢測到超出比較値V s的 電壓而停止控制。此時，由於驅動信號未被供給到Q 1， Q2，而Ql ，Q2保持OFF，因此不需要考慮因爲從 〇N狀態變成〇F F狀態時所產生的湧動電壓而造成之 Q 1，Q 2等之故障的情形。此外，當V m回到適當電壓 範圍時，由於鎖存電路5 2未動作，因此成爲運轉狀態。 圖4爲顯示D C / D C換流器的構成爲圖9的閘極驅 動電路。由同圖所示，只是從圖2省略了二次繞線S2， 至於其他的部分，由於相同，因此省略其說明。 圖5爲閘極驅動電路之其他的例子。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖2的驅動變壓器的S 2繞線側設置開關元件Q 5 。而在過不足電壓時，是一即使S 1繞線S 2被短路，也 可以推測能夠在S 2繞線感應可以驅動Q 2之電壓的附加 電路，該構成，則根據圖6所示之電壓判定器的輸出G 5 ，在過不足電壓時使S 2繞線短路。 圖4則只顯示1個電壓判定器7，圖5所示之開關元 件Q 4則被從圖3之電壓判定器7所輸出的控制信號G 4 所控制，而圖5所示的開關元件Q 5則被從圖6之電壓判 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） -9 - 556404 A7 B7_ 五、發明説明（7) 定器7所輸出的控制信號G 5所控制。 圖7爲閘極驅動電路之又一其他的例子。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該例則是一推測在S 2繞線會感應電壓而附加的例子 。一般而言，在S 2繞線感應的電壓，則開關元件Q 4被 開放時會較被短路時爲大。利用該感應電壓之大小的差異 ，當S 2繞線的感應電壓大時，則將開關元件Q 5設成短 路狀態，而當小時，則將開關元件Q 5設成開放狀態。該 例，由於Q 5的閘極信號很容易從S 2繞線信號來形成， 因此成爲一較Q 5更加輕巧的構成。 當在S 2繞線所感應的電壓爲高電壓時，則開關元件 Q 5會自動地成爲〇N，該電壓可根據開關元件S 1的 〇N /〇F F狀態而變化。因此，相較於圖5，在圖7中 不只一個二極體，也未包括圖6所示的閘極驅動電路，結 果能夠顯著地縮小尺寸。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明不只適用於圖1所示之半橋型D C/D C換流 器，或圖9所示之D C/D C換流器，也適用於全橋型 D C / D C換流器或換流裝置之絕緣電壓狀態的判定上。 此時，若是半橋型則只需要1個驅動變壓器就夠，若是全 橋型或換流裝置，則對應於開關元件設置多個驅動變壓器 。因此，當然連上述第2電源電壓之過不足狀態的檢測， 也可以藉由讓多個的驅動變壓器，或是讓其中一個驅動變 壓器之二次側發生短路來進行。 在檢測上述第2電源電壓的過不足狀態時，則在本發 明中藉由讓多個的驅動變壓器時二次側或其中一個的驅動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公羡) -10- 556404 A7 B7 五、發明説明（$ 變壓器的二次側發生短路，而將主蓄電裝置2的過不足電 壓轉送到在該主蓄電裝置2側被絕緣的控制側。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (發明的效果） 根據本發明，將已絕緣的資訊，如將若干的半導體零 件追加到以往所搭載之驅動變壓器而傳達般地構成，不僅 可以與光耦合器同等或更便宜地構成，經長時間使用後也 較光耦合器不容易劣化，因此可以得到提升裝置之信賴性 的優點。 圖面之簡單說明 圖1係表本發明之實施形態的構成圖。 圖2係表在圖1中所使用之閘極驅動電路之第1具體 例的構成圖。 圖3係表在圖1中所使用之電壓判定器之具體例的電 路圖。 圖4係表對應於圖9所使用之閘極驅動電路之具體例 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的電路圖。 圖5係表在圖1中所使用之閘極驅動電路之第2具體 例的構成圖。 圖6係表在圖5中所使用之電壓判定器之具體例的電 路圖。 圖7係顯示在圖1中所使用之閘極驅動電路之具體例 的構成圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -11 - 556404 A7 B7 五、發明説明（$ 圖8係表第1習知例的構成圖。 圖9係表第2習知例的構成圖。 符號的說明 1……輔助蓄電裝置，2……主蓄電裝置， 3 ......控制電路，4 ......光親合器，5 3 ......聞極驅動電 路，7……電壓判定器，5 1……比較器，5 2……鎖存 電路，7 1……不足電壓判定部，7 2……過電壓判定部 ，Q1〜Q4……開關元件（MOSFET) ，D1〜 D 3 ......二極體，R i ......電流檢測器。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12-

Claims (1)

1. 556404 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1 1 · 一種D C/D C換流器之控制裝置，其主要係針 對一根據被配置在第1電源側的控制電路來驅動驅動變壓 器的一次側，且根據此時在驅動變壓器之二次側所感應的 電壓來驅動被配置在絕緣自控制電路之第2電源側之開關 元件的D C / D C換流器之控制裝置，其特徵在於： 監視上述第2電源的電壓，當其未位在設定的範圍內 時，則讓上述驅動變壓器的二次側短路，此時，控制電路 則根據檢測出流經一次側之驅動變壓器的電流變大的現象 ，來判定第2電源的電壓未位在所設定的範圍。 2 .如申請專利範圍第1項之D C / D C換流器之控 制裝置，當上述驅動變壓器的二次側爲多數繞線時，只在 1個繞線設置短路電路。 3 ·如申請專利範圍第1項之D C / D C換流器之控 制裝置，當上述驅動變壓器的二次側爲多數繞線時，則在 各繞線設置短路電路。 4 ·如申請專利範圍第1項之D C / D C換流器之控 制裝置，當上述驅動變壓器的二次側爲多數繞線時，則在 1個繞線設置短路電路，在其他的繞線則設置一當在該繞 線所感應的電壓較預定的臨限値爲小時不會將驅動電力供 給到開關元件的附加電路。 5 . —種D C/D C換流器之控制裝置，其主要係針 對一根據被配置在第1電源側的控制電路來驅動驅動變壓 器的一次側，且根據此時在驅動變壓器之二次側所感應的 電壓來驅動被配置在絕緣自控制電路之第2電源側之開關 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -13- 裝 訂 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 556404 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 2 元件的D C / D C換流器之控制裝置，其特徵在於： 監視上述第2電源的電壓，當其未位在所設定的範圍 內時則讓1個驅動變壓器的二次側短路，而控制電路則根 據檢測出流經發生短路之驅動變壓器之一次側的電流變大 的現象來判定第2電源的電壓未位在所設定的範圍內。 6 . —種D C/D C換流器之控制裝置，其主要係針 對一根據被配置在第1電源側的控制電路來驅動驅動變壓 器的一次側，且根據此時在驅動變壓器之二次側所感應的 電壓來驅動被配置在絕緣自控制電路之第2電源側之開關 元件的D C / D C換流器之控制裝置，其特徵在於： 監視上述第2電源的電壓，當其未位在所設定的範圍 內時，則讓上述多個驅動變壓器的一次側短路，而控制電 路則根據檢測出流經已發生短路之驅動變壓器之任——次 側的電流變大的現象來判定第2電源的電壓未位在所設定 的範圍內。 7 .如申請專利範圍第1項至第6項中之任一項之D C / D C換流器之控制裝置，其中設置一當檢測出上述第 2電源的電壓未位在所設定的範圍時，會保持已檢測之現 象的保持電路。 8 ·如申請專利範圍第1項至第6項中之任一項之D C / D C換流器之控制裝置，其中當檢測出上述第2電源 的電壓未位在所設定的範圍時會讓轉換動作停止。 (請先聞讀背面之注意事 4 項再填. 裝-- :寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14-