WO2005099073A1 - 電源装置 - Google Patents

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Toshinori Inagawa
Motohiro Shimizu
Kenji Kamimura
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Honda Motor Co., Ltd.
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    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device capable of extracting power of a stable voltage from output power of a generator.
  • a power source for a control device such as a general-purpose engine for driving various working machines
  • a power source using an output of a generator driven by an engine is known.
  • This type of power supply is required to be able to secure sufficient power even when the engine speed is low and the input voltage from the generator is low.
  • sufficient power is set to be secured in the low rotation speed range, there is a problem that the power loss increases when the rotation speed is high and the input voltage from the generator is high.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-51591
  • the rotation speed of the engine may fluctuate greatly.
  • the input voltage of the transformer is several volts (V) and the power is also 500V. Is expected to vary over a wide range. Therefore, it is necessary to increase the voltage of the transformer so that the withstand voltage is high, or to make the switching circuit such as a down converter provided on the output side of the transformer have a high withstand voltage. Also, since the output of the generator is supplied to the downconverter via the transformer, it is difficult to secure a stable power supply at low speed and low voltage.
  • An object of the present invention is to provide a stable output voltage even when the output fluctuation width of the generator is large.
  • An object of the present invention is to provide a power supply device capable of securing power.
  • the present invention provides a power supply device having a rectifier circuit for rectifying an output of an AC generator, and a DC step-down unit output from the rectifier circuit, wherein the step-down unit is non-switching.
  • An isolated DC-DC converter wherein the primary side is connected to the output side of the non-insulated DC-DC converter, and a self-oscillation type converter having a secondary side as a power output side is further provided with a first There is a feature.
  • the present invention also provides a switch means for duty-controlling the non-insulated DC-DC converter, and an on state of the switch means until the AC output voltage of the AC generator exceeds a predetermined value.
  • the second feature is that a switch means driving circuit is provided for starting the duty control of the switch means when the AC output voltage exceeds a predetermined value.
  • the present invention is configured such that the self-excited oscillation converter starts operating until the AC output voltage reaches the predetermined value at which the DC-DC converter starts duty control.
  • the present invention is configured such that the self-excited oscillation converter starts operating until the AC output voltage reaches the predetermined value at which the DC-DC converter starts duty control.
  • the output of the generator is first stepped down by a non-insulated DC-DC converter circuit.
  • the reduced output is further used as an input value to form an output stabilized by a self-oscillation type converter, so that a power supply device capable of stable output even when the output fluctuation width of the generator is large. Can be provided.
  • the self-oscillation type converter operates with a stepped-down input, it is possible to realize a low-cost overall power supply device without having to set the withstand voltage of the transformer of the self-excitation oscillation type converter high. Can be.
  • the non-isolated DC-DC converter is turned on. Since the generator output is maintained, it is possible to utilize the entire generator output as a power source. On the other hand, when the generator output rises above the predetermined value, duty control is started to suppress the input voltage of the self-oscillating converter. Therefore, a stable output can be obtained based on the suppressed input voltage even after the rotation is increased, while efficiently using the generated power during the low rotation.
  • the self-excited oscillation converter operates with the output of the non-insulated DC-DC converter, but the non-insulated DC-DC converter outputs the set maximum voltage. Before the output, that is, in the low rotation speed range, the power can quickly rise to form a stable power supply.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an engine generator including a power supply device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a basic configuration of a down converter.
  • FIG. 3 is a specific circuit diagram of a down converter.
  • FIG. 4 is a specific circuit diagram of RCC.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the power supply circuit.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship among a generator speed, a generator output voltage, an output voltage of a down converter, and an output voltage of an RCC.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an engine power generator including a power supply device according to one embodiment of the present invention.
  • the engine power generation device for example, a device having no notch or having a notch but having a recoil starter that can be manually started when the battery is over-discharged or the like is suitable.
  • This engine generator consists of generator 1, rectifier circuit 2, step-down DC-DC It has a converter circuit 3, a self-oscillating converter (RCC) 4, and an ECU 5.
  • the generator 1 is driven by an engine and outputs, for example, a three-phase alternating current of 320 V in a rated operation state.
  • the three-phase alternating current is rectified by the rectifier circuit 2 and converted into a voltage of, for example, 450 V DC and input to the step-down DC-DC converter circuit (hereinafter, simply referred to as “down converter”) 3.
  • the down converter 3 reduces the input AC to a predetermined DC voltage, for example, 40 V, by duty control by switching of a semiconductor switch.
  • the output side of down converter 3 is connected to the primary side of RCC 4, and the secondary side of RCC 4 is connected to the control unit of the engine that drives generator 1, ie, ECU 5.
  • the three-phase alternating current generated in the generator 1 is rectified, stepped down to, for example, 40 V by the down converter 3, further turned into a stable voltage of, for example, 15 V by the RCC 4, and supplied to the ECU 5 as control power.
  • FIG. 2 is a diagram showing a basic circuit configuration of the down converter 3.
  • This down converter 3 is a non-insulated type having no transformer.
  • an input capacitor 6, a flywheel diode 7, an output capacitor 8, a resistor 9 for output voltage detection, 10 is provided.
  • An N-channel MOS-FET 11 and a step-down choke coil (rear turtle) 12 are connected in series between the negative side of the DC power supply and the negative side of the output capacitor 8.
  • a drive circuit 13 is provided for applying a voltage to the gate of the FET 11.
  • the drive circuit 13 outputs a drive signal for turning on / off (on / off) the FET 11.
  • a PWM circuit 14 for forming a PWM signal (pulse signal) for determining the duty (on-time ratio) of the drive signal output from the drive circuit 13 is provided.
  • the PWM circuit 14 has an oscillation circuit (see FIG. 3 for details) 23 that generates a reference voltage (triangular wave) Vref that determines the duty of the PWM signal.
  • a comparator 15 is provided for comparing the reference voltage Vref with the voltage divided by the resistors 9 and 10.
  • the PWM circuit 14 When the voltage divided by the resistors 9 and 10 is smaller than the reference voltage Vre; f, the PWM circuit 14 outputs a PWM signal at a duty of 100% in order to maintain the ON state of the FET 11. On the other hand, when the voltage divided by the resistors 9 and 10 is higher than the reference voltage Vrof, the PWM circuit 14 outputs a duty of less than 100% determined by the reference voltage Vref and the voltage divided by the resistors 9 and 10. Output PWM signal in one tee.
  • the drive circuit 13 supplies a drive signal to the gate of the FET 11 according to the PWM signal output from the PWM circuit 14, and the output capacitor 8 is charged with a voltage corresponding to the on-time ratio of the FET 11.
  • the average charging voltage smoothed by the output capacitor 8 is the output voltage Vout.
  • Output voltage Vout is connected to the primary side of RCC4.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of the rectifier circuit 2 and the down converter 3, and FIG. 4 shows a specific example of a circuit diagram of the RCC 4.
  • the rectifier circuit 2 also has a diode bridge circuit power.
  • the input capacitor 6 charges and smoothes the output of the generator 1 rectified by the rectifier circuit 2 to form an input DC voltage.
  • the drive circuit 13 includes a photocoupler 16, an inverter buffer 17, and a zener diode 18 and a capacitor 19 forming a power supply voltage of the inverter buffer 17.
  • the output of the inverter buffer 17 is supplied to the gate of the FET 11, and the FET 11 is turned on.
  • the output capacitor 8 is charged only while the FET 11 is on.
  • the photo power blur 16 includes a light emitting diode 20 and a phototransistor 21.
  • the power source of the light emitting diode 20 is connected to the output side of the comparator 15 of the PWM circuit 14. Therefore, while the PWM signal from the PWM circuit 14 is on, the light emitting diode 20 is driven, the phototransistor 21 is turned on, and the input of the inverter buffer 17 is inverted. Then, FET 11 becomes a talent.
  • the light emitting diode 20 of the photocoupler 16 is energized by the PWM signal from the PWM circuit 14, and the duty ratio of the phototransistor 21, ie, the duty of the FET 11, is determined based on the duty of the PWM signal.
  • the PWM circuit 14 outputs a PWM signal with a duty of less than 100% when the voltage (divided by the resistors 9 and 10) representing the output voltage Vout exceeds the reference voltage Vref formed by the oscillation circuit 23. I do.
  • the voltage division by the resistors 9 and 10 is set so that the PWM signal with the 100% duty is output when the output voltage Vout exceeds a predetermined value (for example, 40 V), so that the output voltage is always limited to 40 V.
  • the duty ratio is determined.
  • the RCC 4 is a transformer including primary coils 24 and 25 and secondary coils 26 and 27. It has 28
  • the primary coils 24 and 25 are connected to a self-excited oscillation circuit having an FET 29, a transistor 30, and a phototransistor 31.
  • the phototransistor 31 constitutes a feedback circuit for controlling the secondary side to a constant voltage together with the secondary-side Zener diode 32 and the light-emitting diode 33.
  • the charging voltage of the output capacitor 8 of the down converter 3 connected to the primary side of the RCC 4, that is, the output voltage Vout is divided by the resistors 34 a, 34 b and 34 c and applied to the gate of the FET 29.
  • the FET 29 When the FET 29 is turned on, a current flows through the coil 24, and a voltage corresponding to the winding ratio is generated in the coil 25.
  • the voltage generated in the coil 25 causes the voltage of the capacitor 35 to rise, and the transistor 30 is turned on. Turning on transistor 30 turns FET 29 on.
  • the output voltages of the secondary coils 26 and 27 are used as a power supply for starting and controlling the engine generator.
  • step S1 power generation by the generator 1 is started and power is input.
  • step S2 the duty of the PWM circuit 14 is set to 100%.
  • 100% means a duty for substantially maintaining the FET 11 in an ON state, and includes, for example, a duty of about 95%.
  • step S2 is maintained until the output voltage becomes equal to or higher than a predetermined value (for example, 40v). If the output voltage Vout becomes equal to or higher than the predetermined value, step S3 becomes affirmative and the process proceeds to step S4.
  • a predetermined value for example, 40v
  • step S4 the PWM circuit 14 outputs a PWM signal with a duty less than 100%, and the drive circuit 13 switches the FET 11 according to the PWM signal. That is, the duty ratio of the switching is controlled so that the output voltage Vout force is maintained at 0V.
  • FIG. 6 shows the relationship between the number of revolutions of the generator 1 and the voltage.
  • voltage Vin indicates the output voltage of generator 1
  • voltage Vout indicates the output voltage of downconverter 3
  • voltage VRCC indicates the output voltage of secondary coil 27 of RCC4.
  • the voltage Vin increases as the rotation speed of the generator 1 increases, but the voltage Vout is limited by the duty control at a predetermined value (for example, 40 V) regardless of the rotation speed of the generator 1. , The rise is suppressed. Further, the voltage VRCC is stabilized at a predetermined value (for example, 15 V) by the self-excited oscillating action of the RCC4.
  • the RCC4 starts operating, and the gate voltage of the FET 29 is set so that the voltage VRCC generates a predetermined value, that is, 15V.
  • the voltage VRCC generates a stable voltage of 15V in the rotation speed range, which is lower than the rotation speed at which the voltage Vout force reaches 0V.
  • the self-excited oscillation converter has the boosting function by the transformer, a stable output voltage VRCC exceeding the voltage Vin in a low rotation speed region can be obtained by the boosting function.
  • a sufficient output voltage can be obtained even in a low rotation region where the voltage induced by the generator is low, such as when starting the engine with a recoil starter.
  • a stable power supply for starting up can be secured.
  • the control power supply of the present invention is used not only as an ECU for an engine generator, but also as various power supply devices such as a motor for controlling the choke opening of the engine, an ignition device, a battery for charging, and a power supply for a starter motor of the engine. can do.

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Abstract

　入力電圧の変動幅が大きい場合にも安定に動作して所望電圧の電力を出力できる制御電源を提供する。  電源は発電機１の出力交流を整流する整流回路２と、整流回路２から出力された直流を降圧する非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３とを有する。非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３の後段に自励発振型コンバータ（ＲＣＣ）４が配される。コンバータ３で降圧された入力電圧がＲＣＣ４の一次側に入力され、ＲＣＣ４は大きく変動する入力電圧に対して安定して動作し、ＲＣＣ４の二次側からＥＣＵ５等に電源を供給する。

Description

明 細 書
電源装置
技術分野
[0001] 本発明は、電源装置に関し、特に、発電機の出力電力から安定した電圧の電力を 取り出すことができる電源装置に関する。
背景技術
[0002] 各種作業機を駆動する汎用エンジン等の制御装置用電源として、エンジンで駆動 される発電機の出力を利用したものが知られる。この種の電源装置では、エンジン回 転数が低くて発電機からの入力電圧が低いときであっても、十分な電力を確保できる ことが要求される。しかし、低回転数域で十分な電力を確保できるように設定すると、 回転数が高くて発電機からの入力電圧が高いときには電力損失が大きくなるという問 題がある。
[0003] この問題に対して、例えば、特開 2002— 51591号公報に記載されているように、発 電機の出力を変圧器を介して制御装置の電源として供給するシステムが提案されて いる。このシステムによれば、変圧器で電圧が上昇するのを抑えて必要な電力を得る ことができる。
特許文献 1：特開 2002— 51591号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] エンジン発電機では、エンジンの回転数変動が大きいことがあり、上記公報に記載 されたシステムのように変圧器を使用した場合、変圧器の入力電圧が数 Vボルト (V) 力も 500Vの広い範囲で変動することが予想される。したがって、高電圧を予定して 変圧器を絶縁耐圧が大きいものにしたり、変圧器の出力側に設けられるダウンコンパ ータ等のスイッチング回路を高耐圧のものにしたりする必要がある。また、発電機の 出力は変圧器を介してダウンコンバータへ供給されるので、回転数が低い低電圧時 には安定した電源確保が困難である。
[0005] 本発明の目的は、発電機の出力変動幅が大きい場合にも安定した出力電圧の電 力を確保することができる電源装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するための本発明は、交流発電機の出力を整流する整流回路と、 該整流回路から出力された直流の降圧手段とを有する電源装置において、前記降 圧手段が非絶縁型 DC— DCコンバータであり、前記非絶縁型 DC— DCコンバータの 出力側に一次側が接続され、二次側を電源出力側とした自励発振型コンバータをさ らに備えた点に第 1の特徴がある。
[0007] また、本発明は、前記非絶縁型 DC— DCコンバータをデューティ制御するためのス イッチ手段と、前記交流発電機の交流出力電圧が予定値を超えるまでは前記スイツ チ手段のオン状態を継続し、前記交流出力電圧が予定値を超えた時点で前記スイツ チ手段のデューティ制御を開始するスィッチ手段駆動回路を備えた点に第 2の特徴 がある。
[0008] また、本発明は、前記自励発振型コンバータは、前記交流出力電圧が前記 DC— D Cコンバータでデューティ制御を開始する前記予定値に至るまでに動作を開始する ように構成されて 、る点に第 3の特徴がある。
発明の効果
[0009] 第 1の特徴によれば、発電機の出力は、まず非絶縁型 DC— DCコンバータ回路で 降圧される。そして、この降圧された出力をさらに入力値として自励発振型コンバータ で安定ィ匕した出力を形成するので、発電機の出力変動幅が大きい場合であっても安 定した出力が可能な電源装置を提供することができる。
[0010] また、自励発振型コンバータの前段に変圧器のない非絶縁型 DC— DCコンバータ を設けているので、変圧器を有する場合のように電圧の立ち上がり遅れや変圧器で の損失がない。したがって、低回転時の発電出力を効率よくコンバータに取り入れる ことができる。
[0011] さらに、自励発振型コンバータは降圧された入力で動作するので、自励発振型コン バータの変圧器の耐圧を高く設定する必要がなぐ電源装置全体の低コストィ匕を実 現することができる。
[0012] 第 2の特徴によれば、低回転時には、非絶縁型 DC— DCコンバータはオン状態に 維持されるので発電機出力を全て電力源として活用することが可能である。一方、発 電機出力が予定値以上に上昇した時点でデューティ制御を開始して自励発振型コ ンバータの入力電圧が抑制される。したがって、低回転時は無駄なく発電電力を効 率的に利用しつつ、回転上昇後も、抑制された入力電圧に基づいて安定した出力を 得ることができる。
[0013] 第 3の特徴によれば、自励発振型コンバータは、非絶縁型 DC— DCコンバータの出 力で動作するものであるが、非絶縁型 DC— DCコンバータが設定された最大電圧を 出力するよりも以前に、つまり低い回転数域力 素速く立ち上がって安定した電源を 形成することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の一実施形態に係る電源装置を含むエンジン発電機の要部構成を示 すブロック図である。
[図 2]ダウンコンバータの基本構成を示す回路図である。
[図 3]ダウンコンバータの具体的な回路図である。
[図 4]RCCの具体的な回路図である。
[図 5]電源回路の動作を示すフローチャートである。
[図 6]発電機回転数と発電機出力電圧およびダウンコンバータの出力電圧および RC Cの出力電圧との関係を示す図である。
符号の説明
[0015] 1· ··発電機、 3…ダウンコンバータ（非絶縁型 DC— DCコンバータ）、 4〜RCC ( 自励発振型コンバータ）、 8…出力用コンデンサ、 11"'FET、 12· ··チョークコィ ル、 14—PWM回路、 15· ··比較器、 23· ··発振回路
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図 1は本発明の一 実施形態に係る電源装置を含むエンジン発電装置の構成を示すブロック図である。 エンジン発電装置としては、例えば、ノ ッテリを備えていないか、ノ ッテリを備えてい てもバッテリが過放電であった場合等に手動で始動できるリコイルスタータを有するも のが好適である。このエンジン発電装置は、発電機 1、整流回路 2、降圧型 DC— DC コンバータ回路 3、自励発振型コンバータ (RCC) 4、および ECU5を有する。発電機 1はエンジンで駆動されて、例えば定格運転状態において交流 320Vの 3相交流を 出力する。この 3相交流は整流回路 2で整流されて、例えば直流 450Vの電圧になつ て降圧型 DC-DCコンバータ回路（以下、単に「ダウンコンバータ」という） 3に入力さ れる。ダウンコンバータ 3は、入力された交流を半導体スィッチのスイッチングによる デューティ制御で所定の直流電圧、例えば 40Vに降圧する。
[0017] ダウンコンバータ 3の出力側は RCC4の一次側に接続され、 RCC4の二次側は発 電機 1を駆動するエンジンの制御装置つまり ECU5に接続される。こうして、発電機 1 で発生した 3相交流は、整流され、ダウンコンバータ 3で例えば 40Vに降圧され、さら に RCC4で例えば 15Vの安定した電圧になって、 ECU5に制御電源として供給され る。
[0018] 図 2はダウンコンバータ 3の基本回路構成を示す図である。このダウンコンバータ 3 はトランスを有しない非絶縁型である。図中、前記整流回路 2の出力側（電圧 Vin)の プラス側およびマイナス側間には、入力用コンデンサ 6と、フライホイルダイオード 7と 、出力用コンデンサ 8と、出力電圧検出用の抵抗 9, 10とが設けられる。
[0019] 直流電源のマイナス側と出力用コンデンサ 8のマイナス側との間に、 Nチャネル型 MOS-FET11とステップダウン用のチョークコイル（リアタトル） 12とが直列接続され る。 FET11のゲートに電圧を印加するためにドライブ回路 13が設けられる。ドライブ 回路 13は、 FET11を導通 *非導通 (オン'オフ)するための駆動信号を出力する。ド ライブ回路 13から出力される駆動信号のデューティ (オン時間比）を決定する PWM 信号 (パルス信号）を形成するための PWM回路 14が設けられる。 PWM回路 14は、 PWM信号のデューティを決定する基準電圧 (三角波) Vrefを発生する発振回路 (詳 細は図 3参照） 23を有する。この基準電圧 Vrefと抵抗 9, 10で分圧された電圧とを比 較する比較器 15が設けられる。
[0020] 抵抗 9, 10で分圧された電圧が基準電圧 Vre;fより小さいとき、 PWM回路 14は FE T11のオン状態を維持するため、 100%のデューティで PWM信号を出力する。一 方、抵抗 9, 10で分圧された電圧が基準電圧 Vrofより大きいときには、 PWM回路 1 4は基準電圧 Vrefと抵抗 9, 10で分圧された電圧とで決定される 100%未満のデュ 一ティで PWM信号を出力する。
[0021] PWM回路 14から出力される PWM信号に従ってドライブ回路 13は FET11のゲー トに駆動信号を供給し、出力用コンデンサ 8は FET11のオン時間比に応じた電圧で 充電される。出力用コンデンサ 8で平滑された平均充電電圧が出力電圧 Voutである 。出力電圧 Voutは RCC4の一次側に接続される。
[0022] 図 3は整流回路 2およびダウンコンバータ 3の回路図、図 4は RCC4の具体的な回 路図例を示しており、図 1,図 2と同符号は同一または同等部分を示す。図 3におい て、整流回路 2はダイオードブリッジ回路力もなる。入力用コンデンサ 6は整流回路 2 で整流された発電機 1の出力を充電、平滑して入力直流電圧を形成する。ドライブ回 路 13は、フォトカプラ 16とインバータバッファ 17とインバータバッファ 17の電源電圧 を形成するツエナーダイオード 18およびコンデンサ 19を含む。インバータバッファ 17 に電源電圧が供給されると、インバータバッファ 17の出力が FET11のゲートに供給 されて FET11はオンになる。 FET11のオン期間中のみ出力用コンデンサ 8が充電さ れる。
[0023] フォト力ブラ 16は、発光ダイオード 20とフォトトランジスタ 21を備えており、発光ダイ オード 20の力ソードは PWM回路 14の比較器 15の出力側と接続されている。従って 、 PWM回路 14からの PWM信号がオンの間、発光ダイオード 20は駆動され、フォト トランジスタ 21が導通してインバータバッファ 17の入力が反転する。そうすると、 FET 11は才フになる。
[0024] フォトカプラ 16の発光ダイオード 20は、 PWM回路 14からの PWM信号によって付 勢され、この PWM信号のデューティに基づいてフォトトランジスタ 21のオン時間比、 つまり FET11のデューティが決定される。
[0025] PWM回路 14は、出力電圧 Voutを代表する電圧 (抵抗 9, 10による分圧）力 発振 回路 23で形成される基準電圧 Vrefを超えた時に、 100%未満のデューティで PWM 信号を出力する。抵抗 9, 10による分圧は、出力電圧 Voutが所定値 (例えば 40V) を越えたときに前記 100%デューティの PWM信号を出力するように設定し、常に出 力電圧が 40Vに制限されるようにデューティ比が決定される。
[0026] 図 4において、 RCC4は、一次側コイル 24, 25と二次側コイル 26, 27とからなるトラ ンス 28を有する。一次側コイル 24, 25は、 FET29、トランジスタ 30、およびフォトトラ ンジスタ 31を有する自励発振回路に接続される。フォトトランジスタ 31は二次側のッ ェナーダイオード 32および発光ダイオード 33とともに、二次側を定電圧に制御するフ イードバック回路を構成する。
[0027] RCC4の一次側に接続されるダウンコンバータ 3の出力用コンデンサ 8の充電電圧 つまり出力電圧 Voutは抵抗 34aと、 34bおよび 34cとで分圧されて FET29のゲート に印加される。 FET29がオンになると、コイル 24に電流が流れてコイル 25には卷線 比に応じた電圧が発生する。コイル 25で発生する電圧によってコンデンサ 35の電圧 が上昇し、トランジスタ 30がオンになる。トランジスタ 30がオンになることによって FET 29は才フになる。
[0028] FET29がオフになることにより、二次側のコイル 26, 27に、それぞれの卷線比に応 じた電圧が発生し、出力用コンデンサ 36, 37が充電される。出力コンデンサ 37の電 圧が所定値 (例えば 15V)を超えると、発光ダイオード 33が付勢されてフォトトランジ スタ 31がオンになる。そうすると、トランジスタ 30がオンになって FET29のゲート電圧 が低下し、 FET29がオフになる。その結果、一次コイル 24に電流が流れなくなり、二 次側に発生する電圧が低下する。こうして、二次側コイル 27の出力電圧が所定値つ まり 15Vに保持される。二次側コイル 26からは、コイル 27の出力電圧と異なる出力電 圧 (例えば 17V)を得ることができる。
[0029] 二次側コイル 26, 27の出力電圧はエンジン発電機を始動'制御するための電源と して利用される。
[0030] 上記動作をフローチャートによって説明する。図 5において、ステップ S1で発電機 1 による発電が開始されて電力が入力される。ステップ S2では、 PWM回路 14のデュ 一ティを 100%に設定する。なお、ここでいう 100%とは、実質的に FET11をオン状 態に維持するためのデューティをいい、例えば、デューティ 95%程度も含むものとす る。 PWM回路 14を 100%デューティに設定することによって FET11が実質的にォ ンになると発電機 1の出力電圧の上昇に伴って出力電圧 Voutが増大する。出力電 圧が所定値 (例えば 40v)以上になるまではステップ S2を維持し、出力電圧 Voutが 所定値以上になったならば、ステップ S3が肯定になり、ステップ S4に移行する。ステ ップ S4では、 PWM回路 14がデューティ 100%未満の PWM信号を出力し、ドライブ 回路 13はこの PWM信号に従って FET11をスイッチングする。すなわち、出力電圧 Vout力 0Vに維持されるようにスイッチングのデューディ比を制御する。
[0031] 図 6は、発電機 1の回転数と電圧との関係を示す。図中、電圧 Vinは発電機 1の出 力電圧を示し、電圧 Voutはダウンコンバータ 3の出力電圧を示し、電圧 VRCCは R CC4の二次側コイル 27の出力電圧を示す。図のように、発電機 1の回転数の上昇に 伴って電圧 Vinは増大するが、電圧 Voutは発電機 1の回転数増大に拘わらず、所 定値 (例えば、 40V)でデューティ制御により制限され、上昇が抑制される。また、電 圧 VRCCは RCC4の自励発振作用により、所定値 (例えば、 15V)で安定ィ匕される。
[0032] 電圧 Voutが所定値つまり 40Vに到達する以前に RCC4が動作を開始して電圧 V RCCが所定値つまり 15Vを発生するように FET29のゲート電圧が設定される。図 6 に示すように、電圧 VRCCは電圧 Vout力 0Vに到達する回転数以下の低 、回転数 域で 15Vの安定した電圧を発生する。このように、自励発振型コンバータは、トランス による昇圧機能を有して ヽるので、この昇圧機能によって低回転数域で電圧 Vinを 超えた安定した出力電圧 VRCCを得ることができる。
[0033] 本実施形態によれば、リコイルスタータでエンジンの始動操作を行った時等のよう に、発電機で誘起される電圧が低い低回転領域においても十分な出力電圧が得ら れ、 ECUを立ち上げるための安定した電源を確保することができる。
[0034] 一方、エンジンが始動した後に回転数の上昇に伴って、発電機から高い出力電圧 が発生した後も Nチャネル FETの高速スイッチングにより出力電圧を制限することで 、小型の自励型発振コンバータを使って高効率運転を行うことができる。
[0035] なお、本発明の制御電源は、エンジン発電機の ECUの他、エンジンのチョーク開 度制御用モータ、点火装置、バッテリ充電用、エンジンのスタータモータ用電源等、 種々の電源装置として使用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 交流発電機の出力を整流する整流回路と、該整流回路から出力された直流の降圧 手段とを有する電源装置において、
前記降圧手段が非絶縁型 DC— DCコンバータであり、
前記非絶縁型 DC— DCコンバータの出力側に一次側が接続され、二次側を電源 出力側とした自励発振型コンバータをさらに備えたことを特徴とする電源装置。
[2] 前記非絶縁型 DC— DCコンバータをデューティ制御するためのスィッチ手段と、 前記交流発電機の交流出力電圧が予定値を超えるまでは前記スィッチ手段のオン 状態を継続し、前記交流出力電圧が予定値を超えた時点で前記スィッチ手段のデュ 一ティ制御を開始するスィッチ手段駆動回路を備えたことを特徴とする請求項 1記載 の電源装置。
[3] 前記自励発振型コンバータは、前記交流出力電圧が前記 DC— DCコンバータでデ ユーティ制御を開始する前記予定値に至るまでに動作を開始するように構成されて V、ることを特徴とする請求項 2記載の電源装置。
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