WO2022004634A1 - 電源回路 - Google Patents

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WO2022004634A1
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和明 三野
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株式会社村田製作所
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to a power supply circuit.
  • a transformer a primary conversion circuit connected to the primary side of the transformer to supply alternating current to the primary winding of the transformer, and an alternating current from the secondary winding of the transformer connected to the secondary side of the transformer.
  • a double output port charging circuit including a secondary side first conversion circuit and a secondary side second conversion circuit to be supplied has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the secondary side second conversion circuit includes a rectifier circuit that rectifies the alternating current supplied from the transformer, and a step-down chopper circuit that has a switching element and steps down the voltage output from the rectifier circuit and outputs the voltage to the load. , Equipped with.
  • the step-down chopper circuit of the secondary side second conversion circuit steps down a voltage higher than the rated voltage of the load to a voltage lower than the rated voltage of the load and loads the load. May be output to.
  • the switching element that constitutes a part of this step-down chopper circuit fails due to a short circuit, a voltage exceeding the rated voltage is applied to the load connected to the step-down chopper circuit or a power source such as a battery, and the load is damaged. There is a risk that it will end up.
  • the present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a power supply circuit capable of suppressing load damage.
  • the power supply circuit is A transformer with a primary winding and a secondary winding, A first power conversion circuit that converts a DC voltage to an AC voltage and outputs it to the primary winding.
  • a rectifying smoothing circuit that rectifies and smoothes the AC voltage output from the secondary winding,
  • the present invention includes a second power conversion circuit that boosts the DC voltage output from the rectifying smoothing circuit and supplies a DC voltage equal to or lower than the preset rated voltage of the first load to the first load.
  • the power supply circuit is An input voltage determination unit that determines whether or not the input voltage of the second power conversion circuit is within the preset first reference voltage range, and Further, a first power conversion circuit control unit for controlling the first power conversion circuit is provided.
  • the first power conversion circuit control unit determines by the input voltage determination unit that the input voltage of the second power conversion circuit is equal to or higher than the upper limit of the first reference voltage range
  • the second power conversion circuit The first power conversion circuit is controlled so as to reduce the output voltage of the second power conversion circuit, and then the input voltage determination unit determines that the input voltage of the second power conversion circuit is equal to or higher than the upper limit of the first reference voltage range. Then, the first power conversion circuit may be stopped.
  • the power supply circuit is An input voltage determination unit that determines whether or not the input voltage of the second power conversion circuit is within a preset first reference voltage range, and A second power conversion circuit control unit that controls the second power conversion circuit is further provided.
  • the second power conversion circuit control unit determines that the input voltage of the second power conversion circuit is equal to or higher than the upper limit of the first reference voltage range by the input voltage determination unit, the second power conversion circuit It may be something that stops.
  • the power supply circuit is An output voltage determination unit that determines whether or not the output voltage of the second power conversion circuit is within a preset second reference voltage range.
  • a second power conversion circuit control unit that controls the second power conversion circuit is further provided.
  • the second power conversion circuit has a second inductor whose one end is connected to the output end on the high potential side of the rectifying smoothing circuit, the other end of the second inductor, and the output end on the low potential side of the rectifying smoothing circuit.
  • Has a second switching element connected between The second power conversion circuit control unit determines that the input voltage of the second power conversion circuit is within the preset first reference voltage range by the input voltage determination unit, and the output voltage determination unit determines that the input voltage is within the preset first reference voltage range.
  • the on / off operation of the second switching element is controlled so as to reduce the output voltage of the second power conversion circuit. It may be something.
  • the power supply circuit is Further, a current determination unit for determining whether or not the current flowing through the second switching element is equal to or higher than a preset current threshold value is provided.
  • a current determination unit for determining whether or not the current flowing through the second switching element is equal to or higher than a preset current threshold value is provided.
  • the power supply circuit is When the second switching element is turned on by the current determination unit after a preset reference time has elapsed since the second switching element was turned off, the second power conversion circuit control unit said. When it is determined that the current value of the current flowing through the second switching element is less than the current threshold value, the on / off operation of the second switching element may be started again.
  • the power supply circuit is Further, a current determination unit for determining whether or not the current flowing through the second switching element is equal to or higher than a preset current threshold value is provided.
  • a current determination unit for determining whether or not the current flowing through the second switching element is equal to or higher than a preset current threshold value is provided.
  • the second power conversion circuit boosts the DC voltage output from the rectifying smoothing circuit and outputs a DC voltage equal to or lower than the preset rated voltage of the first load to the first load.
  • the voltage output to the first load can be set to a voltage lower than the rated voltage of the first load. Therefore, damage to the first load due to the application of a voltage exceeding the rated voltage to the first load is suppressed.
  • the power supply circuit includes a transformer having a primary winding and two secondary windings, a first power conversion circuit that converts a DC voltage into an AC voltage and outputs the DC voltage to the primary winding of the transformer.
  • a rectifying smoothing circuit that is connected to the primary secondary winding of the two secondary windings and rectifies and smoothes the AC voltage output from the primary secondary winding, and a DC output from the rectifying smoothing circuit. It is provided with a second power conversion circuit for boosting the voltage and supplying a DC voltage equal to or lower than the preset rated voltage of the first load to the first load.
  • the power supply circuit is connected to an external AC system G via a connector CN when the vehicle is stopped, such as an EV or PHEV, and is supplied from the AC system G via the connector CN.
  • the AC power is converted into DC power and supplied to each of the loads LO1 and LO2.
  • the load LO1 is, for example, a second load having an output voltage of about 200 to 450 V and consisting of a so-called high-voltage battery that functions as a DC power source for driving a motor mounted on a vehicle.
  • the load LO2 has, for example, an output voltage of about 14 V, and is a DC power source for driving a vehicle accessory device such as a wiper, a head light, a room light, an audio device, an air conditioner, and various instruments mounted on the vehicle. It is a first load consisting of a so-called low voltage battery that functions as a so-called low voltage battery.
  • the power supply circuit includes a transformer Tr1 having a primary winding L1 and two secondary windings L21 and L22, a diode bridge DB, and a power factor improving circuit (hereinafter referred to as "PFC (Power Factor Correction) circuit").
  • the eleven, the smoothing diodes C1 and C2, and the power conversion circuits 12 and 21 are provided. Further, the power supply circuit includes a rectifying smoothing circuit 31, a power conversion circuit 32, and a controller 41.
  • the diode bridge DB is a rectifier circuit connected to the AC system G and rectifying the AC supplied from the AC system G.
  • the PFC circuit 11 improves the power factor of the alternating current supplied from the alternating current system G.
  • the PFC circuit 11 has three inductors L11, L12, L13, three switching elements Q11, Q12, Q13, and three diodes D11, D12, D13.
  • Each of the inductors L11, L12, and L13 is a first inductor in which one end is connected to the output end on the high potential side of the diode bridge DB.
  • the switching elements Q11, Q12, and Q13 are first switching elements connected between the other ends of the inductors L11, L12, and L13 and the output end on the low potential side of the diode bridge DB.
  • the switching elements Q11, Q12, and Q13 are, for example, N-channel MOSFETs, each of which has a source connected to the output end on the low potential side of the diode bridge DB and a drain connected to the first inductors L11, L12, and L13. There is.
  • the anodes of the diodes D11, D12, and D13 are connected to the other ends of the inductors L11, L12, and L13 and the drains of the switching elements Q11, Q12, and Q13.
  • the capacitor C1 is connected between the cathodes of the diodes D11, D12, and D13 and the output end on the low potential side of the diode bridge DB.
  • the power conversion circuit 12 is a full-bridge type first power conversion circuit having four switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24, and functions as a DC-AC converter that converts direct current into alternating current.
  • the power conversion circuit 12 is connected between both ends of the switching elements Q11, Q12, and Q13 via diodes D11, D12, and D13.
  • the switching elements Q21 and Q23 are, for example, N-channel MOSFETs, and their drains are connected to the cathodes of the diodes D11, D12, and D13, respectively.
  • the switching elements Q22 and Q24 are, for example, N-channel MOSFETs, and the drain is connected to the source of the switching elements Q21 and Q23, respectively, and the source is connected to the output end on the low potential side of the diode bridge DB. .. Further, one end of the primary winding L1 of the transformer Tr1 is connected between the switching elements Q21 and Q22, and the other end of the primary winding L1 is connected between the switching elements Q23 and Q24.
  • the transformer Tr1 has a primary winding L1 provided on the AC system G side and two secondary windings L21 and L22.
  • the secondary winding L21 is a secondary winding provided on the load LO1 side.
  • the secondary winding L22 is a first secondary winding provided on the load LO2 side and having a pair of sub-windings L221 and L222.
  • the winding ratio between the number of windings of the primary winding L1 and the number of windings of the secondary winding L21 is set based on the voltage required for the load LO1.
  • the winding ratio between the number of windings of the primary winding L1 and the number of windings of the secondary winding L22 is the output voltage of the power conversion circuit 12 and the load. It is set based on the rated voltage of LO2.
  • the power conversion circuit 21 is a full-bridge type third power conversion circuit having four switching elements Q31, Q32, Q33, and Q34, and functions as an AC-DC converter that converts alternating current into direct current. That is, the power conversion circuit 21 converts the alternating current output from the secondary winding L21 different from the secondary winding L22 into direct current and outputs it to the load LO1 different from the load LO2.
  • the switching elements Q31 and Q33 are, for example, N-channel MOSFETs, and their drains are connected to one end of the secondary winding L22 of the transformer Tr1.
  • the switching elements Q32 and Q34 are, for example, N-channel MOSFETs, and the drain is connected to the source of the switching elements Q31 and Q33, respectively, and the source is connected to the other end of the secondary winding L22 of the transformer Tr1.
  • the smoothing capacitor C2 is connected between the switching elements Q31 and Q32, and the other end of the capacitor C2 is connected between the switching elements Q23 and Q24.
  • the load LO1 is connected between both ends of the capacitor C2.
  • the rectifying smoothing circuit 31 has two diodes D21 and D22 and a smoothing capacitor C3, and rectifies and smoothes the alternating current output from the secondary winding L22 of the transformer Tr1.
  • the anode of the diode D21 is connected to one end of the subwinding L221 of the secondary winding L22, and the anode of the diode D22 is connected to one end of the subwinding L222.
  • One end of the capacitor C3 is connected to the cathodes of the diodes D21 and D22, and the other end is connected to the other ends of the sub-windings L221 and L222 of the transformer Tr1.
  • the power conversion circuit 32 boosts the direct current output from the rectifying smoothing circuit 31 and outputs it to the load LO2.
  • the power conversion circuit 32 outputs a DC voltage equal to or lower than the rated voltage of the preset load LO1 to the load LO2.
  • the power conversion circuit 32 includes an inductor L3, a switching element Q4, and a diode D3.
  • the inductor L3 is a second inductor whose one end is connected to the output end on the high potential side of the rectifying smoothing circuit 31, that is, the cathodes of the diodes D21 and D22.
  • the switching element Q4 is a second switching element connected between the other end of the inductor L3 and the output end on the low potential side of the rectifying smoothing circuit 31.
  • the switching element Q4 is, for example, an N-channel MOSFET, the drain is connected to the other end of the inductor L3, and the source is connected to the output end on the low potential side of the rectifying smoothing circuit 31 and the load LO2 via the resistor R2.
  • the anode is connected to the other end of the inductor L3 and the drain of the switching element Q4, and the cathode is connected to the load LO2.
  • the power conversion circuit 32 has two resistors R11 and R12 connected in series between the output ends of the rectifying and smoothing circuit 31, and between the cathode of the diode D3 and the output end on the low potential side of the rectifying and smoothing circuit 31.
  • resistors R31 and R32 It has two resistors R31 and R32 connected in series.
  • the resistances R11 and R12 and the resistances R31 and R32 are selected so that the maximum voltage value of the voltage generated between both ends of the resistors R12 and R32 is, for example, about 3V.
  • the controller 41 includes a gate drive circuit (not shown) and has terminals Q11_P, Q12_P, Q13_P, Q21_P, Q22_P, Q23_P, Q24_P, Q31_P, Q32_P, Q33_P, Q34_P, Q4_P, te1, te2, te3, teG.
  • the terminals Q11_P, Q12_P, and Q13_P are connected to the gates of the switching elements Q11, Q12, and Q13 of the PFC circuit 11, respectively, via a gate drive circuit.
  • the terminals Q21_P, Q22_P, Q23_P, and Q24_P are connected to the gates of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12, respectively.
  • the terminals Q31_P, Q32_P, Q33_P, and Q34_P are connected to the gates of the switching elements Q31, Q32, Q33, and Q34 of the power conversion circuit 21, respectively.
  • the terminal Q4_P is connected to the gate of the switching element Q4 of the power conversion circuit 32.
  • the terminal teG is connected to the output end on the low potential side of the rectifying smoothing circuit 31.
  • the terminal te1 is connected between the two resistances R11 and R12.
  • the terminal te2 is connected between the switching element Q4 and the resistor R2.
  • the terminal te3 is connected between the two resistances R31 and R32. Then, a voltage obtained by dividing the output voltage (voltage value V1) of the rectifying smoothing circuit 31 by the resistors R11 and R12 is applied between the terminals teG and te1. Further, a voltage proportional to the current flowing through the resistor R2 is applied between the terminals teG and te2. Further, between the terminals teG and te3, a voltage obtained by dividing the voltage (voltage value V2) generated between the cathode of the diode D3 and the output end on the low potential side of the rectifying smoothing circuit 31 by the resistors R31 and R32 is applied. Will be done.
  • the controller 41 has, for example, an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and as shown in FIG. 2, the converter control unit 411, 421, 413, 414, the input voltage determination unit 415, the output voltage determination unit 416, and the like. It has a current determination unit 417 and.
  • the converter control unit 411 controls the output voltage of the PFC circuit 11 by outputting a PWM (Pulse Width Modulation) signal from the terminals Q11_P, Q12_P, Q13_P to the gates of the switching elements Q11, Q12, and Q13 via the gate drive circuit. do.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the converter control unit 412 is a first power conversion circuit control unit that drives the power conversion circuit 12 by outputting a PWM signal from the terminals Q21_P, Q22_P, Q23_P, and Q24_P to the gates of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24.
  • the converter control unit 412 has a first state in which the switching elements Q21 and Q24 are turned on and the switching elements Q22 and Q23 are turned off, and a second state in which the switching elements Q21 and Q24 are turned off and the switching elements Q22 and Q23 are turned on.
  • the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 are turned on and off so that the state and the state are alternately repeated.
  • the converter control unit 412 outputs a synchronization signal synchronized with the repetition of the first state and the second state of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 to the converter control unit 413.
  • the converter control unit 412 has switching elements Q21, Q22, so that the voltage value of the output voltage of the power conversion circuit 12 becomes the output voltage command value indicated by the output voltage command information input from the input voltage determination unit 415. Controls the on / off operation of Q23 and Q24.
  • the converter control unit 412 adjusts the on-duty ratio in the on-off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 so that the voltage value of the output voltage of the power conversion circuit 12 becomes the above-mentioned output voltage command value, for example.
  • the converter control unit 413 drives the power conversion circuit 21 by outputting a PWM signal from the terminals Q31_P, Q32_P, Q33_P, Q34_P to the gates of the switching elements Q31, Q32, Q33, and Q34.
  • the converter control unit 413 has a third state in which the switching elements Q31 and Q34 are turned on and the switching elements Q32 and Q33 are turned off, and a fourth state in which the switching elements Q31 and Q34 are turned off and the switching elements Q32 and Q33 are turned on.
  • the switching elements Q31, Q32, Q33, and Q34 are turned on and off so that the state and the state are alternately repeated.
  • the converter control unit 413 synchronizes the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 with the on / off operation based on the synchronization signal input from the converter control unit 412, and the switching elements Q31, Q32, Q33, Turn Q34 on and off.
  • the converter control unit 414 is a second power conversion circuit control unit that drives the power conversion circuit 32 by outputting a control signal from the terminal Q4_P to the gate of the switching element Q4.
  • the converter control unit 414 operates the switching element Q4 on and off so that the voltage value of the output voltage of the power conversion circuit 32 becomes the output voltage command value indicated by the output voltage command information input from the output voltage determination unit 416. Controls the on-duty ratio in.
  • the converter control unit 414 switches for a preset reference time after the off command signal is input.
  • the element Q4 is maintained in the off state.
  • the converter control unit 414 also outputs a control signal to the current determination unit 417.
  • the input voltage determination unit 415 determines whether or not the input voltage of the power conversion circuit 32 is within the preset first reference voltage range based on the voltage generated between the terminals teG and te1.
  • the first reference voltage range is set to a voltage range lower than the rated voltage of the load LO2, for example, 5V or more and less than 10V.
  • the input voltage determination unit 415 presets the output voltage command value indicated by the output voltage command information output to the converter control unit 412.
  • the output voltage command value is updated to a lower output voltage command value by the unit voltage.
  • the converter control unit 412 controls the on / off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 so as to reduce the output voltage of the power conversion circuit 12 by a unit voltage.
  • the input voltage determination unit 415 determines that the input voltage of the power conversion circuit 32 is less than the lower limit value of the first reference voltage range, the input voltage determination unit 415 determines the output voltage command value indicated by the output voltage command information output to the converter control unit 411. The output voltage command value is updated to a higher output voltage command value by the preset unit voltage.
  • the converter control unit 412 controls the on / off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 so as to raise the output voltage of the power conversion circuit 12 by a unit voltage. Further, when the input voltage of the power conversion circuit 32 is within the first reference voltage range, the input voltage determination unit 415 outputs a notification signal within the first reference voltage range to notify the fact to the output voltage determination unit 416.
  • the output voltage determination unit 416 determines whether or not the output voltage of the power conversion circuit 32 is within the preset second reference voltage range based on the voltage generated between the terminals teG and te3.
  • the second reference voltage range is set based on the rated voltage of the load LO2, for example, 12V or more and less than 15V.
  • the converter control unit 416 determines.
  • the output voltage command value indicated by the output voltage command information output to 414 is updated to a lower output voltage command value by a preset unit voltage.
  • the converter control unit 414 reduces the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 so as to reduce the output voltage of the power conversion circuit 32 by a unit voltage.
  • the output voltage determination unit 416 determines that the output voltage of the power conversion circuit 32 is less than the lower limit of the second reference voltage range when the input voltage of the power conversion circuit 32 is in the first reference voltage range
  • the converter The output voltage command value indicated by the output voltage command information output to the control unit 414 is updated to a higher output voltage command value by a preset unit voltage.
  • the converter control unit 414 increases the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 so as to reduce the output voltage of the power conversion circuit 32 by a unit voltage.
  • the current determination unit 417 determines whether or not the current flowing through the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than a preset current threshold value based on the voltage generated between the terminals teG and te2.
  • a preset current threshold value based on the voltage generated between the terminals teG and te2.
  • the current determination unit 417 when the voltage generated between the terminals teG and te2 becomes a voltage corresponding to the product of the preset current threshold value and the resistance value of the resistor R2, the current flowing through the switching element Q4 becomes the current threshold value. It is determined that the above is the case.
  • the current determination unit 417 detects the ON state of the switching element Q4 based on the control signal input from the converter control unit 414, and detects the current flowing through the switching element Q4 when the switching element Q4 is in the ON state. ..
  • the current determination unit 417 determines that the current value of the current flowing through the switching element Q4 is equal to or greater than the current threshold value
  • the duty ratio decrease command for instructing the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 to be decreased by a preset ratio.
  • a signal or an off command signal instructing the switching element Q4 to be maintained in the off state is output to the converter control unit 414.
  • the converter control unit 414 reduces the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 by a preset ratio. Further, when the off command signal is input, the converter control unit 414 keeps the switching element Q4 in the off state for the above-mentioned reference time.
  • step S101 the input voltage determination unit 415 determines whether or not the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the preset upper limit value Vth1 of the first reference voltage range.
  • step S101 the input voltage determination unit 415 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is less than the upper limit value Vth1 of the first reference voltage range.
  • the input voltage determination unit 415 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit value Vth1 of the first reference voltage range (step S101: Yes)
  • the input voltage determination unit 415 outputs the output to the converter control unit 412.
  • the output voltage command value indicated by the output voltage command information is updated to the output voltage command value lower by the unit voltage described above.
  • the converter control unit 412 controls the on / off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 so as to reduce the output voltage of the power conversion circuit 12 by a unit voltage (step S102).
  • the input voltage determination unit 415 again determines whether or not the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or greater than the upper limit value Vth1 of the first reference voltage range (step S103).
  • the input voltage determination unit 415 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit value Vth1 of the first reference voltage range (step S103: Yes)
  • the input voltage determination unit 415 commands the power conversion circuit 32 to be stopped.
  • the stop command signal is output to the converter control unit 412.
  • the converter control unit 412 stops the power conversion circuit 12 by keeping the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 in the ON state (step S104).
  • step S103 determines that the input voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is less than the upper limit value Vth1 of the first reference voltage range (step S103: No)
  • the input voltage of the power conversion circuit 32 It is determined whether or not the voltage value V1 of the above is less than the lower limit value Vtl1 of the first preset reference voltage range (step S105).
  • step S105 determines that the input voltage determination unit 415 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the lower limit value Vtl1 of the first reference voltage range (step S105: No)
  • the process of step S101 is executed again. ..
  • step S105 when the input voltage determination unit 415 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is less than the lower limit value Vtl1 of the first reference voltage range (step S105: Yes), the input voltage determination unit 415 outputs to the converter control unit 411.
  • the output voltage command value indicated by the output voltage command information is updated to the output voltage command value higher by the unit voltage described above.
  • the converter control unit 411 controls the on / off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 so as to raise the output voltage of the power conversion circuit 12 by a unit voltage (step S106). After that, the process of step S101 is executed again.
  • Step S201 the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is within the above-mentioned first reference voltage range based on the notification signal within the first reference voltage range input from the input voltage determination unit 415.
  • step S201 when the output voltage determination unit 416 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is within the first reference voltage range (step S201: Yes), the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 Is determined whether or not is equal to or higher than the preset upper limit value Vth2 of the second reference voltage range (step S202).
  • step S202 determines that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is less than the upper limit value Vth2 of the second reference voltage range.
  • the output voltage determination unit 416 determines that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit value Vth2 of the second reference voltage range (step S202: Yes)
  • the output voltage determination unit 416 outputs the output to the converter control unit 414.
  • the output voltage command value indicated by the output voltage command information is updated to the output voltage command value lower by the unit voltage described above.
  • the converter control unit 414 reduces the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 so as to reduce the output voltage of the power conversion circuit 32 by a unit voltage (step S203).
  • the output voltage determination unit 416 determines whether or not the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is less than the lower limit value Vtl2 of the second reference voltage range (step S204).
  • the output voltage determination unit 416 determines that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the lower limit value Vtl2 of the second reference voltage range (step S204: No)
  • the process of step S206 described later is executed.
  • the output voltage determination unit 416 determines that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is less than the lower limit value Vtl2 of the second reference voltage range (step S204: Yes)
  • the output voltage determination unit 416 outputs the output to the converter control unit 414.
  • the output voltage command value indicated by the output voltage command information is updated to the output voltage command value higher by the unit voltage described above.
  • the converter control unit 414 raises the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 so as to raise the output voltage of the power conversion circuit 32 by a unit voltage (step S205).
  • the current determination unit 417 determines whether or not the current value I of the current flowing through the switching element Q4 is equal to or higher than the preset current threshold It when the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 is in the ON state. (Step S206).
  • the process of step S201 is executed again.
  • the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 is set to a preset ratio.
  • a duty ratio reduction command signal is output to the converter control unit 414. As a result, the converter control unit 414 reduces the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 (step S207).
  • the current determination unit 417 again determines whether or not the current value I of the current flowing through the switching element Q4 is equal to or higher than the preset current threshold It when the switching element Q4 of the power conversion circuit 32 is in the ON state. (Step S208).
  • the current determination unit 417 determines that the current value I of the current flowing through the switching element Q4 is less than the current threshold value It (step S208: No)
  • the process of step S201 is executed again.
  • the current determination unit 417 determines that the current value I of the current flowing through the switching element Q4 is equal to or greater than the current threshold value It when the switching element Q4 is on (step S208: Yes)
  • the current determination unit Q4 is turned off.
  • the off command signal instructing to maintain is output to the converter control unit 414. Then, when the off command signal is input, the converter control unit 414 turns off the switching element Q4 (step S209). Next, the converter control unit 414 determines whether or not a preset reference time has elapsed immediately after the off command signal is input (step S210). When the converter control unit 414 determines that the reference time has not yet elapsed immediately after the off command signal is input (step S210: No), the converter control unit 414 executes the process of step S209 again.
  • step S210 when the converter control unit 414 determines that the reference time has elapsed immediately after the off command signal is input (step S210: Yes), the converter control unit 414 starts the on / off operation of the switching element Q4 again (step S211). Subsequently, the process of step S201 is executed again.
  • the power conversion circuit 32 boosts the DC output from the rectifying smoothing circuit 31 and transfers a DC voltage equal to or lower than the rated voltage of the load LO2 to the load LO2. Output.
  • the voltage output to the load LO2 can be set to a voltage lower than the rated voltage of the load LO2, so that the load LO2 can be set to a voltage lower than the rated voltage of the load LO2. Damage to the load LO2 due to the application of a voltage exceeding the rated voltage is suppressed.
  • the power conversion circuit 12 determines that the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit of the first reference voltage range by the input voltage determination unit 415.
  • the power conversion circuit 12 The on / off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 is controlled so as to reduce the output voltage. Then, after the output voltage of the power conversion circuit 12 is lowered, the converter control unit 411 determines that the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit of the first reference voltage range by the input voltage determination unit 415. Then, the power conversion circuit 12 is stopped.
  • the input voltage of the power conversion circuit 32 is in the first reference voltage range. If it does not, it is judged as abnormal and the device is stopped. Thereby, the load LO2 can be protected.
  • the converter control unit 414 determines that the current value of the current flowing through the switching element Q4 is equal to or higher than the preset current threshold value when the switching element Q4 is in the ON state by the current determination unit 417. Then, the switching element Q4 is maintained in the off state. As a result, the overcurrent is suppressed from flowing through the switching element Q4, so that damage to the switching element Q4 can be suppressed.
  • the converter control unit 414 switches when the switching element Q4 is turned on by the current determination unit 417 after a preset reference time has elapsed since the switching element Q4 was turned off.
  • the on / off operation of the switching element Q4 is started again.
  • the power conversion circuit 32 can be quickly restored to the original operating state, so that the MTTR of the power supply circuit is reduced. be able to.
  • the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiments.
  • the converter control unit that controls the power conversion circuit 12 determines that the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit of the first reference voltage range
  • the converter control unit controls the power conversion circuit 12 to output the voltage. May be lowered, or the power conversion circuit 32 may be stopped.
  • the input voltage determination unit 415 determines whether or not the input voltage of the power conversion circuit 32 is within the above-mentioned first reference voltage range.
  • the stop command signal for instructing the converter control unit 412 to stop the power conversion circuit 12 Is output. Then, when the stop command signal is input, the converter control unit 412 maintains all of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 in the off state for a preset reference time.
  • the input voltage determination unit 415 determines whether or not the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the preset upper limit value Vt of the first reference voltage range (step S301).
  • the input voltage determination unit 415 repeatedly executes the process of step S301 as long as it determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is less than the upper limit value Vt of the first reference voltage range (step S301: No). ..
  • the input voltage determination unit 415 determines that the voltage value V1 of the input voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit value Vt of the first reference voltage range (step S301: Yes)
  • the input voltage determination unit 415 outputs a stop command signal to the converter control unit. Output to 412.
  • the converter control unit 412 stops the power conversion circuit 12 by keeping all the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 of the power conversion circuit 12 in the off state for a preset reference time (step S302). ).
  • step S303 determines whether or not a preset reference time has elapsed immediately after the off command signal is input.
  • the converter control unit 412 executes the process of step S302 again.
  • step S303: Yes when the converter control unit 412 determines that the reference time has elapsed immediately after the off command signal is input (step S303: Yes), the converter control unit 412 starts the on / off operation of the switching elements Q21, Q22, Q23, and Q24 again (step S303: Yes). S304). Subsequently, the process of step S301 is executed again.
  • the converter control unit 414 dynamically changes the duty ratio in the on / off operation of the switching element Q4 so that the output voltage of the power conversion circuit 32 is within the second reference voltage range.
  • the present invention is not limited to this, and the converter control unit 414 may stop the power conversion circuit 32 when the output voltage of the power conversion circuit 32 becomes equal to or higher than the upper limit of the second reference voltage range.
  • step S201 the processes of steps S201 and S202 are executed.
  • step S202 the output voltage determination unit 416 determines in step S202 that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is less than the upper limit value Vth2 of the second reference voltage range (step S201: No)
  • step S201: No the output voltage determination unit 416 determines in step S202 that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is less than the upper limit value Vth2 of the second reference voltage range.
  • step S206 a step described later.
  • step S202 when the output voltage determination unit 416 determines in step S202 that the voltage value V2 of the output voltage of the power conversion circuit 32 is equal to or higher than the upper limit value Vth2 of the second reference voltage range (step S202: Yes), the power conversion circuit A stop command signal for instructing the 32 to be stopped is output to the converter control unit 414. As a result, the converter control unit 414 stops the power conversion circuit 32 by turning off the switching element Q4 (step S4201).
  • step S4202 determines whether or not a preset reference time has elapsed immediately after the off command signal is input.
  • the converter control unit 414 executes the process of step S4201 again.
  • the converter control unit 414 starts the on / off operation of the switching element Q4 again (step S4203). After that, the processes after step S206 are executed.
  • the power conversion circuit 32 connected to the rectifying smoothing circuit 31 on the secondary side of the transformer Tr1 is a non-isolated step-up DC-DC converter.
  • the present invention is not limited to this, and for example, a power conversion circuit 5032 including a flyback converter which is an isolated DC-DC converter as shown in FIG. 7 may be connected to the rectifying smoothing circuit 31.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 are attached to the same configurations as those in the embodiment.
  • the power conversion circuit 5032 includes a transformer Tr5 having a primary winding L51 and a secondary winding L52, a switching element Q4, a diode D53, and a capacitor C54.
  • One end of the primary winding L51 of the transformer Tr5 is connected to the output end on the high potential side of the rectifying smoothing circuit 31.
  • the switching element Q4 is connected between the other end of the primary winding L51 of the transformer Tr5 and the output end on the low potential side of the rectifying smoothing circuit 31.
  • the anode is connected to one end of the secondary winding L52 of the transformer Tr5, and the cathode is connected to the load LO2. Further, the other end of the secondary winding L52 is connected to the load LO2.
  • One end of the capacitor C54 is connected to the cathode of the diode D53, and the other end is connected to the other end of the secondary winding L52.
  • a series circuit composed of two resistors R31 and R32 is connected in parallel with the capacitor C54.
  • the diode D3 of the power conversion circuit 32 may be a switching element.
  • the present invention is suitable as a power supply device having both low-voltage power supply and high-voltage power supply functions mounted on a vehicle.

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Abstract

電源回路は、一次巻線（Ｌ１）と二次巻線（Ｌ２１、Ｌ２２）とを有するトランス（Ｔｒ１）と、直流電圧を交流電圧に変換して一次巻線（Ｌ１）へ出力する第１電力変換回路（１２）と、二次巻線（Ｌ２２）に接続され二次巻線（Ｌ２２）から出力される交流を整流して平滑化する整流平滑回路（３１）と、整流平滑回路（３１）から出力される直流を昇圧して予め設定された負荷（ＬＯ２）の定格電圧以下の直流電圧を負荷（ＬＯ２）へ供給する第２電力変換回路（３２）と、を備える。

Description

電源回路
　本発明は、電源回路に関する。
　変圧器と、変圧器の一次側に接続され変圧器の一次側巻線に交流を供給する一次側変換回路と、変圧器の二次側に接続され変圧器の二次側巻線から交流の供給を受ける二次側第１変換回路および二次側第２変換回路と、を備えるダブル出力ポート充電回路が提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、二次側第２変換回路は、変圧器から供給される交流を整流する整流回路と、スイッチング素子を有し整流回路から出力される電圧を降圧して負荷へ出力する降圧チョッパ回路と、を備える。
特表２０２０－５０７２９３号公報
　ところで、特許文献１に記載されたダブル出力ポート充電回路では、二次側第２変換回路の降圧チョッパ回路が、負荷の定格電圧よりも高い電圧を負荷の定格電圧以下の電圧まで降圧して負荷へ出力する場合がある。この場合、この降圧チョッパ回路の一部を構成するスイッチング素子が短絡故障した場合、降圧チョッパ回路に接続された負荷またはバッテリのような電源に定格電圧を超える電圧が印加されてしまい負荷が破損してしまう虞がある。
　本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、負荷の破損を抑制できる電源回路を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る電源回路は、
　一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
　直流電圧を交流電圧に変換して前記一次巻線へ出力する第１電力変換回路と、
　前記二次巻線から出力される交流電圧を整流して平滑化をする整流平滑回路と、
　前記整流平滑回路から出力される直流電圧を昇圧して予め設定された第１負荷の定格電圧以下の直流電圧を前記第１負荷へ供給する第２電力変換回路と、を備える。
　また、本発明に係る電源回路は、
　前記第２電力変換回路の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する入力電圧判定部と、
　前記第１電力変換回路を制御する第１電力変換回路制御部と、を更に備え、
　前記第１電力変換回路制御部が、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が前記第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、前記第２電力変換回路の出力電圧を低下させるように前記第１電力変換回路を制御し、その後、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が前記第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、前記第１電力変換回路を停止させる、ものであってもよい。
　また、本発明に係る電源回路は、
　前記第２電力変換回路の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する入力電圧判定部と、
　前記第２電力変換回路を制御する第２電力変換回路制御部と、を更に備え、
　前記第２電力変換回路制御部が、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が前記第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、前記第２電力変換回路を停止させる、ものであってもよい。
　また、本発明に係る電源回路は、
　前記第２電力変換回路の出力電圧が予め設定された第２基準電圧範囲内であるか否かを判定する出力電圧判定部と、
　前記第２電力変換回路を制御する第２電力変換回路制御部と、を更に備え、
　前記第２電力変換回路が、一端が前記整流平滑回路の高電位側の出力端に接続された第２インダクタと、前記第２インダクタの他端と前記整流平滑回路の低電位側の出力端との間に接続された第２スイッチング素子を有し、
　前記第２電力変換回路制御部が、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であると判定され且つ前記出力電圧判定部により前記第２電力変換回路の出力電圧が前記第２基準電圧範囲の上限値以上であると判定された場合、前記第２電力変換回路の出力電圧を低下させるように前記第２スイッチング素子のオンオフ動作を制御する、ものであってもよい。
　また、本発明に係る電源回路は、
　前記第２スイッチング素子を流れる電流が予め設定された電流閾値以上であるか否かを判定する電流判定部を更に備え、
　前記第２電力変換回路制御部が、前記電流判定部により前記第２スイッチング素子を流れる電流の電流値が前記電流閾値以上であると判定されると、前記第２スイッチング素子をオフ状態で維持する、ものであってもよい。
　また、本発明に係る電源回路は、
　前記第２電力変換回路制御部が、前記第２スイッチング素子がオフ状態になってから予め設定された基準時間が経過した後、前記電流判定部により前記第２スイッチング素子がオン状態のときに前記第２スイッチング素子を流れる電流の電流値が前記電流閾値未満であると判定されると、再び前記第２スイッチング素子のオンオフ動作を開始させる、ものであってもよい。
　また、本発明に係る電源回路は、
　前記第２スイッチング素子を流れる電流が予め設定された電流閾値以上であるか否かを判定する電流判定部を更に備え、
　前記第２電力変換回路制御部が、前記電流判定部により前記第２スイッチング素子を流れる電流の電流値が前記電流閾値以上であると判定されると、前記第２スイッチング素子のデューティ比を低下させる、ものであってもよい。
　本発明によれば、第２電力変換回路が、整流平滑回路から出力される直流電圧を昇圧して予め設定された第１負荷の定格電圧以下の直流電圧を第１負荷へ出力する。これにより、第２電力変換回路が故障して第２電力変換回路の昇圧機能が失われた場合、第１負荷に出力される電圧を第１負荷の定格電圧よりも低い電圧にすることができるので、第１負荷にその定格電圧を超える電圧が印加されることによる第１負荷の損傷が抑制される。
本発明の実施の形態に係る電源回路の回路図である。 実施の形態に係るコントローラのブロック図である。 実施の形態に係るコントローラが実行する一次側電力変換回路制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係るコントローラが実行する電力変換回路制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 変形例に係るコントローラが実行する一次側電力変換回路制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 変形例に係るコントローラが実行する電力変換回路制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 変形例に係る電力変換回路を示す回路図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る電源回路は、一次巻線と２つの二次巻線とを有するトランスと、直流電圧を交流電圧に変換してトランスの一次巻線へ出力する第１電力変換回路と、２つの二次巻線のうちの第１二次巻線に接続され第１二次巻線から出力される交流電圧を整流して平滑化する整流平滑回路と、整流平滑回路から出力される直流を昇圧して予め設定された第１負荷の定格電圧以下の直流電圧を第１負荷へ供給する第２電力変換回路と、を備える。
　本実施の形態に係る電源回路は、例えば図１に示すように、ＥＶやＰＨＥＶなど停車時に外部の交流系統ＧにコネクタＣＮを介して接続され、交流系統ＧからコネクタＣＮを介して供給される交流電力を直流電力に変換して負荷ＬＯ１、ＬＯ２それぞれへ供給する。ここで、負荷ＬＯ１は、例えば出力電圧が２００乃至４５０Ｖ程度であり、車両に搭載されたモータを駆動するための直流電源として機能するいわゆる高圧バッテリからなる第２負荷である。また、負荷ＬＯ２は、例えば出力電圧が１４Ｖ程度であり、車両に搭載されたワイパ、ヘッドライト、ルームライト、オーディオ機器、 空気調和機および各種計器類等の車両アクセサリ機器を駆動するための直流電源として機能するいわゆる低圧バッテリからなる第１負荷である。
　電源回路は、一次巻線Ｌ１と２つの二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２とを有するトランスＴｒ１と、ダイオードブリッジＤＢと、力率改善回路（以下、「ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路」と称する。）１１と、平滑用のコンデンサＣ１、Ｃ２と、電力変換回路１２、２１と、を備える。また、電源回路は、整流平滑回路３１と、電力変換回路３２と、コントローラ４１と、を備える。ダイオードブリッジＤＢは、交流系統Ｇに接続され、交流系統Ｇから供給される交流を整流する整流回路である。ＰＦＣ回路１１は、交流系統Ｇから供給される交流の力率を改善する。ＰＦＣ回路１１は、３つのインダクタＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３と、３つのスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３と、３つのダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３と、を有する。インダクタＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は、それぞれ、一端がダイオードブリッジＤＢの高電位側の出力端に接続された第１インダクタである。スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３は、インダクタＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３それぞれの他端とダイオードブリッジＤＢの低電位側の出力端との間に接続された第１スイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３は、それぞれ、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ソースがダイオードブリッジＤＢの低電位側の出力端に接続され、ドレインが第１インダクタＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３に接続されている。ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３は、アノードがインダクタＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の他端とスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３のドレインとに接続されている。
　コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３それぞれのカソードとダイオードブリッジＤＢの低電位側の出力端との間に接続されている。
　電力変換回路１２は、４つのスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４を有するフルブリッジ型の第１電力変換回路であり、直流を交流に変換するＤＣ－ＡＣコンバータとして機能する。電力変換回路１２は、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３の両端間にダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３を介して接続されている。スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２３は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ、ドレインがダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３それぞれのカソードに接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ、ドレインがスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２３のソースに接続され、ソースがダイオードブリッジＤＢの低電位側の出力端に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２の間には、トランスＴｒ１の一次巻線Ｌ１の一端が接続され、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４の間には、一次巻線Ｌ１の他端が接続されている。
　トランスＴｒ１は、交流系統Ｇ側に設けられた一次巻線Ｌ１と、２つの二次巻線Ｌ２１、Ｌ２２と、を有する。二次巻線Ｌ２１は、負荷ＬＯ１側に設けられた第２二次巻線である。二次巻線Ｌ２２は、負荷ＬＯ２側に設けられ、一対のサブ巻線Ｌ２２１、Ｌ２２２を有する第１二次巻線である。ここで、一次巻線Ｌ１の巻線数と二次巻線Ｌ２１の巻線数との巻線比は、負荷ＬＯ１に要求される電圧に基づいて設定される。また、一次巻線Ｌ１の巻線数と二次巻線Ｌ２２の巻線数、即ち、サブ巻線Ｌ２２１、Ｌ２２２それぞれの巻線数との巻線比は、電力変換回路１２の出力電圧と負荷ＬＯ２の定格電圧とに基づいて設定されている。
　電力変換回路２１は、４つのスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４を有するフルブリッジ型の第３電力変換回路であり、交流を直流に変換するＡＣ－ＤＣコンバータとして機能する。即ち、電力変換回路２１は、二次巻線Ｌ２２とは異なる二次巻線Ｌ２１から出力される交流を直流に変換して負荷ＬＯ２とは異なる負荷ＬＯ１へ出力する。スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３３は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ、ドレインがトランスＴｒ１の二次巻線Ｌ２２の一端に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ３２、Ｑ３４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ、ドレインがスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３３のソースに接続され、ソースがトランスＴｒ１の二次巻線Ｌ２２の他端に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２の間には、平滑用のコンデンサＣ２の一端が接続され、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４の間とには、コンデンサＣ２の他端が接続されている。そして、負荷ＬＯ１は、コンデンサＣ２の両端間に接続されている。
　整流平滑回路３１は、２つのダイオードＤ２１、Ｄ２２と、平滑用のコンデンサＣ３と、を有し、トランスＴｒ１の二次巻線Ｌ２２から出力される交流を整流して平滑化する。ダイオードＤ２１のアノードは、二次巻線Ｌ２２のサブ巻線Ｌ２２１の一端に接続され、ダイオードＤ２２のアノードは、サブ巻線Ｌ２２２の一端に接続されている。コンデンサＣ３は、一端がダイオードＤ２１、Ｄ２２のカソードに接続され、他端がトランスＴｒ１のサブ巻線Ｌ２２１、Ｌ２２２それぞれの他端に接続されている。
　電力変換回路３２は、整流平滑回路３１から出力される直流を昇圧して負荷ＬＯ２へ出力する。電力変換回路３２は、予め設定された負荷ＬＯ１の定格電圧以下の直流電圧を負荷ＬＯ２へ出力する。電力変換回路３２は、インダクタＬ３と、スイッチング素子Ｑ４と、ダイオードＤ３と、を有する。インダクタＬ３は、一端が整流平滑回路３１の高電位側の出力端、即ち、ダイオードＤ２１、Ｄ２２のカソードに接続された第２インダクタである。スイッチング素子Ｑ４は、インダクタＬ３の他端と整流平滑回路３１の低電位側の出力端との間に接続された第２スイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがインダクタＬ３の他端に接続され、ソースが抵抗Ｒ２を介して整流平滑回路３１の低電位側の出力端および負荷ＬＯ２に接続されている。ダイオードＤ３は、アノードがインダクタＬ３の他端およびスイッチング素子Ｑ４のドレインに接続され、カソードが負荷ＬＯ２に接続されている。また、電力変換回路３２は、整流平滑回路３１の出力端間に直列に接続された２つの抵抗Ｒ１１、Ｒ１２と、ダイオードＤ３のカソードと整流平滑回路３１の低電位側の出力端との間に直列に接続された２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２と、を有する。ここで、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２および抵抗Ｒ３１、Ｒ３２は、抵抗Ｒ１２、Ｒ３２の両端間に生じる電圧の最大電圧値が、例えば３Ｖ程度となるように選択されている。
　コントローラ４１は、ゲート駆動回路（図示せず）を含み、端子Ｑ１１＿Ｐ、Ｑ１２＿Ｐ、Ｑ１３＿Ｐ、Ｑ２１＿Ｐ、Ｑ２２＿Ｐ、Ｑ２３＿Ｐ、Ｑ２４＿Ｐ、Ｑ３１＿Ｐ、Ｑ３２＿Ｐ、Ｑ３３＿Ｐ、Ｑ３４＿Ｐ、Ｑ４＿Ｐ、ｔｅ１、ｔｅ２、ｔｅ３、ｔｅＧを有する。端子Ｑ１１＿Ｐ、Ｑ１２＿Ｐ、Ｑ１３＿Ｐは、それぞれ、ＰＦＣ回路１１のスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３それぞれのゲートに、ゲート駆動回路を介して接続される。端子Ｑ２１＿Ｐ、Ｑ２２＿Ｐ、Ｑ２３＿Ｐ、Ｑ２４＿Ｐは、それぞれ、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４それぞれのゲートに接続される。端子Ｑ３１＿Ｐ、Ｑ３２＿Ｐ、Ｑ３３＿Ｐ、Ｑ３４＿Ｐは、それぞれ、電力変換回路２１のスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４それぞれのゲートに接続される。端子Ｑ４＿Ｐは、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４のゲートに接続される。端子ｔｅＧは、整流平滑回路３１の低電位側の出力端に接続されている。端子ｔｅ１は、２つの抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の間に接続されている。端子ｔｅ２は、スイッチング素子Ｑ４と抵抗Ｒ２との間に接続されている。端子ｔｅ３は、２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の間に接続されている。そして、端子ｔｅＧ、ｔｅ１間には、整流平滑回路３１の出力電圧（電圧値Ｖ１）を抵抗Ｒ１１、Ｒ１２で分圧してなる電圧が印加される。また、端子ｔｅＧ、ｔｅ２間には、抵抗Ｒ２を流れる電流に比例した電圧が印加される。更に、端子ｔｅＧ、ｔｅ３間には、ダイオードＤ３のカソードと整流平滑回路３１の低電位側の出力端との間に生じる電圧（電圧値Ｖ２）を抵抗Ｒ３１、Ｒ３２で分圧してなる電圧が印加される。
　コントローラ４１は、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を有し、図２に示すように、コンバータ制御部４１１、４１２、４１３、４１４と、入力電圧判定部４１５と、出力電圧判定部４１６と、電流判定部４１７と、を有する。コンバータ制御部４１１は、端子Ｑ１１＿Ｐ、Ｑ１２＿Ｐ、Ｑ１３＿Ｐからゲート駆動回路を介してスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３のゲートへＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力することにより、ＰＦＣ回路１１の出力電圧を制御する。
　コンバータ制御部４１２は、端子Ｑ２１＿Ｐ、Ｑ２２＿Ｐ、Ｑ２３＿Ｐ、Ｑ２４＿Ｐからスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のゲートへＰＷＭ信号を出力することにより、電力変換回路１２を駆動する第１電力変換回路制御部である。ここで、コンバータ制御部４１２は、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２４がオンし且つスイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２３がオフした第１状態と、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２４がオフし且つスイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２３がオンした第２状態と、を交互に繰り返すように、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４をオンオフ動作させる。また、コンバータ制御部４１２は、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４の第１状態と第２状態との繰り返しに同期した同期信号をコンバータ制御部４１３へ出力する。ここで、コンバータ制御部４１２は、電力変換回路１２の出力電圧の電圧値が、入力電圧判定部４１５から入力される出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値となるようにスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御する。コンバータ制御部４１２は、例えば電力変換回路１２の出力電圧の電圧値が前述の出力電圧指令値となるようにスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作におけるオンデューティ比を調節する。
　コンバータ制御部４１３は、端子Ｑ３１＿Ｐ、Ｑ３２＿Ｐ、Ｑ３３＿Ｐ、Ｑ３４＿Ｐからスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４のゲートへＰＷＭ信号を出力することにより、電力変換回路２１を駆動する。ここで、コンバータ制御部４１３は、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３４がオンし且つスイッチング素子Ｑ３２、Ｑ３３がオフした第３状態と、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３４がオフし且つスイッチング素子Ｑ３２、Ｑ３３がオンした第４状態と、を交互に繰り返すように、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４をオンオフ動作させる。コンバータ制御部４１３は、コンバータ制御部４１２から入力される同期信号に基づいて、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４をオンオフ動作に同期して、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２、Ｑ３３、Ｑ３４をオンオフ動作させる。
　コンバータ制御部４１４は、端子Ｑ４＿Ｐからスイッチング素子Ｑ４のゲートへ制御信号を出力することにより、電力変換回路３２を駆動する第２電力変換回路制御部である。ここで、コンバータ制御部４１４は、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値が、出力電圧判定部４１６から入力される出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値となるようにスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるオンデューティ比を制御する。また、コンバータ制御部４１４は、電流判定部４１７からスイッチング素子Ｑ４をオフ状態で維持するよう指令するオフ指令信号が入力されると、オフ指令信号が入力されてから予め設定された基準時間だけスイッチング素子Ｑ４をオフ状態で維持する。また、コンバータ制御部４１４は、制御信号を電流判定部４１７へも出力する。
　入力電圧判定部４１５は、端子ｔｅＧ、ｔｅ１間に生じる電圧に基づいて、電力変換回路３２の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する。ここで、第１基準電圧範囲は、負荷ＬＯ２の定格電圧よりも低い電圧範囲に設定され、例えば５Ｖ以上１０Ｖ未満に設定される。入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定すると、コンバータ制御部４１２へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を予め設定された単位電圧だけ低い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１２は、電力変換回路１２の出力電圧を単位電圧だけ低下させるように、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御する。一方、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の下限値未満であると判定すると、コンバータ制御部４１１へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を予め設定された単位電圧だけ高い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１２は、電力変換回路１２の出力電圧を単位電圧だけ上昇させるように電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御する。また、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲内である場合、その旨を通知する第１基準電圧範囲内通知信号を出力電圧判定部４１６へ出力する。
　出力電圧判定部４１６は、端子ｔｅＧ、ｔｅ３間に生じる電圧に基づいて、電力変換回路３２の出力電圧が予め設定された第２基準電圧範囲内であるか否かを判定する。第２基準電圧範囲は、負荷ＬＯ２の定格電圧に基づいて設定され、例えば１２Ｖ以上１５Ｖ未満に設定される。出力電圧判定部４１６は、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲である場合、電力変換回路３２の出力電圧が第２基準電圧範囲の上限値以上であると判定すると、コンバータ制御部４１４へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を予め設定された単位電圧だけ低い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１４は、電力変換回路３２の出力電圧を単位電圧だけ低下させるように電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を小さくする。一方、出力電圧判定部４１６は、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲である場合、電力変換回路３２の出力電圧が第２基準電圧範囲の下限値未満であると判定すると、コンバータ制御部４１４へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を予め設定された単位電圧だけ高い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１４は、電力変換回路３２の出力電圧を単位電圧だけ低下させるように電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を大きくする。
　電流判定部４１７は、端子ｔｅＧ、ｔｅ２間に生じる電圧に基づいて、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４を流れる電流が予め設定された電流閾値以上であるか否かを判定する。ここで、電流判定部４１７は、端子ｔｅＧ、ｔｅ２間に生じる電圧が予め設定された電流閾値と抵抗Ｒ２の抵抗値との積に相当する電圧以上となると、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流が電流閾値以上であると判定する。また、電流判定部４１７は、コンバータ制御部４１４から入力される制御信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ４のオン状態を検知し、スイッチング素子Ｑ４がオン状態のときにスイッチング素子Ｑ４に流れる電流を検知する。電流判定部４１７は、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値が電流閾値以上であると判定すると、スイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を予め設定された比率だけ低下させるよう指令するデューティ比低下指令信号、または、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態で維持するよう指令するオフ指令信号をコンバータ制御部４１４へ出力する。そして、コンバータ制御部４１４は、デューティ比低下指令信号が入力されると、スイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を予め設定された比率だけ低下させる。また、コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力されると、スイッチング素子Ｑ４を前述の基準時間だけオフ状態で維持する。
　次に、本実施の形態に係るコントローラ４１が実行する一次側電圧変換回路制御処理について図３を参照しながら説明する。この一次側電圧変換回路制御処理は、電源回路が動作を開始したことを契機として開始される。まず、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が予め設定された第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。入力電圧判定部４１５が、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ１未満であると判定すると（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、後述のステップＳ１０５の処理が実行される。一方、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ１以上であると判定すると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、コンバータ制御部４１２へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を前述の単位電圧だけ低い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１２は、電力変換回路１２の出力電圧を単位電圧だけ低下させるように、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御する（ステップＳ１０２）。
　次に、入力電圧判定部４１５は、再び、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ１以上であると判定すると（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、電力変換回路３２を停止させるよう指令する停止指令信号をコンバータ制御部４１２へ出力する。これにより、コンバータ制御部４１２は、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４をオン状態で維持することにより電力変換回路１２を停止させる（ステップＳ１０４）。
　一方、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ１未満であると判定すると（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が予め設定された第１基準電圧範囲の下限値Ｖｔｌ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。入力電圧判定部４１５が、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の下限値Ｖｔｌ１以上であると判定すると（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、再びステップＳ１０１の処理が実行される。一方、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の下限値Ｖｔｌ１未満であると判定すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、コンバータ制御部４１１へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を前述の単位電圧だけ高い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１１は、電力変換回路１２の出力電圧を単位電圧だけ上昇させるように、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御する（ステップＳ１０６）。その後、再びステップＳ１０１の処理が実行される。
　次に、本実施の形態に係るコントローラ４１が実行する電力変換回路制御処理について図４を参照しながら説明する。この電力変換回路制御処理は、ＰＦＣ回路出力電圧調整処理と並行して実行される。まず、出力電圧判定部４１６は、入力電圧判定部４１５から入力される第１基準電圧範囲内通知信号に基づいて、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が前述の第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。出力電圧判定部４１６が、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲でないと判定すると（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、後述のステップＳ２０６の処理が実行される。一方、出力電圧判定部４１６は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲内であると判定すると（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が予め設定された第２基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。出力電圧判定部４１６が、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ２未満であると判定すると（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、後述のステップＳ２０４の処理が実行される。一方、出力電圧判定部４１６は、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ２以上であると判定すると（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、コンバータ制御部４１４へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を前述の単位電圧だけ低い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１４は、電力変換回路３２の出力電圧を単位電圧だけ低下させるように、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を低下させる（ステップＳ２０３）。
　次に、出力電圧判定部４１６は、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の下限値Ｖｔｌ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。出力電圧判定部４１６が、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の下限値Ｖｔｌ２以上であると判定すると（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、後述のステップＳ２０６の処理が実行される。一方、出力電圧判定部４１６は、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の下限値Ｖｔｌ２未満であると判定すると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、コンバータ制御部４１４へ出力する出力電圧指令情報が示す出力電圧指令値を前述の単位電圧だけ高い出力電圧指令値に更新する。これにより、コンバータ制御部４１４は、電力変換回路３２の出力電圧を単位電圧だけ上昇させるように、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を上昇させる（ステップＳ２０５）。
　続いて、電流判定部４１７は、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときにスイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値Ｉが予め設定された電流閾値Ｉｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。電流判定部４１７が、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値Ｉが電流閾値Ｉｔ未満であると判定すると（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、再びステップＳ２０１の処理が実行される。一方、電流判定部４１７は、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値Ｉが電流閾値Ｉｔ以上であると判定すると（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、スイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を予め設定された比率だけ低下させるよう指令するデューティ比低下指令信号をコンバータ制御部４１４へ出力する。これにより、コンバータ制御部４１４は、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を低下させる（ステップＳ２０７）。
　その後、電流判定部４１７は、再び、電力変換回路３２のスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときにスイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値Ｉが予め設定された電流閾値Ｉｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。電流判定部４１７が、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値Ｉが電流閾値Ｉｔ未満であると判定すると（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、再びステップＳ２０１の処理が実行される。一方、電流判定部４１７は、スイッチング素子Ｑ４がオン状態のときにスイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値Ｉが電流閾値Ｉｔ以上であると判定すると（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態で維持するよう指令するオフ指令信号をコンバータ制御部４１４へ出力する。そして、コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力されると、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態にする（ステップＳ２０９）。次に、コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力された直後から予め設定された基準時間だけ経過したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力された直後から未だ基準時間を経過していないと判定すると（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、再びステップＳ２０９の処理を実行する。一方、コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力された直後から基準時間だけ経過したと判定すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、再びスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作を開始させる（ステップＳ２１１）。続いて、再びステップＳ２０１の処理が実行される。
　以上説明したように、本実施の形態に係る電源回路によれば、電力変換回路３２が、整流平滑回路３１から出力される直流を昇圧して負荷ＬＯ２の定格電圧以下の直流電圧を負荷ＬＯ２へ出力する。これにより、電力変換回路３２が故障して電力変換回路３２の昇圧機能が失われた場合、負荷ＬＯ２に出力される電圧を負荷ＬＯ２の定格電圧よりも低い電圧にすることができるので、負荷ＬＯ２にその定格電圧を超える電圧が印加されることによる負荷ＬＯ２の損傷が抑制される。
　また、本実施の形態に係るコンバータ制御部４１１は、入力電圧判定部４１５により電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、電力変換回路１２の出力電圧を低下させるように、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御する。そして、コンバータ制御部４１１は、電力変換回路１２の出力電圧を低下させた後において、入力電圧判定部４１５により電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、電力変換回路１２を停止させる。即ち、電力変換回路１２の出力電圧を低下させるように、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を制御しても電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲にならないときは異常と判定して装置を停止する。これにより、負荷ＬＯ２を保護することができる。
　更に、本実施の形態に係るコンバータ制御部４１４は、電流判定部４１７によりスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときにスイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値が予め設定された電流閾値以上であると判定されると、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態で維持する。これにより、スイッチング素子Ｑ４に過電流が流れることが抑制されるので、スイッチング素子Ｑ４の損傷を抑制できる。
　また、本実施の形態に係るコンバータ制御部４１４は、スイッチング素子Ｑ４がオフ状態になってから予め設定された基準時間が経過した後、電流判定部４１７によりスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときにスイッチング素子Ｑ４を流れる電流の電流値が電流閾値未満であると判定されると、再びスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作を開始させる。これにより、電力変換回路３２の突発的な異常によりスイッチング素子Ｑ４がオフ状態となった場合に、電力変換回路３２を素早く元の動作状態に復旧させることができるので、電源回路のＭＴＴＲを低減することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、電力変換回路１２を制御するコンバータ制御部が、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定される場合に、電力変換回路１２を制御して出力電圧を低くしたり、電力変換回路３２を停止させたりするものであってもよい。本変形例に係る入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧が前述の第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する。そして、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定すると、コンバータ制御部４１２へ電力変換回路１２を停止するよう指令する停止指令信号を出力する。そして、コンバータ制御部４１２は、停止指令信号が入力されると、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４の全てを予め設定された基準時間だけオフ状態で維持する。
　ここで、本変形例に係るコントローラが実行するトランスＴｒ１の一次側の電力変換回路１２を制御する一次側電力変換回路制御処理について図５を参照しながら説明する。この電力変換回路制御処理は、実施の形態で説明した電力変換回路制御処理と並行して実行される。まず、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が予め設定された第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔ未満であると判定する限り（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ステップＳ３０１の処理を繰り返し実行する。一方、入力電圧判定部４１５は、電力変換回路３２の入力電圧の電圧値Ｖ１が第１基準電圧範囲の上限値Ｖｔ以上であると判定すると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、停止指令信号をコンバータ制御部４１２へ出力する。これにより、コンバータ制御部４１２は、電力変換回路１２のスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４の全てを予め設定された基準時間だけオフ状態で維持することにより電力変換回路１２を停止させる（ステップＳ３０２）。
　次に、コンバータ制御部４１２は、オフ指令信号が入力された直後から予め設定された基準時間だけ経過したか否かを判定する（ステップＳ３０３）。コンバータ制御部４１２は、停止指令信号が入力された直後から未だ基準時間を経過していないと判定すると（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、再びステップＳ３０２の処理を実行する。一方、コンバータ制御部４１２は、オフ指令信号が入力された直後から基準時間だけ経過したと判定すると（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、再びスイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４のオンオフ動作を開始させる（ステップＳ３０４）。続いて、再びステップＳ３０１の処理が実行される。
　本構成によれば、電力変換回路３２の入力電圧が第１基準電圧範囲の上限値以上となった場合、電力変換回路１２を停止させるので、電力変換回路３２に過度に高い電圧が加わることを防止できる。
　実施の形態では、コンバータ制御部４１４が、電力変換回路３２の出力電圧が第２基準電圧範囲内となるようにスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作におけるデューティ比を動的に変化させる例について説明した。但し、これに限らず、コンバータ制御部４１４が、電力変換回路３２の出力電圧が第２基準電圧範囲の上限値以上となった場合、電力変換回路３２を停止させるものであってもよい。
　ここで、本変形例に係るコントローラ４１が実行する電力変換回路制御処理について図６を参照しながら説明する。なお、図６において実施の形態に係る電力変換回路制御処理と同様の処理については同一の符号を付している。まず、ステップＳ２０１、Ｓ２０２の処理が実行される。そして、出力電圧判定部４１６が、ステップＳ２０２において、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ２未満であると判定すると（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、後述のステップＳ２０６の処理が実行される。一方、出力電圧判定部４１６は、ステップＳ２０２において、電力変換回路３２の出力電圧の電圧値Ｖ２が第２基準電圧範囲の上限値Ｖｔｈ２以上であると判定すると（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、電力変換回路３２を停止させるよう指令する停止指令信号をコンバータ制御部４１４へ出力する。これにより、コンバータ制御部４１４は、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態とすることにより電力変換回路３２を停止させる（ステップＳ４２０１）。
　次に、コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力された直後から予め設定された基準時間だけ経過したか否かを判定する（ステップＳ４２０２）。コンバータ制御部４１４は、停止指令信号が入力された直後から未だ基準時間を経過していないと判定すると（ステップＳ４２０２：Ｎｏ）、再びステップＳ４２０１の処理を実行する。一方、コンバータ制御部４１４は、オフ指令信号が入力された直後から基準時間だけ経過したと判定すると（ステップＳ４２０２：Ｙｅｓ）、再びスイッチング素子Ｑ４のオンオフ動作を開始させる（ステップＳ４２０３）。その後、ステップＳ２０６以降の処理が実行される。
　本構成によれば、電力変換回路３２の出力電圧が第２基準電圧範囲の上限値以上となった場合、電力変換回路３２を停止させるので、負荷ＬＯ２に高い電圧が加わることによる負荷ＬＯ２の損傷を抑制できる。
　実施の形態では、トランスＴｒ１の二次側の整流平滑回路３１に接続される電力変換回路３２が、非絶縁型の昇圧型ＤＣ－ＤＣコンバータである例について説明した。但し、これに限らず、例えば図７に示すような絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータであるフライバックコンバータからなる電力変換回路５０３２が、整流平滑回路３１に接続されるものであってもよい。なお、図７において、実施の形態と同様の構成については図１と同一の符号を付している。ここで、電力変換回路５０３２は、一次巻線Ｌ５１および二次巻線Ｌ５２を有するトランスＴｒ５と、スイッチング素子Ｑ４と、ダイオードＤ５３と、コンデンサＣ５４と、を有する。トランスＴｒ５の一次巻線Ｌ５１は、一端が整流平滑回路３１の高電位側の出力端に接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、トランスＴｒ５の一次巻線Ｌ５１の他端と整流平滑回路３１の低電位側の出力端との間に接続されている。ダイオードＤ５３は、アノードがトランスＴｒ５の二次巻線Ｌ５２の一端に接続され、カソードが負荷ＬＯ２に接続されている。また、二次巻線Ｌ５２の他端は、負荷ＬＯ２に接続されている。コンデンサＣ５４は、一端がダイオードＤ５３のカソードに接続され他端が二次巻線Ｌ５２の他端に接続されている。また、２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２からなる直列回路は、コンデンサＣ５４と並列に接続されている。
　実施の形態において、電力変換回路３２のダイオードＤ３がスイッチング素子であってもよい。
　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０２０年７月３日に出願された日本国特許出願特願２０２０－１１５４０８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２０－１１５４０８号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
　本発明は、車両に搭載される低圧電源および高圧電源の両方の機能を有する電源装置として好適である。
１１：ＰＦＣ回路、１２，２１，３２，５０３２：電力変換回路、３１：整流平滑回路、４１：コントローラ、４１１，４１２，４１３，４１４：コンバータ制御部、４１５：入力電圧判定部、４１６：出力電圧判定部、４１７：電流判定部、ＣＮ：コネクタ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５４：コンデンサ、Ｄ３，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ５３：ダイオード、ＤＢ：ダイオードブリッジ、Ｇ：交流系統、Ｌ１，Ｌ５１：一次巻線、Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３：インダクタ、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ５２：二次巻線、Ｌ２２１，Ｌ２２２：サブ巻線、ＬＯ１，ＬＯ２：負荷、Ｑ４，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４：スイッチング素子、Ｑ４＿Ｐ，Ｑ１１＿Ｐ，Ｑ１２＿Ｐ，Ｑ１３＿Ｐ，Ｑ２１＿Ｐ，Ｑ２２＿Ｐ，Ｑ２３＿Ｐ，Ｑ２４＿Ｐ，Ｑ３１＿Ｐ，Ｑ３２＿Ｐ，Ｑ３３＿Ｐ，Ｑ３４＿Ｐ，ｔｅ１，ｔｅ２，ｔｅ３，ｔｅＧ：端子、Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ３１，Ｒ３２：抵抗、Ｔｒ１，Ｔｒ５：トランス

Claims (7)

  1. 　一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
    　直流電圧を交流電圧に変換して前記一次巻線へ出力する第１電力変換回路と、
    　前記二次巻線から出力される交流電圧を整流して平滑化をする整流平滑回路と、
    　前記整流平滑回路から出力される直流電圧を昇圧して予め設定された第１負荷の定格電圧以下の直流電圧を前記第１負荷へ供給する第２電力変換回路と、を備える、
    　電源回路。
  2. 　前記第２電力変換回路の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する入力電圧判定部と、
    　前記第１電力変換回路を制御する第１電力変換回路制御部と、を更に備え、
    　前記第１電力変換回路制御部は、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が前記第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、前記第２電力変換回路の出力電圧を低下させるように前記第１電力変換回路を制御し、その後、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が前記第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、前記第１電力変換回路を停止させる、
    　請求項１に記載の電源回路。
  3. 　前記第２電力変換回路の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であるか否かを判定する入力電圧判定部と、
    　前記第２電力変換回路を制御する第２電力変換回路制御部と、を更に備え、
    　前記第２電力変換回路制御部は、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が前記第１基準電圧範囲の上限値以上であると判定されると、前記第２電力変換回路を停止させる、
    　請求項１に記載の電源回路。
  4. 　前記第２電力変換回路の出力電圧が予め設定された第２基準電圧範囲内であるか否かを判定する出力電圧判定部と、
    　前記第２電力変換回路を制御する第２電力変換回路制御部と、を更に備え、
    　前記第２電力変換回路は、一端が前記整流平滑回路の高電位側の出力端に接続された第２インダクタと、前記第２インダクタの他端と前記整流平滑回路の低電位側の出力端との間に接続された第２スイッチング素子を有し、
    　前記第２電力変換回路制御部は、前記入力電圧判定部により前記第２電力変換回路の入力電圧が予め設定された第１基準電圧範囲内であると判定され且つ前記出力電圧判定部により前記第２電力変換回路の出力電圧が前記第２基準電圧範囲の上限値以上であると判定された場合、前記第２電力変換回路の出力電圧を低下させるように前記第２スイッチング素子のオンオフ動作を制御する、
    　請求項２または３に記載の電源回路。
  5. 　前記第２スイッチング素子を流れる電流が予め設定された電流閾値以上であるか否かを判定する電流判定部を更に備え、
    　前記第２電力変換回路制御部は、前記電流判定部により前記第２スイッチング素子を流れる電流の電流値が前記電流閾値以上であると判定されると、前記第２スイッチング素子をオフ状態で維持する、
    　請求項４に記載の電源回路。
  6. 　前記第２電力変換回路制御部は、前記第２スイッチング素子がオフ状態になってから予め設定された基準時間が経過した後、前記電流判定部により前記第２スイッチング素子がオン状態のときに前記第２スイッチング素子を流れる電流の電流値が前記電流閾値未満であると判定されると、再び前記第２スイッチング素子のオンオフ動作を開始させる、
    　請求項５に記載の電源回路。
  7. 　前記第２スイッチング素子を流れる電流が予め設定された電流閾値以上であるか否かを判定する電流判定部を更に備え、
    　前記第２電力変換回路制御部は、前記電流判定部により前記第２スイッチング素子を流れる電流の電流値が前記電流閾値以上であると判定されると、前記第２スイッチング素子のデューティ比を低下させる、
    　請求項４に記載の電源回路。
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