JP3391329B2 - Non-insulated DC-DC converter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車等に用
いられる非絶縁DC−DCコンバータに係り、特に高圧
バッテリーからの電力を低圧バッテリーに充電する際に
用いられる非絶縁DC−DCコンバータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-insulated DC-DC converter used in an electric vehicle or the like, and more particularly to a non-insulated DC-DC converter used when charging a low voltage battery with electric power from a high voltage battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の非絶縁DC−DCコンバータの第
1の例を、図7に示す。図7に示す非絶縁DC−DCコ
ンバータは、入力端子1b,1d及び出力端子7a,7
bを備えている。入力端子1b及び出力端子7a間に
は、逆流防止ダイオード12、MOSFET2及びチョ
ークコイル4が直列接続されている。2. Description of the Related Art A first example of a conventional non-insulated DC-DC converter is shown in FIG. The non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 7 has input terminals 1b, 1d and output terminals 7a, 7
b. A backflow prevention diode 12, a MOSFET 2 and a choke coil 4 are connected in series between the input terminal 1b and the output terminal 7a.
【0003】また、ダイオード3の一端をMOSFET
2とチョークコイル4との接続点間に接続し、コンデン
サ5の一端をチョークコイル4と出力端子7aとの接続
点間に接続し、ダイオード3とコンデンサ5の他端は高
圧バッテリー1と低圧バッテリー7の負極側(入力端子
1dおよび出力端子7b側)に接続されている。入力端
子1bには、入力ケーブル1cを介して高圧バッテリー
1のバッテリー端子1aが接続されている。In addition, one end of the diode 3 is a MOSFET
2 is connected between the connection point of the choke coil 4 and one end of the capacitor 5 is connected between the connection point of the choke coil 4 and the output terminal 7a, and the other ends of the diode 3 and the capacitor 5 are the high voltage battery 1 and the low voltage battery. 7 is connected to the negative electrode side (input terminal 1d and output terminal 7b side). The battery terminal 1a of the high voltage battery 1 is connected to the input terminal 1b via the input cable 1c.
【0004】ダイオード3は、MOSFET2のスイッ
チオフ時に、チョークコイル4の電流を還流させるため
のダイオードである。制御回路6には、高圧バッテリー
1の負極側(入力端子1d側)、MOSFET2のゲー
ト及びコンデンサ5の他端が接続されている。出力端子
7aは、低圧バッテリー7に接続されている。The diode 3 is a diode for circulating the current of the choke coil 4 when the MOSFET 2 is switched off. To the control circuit 6, the negative side of the high voltage battery 1 (the input terminal 1d side), the gate of the MOSFET 2 and the other end of the capacitor 5 are connected. The output terminal 7a is connected to the low voltage battery 7.
【0005】このような構成では、制御回路6からMO
SFET2のゲートにパルス電圧が印加されることで、
MOSFET2のオン/オフ動作が制御され、高圧バッ
テリー1からの電力が低圧バッテリー7に充電されるよ
うになっている。In such a configuration, the control circuit 6 drives the MO
By applying a pulse voltage to the gate of SFET2,
The on / off operation of the MOSFET 2 is controlled so that the low voltage battery 7 is charged with the electric power from the high voltage battery 1.
【0006】また、制御回路6が故障し、コンデンサ5
が過電圧となると、MOSFET2がオフされ、過電圧
の出力が防止される。また、低圧バッテリー側から高圧
バッテリー側への逆電流の流入は、逆流防止ダイオード
12により阻止される。Further, the control circuit 6 fails and the capacitor 5
Becomes an overvoltage, the MOSFET 2 is turned off and the output of the overvoltage is prevented. Further, the backflow prevention diode 12 prevents the reverse current from flowing from the low voltage battery side to the high voltage battery side.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例の非絶縁DC−DCコンバータでは、MOSFET
2が過電圧等によって短絡故障した場合、DC−DCコ
ンバータの電力変換機能が機能しない状態となり、低圧
側の出力端子7a、7b間にそのまま高圧バッテリー電
圧が現れる。更に、高圧バッテリー1からの過電流が入
力ケーブル1cを介して非絶縁DC−DCコンバータ内
部に流込み、入力ケーブル1cが熱によって破損した
り、非絶縁DC−DCコンバータの内部素子が破損した
りするという問題がある。また、非絶縁DC−DCコン
バータに電子機器が接続されている場合には、その電子
機器の内部素子が破損してしまうという問題もある。By the way, in the above-mentioned conventional non-insulated DC-DC converter, the MOSFET is used.
When 2 is short-circuited due to overvoltage or the like, the power conversion function of the DC-DC converter does not function, and the high-voltage battery voltage appears between the low-voltage output terminals 7a and 7b. Furthermore, an overcurrent from the high voltage battery 1 flows into the non-insulated DC-DC converter via the input cable 1c, the input cable 1c is damaged by heat, and the internal elements of the non-insulated DC-DC converter are damaged. There is a problem of doing. Further, when an electronic device is connected to the non-insulated DC-DC converter, there is a problem that an internal element of the electronic device is damaged.
【0008】低圧バッテリー7の極性を逆にして、出力
端子7a,7bに接続した場合には、低圧バッテリー7
からの逆流により、ダイオード3を介して短絡電流が流
れてしまい、ダイオード3等が破損してしまうという問
題もある。When the polarities of the low voltage battery 7 are reversed and connected to the output terminals 7a and 7b, the low voltage battery 7
There is also a problem that a short-circuit current flows through the diode 3 due to the reverse flow from the diode 3, and the diode 3 and the like are damaged.
【0009】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、過電圧や逆流電流による内部素子の
破損を防止することで、適切な電力供給を行うことがで
き、しかもコストアップを抑えることができる非絶縁D
C−DCコンバータを提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by preventing damage to the internal elements due to overvoltage or reverse current, it is possible to appropriately supply electric power and increase the cost. Non-insulated D that can be suppressed
An object is to provide a C-DC converter.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る非絶縁DC−DCコンバータは、高圧
バッテリーの正極端と低圧バッテリーの正極端との間
に、第1のMOSFETとリアクトルと第2のMOSF
ETとの直列回路を、前記第1のMOSFETが高圧バ
ッテリー側に位置するように接続し、コンデンサの一端
を前記リアクトルと前記第2のMOSFETとの接続点
間に、また、他端を高圧バッテリーと低圧バッテリーと
の負極端同士の接続点間に接続し、ダイオードを、カソ
ード端が前記第1のMOSFETと前記リアクトルとの
接続点間に、また、アノード端が高圧バッテリーと低圧
バッテリーとの負極端同士の接続点間に位置するよう接
続し、前記第1のMOSFETに対してパルス制御を行
う制御回路を備える、高圧バッテリーからの電力を低圧
バッテリーに充電させる非絶縁DC−DCコンバータに
おいて、前記コンデンサの電圧と前記低圧バッテリーの
電圧とを検出して前記低圧バッテリーの極性が逆である
ことを検知し、このとき前記第2のMOSFETをオフ
して、前記低圧バッテリー逆極性接続による短絡電流を
阻止するようにする第1の制御回路を備えることを特徴
とする(第1の発明)。To achieve the above object, a non-insulated DC-DC converter according to the present invention includes a first MOSFET and a reactor between a positive end of a high voltage battery and a positive end of a low voltage battery. And the second MOSF
A series circuit with ET is connected so that the first MOSFET is located on the high voltage battery side, one end of the capacitor is between the connection point of the reactor and the second MOSFET, and the other end is the high voltage battery. Connect the diode between the negative terminals of the low voltage battery and the
The terminal of the first MOSFET and the reactor is
Between the connection points, and at the anode end the high voltage battery and the low voltage
Connect it so that it is located between the connection points of the negative electrodes of the battery.
Next, in a non-insulated DC-DC converter for charging a low-voltage battery with electric power from a high-voltage battery, which includes a control circuit for performing pulse control on the first MOSFET, the voltage of the capacitor and the low-voltage battery
The voltage is detected and the polarity of the low voltage battery is opposite.
That the second MOSFET is turned off at this time.
Then, the short circuit current due to the reverse polarity connection of the low voltage battery
A first control circuit for blocking is provided (first invention).
【0011】また、この第1の発明では、前記第2のM
OSFETの高圧バッテリー側には、前記第1の制御回
路によって制御されるとともに、前記第2のMOSFE
Tに対して逆向きに接続された第3のMOSFETが設
けられ、前記第1の制御回路により前記コンデンサの電
圧と前記低圧バッテリーの電圧とを検出して前記コンデ
ンサの一端より低圧バッテリー側の電圧が高くなったこ
とを検知し、このとき前記第1の制御回路によって、前
記第3のMOSFETをオフするようにしてもよい(第
2の発明)。In the first invention, the second M
The high-voltage battery side of the OSFET is controlled by the first control circuit and is controlled by the second MOSFET.
A third MOSFET connected in the reverse direction with respect to T is provided, and the first control circuit is used to charge the capacitor.
Voltage and voltage of the low voltage battery to detect the voltage
If the voltage on the low voltage battery side is higher than
May be detected, and at this time, the first control circuit may turn off the third MOSFET (second invention).
【0012】また、第1の発明では、前記第1のMOS
FETの高圧バッテリー側には、第2の制御回路によっ
て制御されるとともに、前記第1のMOSFETに対し
て逆向きに接続された第4のMOSFETが設けられ、
第2の制御回路により入力電圧を検出して入力電圧が逆
極性になったことを検知し、このとき前記第2の制御回
路によって、前記第4のMOSFETをオフするように
してもよい(第3の発明)。In the first invention, the first MOS is provided.
A high-voltage battery side of the FET is provided with a fourth MOSFET which is controlled by the second control circuit and is connected in the reverse direction to the first MOSFET.
The second control circuit detects the input voltage and reverses the input voltage.
It may be possible to detect that the polarity is changed, and at this time, the second control circuit may turn off the fourth MOSFET (third invention).
【0013】また、第2の発明では、前記第1の制御回
路は、前記第1のMOSFETの高圧バッテリー側と前
記第2のMOSFETとの間に接続され、前記第2のM
OSFETを駆動する第1の駆動電源と、前記第1のM
OSFETの高圧バッテリー側と前記第3のMOSFE
Tとの間に接続され、前記第3のMOSFETを駆動す
る第2の駆動電源と、前記第2のMOSFETの低圧バ
ッテリー側に、低圧バッテリーに対し並列接続され、前
記低圧バッテリーの接続状態を検出するとともに、前記
低圧バッテリーの接続が正常である場合、前記第1及び
第2の駆動電源を駆動させる第1の検出回路と、前記コ
ンデンサに並列接続され、前記コンデンサの一端の過電
圧を検出するとともに、前記過電圧を検出したとき、前
記第1の駆動電源の駆動を停止させる第2の検出回路と
を備えてもよい(第4の発明)。Further, in the second invention, the first control circuit is connected between the high-voltage battery side of the first MOSFET and the second MOSFET, and the second MOSFET is connected.
A first driving power source for driving the OSFET, and the first M
The high-voltage battery side of the OSFET and the third MOSFE
A second drive power source connected to the T and driving the third MOSFET, and a low voltage battery side of the second MOSFET are connected in parallel to the low voltage battery to detect the connection state of the low voltage battery. In addition, when the connection of the low-voltage battery is normal, the first detection circuit for driving the first and second drive power supplies and the capacitor are connected in parallel to detect an overvoltage at one end of the capacitor. And a second detection circuit that stops driving the first drive power supply when the overvoltage is detected (fourth invention).
【0014】また、第1乃至第4の発明では、スイッチ
回路によってオン/オフされる第5のMOSFETを、
前記コンデンサに直列接続するとともに、前記第1の制
御回路は、前記第1のMOSFETの高圧バッテリー側
と前記第2のMOSFETとの間に接続され、前記第2
のMOSFETを駆動する第1の駆動電源と、前記第1
のMOSFETの高圧バッテリー側に、高圧バッテリー
に並列接続された第3の検出回路とを備え、前記第3の
検出回路は、入力過電圧を検出したとき、前記スイッチ
回路を介して前記第5のMOSFETをオフするととも
に、前記第1の駆動電源の駆動を停止させ、さらに前記
制御回路を介して前記第1のMOSFETをオフするに
してもよい(第5の発明)。In the first to fourth inventions, the fifth MOSFET turned on / off by the switch circuit is
The first control circuit is connected in series with the capacitor, and the first control circuit is connected between the high-voltage battery side of the first MOSFET and the second MOSFET.
A first drive power supply for driving the MOSFET of the
And a third detection circuit connected in parallel to the high voltage battery on the high voltage battery side of the MOSFET, the third detection circuit, when detecting an input overvoltage, the fifth MOSFET via the switch circuit. May be turned off, the driving of the first drive power supply may be stopped, and the first MOSFET may be turned off via the control circuit (fifth invention).
【0015】また、第5の発明では、前記第1のMOS
FETの入出力間には第1の抵抗器が並列接続され、前
記第1のMOSFETの低圧バッテリー側かつ、前記コ
ンデンサからは高圧バッテリー側に、前記コンデンサに
対し並列接続され、アノード側を第1及び第2のMOS
FETの直列接続点側に接続されたダイオードには第2
の抵抗器が並列接続されてなり、前記第1のMOSFE
Tの高圧バッテリー側の最大許容電圧は、前記第1のM
OSFET及びダイオードと前記第1及び第2の抵抗器
とで決定されるようにしてもよい。(第6の発明)In the fifth invention, the first MOS is provided.
A first resistor is connected in parallel between the input and output of the FET, the low voltage battery side of the first MOSFET and the high voltage battery side of the capacitor are connected in parallel to the capacitor, and the anode side is the first side. And the second MOS
The second diode is connected to the side of the series connection point of the FET .
Said resistors are connected in parallel, and said first MOSFE
The maximum allowable voltage on the high voltage battery side of T is the first M
It may be determined by the OSFET and the diode and the first and second resistors . (Sixth invention)
【0016】また、第4の発明では、前記第1の駆動電
源は、第4の検出回路によって前記第2のMOSFET
の駆動可能電圧が検出されたとき、瞬時に駆動され、前
記第2の駆動電源は、第5の検出回路によって前記第3
のMOSFETの駆動可能電圧が検出されたとき、瞬時
に駆動されるようにしてもよい(第7の発明)。Further, in a fourth aspect of the invention, the first drive power source is configured such that a fourth detection circuit causes the second MOSFET to operate.
When the drivable voltage is detected, the second driving power source is instantaneously driven, and the second driving power source is driven by the fifth detection circuit.
When the drivable voltage of the MOSFET is detected, it may be driven instantaneously (seventh invention).
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。なお、以下に説明する図において、図7と
共通する部分には、同一符号を付すものとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings described below, the same parts as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals.
【0018】(第1の実施の形態)
図1は、本発明の非絶縁DC−DCコンバータの第1の
実施の形態を示す回路図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a non-insulated DC-DC converter of the present invention.
【0019】図1に示す非絶縁DC−DCコンバータ
は、入力端子1b,1d及び出力端子7a、7bを備え
ている。入力端子1b及び出力端子7a間には、第1の
MOSFET2、チョークコイル4及び第2のMOSF
ET8が直列接続されている。The non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 1 has input terminals 1b and 1d and output terminals 7a and 7b. A first MOSFET 2, a choke coil 4 and a second MOSF are provided between the input terminal 1b and the output terminal 7a.
ET8 is connected in series.
【0020】また、ダイオード3の一端をMOSFET
2とチョークコイル4との接続点間に接続し、コンデン
サ5の一端をチョークコイル4と出力端子7aとの接続
点間に接続し、ダイオード3とコンデンサ5の他端は入
力端子1dおよび出力端子7b間に接続されている。In addition, one end of the diode 3 is a MOSFET
2 and the choke coil 4 are connected, one end of the capacitor 5 is connected between the choke coil 4 and the output terminal 7a, and the other end of the diode 3 and the capacitor 5 is the input terminal 1d and the output terminal. It is connected between 7b.
【0021】第1の制御回路9には、コンデンサ5の一
端と出力端子7aとが接続されている。第1の制御回路
9は、第2のMOSFET8を制御する。入力端子1b
には、入力ケーブル1cを介して高圧バッテリー1のバ
ッテリー端子1aが接続されている。One end of the capacitor 5 and the output terminal 7a are connected to the first control circuit 9. The first control circuit 9 controls the second MOSFET 8. Input terminal 1b
A battery terminal 1a of the high-voltage battery 1 is connected to the battery via an input cable 1c.
【0022】制御回路6には、高圧バッテリー1の負極
側(入力端子1d側)、第1のMOSFET2のゲート
及びコンデンサ5の一端が接続されている。出力端子7
a,7bは、低圧バッテリー7の正極および負極に接続
されている。次に、このような構成の非絶縁DC−DC
コンバータの動作について説明する。The negative side of the high voltage battery 1 (the side of the input terminal 1d), the gate of the first MOSFET 2 and one end of the capacitor 5 are connected to the control circuit 6. Output terminal 7
The a and 7b are connected to the positive electrode and the negative electrode of the low voltage battery 7. Next, a non-isolated DC-DC having such a configuration
The operation of the converter will be described.
【0023】まず、入力端子1b,1dへの印加電圧が
正常である場合、制御回路6から第1のMOSFET2
のゲートにパルス電圧が印加されることで、第1のMO
SFET2のオン/オフ動作が制御され、高圧バッテリ
ー1からの電力が低圧バッテリー7に充電される。この
とき、第2のMOSFET8は、第1の制御回路9によ
ってオンとされている。First, when the voltage applied to the input terminals 1b and 1d is normal, the control circuit 6 causes the first MOSFET 2 to
By applying a pulse voltage to the gate of the
The on / off operation of the SFET 2 is controlled, and the low voltage battery 7 is charged with the electric power from the high voltage battery 1. At this time, the second MOSFET 8 is turned on by the first control circuit 9.
【0024】ここで、第1のMOSFET2が過電圧等
によって破損し短絡状態になると、コンデンサ5は過電
圧になり、第1の制御回路9がコンデンサ5の過電圧を
検知して、第2のMOSFET8をオフする。これによ
り、低圧側の出力端子に高圧バッテリー電圧が直接印加
される事はない。さらに、入力ケーブル1cを介しての
高圧バッテリー1からの過電流の流込みが阻止される。Here, when the first MOSFET 2 is damaged by overvoltage or the like and is in a short-circuit state, the capacitor 5 becomes overvoltage, the first control circuit 9 detects the overvoltage of the capacitor 5, and the second MOSFET 8 is turned off. To do. As a result, the high voltage battery voltage is not directly applied to the low voltage side output terminal. Furthermore, the inflow of overcurrent from the high voltage battery 1 via the input cable 1c is prevented.
【0025】また、出力端子7a、7bに接続される低
圧バッテリー7側の極性が逆となった場合には、第1の
制御回路9がコンデンサ電圧値、極性を検知して、第2
のMOSFET8をオフする。これにより、低圧バッテ
リー7からの逆流により、ダイオード3を介して流れる
短絡電流が阻止される。When the polarities of the low voltage battery 7 side connected to the output terminals 7a and 7b are reversed, the first control circuit 9 detects the capacitor voltage value and the polarity, and
The MOSFET 8 is turned off. As a result, the short circuit current flowing through the diode 3 is blocked by the reverse current from the low voltage battery 7.
【0026】このように、第1の実施の形態では、第1
のMOSFET2が過電圧等によって短絡故障し、コン
デンサ5に過電圧が生じた場合、第1の制御回路9によ
り第2のMOSFET8をオフするようにしたので、低
圧側の出力端子間に高圧バッテリー電圧が直接印加され
る事はなく、さらに、入力ケーブル1cが熱によって破
損したり、非絶縁DC−DCコンバータの内部素子が破
損したりすることを防止できる。また、非絶縁DC−D
Cコンバータに電子機器が接続されている場合も、その
電子機器の内部素子の破損を防止できる。As described above, in the first embodiment, the first
In the case where the MOSFET 2 has a short circuit failure due to an overvoltage or the like and the capacitor 5 has an overvoltage, the first control circuit 9 turns off the second MOSFET 8. Therefore, the high voltage battery voltage is directly applied between the low voltage side output terminals. It is not applied, and further, it is possible to prevent the input cable 1c from being damaged by heat and the internal element of the non-insulated DC-DC converter from being damaged. Also, non-insulated DC-D
Even when an electronic device is connected to the C converter, it is possible to prevent damage to internal elements of the electronic device.
【0027】(第2の実施の形態)
図2は、本発明の非絶縁DC−DCコンバータの第2の
実施の形態を示す回路図である。第2の実施の形態で
は、第2のMOSFET8の入力端子1b側に、第3の
MOSFET10が直列接続されている。第3のMOS
FET10は、第2のMOSFET8に対して逆向きに
接続されている。(Second Embodiment) FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the non-insulated DC-DC converter of the present invention. In the second embodiment, the third MOSFET 10 is connected in series to the input terminal 1b side of the second MOSFET 8. Third MOS
The FET 10 is connected in the reverse direction to the second MOSFET 8.
【0028】これら第2のMOSFET8及び第3のM
OSFET10は、第1の制御回路9によって制御され
るようになっている。第1の制御回路9は、コンデンサ
5の電圧と、低圧バッテリー7の電圧とを検出する。The second MOSFET 8 and the third M
The OSFET 10 is controlled by the first control circuit 9. The first control circuit 9 detects the voltage of the capacitor 5 and the voltage of the low voltage battery 7.
【0029】このような構成では、入力端子1b、1d
への印加電圧が正常である場合、制御回路6から第1の
MOSFET2のゲートにパルス電圧が印加されること
で、第1のMOSFET2のオン/オフ動作が制御さ
れ、高圧バッテリー1からの電力が低圧バッテリー7に
充電される。このとき、第2のMOSFET8及び第3
のMOSFET10は、第1の制御回路9によってオン
されている。In such a configuration, the input terminals 1b, 1d
When the voltage applied to the first MOSFET 2 is normal, a pulse voltage is applied from the control circuit 6 to the gate of the first MOSFET 2 to control the on / off operation of the first MOSFET 2 and the power from the high voltage battery 1 is supplied. The low voltage battery 7 is charged. At this time, the second MOSFET 8 and the third MOSFET 8
MOSFET 10 is turned on by the first control circuit 9.
【0030】入力ケーブル1cが図中点線で示すように
0V側に接続されたり、入力ケーブル1cの接続が外れ
たりすると、本来高圧であるべきバッテリー1側、すな
わちコンデンサ5の電圧が低圧バッテリー電圧より低く
なるので、第1の制御回路9により、コンデンサ5の電
圧を検出して、第1の制御回路9によって、第3のMO
SFET10をオフする。When the input cable 1c is connected to the 0V side as shown by the dotted line in the figure or the connection of the input cable 1c is disconnected, the voltage of the battery 1 side, which should be originally high voltage, that is, the voltage of the capacitor 5 is lower than the low voltage battery voltage. Since it becomes lower, the voltage of the capacitor 5 is detected by the first control circuit 9, and the third MO is detected by the first control circuit 9.
The SFET 10 is turned off.
【0031】これにより、入力ケーブルの接地、外れに
よるバッテリー1側、すなわちコンデンサ5の電圧が低
圧バッテリー電圧より低くなることにより発生する不具
合が解消される。また、第2のMOSFET8の動作は
第1の実施形態の場合と同じであるので、ここでは説明
は省略する。As a result, the problem caused by the voltage of the battery 1 side, that is, the capacitor 5 becoming lower than the low voltage battery voltage due to the grounding or disconnection of the input cable is eliminated. Further, the operation of the second MOSFET 8 is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
【0032】(第3の実施の形態)
図3は、本発明の非絶縁DC−DCコンバータの第3の
実施の形態を示す回路図である。(Third Embodiment) FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the non-insulated DC-DC converter of the present invention.
【0033】第3の実施の形態では、第1のMOSFE
T2の入力端子1b側に、第4のMOSFET20が直
列接続されている。第4のMOSFET20は、第1の
MOSFET2に対して逆向きに接続されている。In the third embodiment, the first MOSFE
The fourth MOSFET 20 is connected in series to the input terminal 1b side of T2. The fourth MOSFET 20 is connected in the opposite direction to the first MOSFET 2.
【0034】第4のMOSFET20は、第2の制御回
路11Aによって制御されるようになっている。第2の
制御回路11Aは、入力端子1bの電圧を検出するた
め、第4のMOSFET20のソース側電圧を検出す
る。The fourth MOSFET 20 is controlled by the second control circuit 11A. The second control circuit 11A detects the voltage of the input terminal 1b, and thus detects the source-side voltage of the fourth MOSFET 20.
【0035】このような構成では、入力端子1bへの印
加電圧が正常である場合、制御回路6から第1のMOS
FET2のゲートにパルス電圧が印加されることで、第
1のMOSFET2のオン/オフ動作が制御され、高圧
バッテリー1からの電力が低圧バッテリー7に充電され
る。このとき、第2のMOSFET8及び第4のMOS
FET20は、それぞれ第1の制御回路9及び第2の制
御回路11Aによってオンされている。With such a configuration, when the voltage applied to the input terminal 1b is normal, the control circuit 6 causes the first MOS
By applying the pulse voltage to the gate of the FET 2, the on / off operation of the first MOSFET 2 is controlled, and the low voltage battery 7 is charged with the electric power from the high voltage battery 1. At this time, the second MOSFET 8 and the fourth MOS
The FET 20 is turned on by the first control circuit 9 and the second control circuit 11A, respectively.
【0036】ここで、入力端子1b、1dに接続される
高圧バッテリー1の極性が逆となった場合、入力端子1
b,1dの電圧が規定値以下または逆極性になるので、
第2の制御回路11Aによって入力電圧を検出して、第
4のMOSFET20をオフする。これにより、ダイオ
ード3を介して流れる短絡電流が阻止される。When the polarities of the high voltage battery 1 connected to the input terminals 1b and 1d are reversed, the input terminal 1
Since the voltages of b and 1d are below the specified value or have opposite polarities,
The second control circuit 11A detects the input voltage and turns off the fourth MOSFET 20. As a result, the short-circuit current flowing through the diode 3 is blocked.
【0037】第2のMOSFETの動作については、前
述の第1の実施形態と同じであるので、ここでの詳述は
省略する。なお、上述した各実施の形態では、第1〜第
4のMOSFET2,8,10および20をNチャンネ
ルとした場合について説明したが、これに限らず、Pチ
ャンネルのMOSFETを用いることができる。The operation of the second MOSFET is the same as that of the first embodiment described above, and the detailed description thereof is omitted here. In each of the above-described embodiments, the case where the first to fourth MOSFETs 2, 8, 10 and 20 have N-channels has been described, but the present invention is not limited to this, and P-channel MOSFETs can be used.
【0038】(第4の実施の形態)
図4は、図2の非絶縁DC−DCコンバータの構成を変
えた場合の第4の実施の形態を示す回路図である。(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment when the configuration of the non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 2 is changed.
【0039】第4の実施の形態では、図2の非絶縁DC
−DCコンバータに、第1の駆動電源としての駆動電源
11、第2の駆動電源としての駆動電源12、第1の検
出回路としての検出回路13、第2の検出回路としての
検出回路14を追加している。In the fourth embodiment, the non-isolated DC shown in FIG.
-A drive power supply 11 as a first drive power supply, a drive power supply 12 as a second drive power supply, a detection circuit 13 as a first detection circuit, and a detection circuit 14 as a second detection circuit are added to the DC converter. is doing.
【0040】駆動電源11は、第2のMOSFET8の
駆動源であり、第1のMOSFET2の入力端子1b側
と、第2のMOSFET8のゲートとの間に設けられて
いる。また、駆動電源11は、ダイオード11−1、ツ
ェナーダイオード11−2、抵抗11−3、コンデンサ
11−4を備えている。The drive power source 11 is a drive source of the second MOSFET 8 and is provided between the input terminal 1b side of the first MOSFET 2 and the gate of the second MOSFET 8. The drive power supply 11 also includes a diode 11-1, a zener diode 11-2, a resistor 11-3, and a capacitor 11-4.
【0041】駆動電源12は、第3のMOSFET10
の駆動源であり、第1のMOSFET2の入力端子1b
側と、第4のMOSFET10のゲートとの間に設けら
れている。また、駆動電源12は、ダイオード12−
1、ツェナーダイオード12−2、抵抗12−3、コン
デンサ12−4を備えている。The drive power source 12 is the third MOSFET 10
Drive source of the first MOSFET 2 input terminal 1b
It is provided between the side and the gate of the fourth MOSFET 10. In addition, the drive power source 12 is a diode 12-
1, a Zener diode 12-2, a resistor 12-3, and a capacitor 12-4.
【0042】検出回路13は、低圧バッテリー7への出
力電圧を検出するものであり、第2のMOSFET8の
出力端子7a,7b側で、低圧バッテリーと並列接続さ
れている。また、検出回路13は、フォトカプラ13−
1,13−2、抵抗13−3を備えている。The detection circuit 13 detects the output voltage to the low voltage battery 7, and is connected in parallel with the low voltage battery on the output terminals 7a and 7b side of the second MOSFET 8. Further, the detection circuit 13 includes a photo coupler 13-
1, 13-2 and a resistor 13-3.
【0043】検出回路14は、出力過電圧を検出するも
のであり、コンデンサ5に並列接続されている。また、
検出回路14は、フォトカプラ14−1、抵抗14−
2、ツェナーダイオード14−3を備えている。The detection circuit 14 detects the output overvoltage and is connected in parallel to the capacitor 5. Also,
The detection circuit 14 includes a photo coupler 14-1, a resistor 14-
2, the Zener diode 14-3 is provided.
【0044】このような構成では、高圧バッテリー1と
低圧バッテリー7とがそれぞれ入力端子1b、1d及び
出力端子7a、7bに正しく接続されたときに限り、駆
動電源11のコンデンサ11−4の充電電圧によって第
2のMOSFET8がオンされる。このとき、第3のM
OSFET10は、駆動電源12のコンデンサ12−4
の充電電圧によってオンされる。In such a configuration, the charging voltage of the capacitor 11-4 of the driving power supply 11 is limited only when the high voltage battery 1 and the low voltage battery 7 are properly connected to the input terminals 1b and 1d and the output terminals 7a and 7b, respectively. Turns on the second MOSFET 8. At this time, the third M
The OSFET 10 is a capacitor 12-4 of the driving power supply 12.
It is turned on by the charging voltage of.
【0045】コンデンサ5の充電電圧が過電圧となる
と、検出回路14によってコンデンサ11−4が短絡さ
れ、第2のMOSFET8がオフされる。また、出力端
子7a,7bに低圧バッテリー7が逆接続されると第2
のMOSFET8および第3のMOSFET10へのゲ
ート電源の供給が停止され、両MOSFETはオフす
る。When the charging voltage of the capacitor 5 becomes an overvoltage, the detection circuit 14 short-circuits the capacitor 11-4 and turns off the second MOSFET 8. When the low voltage battery 7 is reversely connected to the output terminals 7a and 7b, the second
Supply of gate power to the MOSFET 8 and the third MOSFET 10 is stopped, and both MOSFETs are turned off.
【0046】入力端子1b,1d及び出力端子7a,7
bに高圧バッテリー1と低圧バッテリー7とがそれぞれ
逆に接続されると、駆動電源11のツェナーダイオード
11−2により、コンデンサ11−4への充電が阻止さ
れる。また、駆動電源12のツェナーダイオード12−
2により、コンデンサ12−4への充電も阻止される。
この結果、第2のMOSFET8と第3のMOSFET
10とが共にオフされる。Input terminals 1b and 1d and output terminals 7a and 7
When the high-voltage battery 1 and the low-voltage battery 7 are reversely connected to b, the zener diode 11-2 of the driving power supply 11 prevents the capacitor 11-4 from being charged. Further, the zener diode 12- of the drive power source 12-
2, the charging of the capacitor 12-4 is also blocked.
As a result, the second MOSFET 8 and the third MOSFET
Both 10 and 10 are turned off.
【0047】このように、第4の実施の形態では、第2
のMOSFET8及び第3のMOSFET10の駆動電
圧を駆動電源11,12のコンデンサ11−4,12−
4の充電電圧によって得るようにしているため、従来の
トランスからなる駆動回路に比べて消費電力の大幅な低
減が図れる。As described above, in the fourth embodiment, the second
Drive voltages of the MOSFET 8 and the third MOSFET 10 of the capacitors 11-4 and 12- of the drive power supplies 11 and 12.
Since it is obtained by the charging voltage of No. 4, the power consumption can be significantly reduced as compared with the conventional drive circuit including a transformer.
【0048】また、従来のように、制御回路に必要とな
っていた発振器や駆動回路を動作させるためのトランジ
スタ及びIC等が不要となるため、部品点数の増加を抑
えることができ、低コスト化や小型化を図ることが可能
となる。Further, unlike the conventional case, the transistor and the IC for operating the oscillator and the drive circuit, which are required for the control circuit, are unnecessary, so that the increase in the number of parts can be suppressed and the cost can be reduced. It is possible to reduce the size.
【0049】(第5の実施の形態)
図5は、図2の非絶縁DC−DCコンバータの構成を変
えた場合の第5の実施の形態を示す回路図である。(Fifth Embodiment) FIG. 5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment when the configuration of the non-insulated DC-DC converter in FIG. 2 is changed.
【0050】第5の実施の形態では、非絶縁DC−DC
コンバータの入力側に入力電圧を検出する第3の検出回
路としての検出回路9aが入力端子1b,1d間に接続
されている。検出回路9aは、ツェナーダイオード9−
1、抵抗9−2、フォトカプラ9−3〜9−5を備えて
いる。フォトカプラ9−5の検出出力は、制御回路6b
に与えられるようになっている。In the fifth embodiment, non-isolated DC-DC is used.
On the input side of the converter, a detection circuit 9a as a third detection circuit for detecting the input voltage is connected between the input terminals 1b and 1d. The detection circuit 9a includes a Zener diode 9-
1, a resistor 9-2, and photocouplers 9-3 to 9-5. The detection output of the photocoupler 9-5 is the control circuit 6b.
To be given to.
【0051】制御回路6bは、図1乃至図4に示した制
御回路6に、検出回路9aの検出信号を入力するように
したものである。また、非絶縁DC−DCコンバータの
入力端子1bと出力端子7aとの間には、第2のMOS
FET8を駆動させるための駆動電源6aが接続されて
いる。駆動電源6aは、ダイオード6−1、抵抗6−
2、コンデンサ6−3を備えている。コンデンサ6−3
は、入力端子1b,1dに過電圧が生じると、検出回路
9aのフォトカプラ9−3によって短絡され、第2のM
OSFET8がオフされる。The control circuit 6b is adapted to input the detection signal of the detection circuit 9a to the control circuit 6 shown in FIGS. A second MOS is provided between the input terminal 1b and the output terminal 7a of the non-insulated DC-DC converter.
A drive power supply 6a for driving the FET 8 is connected. The driving power supply 6a includes a diode 6-1, a resistor 6-
2 and a capacitor 6-3. Capacitor 6-3
Is short-circuited by the photocoupler 9-3 of the detection circuit 9a when an overvoltage occurs at the input terminals 1b and 1d, and the second M
OSFET8 is turned off.
【0052】第1のMOSFET2のソース−ドレイン
間には、第1の抵抗器2aが設けられ、ダイオード3の
両端には、第2の抵抗器3aが設けられていて、第1の
抵抗器2aと第2の抵抗器3aとにより、入力端子1
b,1d間の電圧の分圧器を構成している。A first resistor 2a is provided between the source and drain of the first MOSFET 2, and a second resistor 3a is provided at both ends of the diode 3 and the first resistor 2a is provided. And the second resistor 3a, the input terminal 1
It constitutes a voltage divider between the voltages b and 1d.
【0053】チョークコイル4と第2のMOSFET8
との間と入力端子1dおよび出力端子7b間には、スイ
ッチ回路5aが設けられている。スイッチ回路5aは、
コンデンサ5−1、抵抗5−2、第5のMOSFET3
0を備えている。Choke coil 4 and second MOSFET 8
A switch circuit 5a is provided between the input terminal 1d and the output terminal 7b. The switch circuit 5a is
Capacitor 5-1, resistor 5-2, fifth MOSFET 3
It has 0.
【0054】入力端子1b,1d間に、過電圧(入力過
電圧)が生じると、検出回路9aのフォトカプラ9−4
によってMOSFET30のゲート−ソース間を短絡さ
せることで第5のMOSFET30をオフさせる。ま
た、検出回路9aによって入力過電圧が検出されると、
フォトカプラ9−3によってコンデンサ6−3が短絡さ
れ、第2のMOSFET8もオフされる。さらに、フォ
トカプラ9−5の検出信号で、制御回路6bによって第
1のMOSFET2もオフされる。When an overvoltage (input overvoltage) occurs between the input terminals 1b and 1d, the photocoupler 9-4 of the detection circuit 9a.
Thus, the fifth MOSFET 30 is turned off by short-circuiting the gate and source of the MOSFET 30. Further, when the input overvoltage is detected by the detection circuit 9a,
The capacitor 6-3 is short-circuited by the photocoupler 9-3, and the second MOSFET 8 is also turned off. Further, the control circuit 6b also turns off the first MOSFET 2 by the detection signal of the photocoupler 9-5.
【0055】次に、MOSFET2,8,10および3
0がオフした後の動作について説明する。MOSFET
2、8および30がオフした時には、チョークコイル4
には電流が流れ続けているので、この電流はダイオード
3→チョークコイル4→コンデンサ5−1、MOSFE
T30の経路で流れる。チョークコイル4の電流は、Δ
t=(L/V0)I0の時間で零になる。ここで、Lは
チョークコイル4の値、V0はコンデンサ5−1の電圧
とMOSFET30の電圧の和の電圧、I0はチョーク
コイル4の通流電流である。MOSFET30は既にオ
フしているので、MOSFET30の電圧はアバランシ
ェ電圧となる。Next, MOSFETs 2, 8, 10 and 3
The operation after 0 is turned off will be described. MOSFET
When 2, 8, and 30 are turned off, choke coil 4
Since the current continues to flow through the diode, this current is diode 3 → choke coil 4 → capacitor 5-1 and MOSFE.
It flows on the route of T30. The current of the choke coil 4 is Δ
It becomes zero at the time of t = (L / V0) I0. Here, L is the value of the choke coil 4, V0 is the sum of the voltage of the capacitor 5-1 and the voltage of the MOSFET 30, and I0 is the current flowing through the choke coil 4. Since the MOSFET 30 has already been turned off, the voltage of the MOSFET 30 becomes the avalanche voltage.
【0056】チョークコイル4の電流が零となると、入
力端子1b.1dに接続されている回路は、第1のMO
SFET2及びダイオード3のみとなる。これにより、
第1のMOSFET2及びダイオード3の入力電圧の分
担は分圧器2a,3aとで決定される電圧分担となる。
その結果、入力の最大許容電圧は、従来ではMOSFE
T2の耐圧で決定されていたのに対し、第5の実施の形
態では、MOSFET2の耐圧とダイオード3の耐圧の
和となる。When the current of the choke coil 4 becomes zero, the input terminal 1b. The circuit connected to 1d is the first MO
Only SFET2 and diode 3 are provided. This allows
The sharing of the input voltage of the first MOSFET 2 and the diode 3 is the sharing of the voltage determined by the voltage dividers 2a and 3a.
As a result, the maximum allowable input voltage is
While it is determined by the breakdown voltage of T2, in the fifth embodiment, it is the sum of the breakdown voltage of MOSFET 2 and the breakdown voltage of diode 3.
【0057】このように、第5の実施の形態では、検出
回路9aによって入力過電圧が検出されると、第2のM
OSFET8、第5のMOSFET30、第1のMOS
FET2を同時にオフするようにしたので、入力の最大
許容電圧を、従来ではMOSFET2の耐圧で決定され
ていたのに対し、MOSFET2の耐圧とダイオード3
の耐圧との和とすることができる。As described above, in the fifth embodiment, when the input overvoltage is detected by the detection circuit 9a, the second M
OSFET8, fifth MOSFET30, first MOS
Since the FET2 is turned off at the same time, the maximum allowable voltage of the input is conventionally determined by the breakdown voltage of the MOSFET2, whereas the breakdown voltage of the MOSFET2 and the diode 3
Withstand voltage of
【0058】具体例で示すと、第1のMOSFET2及
びダイオード3を100Vの耐圧素子とし、非絶縁DC
−DCコンバータが100V以内で駆動していれば、最
大許容電圧は200Vとなる。これにより、第1のMO
SFET2に高耐圧のものを採用する必要がなくなるた
め、効率の低下を阻止することができるばかりか、コス
トアップをも抑制することができる。In a specific example, the first MOSFET 2 and the diode 3 are 100 V withstand voltage elements, and non-insulated DC is used.
-If the DC converter is operating within 100V, the maximum allowable voltage is 200V. As a result, the first MO
Since it is not necessary to adopt a high withstand voltage SFET 2, it is possible not only to prevent a decrease in efficiency but also to suppress an increase in cost.
【0059】(第6の実施の形態)
図6は、図4の非絶縁DC−DCコンバータの構成を変
えた場合の第6の実施の形態を示す回路図である。(Sixth Embodiment) FIG. 6 is a circuit diagram showing a sixth embodiment when the configuration of the non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 4 is changed.
【0060】第6の実施の形態では、図4の非絶縁DC
−DCコンバータに、電圧を検出する検出回路15,1
6を追加したものである。In the sixth embodiment, the non-isolated DC shown in FIG. 4 is used.
-Detection circuit 15, 1 for detecting voltage in DC converter
6 is added.
【0061】第4の検出回路としての検出回路15は、
第2のMOSFET8の駆動可能電圧を検出するもので
あり、ツェナーダイオード15−1、フォトカプラ15
−2を備えている。第5の検出回路としての検出回路1
6は、第3のMOSFET10の駆動可能電圧を検出す
るものであり、ツェナーダイオード16−1、フォトカ
プラ16−2を備えている。The detection circuit 15 as the fourth detection circuit is
It detects the drivable voltage of the second MOSFET 8, and includes a Zener diode 15-1 and a photocoupler 15.
-2 is provided. Detection circuit 1 as fifth detection circuit
Reference numeral 6 detects a drivable voltage of the third MOSFET 10, and includes a Zener diode 16-1 and a photocoupler 16-2.
【0062】このような構成では、検出回路15のツェ
ナーダイオード15−1が第2のMOSFET8の駆動
可能電圧以上に達すると、フォトカプラ15−2によっ
て検出回路13に直結される。In such a configuration, when the Zener diode 15-1 of the detection circuit 15 reaches the driveable voltage of the second MOSFET 8 or more, it is directly connected to the detection circuit 13 by the photocoupler 15-2.
【0063】また、検出回路16のツェナーダイオード
16−1が第3のMOSFET10の駆動可能電圧以上
に達すると、フォトカプラ16−2によって検出回路1
3に直結される。これにより、検出回路13のフォトカ
プラ13−1,13−2によって第2のMOSFET
8、第3のMOSFET10が瞬時にオンする。When the Zener diode 16-1 of the detection circuit 16 reaches the driveable voltage of the third MOSFET 10 or higher, the photocoupler 16-2 causes the detection circuit 1 to be detected.
Directly connected to 3. As a result, the photocouplers 13-1 and 13-2 of the detection circuit 13 cause the second MOSFET to operate.
8. The third MOSFET 10 is instantly turned on.
【0064】このように、第6の実施の形態では、検出
回路15のツェナーダイオード15−1又は検出回路1
6のツェナーダイオード16−1が第2のMOSFET
8又は第3のMOSFET10の駆動可能電圧以上に達
したとき、第2のMOSFET8及び第3のMOSFE
T10を瞬時にオンさせるようにしたので、第2のMO
SFET8及び第3のMOSFET10の損失を小さく
することができ、低コストの素子を用いることができ
る。As described above, in the sixth embodiment, the Zener diode 15-1 of the detection circuit 15 or the detection circuit 1 is used.
6 Zener diode 16-1 is the second MOSFET
8 or the voltage that can be driven by the third MOSFET 10 or higher is reached, the second MOSFET 8 and the third MOSFET
Since T10 is turned on instantly, the second MO
The loss of the SFET 8 and the third MOSFET 10 can be reduced, and a low-cost element can be used.
【0065】[0065]
【発明の効果】前記のように構成された非絶縁DC−D
Cコンバータは、過電圧が生じた場合は、第1の制御回
路によって第1のMOSFETの出力側に設けられた第
2のMOSFETをオフし、出力側の電流が逆流する状
態が生じた場合、第1の制御回路によって、逆流電流と
同極性の第2又は第3のMOSFETをオフし、入力側
の電流が逆流する状態が生じた場合は、第2の制御回路
によって、第3のMOSFETをオフすることで、過電
圧や逆流電流による内部素子の破損を防止するようにす
る。EFFECTS OF THE INVENTION Non-isolated DC-D constructed as described above.
The C converter turns off the second MOSFET provided on the output side of the first MOSFET by the first control circuit when an overvoltage occurs, and when the current on the output side flows backward, The first control circuit turns off the second or third MOSFET having the same polarity as the reverse current, and when the current on the input side flows backward, the second control circuit turns off the third MOSFET. By doing so, it is possible to prevent damage to internal elements due to overvoltage or reverse current.
【図1】本発明の非絶縁DC−DCコンバータの第1の
実施の形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a non-insulated DC-DC converter of the present invention.
【図2】本発明の非絶縁DC−DCコンバータの第2の
実施の形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of a non-insulated DC-DC converter of the present invention.
【図3】本発明の非絶縁DC−DCコンバータの第3の
実施の形態を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of a non-insulated DC-DC converter of the present invention.
【図4】図2の非絶縁DC−DCコンバータの構成を変
えた場合の第4の実施の形態を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment when the configuration of the non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 2 is changed.
【図5】図2の非絶縁DC−DCコンバータの構成を変
えた場合の第5の実施の形態を示す回路図である。5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment in which the configuration of the non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 2 is changed.
【図6】図4の非絶縁DC−DCコンバータの構成を変
えた場合の第6の実施の形態を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a sixth embodiment when the configuration of the non-insulated DC-DC converter shown in FIG. 4 is changed.
【図7】従来の非絶縁DC−DCコンバータの一例を示
す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a conventional non-insulated DC-DC converter.
【図8】MOSFET特性を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining MOSFET characteristics.
1 高圧バッテリー
1a バッテリー端子
1b,1d 入力端子
1c 入力ケーブル
2 第1のMOSFET
2a,3a 電圧分圧器
3 ダイオード
4 チョークコイル
5 コンデンサ
5−1,6−3,11−4,12−4 コンデンサ
5−2,6−2,9−2,11−3,12−3,13−
3,14−2 抵抗
5a スイッチ回路
6,6b 制御回路
6−1,11−1,12−1 ダイオード
6a,11,12 駆動電源
7 低圧バッテリー
7a,7b 出力端子
8 第2のMOSFET
9 第1の制御回路
9−1,11−2,12−2,14−3,15−1,1
6−1 ツェナーダイオード
9−3〜9−5,13−1,13−2,14−1,15
−2,16−2 フォトカプラ
9a,13,14,15,16 検出回路
10 第3のMOSFET
11A 第2の制御回路
20 第4のMOSFET
30 第5のMOSFET1 High-voltage battery 1a Battery terminal 1b, 1d Input terminal 1c Input cable 2 1st MOSFET 2a, 3a Voltage divider 3 Diode 4 Choke coil 5 Capacitor 5-1, 6-3, 11-4, 12-4 Capacitor 5- 2, 6-2, 9-2, 11-3, 12-3, 13-
3, 14-2 resistor 5a switch circuit 6, 6b control circuit 6-1, 11-1, 12-1 diode 6a, 11, 12 drive power supply 7 low-voltage battery 7a, 7b output terminal 8 second MOSFET 9 first Control circuits 9-1, 11-2, 12-2, 14-3, 15-1, 1
6-1 Zener diodes 9-3 to 9-5, 13-1, 13-2, 14-1, 15
-2, 16-2 Photocouplers 9a, 13, 14, 15, 16 Detection circuit 10 Third MOSFET 11A Second control circuit 20 Fourth MOSFET 30 Fifth MOSFET
Claims (7)
の正極端との間に、 第1のMOSFETとリアクトルと第2のMOSFET
との直列回路を、前記第1のMOSFETが高圧バッテ
リー側に位置するように接続し、 コンデンサの一端を前記リアクトルと前記第2のMOS
FETとの接続点間に、また、他端を高圧バッテリーと
低圧バッテリーとの負極端同士の接続点間に接続し、ダイオードを、カソード端が前記第1のMOSFETと
前記リアクトルとの接続点間に、また、アノード端が高
圧バッテリーと低圧バッテリーとの負極端同士の接続点
間に位置するよう接続し、 前記第1のMOSFETに対してパルス制御を行う制御
回路を備える、高圧バッテリーからの電力を低圧バッテ
リーに充電させる非絶縁DC−DCコンバータにおい
て、前記コンデンサの電圧と前記低圧バッテリーの電圧とを
検出して前記低圧バッテリーの極性が逆であることを検
知し、このとき前記第2のMOSFETをオフして、前
記低圧バッテリー逆極性接続による短絡電流を阻止する
ようにする第1の制御回路 を備えることを特徴とする非
絶縁DC−DCコンバータ。1. A first MOSFET, a reactor and a second MOSFET between a positive electrode end of a high voltage battery and a positive electrode end of a low voltage battery.
And a series circuit connected to the first MOSFET so that the first MOSFET is located on the high voltage battery side, and one end of a capacitor is connected to the reactor and the second MOS.
The diode is connected between the connection point with the FET and the other end is connected between the connection points between the negative terminals of the high-voltage battery and the low-voltage battery, and the diode is connected with the first MOSFET at the cathode end.
Between the connection point with the reactor and the anode end
Connection point between the negative terminals of the pressure battery and the low voltage battery
In a non-isolated DC-DC converter for connecting electric power from a high-voltage battery to a low-voltage battery, the control circuit including a control circuit connected in between and performing pulse control for the first MOSFET, and the voltage of the capacitor and the voltage of the capacitor. The voltage of the low voltage battery
It is detected that the polarity of the low voltage battery is reversed.
At this time, turn off the second MOSFET,
Prevents short circuit current due to reverse polarity connection of low voltage battery
The first of the non-isolated DC-DC converter comprising a control circuit for so.
側には、前記第1の制御回路によって制御されるととも
に、前記第2のMOSFETに対して逆向きに接続され
た第3のMOSFETが設けられ、前記第1の制御回路により前記コンデンサの電圧と前記
低圧バッテリーの電圧とを検出して前記コンデンサの一
端より低圧バッテリー側の電圧が高くなったことを検知
し、このとき 前記第1の制御回路によって、前記第3の
MOSFETをオフすることを特徴とする請求項1に記
載の非絶縁DC−DCコンバータ。2. A high-voltage battery side of the second MOSFET is provided with a third MOSFET which is controlled by the first control circuit and which is connected in an opposite direction to the second MOSFET. , The voltage of the capacitor by the first control circuit and the
The voltage of the low voltage battery is detected and one of the capacitors is detected.
Detects that the voltage on the low voltage battery side is higher than the end
However, at this time, the non-isolated DC-DC converter according to claim 1, wherein the third MOSFET is turned off by the first control circuit.
側には、第2の制御回路によって制御されるとともに、
前記第1のMOSFETに対して逆向きに接続された第
4のMOSFETが設けられ、第2の制御回路により入力電圧を検出して入力電圧が逆
極性になったことを検知し、このとき 前記第2の制御回
路によって、前記第4のMOSFETをオフすることを
特徴とする請求項1に記載の非絶縁DC−DCコンバー
タ。3. The high-voltage battery side of the first MOSFET is controlled by a second control circuit, and
A fourth MOSFET reversely connected to the first MOSFET is provided, and the second control circuit detects the input voltage and reverses the input voltage.
The non-isolated DC-DC converter according to claim 1, wherein the second control circuit turns off the fourth MOSFET at the time of detecting that the polarity is changed .
FETの高圧バッテリー側と前記第2のMOSFETと
の間に接続され、前記第2のMOSFETを駆動する第
1の駆動電源と、 前記第1のMOSFETの高圧バッテリー側と前記第3
のMOSFETとの間に接続され、前記第3のMOSF
ETを駆動する第2の駆動電源と、 前記第2のMOSFETの低圧バッテリー側に、低圧バ
ッテリーに対し並列接続され、前記低圧バッテリーの接
続状態を検出するとともに、前記低圧バッテリーの接続
が正常である場合、前記第1及び第2の駆動電源を駆動
させる第1の検出回路と、 前記コンデンサに並列接続され、前記コンデンサの一端
の過電圧を検出するとともに、前記過電圧を検出したと
き、前記第1の駆動電源の駆動を停止させる第2の検出
回路とを備えることを特徴とする請求項2に記載の非絶
縁DC−DCコンバータ。4. The first control circuit comprises the first MOS
A first drive power source connected between the high voltage battery side of the FET and the second MOSFET to drive the second MOSFET; a high voltage battery side of the first MOSFET and the third
Connected to the MOSFET of the third MOSF
A second drive power source for driving the ET and a low-voltage battery side of the second MOSFET are connected in parallel to the low-voltage battery to detect a connection state of the low-voltage battery and to normally connect the low-voltage battery. In this case, a first detection circuit that drives the first and second drive power supplies is connected in parallel to the capacitor, and an overvoltage at one end of the capacitor is detected, and when the overvoltage is detected, the first detection circuit The 2nd detection circuit which stops drive of a drive power supply is provided, The non-insulation DC-DC converter of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
5のMOSFETを、前記コンデンサに直列接続すると
ともに、 前記第1の制御回路は、前記第1のMOSFETの高圧
バッテリー側と前記第2のMOSFETとの間に接続さ
れ、前記第2のMOSFETを駆動する第1の駆動電源
と、 前記第1のMOSFETの高圧バッテリー側に、高圧バ
ッテリーに並列接続された第3の検出回路とを備え、 前記第3の検出回路は、入力過電圧を検出したとき、前
記スイッチ回路を介して前記第5のMOSFETをオフ
するとともに、前記第1の駆動電源の駆動を停止させ、
さらに前記制御回路を介して前記第1のMOSFETを
オフすることを特徴とする請求項1乃至4に記載の非絶
縁DC−DCコンバータ。5. A fifth MOSFET, which is turned on / off by a switch circuit, is connected in series to the capacitor, and the first control circuit includes a high voltage battery side of the first MOSFET and the second MOSFET. A first drive power source connected between the first MOSFET and the second MOSFET, and a third detection circuit connected in parallel to the high voltage battery on the high voltage battery side of the first MOSFET, The third detection circuit, when detecting an input overvoltage, turns off the fifth MOSFET via the switch circuit and stops driving of the first drive power supply,
The non-insulated DC-DC converter according to claim 1, further comprising turning off the first MOSFET via the control circuit.
1の抵抗器が並列接続され、 前記第1のMOSFETの低圧バッテリー側かつ、前記
コンデンサからは高圧バッテリー側に、前記コンデンサ
に対し並列接続され、アノード側を第1及び第2のMO
SFETの直列接続点側に接続されたダイオードには第
2の抵抗器が並列接続されてなり、 前記第1のMOSFETの高圧バッテリー側の最大許容
電圧は、前記第1のMOSFET及びダイオードと前記
第1及び第2の抵抗器とで決定されることを特徴とする
請求項5に記載の非絶縁DC−DCコンバータ。6. A first circuit is provided between the input and output of the first MOSFET .
One resistor is connected in parallel, the low voltage battery side of the first MOSFET and the high voltage battery side of the capacitor are connected in parallel to the capacitor, and the anode side of the first and second MO
The is connected to a diode in series connection point side of the SFET
2 resistors are connected in parallel, and the maximum allowable voltage on the high-voltage battery side of the first MOSFET is the same as that of the first MOSFET and the diode.
The non-isolated DC-DC converter according to claim 5, wherein the non-isolated DC-DC converter is determined by the first and second resistors .
よって前記第2のMOSFETの駆動可能電圧が検出さ
れたとき、瞬時に駆動され、 前記第2の駆動電源は、第5の検出回路によって前記第
3のMOSFETの駆動可能電圧が検出されたとき、瞬
時に駆動されることを特徴とする請求項4に記載の非絶
縁DC−DCコンバータ。7. The first drive power supply is instantaneously driven when a driveable voltage of the second MOSFET is detected by a fourth detection circuit, and the second drive power supply is a fifth drive power supply. The non-insulated DC-DC converter according to claim 4, wherein when the drivable voltage of the third MOSFET is detected by the detection circuit, it is driven instantaneously.
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