JP6020931B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、リアクトルと、メインスイッチと、同期整流スイッチとを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a reactor, a main switch, and a synchronous rectification switch.
従来、リアクトルとスイッチを備えた電力変換装置として、例えば以下に示す特許文献1に開示されている昇圧コンバータ制御システムがある。
Conventionally, as a power converter provided with a reactor and a switch, for example, there is a boost converter control system disclosed in
この昇圧コンバータ制御システムは、リアクトルと、スイッチと、ダイオードと、制御回路とを備えている。制御回路は、サーボ指令に基づいてスイッチを制御する。その際、スイッチの端子間電圧の電圧傾斜変化に基づいてスイッチをオフさせる。昇圧コンバータ制御システムを電流臨界モードで制御する場合、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点でスイッチをオフさせる必要がある。そのため、従来は、リアクトル電流を検出し、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出完了を判断していた。しかし、スイッチの端子間電圧の電圧傾斜の変化によって、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出完了を検出することができる。そのため、リアクトル電流を検出することなく、昇圧コンバータ制御システムを電流臨界モードで制御することができる。 This boost converter control system includes a reactor, a switch, a diode, and a control circuit. The control circuit controls the switch based on the servo command. At that time, the switch is turned off based on the change in the voltage gradient of the voltage between the terminals of the switch. When controlling the boost converter control system in the current critical mode, it is necessary to turn off the switch when the release of the energy stored in the reactor is completed. For this reason, conventionally, the reactor current is detected, and the completion of the release of the energy accumulated in the reactor is determined. However, it is possible to detect the completion of the release of the energy stored in the reactor by the change in the voltage gradient of the voltage between the terminals of the switch. Therefore, the boost converter control system can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.
前述した昇圧コンバータ制御システムにおいて、ダイオードにおける損失を低減するため、ダイオードを同期整流スイッチに置換える場合がある。ダイオードを同期整流スイッチに置換えた場合、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了しても、同期整流スイッチがオンしているためスイッチの端子間電圧の電圧変化が発生しない。そのため、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出完了を検出することができない。従って、リアクトル電流を検出することなく、昇圧コンバータ制御システムを電流臨界モードで制御することができない。 In the boost converter control system described above, the diode may be replaced with a synchronous rectifier switch in order to reduce the loss in the diode. When the diode is replaced with a synchronous rectification switch, even if the release of the energy stored in the reactor is completed, the voltage between the terminals of the switch does not change because the synchronous rectification switch is on. Therefore, it is not possible to detect the completion of the release of energy accumulated in the reactor. Therefore, the boost converter control system cannot be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リアクトルと、メインスイッチと、同期整流スイッチとを備えた電力変換装置において、リアクトル電流を検出することなく、電流臨界モードで制御することができる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a power conversion device including a reactor, a main switch, and a synchronous rectification switch, control is performed in a current critical mode without detecting a reactor current. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of performing the above.
上記課題を解決するためになされた本発明は、リアクトルと、オンすることで電源をリアクトルに接続し、電源からリアクトルに電流を供給してリアクトルにエネルギーを蓄積させるメインスイッチと、メインスイッチがオフしている期間中にオンすることでリアクトルを負荷に接続し、リアクトルに蓄積されたエネルギーを放出させ、リアクトルから負荷に電流を供給する同期整流スイッチと、メインスイッチ及び同期整流スイッチに接続され、メインスイッチ及び同期整流スイッチを制御する制御回路と、を備えた電力変換装置において、制御回路は、メインスイッチの端子間電圧の遷移状態を示すスイッチング遷移時間を検出し、検出したスイッチング遷移時間が、リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点のリアクトル電流に対応するスイッチング遷移時間であるスイッチング遷移時間目標値になるようにメインスイッチ及び同期整流スイッチを制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a reactor, a main switch that connects the power source to the reactor when turned on, supplies current to the reactor from the power source, and stores energy in the reactor, and the main switch is off The reactor is connected to the load by turning it on during the period, the energy stored in the reactor is released, the current is supplied from the reactor to the load, and connected to the main switch and the synchronous rectification switch. In a power converter comprising a control circuit that controls a main switch and a synchronous rectification switch, the control circuit detects a switching transition time indicating a transition state of a voltage between terminals of the main switch, and the detected switching transition time is React when the release of energy stored in the reactor is complete And controlling the main switch and the synchronous rectification switch to become the switching transition time target value is a switching transition time corresponding to the current.
スイッチング遷移時間とリアクトル電流の間には所定の関係があり、スイッチング遷移時間によってリアクトル電流を把握することができる。この構成によれば、スイッチング遷移時間に基づいてメインスイッチ及び同期整流スイッチを制御する。そのため、リアクトル電流を検出することなく、リアクトル電流を適切に制御することができる。従って、リアクトル電流を検出することなく、電力変換装置を電流臨界モードで制御することができる。 There is a predetermined relationship between the switching transition time and the reactor current, and the reactor current can be grasped by the switching transition time. According to this configuration, the main switch and the synchronous rectification switch are controlled based on the switching transition time. Therefore, it is possible to appropriately control the reactor current without detecting the reactor current. Therefore, the power converter can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
(第1実施形態)
まず、図1〜図3を参照して第1実施形態の電力変換装置の構成について説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the power conversion device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1に示す電力変換装置1は、車両に搭載された高電圧バッテリB10(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB11(負荷)に供給し、低電圧バッテリB11を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。ここで、高電圧バッテリB10は、例えば、定格電圧が48Vのバッテリである。低電圧バッテリB11は、例えば、定格電圧が12Vのバッテリである。電力変換装置1は、平滑用コンデンサ10と、FET11(メインスイッチ)と、FET12(同期整流スイッチ)と、スナバ回路13、14と、リアクトル15と、平滑用コンデンサ16と、制御回路17とを備えている。
A
平滑用コンデンサ10は、電力変換装置1の入力電圧Vinを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ10は、高電圧バッテリB10の電圧を平滑化する。平滑用コンデンサ10の一端は高電圧バッテリB10の正極端に、他端は高電圧バッテリB10の負極端にそれぞれ接続されている。
The
FET11は、オンすることで高電圧バッテリB10をリアクトル15に接続し、高電圧バッテリB10からリアクトル15に電流を供給してリアクトル15にエネルギーを蓄積させる素子である。FET11は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。
The FET 11 is an element that, when turned on, connects the high
FET12は、FET11がオフしている期間中にオンすることで、リアクトル15を低電圧バッテリB11に接続し、リアクトル15に蓄積されたエネルギーを放出させ、リアクトル15から低電圧バッテリB11に電流を供給する素子である。FET12は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。
The FET 12 is turned on while the FET 11 is turned off to connect the
FET11、12は、直列接続されている。具体的には、FET11のソースが、FET12のドレインに接続されている。FET11のドレインは平滑用コンデンサ10の一端に、FET12のソースは平滑用コンデンサ10の他端と低電圧バッテリB11の負極端にそれぞれ接続されている。FET11、12の直列接続点は、リアクトル15に接続されている。FET11、12のゲートは、制御回路17にそれぞれ接続されている。
The FETs 11 and 12 are connected in series. Specifically, the source of the FET 11 is connected to the drain of the FET 12. The drain of the FET 11 is connected to one end of the
スナバ回路13、14は、FET11、12に加わるサージ電圧を抑える回路である。スナバ回路13、14は、スナバ用コンデンサ130、140をそれぞれ有している。スナバ用コンデンサ130、140の一端はFET11、12のドレインに、他端はFET11、12のソースにそれぞれ接続されている。
The
リアクトル15は、エネルギーを蓄積又は放出する素子である。リアクトル15の一端はFET11、12の直列接続点に、他端は低電圧バッテリB11の正極端にそれぞれ接続されている。
The
平滑用コンデンサ16は、電力変換装置1の出力電圧Voutを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ16の一端はリアクトル15の他端に、他端はFET12のソースにそれぞれ接続されている。
The smoothing
制御回路17は、FET11、12を制御する回路である。制御回路17は、外部から入力される電力変換装置1の出力電圧目標値Vout*、検出した電力変換装置1の入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET11、12を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET11のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)の遷移状態を示すものである。具体的には、FET12をオフするように指示してからFET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでの時間である。閾値電圧Vthは、例えば、電力変換装置1の入力電圧Vinの10%の電圧に設定されている。制御回路17は、スイッチング遷移時間検出回路170と、制御器171と、駆動回路172、173とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路170は、制御器171から出力される、後述するFET12に対する駆動信号がFET12をオフするように指示してから、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。図2に示すように、スイッチング遷移時間検出回路170は、抵抗170a〜170dと、コンパレータ170eと、XOR回路170fとを備えている。
The switching transition
抵抗170a、170bは直列接続されている。抵抗170aの一端はFET11のドレインに、抵抗170bの一端はFET12のソースにそれぞれ接続されている。
The
抵抗170c、170dは直列接続されている。抵抗170cの一端はFET11、12の直列接続点に、抵抗170dの一端はFET12のソースにそれぞれ接続されている。
The
コンパレータ170eの非反転入力端は抵抗170a、170bの直列接続点に、反転入力端は抵抗170c、170dの直列接続点にそれぞれ接続されている。
The non-inverting input terminal of the
ここで、抵抗170a〜170dの抵抗値は、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ170eの出力がハイレベルになるように設定されている。
Here, the resistance values of the
XOR回路170fの一方の入力端はコンパレータ170eの出力端に、他方の入力端は制御器171にそれぞれ接続されている。出力端は制御器171に接続されている。
One input terminal of the
制御器171は、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET11、12に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器171は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図3に示すように、制御器171は、オン時間比演算部171aと、スイッチング遷移時間計測部171bと、偏差演算部171cと、スイッチング遷移時間制御部171dと、補正演算部171e、171fと、偏差演算部171gと、電圧制御部171hと、オン時間演算部171i、171jと、駆動信号生成部171kとを備えている。
The
オン時間比演算部171aは、電力変換装置1の入力電圧Vin、出力電圧目標値Vout*及び出力電圧Voutに基づいて、FET11、12に対するオン時間比を演算し出力するブロックである。ここで、オン時間比は、FETをオン、オフする際のオン時間の比率である。いわゆる、オンデューティ比である。
The on-time ratio calculation unit 171a is a block that calculates and outputs an on-time ratio for the
スイッチング遷移時間計測部171bは、スイッチング遷移時間検出回路170の出力するパルス信号のパルス幅を計測してスイッチング遷移時間を求め出力するブロックである。
The switching transition
偏差演算部171cは、予め設定されているスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間計測部171bの出力するスイッチング遷移時間の偏差を演算し出力するブロックである。ここで、スイッチング遷移時間目標値は、リアクトル15のインダクタンス、スナバ用コンデンサ130、140の容量及び回路の寄生容量によって構成される共振回路の共振周期に基づいて設定されている。例えば、共振周期の1/4、又は、スイッチング遷移時間検出回路170の遅延時間や、駆動回路172、173の遅延時間のばらつきを考慮し、共振周期の1/4の80%程度に設定されている。
The
スイッチング遷移時間制御部171dは、偏差演算部171cの出力するスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、オン時間比を補正するためのオン時間比補正値として出力するブロックである。
The switching transition
補正演算部171eは、オン時間比演算部171aの出力するFET11に対するオン時間比にスイッチング遷移時間制御部171dの出力するオン時間比補正値を加算し、FET11に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。
The
補正演算部171fは、オン時間比演算部171aの出力するFET12に対するオン時間比から、スイッチング遷移時間制御部171dの出力するオン時間比補正値を減算し、FET12に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。
The
偏差演算部171gは、外部から入力される電力変換装置1の出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算し出力するブロックである。
The
電圧制御部171hは、偏差演算部171gの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力するブロックである。
The
オン時間演算部171iは、補正演算部171eの出力するFET11に対する補正したオン時間比に、電圧制御部171hの出力する変換係数を乗算し、FET11に対するオン時間として出力するブロックである。
The on-
オン時間演算部171jは、補正演算部171fの出力するFET12に対する補正したオン時間比に、電圧制御部171hの出力する変換係数を乗算し、FET12に対するオン時間として出力するブロックである。
The on-
駆動信号生成部171kは、オン時間演算部171i,171jの出力するFET11、12に対するオン時間に基づいて、FET11、12を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。
The drive
図1に示す駆動回路172、173は、制御器171の駆動信号生成部171kの出力する駆動信号に基づいてFET11、12をそれぞれオン、オフする回路である。駆動回路172、173の入力端は、図3に示すように、駆動信号生成部171kに、出力端は図1に示すように、FET11、12のゲートにそれぞれ接続されている。
The
次に、図1〜図7を参照して第1実施形態の電力変換装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power conversion device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図1、図4〜図6を参照して、電力変換装置の動作の概要、リアクトル電流とスイッチング遷移時間の関係について説明する。 First, with reference to FIG. 1 and FIGS. 4-6, the outline | summary of operation | movement of a power converter device and the relationship between a reactor current and switching transition time are demonstrated.
図1において、FET12がオフした状態でFET11がオンすると、高電圧バッテリB10が、FET11を介してリアクトル15に接続される。その結果、高電圧バッテリB10からリアクトル15に電流が供給され、リアクトル15にエネルギーが蓄積される。このとき、リアクトル15に流れる、入力側から出力側に向かう方向を正とするリアクトル電流ILは、図4に示すように増加する。
In FIG. 1, when the FET 11 is turned on with the
その後、FET11がオフし、その期間中にFET12がオンすると、図1示すリアクトル15がFET12を介して低電圧バッテリB11に接続される。その結果、リアクトル15に蓄積されたエネルギーが放出され、リアクトル15から低電圧バッテリB11に電流が供給される。このとき、リアクトル電流ILは、図4に示すように減少する。
Thereafter, when the FET 11 is turned off and the
以降、同様の動作が繰り返され、高電圧バッテリB10から低電圧バッテリB11に電力が供給され、低電圧バッテリB11が充電される。 Thereafter, the same operation is repeated, power is supplied from the high voltage battery B10 to the low voltage battery B11, and the low voltage battery B11 is charged.
図1に示す電力変換装置1を電流臨界モードで制御する場合、リアクトル15に蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点でFET12をオフする必要がある。このとき、FET11をゼロ電圧スイッチングしFET11のターンオン損失を低減するため、図4に示すように、リアクトル電流ILが0よりわずかにマイナスになってからFET12をオフする。
When the
FET12をオフすると、わずかにマイナスになっているリアクトル電流ILによって、スナバ用コンデンサ130、140の容量及び回路の寄生容量が充電され、図5に示すように、リアクトル15が接続されるFET11、12の直列接続点の電圧Vpが上昇し、やがて入力電圧Vinになる。マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より大きい場合、リアクトル電流ILによってスナバ用コンデンサ130、140の容量及び回路の寄生容量が充電される速度が速くなり、電圧Vpの立ち上りが速くなる。一方、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より小さい場合、電圧Vpの立ち上りが遅くなる。
When the
図1に示すように、FET11のソース−ドレイン間電圧は、入力電圧Vinから電圧Vpを引いたものである。そのため、図5に示すように、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より大きい場合、FET11のソース−ドレイン間電圧の立ち下りが速くなる。その結果、FET12がオフしてからFET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでの時間、つまりスイッチング遷移時間が短くなる。一方、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より小さい場合、FET11のソース−ドレイン間電圧の立ち下りが遅くなる。その結果、スイッチング遷移時間が長くなる。
As shown in FIG. 1, the source-drain voltage of the FET 11 is obtained by subtracting the voltage Vp from the input voltage Vin. Therefore, as shown in FIG. 5, when the reactor current IL in the negative direction is larger than the optimum value, the fall of the source-drain voltage of the FET 11 becomes faster. As a result, the time until the source-drain voltage of the FET 11 becomes the threshold voltage Vth after the
つまり、リアクトル電流ILとスイッチング遷移時間の間には、図6に示すように、マイナス方向のリアクトル電流ILが大きくなるに従って、スイッチング遷移時間が短くなるという関係がある。そのため、スイッチング遷移時間によってリアクトル電流ILを把握することができる。 That is, as shown in FIG. 6, there is a relationship between the reactor current IL and the switching transition time that the switching transition time becomes shorter as the negative reactor current IL becomes larger. Therefore, the reactor current IL can be grasped from the switching transition time.
次に、図2及び図7を参照してスイッチング遷移時間検出回路の動作について説明する。 Next, the operation of the switching transition time detection circuit will be described with reference to FIGS.
図2に示す抵抗170a〜170dの抵抗値は、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ170eの出力がハイレベルになるように設定されている。そのため、コンパレータ170eは、図7に示すように、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路170fは、FET12に対する駆動信号がFET12のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ170eの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路170は、FET12に対する駆動信号がFET12をオフするように指示してから、FET11のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。
The resistance values of the
次に、図1及び図3を参照して制御器及び駆動回路の動作について説明する。 Next, operations of the controller and the drive circuit will be described with reference to FIGS.
図3に示すオン時間比演算部171aは、入力電圧Vin、出力電圧目標値Vout*及び出力電圧Voutに基づいて、FET11、12に対するオン時間比を演算し出力する。
The on-time ratio calculator 171a shown in FIG. 3 calculates and outputs an on-time ratio for the
スイッチング遷移時間計測部171bは、スイッチング遷移時間検出回路170の出力するパルス信号のパルス幅を計測してスイッチング遷移時間を求める。偏差演算部171cは、予め設定されているスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を演算する。スイッチング遷移時間制御部171dは、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、オン時間比補正値として出力する。
The switching transition
補正演算部171eは、FET11に対するオン時間比にオン時間比補正値を加算し、FET11に対する補正したオン時間比として出力する。補正演算部171fは、FET12に対するオン時間比からオン時間比補正値を減算し、FET12に対する補正したオン時間比として出力する。これにより、オン時間遷移時間がオン時間遷移時間目標値になるように、オン時間比が補正される。
The
偏差演算部171gは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算する。電圧制御部171hは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力する。
The
オン時間演算部171iは、FET11に対する補正したオン時間比に変換係数を乗算し、FET11に対するオン時間として出力する。オン時間演算部171jは、FET12に対する補正したオン時間比に変換係数を乗算し、FET12に対するオン時間として出力する。
The on-
駆動信号生成部171kは、FET11、12に対するオン時間に基づいて、FET11、12を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
The drive
図1に示す駆動回路172、173は、駆動信号に基づいてFET11、12をそれぞれオン、オフする。
The
その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB10から低電圧バッテリB11に電力を供給する電力変換装置1を電流臨界モードで制御することができる。
As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, the
次に、第1実施形態の電力変換装置の効果について説明する。 Next, the effect of the power converter of the first embodiment will be described.
図6に示すように、スイッチング遷移時間とリアクトル電流ILの間には所定の関係があり、スイッチング遷移時間によってリアクトル電流ILを把握することができる。 As shown in FIG. 6, there is a predetermined relationship between the switching transition time and the reactor current IL, and the reactor current IL can be grasped by the switching transition time.
第1実施形態によれば、制御回路17が、スイッチング遷移時間を検出し、スイッチング遷移時間に基づいてFET11、12を制御する。そのため、リアクトル電流を検出することなく、リアクトル電流ILを適切に制御することができる。従って、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置1を電流臨界モードで制御することができる。また、従来、電力変換装置を構成する各素子の特性にばらつきがあるため、それを考慮して、わざわざマイナス方向のリアクトル電流を大きめに制御していた。しかし、各素子の特性のばらつきがスイッチング遷移時間に反映されるため、そもそもマイナス方向のリアクトル電流ILを大きめに制御する必要がない。そのため、スイッチング損失及び導通損失を抑えることができる。
According to the first embodiment, the
第1実施形態によれば、制御回路17は、入力電圧Vin、出力電圧Vout、及び、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差に基づいてFET11、12を制御する。そのため、スイッチング遷移時間をスイッチング遷移時間目標値に制御することができる。つまり、リアクトル電流ILを最適値に制御することができる。従って、電力変換装置1を電流臨界モードで確実に制御することができる。
According to the first embodiment, the
第1実施形態によれば、制御回路17は、入力電圧Vinと出力電圧Voutに基づいて求めたオン時間比を、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差に基づいて求めたオン時間比補正値によって補正し、補正したオン時間比に基づいてFET11、12を制御する。そのため、スイッチング遷移時間をスイッチング遷移時間目標値に確実に制御することができる。
According to the first embodiment, the
第1実施形態によれば、制御回路17は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいてFET11、12を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御することができる。
According to the first embodiment, the
第1実施形態によれば、制御回路17は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいて補正したオン時間比をオン時間に変換し、オン時間に基づいてFET11、12を制御する。そのため、出力電圧Voutを確実に出力電圧目標値Vout*に制御することができる。
According to the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の電力変換装置について説明する。第2実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置が高電圧バッテリから低電圧バッテリに電力を供給するのに対して、低電圧バッテリから高電圧バッテリに電力を供給するようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated. The power conversion device of the second embodiment supplies power from the low voltage battery to the high voltage battery while the power conversion device of the first embodiment supplies power from the high voltage battery to the low voltage battery. It is a thing.
まず、図8〜図10を参照して第2実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, the structure of the power converter device of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 8-10.
図8に示す電力変換装置2は、車両に搭載された低電圧バッテリB21(電源)から供給される直流を高電圧の直流に変換して、車両に搭載された高電圧バッテリB20(負荷)に供給し、高電圧バッテリB20を充電する装置である。いわゆる、昇圧型のバックブーストコンバータである。ここで、高電圧バッテリB20及び低電圧バッテリB21は、第1実施形態の高電圧バッテリB10及び低電圧バッテリB11と同一のものである。電力変換装置2は、平滑用コンデンサ26と、リアクトル25と、FET22(メインスイッチ)と、FET21(同期整流スイッチ)と、スナバ回路24、23と、平滑用コンデンサ20と、制御回路27とを備えている。各構成要素の機能に違いはあるが、平滑用コンデンサ26、リアクトル25、FET22、21、スナバ回路24、23及び平滑用コンデンサ20の構成は、第1実施形態の平滑用コンデンサ16、リアクトル15、FET12、11、スナバ回路14、13及び平滑用コンデンサ10の構成と同一である。
The power conversion device 2 shown in FIG. 8 converts a direct current supplied from a low-voltage battery B21 (power supply) mounted on the vehicle into a high-voltage direct current, and converts it into a high-voltage battery B20 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the high-voltage battery B20. This is a so-called boost type buck-boost converter. Here, the high voltage battery B20 and the low voltage battery B21 are the same as the high voltage battery B10 and the low voltage battery B11 of the first embodiment. The power conversion device 2 includes a smoothing
平滑用コンデンサ26は、電力変換装置2の入力電圧Vinを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ26は、低電圧バッテリB21の電圧を平滑化する。平滑用コンデンサ26の一端は低電圧バッテリB21の正極端に、他端は低電圧バッテリB21の負極端にそれぞれ接続されている。
The smoothing
リアクトル25は、エネルギーを蓄積又は放出する素子である。リアクトル25の一端は平滑用コンデンサ26の一端に、他端はFET22、21にそれぞれ接続されている。
The
FET22は、オンすることで低電圧バッテリB21をリアクトル25に接続し、低電圧バッテリB21からリアクトル25に電流を供給してリアクトル25にエネルギーを蓄積させる素子である。FET22は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。
The
FET21は、FET22がオフしている期間中にオンすることで、リアクトル25を高電圧バッテリB20に接続し、リアクトル25に蓄積されたエネルギーを放出させ、リアクトル25から高電圧バッテリB20に電流を供給する素子である。FET21は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。
The
FET22、21は、直列接続されている。具体的には、FET22のドレインが、FET21のソースに接続されている。FET22、21の直列接続点は、リアクトル25の他端に接続されている。FET22のソースは平滑用コンデンサ26の他端と高電圧バッテリB20の負極端に、FET21のドレインは高電圧バッテリB20の正極端にそれぞれ接続されている。FET22、21のゲートは、制御回路27にそれぞれ接続されている。
The
スナバ回路24、23は、FET22、21に加わるサージ電圧を抑える回路である。スナバ回路24、23は、スナバ用コンデンサ240、230をそれぞれ有している。スナバ用コンデンサ240、230の一端はFET22、21のドレインに、他端はFET22、21のソースにそれぞれ接続されている。
The
平滑用コンデンサ20は、電力変換装置2の出力電圧Voutを平滑化する素子である。平滑用コンデンサ20の一端はFET21のドレインに、他端はFET22のソースにそれぞれ接続されている。
The smoothing
制御回路27は、FET22、21を制御する回路である。制御回路27は、外部から入力される電力変換装置2の出力電圧目標値Vout*、検出した電力変換装置2の入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET22、21を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET21をオフするように指示してからFET22のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧Vthになるまでの時間である。閾値電圧Vthは、第1実施形態と同様に設定されている。制御回路27は、スイッチング遷移時間検出回路270と、制御器271と、駆動回路272、273とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路270は、制御器271から出力される、後述するFET21に対する駆動信号がFET21をオフするように指示してから、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧になるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。図9に示すように、スイッチング遷移時間検出回路270は、基準電源270gと、抵抗270c、270dと、コンパレータ270eと、XOR回路270fとを備えている。
The switching transition
基準電源270gは、閾値電圧Vthに対応する電圧を出力する電源である。基準電源270gの正極端はコンパレータ270eに、負極端はFET22のソースにそれぞれ接続されている。
The
抵抗270c、270dは直列接続されている。抵抗270cの一端はFET21、22の直列接続点に、抵抗270dの一端はFET22のソースにそれぞれ接続されている。
The
コンパレータ270eの非反転入力端は基準電源270gの正極端に、反転入力端は抵抗270c、270dの直列接続点にそれぞれ接続されている。
The non-inverting input terminal of the
ここで、抵抗270c、270dの抵抗値は、基準電源270gの電圧を考慮した上で、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ270eの出力がハイレベルになるように設定されている。
Here, the resistance values of the
XOR回路270fの一方の入力端はコンパレータ270eの出力端に、他方の入力端は制御器271にそれぞれ接続されている。出力端は制御器271に接続されている。
One input terminal of the
図8に示す制御器271は、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET22、21に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器271は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図10に示すように、制御器271は、オン時間比演算部271aと、スイッチング遷移時間計測部271bと、偏差演算部271cと、スイッチング遷移時間制御部271dと、補正演算部271e、271fと、偏差演算部271gと、電圧制御部271hと、オン時間演算部271i、271jと、駆動信号生成部271kとを備えている。
The
補正演算部271eは、第1実施形態の補正演算部171eと異なり、FET21に対するオン時間比からオン時間比補正値を減算し、FET21に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。
Unlike the
補正演算部271fは、第1実施形態の補正演算部171fと異なり、FET22に対するオン時間比にオン時間比補正値を加算し、FET22に対する補正したオン時間比として出力するブロックである。
Unlike the
制御器271は、補正演算部271e、271fを除いて第1実施形態の制御器171と同一構成である。
The
次に、図8〜図10を参照して第2実施形態の電力変換装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power conversion device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図9を参照してスイッチング遷移時間検出回路の動作について説明する。 First, the operation of the switching transition time detection circuit will be described with reference to FIG.
図9に示す基準電源270gは、閾値電圧に対応する電圧を出力する。抵抗270c、270dの抵抗値は、基準電源270gの電圧を考慮した上で、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ270eの出力がハイレベルになるように設定されている。そのため、コンパレータ270eは、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路270fは、FET21に対する駆動信号がFET21のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ270eの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路270は、FET21に対する駆動信号がFET21をオフするように指示してから、FET22のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。
The
次に、図8及び図10を参照して制御器及び駆動回路の動作について説明する。 Next, operations of the controller and the drive circuit will be described with reference to FIGS.
図10に示す補正演算部271eは、第1実施形態の補正演算部171eと異なり、FET21に対するオン時間比からオン時間比補正値を減算し、FET21に対する補正したオン時間比として出力する。補正演算部271fは、第1実施形態の補正演算部171fと異なり、FET22に対するオン時間比にオン時間比補正値を加算し、FET22に対する補正したオン時間比として出力する。
Unlike the
制御器271は、補正演算部271e、271fの動作を除いて第1実施形態の制御器171と同一の動作をする。
The
図8に示す駆動回路272、272は、駆動信号に基づいてFET21、22をそれぞれオン、オフする。
The
その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、入力側から出力側に向かう方向を正とするリアクトル電流ILが最適値になるように、制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、低電圧バッテリB21から高電圧バッテリB20に電力を供給する電力変換装置2を電流臨界モードで制御することができる。 As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, control is performed so that the reactor current IL having a positive direction from the input side to the output side becomes an optimum value. Therefore, the power conversion device 2 that supplies power from the low voltage battery B21 to the high voltage battery B20 can be controlled in the current critical mode without detecting the reactor current.
次に、第2実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Next, the effect of the power converter of 2nd Embodiment is demonstrated. According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、第2実施形態では、スイッチング遷移時間検出回路270が基準電源270gを用いて構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と同様の構成で、抵抗の抵抗値を調整して構成してもよい。
In the second embodiment, an example in which the switching transition
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の電力変換装置について説明する。第3実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置と第2実施形態の電力変換装置を組合わせ、高電圧バッテリと低電圧バッテリの間で双方向に電力を供給できるようにしたものである。
(Third embodiment)
Next, the power converter device of 3rd Embodiment is demonstrated. The power conversion device of the third embodiment is a combination of the power conversion device of the first embodiment and the power conversion device of the second embodiment so that power can be supplied bidirectionally between the high voltage battery and the low voltage battery. It is a thing.
まず、図11及び図12を参照して第3実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, the configuration of the power conversion device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
図11に示す電力変換装置3は、車両に搭載された高電圧バッテリB30(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB31(負荷)に供給し、低電圧バッテリB31を充電する装置である。また、逆に、低電圧バッテリB31(電源)から供給される直流を高電圧の直流に変換して高電圧バッテリB30(負荷)に供給し、高電圧バッテリB30を充電する装置でもある。つまり、高電圧バッテリB30と低電圧バッテリB31の間で双方向に電力を供給できる装置である。いわゆる、昇降圧型のバックブーストコンバータである。電力変換装置3は、平滑用コンデンサ30と、FET31(メインスイッチ)と、FET32(同期整流スイッチ)と、スナバ回路33、34と、リアクトル35と、平滑用コンデンサ36と、制御回路37とを備えている。平滑用コンデンサ30、FET31、32、スナバ回路33、34、リアクトル35及び平滑用コンデンサ36の構成は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10、FET11、12、スナバ回路13、14、リアクトル15及び平滑用コンデンサ16の構成、第2実施形態の平滑用コンデンサ20、FET21、22、スナバ回路23、24、リアクトル25及び平滑用コンデンサ26の構成と同一である。
The power conversion device 3 shown in FIG. 11 converts a direct current supplied from a high-voltage battery B30 (power source) mounted on the vehicle into a low-voltage direct current, and converts it into a low-voltage battery B31 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B31. Conversely, it is also a device for charging the high voltage battery B30 by converting the direct current supplied from the low voltage battery B31 (power supply) into a high voltage direct current and supplying it to the high voltage battery B30 (load). That is, it is a device that can supply power bidirectionally between the high-voltage battery B30 and the low-voltage battery B31. This is a so-called buck-boost buck-boost converter. The power converter 3 includes a smoothing
制御回路37は、FET31、32を制御する回路である。制御回路37は、高電圧バッテリB30から低電圧バッテリB31に電力を供給する場合、第1実施形態の制御回路17と同様の動作をし、低電圧バッテリB31から高電圧バッテリB30に電力を供給する場合、第2実施形態の制御回路27と同様の動作をする。制御回路37は、スイッチング遷移時間検出回路370と、制御器371と、駆動回路372、373とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路370は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170の機能と、第2実施形態のスイッチング遷移時間検出回路270の機能を備えた回路である。スイッチング遷移時間検出回路370は、図12に示すように、抵抗370h〜370lと、コンパレータ370m、370nと、XOR回路370o、370pとを備えている。
The switching transition
抵抗370h〜370jは直列接続されている。抵抗370hの一端はFET31のドレインに、抵抗370jの一端はFET32のソースにそれぞれ接続されている。
The
抵抗370k、370lは直列接続されている。抵抗370kの一端はFET31、32の直列接続点に、抵抗370lの一端はFET32のソースにそれぞれ接続されている。
The
コンパレータ370mの非反転入力端は抵抗370h、370iの直列接続点に、反転入力端は抵抗370k、370lの直列接続点にそれぞれ接続されている。
The non-inverting input terminal of the
コンパレータ370nの非反転入力端は抵抗370k、370lの直列接続点に、反転入力端は抵抗370i、370jの直列接続点にそれぞれ接続されている。
The non-inverting input terminal of the
ここで、抵抗370h〜370lの抵抗値は、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370mの出力がハイレベルに、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370nの出力がハイレベルになるように設定されている。
Here, the resistance values of the
XOR回路370oの一方の入力端はコンパレータ370mの出力端に、他方の入力端はFET32に対する駆動信号を出力する制御器371の駆動信号生成部(図略)にそれぞれ接続されている。出力端は、FET31に対するスイッチング遷移時間を計測する制御器371のスイッチング遷移時間計測部(図略)に接続されている。
One input terminal of the XOR circuit 370 o is connected to the output terminal of the
XOR回路370pの一方の入力端はコンパレータ370nの出力端に、他方の入力端はFET31に対する駆動信号を出力する制御器371の駆動信号生成部(図略)にそれぞれ接続されている。出力端は、FET32に対するスイッチング遷移時間を計測する制御器371のスイッチング遷移時間計測部(図略)に接続されている。
One input terminal of the
図11に示す制御器371は、第1実施形態の制御器171の機能と、第2実施形態の制御器271の機能を備えた回路である。制御器371は、第1実施形態の制御器171の構成要素と第2実施形態の制御器271の構成要素を備えている。
A
駆動回路372、373は、第1実施形態の駆動回路172、173や、第2実施形態の駆動回路272、273と同一機能、同一構成である。
The
次に、図11及び図12を参照して第3実施形態の電力変換装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power conversion device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
まず、図12を参照してスイッチング遷移時間検出回路の動作について説明する。 First, the operation of the switching transition time detection circuit will be described with reference to FIG.
図12に示す抵抗370h〜370lの抵抗値は、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370mの出力がハイレベルに、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまで、コンパレータ370nの出力がハイレベルになるように設定されている。
The resistance values of the
そのため、コンパレータ370mは、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路370oは、FET32に対する駆動信号がFET32のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ370mの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路370は、FET32に対する駆動信号がFET32をオフするように指示してから、FET31のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。
Therefore, the
一方、コンパレータ370nは、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルの信号を出力する。そして、XOR回路370pは、FET31に対する駆動信号がFET31のオフを指示するローレベルであり、かつ、コンパレータ370nの出力がハイレベルのとき、ハイレベルの信号を出力する。その結果、スイッチング遷移時間検出回路370は、FET31に対する駆動信号がFET31をオフするように指示してから、FET32のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力することができる。
On the other hand, the
次に、図11を参照して制御器及び駆動回路の動作について説明する。 Next, operations of the controller and the drive circuit will be described with reference to FIG.
図11に示す制御器371は、高電圧バッテリB30から低電圧バッテリB31に電力を供給する場合、第1実施形態の制御器171と同一の動作をする。一方、低電圧バッテリB31から高電圧バッテリB30に電力を供給する場合、第2実施形態の制御器271と同一の動作をする。駆動回路372、373は、駆動信号に基づいてFET31、32をそれぞれオン、オフする。
The
その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB30と低電圧バッテリB31の間で双方向に電力を供給する電力変換装置3を電流臨界モードで制御することができる。 As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, it is possible to control the power conversion device 3 that supplies power bidirectionally between the high voltage battery B30 and the low voltage battery B31 without detecting the reactor current in the current critical mode.
次に、第3実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Next, the effect of the power converter of 3rd Embodiment is demonstrated. According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、第3実施形態では、スイッチング遷移時間検出回路370が基準電源を用いずに構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と、第2実施形態のスイッチング遷移時間検出回路270を組合わせて構成してもよい。
In the third embodiment, an example is given in which the switching transition
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の電力変換装置について説明する。第4実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置に対して、出力電流を検出し、検出した出力電流に基づいてFETを制御するようにしたものである。
(Fourth embodiment)
Next, the power converter device of 4th Embodiment is demonstrated. The power conversion device of the fourth embodiment detects an output current with respect to the power conversion device of the first embodiment, and controls the FET based on the detected output current.
まず、図13及び図14を参照して第4実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, the configuration of the power conversion device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
図13に示す電力変換装置4は、車両に搭載された高電圧バッテリB40(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB41(負荷)に供給し、低電圧バッテリB41を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。電力変換装置4は、平滑用コンデンサ40と、FET41(メインスイッチ)と、FET42(同期整流スイッチ)と、スナバ回路43、44と、リアクトル45と、平滑用コンデンサ46と、制御回路47とを備えている。さらに、電流センサ48を備えている。平滑用コンデンサ40、FET41、42、スナバ回路43、44、リアクトル45及び平滑用コンデンサ46は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10、FET11、12、スナバ回路13、14、リアクトル15及び平滑用コンデンサ16と同一機能、同一構成である。
The
電流センサ48は、電力変換装置4の出力電流Ioutを検出する素子である。電流センサ48は、リアクトル45の他端と低電圧バッテリB41の正極端を接続する配線に設けられ、制御回路47に接続されている。
The
制御回路47は、FET41、42を制御する回路である。制御回路47は、外部から入力される電力変換装置4の出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、検出した電力変換装置4の入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET41、42を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET42をオフするように指示してからFET41のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧になるまでの時間であり、第1実施形態と同様に設定されている。制御回路47は、スイッチング遷移時間検出回路470と、制御器471と、駆動回路472、473とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路470は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と同一機能、同一構成である。
The switching transition
制御器471は、出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET41、42に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器471は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図14に示すように、制御器471は、オン時間比演算部471aと、スイッチング遷移時間計測部471bと、偏差演算部471cと、スイッチング遷移時間制御部471dと、補正演算部471e、471fと、偏差演算部471gと、電圧制御部471hと、オン時間演算部471i、471jと、駆動信号生成部471kとを備えている。さらに、選択部471lと、偏差演算部471mと、電流制御部471nとを備えている。
The
オン時間比演算部471a、スイッチング遷移時間計測部471b、偏差演算部471c、スイッチング遷移時間制御部471d、補正演算部471e、471f及び偏差演算部471gは、第1実施形態のオン時間比演算部171a、スイッチング遷移時間計測部171b、偏差演算部171c、スイッチング遷移時間制御部171d、補正演算部171e、171f及び偏差演算部171gと同一機能、同一構成である。
The on-time
電圧制御部471hは、偏差演算部471gの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力するブロックである。
The
選択部471lは、電圧制御部471hの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力するブロックである。
The selection unit 471l is a block that selects and outputs the smaller one of the output current target value output from the
偏差演算部471mは、選択部471lの出力する新たな出力電流目標値と電流センサ48の検出した電力変換装置4の出力電流Ioutの偏差を演算し出力するブロックである。
The
電流制御部471nは、偏差演算部471mの出力する新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力するブロックである。
The
オン時間演算部471iは、補正演算部471eの出力するFET41に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET41に対するオン時間として出力するブロックである。
The on-time calculating unit 471i is a block that multiplies the corrected on-time ratio for the
オン時間演算部471jは、補正演算部471fの出力するFET42に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET42に対するオン時間として出力するブロックである。
The on-
駆動信号生成部471kは、オン時間演算部471i、471jの出力するFET41、42に対するオン時間に基づいて、FET41、42を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。
The drive
図13に示す駆動回路472、473は、第1実施形態の駆動回路172、173と同一機能、同一構成である。
The
次に、図13及び図14を参照して第4実施形態の電力変換装置の動作について説明する。図13に示すスイッチング遷移時間検出回路470の動作は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170の動作と同一であるため、説明を省略する。制御器及び駆動回路の動作について説明する。
Next, the operation of the power conversion device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Since the operation of the switching transition
図14に示す電圧制御部471hは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力する。選択部471lは、電圧制御部471hの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力する。
The
偏差演算部471mは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を演算し出力する。電流制御部471nは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、変換係数として出力する。つまり、第1実施形態の制御器171と異なり、出力電流目標値及び出力電流を加味して変換係数を演算する。
The
オン時間演算部471iは、FET41に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET41に対するオン時間として出力する。オン時間演算部471jは、FET42に対する補正したオン時間比に、電流制御部471nの出力する変換係数を乗算し、FET42に対するオン時間として出力する。
The on-time calculation unit 471i multiplies the corrected on-time ratio for the
駆動信号生成部471kは、FET41、42に対するオン時間に基づいて、FET41、42を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
The drive
図13に示す駆動回路472、473は、駆動信号に基づいてFET41、42をそれぞれオン、オフする。
The
その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB40から低電圧バッテリB41に電力を供給する電力変換装置4を電流臨界モードで制御することができる。
As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, the
次に、第4実施形態の電力変換装置の効果について説明する。 Next, the effect of the power converter of 4th Embodiment is demonstrated.
第4実施形態によれば、第1実施形態と同様に、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置4を電流臨界モードで制御することができる。また、スイッチング損失を抑えることができる。
According to the fourth embodiment, as in the first embodiment, the
第4実施形態によれば、制御回路47は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差、外部から入力される出力電流目標値Iout*及び出力電流Ioutに基づいてFET41,42を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御するともに、出力電流Ioutを出力電流Iout*に制御することができる。
According to the fourth embodiment, the
第4実施形態によれば、制御回路47は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいて求めた出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値とし、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差に基づいてFET41、42を制御する。そのため、出力電圧Voutを確実に出力電圧目標値Vout*に制御するとともに、出力電流Ioutを確実に出力電流Iout*に制御することができる。
According to the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
次に、第5実施形態の電力変換装置について説明する。第5実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置がバックブーストコンバータであるのに対して、フライバックコンバータとしたものである。
(Fifth embodiment)
Next, the power converter device of 5th Embodiment is demonstrated. The power converter of the fifth embodiment is a flyback converter, whereas the power converter of the first embodiment is a buck-boost converter.
まず、図15を参照して第5実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, with reference to FIG. 15, the structure of the power converter device of 5th Embodiment is demonstrated.
図15に示す電力変換装置5は、車両に搭載された高電圧バッテリB50(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB51(負荷)に供給し、低電圧バッテリB51を充電する装置である。いわゆる、降圧型のフライバックコンバータである。ここで、高電圧バッテリB50及び低電圧バッテリB51は、第1実施形態の高電圧バッテリB10及び低電圧バッテリB11と同一のものである。電力変換装置5は、平滑用コンデンサ50と、FET51(メインスイッチ)と、FET52(同期整流スイッチ)と、スナバ回路53、54と、トランス55(リアクトル)と、平滑用コンデンサ56と、制御回路57とを備えている。
The power conversion device 5 shown in FIG. 15 converts a direct current supplied from a high voltage battery B50 (power source) mounted on a vehicle into a low voltage direct current, and converts it into a low voltage battery B51 (load) mounted on the vehicle. It is a device that supplies and charges the low-voltage battery B51. This is a so-called step-down type flyback converter. Here, the high voltage battery B50 and the low voltage battery B51 are the same as the high voltage battery B10 and the low voltage battery B11 of the first embodiment. The power converter 5 includes a smoothing capacitor 50, an FET 51 (main switch), an FET 52 (synchronous rectification switch),
平滑用コンデンサ50は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10と同一機能、同一構成である。
The smoothing capacitor 50 has the same function and the same configuration as the smoothing
FET51は、オンすることで高電圧バッテリB50をトランス55に接続し、高電圧バッテリB50からトランス55に電流を供給してトランス55にエネルギーを蓄積させる素子である。FET51は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。FET51のドレインはトランス55に、ソースは平滑用コンデンサ50の他端にそれぞれ接続されている。
The
FET52は、FET51がオフしている期間中にオンすることで、トランス55を低電圧バッテリB51に接続し、トランス55に蓄積されたエネルギーを放出させ、トランス55から低電圧バッテリB51に電流を供給する素子である。FET52は、ソース−ドレイン間に並列接続されるダイオードを有している。FET52のソースはトランス55に、ドレインは低電圧バッテリB51の正極端にそれぞれ接続されている。
The
スナバ回路53、54は、スナバ用コンデンサ530、540をそれぞれ有しおり、第1実施形態のスナバ回路13、14と同一機能、同一構成である。
The
トランス55は、エネルギーを蓄積又は放出し、供給される交流を、絶縁した状態で巻数比に応じた所定電圧の交流に変換して出力する素子である。トランス55は、1次巻線550と、2次巻線551とを有している。1次巻線550の一端は平滑用コンデンサ50の一端に、他端はFET51のドレインにそれぞれ接続されている。2次巻線551の一端はFET52のソースに、他端は低電圧バッテリB51の負極端にそれぞれ接続されている。
The
平滑用コンデンサ56は、第1実施形態の平滑用コンデンサ16と同一機能である。平滑用コンデンサ56の一端はFET52のドレインに、他端は2次巻線551の他端にそれぞれ接続されている。
The smoothing
制御回路57は、第1実施形態の制御回路17と同一機能であり、FET51、52を制御する回路である。制御回路57は、スイッチング遷移時間検出回路570と、制御器571と、駆動回路572、573と、絶縁回路574とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路570は、制御器571から出力されるFET52に対する駆動信号がFET52をオフするように指示してからFET51のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧になるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する回路である。スイッチング遷移時間検出回路570は、FET52に対する駆動信号を得るために制御器571に接続されている。また、FET51のソース−ドレイン間電圧を検出するためFET51のソース及びドレインにそれぞれ接続されている。さらに、検出結果のパルス信号を制御器571に出力するため制御器571に接続されている。
The switching transition
制御器571及び駆動回路572、573は、第1実施形態の制御器171及び駆動回路172、173と同一機能、同一構成である。
The
絶縁回路574は、電力変換装置5の出力電圧Voutを絶縁した状態で制御器571に出力する回路である。絶縁回路574の入力端は平滑用コンデンサ56の一端に、他端は制御器571にそれぞれ接続されている。
The insulating
次に、図15を参照して第5実施形態の電力変換装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power conversion apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
図15に示すスイッチング遷移時間検出回路570は、FET52に対する駆動信号がFET52をオフするように指示してからFET51のソース−ドレイン間電圧が閾値電圧Vthになるまでハイレベルとなるパルス信号を出力する。制御器571は、第1実施形態の制御器171と同様に、スイッチング遷移時間検出回路570の出力するパルス信号からスイッチング遷移時間を求め、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET51、52に対する駆動信号を生成し出力する。
The switching transition
駆動回路572、573は、駆動信号に基づいてFET51、52をそれぞれオン、オフする。
The
その結果、第1実施形態の電力変換装置1と同様に、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB50から低電圧バッテリB51に電力を供給する電力変換装置5を電流臨界モードで制御することができる。
As a result, similarly to the
次に、第5実施形態の電力変換装置の効果について説明する。第5実施形態によれば、フライバックコンバータである電力変換装置5においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Next, the effect of the power converter of 5th Embodiment is demonstrated. According to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can also be obtained in the power conversion device 5 that is a flyback converter.
なお、第5実施形態では、出力電圧目標値Vout*、入出力電圧Vin、Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET51、52を制御する例を挙げているが、これに限られるものではない。第4実施形態の電力変換装置4のように、さらに出力電流目標値Iout*及び出力電流Ioutを加味してFET51、52を制御するようにしてもよい。フライバックコンバータである電力変換装置5においても、第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the fifth embodiment, the
(第6実施形態)
次に、第6実施形態の電力変換装置について説明する。第6実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置に対して、制御器の構成を変更したものである。
(Sixth embodiment)
Next, the power converter device of 6th Embodiment is demonstrated. The power converter of 6th Embodiment changes the structure of a controller with respect to the power converter of 1st Embodiment.
まず、図16及び図17を参照して第6実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, the configuration of the power conversion device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
図16に示すように、電力変換装置6は、車両に搭載された高電圧バッテリB60(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB61(負荷)に供給し、低電圧バッテリB61を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。ここで、高電圧バッテリB60及び低電圧バッテリB61は、第1実施形態の高電圧バッテリB10及び低電圧バッテリB11と同一のものである。電力変換装置6は、平滑用コンデンサ60と、FET61(メインスイッチ)と、FET62(同期整流スイッチ)と、スナバ回路63、64と、リアクトル65と、平滑用コンデンサ66と、制御回路67とを備えている。
As shown in FIG. 16, the
平滑用コンデンサ60、FET61、62、スナバ回路63、64、リアクトル65及び平滑用コンデンサ66は、第1実施形態の平滑用コンデンサ10、FET11、12、スナバ回路13、14、リアクトル15及び平滑用コンデンサ16と同一機能、同一構成である。
The smoothing
制御回路67は、FET61、62を制御する回路である。制御回路67は、外部から入力される電力変換装置6の出力電圧目標値Vout*、検出した電力変換装置6の出力電圧Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET61、62を制御する。第1実施形態の制御回路17と異なり、FET61、62の制御に際して電力変換装置6の入力電圧はフィードバックされてない。ここで、スイッチング遷移時間は、FET62をオフするように指示してからFET61のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧Vthになるまでの時間であり、第1実施形態と同様に設定されている。制御回路67は、スイッチング遷移時間検出回路670と、制御器671と、駆動回路672、673とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路670は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170と同一機能、同一構成である。
The switching transition
制御器671は、出力電圧目標値Vout*、出力電圧Vout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET61、62に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器671は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図17に示すように、制御器671は、偏差演算部671oと、電圧制御部671pと、スイッチング遷移時間計測部671qと、偏差演算部671rと、スイッチング遷移時間制御部671sと、オン時間演算部671tと、駆動信号生成部671uとを備えている。
The
偏差演算部671oは、外部から入力される電力変換装置6の出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算し出力するブロックである。
The deviation calculation unit 671o is a block that calculates and outputs a deviation between the output voltage target value Vout * of the
電圧制御部671pは、偏差演算部671oの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、FET61、62に対するオン時間比として出力するブロックである。
The
スイッチング遷移時間計測部671q及び偏差演算部671rは、第1実施形態のスイッチング遷移時間計測部171b及び偏差演算部171cと同一機能、同一構成である。
The switching transition
スイッチング遷移時間制御部671sは、偏差演算部671rの出力するスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、スイッチング周期として出力するブロックである。ここで、スイッチング周期は、FET61のオンを指示してから、次にオンを指示するまでの時間である。FET62のオンを指示してから、次にオンを指示するまでの時間でもある。
The switching transition
オン時間演算部671tは、電圧制御部671pの出力するオン時間比とスイッチング遷移時間制御部671sの出力するスイッチング周期に基づいて、FET61、62に対するオン時間を演算し出力するブロックである。
The on-
駆動信号生成部671uは、オン時間演算部671tの出力するFET61、62に対するオン時間に基づいて、FET61、62を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。
The drive
図16に示す駆動回路672、673は、第1実施形態の駆動回路172、173と同一機能、同一構成である。
The
次に、図16及び図17を参照して第6実施形態の電力変換装置の動作について説明する。図16に示すスイッチング遷移時間検出回路670の動作は、第1実施形態のスイッチング遷移時間検出回路170の動作と同一であるため、説明を省略する。制御器及び駆動回路の動作について説明する。
Next, the operation of the power conversion device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Since the operation of the switching transition
図17に示す 偏差演算部671oは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を演算し出力する。電圧制御部671pは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、FET61、62に対するオン時間比として出力する。
The deviation calculator 671o shown in FIG. 17 calculates and outputs the deviation between the output voltage target value Vout * and the output voltage Vout. The
スイッチング遷移時間計測部671qは、スイッチング遷移時間検出回路670の出力するパルス信号のパルス幅を計測してスイッチング遷移時間を求める。偏差演算部671rは、予め設定されているスイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を演算する。スイッチング遷移時間制御部671sは、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差を比例、積分演算し、スイッチング周期として出力する。スイッチング遷移時間制御部671sは、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より大きい場合、スイッチング周期を短くする。一方、マイナス方向のリアクトル電流ILが最適値より小さい場合、スイッチング周期を長くする。
The switching transition
オン時間演算部671tは、オン時間比とスイッチング周期に基づいて、FET61、62に対するオン時間を演算し出力する。駆動信号生成部671uは、FET61、62に対するオン時間に基づいて、FET61、62を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
The on-
図16に示す駆動回路672、673は、駆動信号に基づいてFET61、62をそれぞれオン、オフする。
The
スイッチング周期が短くなると、リアクトル電流ILがマイナスになる期間が短くなりマイナス方向のリアクトル電流ILが小さくなる。一方、スイッチング周期が長くなると、リアクトル電流ILがマイナスになる期間が長くなり、マイナス方向のリアクトル電流ILが大きくなる。 When the switching cycle is shortened, the period during which the reactor current IL is negative is shortened, and the reactor current IL in the negative direction is decreased. On the other hand, when the switching cycle becomes longer, the period during which the reactor current IL becomes negative becomes longer, and the reactor current IL in the negative direction becomes larger.
その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB60から低電圧バッテリB61に電力を供給する電力変換装置6を電流臨界モードで制御することができる。
As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, the
次に、第6実施形態の電力変換装置の効果について説明する。 Next, the effect of the power converter of 6th Embodiment is demonstrated.
第6実施形態によれば、第1実施形態と同様に、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置6を電流臨界モードで制御することができる。また、スイッチング損失を抑えることができる。
According to the sixth embodiment, similarly to the first embodiment, the
第6実施形態によれば、制御回路67は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいてオン時間比を求めるとともに、スイッチング遷移時間目標値とスイッチング遷移時間の偏差に基づいてスイッチング周期を求め、求めたオン時間比とスイッチング周期に基づいてFET61、62を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御するともに、スイッチング遷移時間をスイッチング遷移時間目標値に制御することができる。
According to the sixth embodiment, the
第6実施形態によれば、制御回路67は、オン時間比とスイッチング周期に基づいてオン時間を求め、求めたオン時間に基づいてFET61、62を制御する。そのため、オン時間を確実に求め、オン時間に基づいてFET61、62を確実に制御することができる。
According to the sixth embodiment, the
(第7実施形態)
次に、第7実施形態の電力変換装置について説明する。第7実施形態の電力変換装置は、第6実施形態の電力変換装置に対して、出力電流を検出し、検出した出力電流に基づいてFETを制御するようにしたものである。
(Seventh embodiment)
Next, the power converter device of 7th Embodiment is demonstrated. The power converter of 7th Embodiment detects an output current with respect to the power converter of 6th Embodiment, and controls FET based on the detected output current.
まず、図18及び図19を参照して第7実施形態の電力変換装置の構成について説明する。 First, the configuration of the power conversion device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
図18に示す電力変換装置7は、車両に搭載された高電圧バッテリB70(電源)から供給される直流を低電圧の直流に変換して、車両に搭載された低電圧バッテリB71(負荷)に供給し、低電圧バッテリB71を充電する装置である。いわゆる、降圧型のバックブーストコンバータである。電力変換装置7は、平滑用コンデンサ70と、FET71(メインスイッチ)と、FET72(同期整流スイッチ)と、スナバ回路73、74と、リアクトル75と、平滑用コンデンサ76と、制御回路77とを備えている。さらに、電流センサ78を備えている。平滑用コンデンサ70、FET71、72、スナバ回路73、74、リアクトル75及び平滑用コンデンサ76は、第6実施形態の平滑用コンデンサ60、FET61、62、スナバ回路63、64、リアクトル65及び平滑用コンデンサ66と同一機能、同一構成である。
The
電流センサ78は、電力変換装置7の出力電流Ioutを検出する素子である。電流センサ78は、リアクトル75の他端と低電圧バッテリB71の正極端を接続する配線に設けられ、制御回路77に接続されている。
The
制御回路77は、FET71、72を制御する回路である。制御回路77は、外部から入力される電力変換装置7の出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、検出した電力変換装置7の入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET71、72を制御する。ここで、スイッチング遷移時間は、FET72をオフするように指示してからFET71のソース−ドレイン間電圧(端子間電圧)が閾値電圧になるまでの時間であり、第6実施形態と同様に設定されている。制御回路77は、スイッチング遷移時間検出回路770と、制御器771と、駆動回路772、773とを備えている。
The
スイッチング遷移時間検出回路770は、第6実施形態のスイッチング遷移時間検出回路670と同一機能、同一構成である。
The switching transition
制御器771は、出力電圧目標値Vout*、出力電流目標値Iout*、入出力電圧Vin、Vout、出力電流Iout及びスイッチング遷移時間に基づいてFET71、72に対する駆動信号を生成し出力する回路である。制御器771は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。図19に示すように、制御器771は、偏差演算部771oと、電圧制御部771pと、スイッチング遷移時間計測部771qと、偏差演算部771rと、スイッチング遷移時間制御部771sと、オン時間演算部771tと、駆動信号生成部771uとを備えている。さらに、選択部771vと、偏差演算部771wと、電流制御部771xとを備えている。
The
偏差演算部771oは、第6実施形態の偏差演算部671oと同一機能、同一構成である。 The deviation calculator 771o has the same function and the same configuration as the deviation calculator 671o of the sixth embodiment.
電圧制御部771pは、偏差演算部771oの出力する出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力するブロックである。
The
選択部771v、電圧制御部771pの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力するブロックである。
Of the output current target value output by the
偏差演算部771wは、選択部771vの出力する新たな出力電流目標値と電流センサ78の検出した電力変換装置7の出力電流Ioutの偏差を演算し出力するブロックである。
The
電流制御部771xは、偏差演算部771wの出力する新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、FET71、72に対するオン時間比として出力するブロックである。
The
スイッチング遷移時間計測部771q、偏差演算部771r及びスイッチング遷移時間制御部771sは、第6実施形態のスイッチング遷移時間計測部671q、偏差演算部671r及びスイッチング遷移時間制御部671sと同一機能、同一構成である。
The switching transition time measuring unit 771q, the
オン時間演算部771tは、電流制御部771xの出力するオン時間比とスイッチング遷移時間制御部771sの出力するスイッチング周期に基づいて、FET71、72に対するオン時間を演算し出力するブロックである。
The on-
駆動信号生成部771uは、オン時間演算部771tの出力するFET71、72に対するオン時間に基づいて、FET71、72を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。
The drive
図18に示す駆動回路772、773は、第6実施形態の駆動回路672、673と同一機能、同一構成である。
The
次に、図18及び図19を参照して第7実施形態の電力変換装置の動作について説明する。図18に示すスイッチング遷移時間検出回路770の動作は、第6実施形態のスイッチング遷移時間検出回路670の動作と同一であるため、説明を省略する。制御器及び駆動回路の動作について説明する。
Next, the operation of the power conversion apparatus according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. Since the operation of the switching transition
図19に示す電圧制御部771pは、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差を比例、積分演算し、出力電流目標値として出力する。選択部771vは、電圧制御部771pの出力する出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値として選択し出力する。
The
偏差演算部771wは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を演算し出力する。電流制御部771xは、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差を比例、積分演算し、FET71、72に対するオン時間比として出力する。つまり、第6実施形態の制御器671と異なり、出力電流目標値及び出力電流を加味してFET71、72に対するオン時間比を演算する。
The
オン時間演算部771tは、オン時間比とスイッチング周期に基づいて、FET71、72に対するオン時間を演算し出力する。
The on-
駆動信号生成部771uは、FET71、72に対するオン時間に基づいて、FET71、72を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
The
図18に示す駆動回路772、773は、駆動信号に基づいてFET71、72をそれぞれオン、オフする。
The
その結果、スイッチング遷移時間がスイッチング遷移時間目標値になるように制御される。つまり、リアクトル電流ILが最適値になるように制御される。従って、リアクトル電流を検出することなく、高電圧バッテリB70から低電圧バッテリB71に電力を供給する電力変換装置7を電流臨界モードで制御することができる。
As a result, the switching transition time is controlled to become the switching transition time target value. That is, the reactor current IL is controlled so as to be an optimum value. Therefore, it is possible to control the
次に、第7実施形態の電力変換装置の効果について説明する。 Next, the effect of the power converter of 7th Embodiment is demonstrated.
第7実施形態によれば、第6実施形態と同様に、リアクトル電流を検出することなく、バックブーストコンバータである電力変換装置7を電流臨界モードで制御することができる。また、スイッチング損失を抑えることができる。
According to the seventh embodiment, similarly to the sixth embodiment, the
第7実施形態によれば、制御回路77は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差、外部から入力される出力電流目標値Iout*及び出力電流Ioutに基づいてFET71,72を制御する。そのため、出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*に制御するともに、出力電流Ioutを出力電流Iout*に制御することができる。
According to the seventh embodiment, the
第7実施形態によれば、制御回路77は、出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutの偏差に基づいて求めた出力電流目標値と、外部から入力される出力電流目標値Iout*のうち、小さい方を新たな出力電流目標値とし、新たな出力電流目標値と出力電流Ioutの偏差に基づいてFET71、72を制御する。そのため、出力電圧Voutを確実に出力電圧目標値Vout*に制御するともに、出力電流Ioutを確実に出力電流Iout*に制御することができる。
According to the seventh embodiment, the
1・・・電力変換装置、11・・・FET(メインスイッチ)、12・・・FET(同期整流スイッチ)、15・・・リアクトル、17・・・制御回路、B10・・・高電圧バッテリ(電源)、B11・・・低電圧バッテリ(負荷)
DESCRIPTION OF
Claims (12)
オンすることで電源を前記リアクトルに接続し、前記電源から前記リアクトルに電流を供給して前記リアクトルにエネルギーを蓄積させるメインスイッチ(11、22、31、32、41、51、61、71)と、
前記メインスイッチがオフしている期間中にオンすることで前記リアクトルを負荷に接続し、前記リアクトルに蓄積されたエネルギーを放出させ、前記リアクトルから前記負荷に電流を供給する同期整流スイッチ(12、21、32、31、42、52、62、72)と、
前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチに接続され、前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御する制御回路(17、27、37、47、57、67、77)と、
を備えた電力変換装置において、
前記制御回路は、前記メインスイッチの端子間電圧の遷移状態を示すスイッチング遷移時間を検出し、検出した前記スイッチング遷移時間が、前記リアクトルに蓄積されたエネルギーの放出が完了した時点のリアクトル電流に対応する前記スイッチング遷移時間であるスイッチング遷移時間目標値になるように前記メインスイッチ及び前記同期整流スイッチを制御することを特徴とする電力変換装置。 Reactors (15, 25, 35, 45, 55, 65, 75);
A main switch (11, 22, 31, 32, 41, 51, 61, 71) for connecting a power source to the reactor by turning it on, supplying current from the power source to the reactor, and storing energy in the reactor; ,
The synchronous rectification switch (12, 12) that connects the reactor to a load by turning it on during a period in which the main switch is turned off, releases the energy accumulated in the reactor, and supplies current to the load from the reactor. 21, 32, 31, 42, 52, 62, 72),
A control circuit (17, 27, 37, 47, 57, 67, 77) connected to the main switch and the synchronous rectification switch for controlling the main switch and the synchronous rectification switch;
In a power conversion device comprising:
The control circuit detects a switching transition time indicating a transition state of the voltage between the terminals of the main switch, and the detected switching transition time corresponds to a reactor current at a time when release of energy accumulated in the reactor is completed. The main switch and the synchronous rectification switch are controlled so that the switching transition time target value that is the switching transition time is set .
前記メインスイッチ(51)は、一端が前記電源に他端が前記1次巻線に接続され、
前記同期整流スイッチ(52)は、一端が前記2次巻線に、他端が前記負荷に接続されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The reactor (55) is a transformer having a primary winding and a secondary winding,
The main switch (51) has one end connected to the power source and the other end connected to the primary winding.
11. The power converter according to claim 1, wherein one end of the synchronous rectification switch (52) is connected to the secondary winding and the other end is connected to the load.
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