JPH11187654A - Dc−dcコンバータ - Google Patents
Dc−dcコンバータInfo
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- JPH11187654A JPH11187654A JP9367300A JP36730097A JPH11187654A JP H11187654 A JPH11187654 A JP H11187654A JP 9367300 A JP9367300 A JP 9367300A JP 36730097 A JP36730097 A JP 36730097A JP H11187654 A JPH11187654 A JP H11187654A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変動する入力電圧より一定の出力電圧を得る
ためのDC−DCコンバータにおいては、入力電圧が大
になる程、インバータ8でのデューティ比を小にしなけ
ればならないが、デューティ比が小になるとトランス9
での損失が悪化していた。デューティ比が小になるのを
防ぐため降圧回路等を挿設すると、回路規模が大になる
と共に、コストが高くなってしまうという問題点があっ
た。 【解決手段】 トランス9の出力側にある整流回路10
に、接続切換回路18および平滑用インダクタンス2
3,24を付設する。変動する入力電圧が或る所定値以
下の場合は、接続切換回路18をオン(トランジスタ2
1,22オン)とし、該所定値以上の場合はオフとなる
よう、コントローラ17により制御する。接続切換回路
18がオフとされた時、出力となって出る電圧は2分の
1とされるので、入力電圧が大になってもデューティ比
はあまり小にしなくとも良くなる。
ためのDC−DCコンバータにおいては、入力電圧が大
になる程、インバータ8でのデューティ比を小にしなけ
ればならないが、デューティ比が小になるとトランス9
での損失が悪化していた。デューティ比が小になるのを
防ぐため降圧回路等を挿設すると、回路規模が大になる
と共に、コストが高くなってしまうという問題点があっ
た。 【解決手段】 トランス9の出力側にある整流回路10
に、接続切換回路18および平滑用インダクタンス2
3,24を付設する。変動する入力電圧が或る所定値以
下の場合は、接続切換回路18をオン(トランジスタ2
1,22オン)とし、該所定値以上の場合はオフとなる
よう、コントローラ17により制御する。接続切換回路
18がオフとされた時、出力となって出る電圧は2分の
1とされるので、入力電圧が大になってもデューティ比
はあまり小にしなくとも良くなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力電圧が大きく
変動してもトランスでの損失が少なくなるようにしたD
C−DCコンバータに関するものである。
変動してもトランスでの損失が少なくなるようにしたD
C−DCコンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は、DC−DCコンバータの第1の
従来例を示す図である。図7において、1は入力交流電
源、2は整流回路、6は平滑用コンデンサ、8はインバ
ータ、9はトランス、10は整流回路、11は平滑用イ
ンダクタンス、12は平滑用コンデンサ、13,14は
抵抗、15は電流検出器、16は負荷、17はコントロ
ーラである。
従来例を示す図である。図7において、1は入力交流電
源、2は整流回路、6は平滑用コンデンサ、8はインバ
ータ、9はトランス、10は整流回路、11は平滑用イ
ンダクタンス、12は平滑用コンデンサ、13,14は
抵抗、15は電流検出器、16は負荷、17はコントロ
ーラである。
【0003】入力交流電源1の交流は整流回路2で整流
され、インバータ8に印加される。インバータ8は、コ
ントローラ17からの信号により制御され、印加された
直流を交流に変換し、トランス9へ送る。トランス9
は、変圧作用のほか入力側と出力側とを絶縁するという
作用をする。トランス9の出力は、整流回路10により
整流され、平滑用インダクタンス11および平滑用コン
デンサ12により平滑され、負荷16に供給される。抵
抗13,14は、出力電圧を検出するための分圧抵抗で
あり、平滑された直流電圧を分圧し、コントローラ17
に伝える。電流検出器15は、出力電流を検出するため
のものであり、検出信号はやはりコントローラ17へ伝
えられる。
され、インバータ8に印加される。インバータ8は、コ
ントローラ17からの信号により制御され、印加された
直流を交流に変換し、トランス9へ送る。トランス9
は、変圧作用のほか入力側と出力側とを絶縁するという
作用をする。トランス9の出力は、整流回路10により
整流され、平滑用インダクタンス11および平滑用コン
デンサ12により平滑され、負荷16に供給される。抵
抗13,14は、出力電圧を検出するための分圧抵抗で
あり、平滑された直流電圧を分圧し、コントローラ17
に伝える。電流検出器15は、出力電流を検出するため
のものであり、検出信号はやはりコントローラ17へ伝
えられる。
【0004】電流検出器15による電流検出は、出力電
流が予め定めてある所定値以上にならないよう監視する
ために行われる。もし、その所定値に達すれば、コント
ローラ17からインバータ8への制御信号を調節して、
それ以上増大しないようにされる。抵抗13,14によ
る出力電圧の検出は、出力電圧を予め定めてある所定値
に制御するために行われる。検出電圧はコントローラ1
7内で設定値と比較され、その比較結果に基づき、イン
バータ8への制御信号が生成される。インバータへの制
御信号は、出力として発生させる交流の周期(これは、
出力周波数が決めてあるから決まる)の長さのうち、ど
の位の長さだけスイッチング素子をオンしているかを表
す比(デューティ比)で表される。従って、出力電圧が
所定値より高いと、インバータ8のスイッチング素子を
オンしている時間の割合を短くし(デューティ比を小に
し)、所定値より低いとオン時間の割合を長くする(デ
ューティ比を大にする)よう、制御信号が調節される。
流が予め定めてある所定値以上にならないよう監視する
ために行われる。もし、その所定値に達すれば、コント
ローラ17からインバータ8への制御信号を調節して、
それ以上増大しないようにされる。抵抗13,14によ
る出力電圧の検出は、出力電圧を予め定めてある所定値
に制御するために行われる。検出電圧はコントローラ1
7内で設定値と比較され、その比較結果に基づき、イン
バータ8への制御信号が生成される。インバータへの制
御信号は、出力として発生させる交流の周期(これは、
出力周波数が決めてあるから決まる)の長さのうち、ど
の位の長さだけスイッチング素子をオンしているかを表
す比(デューティ比)で表される。従って、出力電圧が
所定値より高いと、インバータ8のスイッチング素子を
オンしている時間の割合を短くし(デューティ比を小に
し)、所定値より低いとオン時間の割合を長くする(デ
ューティ比を大にする)よう、制御信号が調節される。
【0005】図5は、インバータでの入力電圧とデュー
ティ比との関係を説明する図である。この図は、出力電
圧としては一定の電圧を得ようとしているのに、入力電
圧が変動する場合、デューティ比はどのように変化させ
たらよいかを示している。縦軸は変動する入力電圧を表
し、横軸はデューティ比を表している。曲線イは、入力
電圧とデューティ比との関係を表す曲線であり、A,
B,Cは、その曲線上の点である。VA ,VB ,V
C は、それぞれ点A,B,Cの場合における入力電圧で
あり、DA ,DB ,DC は、それぞれ点A,B,Cの場
合におけるデューティ比である。
ティ比との関係を説明する図である。この図は、出力電
圧としては一定の電圧を得ようとしているのに、入力電
圧が変動する場合、デューティ比はどのように変化させ
たらよいかを示している。縦軸は変動する入力電圧を表
し、横軸はデューティ比を表している。曲線イは、入力
電圧とデューティ比との関係を表す曲線であり、A,
B,Cは、その曲線上の点である。VA ,VB ,V
C は、それぞれ点A,B,Cの場合における入力電圧で
あり、DA ,DB ,DC は、それぞれ点A,B,Cの場
合におけるデューティ比である。
【0006】ここでは、得ようとしている出力電圧はV
C を整流した電圧であるとしている。従って、入力電圧
がVC の時のデューティ比DC は、100%とされる
(図5中の点Cの場合参照)。インバータの入力電圧が
VC より増大した場合、インバータのスイッチング素子
のオン時間(デューティ比)をVC の場合と同じまま
(100%)としておくと、出力電圧は増大する。従っ
て、入力電圧がVC より高くなるにつれ、デューティ比
は次第に小さくされる。
C を整流した電圧であるとしている。従って、入力電圧
がVC の時のデューティ比DC は、100%とされる
(図5中の点Cの場合参照)。インバータの入力電圧が
VC より増大した場合、インバータのスイッチング素子
のオン時間(デューティ比)をVC の場合と同じまま
(100%)としておくと、出力電圧は増大する。従っ
て、入力電圧がVC より高くなるにつれ、デューティ比
は次第に小さくされる。
【0007】図6は、インバータに於いてデューティ比
が異なる場合のスイッチング時間を示す図である。図6
(A),図6(B),図6(C)は、それぞれ図5の点
A,B,Cにおけるスイッチングを表す図である。Tは
交流の半周期を表し、TONは半周期のうちスイッチング
素子がオンしている時間を表している。従って、TON/
Tがデューティ比である。
が異なる場合のスイッチング時間を示す図である。図6
(A),図6(B),図6(C)は、それぞれ図5の点
A,B,Cにおけるスイッチングを表す図である。Tは
交流の半周期を表し、TONは半周期のうちスイッチング
素子がオンしている時間を表している。従って、TON/
Tがデューティ比である。
【0008】図6(C)は入力電圧がVC の時のスイッ
チングであるが、この時はTの期間全部にわたってオン
させられている(T=TON。デューティ比DC =100
%)。 図6(B)は入力電圧がVB の時のスイッチン
グであるが、VB はVC より大であるので、デューティ
比DB はDC より小とされ、オン時間は短くされる。図
6(A)は入力電圧がVA の時のスイッチングである
が、VA はVB より更に大であるので、デューティ比D
A はDB より更に小さくされ、オン時間は更に短くされ
る。
チングであるが、この時はTの期間全部にわたってオン
させられている(T=TON。デューティ比DC =100
%)。 図6(B)は入力電圧がVB の時のスイッチン
グであるが、VB はVC より大であるので、デューティ
比DB はDC より小とされ、オン時間は短くされる。図
6(A)は入力電圧がVA の時のスイッチングである
が、VA はVB より更に大であるので、デューティ比D
A はDB より更に小さくされ、オン時間は更に短くされ
る。
【0009】図7に戻るが、DC−DCコンバータ中の
トランス9には、図6に示されるようなデューティ比で
決まる時間だけ、正方向,逆方向に電流が流されるわけ
であるが、一般にトランスの効率は、デューティ比が小
さくなるほど悪くなることが知られている。入力電圧が
あまり変動しないものであれば、所望の出力電圧との電
圧比を基にしてトランスの巻線比を決定し、デューティ
比が100%に近い値で制御されるようにすることが出
来るから、そのような場合は、トランスにおける効率を
高くすることが出来る。
トランス9には、図6に示されるようなデューティ比で
決まる時間だけ、正方向,逆方向に電流が流されるわけ
であるが、一般にトランスの効率は、デューティ比が小
さくなるほど悪くなることが知られている。入力電圧が
あまり変動しないものであれば、所望の出力電圧との電
圧比を基にしてトランスの巻線比を決定し、デューティ
比が100%に近い値で制御されるようにすることが出
来るから、そのような場合は、トランスにおける効率を
高くすることが出来る。
【0010】しかし、入力電圧が大きく変動する場合
は、そのような対処をすることが出来ない。従って、ト
ランスの効率はどうしても悪くなる。そこで、このよう
な場合は、トランスの前または後にトランスの効率を良
くするよう電圧を変換する回路(昇圧回路あるいは降圧
回路)を挿設したものが考えられている。次に、それを
示す。
は、そのような対処をすることが出来ない。従って、ト
ランスの効率はどうしても悪くなる。そこで、このよう
な場合は、トランスの前または後にトランスの効率を良
くするよう電圧を変換する回路(昇圧回路あるいは降圧
回路)を挿設したものが考えられている。次に、それを
示す。
【0011】図8は、DC−DCコンバータの第2の従
来例を示す図である。符号は図7のものに対応し、3は
電流検出器、4,5は抵抗、7は降圧回路である。電流
検出器3は入力電流を検出するためのものであり、抵抗
4,5は入力電圧を検出するための分圧抵抗である。電
流検出器3で入力電流が過大となったことを検出する
と、コントローラ17は、DC−DCコンバータを過電
流から保護する処置をとる(例えば、インバータ8への
制御信号を停止する)。
来例を示す図である。符号は図7のものに対応し、3は
電流検出器、4,5は抵抗、7は降圧回路である。電流
検出器3は入力電流を検出するためのものであり、抵抗
4,5は入力電圧を検出するための分圧抵抗である。電
流検出器3で入力電流が過大となったことを検出する
と、コントローラ17は、DC−DCコンバータを過電
流から保護する処置をとる(例えば、インバータ8への
制御信号を停止する)。
【0012】抵抗4,5による入力電圧の検出は、降圧
回路7に降圧作用を行わせるか否かを決めるために行
う。降圧作用を行うか否かは、コントローラ17からの
信号により指示される。入力電圧が大の場合には、降圧
回路7に降圧作用を行わせる。そうすると、インバータ
8におけるデューティ比は、降圧しなかった場合に比べ
て大となり、トランス9の効率は、降圧しなかった場合
に比べてはるかに良くなる。
回路7に降圧作用を行わせるか否かを決めるために行
う。降圧作用を行うか否かは、コントローラ17からの
信号により指示される。入力電圧が大の場合には、降圧
回路7に降圧作用を行わせる。そうすると、インバータ
8におけるデューティ比は、降圧しなかった場合に比べ
て大となり、トランス9の効率は、降圧しなかった場合
に比べてはるかに良くなる。
【0013】なお、DC−DCコンバータに関する従来
の文献としては、例えば、特開平4−368464号公
報等がある。
の文献としては、例えば、特開平4−368464号公
報等がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】降圧回路等を挿設して
デューティ比を大に保ち、トランスの効率を高くしよう
としたDC−DCコンバータでは、挿設する回路の分だ
け回路規模が大になると共に、コストが高くなってしま
うという問題点があった。本発明は、このような問題点
を解決することを課題とするものである。
デューティ比を大に保ち、トランスの効率を高くしよう
としたDC−DCコンバータでは、挿設する回路の分だ
け回路規模が大になると共に、コストが高くなってしま
うという問題点があった。本発明は、このような問題点
を解決することを課題とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、変動する入力電圧をデューティ比制御
して交流に変換するインバータと、該交流を変圧するト
ランスと、変圧された交流を整流する整流回路と、整流
電圧を平滑して直流出力電圧とする平滑回路と、該直流
出力電圧を検出する電圧検出手段と、該直流出力電圧を
一定値とするため該電圧検出手段からの検出値を基に前
記インバータのデューティ比制御を行うコントローラと
を具えたDC−DCコンバータにおいて、入力電圧を検
出し、検出信号を前記コントローラへ入力する入力電圧
検出手段と、トランジスタとダイオードとの逆並列接続
体2個を直列に接続したものから成り、前記整流回路の
一方の直流出力側端子に隣接する2つのダイオードの出
力側間に接続された接続切換回路と、該2つのダイオー
ドの出力側にそれぞれ一端が接続され、他端が一括して
出力端子に接続された平滑用インダクタンスとを具え、
入力電圧が所定値より小である時は前記トランジスタを
オンとし、入力電圧が該所定値より大である時は前記ト
ランジスタをオフとするよう前記コントローラにより制
御することとした。
め、本発明では、変動する入力電圧をデューティ比制御
して交流に変換するインバータと、該交流を変圧するト
ランスと、変圧された交流を整流する整流回路と、整流
電圧を平滑して直流出力電圧とする平滑回路と、該直流
出力電圧を検出する電圧検出手段と、該直流出力電圧を
一定値とするため該電圧検出手段からの検出値を基に前
記インバータのデューティ比制御を行うコントローラと
を具えたDC−DCコンバータにおいて、入力電圧を検
出し、検出信号を前記コントローラへ入力する入力電圧
検出手段と、トランジスタとダイオードとの逆並列接続
体2個を直列に接続したものから成り、前記整流回路の
一方の直流出力側端子に隣接する2つのダイオードの出
力側間に接続された接続切換回路と、該2つのダイオー
ドの出力側にそれぞれ一端が接続され、他端が一括して
出力端子に接続された平滑用インダクタンスとを具え、
入力電圧が所定値より小である時は前記トランジスタを
オンとし、入力電圧が該所定値より大である時は前記ト
ランジスタをオフとするよう前記コントローラにより制
御することとした。
【0016】なお、このようなDC−DCコンバータ
は、車両の内燃機関により駆動される発電機からの発電
電圧を入力電圧として、一定の直流出力電圧を得ようと
する場合に使用するDC−DCコンバータとして、好適
である。
は、車両の内燃機関により駆動される発電機からの発電
電圧を入力電圧として、一定の直流出力電圧を得ようと
する場合に使用するDC−DCコンバータとして、好適
である。
【0017】(解決する動作の概要)変動する入力電圧
より一定の出力電圧を得るためのDC−DCコンバータ
においては、インバータのデューティ比制御をし、それ
で得られた交流をトランスで変圧し、更に整流,平滑し
て得ている。一般にトランスでの損失は、インバータで
のデューティ比が小さい程大となる。本発明では、入力
電圧が所定値より大となると、整流回路に付設された接
続切換回路の切り換えにより、出力電圧が2分の1とさ
れるので、インバータでのデューティ比は、それほど小
さくしなくとも所定の出力電圧が得られる。そのため、
トランスの効率は、上記のように2分の1としない場合
に比べ、向上する。
より一定の出力電圧を得るためのDC−DCコンバータ
においては、インバータのデューティ比制御をし、それ
で得られた交流をトランスで変圧し、更に整流,平滑し
て得ている。一般にトランスでの損失は、インバータで
のデューティ比が小さい程大となる。本発明では、入力
電圧が所定値より大となると、整流回路に付設された接
続切換回路の切り換えにより、出力電圧が2分の1とさ
れるので、インバータでのデューティ比は、それほど小
さくしなくとも所定の出力電圧が得られる。そのため、
トランスの効率は、上記のように2分の1としない場合
に比べ、向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図1は、本発明にかかわるD
C−DCコンバータを示す図である。符号は図8のもの
に対応し、10A,10B,10C,10Dは整流回路
10を構成するダイオード、18は接続切換回路、1
9,20はダイオード、21,22はトランジスタ、2
3,24は平滑用インダクタンスである。平滑用インダ
クタンス23,24は、等しいインダクタンス値Lを有
するものとする。図8と同じ符号の部分は、同様の動作
をするので、それらについての説明は省略する。
基づいて詳細に説明する。図1は、本発明にかかわるD
C−DCコンバータを示す図である。符号は図8のもの
に対応し、10A,10B,10C,10Dは整流回路
10を構成するダイオード、18は接続切換回路、1
9,20はダイオード、21,22はトランジスタ、2
3,24は平滑用インダクタンスである。平滑用インダ
クタンス23,24は、等しいインダクタンス値Lを有
するものとする。図8と同じ符号の部分は、同様の動作
をするので、それらについての説明は省略する。
【0019】構成上、図8の従来例と相違する点は、降
圧回路7を廃止し、その代わりに接続切換回路18を設
けた点である。平滑用インダクタンス23,24は、従
来の平滑用インダクタンス11に対応するものであり、
純粋に新規に加えたものではない。ただ、接続切換回路
18の新設に対応させて、2個にしただけである。
圧回路7を廃止し、その代わりに接続切換回路18を設
けた点である。平滑用インダクタンス23,24は、従
来の平滑用インダクタンス11に対応するものであり、
純粋に新規に加えたものではない。ただ、接続切換回路
18の新設に対応させて、2個にしただけである。
【0020】接続切換回路18の構成は、トランジスタ
とダイオードとの逆並列接続体2個を、直列に接続した
ものである。その接続切換回路18を、整流回路10の
一方の直流出力側端子に隣接するダイオード(10A,
10C)の出力側間に接続する。そして、該ダイオード
(10A,10C)の出力側には、それぞれ平滑用イン
ダクタンス23,24の一端を接続し、平滑用インダク
タンス23,24の他端は一括して出力端子に接続す
る。
とダイオードとの逆並列接続体2個を、直列に接続した
ものである。その接続切換回路18を、整流回路10の
一方の直流出力側端子に隣接するダイオード(10A,
10C)の出力側間に接続する。そして、該ダイオード
(10A,10C)の出力側には、それぞれ平滑用イン
ダクタンス23,24の一端を接続し、平滑用インダク
タンス23,24の他端は一括して出力端子に接続す
る。
【0021】接続切換回路18での切り換えは、コント
ローラ17からの制御信号により、トランジスタ21,
22がオンまたはオフされることにより行われる。図2
は、接続切換回路18により切り換えられた時の整流回
路10周辺の回路を説明する図である。図2(イ)は、
トランジスタ21,22がオンされた時のものであり、
図2(ロ)はトランジスタ21,22がオフされた時の
ものであり、図2(ハ)は(ロ)の回路を書き換えたも
のである。
ローラ17からの制御信号により、トランジスタ21,
22がオンまたはオフされることにより行われる。図2
は、接続切換回路18により切り換えられた時の整流回
路10周辺の回路を説明する図である。図2(イ)は、
トランジスタ21,22がオンされた時のものであり、
図2(ロ)はトランジスタ21,22がオフされた時の
ものであり、図2(ハ)は(ロ)の回路を書き換えたも
のである。
【0022】まず、図2(イ)の回路について説明す
る。図1の回路で、ダイオード10Aがオンする半波で
は、トランジスタ21がオンさせられ、ダイオード10
A→トランジスタ21→ダイオード20→平滑用インダ
クタンス24という経路で電流が流れる。逆に、ダイオ
ード10Cがオンする半波では、トランジスタ22がオ
ンさせられ、ダイオード10C→トランジスタ22→ダ
イオード19→平滑用インダクタンス23という経路で
電流が流れる。平滑用インダクタンス23,24のイン
ダクタンス値は、共に同じ(L)としているから、結
局、この時の回路は、図2(イ)の如く、整流回路10
に1つの平滑用インダクタンス23(または24)が接
続されていると考えてよい。従って、入力電圧をVi と
すると、出力端子O1 ,O2 には、その整流電圧VI が
現れる。
る。図1の回路で、ダイオード10Aがオンする半波で
は、トランジスタ21がオンさせられ、ダイオード10
A→トランジスタ21→ダイオード20→平滑用インダ
クタンス24という経路で電流が流れる。逆に、ダイオ
ード10Cがオンする半波では、トランジスタ22がオ
ンさせられ、ダイオード10C→トランジスタ22→ダ
イオード19→平滑用インダクタンス23という経路で
電流が流れる。平滑用インダクタンス23,24のイン
ダクタンス値は、共に同じ(L)としているから、結
局、この時の回路は、図2(イ)の如く、整流回路10
に1つの平滑用インダクタンス23(または24)が接
続されていると考えてよい。従って、入力電圧をVi と
すると、出力端子O1 ,O2 には、その整流電圧VI が
現れる。
【0023】次に、トランジスタ21,22がオフされ
た時の回路を、図2(ハ)によって説明する。平滑用イ
ンダクタンス23,24の接続点をMとし、ダイオード
10B,10Dの接続点をNとする。接続点Mは、同じ
インダクタンス値Lを持つ平滑用インダクタンス23,
24に挟まれ、上下対称の回路構成の中間点となってい
ることより理解し得るように、この回路に交流の入力電
圧Vi が印加された場合、接続点Mの電圧はその2分の
1の整流電圧となる。即ち、出力端子O1 ,O2 間には
VI /2の電圧が現れる。電圧が2分の1とされること
に伴い、ダイオード等の回路素子を耐圧の低いものとす
ることが出来、コストも安くなる。
た時の回路を、図2(ハ)によって説明する。平滑用イ
ンダクタンス23,24の接続点をMとし、ダイオード
10B,10Dの接続点をNとする。接続点Mは、同じ
インダクタンス値Lを持つ平滑用インダクタンス23,
24に挟まれ、上下対称の回路構成の中間点となってい
ることより理解し得るように、この回路に交流の入力電
圧Vi が印加された場合、接続点Mの電圧はその2分の
1の整流電圧となる。即ち、出力端子O1 ,O2 間には
VI /2の電圧が現れる。電圧が2分の1とされること
に伴い、ダイオード等の回路素子を耐圧の低いものとす
ることが出来、コストも安くなる。
【0024】本発明で、前記のような接続切換回路18
を挿設した理由は、入力電圧が大きくなってもトランス
9の効率が悪くならないようにするためであるが、次
に、そのことについて説明する接続切換回路18の切り
換え制御を最初に述べておく。入力電圧が所定値以下で
あればトランジスタ21,22をオンとする(図2
(イ)の回路とする)。入力電圧が所定値より大であれ
ばトランジスタ21,22をオフとする(図2(ロ),
(ハ)の回路とする)。この切り換え制御は、既に述べ
たように、コントローラ17からの制御信号により行
う。
を挿設した理由は、入力電圧が大きくなってもトランス
9の効率が悪くならないようにするためであるが、次
に、そのことについて説明する接続切換回路18の切り
換え制御を最初に述べておく。入力電圧が所定値以下で
あればトランジスタ21,22をオンとする(図2
(イ)の回路とする)。入力電圧が所定値より大であれ
ばトランジスタ21,22をオフとする(図2(ロ),
(ハ)の回路とする)。この切り換え制御は、既に述べ
たように、コントローラ17からの制御信号により行
う。
【0025】このような切り換え制御を行うと、入力電
圧が前記所定値より大となっても、インバータ8でのデ
ューティ比を非常に小さな値とする必要がなくなる。そ
れを図3によって説明する。図3は、本発明におけるイ
ンバータでのデューティ比を説明する図である。縦軸,
横軸および符号は図5のものに対応している。V1 ,V
2 ,V3 は入力電圧であり、DM は入力電圧がV2 の時
のデューティ比である。V1 は、インバータ8でのデュ
ーティ比を100%として、所定の出力電圧を得ること
が出来る入力電圧である。V3 は想定される最大の入力
電圧である。V2 はV1 とV3 との間の電圧であって、
V1 の2倍の電圧であり、この電圧を境にして接続切換
回路18による切り換え制御を行う。即ち、入力電圧が
V2 以上になった時に図2(ロ)の回路(出力2分の1
倍回路)とし、入力電圧がV2 より小になった時に図2
(イ)の回路(出力1倍回路)となるようにする(但
し、実際にはハンチングを起こさないよう、切り換え制
御は或る程度のヒステリシスを持たせて行う。例えば、
V2 を超えてV2 +αに上昇した時図2(ロ)の回路と
し、V2 を下回ってV2 −αまで低下した時図2(イ)
の回路とする。)。
圧が前記所定値より大となっても、インバータ8でのデ
ューティ比を非常に小さな値とする必要がなくなる。そ
れを図3によって説明する。図3は、本発明におけるイ
ンバータでのデューティ比を説明する図である。縦軸,
横軸および符号は図5のものに対応している。V1 ,V
2 ,V3 は入力電圧であり、DM は入力電圧がV2 の時
のデューティ比である。V1 は、インバータ8でのデュ
ーティ比を100%として、所定の出力電圧を得ること
が出来る入力電圧である。V3 は想定される最大の入力
電圧である。V2 はV1 とV3 との間の電圧であって、
V1 の2倍の電圧であり、この電圧を境にして接続切換
回路18による切り換え制御を行う。即ち、入力電圧が
V2 以上になった時に図2(ロ)の回路(出力2分の1
倍回路)とし、入力電圧がV2 より小になった時に図2
(イ)の回路(出力1倍回路)となるようにする(但
し、実際にはハンチングを起こさないよう、切り換え制
御は或る程度のヒステリシスを持たせて行う。例えば、
V2 を超えてV2 +αに上昇した時図2(ロ)の回路と
し、V2 を下回ってV2 −αまで低下した時図2(イ)
の回路とする。)。
【0026】そのようにすると、図3に示すように、入
力電圧がV1 〜V2 の範囲では、入力電圧とデューティ
比との関係は曲線イの如くである。これは従来と同様で
ある。この場合のデューティ比は、DM より大の範囲で
変わるだけであり、0%近くの非常に小さな値になるこ
とはない。従って、トランス9の効率は悪くなることは
ない。
力電圧がV1 〜V2 の範囲では、入力電圧とデューティ
比との関係は曲線イの如くである。これは従来と同様で
ある。この場合のデューティ比は、DM より大の範囲で
変わるだけであり、0%近くの非常に小さな値になるこ
とはない。従って、トランス9の効率は悪くなることは
ない。
【0027】次に、入力電圧がV2 〜V3 の範囲では、
入力電圧とデューティ比との関係は曲線ロの如くとす
る。即ち、入力電圧がV2 の時にはデューティ比100
%とし、それより入力電圧が上昇するにつれて、デュー
ティ比も徐々に低下させてゆくという関係にする。この
ような関係にしてよい理由は、インバータ8による変換
により生成された交流が、トランス9を経た後、図2
(ロ)の回路により2分の1にされるからである。つま
り、インバータ8は2倍の電圧の交流を発生していても
よいからである。
入力電圧とデューティ比との関係は曲線ロの如くとす
る。即ち、入力電圧がV2 の時にはデューティ比100
%とし、それより入力電圧が上昇するにつれて、デュー
ティ比も徐々に低下させてゆくという関係にする。この
ような関係にしてよい理由は、インバータ8による変換
により生成された交流が、トランス9を経た後、図2
(ロ)の回路により2分の1にされるからである。つま
り、インバータ8は2倍の電圧の交流を発生していても
よいからである。
【0028】もし、トランス9を経た後、2分の1にさ
れないのであれば、インバータ8でのデューティ比制御
は、図3の点線の曲線イ−1の如くに行われなければな
らない。そうすると、入力電圧がV3 近くになると、デ
ューティ比は0%近くの値とせざるを得ないが、これで
はトランス9の効率は非常に悪くなってしまう。本発明
では、図2(ロ)回路のように切り換えることにより、
それが回避される。なお、入力電圧の大きさは抵抗4,
5により検出され、コントローラ17はその検出値に基
づいて判断し、接続切換回路18に切り換え信号を送
る。
れないのであれば、インバータ8でのデューティ比制御
は、図3の点線の曲線イ−1の如くに行われなければな
らない。そうすると、入力電圧がV3 近くになると、デ
ューティ比は0%近くの値とせざるを得ないが、これで
はトランス9の効率は非常に悪くなってしまう。本発明
では、図2(ロ)回路のように切り換えることにより、
それが回避される。なお、入力電圧の大きさは抵抗4,
5により検出され、コントローラ17はその検出値に基
づいて判断し、接続切換回路18に切り換え信号を送
る。
【0029】以上のように、本発明のDC−DCコンバ
ータは、入力電圧が大きく変動しても、トランス9を効
率の良い状態で動作させることが出来るものであるが、
このようなDC−DCコンバータを使用するのに適した
例を、次に述べる。図4は、本発明のDC−DCコンバ
ータの使用例を示す図である。図4において、31はプ
ーリ、32はエンジン、33は吸気管、34は排気管、
35はターボチャージャ、36はコンプレッサブレー
ド、37は回転子、38は固定子、39はターボチャー
ジャ回転電機、40はタービンブレード、41はベル
ト、42はプーリ、43は車両発電機、44はコントロ
ーラ、45はパワー部、46はDC−DCコンバータ、
47はバッテリ、48は負荷である。
ータは、入力電圧が大きく変動しても、トランス9を効
率の良い状態で動作させることが出来るものであるが、
このようなDC−DCコンバータを使用するのに適した
例を、次に述べる。図4は、本発明のDC−DCコンバ
ータの使用例を示す図である。図4において、31はプ
ーリ、32はエンジン、33は吸気管、34は排気管、
35はターボチャージャ、36はコンプレッサブレー
ド、37は回転子、38は固定子、39はターボチャー
ジャ回転電機、40はタービンブレード、41はベル
ト、42はプーリ、43は車両発電機、44はコントロ
ーラ、45はパワー部、46はDC−DCコンバータ、
47はバッテリ、48は負荷である。
【0030】車両発電機43は、エンジン32によりプ
ーリ31,ベルト41,プーリ42を介して駆動され
る、車両搭載発電機である。ターボチャージャ35は、
排気管34からの排気ガスによりタービンブレード40
を回転させ、その回転力を利用してコンプレッサブレー
ド36を回転させて、外部の空気を吸気管33に取り入
れる。ターボチャージャ回転電機39は、そのターボチ
ャージャ35に組み込まれた回転電機であり、ターボチ
ャージャ35の回転軸に回転子37が取り付けられ、タ
ーボチャージャ35のハウジング内に固定子38が取り
付けられる。回転子37の回転により固定子38に起電
力が誘起され、それによる発電電圧が外部へ取り出され
る。
ーリ31,ベルト41,プーリ42を介して駆動され
る、車両搭載発電機である。ターボチャージャ35は、
排気管34からの排気ガスによりタービンブレード40
を回転させ、その回転力を利用してコンプレッサブレー
ド36を回転させて、外部の空気を吸気管33に取り入
れる。ターボチャージャ回転電機39は、そのターボチ
ャージャ35に組み込まれた回転電機であり、ターボチ
ャージャ35の回転軸に回転子37が取り付けられ、タ
ーボチャージャ35のハウジング内に固定子38が取り
付けられる。回転子37の回転により固定子38に起電
力が誘起され、それによる発電電圧が外部へ取り出され
る。
【0031】車両発電機43およびターボチャージャ回
転電機39からの発電電圧は、パワー部45に導入され
る。パワー部45は、DC−DCコンバータ46を内蔵
し、車両が必要とする電圧に変換する。その変換制御
は、コントローラ44によって行われる。変換された電
圧は、バッテリ47や車両内の電気の負荷48等に供給
される。車両発電機43の回転数は、エンジン回転数の
状況によって大きく変動する。特に、本実施例では、発
進時にはターボチャージャ回転電機39へ電圧を供給す
ることを考慮に入れ、高速に増速される(3〜5倍)の
で、車両発電機43からの発電電圧は大きく変動する。
従って、パワー部45に内蔵させるDC−DCコンバー
タ46としては、本発明のDC−DCコンバータを使用
することが適する。即ち、入力電圧が大きく変動して
も、デューティ比をあまり小さくすることなく使用でき
るので、トランスでの損失を少なくすることが出来るか
らである。
転電機39からの発電電圧は、パワー部45に導入され
る。パワー部45は、DC−DCコンバータ46を内蔵
し、車両が必要とする電圧に変換する。その変換制御
は、コントローラ44によって行われる。変換された電
圧は、バッテリ47や車両内の電気の負荷48等に供給
される。車両発電機43の回転数は、エンジン回転数の
状況によって大きく変動する。特に、本実施例では、発
進時にはターボチャージャ回転電機39へ電圧を供給す
ることを考慮に入れ、高速に増速される(3〜5倍)の
で、車両発電機43からの発電電圧は大きく変動する。
従って、パワー部45に内蔵させるDC−DCコンバー
タ46としては、本発明のDC−DCコンバータを使用
することが適する。即ち、入力電圧が大きく変動して
も、デューティ比をあまり小さくすることなく使用でき
るので、トランスでの損失を少なくすることが出来るか
らである。
【0032】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のDC−DCコ
ンバータによれば、次のような効果を奏する。 (請求項1の発明の効果)入力電圧が所定値より大とな
ると、整流回路に付設された接続切換回路の切り換えに
より電圧が2分の1とされるので、インバータでのデュ
ーティ比はそれほど小としなくとも、所定の出力電圧を
得ることが出来る。そのため、接続切換回路による切り
換えということが行われない従来のものに比べ、トラン
スでの損失は少なくなり、その効率が向上する。なお、
降圧回路等が不用となるので、回路規模が小となる共
に、コストが安くなる。更に、電圧が2分の1とされる
ことに伴い、ダイオード等の回路素子を耐圧の低いもの
とすることが出来、この面でもコストが安くなる。
ンバータによれば、次のような効果を奏する。 (請求項1の発明の効果)入力電圧が所定値より大とな
ると、整流回路に付設された接続切換回路の切り換えに
より電圧が2分の1とされるので、インバータでのデュ
ーティ比はそれほど小としなくとも、所定の出力電圧を
得ることが出来る。そのため、接続切換回路による切り
換えということが行われない従来のものに比べ、トラン
スでの損失は少なくなり、その効率が向上する。なお、
降圧回路等が不用となるので、回路規模が小となる共
に、コストが安くなる。更に、電圧が2分の1とされる
ことに伴い、ダイオード等の回路素子を耐圧の低いもの
とすることが出来、この面でもコストが安くなる。
【0033】(請求項2の発明の効果)車両発電機やタ
ーボチャージャ回転電機の発電電圧を入力として一定直
流電圧を得るためのDC−DCコンバータは、入力電
圧が大きく変動しても一定直流電圧を出力すること、車
両空間が限られていることより、出来るだけ狭いスペ
ースに搭載できること等が要望されているが、本発明の
DC−DCコンバータはそれらの条件を満たすものであ
り、車両搭載用に好適である。
ーボチャージャ回転電機の発電電圧を入力として一定直
流電圧を得るためのDC−DCコンバータは、入力電
圧が大きく変動しても一定直流電圧を出力すること、車
両空間が限られていることより、出来るだけ狭いスペ
ースに搭載できること等が要望されているが、本発明の
DC−DCコンバータはそれらの条件を満たすものであ
り、車両搭載用に好適である。
【図1】 本発明にかかわるDC−DCコンバータを示
す図
す図
【図2】 接続切換回路18により切り換えられた時の
整流回路周辺の回路を説明する図
整流回路周辺の回路を説明する図
【図3】 本発明におけるインバータでのデューティ比
を説明する図
を説明する図
【図4】 本発明のDC−DCコンバータの使用例を示
す図
す図
【図5】 インバータでの入力電圧とデューティ比との
関係を説明する図
関係を説明する図
【図6】 インバータに於いてデューティ比が異なる場
合のスイッチングを示す図
合のスイッチングを示す図
【図7】 DC−DCコンバータの第1の従来例を示す
図
図
【図8】 DC−DCコンバータの第2の従来例を示す
図
図
1…入力交流電源、2…整流回路、3…電流検出器、
4,5…抵抗、6…平滑用コンデンサ、7…降圧回路、
8…インバータ、9…トランス、10…整流回路、10
A,10B,10C,10D…ダイオード、11…平滑
用インダクタンス、12…平滑用コンデンサ、13,1
4…抵抗、15…電流検出器、16…負荷、17…コン
トローラ、18…接続切換回路、19,20…ダイオー
ド、21,22…トランジスタ、23,24…平滑用イ
ンダクタンス、31…プーリ、32…エンジン、33…
吸気管、34…排気管、35…ターボチャージャ、36
…コンプレッサブレード、37…回転子、38…固定
子、39…ターボチャージャ回転電機、40…タービン
ブレード、41…ベルト、42…プーリ、43…車両発
電機、44…コントローラ、45…パワー部、46…D
C−DCコンバータ、47…バッテリ、48…負荷、V
A ,VB ,VC …入力電圧、DA ,DB ,DC ,DM …
デューティ比
4,5…抵抗、6…平滑用コンデンサ、7…降圧回路、
8…インバータ、9…トランス、10…整流回路、10
A,10B,10C,10D…ダイオード、11…平滑
用インダクタンス、12…平滑用コンデンサ、13,1
4…抵抗、15…電流検出器、16…負荷、17…コン
トローラ、18…接続切換回路、19,20…ダイオー
ド、21,22…トランジスタ、23,24…平滑用イ
ンダクタンス、31…プーリ、32…エンジン、33…
吸気管、34…排気管、35…ターボチャージャ、36
…コンプレッサブレード、37…回転子、38…固定
子、39…ターボチャージャ回転電機、40…タービン
ブレード、41…ベルト、42…プーリ、43…車両発
電機、44…コントローラ、45…パワー部、46…D
C−DCコンバータ、47…バッテリ、48…負荷、V
A ,VB ,VC …入力電圧、DA ,DB ,DC ,DM …
デューティ比
Claims (2)
- 【請求項1】 変動する入力電圧をデューティ比制御し
て交流に変換するインバータと、該交流を変圧するトラ
ンスと、変圧された交流を整流する整流回路と、整流電
圧を平滑して直流出力電圧とする平滑回路と、該直流出
力電圧を検出する電圧検出手段と、該直流出力電圧を一
定値とするため該電圧検出手段からの検出値を基に前記
インバータのデューティ比制御を行うコントローラとを
具えたDC−DCコンバータにおいて、入力電圧を検出
し、検出信号を前記コントローラへ入力する入力電圧検
出手段と、トランジスタとダイオードとの逆並列接続体
2個を直列に接続したものから成り、前記整流回路の一
方の直流出力側端子に隣接する2つのダイオードの出力
側間に接続された接続切換回路と、該2つのダイオード
の出力側にそれぞれ一端が接続され、他端が一括して出
力端子に接続された平滑用インダクタンスとを具え、入
力電圧が所定値より小である時は前記トランジスタをオ
ンとし、入力電圧が該所定値より大である時は前記トラ
ンジスタをオフとするよう前記コントローラにより制御
することを特徴とするDC−DCコンバータ。 - 【請求項2】 車両の内燃機関により駆動される発電機
からの発電電圧を入力電圧としたことを特徴とする請求
項1記載のDC−DCコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9367300A JPH11187654A (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Dc−dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9367300A JPH11187654A (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Dc−dcコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187654A true JPH11187654A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18488980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9367300A Pending JPH11187654A (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Dc−dcコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11187654A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011189882A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電源システム |
| JP2014075943A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Origin Electric Co Ltd | コンバータ及び双方向コンバータ |
| JP2014075944A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Origin Electric Co Ltd | 双方向コンバータ |
| WO2014098221A1 (ja) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | オリジン電気株式会社 | コンバータ及び双方向コンバータ |
| CN104506042A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-08 | 刘孝涛 | 一种高可靠性恒流车载dcdc变换器及控制方法 |
| WO2015072009A1 (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | オリジン電気株式会社 | 双方向コンバータ |
| JP2016005323A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | オリジン電気株式会社 | コンバータ及びコンバータの制御方法 |
-
1997
- 1997-12-24 JP JP9367300A patent/JPH11187654A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011189882A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電源システム |
| JP2014075943A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Origin Electric Co Ltd | コンバータ及び双方向コンバータ |
| JP2014075944A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Origin Electric Co Ltd | 双方向コンバータ |
| KR20150038104A (ko) | 2012-10-05 | 2015-04-08 | 오리진 일렉트릭 캄파니 리미티드 | 컨버터 및 쌍방향 컨버터 |
| CN104704731A (zh) * | 2012-10-05 | 2015-06-10 | 欧利生电气株式会社 | 变换器和双向变换器 |
| CN104704731B (zh) * | 2012-10-05 | 2017-05-03 | 欧利生电气株式会社 | 变换器和双向变换器 |
| WO2014098221A1 (ja) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | オリジン電気株式会社 | コンバータ及び双方向コンバータ |
| JP2014124050A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Origin Electric Co Ltd | コンバータ及び双方向コンバータ |
| WO2015072009A1 (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | オリジン電気株式会社 | 双方向コンバータ |
| JP2016005323A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | オリジン電気株式会社 | コンバータ及びコンバータの制御方法 |
| CN104506042A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-08 | 刘孝涛 | 一种高可靠性恒流车载dcdc变换器及控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
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