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JP2007325386A - DC-DC converter and DC-DC converter system - Google Patents

DC-DC converter and DC-DC converter system Download PDF

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JP2007325386A
JP2007325386A JP2006151555A JP2006151555A JP2007325386A JP 2007325386 A JP2007325386 A JP 2007325386A JP 2006151555 A JP2006151555 A JP 2006151555A JP 2006151555 A JP2006151555 A JP 2006151555A JP 2007325386 A JP2007325386 A JP 2007325386A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC-DC converter and DC-DC converter system, capable of independently regulating a plurality of output voltages and fetching output power as much as possible. <P>SOLUTION: A first main circuit 110 is disposed between a first voltage V1 and the primary side of a transformer TR. A second main circuit 120 is disposed the secondary side of the transformer TR and a second voltage V2. A third step-down circuit 130 is disposed between the secondary side of the transformer TR and a third voltage V3. Further, a first control circuit 140 regulates the second voltage V2 by on-off controlling a switching device provided at the first main circuit 110. A second control circuit 150 step-down regulates the third voltage V3 by on-off controlling a switching device provided at the third step-down circuit 130. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、DC−DCコンバータ及びDC−DCコンバータシステムに係り、特に、トランスを用いて1つの電圧から複数の出力を生成し、それぞれの出力電圧(又は電流)を独立に調整可能なDC−DCコンバータ及びDC−DCコンバータシステムに関する。   The present invention relates to a DC-DC converter and a DC-DC converter system, and more particularly, a DC- that can generate a plurality of outputs from one voltage using a transformer and can independently adjust each output voltage (or current). The present invention relates to a DC converter and a DC-DC converter system.

地球温暖化や原油高などの社会的問題を背景にハイブリッド自動車などの低燃費を目指した自動車の普及が著しい。ハイブリッド自動車には、エンジンアシスト用モーターの駆動などに用いる高電圧2次電池(例えば、300V)と、車載電子機器へ電力を供給するための14Vの2次電池が搭載されているのが一般的である。近年は、更に電動パワーステアリング用途などに用いる42V電源を必要とするハイブリッド自動車も商品化されている。   Due to social issues such as global warming and high oil prices, the use of automobiles aimed at low fuel consumption such as hybrid cars is remarkable. Generally, a hybrid vehicle is equipped with a high-voltage secondary battery (for example, 300V) used for driving an engine assist motor and a 14V secondary battery for supplying electric power to an in-vehicle electronic device. It is. In recent years, hybrid vehicles that require a 42V power source for use in electric power steering applications have been commercialized.

この様な電源システムにおいて、高電圧2次電池への充電は、エンジンがモーターを回転させ発電(回生)することで行い、発電した電力はDC−DCコンバータを用いて14V側へ電圧変換し、車載電子機器に供給されている。また、42Vにも電圧変換され、電動パワーステアリングユニットなどに供給されている。   In such a power supply system, the high-voltage secondary battery is charged by the engine rotating the motor to generate power (regeneration), and the generated power is converted to a voltage of 14V using a DC-DC converter. It is supplied to in-vehicle electronic devices. The voltage is also converted to 42V and supplied to an electric power steering unit or the like.

この様に、高電圧2次電池から14V用と42V用の2電源を生成するDC−DCコンバータが必要となってきている。   Thus, a DC-DC converter that generates two power supplies for 14V and 42V from a high-voltage secondary battery is required.

複数出力のDC−DCコンバータは、例えば、特許文献1のものが知られている。   As a multi-output DC-DC converter, for example, the one of Patent Document 1 is known.

しかし、ハイブリッド自動車などに搭載される電源システムでは、高電圧2次電池の電圧範囲は、搭載される2次電池や要求されるシステム仕様などにより決定され、その範囲内で電圧が変動する。また、高電圧2次電池からDC−DCコンバータを介して生成する14V電源や42V電源の電圧は、上位コントローラ(例えばECU)からの指令に応じて時間と共に発生する電圧が変化する。この様に、時々刻々と負荷の状態により変動する電圧間をDC−DCコンバータで電力変換するとともに、上位コントローラからの電圧指令値に応じて複数の出力電圧を独立にきめ細かく制御する必要が有る。   However, in a power supply system mounted on a hybrid vehicle or the like, the voltage range of the high voltage secondary battery is determined by the mounted secondary battery, required system specifications, and the like, and the voltage fluctuates within the range. Moreover, the voltage of 14V power supply and 42V power supply which generate | occur | produce via a DC-DC converter from a high voltage secondary battery changes the voltage which generate | occur | produces with time according to the command from a high-order controller (for example, ECU). As described above, it is necessary to perform power conversion between the voltages that fluctuate depending on the state of the load by the DC-DC converter and to finely control the plurality of output voltages independently according to the voltage command value from the host controller.

それに対して、特許文献1記載のものでは、複数出力を独立して調整することができないものである。   On the other hand, in the thing of patent document 1, a several output cannot be adjusted independently.

一方、複数出力を独立して調整することができるものとして、例えば、特許文献2記載のものが知られている。   On the other hand, for example, a device described in Patent Document 2 is known as a device capable of independently adjusting a plurality of outputs.

特開平7−135770号公報JP-A-7-135770 特開平11−215823号公報JP 11-215823 A

しかしながら、特許文献2記載のものでは、出力電圧の調整はできても、出力電力を多く取り出せないという問題があった。   However, the device described in Patent Document 2 has a problem that even if the output voltage can be adjusted, a large amount of output power cannot be extracted.

本発明の目的は、複数出力電圧を独立して調整可能であるとともに、出力電力を多く取り出すことのできるDC−DCコンバータ及びDC−DCコンバータシステムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a DC-DC converter and a DC-DC converter system capable of independently adjusting a plurality of output voltages and extracting a large amount of output power.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、第1の電圧をトランスの1次側に接続し、トランスの2次側から複数の電圧を出力するDC−DCコンバータであって、前記第1の電圧と前記トランスの1次側の間に配置される第1の主回路と、前記トランスの2次側と第2の電圧の間に配置される第2の主回路と、前記トランスの2次側と第3の電圧の間に配置される第3の降圧回路と、前記第1の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第2の電圧を調整する第1の制御回路と、前記第3の降圧回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第3の電圧を降圧調整する第2の制御回路を備えるようにしたものである。
かかる構成により、複数出力電圧を独立して調整可能であるとともに、出力電力を多く取り出すことのできるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a DC-DC converter that connects a first voltage to a primary side of a transformer and outputs a plurality of voltages from the secondary side of the transformer. A first main circuit disposed between a first voltage and a primary side of the transformer; a second main circuit disposed between a secondary side of the transformer and a second voltage; and the transformer The second voltage is adjusted by controlling on / off of a third step-down circuit arranged between the secondary side of the first and the third voltage and the switching means provided in the first main circuit. And a second control circuit that performs step-down adjustment of the third voltage by controlling on / off of the switching means provided in the third step-down circuit.
With this configuration, a plurality of output voltages can be adjusted independently, and a large amount of output power can be extracted.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記第2の制御回路が前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段を制御するスイッチング周波数は、前記第1の制御回路が前記第1の主回路のスイッチング手段を制御するスイッチング周波数の2倍としたものである。   (2) In the above (1), preferably, the switching frequency at which the second control circuit controls at least one switching means in the third step-down circuit is set so that the first control circuit has the first control circuit. This is twice the switching frequency for controlling the switching means of the main circuit.

(3)上記(1)において、好ましくは、前記第2の制御回路が前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段を制御するスイッチング周波数は、前記第1の制御回路が前記第1の主回路のスイッチング手段を制御するスイッチング周波数と同じとしたものである。   (3) In the above (1), preferably, the second control circuit controls the switching frequency for controlling at least one switching means in the third step-down circuit. This is the same as the switching frequency for controlling the switching means of the main circuit.

(4)上記(1)において、好ましくは、前記第2の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第2の電圧から前記第1の電圧を生成する第3の制御回路を備え、双方向に電力変換するようにしたものである。   (4) In the above (1), preferably, a third control circuit that generates the first voltage from the second voltage by controlling on / off of the switching means provided in the second main circuit. And is designed to convert power in both directions.

(5)上記(4)において、好ましくは、前記第2の制御回路は、第2の電圧から第1の電圧へ電力変換する場合に、前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段をオフするようにしたものである。   (5) In the above (4), preferably, when the second control circuit converts power from the second voltage to the first voltage, at least one switching means in the third step-down circuit is provided. It is intended to be turned off.

(6)上記(4)において、好ましくは、前記第2の制御回路は、第2の電圧から第1の電圧へ電力変換する場合に、前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段をオン・オフして、前記第3の電圧を調整するようにしたものである。   (6) In the above (4), preferably, when the second control circuit converts power from the second voltage to the first voltage, at least one switching means in the third step-down circuit is provided. The third voltage is adjusted by turning on and off.

(7)上記(1)において、好ましくは、トランス電圧の1周期に対する電圧発生期間をTとした場合、前記第2の制御回路は、2次側に備えた前記第3の降圧回路内のスイッチング手段のオン期間をT以下に制御して出力電圧を調整するようにしたものである。   (7) In the above (1), preferably, when the voltage generation period for one cycle of the transformer voltage is T, the second control circuit performs switching in the third step-down circuit provided on the secondary side. The output voltage is adjusted by controlling the ON period of the means to T or less.

(8)また、上記目的を達成するために、本発明は、第1の電圧をトランスの1次側に接続し、トランスの2次側から複数の電圧を出力するDC−DCコンバータと、前記DC−DCコンバータに接続された複数の2次電池と、前記DC−DCコンバータの出力電圧を指示する上位コントローラとを有するDC−DCコンバータシステムであって、前記DC−DCコンバータは、前記第1の電圧と前記トランスの1次側の間に配置される第1の主回路と、前記トランスの2次側と第2の電圧の間に配置される第2の主回路と、前記トランスの2次側と第3の電圧の間に配置される第3の降圧回路と、前記第1の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第2の電圧を調整する第1の制御回路と、前記第3の降圧回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第3の電圧を降圧調整する第2の制御回路を備えるようにしたものである。
かかる構成により、複数出力電圧を独立して調整可能であるとともに、出力電力を多く取り出すことのできるものとなる。
(8) In order to achieve the above object, the present invention provides a DC-DC converter that connects a first voltage to a primary side of a transformer and outputs a plurality of voltages from the secondary side of the transformer; A DC-DC converter system having a plurality of secondary batteries connected to a DC-DC converter and a host controller for instructing an output voltage of the DC-DC converter, wherein the DC-DC converter includes the first DC-DC converter. The first main circuit disposed between the voltage of the transformer and the primary side of the transformer, the second main circuit disposed between the secondary side of the transformer and the second voltage, and 2 of the transformer A first step of adjusting the second voltage by controlling on / off of a third voltage step-down circuit arranged between the secondary side and the third voltage and a switching means provided in the first main circuit; Control circuit and third step-down circuit In which the third voltage by controlling the on-off switching means and to a second control circuit for a step-down adjustment with.
With this configuration, a plurality of output voltages can be adjusted independently, and a large amount of output power can be extracted.

本発明によれば、複数出力電圧を独立して調整可能であるとともに、出力電力を多く取り出すことのできるものとなる。   According to the present invention, a plurality of output voltages can be adjusted independently, and a large amount of output power can be extracted.

以下、図1〜図4を用いて、本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態によるDC−DCコンバータの基本構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの基本構成を示すブロック図である。
Hereinafter, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the basic configuration of the DC-DC converter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a DC-DC converter according to a first embodiment of the present invention.

DC−DCコンバータ100は、トランスTRの1次巻き線TR1に接続されたV1側主回路110と、トランスTRの2次巻き線TR2に接続されたV2側主回路120と、トランスTRの2次巻き線TR3に接続されたV3側降圧回路130と、制御回路140,150と、通信インターフェース(I/F)160とを備えている。   The DC-DC converter 100 includes a V1-side main circuit 110 connected to the primary winding TR1 of the transformer TR, a V2-side main circuit 120 connected to the secondary winding TR2 of the transformer TR, and a secondary of the transformer TR. V3 side step-down circuit 130 connected to winding TR3, control circuits 140 and 150, and communication interface (I / F) 160 are provided.

V1側主回路110は、第1の直流電圧端子V1+/−を介して、直流電源Bat1が接続されている。直流電源Bat1の電圧V1は、例えば、300Vである。V2側主回路120は、第2の直流電圧端子V2+/−に接続されている。電圧V2は、例えば、12Vである。V3側降圧回路130は、第3の直流電圧端子V3+/−に接続されている。電圧V2は、例えば、42Vである。   The V1-side main circuit 110 is connected to a DC power supply Bat1 via a first DC voltage terminal V1 +/−. The voltage V1 of the DC power supply Bat1 is, for example, 300V. The V2 side main circuit 120 is connected to the second DC voltage terminal V2 +/−. The voltage V2 is, for example, 12V. The V3 side step-down circuit 130 is connected to the third DC voltage terminal V3 +/−. The voltage V2 is 42V, for example.

制御回路140は、制御信号CS1,CS2を出力し、V1側主回路110及びV2側主回路120に備えられたスイッチング手段を制御して、V1側からV2側へ電力変換させる。なお、V2側主回路120の中にスイッチング手段が含まれていない場合、制御信号CS2は不要となる。制御回路150は、制御信号CS3を出力し、V3側降圧回路130に備えられたスイッチング手段を制御して、V3電圧を制御する。通信I/F160は、上位コントローラ200からの指令を受け取り、制御回路140,150に、それぞれ、V2電圧に対する電圧指令値VI2,V3電圧に対する電圧指令値VI3として出力する。   The control circuit 140 outputs control signals CS1 and CS2, controls the switching means provided in the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120, and converts power from the V1 side to the V2 side. Note that if the switching means is not included in the V2-side main circuit 120, the control signal CS2 is not necessary. The control circuit 150 outputs the control signal CS3 and controls the switching means provided in the V3 side step-down circuit 130 to control the V3 voltage. The communication I / F 160 receives a command from the host controller 200 and outputs the command to the control circuits 140 and 150 as a voltage command value VI2 for the V2 voltage and a voltage command value VI3 for the V3 voltage, respectively.

なお、V1側主回路110と、V2側主回路120と、V3側降圧回路130と、制御回路140,150の詳細構成は、図2を用いて後述する。   The detailed configurations of the V1 side main circuit 110, the V2 side main circuit 120, the V3 side step-down circuit 130, and the control circuits 140 and 150 will be described later with reference to FIG.

次に、DC−DCコンバータ100の動作について説明する。   Next, the operation of the DC-DC converter 100 will be described.

直流電圧V1から直流電圧V2への電力変換は、直流電圧V1をV1側主回路110で交流電圧に変換し、その交流電圧をトランスTRでV2側へ伝え、伝えられた交流電圧をV2側主回路120で整流し行われる。この時、V1側主回路110とV2側主回路120内のスイッチング手段は、制御回路140で発生した制御信号CS1,CS2を用いて制御される。制御回路140は、V2電圧信号を帰還し、電圧指令値VI2に基づいてV1側主回路110やV2側主回路120内のスイッチング手段を制御してV2出力電圧を調整する。具体的には、トランスTRの1次巻き線TR1と、2次巻き線TR2の巻き数比と、1次巻き線TR1に電圧を印加する際のDuty(時比率)の調整により、V2端子への出力電圧V2を調整する。   In the power conversion from the DC voltage V1 to the DC voltage V2, the DC voltage V1 is converted into an AC voltage by the V1 side main circuit 110, the AC voltage is transmitted to the V2 side by the transformer TR, and the transmitted AC voltage is transmitted to the V2 side main. Rectification is performed by the circuit 120. At this time, the switching means in the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 are controlled using the control signals CS1 and CS2 generated by the control circuit 140. The control circuit 140 feeds back the V2 voltage signal and controls the switching means in the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 based on the voltage command value VI2 to adjust the V2 output voltage. Specifically, to the V2 terminal by adjusting the turn ratio of the primary winding TR1 and the secondary winding TR2 of the transformer TR and the duty (duty ratio) when a voltage is applied to the primary winding TR1. The output voltage V2 is adjusted.

ここで、Dutyは、トランスの巻き線に発生する電圧を観測し、その1サイクル周期に対して巻き線の両端に電圧が発生する時間の比率として定義する。この時の巻き線には、正/負の電圧が発生する場合があるが、これは正電圧で発生した時間と負電圧で発生した時間の合計で計算するものとする。すなわち、Duty=(t1+t2)/T1とする。ここで、t1=巻き線に正電圧が発生した時間、t2=巻き線に負電圧が発生した時間、T1=巻き線に発生する電圧の1サイクルの時間である。   Here, Duty is defined as the ratio of the time during which voltage is generated at both ends of the winding with respect to one cycle period of the voltage generated at the winding of the transformer. A positive / negative voltage may be generated in the winding at this time, and this is calculated by the sum of the time generated by the positive voltage and the time generated by the negative voltage. That is, Duty = (t1 + t2) / T1. Here, t1 = time when the positive voltage is generated in the winding, t2 = time when the negative voltage is generated in the winding, and T1 = time of one cycle of the voltage generated in the winding.

V3電圧の調整は、トランスTRの1次巻き線TR1と2次巻き線TR3の巻き数比とV3側降圧回路130によって行われる。具体的には、2次巻き線TR3の両端に巻き数比倍された電圧が発生し、その時間(t1+t2)に対して、更に時間を短くする方向に降圧回路内のスイッチをオン、オフ制御することでV3側出力電圧を調整する。具体的な調整方法については、図4を用いて後述する。   The adjustment of the V3 voltage is performed by the turn ratio between the primary winding TR1 and the secondary winding TR3 of the transformer TR and the V3 side step-down circuit 130. Specifically, a voltage multiplied by the turns ratio is generated at both ends of the secondary winding TR3, and the switch in the step-down circuit is turned on / off in a direction to further shorten the time (t1 + t2). As a result, the V3 side output voltage is adjusted. A specific adjustment method will be described later with reference to FIG.

本実施形態のDC−DCコンバータ100をハイブリッド自動車などに適用し、V1電圧端子を数百V程度の高電圧2次電池に接続し、V2電圧端子を14V程度の低電圧出力、V3電圧端子を42V程度の中間電圧出力と想定した場合、電圧V1は、2次電池の充電状態や劣化により大きく変化することが考えられる。また、電圧V2や電圧V3の指令値も上位コントローラ200からの指示で動作中に変化する場合がある。この様なシステムでは、V2出力電圧を調整するためにDutyが時間と共に大きく変化するが、Duty最小時においてもV3電圧を発生し、必要な負荷電流を供給する必要がある。このため、Duty最小時にも、V3電圧が指令値以下に低下しない様、トランス1次巻き線TR1と2次巻き線TR3の巻き数比を設定しておく必要がある。こうすることで、電圧V2,電圧V3共に負荷電流が大きい場合にも、V1側から必要な電力を供給することができる。   The DC-DC converter 100 of the present embodiment is applied to a hybrid vehicle or the like, the V1 voltage terminal is connected to a high voltage secondary battery of about several hundred volts, the V2 voltage terminal is a low voltage output of about 14 V, and the V3 voltage terminal is Assuming an intermediate voltage output of about 42V, it is conceivable that the voltage V1 varies greatly depending on the state of charge and deterioration of the secondary battery. In addition, command values of the voltage V2 and the voltage V3 may change during operation in response to an instruction from the host controller 200. In such a system, the duty greatly changes with time in order to adjust the V2 output voltage, but it is necessary to generate the V3 voltage and supply a necessary load current even when the duty is minimum. For this reason, it is necessary to set the turn ratio between the transformer primary winding TR1 and the secondary winding TR3 so that the V3 voltage does not drop below the command value even when the duty is minimum. By doing so, it is possible to supply necessary power from the V1 side even when the load current is large for both the voltage V2 and the voltage V3.

本実施形態の特徴とする点は、V2電圧は、トランスの一次側のV1側主回路110により制御することで、調整可能とした点と、さらに、V3電圧は、V3側降圧回路130により降圧制御して調整可能とした点にある。このように構成することで、電圧V1に対して、異なる電圧V2,V3を独立に調整可能にできるとともに、V2,V3電圧に対して大電流を得ることができる。その理由については、図3及び図4を用いて後述する。   The feature of this embodiment is that the V2 voltage can be adjusted by being controlled by the V1 main circuit 110 on the primary side of the transformer, and the V3 voltage is stepped down by the V3 side step-down circuit 130. The point is that it can be controlled and adjusted. With this configuration, different voltages V2 and V3 can be independently adjusted with respect to the voltage V1, and a large current can be obtained with respect to the voltages V2 and V3. The reason will be described later with reference to FIGS.

なお、以上の説明では、上位コントローラ200からの指示で、電圧V2,V3を設定しているが、この調整電圧値V2,V3は製品出荷時に固定値に設定しておくことも可能である。または、DC−DCコンバータ100が、自ら入出力電圧を監視することで、あらかじめDC−DCコンバータ100内にプログラミングされた動作に従って調整電圧値を変更することも可能である。   In the above description, the voltages V2 and V3 are set by an instruction from the host controller 200. However, the adjustment voltage values V2 and V3 can be set to fixed values at the time of product shipment. Alternatively, the DC-DC converter 100 can monitor the input / output voltage by itself to change the adjustment voltage value according to the operation programmed in the DC-DC converter 100 in advance.

また、上述の例では、出力電圧が任意の設定値に一致するように制御しているが、出力電流が設定値に一致するように制御することも可能である。この場合は、V2或いはV3端子に電流センサを新たに設け、そのセンサからの信号と指令値VI2,VI3のいずれか又は両方が出力電流指令値となり、出力電流が設定値に一致するようにフィードバック制御が行われる。   In the above example, control is performed so that the output voltage matches an arbitrary set value, but control can also be performed so that the output current matches the set value. In this case, a current sensor is newly provided at the V2 or V3 terminal, and either or both of the signal from the sensor and the command values VI2 and VI3 become the output current command value, and feedback is performed so that the output current matches the set value. Control is performed.

また、上述の例では、V2,V3電圧端子には電池が接続されていないものとしているが、2次電池等の直流電源を接続することも可能である。また、図示していないが、V1,V2,V3端子には負荷が接続されている。   In the above example, it is assumed that no battery is connected to the V2 and V3 voltage terminals, but it is also possible to connect a DC power source such as a secondary battery. Although not shown, a load is connected to the V1, V2, and V3 terminals.

また、上述の例ではトランスTRの2次巻き線をTR2,TR3と2種類備えた例を示したが、更に2次巻き線を追加して出力数を増やすことも可能である。   In the above example, an example in which two types of secondary windings TR2 and TR3 are provided for the transformer TR. However, it is also possible to increase the number of outputs by adding additional secondary windings.

また、上述の例では、巻き線TR1,TR2,TR3の巻き数比を色々と調整することで、多様な出力電圧を発生させることができる。例えば、V1≧V3≧V2の電圧関係や、V1≧V2≧V3、V2≧V3≧V1、V3≧V2≧V1など6通りの電圧関係を実現することができる。   In the above example, various output voltages can be generated by variously adjusting the turns ratio of the windings TR1, TR2, and TR3. For example, a voltage relationship of V1 ≧ V3 ≧ V2 and six voltage relationships such as V1 ≧ V2 ≧ V3, V2 ≧ V3 ≧ V1, and V3 ≧ V2 ≧ V1 can be realized.

以上説明した本実施形態によれば、複数出力電圧を独立して調整可能であるとともに、出力電力を多く取り出すことのできるものとなる。   According to this embodiment described above, a plurality of output voltages can be adjusted independently, and a large amount of output power can be extracted.

また、多出力のDC−DCコンバータを単独のDC−DCコンバータを並列に接続するよりも少ない回路部品で構成することができ、小型,低コスト化を実現することができる。   In addition, a multi-output DC-DC converter can be configured with fewer circuit components than a single DC-DC converter connected in parallel, and a reduction in size and cost can be realized.

次に、図2〜図4を用いて、本実施形態によるDC−DCコンバータの具体的回路構成及び動作について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図3及び図4は、本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。
Next, a specific circuit configuration and operation of the DC-DC converter according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. 3 and 4 are timing charts for explaining the operation of the DC-DC converter according to the first embodiment of the present invention.

次に、V1側主回路110の構成について説明する。V1側主回路110において、V1側直流電源Bat1には、平滑コンデンサC1と、直列接続したスイッチング素子SW11,SW12と、別の直列接続したスイッチング素子SW13,SW14が接続されている。スイッチング素子SW11,…,SW14には、それぞれ、フリーホイルダイオードD11,D12,D13,D14が並列に接続されている。なお、スイッチング素子SW11,…,SW14としてMOSFETを用いる場合には、フリーホイルダイオードD11,D12,D13,D14は、MOSFETのボディーダイオードを利用できる。   Next, the configuration of the V1 side main circuit 110 will be described. In the V1 side main circuit 110, a smoothing capacitor C1, switching elements SW11 and SW12 connected in series, and other switching elements SW13 and SW14 connected in series are connected to the V1 side DC power supply Bat1. Freewheel diodes D11, D12, D13, and D14 are connected in parallel to the switching elements SW11,. When MOSFETs are used as the switching elements SW11,..., SW14, MOSFETs can be used as the free wheel diodes D11, D12, D13, D14.

V1端子からV2端子への電力変換は、スイッチング素子SW11,…,SW14をスイッチさせることで直流電圧を交流電圧に変換し、補助リアクトルAL1を介してトランスTRの1次巻き線TR1に交流電圧を発生する。補助リアクトルAL1は、トランスTRの1次巻き線TR1に流れる電流の極性が反転する際に、電流の傾きを調整する役割を果たすものである。ここで、補助リアクトルAL1は、トランスTRの漏れインダクタンスで代替することも可能であり、その場合は、補助リアクトルAL1を削除することができる。   In the power conversion from the V1 terminal to the V2 terminal, the switching elements SW11,..., SW14 are switched to convert a DC voltage into an AC voltage, and the AC voltage is applied to the primary winding TR1 of the transformer TR via the auxiliary reactor AL1. appear. The auxiliary reactor AL1 serves to adjust the current gradient when the polarity of the current flowing through the primary winding TR1 of the transformer TR is reversed. Here, the auxiliary reactor AL1 can be replaced by the leakage inductance of the transformer TR. In this case, the auxiliary reactor AL1 can be deleted.

次に、V2側主回路120の構成について説明する。V2側主回路120としては、カレントダブラ同期整流回路を用いた例を示している。カレントダブラ同期整流回路は、例えば、特開2003−199339号公報等により知られている。V2側の直流電源Bat2には、平滑コンデンサC2と、直列接続したリアクトルL21とスイッチング素子SW22と、また、直列接続したリアクトルL22とスイッチング素子SW21とが並列に接続されている。スイッチング素子SW21,SW22には、それぞれフリーホイルダイオードD21,D22が並列に接続されており、スイッチング素子SW21,SW22がMOSFETの場合、ボディーダイオードを利用することができる。   Next, the configuration of the V2 side main circuit 120 will be described. As the V2 side main circuit 120, an example using a current doubler synchronous rectifier circuit is shown. A current doubler synchronous rectifier circuit is known, for example, from Japanese Patent Laid-Open No. 2003-199339. A smoothing capacitor C2, a reactor L21 and a switching element SW22 connected in series, and a reactor L22 and a switching element SW21 connected in series are connected in parallel to the DC power source Bat2 on the V2 side. Free wheel diodes D21 and D22 are respectively connected in parallel to the switching elements SW21 and SW22. When the switching elements SW21 and SW22 are MOSFETs, a body diode can be used.

V1端子からV2端子への電力変換動作時には、このカレントダブラ回路で構成されたV2側主回路120は、トランスTRの2次巻き線TR2に発生した交流電圧を、ダイオードD21,D22により整流し、その後、リアクトルL21、L22とコンデンサC2で平滑して直流電圧V2を得る。この時、スイッチング素子SW21,SW22を、ダイオードD21,D22にアノードからカソード側に順方向電流が流れている期間にオンさせる、いわゆる同期整流をさせてもよいものである。   During the power conversion operation from the V1 terminal to the V2 terminal, the V2 side main circuit 120 configured by this current doubler circuit rectifies the AC voltage generated in the secondary winding TR2 of the transformer TR by the diodes D21 and D22, Then, it is smoothed by the reactors L21 and L22 and the capacitor C2 to obtain a DC voltage V2. At this time, the switching elements SW21 and SW22 may be subjected to so-called synchronous rectification in which the diodes D21 and D22 are turned on during a period in which forward current flows from the anode to the cathode.

次に、V3側降圧回路130の構成について説明する。V3側降圧回路130は、トランスTRの2次巻き線TR3に発生した交流電圧を整流用ダイオードD31,D32により整流する。整流した電圧は、スイッチング手段SW31,フリーホイルダイオードD34,リアクトルL3で構成された降圧回路(降圧チョッパ)により降圧され、コンデンサC3で平滑し、V3端子に出力される。スイッチング手段SW31がMOSFETの場合は、ボディーダイオードD33が並列に接続されるが、この回路構成の場合は無くても特に問題とはならない。   Next, the configuration of the V3 side step-down circuit 130 will be described. The V3 side step-down circuit 130 rectifies the AC voltage generated in the secondary winding TR3 of the transformer TR by rectifying diodes D31 and D32. The rectified voltage is stepped down by a step-down circuit (step-down chopper) composed of switching means SW31, freewheel diode D34, and reactor L3, smoothed by capacitor C3, and output to the V3 terminal. When the switching means SW31 is a MOSFET, the body diode D33 is connected in parallel, but this circuit configuration is not a problem even if it is not present.

なお、以上の例では、スイッチング素子にMOSFETを用いているが、IGBT等のスイッチング素子を使うこともできる。   In the above example, a MOSFET is used as a switching element, but a switching element such as an IGBT can also be used.

制御回路140は、V1端子からV2端子へ電力変換する場合のV1側主回路110とV2側主回路120を制御する。制御回路140は、誤差増幅器141と、パルス生成回路142と、ドライバ143,145と、絶縁回路144を備えている。誤差増幅器141は、V2+/−端子から得たV2電圧と上位コントローラからのV2電圧指令値VI2の差を求め、パルス生成回路142に差信号を送る。パルス生成回路142は、誤差増幅器141からの信号を受け、誤差を小さくするように主回路110,120内のスイッチング手段を制御するためのパルスを生成する。生成したパルスは、ドライバ回路143,144を介して制御信号CS1,CS2として、V1側主回路110,V2側主回路120を制御する。絶縁回路144は、V1側主回路110を制御するためのドライバ回路143とV2側主回路120を制御するためのドライバ回路144を電気的に絶縁している。ここでは、誤差増幅器141やパルス生成回路142などは、V2側主回路120と接地電位を共有しているものとして、絶縁回路144を配置している。   The control circuit 140 controls the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 when converting power from the V1 terminal to the V2 terminal. The control circuit 140 includes an error amplifier 141, a pulse generation circuit 142, drivers 143 and 145, and an insulation circuit 144. The error amplifier 141 calculates a difference between the V2 voltage obtained from the V2 +/− terminal and the V2 voltage command value VI2 from the host controller, and sends a difference signal to the pulse generation circuit 142. The pulse generation circuit 142 receives a signal from the error amplifier 141 and generates a pulse for controlling the switching means in the main circuits 110 and 120 so as to reduce the error. The generated pulses control the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 as control signals CS1 and CS2 via the driver circuits 143 and 144. The insulating circuit 144 electrically insulates the driver circuit 143 for controlling the V1 side main circuit 110 and the driver circuit 144 for controlling the V2 side main circuit 120. Here, it is assumed that the error amplifier 141, the pulse generation circuit 142, etc. share the ground potential with the V2-side main circuit 120, and the insulating circuit 144 is disposed.

制御回路150は、V3側降圧回路130を制御する。制御回路150は、誤差増幅器151と、パルス生成回路152と、ドライバ153を備えている。誤差増幅器151は、V3+/−端子から得たV3電圧と上位コントローラからのV3電圧指令値VI3の差を求め、パルス生成回路152に信号を送る。パルス生成回路152は、誤差増幅器151からの信号を受け、誤差を小さくするようにV3側降圧回路130内のスイッチング手段を制御するためのパルスを生成する。生成したパルスは、ドライバ回路153を介して制御信号VI3としてV3側降圧回路130を制御する。   The control circuit 150 controls the V3 side step-down circuit 130. The control circuit 150 includes an error amplifier 151, a pulse generation circuit 152, and a driver 153. The error amplifier 151 obtains the difference between the V3 voltage obtained from the V3 +/− terminal and the V3 voltage command value VI3 from the host controller, and sends a signal to the pulse generation circuit 152. The pulse generation circuit 152 receives a signal from the error amplifier 151 and generates a pulse for controlling the switching means in the V3 side step-down circuit 130 so as to reduce the error. The generated pulse controls the V3 side step-down circuit 130 as the control signal VI3 through the driver circuit 153.

なお、図1では、V2,V3端子に直流電源を接続しない例を示したが、図2の例のように直流電源を接続してもよいものである。   Although FIG. 1 shows an example in which a DC power supply is not connected to the V2 and V3 terminals, a DC power supply may be connected as in the example of FIG.

次に、図3を用いて、DC−DCコンバータ100の制御動作について説明する。図3において、A,B,C,Dは、スイッチング素子SW11,SW12,SW13,SW14の制御信号CS1に対応している。E,Fは、スイッチング素子SW21,SW22の制御信号CS2に対応している。Gは、スイッチング素子SW31の制御信号CS3に対応している。   Next, the control operation of the DC-DC converter 100 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, A, B, C, and D correspond to the control signal CS1 of the switching elements SW11, SW12, SW13, and SW14. E and F correspond to the control signal CS2 of the switching elements SW21 and SW22. G corresponds to the control signal CS3 of the switching element SW31.

最初に、V1側主回路110の動作について説明する。図3のA,Bに示すように、スイッチング素子SW11,SW12のゲート信号は、波形の切り替わり時にスイッチング素子SW11,SW12が同時にオンしないように、同時に“L”になる期間を設けている。C,Dに示すように、スイッチング素子SW13,SW14のゲート信号は、波形の切り替わり時にスイッチング素子SW13,SW14が同時にオンしないように、同時に“L”になる期間を設けている。但し、AとCは、位相をずらして制御している。   First, the operation of the V1 side main circuit 110 will be described. As shown in FIGS. 3A and 3B, the gate signals of the switching elements SW11 and SW12 have a period of “L” at the same time so that the switching elements SW11 and SW12 are not turned on at the same time when the waveforms are switched. As shown in C and D, the gate signals of the switching elements SW13 and SW14 are provided with a period of "L" at the same time so that the switching elements SW13 and SW14 are not turned on at the same time when the waveforms are switched. However, A and C are controlled by shifting the phase.

ここで、Aに示すスイッチング素子SW11ゲート信号と、Dに示すスイッチング素子SW14ゲート信号が共にオン期間,及び、Bに示すスイッチング素子SW12ゲート信号と、Cに示すスイッチング素子SW13ゲート信号が共にオン期間に、トランスTRの1次巻き線TR1に電圧が発生し、トランスTRを介してV1端子側からV2端子側に電力が送られる。この1次巻き線に電圧が発生するパルス幅t1,t2、すなわちAとCに示す制御信号の位相差を調整することで、V2端子電圧が調整される。また、このAとCに示す制御信号の位相差は、V1端子電圧やV2電圧指令値が変わるとそれに応じて変化する。
次に、V2側主回路120の動作について説明する。V2端子側のスイッチング素子SW21,SW22は、図3のE,Fに示す制御信号により同期整流を行い、トランスTRの2次巻き線TR2に発生した交流電圧を整流している。
Here, the switching element SW11 gate signal shown in A and the switching element SW14 gate signal shown in D are both on periods, and the switching element SW12 gate signal shown in B and switching element SW13 gate signals shown in C are both on periods. In addition, a voltage is generated in the primary winding TR1 of the transformer TR, and power is transmitted from the V1 terminal side to the V2 terminal side via the transformer TR. The V2 terminal voltage is adjusted by adjusting the pulse widths t1 and t2 at which the voltage is generated in the primary winding, that is, the phase difference between the control signals indicated by A and C. Further, the phase difference between the control signals indicated by A and C changes accordingly when the V1 terminal voltage or the V2 voltage command value changes.
Next, the operation of the V2 side main circuit 120 will be described. The switching elements SW21 and SW22 on the V2 terminal side perform synchronous rectification by the control signals indicated by E and F in FIG. 3 to rectify the AC voltage generated in the secondary winding TR2 of the transformer TR.

つぎに、V3側降圧回路130の動作について説明する。V3側降圧回路130は、スイッチング手段SW31を、図3の制御信号Gで制御することで、トランスTRの2次巻き線TR3に発生したトランス電圧の発生期間t1,t2を更に、パルスの発生期間t3,t4の様に狭くするように制御させることで降圧動作させている。これにより、V3端子電圧を調整している。   Next, the operation of the V3 side step-down circuit 130 will be described. The V3 side step-down circuit 130 controls the switching means SW31 with the control signal G in FIG. 3 so that the transformer voltage generation periods t1 and t2 generated in the secondary winding TR3 of the transformer TR are further generated as pulse generation periods. The step-down operation is performed by controlling to be narrow like t3 and t4. Thereby, the V3 terminal voltage is adjusted.

ここで、期間t1,t2,t3,t4の関係は、t1≧t3,t2≧t4となる。この様な条件で、V3端子側V3側降圧回路130を動作させることで、V3端子からも大きな電流を出力することが可能となる。すなわち、V3電圧を発生するために、降圧回路を用いることで、大電流を得ることができる。仮に、トランスTRに発生した電圧パルス幅t1,t2よりも制御信号Gのパルス幅t3,t4が広い場合は、結局、電力を有効に変換する期間がトランス電圧のパルス幅t1,t2に制限されるため、t1,t2以外の期間では出力される電流も制限を受け大きな電流を出力することができない。   Here, the relationship between the periods t1, t2, t3, and t4 is t1 ≧ t3, t2 ≧ t4. By operating the V3 terminal side voltage step-down circuit 130 under such conditions, it is possible to output a large current from the V3 terminal. In other words, a large current can be obtained by using a step-down circuit to generate the V3 voltage. If the pulse widths t3 and t4 of the control signal G are wider than the voltage pulse widths t1 and t2 generated in the transformer TR, the period for effectively converting the power is eventually limited to the pulse widths t1 and t2 of the transformer voltage. For this reason, the current output during the period other than t1 and t2 is also limited, and a large current cannot be output.

次に、図4を用いて、トランス電圧と制御信号Gの関係について説明する。図4(A)は、V2電圧指令値が、調整範囲の最大電圧に設定された場合を示している。V1入力電圧やV2設定電圧は動作時に変化するが、このケースは、V2出力電圧を最大にするためにトランスに発生している電圧の発生期間も最大(t1max+t2max)となっている。   Next, the relationship between the transformer voltage and the control signal G will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a case where the V2 voltage command value is set to the maximum voltage in the adjustment range. Although the V1 input voltage and the V2 set voltage change during operation, in this case, the generation period of the voltage generated in the transformer to maximize the V2 output voltage is also maximum (t1max + t2max).

この時、制御信号Gは、V3電圧の指令値に応じてパルス幅がt3minからt3maxまで変化することが考えられるが、t1max≧t3maxの範囲で常に動作するように制御している。これは、t1max<t3maxの条件で制御信号Gを発生しても、図3で説明したのと同様に、V3端子から大きな出力電流が得られないためである。同様に、t2max≧t4maxの範囲で動作させている。   At this time, the control signal G is controlled so as to always operate in the range of t1max ≧ t3max although the pulse width may change from t3min to t3max according to the command value of the V3 voltage. This is because even if the control signal G is generated under the condition of t1max <t3max, a large output current cannot be obtained from the V3 terminal, as described with reference to FIG. Similarly, the operation is performed in the range of t2max ≧ t4max.

図4(B)は、V2電圧指令値が調整範囲の最小電圧に設定された場合を示している。V1入力電圧やV2設定電圧は動作時に変化するが、このケースは、V2出力電圧を最小にするためにトランスに発生している電圧の発生期間も最小(t1min+t2min)となっている場合である。   FIG. 4B shows a case where the V2 voltage command value is set to the minimum voltage in the adjustment range. The V1 input voltage and the V2 set voltage change during operation. In this case, the generation period of the voltage generated in the transformer to minimize the V2 output voltage is also the minimum (t1min + t2min).

この時も、制御信号Gは、V3電圧の指令値に応じてパルス幅がt3minからt3maxまで変化することが考えられるが、t1min≧t3maxの範囲で常に動作するように制御している。これは、図4(A)のケースと同様の理由による。また、同様に、t2min≧t4maxの範囲で動作させている。   At this time, the control signal G is controlled so that it always operates in the range of t1min ≧ t3max, although the pulse width may change from t3min to t3max according to the command value of the V3 voltage. This is for the same reason as in the case of FIG. Similarly, the operation is performed in the range of t2min ≧ t4max.

この様に、図4(A)の場合には、t1max≧t3max,t2max≧t4maxの条件で動作し、図4(B)の場合には、t1min≧t3max,t2min≧t4maxの条件で動作させられるように、V1入力電圧範囲,V2,V3設定電圧範囲を考慮してトランスTRの巻き線TR1,TR2,TR3の巻き数比をあらかじめ設定しておく必要がある。例えば、V1=300V,V2=14V,V3=42Vとするとき、V1側主回路110のスイッチング素子のゲート信号の最大デューティを20%(t1max=0.2T)とすると、V1側主回路110の出力は60Vとなる。すなわち、トランスTRの一次巻線には、60Vの電圧が印加される。トランスTRの巻き線TR1,TR2,TR3の巻数比を、5:1:4とすると、2次巻線TR2には12Vが出力し、V2側主回路120で整流して、12VのV2電圧を得ることができる。また、2次巻線TR3には、48Vが出力するが、これを、V3側降圧回路130で42Vに降圧することで、42VのV3電圧を得ることができる。   Thus, in the case of FIG. 4A, the operation is performed under the conditions of t1max ≧ t3max and t2max ≧ t4max, and in the case of FIG. 4B, the operation is performed under the conditions of t1min ≧ t3max and t2min ≧ t4max. Thus, it is necessary to set in advance the turns ratio of the windings TR1, TR2, TR3 of the transformer TR in consideration of the V1 input voltage range, the V2, V3 set voltage range. For example, when V1 = 300V, V2 = 14V, and V3 = 42V, if the maximum duty of the gate signal of the switching element of the V1 side main circuit 110 is 20% (t1max = 0.2T), the V1 side main circuit 110 The output is 60V. That is, a voltage of 60 V is applied to the primary winding of the transformer TR. When the turns ratio of the windings TR1, TR2 and TR3 of the transformer TR is 5: 1: 4, 12V is output to the secondary winding TR2 and rectified by the V2 side main circuit 120 to obtain a V2 voltage of 12V. Obtainable. Further, 48V is output to the secondary winding TR3, and this is stepped down to 42V by the V3 side step-down circuit 130, whereby a V3 voltage of 42V can be obtained.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150によってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130によって得るようにしているので、出力電力を大きくするころができる。   As described above, according to the present embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the control circuit 140 by the V1 side main circuit 110, and the V3 voltage is reduced by the control circuit 150 by the V3 side step-down. Adjustment is possible with the circuit 130. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130, the output power can be increased.

次に、図5〜図7を用いて、本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
最初に、図5を用いて、本実施形態によるDC−DCコンバータの基本構成について説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの基本構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the basic configuration of the DC-DC converter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of a DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

図1〜図4に示した実施形態は、高電圧のV1電圧から、低電圧のV2,V3電圧を得るものであったのに対して、本実施形態では、高電圧のV1電圧から、低電圧のV2,V3電圧を得るとともに、低電圧のV2電圧から高電圧のV1電圧を得られる双方向のDC−DCコンバータである。   The embodiment shown in FIGS. 1 to 4 obtains the low V2 and V3 voltages from the high V1 voltage, whereas in the present embodiment, the low V1 voltage is obtained from the high V1 voltage. This is a bidirectional DC-DC converter that obtains the V2 and V3 voltages and obtains the high V1 voltage from the low V2 voltage.

V2電圧からV1電圧への電力変換時に、V3端子にも電力を供給するか否かは、V3側降圧回路130を動作させるかどうかで選択できる。また、V1側主回路110とV2側主回路120は双方向動作可能な回路構成である。   Whether or not to supply power to the V3 terminal at the time of power conversion from the V2 voltage to the V1 voltage can be selected depending on whether or not the V3 side step-down circuit 130 is operated. The V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 have a circuit configuration capable of bidirectional operation.

本実施形態では、DC−DCコンバータ100Aは、図1に示した構成に加えて、制御回路170と、セレクタSL1,SL2とを備えている。   In the present embodiment, the DC-DC converter 100A includes a control circuit 170 and selectors SL1 and SL2 in addition to the configuration shown in FIG.

制御回路170は、V2側主回路120やV1側主回路110を制御し、V2端子のV2電圧からV1端子のV1電圧に電力変換する。セレクタSL1は、制御回路170と制御回路140からの信号CS1,CS4のいずれか一方を選択し、制御信号CS−Bとして、V1側主回路110に供給する。セレクタSL2は、制御回路170と制御回路140からの信号CS2,CS5のいずれか一方を選択し、制御信号CS−Aとして、V2側主回路120に供給する。   The control circuit 170 controls the V2 side main circuit 120 and the V1 side main circuit 110, and converts power from the V2 voltage at the V2 terminal to the V1 voltage at the V1 terminal. The selector SL1 selects one of the signals CS1 and CS4 from the control circuit 170 and the control circuit 140 and supplies the selected signal to the V1 side main circuit 110 as the control signal CS-B. The selector SL2 selects one of the signals CS2 and CS5 from the control circuit 170 and the control circuit 140, and supplies the selected signal to the V2-side main circuit 120 as the control signal CS-A.

通信I/F160は、上位コントローラ200からの指示に応じて、セレクタSL1,SL2の入力を切り替えるためのセレクタ切り替え信号C−SLと、上位コントローラ200からのV1電圧に対する電圧指令値VI1を出力する。   The communication I / F 160 outputs a selector switching signal C-SL for switching the inputs of the selectors SL1 and SL2 and a voltage command value VI1 for the V1 voltage from the host controller 200 in response to an instruction from the host controller 200.

次に、本実施形態のDC−DCコンバータ100Aの動作について説明する。V1端子からV2端子への電力変換は、制御回路140からの制御信号CS1,CS2がセレクタSL1,SL2により選択され、信号CS−A,CS−Bとして、V1側主回路110とV2側主回路120に供給され行われる。この時、V1側主回路110は、内蔵したスイッチング手段をスイッチングさせることで、直流電圧Bat1を交流電圧に変換し、巻き線TR1の両端に交流電圧を発生させる。巻き線TR1に発生した交流電圧は、トランスの巻き数比(TR2/TR1)倍され、巻き線TR2の両端にも発生する。巻き線TR2に発生した交流電圧は、V2側主回路120で整流され、V2端子に出力される。この時、制御回路140は、V2+/−端子からV2電圧を検出し、指令値VI2に一致するように制御信号CS1,CS2を発生する。   Next, the operation of the DC-DC converter 100A of this embodiment will be described. In the power conversion from the V1 terminal to the V2 terminal, the control signals CS1 and CS2 from the control circuit 140 are selected by the selectors SL1 and SL2, and the signals CS-A and CS-B are used as the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit. 120 is performed. At this time, the V1 side main circuit 110 converts the DC voltage Bat1 into an AC voltage by switching the built-in switching means, and generates an AC voltage at both ends of the winding TR1. The alternating voltage generated in the winding TR1 is multiplied by the transformer turns ratio (TR2 / TR1) and is also generated at both ends of the winding TR2. The AC voltage generated in the winding TR2 is rectified by the V2 side main circuit 120 and output to the V2 terminal. At this time, the control circuit 140 detects the V2 voltage from the V2 +/− terminal and generates control signals CS1 and CS2 so as to coincide with the command value VI2.

一方、V2端子からV1端子への電力変換は、制御回路170からの制御信号CS4,CS5がセレクタSL1,SL2により選択され、信号CS−A,CS−Bとして、V1側主回路110とV2側主回路120に供給され行われる。この時、V2側主回路120は内蔵したスイッチング手段をスイッチングさせることで、直流電圧Bat2を交流電圧に変換し、巻き線TR2の両端に交流電圧を発生させる。巻き線TR2に発生した交流電圧は、トランスの巻き数比(TR1/TR2)倍され、巻き線TR1の両端にも発生する。巻き線TR1に発生した交流電圧は、V1側主回路110で整流され、V1端子に出力される。この時、制御回路170は、V1+/−端子からV1電圧を検出し指令値VI1に一致するように制御信号CS4,CS5を発生する。   On the other hand, in the power conversion from the V2 terminal to the V1 terminal, the control signals CS4 and CS5 from the control circuit 170 are selected by the selectors SL1 and SL2, and the signals CS-A and CS-B are used as the V1 side main circuit 110 and the V2 side. It is supplied to the main circuit 120 and performed. At this time, the V2-side main circuit 120 switches the built-in switching means to convert the DC voltage Bat2 into an AC voltage, and generates an AC voltage at both ends of the winding TR2. The AC voltage generated in the winding TR2 is multiplied by the transformer turns ratio (TR1 / TR2) and is also generated at both ends of the winding TR1. The AC voltage generated in the winding TR1 is rectified by the V1 side main circuit 110 and output to the V1 terminal. At this time, the control circuit 170 detects the V1 voltage from the V1 +/− terminal and generates control signals CS4 and CS5 so as to coincide with the command value VI1.

ここで、これらV1端子からV2端子への電力変換時や、V2端子からV1端子への電力変換時において、制御回路150とV3側降圧回路130を、図1の実施例と同様に動作させることで、V3端子から電力を出力することができる。また、仮に、V3端子からの電力供給が不要な場合には、V3側降圧回路130を動作させないようにする。   Here, at the time of power conversion from the V1 terminal to the V2 terminal or at the time of power conversion from the V2 terminal to the V1 terminal, the control circuit 150 and the V3 side step-down circuit 130 are operated in the same manner as in the embodiment of FIG. Thus, power can be output from the V3 terminal. Further, if power supply from the V3 terminal is unnecessary, the V3 side step-down circuit 130 is not operated.

以上の例では、V1端子からV2端子へ電力変換できると共に、V2電圧を上位コントローラからの指令値に調整することができる。また、V2端子からV1端子への電力変換も可能となり、その場合はV1電圧を上位コントローラからの指令値に調整することができる。これらの場合、V3側降圧回路130を動作させることでV3端子にも電力を供給し電圧調整することができる。V3端子への電力供給が不要な場合は、V3側降圧回路130を動作させないことで実現することができる。すなわち、V2端子から電力を供給する場合、V1端子からだけではなく、必要が有ればV3端子からも電力を出力することができる。   In the above example, power can be converted from the V1 terminal to the V2 terminal, and the V2 voltage can be adjusted to a command value from the host controller. Also, power conversion from the V2 terminal to the V1 terminal is possible, and in that case, the V1 voltage can be adjusted to a command value from the host controller. In these cases, by operating the V3 side step-down circuit 130, power can be supplied to the V3 terminal to adjust the voltage. When power supply to the V3 terminal is unnecessary, it can be realized by not operating the V3 side step-down circuit 130. That is, when power is supplied from the V2 terminal, power can be output not only from the V1 terminal but also from the V3 terminal if necessary.

なお、以上の例では、出力電圧がある基準電圧値に一致するように制御する例を示したが、出力電流がある基準電流値に一致するように制御することも可能である。この場合は、V1やV2、V3電圧端子に流れる電流を検知する電流センサを新たに設け、そのセンサからの信号と、指令値VI1,VI2,VI3のいずれか又は複数が出力電流指令値となり、出力電流が指令値に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、本実施例では、上位コントローラからの指令値によりV1,V2,V3電圧を調整する例を示したが、あらかじめDC−DCコンバータ100A内で設定された固定電圧値にフィードバック制御することも可能である。   In the above example, the output voltage is controlled to match a certain reference voltage value. However, the output current can also be controlled to match a certain reference current value. In this case, a current sensor that detects current flowing in the V1, V2, and V3 voltage terminals is newly provided, and any one or more of the signals from the sensors and the command values VI1, VI2, and VI3 become output current command values. Feedback control is performed so that the output current matches the command value. In this embodiment, the V1, V2, and V3 voltages are adjusted according to the command value from the host controller. However, feedback control can be performed to a fixed voltage value set in advance in the DC-DC converter 100A. It is.

次に、図6及び図7を用いて、本実施形態によるDC−DCコンバータの具体的回路構成及び動作について説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。なお、図2,図5と同一符号は、同一部分を示している。図7は、本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。
Next, a specific circuit configuration and operation of the DC-DC converter according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention. 2 and 5 indicate the same parts. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the DC-DC converter according to the second embodiment of the present invention.

図6では、V2電圧からV1電圧に変換する場合について主として説明するため、図5に示した制御回路140,セレクタSL1,SL2の図示は省略している。なお、V1電圧からV2,V3電圧に変換する場合は、図2にて説明したものと同様である。   6 mainly illustrates the case of converting the V2 voltage to the V1 voltage, the illustration of the control circuit 140 and the selectors SL1 and SL2 illustrated in FIG. 5 is omitted. The conversion from the V1 voltage to the V2 and V3 voltages is the same as that described with reference to FIG.

V1側主回路110,V2側主回路120,V3側降圧回路130の構成は、図2と同一である。図2と異なるところは、制御回路170によりV1側主回路110とV2側主回路120を制御しているところである。制御回路170はV1+/−端子からV1端子電圧を検出し、目標電圧に一致するように主回路120,110を動作させる。   The configurations of the V1-side main circuit 110, the V2-side main circuit 120, and the V3-side step-down circuit 130 are the same as those in FIG. The difference from FIG. 2 is that the control circuit 170 controls the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120. The control circuit 170 detects the V1 terminal voltage from the V1 +/− terminal, and operates the main circuits 120 and 110 so as to coincide with the target voltage.

V2端子からV1端子への電力変換は、V2側主回路120内のスイッチング素子SW21,SW22を交互にオンさせることで、V2端子の直流電圧を交流電圧に変換し、トランスTRの巻き線TR2に交流電圧を発生させる。この発生した交流電圧は、トランスTRの巻き数比(TR1/TR2)倍されて、巻き線TR1の両端に電圧が発生する。発生した電圧は、V1側主回路110により直流電圧に整流され、V1端子電圧を発生する。V1端子電圧の調整は、V2側主回路120内のスイッチング素子SW21,SW22のオン,オフ期間を制御することで行える。   In the power conversion from the V2 terminal to the V1 terminal, the switching elements SW21 and SW22 in the V2 side main circuit 120 are alternately turned on to convert the DC voltage at the V2 terminal into an AC voltage, and to the winding TR2 of the transformer TR. Generate AC voltage. The generated AC voltage is multiplied by the turns ratio (TR1 / TR2) of the transformer TR, and a voltage is generated at both ends of the winding TR1. The generated voltage is rectified to a DC voltage by the V1 side main circuit 110 to generate a V1 terminal voltage. The V1 terminal voltage can be adjusted by controlling the on / off periods of the switching elements SW21 and SW22 in the V2 side main circuit 120.

V1側主回路110は、トランスTRの巻き線TR1に発生した交流電圧をダイオードD11,D12,D13,D14により整流し、直流電圧に変換する。この時、スイッチング素子SW11,SW12,SW13,SW14を、ダイオードD11,D12,D13,D14にアノードからカソード側に順方向電流が流れている期間にオンさせる、いわゆる同期整流させることも可能である。   The V1 side main circuit 110 rectifies the AC voltage generated in the winding TR1 of the transformer TR by the diodes D11, D12, D13, and D14 and converts it into a DC voltage. At this time, the switching elements SW11, SW12, SW13, and SW14 can be so-called synchronous rectification in which the diodes D11, D12, D13, and D14 are turned on during a period in which forward current flows from the anode to the cathode.

このV2端子からV1端子へ電力変換している期間は、トランスを共有している巻き線TR3にも電圧が発生する。ここで、V3側降圧回路130に内蔵したスイッチング手段SW31をスイッチングさせれば、V3端子からも電力を出力することができる。なお、スイッチング手段SW31をオフしたままの場合は、V3端子から電力を出力することはできない。この様に、V3側降圧回路130を動作させるか否かでV3端子からの電力出力の有無を制御することができる。V3端子への電力出力を行うか否かは、本DC−DCコンバータが搭載されるシステムやアプリケーションによって決定される。   During power conversion from the V2 terminal to the V1 terminal, a voltage is also generated in the winding TR3 sharing the transformer. Here, if the switching means SW31 incorporated in the V3 side step-down circuit 130 is switched, power can also be output from the V3 terminal. When the switching means SW31 is kept off, power cannot be output from the V3 terminal. In this manner, whether or not power is output from the V3 terminal can be controlled by operating the V3 side step-down circuit 130 or not. Whether or not to output power to the V3 terminal is determined by the system and application in which the present DC-DC converter is mounted.

制御回路170は、V2端子からV1端子へ電力変換する場合のV1側主回路110とV2側主回路120を制御する。制御回路170は、絶縁回路171と、誤差増幅器172と、パルス生成回路173と、ドライバ174,175と、を備えている。絶縁回路171は、V1+/−端子電圧を電気的に絶縁しながら誤差増幅器172へ伝えている。誤差増幅器172は、絶縁回路171を介して得たV1端子電圧と上位コントローラからのV1電圧指令値VI1の差を求め、パルス生成回路173へ信号を送る。パルス生成回路173は、誤差増幅器172からの信号を受け、誤差を小さくするようにV1側主回路110,V2側主回路120内のスイッチング手段を制御するためのパルスを生成する。生成したパルスは、ドライバ回路174,175を介して制御信号CS4,CS5としてV1側主回路110,V2側主回路120を制御する。この時、誤差増幅器172やパルス生成回路173などは、V2側主回路120と接地電位を共有しているものとして、絶縁回路171を配置している。   The control circuit 170 controls the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 when converting power from the V2 terminal to the V1 terminal. The control circuit 170 includes an insulation circuit 171, an error amplifier 172, a pulse generation circuit 173, and drivers 174 and 175. The insulating circuit 171 transmits the V1 +/− terminal voltage to the error amplifier 172 while electrically insulating. The error amplifier 172 calculates the difference between the V1 terminal voltage obtained via the insulation circuit 171 and the V1 voltage command value VI1 from the host controller, and sends a signal to the pulse generation circuit 173. The pulse generation circuit 173 receives a signal from the error amplifier 172 and generates a pulse for controlling the switching means in the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 so as to reduce the error. The generated pulses control the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 as control signals CS4 and CS5 via the driver circuits 174 and 175. At this time, the error amplifier 172, the pulse generation circuit 173, etc. are provided with the insulating circuit 171 on the assumption that they share the ground potential with the V2-side main circuit 120.

次に、図7を用いて、DC−DCコンバータ100Aの制御動作について説明する。図7において、A,B,C,Dは、スイッチング素子SW11,SW12,SW13,SW14の制御信号CS4に対応している。E,Fは、スイッチング素子SW21,SW22の制御信号CS5に対応している。Gは、スイッチング素子SW31の制御信号CS3に対応している。   Next, the control operation of the DC-DC converter 100A will be described with reference to FIG. In FIG. 7, A, B, C, and D correspond to the control signal CS4 of the switching elements SW11, SW12, SW13, and SW14. E and F correspond to the control signal CS5 of the switching elements SW21 and SW22. G corresponds to the control signal CS3 of the switching element SW31.

この例では、制御信号A〜Dはオフさせて、ダイオードD11,D12,D13,D14によりトランスTRの巻き線TR1に発生した交流電圧を整流している。一方、V2側スイッチング素子SW21,SW22を制御するための制御信号E、Fは、交互にスイッチングさせることでトランスTRの巻き線TR2に交流電圧を発生させる。具体的には、制御信号E或いはFが“L”期間にトランスの巻き線TR2に電圧を発生させ、V1側へ電力を送っている。この時、V3端子からも電力を取り出すためには、制御信号Gを図6のように動作させる。   In this example, the control signals A to D are turned off, and the AC voltage generated in the winding TR1 of the transformer TR is rectified by the diodes D11, D12, D13, and D14. On the other hand, the control signals E and F for controlling the V2-side switching elements SW21 and SW22 are alternately switched to generate an alternating voltage on the winding TR2 of the transformer TR. Specifically, a voltage is generated in the transformer winding TR2 during the period when the control signal E or F is “L”, and power is sent to the V1 side. At this time, in order to extract power from the V3 terminal, the control signal G is operated as shown in FIG.

トランス電圧と制御信号Gの関係は、図3で示したのと同じ理由でt11≧t13、t12≧t14となるように制御する。   The relationship between the transformer voltage and the control signal G is controlled so that t11 ≧ t13 and t12 ≧ t14 for the same reason as shown in FIG.

なお、以上の説明では、V2端子からV1端子への電力変換動作について説明したが、図2で示したように、V1端子からV2端子への電力変換動作と組み合わせることで、V1,V2端子間を双方向に電力変換することが可能である。このとき、V3端子への電力変換可否も選択することが可能である。図2や図5で示したV1側主回路110やV2側主回路120は、双方向に電力変換可能な回路構成であるため双方向動作が可能となる。   In the above description, the power conversion operation from the V2 terminal to the V1 terminal has been described. However, as shown in FIG. 2, the power conversion operation from the V1 terminal to the V2 terminal can be combined with the V1 and V2 terminals. Can be converted in both directions. At this time, it is also possible to select whether or not power conversion to the V3 terminal is possible. The V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 shown in FIG. 2 and FIG. 5 have a circuit configuration capable of bidirectional power conversion, so that bidirectional operation is possible.

本例では、スイッチング素子にMOSFETを用いた例を示したが、IGBT等のスイッチング素子を使うことも可能である。   In this example, an example in which a MOSFET is used as a switching element has been described, but a switching element such as an IGBT can also be used.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150によってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130によって得るようにしているので、出力電力を大きくすることができる。また、低電圧のV2電圧を、高電圧のV1電圧に変換することもできるため、双方向のDC−DCコンバータとすることができる。   As described above, according to the present embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the control circuit 140 by the V1 side main circuit 110, and the V3 voltage is reduced by the control circuit 150 by the V3 side step-down. Adjustment is possible with the circuit 130. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130, the output power can be increased. In addition, since the low-voltage V2 voltage can be converted into the high-voltage V1 voltage, a bidirectional DC-DC converter can be obtained.

次に、図8を用いて、本発明の第3の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
図8は、本発明の第3の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts.

DC−DCコンバータ100Bの基本構成は、図2と同様であるが、トランスTR’は、図2に示した2次巻き線TR3がないタイプである。そして、V1電圧が300Vとするとき、V2電圧を42Vとし、V3電圧を14Vとするため、トランスTRの巻き線TR1,TR2’の巻数比を、5:4とする。トランスの一次巻線TR1に60Vが入力するとき、トランスの2次巻線TR2’には48Vが得られる。また、V3側降圧回路130Bは、42Vを整流し、降圧して14VのV3電圧を得るため、V3側降圧回路130Bの構成が、図2におけるV3側降圧回路130の構成と一部相違している。その他の構成は、図2と同様である。   The basic configuration of the DC-DC converter 100B is the same as that shown in FIG. 2, but the transformer TR 'is a type that does not have the secondary winding TR3 shown in FIG. When the V1 voltage is 300 V, the V2 voltage is 42 V and the V3 voltage is 14 V, so the turns ratio of the windings TR1 and TR2 'of the transformer TR is 5: 4. When 60V is input to the primary winding TR1 of the transformer, 48V is obtained in the secondary winding TR2 'of the transformer. Further, the V3 side step-down circuit 130B rectifies and steps down 42V to obtain a V3 voltage of 14V. Therefore, the configuration of the V3 side step-down circuit 130B is partially different from the configuration of the V3 side step-down circuit 130 in FIG. Yes. Other configurations are the same as those in FIG.

V3側降圧回路130は、図2の構成に対して、整流ダイオードD31,D32がトランスTRの2次巻き線TR2’に接続され、このダイオードD31,D32によりトランスTRの2次巻き線TR2の両端に発生した電圧を整流し、スイッチング手段SW31へ供給している。スイッチング手段SW31のゲート信号のデューティを制御することで、42Vから14Vに降圧できる。   2, the rectifier diodes D31 and D32 are connected to the secondary winding TR2 ′ of the transformer TR, and both ends of the secondary winding TR2 of the transformer TR are connected by the diodes D31 and D32. Is rectified and supplied to the switching means SW31. By controlling the duty of the gate signal of the switching means SW31, the voltage can be lowered from 42V to 14V.

なお、図6と同様に、制御回路170とセレクタSL1,SL2を備えることで、双方向のDC−DCコンバータを構成することも可能である。   Similar to FIG. 6, a bidirectional DC-DC converter can be configured by including the control circuit 170 and the selectors SL <b> 1 and SL <b> 2.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150によってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130によって得るようにしているので、出力電力を大きくするころができる。また、低電圧のV2電圧を、高電圧のV1電圧に変換することもできるため、双方向のDC−DCコンバータとすることができる。   As described above, according to the present embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the control circuit 140 by the V1 side main circuit 110, and the V3 voltage is reduced by the control circuit 150 by the V3 side step-down. Adjustment is possible with the circuit 130. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130, the output power can be increased. In addition, since the low-voltage V2 voltage can be converted into the high-voltage V1 voltage, a bidirectional DC-DC converter can be obtained.

さらに、1つの2次巻き線を共有し、複数の出力電圧を得ることができる。このような構成により、2次巻き線を削減でき、トランスの大きさを小さくできる。   Furthermore, one secondary winding can be shared and a plurality of output voltages can be obtained. With such a configuration, the secondary winding can be reduced and the size of the transformer can be reduced.

次に、図9及び図10を用いて、本発明の第4の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
図9は、本発明の第4の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。図10は、本発明の第4の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts. FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of the DC-DC converter according to the fourth embodiment of the present invention.

DC−DCコンバータ100Cの基本構成は、図2と同様であるが、V3側降圧回路130Cは、図2に示したV3側降圧回路130に対して、さらに、スイッチング手段SW31と並列に、スイッチング手段SW32を備え、スイッチング手段SW32と並列にフリーホイルダイオードD35を備えている。   The basic configuration of the DC-DC converter 100C is the same as that shown in FIG. 2, but the V3 side step-down circuit 130C is further connected to the switching means SW31 in parallel with the V3 side step-down circuit 130 shown in FIG. SW32 is provided, and freewheel diode D35 is provided in parallel with switching means SW32.

本例では、トランスTRの2次巻き線TR3に発生した交流電圧を整流用ダイオードD31,D32により整流する。整流した電圧は並列接続されたスイッチング手段SW31,SW32,フリーホイルダイオードD34,リアクトルL3で構成された降圧回路(降圧チョッパ)により降圧され、平滑コンデンサC3で平滑され、V3端子に出力される。スイッチング手段SW31,SW32は、制御回路150Cからのゲート信号G1、G2により制御される。スイッチング手段SW31,SW32がMOSFETの場合は、ボディーダイオードD33,D35が並列に接続されるが、この回路構成の場合は、ダイオードD33,D35は無くてもよいものである。   In this example, the AC voltage generated in the secondary winding TR3 of the transformer TR is rectified by the rectifying diodes D31 and D32. The rectified voltage is stepped down by a step-down circuit (step-down chopper) composed of switching means SW31, SW32, a free wheel diode D34, and a reactor L3 connected in parallel, smoothed by a smoothing capacitor C3, and output to the V3 terminal. The switching means SW31 and SW32 are controlled by gate signals G1 and G2 from the control circuit 150C. When the switching means SW31 and SW32 are MOSFETs, the body diodes D33 and D35 are connected in parallel. However, in this circuit configuration, the diodes D33 and D35 may be omitted.

次に、図10に示すように、V3側降圧回路130Cは、トランスTRに発生した電圧のパルス幅(t1,t2)を更に狭くする方向に制御する。このため、スイッチング手段SW31,SW32を制御信号G1,G2で制御し降圧動作させることでV3電圧を出力している。このとき、パルス幅t1,t2,t3,t4の関係は、t1≧t3、t2≧t4となる様に制御する。この様な条件でV3側降圧回路130Cを動作させることで、降圧動作させると共にV3端子からの大きな電流出力を可能としている。   Next, as shown in FIG. 10, the V3 side step-down circuit 130C controls the pulse width (t1, t2) of the voltage generated in the transformer TR to be further narrowed. For this reason, the switching means SW31 and SW32 are controlled by the control signals G1 and G2 to perform the step-down operation, thereby outputting the V3 voltage. At this time, the relationship between the pulse widths t1, t2, t3, and t4 is controlled so that t1 ≧ t3 and t2 ≧ t4. By operating the V3 side step-down circuit 130C under such conditions, it is possible to perform a step-down operation and to output a large current from the V3 terminal.

ここで、スイッチング手段SW31,SW32を制御するゲート信号G1,G2の周波数は、トランス電圧と同じ周波数となっている。これは、スイッチング手段SW31,SW32を並列接続したことによる。図2に示したように、一つのスイッチング手段SW31で制御する場合は、図3に示したように、トランス電圧の2倍の周波数でスイッチングする必要があるが、それに比べて制御信号G1,G2の制御を低周波化でき、DC−DCコンバータの高周波化に対応しやすいものである。   Here, the frequencies of the gate signals G1 and G2 for controlling the switching means SW31 and SW32 are the same as the transformer voltage. This is because the switching means SW31 and SW32 are connected in parallel. As shown in FIG. 2, when controlling by one switching means SW31, as shown in FIG. 3, it is necessary to switch at twice the frequency of the transformer voltage. Therefore, it is easy to cope with the higher frequency of the DC-DC converter.

さらに、スイッチング手段を2並列でなく、4並列とすることで、スイッチング手段のスイッチング周波数は、トランス電圧の1/2の周波数とすることができる。   Furthermore, the switching frequency of the switching means can be set to ½ of the transformer voltage by using four parallel switching means instead of two parallel means.

なお、図6と同様に、制御回路170とセレクタSL1,SL2を備えることで、双方向のDC−DCコンバータを構成することも可能である。   Similar to FIG. 6, a bidirectional DC-DC converter can be configured by including the control circuit 170 and the selectors SL <b> 1 and SL <b> 2.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150によってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130によって得るようにしているので、出力電力を大きくするころができる。また、低電圧のV2電圧を、高電圧のV1電圧に変換することもできるため、双方向のDC−DCコンバータとすることができる。   As described above, according to the present embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the control circuit 140 by the V1 side main circuit 110, and the V3 voltage is reduced by the control circuit 150 by the V3 side step-down. Adjustment is possible with the circuit 130. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130, the output power can be increased. In addition, since the low-voltage V2 voltage can be converted into the high-voltage V1 voltage, a bidirectional DC-DC converter can be obtained.

また、V3側降圧回路を制御する制御信号を低周波化でき、DC−DCコンバータの高周波化に対応しやすいものである。   Further, the control signal for controlling the V3 side step-down circuit can be lowered in frequency, and can easily cope with the higher frequency of the DC-DC converter.

次に、図11を用いて、本発明の第5の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
図11は、本発明の第5の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to the fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts.

DC−DCコンバータ100Dの基本構成は、図2と同様であるが、V3側降圧回路130Dは、双方向動作できる構成となっている。すなわち、V3端子が出力端子となる場合以外に、V3端子を入力とし、V1端子やV2端子から出力することができる。   The basic configuration of the DC-DC converter 100D is the same as that of FIG. 2, but the V3 side step-down circuit 130D is configured to be capable of bidirectional operation. That is, except when the V3 terminal is an output terminal, the V3 terminal can be used as an input and output from the V1 terminal or V2 terminal.

そのため、V3側降圧回路130Dは、スイッチング手段SW31に加えて、スイッチング手段SW33,SW34,SW35を備えている。また、スイッチング手段SW33,SW34,SW35と並列に、それぞれ、ダイオードD34,D35,D36を備えている。スイッチング手段SW33,SW34,SW35を制御することで、2次巻き線TR3からV3端子への降圧動作や、V3端子から2次巻き線TR3への昇圧動作を行っている。   Therefore, the V3 side step-down circuit 130D includes switching means SW33, SW34, and SW35 in addition to the switching means SW31. In addition, diodes D34, D35, D36 are provided in parallel with the switching means SW33, SW34, SW35, respectively. By controlling the switching means SW33, SW34, SW35, a step-down operation from the secondary winding TR3 to the V3 terminal and a step-up operation from the V3 terminal to the secondary winding TR3 are performed.

本回路で、2次巻き線TR3からV3端子に降圧動作させる場合は、制御回路150Dは、制御信号G3,G4,G5をオフとして、スイッチング手段SW33,SW34,SW35はオフ動作させておき、ダイオードD34,D35,D36のみの動作とする。この様に、制御信号G3,G4,G5を制御することで、降圧動作は図2に示したV3側主回路130と同じ動作となる。この時の制御信号G1も、図3の制御信号Gと同様の信号波形となる。   In the present circuit, when the step-down operation is performed from the secondary winding TR3 to the V3 terminal, the control circuit 150D turns off the control signals G3, G4, G5, and turns off the switching means SW33, SW34, SW35, and the diode Only D34, D35, and D36 are operated. In this way, by controlling the control signals G3, G4, G5, the step-down operation becomes the same operation as the V3-side main circuit 130 shown in FIG. The control signal G1 at this time also has the same signal waveform as the control signal G in FIG.

V3側降圧回路130Dを昇圧動作させる場合は、リアクトルL3とスイッチング手段SW35で構成した昇圧チョッパを動作(すなわち、制御回路150Dは、制御信号G5をスイッチング動作)させることで発生した高電圧をスイッチング手段SW33,SW34を交互にオン/オフ制御し、トランスTRの2次巻き線TR3に交流電圧を発生させる。この時、スイッチング手段SW31は常にオン状態とする。このように動作させることでV3端子を入力電圧として、トランスTRの2次巻き線TR3に交流電圧を発生させることができる。この発生した交流電圧は、V1側主回路110及びV2側主回路120でそれぞれ整流動作させることで、V1端子とV2端子から電力を出力することができる。   When the step-up operation of the V3 side step-down circuit 130D is performed, the high voltage generated by operating the step-up chopper constituted by the reactor L3 and the switching unit SW35 (that is, the control circuit 150D performs the switching operation of the control signal G5) is the switching unit. SW33 and SW34 are alternately turned on / off to generate an AC voltage in the secondary winding TR3 of the transformer TR. At this time, the switching means SW31 is always turned on. By operating in this way, an AC voltage can be generated in the secondary winding TR3 of the transformer TR using the V3 terminal as an input voltage. The generated AC voltage can be rectified by the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 to output power from the V1 terminal and the V2 terminal.

なお、図6と同様に、制御回路170とセレクタSL1,SL2を備えることで、双方向のDC−DCコンバータを構成することも可能である。   Similar to FIG. 6, a bidirectional DC-DC converter can be configured by including the control circuit 170 and the selectors SL <b> 1 and SL <b> 2.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150DによってV3側降圧回路130Dで調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130Dによって得るようにしているので、出力電力を大きくすることができる。また、低電圧のV2電圧を、高電圧のV1電圧に変換することもできるため、双方向のDC−DCコンバータとすることができる。   As described above, according to the present embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the control circuit 140 by the V1 side main circuit 110, and the V3 voltage is reduced by the control circuit 150D by the V3 side step-down. Adjustment is possible with the circuit 130D. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130D, the output power can be increased. In addition, since the low-voltage V2 voltage can be converted into the high-voltage V1 voltage, a bidirectional DC-DC converter can be obtained.

また、V3端子を入力として、V1端子やV2端子から電力を出力することができる。   Further, power can be output from the V1 terminal or the V2 terminal with the V3 terminal as an input.

次に、図12を用いて、本発明の第6の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
図12は、本発明の第6の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to the sixth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts.

DC−DCコンバータ100Eの基本構成は、図2と同様であるが、図11と同様に、V3側降圧回路130Eは、双方向動作できる構成となっている。すなわち、V3端子が出力端子となる場合以外に、V3端子を入力とし、V1端子やV2端子から出力することができる。   The basic configuration of the DC-DC converter 100E is the same as in FIG. 2, but the V3-side step-down circuit 130E is configured to be capable of bidirectional operation, as in FIG. That is, except when the V3 terminal is an output terminal, the V3 terminal can be used as an input and output from the V1 terminal or V2 terminal.

そのため、V3側降圧回路130Eは、リアクトルL31と、スイッチング手段SW36,SW37,SW38,SW39を備えている。また、スイッチング手段SW36,SW37,SW38,SW39と並列に、それぞれ、ダイオードD37,D38,D39,D39Aを備えている。スイッチング手段SW36,SW37,SW38,SW39を制御することで、2次巻き線TR3からV3端子への降圧動作や、V3端子から2次巻き線TR3への昇圧動作を行っている。   Therefore, the V3 side step-down circuit 130E includes a reactor L31 and switching means SW36, SW37, SW38, SW39. Further, diodes D37, D38, D39, D39A are provided in parallel with the switching means SW36, SW37, SW38, SW39, respectively. By controlling the switching means SW36, SW37, SW38, SW39, a step-down operation from the secondary winding TR3 to the V3 terminal and a step-up operation from the V3 terminal to the secondary winding TR3 are performed.

本回路で、2次巻き線TR3からV3端子に降圧動作させる場合は、制御回路150Dは、制御信号G6,G7,G8,G9をオフとして、スイッチング手段SW36,SW37,SW38,SW39はオフ動作させておき、ダイオードD37,D38,D39,D39Aのみの動作とする。この様に、制御信号G6,G7,G8,G9を制御することで、降圧動作は図2に示したV3側主回路130と同じ動作となる。   In this circuit, when the step-down operation is performed from the secondary winding TR3 to the V3 terminal, the control circuit 150D turns off the control signals G6, G7, G8, and G9 and turns off the switching means SW36, SW37, SW38, and SW39. Only the diodes D37, D38, D39, and D39A are operated. In this way, by controlling the control signals G6, G7, G8, and G9, the step-down operation becomes the same operation as that of the V3-side main circuit 130 shown in FIG.

V3側降圧回路130Eを昇圧動作させる場合は、リアクトルL3,L31とスイッチング手段SW37,SW36で構成した昇圧チョッパを動作(すなわち、制御回路150Eは、制御信号G8,G9をスイッチング動作)させることで発生した高電圧をスイッチング手段SW36,SW37を交互にオン/オフ制御し、トランスTRの2次巻き線TR3に交流電圧を発生させる。この時、スイッチング手段SW38,SW39は常にオン状態とする。このように動作させることでV3端子を入力電圧として、トランスTRの2次巻き線TR3に交流電圧を発生させることができる。この発生した交流電圧は、V1側主回路110及びV2側主回路120でそれぞれ整流動作させることで、V1端子とV2端子から電力を出力することができる。   When the V3 side step-down circuit 130E is boosted, it is generated by operating the step-up chopper constituted by the reactors L3 and L31 and the switching means SW37 and SW36 (that is, the control circuit 150E switches the control signals G8 and G9). The switching means SW36 and SW37 are alternately turned on / off to control the high voltage, and an alternating voltage is generated in the secondary winding TR3 of the transformer TR. At this time, the switching means SW38 and SW39 are always turned on. By operating in this way, an AC voltage can be generated in the secondary winding TR3 of the transformer TR using the V3 terminal as an input voltage. The generated AC voltage can be rectified by the V1 side main circuit 110 and the V2 side main circuit 120 to output power from the V1 terminal and the V2 terminal.

なお、図6と同様に、制御回路170とセレクタSL1,SL2を備えることで、双方向のDC−DCコンバータを構成することも可能である。   Similar to FIG. 6, a bidirectional DC-DC converter can be configured by including the control circuit 170 and the selectors SL <b> 1 and SL <b> 2.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150EによってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130Eによって得るようにしているので、出力電力を大きくするころができる。また、低電圧のV2電圧を、高電圧のV1電圧に変換することもできるため、双方向のDC−DCコンバータとすることができる。   As described above, according to this embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the V1 side main circuit 110 by the control circuit 140, and the V3 voltage is stepped down by the control circuit 150E. Adjustment is possible with the circuit 130. Further, since the voltage V3 is obtained by the step-down circuit 130E, the output power can be increased. In addition, since the low-voltage V2 voltage can be converted into the high-voltage V1 voltage, a bidirectional DC-DC converter can be obtained.

また、V3端子を入力として、V1端子やV2端子から電力を出力することができる。   Further, power can be output from the V1 terminal or the V2 terminal with the V3 terminal as an input.

次に、図13を用いて、本発明の第7の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
図13は、本発明の第7の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to a seventh embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts.

DC−DCコンバータ100Fの基本構成は、図2と同様であるが、V2端子を出力専用とし、V2側主回路120Fは、スイッチング手段を内蔵しない構成となっている。   The basic configuration of the DC-DC converter 100F is the same as that shown in FIG.

本例は、V2側主回路120Fをセンタタップ方式のダイオード整流としており、ダイオードD24,D25と、フリーホイルダイオードD23と、リアクトルL23とを備えている。2次巻き線TR2に発生した交流電圧は、ダイオードD24,D25で整流される。   In this example, the V2-side main circuit 120F is a center tap type diode rectification, and includes diodes D24 and D25, a freewheel diode D23, and a reactor L23. The AC voltage generated in the secondary winding TR2 is rectified by the diodes D24 and D25.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V3電圧は、制御回路150によってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130によって得るようにしているので、出力電力を大きくするころができる。   As described above, according to the present embodiment, the V3 voltage among the plurality of output voltages can be adjusted by the V3 side step-down circuit 130 by the control circuit 150. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130, the output power can be increased.

また、V2端子が出力専用となるが、スイッチング手段を用いていないため制御が不要で部品点数も少なくなるため、V2側主回路120を小型化できる。   Further, although the V2 terminal is exclusively used for output, since the switching means is not used, control is unnecessary and the number of parts is reduced, so that the V2 side main circuit 120 can be reduced in size.

次に、図14を用いて、本発明の第8の実施形態によるDC−DCコンバータの構成及び動作について説明する。
図14は、本発明の第8の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration and operation of the DC-DC converter according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to the eighth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same parts.

DC−DCコンバータ100Gの基本構成は、図2と同様であるが、V2側主回路120Gは、双方向動作可能なセンタタップ方式としたものである。V2側主回路120Gは、スイッチング手段SW23,SW24と、ダイオードD26,D27と、リアクトルL23を備えている。2次巻き線TR2に発生した交流電圧は、ダイオードD26,D27で整流され、リアクトルL23とコンデンサC2で平滑して、V2出力電圧を得る。ダイオードD26,D27が順方向に電流を流す期間に、スイッチング手段SW23,SW24をオンさせる,いわゆる同期整流を行うことも可能である。V2端子を入力とした場合は、スイッチング手段SW23,SW24を交互にオンさせることで、2次巻き線TR2に交流電圧を発生し、V1端子やV3端子から出力電圧を得ることができる。なお、図示は省略したが、図6と同様に、制御回路170とセレクタSL1,SL2を備えることで、双方向のDC−DCコンバータを構成している。   The basic configuration of the DC-DC converter 100G is the same as that in FIG. 2, but the V2-side main circuit 120G is a center tap system capable of bidirectional operation. The V2-side main circuit 120G includes switching means SW23 and SW24, diodes D26 and D27, and a reactor L23. The AC voltage generated in the secondary winding TR2 is rectified by the diodes D26 and D27, smoothed by the reactor L23 and the capacitor C2, and a V2 output voltage is obtained. It is also possible to perform so-called synchronous rectification in which the switching means SW23 and SW24 are turned on during the period in which the diodes D26 and D27 pass current in the forward direction. When the V2 terminal is used as an input, by alternately turning on the switching means SW23 and SW24, an alternating voltage is generated in the secondary winding TR2, and an output voltage can be obtained from the V1 terminal or the V3 terminal. Although not shown, a bidirectional DC-DC converter is configured by including the control circuit 170 and the selectors SL1 and SL2 as in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数出力電圧の内、V2電圧は制御回路140によってV1側主回路110で調整可能であり、また、V3電圧は、制御回路150によってV3側降圧回路130で調整可能である。さらに、V3電圧は、降圧回路130によって得るようにしているので、出力電力を大きくするころができる。また、低電圧のV2電圧を、高電圧のV1電圧に変換することもできるため、双方向のDC−DCコンバータとすることができる。   As described above, according to the present embodiment, among the plurality of output voltages, the V2 voltage can be adjusted by the control circuit 140 by the V1 side main circuit 110, and the V3 voltage is reduced by the control circuit 150 by the V3 side step-down. Adjustment is possible with the circuit 130. Furthermore, since the V3 voltage is obtained by the step-down circuit 130, the output power can be increased. In addition, since the low-voltage V2 voltage can be converted into the high-voltage V1 voltage, a bidirectional DC-DC converter can be obtained.

次に、図15を用いて、本発明の各実施形態によるDC−DCコンバータを搭載した車載用ハイブリッドシステムの構成について説明する。
図15は、本発明の各実施形態によるDC−DCコンバータを搭載した車載用ハイブリッドシステムの構成を示すシステムブロック図である。なお、図1,図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the in-vehicle hybrid system equipped with the DC-DC converter according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a system block diagram showing a configuration of an in-vehicle hybrid system equipped with a DC-DC converter according to each embodiment of the present invention. 1 and 2 indicate the same parts.

エンジン210と、モータ/ジェネレータ215とは、機械的に結合されている。モータ/ジェネレータ215は、回生時にはエンジン210によって駆動されてジェネレータとして動作し、力行時にはモータとして動作する。   Engine 210 and motor / generator 215 are mechanically coupled. The motor / generator 215 is driven by the engine 210 during regeneration and operates as a generator, and operates as a motor during power running.

インバータ/コンバータ220は、力行時は、インバータとして高電圧直流電源Bat1の電力により、モータを回転させ、回生時はコンバータとしてジェネレータで発電した交流電圧を直流に変換し、高電圧直流電源Bat1を充電する。   The inverter / converter 220 rotates the motor by the power of the high-voltage DC power supply Bat1 as an inverter during power running, and converts the AC voltage generated by the generator as a converter to DC during regeneration to charge the high-voltage DC power supply Bat1. To do.

DC−DCコンバータ100は、電源Bat1,Bat2,Bat3の間に配置され、電力変換を行う。第1の電子機器230は、直流電源Bat1で動作する車載電子機器であり、第2の電子機器235は、直流電源Bat3で動作する車載電子機器である。バッテリーコントローラ240,245,250は、直流電源Bat1,Bat2,Bat3のそれぞれの電源管理を行っている。エンジンコントロールユニット(ECU)200は、エンジン210やモータ/ジェネレータ215を制御するとともに、DC−DCコンバータ100を制御する上位システムとして機能し、直流電源Bat1,Bat2,Bat3の間の電力変換数方向を切り替えたり、目標指令電圧などの設定情報をDC−DCコンバータ100に送ると共に、DC−DCコンバータ100からは動作状態などの情報を受け取っている。バッテリーコントローラ240,245,250やECU200は、ネットワークNWを介して通信しており、お互いに情報の授受を行っている。   The DC-DC converter 100 is disposed between the power sources Bat1, Bat2, and Bat3, and performs power conversion. The first electronic device 230 is an in-vehicle electronic device that operates with a DC power source Bat1, and the second electronic device 235 is an in-vehicle electronic device that operates with a DC power source Bat3. The battery controllers 240, 245, and 250 perform power management of the DC power supplies Bat1, Bat2, and Bat3, respectively. The engine control unit (ECU) 200 controls the engine 210 and the motor / generator 215, and functions as a host system for controlling the DC-DC converter 100. The engine control unit (ECU) 200 controls the direction of power conversion between the DC power supplies Bat1, Bat2, Bat3. Switching and setting information such as a target command voltage is sent to the DC-DC converter 100, and information such as an operating state is received from the DC-DC converter 100. The battery controllers 240, 245 and 250 and the ECU 200 communicate via the network NW and exchange information with each other.

本例では、DC−DCコンバータ100は、ECU200と個別に通信を行っているものとしてるが、例えば、DC−DCコンバータ100も直接ネットワーク110に接続しECU200やバッテリーコントローラ240,245,250と通信を行うようにしてもよいものである。   In this example, it is assumed that the DC-DC converter 100 communicates with the ECU 200 individually. For example, the DC-DC converter 100 is also directly connected to the network 110 to communicate with the ECU 200 and the battery controllers 240, 245, 250. It may be made to perform.

DC−DCコンバータ100は、直流電源Bat1から直流電源Bat2,直流電源Bat3に接続された車載電子機器へ電力を供給する機能を有すると共に、直流電源Bat1劣化時にエンジンを始動させるための緊急用として直流電源Bat2から直流電源Bat1へ電力を供給する機能を有している。   The DC-DC converter 100 has a function of supplying electric power from the DC power supply Bat1 to the in-vehicle electronic devices connected to the DC power supply Bat2 and the DC power supply Bat3, and is used as an emergency for starting the engine when the DC power supply Bat1 deteriorates. It has a function of supplying power from the power source Bat2 to the DC power source Bat1.

本発明は、ハイブリッド自動車などに搭載される高電圧2次電池から車載電装品駆動用の14V出力や電動パワーステアリング用などに使用される42V出力を供給するのに好適である。この他、車載用途に限らず、3種類以上の電圧を必要とするシステムにおいて、それらの電圧間で電力変換を行う場合に広く適用することができる。さらに、これらの用途に限らず異なる直流電圧間の電力変換に適用することができる。   The present invention is suitable for supplying a 14V output for driving on-vehicle electrical components or a 42V output used for electric power steering from a high voltage secondary battery mounted on a hybrid vehicle or the like. In addition, the present invention is not limited to in-vehicle use, and can be widely applied to a system that requires three or more types of voltages and performs power conversion between those voltages. Furthermore, it is applicable not only to these uses but also to power conversion between different DC voltages.

なお、各種直流電源は、2次電池以外にキャパシタなどで構成することもできる。   Note that the various DC power sources can be configured with capacitors in addition to the secondary battery.

以上、本実施形態によれば、車載システムにおいて多出力のDC−DCコンバータを少ない回路規模で実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, a multi-output DC-DC converter can be realized with a small circuit scale in an in-vehicle system.

本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the DC-DC converter by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a DC-DC converter according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the DC-DC converter by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the DC-DC converter by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the DC-DC converter by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the DC-DC converter by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態によるDC−DCコンバータの動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the DC-DC converter by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態によるDC−DCコンバータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC-DC converter by the 8th Embodiment of this invention. 本発明の各実施形態によるDC−DCコンバータを搭載した車載用ハイブリッドシステムの構成を示すシステムブロック図である。It is a system block diagram which shows the structure of the vehicle-mounted hybrid system carrying the DC-DC converter by each embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100…DC−DCコンバータ
110…V1側主回路
120…V3側降圧回路
130…V2側主回路
140,150…制御回路
160…通信インターフェース
200…上位コントローラ
TR…トランス
100 ... DC-DC converter 110 ... V1 side main circuit 120 ... V3 side step-down circuit 130 ... V2 side main circuit 140,150 ... control circuit 160 ... communication interface 200 ... high-order controller TR ... transformer

Claims (8)

第1の電圧をトランスの1次側に接続し、トランスの2次側から複数の電圧を出力するDC−DCコンバータであって、
前記第1の電圧と前記トランスの1次側の間に配置される第1の主回路と、
前記トランスの2次側と第2の電圧の間に配置される第2の主回路と、
前記トランスの2次側と第3の電圧の間に配置される第3の降圧回路と、
前記第1の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第2の電圧を調整する第1の制御回路と、
前記第3の降圧回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第3の電圧を降圧調整する第2の制御回路を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ。
A DC-DC converter that connects a first voltage to a primary side of a transformer and outputs a plurality of voltages from a secondary side of the transformer,
A first main circuit disposed between the first voltage and a primary side of the transformer;
A second main circuit disposed between the secondary side of the transformer and a second voltage;
A third step-down circuit disposed between the secondary side of the transformer and a third voltage;
A first control circuit for adjusting the second voltage by controlling on / off of the switching means provided in the first main circuit;
A DC-DC converter comprising a second control circuit for stepping down the third voltage by controlling on / off of switching means provided in the third step-down circuit.
請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記第2の制御回路が前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段を制御するスイッチング周波数は、前記第1の制御回路が前記第1の主回路のスイッチング手段を制御するスイッチング周波数の2倍であることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 1, wherein
The switching frequency at which the second control circuit controls at least one switching means in the third step-down circuit is 2 of the switching frequency at which the first control circuit controls the switching means of the first main circuit. A DC-DC converter characterized by being doubled.
請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記第2の制御回路が前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段を制御するスイッチング周波数は、前記第1の制御回路が前記第1の主回路のスイッチング手段を制御するスイッチング周波数と同じであることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 1, wherein
The switching frequency at which the second control circuit controls at least one switching means in the third step-down circuit is the same as the switching frequency at which the first control circuit controls the switching means of the first main circuit. A DC-DC converter characterized by the above.
請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記第2の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第2の電圧から前記第1の電圧を生成する第3の制御回路を備え、双方向に電力変換することを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 1, wherein
A third control circuit that generates the first voltage from the second voltage by controlling on / off of the switching means included in the second main circuit, and bi-directionally converts the power. DC-DC converter.
請求項4記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記第2の制御回路は、第2の電圧から第1の電圧へ電力変換する場合に、前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段をオフすることを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 4, wherein
The DC-DC converter characterized in that the second control circuit turns off at least one switching means in the third step-down circuit when converting power from the second voltage to the first voltage.
請求項4記載のDC−DCコンバータにおいて、
前記第2の制御回路は、第2の電圧から第1の電圧へ電力変換する場合に、前記第3の降圧回路内の少なくとも1つのスイッチング手段をオン・オフして、前記第3の電圧を調整することを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 4, wherein
When the second control circuit performs power conversion from the second voltage to the first voltage, the second control circuit turns on / off at least one switching means in the third step-down circuit to change the third voltage. A DC-DC converter characterized by adjusting.
請求項1記載のDC−DCコンバータにおいて、
トランス電圧の1周期に対する電圧発生期間をTとした場合、前記第2の制御回路は、2次側に備えた前記第3の降圧回路内のスイッチング手段のオン期間をT以下に制御して出力電圧を調整することを特徴とするDC−DCコンバータ。
The DC-DC converter according to claim 1, wherein
When the voltage generation period for one cycle of the transformer voltage is T, the second control circuit controls the ON period of the switching means in the third step-down circuit provided on the secondary side to be T or less and outputs it. A DC-DC converter characterized by adjusting a voltage.
第1の電圧をトランスの1次側に接続し、トランスの2次側から複数の電圧を出力するDC−DCコンバータと、前記DC−DCコンバータに接続された複数の2次電池と、前記DC−DCコンバータの出力電圧を指示する上位コントローラとを有するDC−DCコンバータシステムであって、
前記DC−DCコンバータは、
前記第1の電圧と前記トランスの1次側の間に配置される第1の主回路と、
前記トランスの2次側と第2の電圧の間に配置される第2の主回路と、
前記トランスの2次側と第3の電圧の間に配置される第3の降圧回路と、
前記第1の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第2の電圧を調整する第1の制御回路と、
前記第3の降圧回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで前記第3の電圧を降圧調整する第2の制御回路を備えることを特徴とするDC−DCコンバータシステム。
A DC-DC converter that connects a first voltage to the primary side of the transformer and outputs a plurality of voltages from the secondary side of the transformer, a plurality of secondary batteries connected to the DC-DC converter, and the DC A DC-DC converter system having a host controller for indicating the output voltage of the DC converter,
The DC-DC converter
A first main circuit disposed between the first voltage and a primary side of the transformer;
A second main circuit disposed between the secondary side of the transformer and a second voltage;
A third step-down circuit disposed between the secondary side of the transformer and a third voltage;
A first control circuit for adjusting the second voltage by controlling on / off of the switching means provided in the first main circuit;
A DC-DC converter system comprising a second control circuit for stepping down the third voltage by controlling on / off of a switching means provided in the third step-down circuit.
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