JP2006149054A - Dc-dc converter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC-DC converter that can be reduced in the size and the weight of an inductor, can be amplified in step-up rate more than double, and can consecutively change the step-up rate and a step-down rate. <P>SOLUTION: This step-up and step-down type DC-DC converter 16 comprises a low-voltage side port and a high-voltage side port, and also comprises the inductor L0 whose one end is connected to a positive electrode terminal TA1 of the low-voltage side port; a magnetism offset type transformer T1 in which a primary winding L1 and a secondary winding L2 are connected to a reverse winding connecting cable, and a common terminal c of the primary winding and the secondary winding is connected to the other end of the inductor; a switch element SW1 that controls the current application of the primary winding flowing to a common reference terminal E1; a switch element SW2 that controls the current application of the primary winding flowing to a positive electrode terminal TA2 of the high-voltage side port; a switch element SW3 that controls the current application of the secondary winding flowing to the common reference terminal; and a switch element SW4 that controls the current application of the secondary winding flowing to the positive electrode terminal of the high-voltage side port. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はＤＣ／ＤＣコンバータに関し、特に、電気自動車等の電源部での使用に好適でありかつ小型・軽量化に適したＤＣ／ＤＣコンバータに関する。   The present invention relates to a DC / DC converter, and more particularly to a DC / DC converter that is suitable for use in a power supply unit of an electric vehicle or the like and is suitable for reduction in size and weight.

従来、様々な昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが提案されている（例えば特許文献１や特許文献２など）。これらの特許文献に基づく昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの基本的な回路構成を図２３に示す。図２３に示す昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は可変電圧昇圧方式の電気回路であり、１つのコイル（インダクタまたはインダクタンス要素）１０１を用いて構成されている。   Conventionally, various step-up DC / DC converters have been proposed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). FIG. 23 shows a basic circuit configuration of the step-up DC / DC converter based on these patent documents. A step-up DC / DC converter 100 shown in FIG. 23 is an electric circuit of a variable voltage step-up method, and is configured using one coil (inductor or inductance element) 101.

上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力側平滑コンデンサ１０２とコイル１０１とスイッチ素子１０３とダイオード１０４と出力側平滑コンデンサ１０５とから構成される。平滑コンデンサ１０２は共通基準端子（アース端子）１０６と入力端子１０７との間に接続され、平滑コンデンサ１０５は共通基準端子１０６と出力端子１０８との間に接続されている。入力端子１０７と出力端子１０８との間にはコイル１０１とダイオード１０４の直列回路が接続される。スイッチ素子１０３は、コイル１０１およびダイオード１０４の中間点１０９と共通基準端子１０６との間に接続される。スイッチ素子１０３はバイポーラ型特性を有するトランジスタである。スイッチ素子１０３のコレクタは上記の中間点１０９に接続され、そのエミッタが共通基準端子１０６に接続される。スイッチ素子１０３のゲートは図示しない制御装置に接続され、当該制御装置からゲート信号ＳＧ１０１が供給される。スイッチ素子１０３はゲート信号ＳＧ１０１に基づいてオン・オフされる。   The DC / DC converter 100 includes an input side smoothing capacitor 102, a coil 101, a switch element 103, a diode 104, and an output side smoothing capacitor 105. The smoothing capacitor 102 is connected between the common reference terminal (ground terminal) 106 and the input terminal 107, and the smoothing capacitor 105 is connected between the common reference terminal 106 and the output terminal 108. A series circuit of a coil 101 and a diode 104 is connected between the input terminal 107 and the output terminal 108. The switch element 103 is connected between an intermediate point 109 between the coil 101 and the diode 104 and the common reference terminal 106. The switch element 103 is a transistor having bipolar characteristics. The collector of the switch element 103 is connected to the intermediate point 109, and its emitter is connected to the common reference terminal 106. The gate of the switch element 103 is connected to a control device (not shown), and a gate signal SG101 is supplied from the control device. The switch element 103 is turned on / off based on the gate signal SG101.

上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の働きを説明する。最初の段階で入力側平滑コンデンサ１０２は、入力端子１０７に印加された入力電圧によって、その端子間電圧が入力電圧に一致するように充電されている。スイッチ素子１０３がオンとすると、入力側平滑コンデンサ１０２に蓄電された電荷に基づきコイル１０１とスイッチ素子１０３を経由してアースに電流が流れる。このときコイル１０１は励磁され、磁気エネルギが蓄積される。次にスイッチ素子１０３がオフすると、コイル１０１に蓄積された磁気エネルギに基づく誘電電圧が入力側平滑コンデンサ１０２の電圧に重畳され、入力電圧よりも大きな電圧が発生し、当該電圧は、ダイオード１０４を介して出力側平滑コンデンサ１０５に対して出力電流ＩOUTを供給する。スイッチ素子１０３のオン・オフのデューティを調整することにより、所定範囲内で所望の出力電圧を得ることができる。これにより可変電圧昇圧方式のＤＣ／ＤＣコンバータが実現される。 The operation of the DC / DC converter 100 will be described. In the first stage, the input-side smoothing capacitor 102 is charged by the input voltage applied to the input terminal 107 so that the voltage between the terminals matches the input voltage. When the switch element 103 is turned on, a current flows to the ground via the coil 101 and the switch element 103 based on the electric charge stored in the input side smoothing capacitor 102. At this time, the coil 101 is excited and magnetic energy is accumulated. Next, when the switch element 103 is turned off, a dielectric voltage based on the magnetic energy accumulated in the coil 101 is superimposed on the voltage of the input side smoothing capacitor 102, and a voltage larger than the input voltage is generated. The output current I OUT is supplied to the output-side smoothing capacitor 105 through By adjusting the on / off duty of the switch element 103, a desired output voltage can be obtained within a predetermined range. As a result, a variable voltage boosting DC / DC converter is realized.

上記の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成によれば、単独のコイル１０１に磁気エネルギを一旦貯めて昇圧を行うので、磁気エネルギを蓄積させる目的でコイル１０１は非常に大型で重量を有するものとなっている。また昇圧率が上がると、効率が低下するという問題も有している。   According to the configuration of the step-up DC / DC converter described above, the magnetic energy is temporarily stored in the single coil 101 and boosted. Therefore, the coil 101 is very large and heavy for the purpose of storing the magnetic energy. ing. There is also a problem that the efficiency decreases when the boosting rate increases.

さらに最近では、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータに関してコア損および銅損を低減したものが提案されている（例えば非特許文献１、図３等）。このＤＣ／ＤＣコンバータは、集積マグネットコンポーネントを利用してコア損および銅損を低減している。集積マグネットコンポーネントは３つのインダクタで構成される。３つのインダクタを成す各巻線は１つのコアに巻回されている。これらのインダクタは小さいインダクタンス、および少ない巻数で実現される。そのうち２つのインダクタの各巻線は逆巻き結線の構造で接続されている。
特開２００３−１１１３９０号公報 特開２００３−２１６２５５号公報 ウィン・ウェン（Wei Wen）、イム・シュー・リー（Yim-Shu Lee）、「コア損と銅損を低減した２チャンネル・インターリーブ・昇圧コンバータ（A Two-Channel Interleaved Boost Convertor with Reduced Core Loss and Copper Loss）」、２００４年、３５年度ＩＥＥＥパワーエレクトロニクス特別会議、２００４年６月２２日（火）にて展示。 More recently, a step-up DC / DC converter with a reduced core loss and copper loss has been proposed (for example, Non-Patent Document 1, FIG. 3 and the like). This DC / DC converter uses integrated magnet components to reduce core loss and copper loss. The integrated magnet component is composed of three inductors. Each winding forming the three inductors is wound around one core. These inductors are realized with a small inductance and a small number of turns. Of these, the windings of the two inductors are connected in a reverse winding structure.
JP 2003-111390 A JP 2003-216255 A Wei Wen, Yim-Shu Lee, “A Two-Channel Interleaved Boost Converter with Reduced Core Loss and Copper Loss) ", 2004, 35th IEEE Power Electronics Special Conference, June 22, 2004 (Tuesday).

図２３に示された１つのコイル１０１を用いて構成される基本的な昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、前述の通り、当該コイル１０１の磁気飽和を防止しつつ十分な昇圧を行うためには重量の大きい大型のコアを用いたコイルが必要となる。このことは、ＤＣ／ＤＣコンバータの全体の小型化および軽量化の阻害要因となる。   As described above, the basic step-up DC / DC converter configured using one coil 101 shown in FIG. 23 is heavy in order to perform sufficient step-up while preventing magnetic saturation of the coil 101. A coil using a large core with a large diameter is required. This becomes an impediment to reducing the overall size and weight of the DC / DC converter.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、インダクタを小型・軽量化することができ、昇圧率を２倍上に大きくすることができ、さらに昇圧率および降圧率を連続的に可変にできるＤＣ／ＤＣコンバータを提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce the size and weight of an inductor, to increase the step-up rate by two times, and to make the step-up rate and step-down rate variable continuously. It is to provide a DC converter.

本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、上記目的を達成するために、次のように構成される。   In order to achieve the above object, a DC / DC converter according to the present invention is configured as follows.

第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項１に対応）は、低電圧側ポートと高電圧側ポートを有する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、低電圧側ポートの正極端子に一端が接続されるインダクタと、１次巻線と２次巻線が逆巻き結線に接続され、インダクタの他端に１次巻線と２次巻線の共通端子を接続する磁気相殺型の変圧器と、共通基準端子へ流れる１次巻線の通電を制御する第１スイッチ手段（スイッチ素子ＳＷ１）と、高電圧側ポートの正極端子へ流れる１次巻線の通電を制御する第２スイッチ手段（スイッチ素子ＳＷ２）と、共通基準端子へ流れる２次巻線の通電を制御する第３スイッチ手段（スイッチ素子ＳＷ３）と、高電圧側ポートの正極端子へ流れる２次巻線の通電を制御する第４スイッチ手段（スイッチ素子ＳＷ４）と、を有するように構成される。   The first DC / DC converter (corresponding to claim 1) is a step-up / step-down DC / DC converter having a low voltage side port and a high voltage side port, one end of which is connected to the positive terminal of the low voltage side port. Inductor, primary winding and secondary winding are connected in reverse winding, and magnetic canceling type transformer connecting the common terminal of primary winding and secondary winding to the other end of the inductor, and common reference terminal First switch means (switch element SW1) for controlling the energization of the primary winding flowing to the second, and second switch means (switch element SW2) for controlling the energization of the primary winding flowing to the positive terminal of the high voltage side port The third switch means (switch element SW3) for controlling energization of the secondary winding flowing to the common reference terminal, and the fourth switch means (switch for controlling energization of the secondary winding flowing to the positive terminal of the high voltage side port Element SW4) and Configured to have a.

第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項２に対応）は、上記の第１の構成において、好ましくは、制御装置から第１スイッチ手段と第３スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号（ゲート信号）を与え、第１スイッチ手段と第３スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して昇圧動作を行うことで特徴づけられる。   In the first configuration, the second DC / DC converter (corresponding to claim 2) is preferably an on / off control signal (gate signal) from the control device to the first switch means and the third switch means. And the step-up operation is performed by alternately controlling the on / off operations of the first switch means and the third switch means.

第３のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより昇圧率を可変にすることを特徴とする。   In the above configuration, the third DC / DC converter (corresponding to claim 3) is preferably characterized in that the step-up rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable.

第４のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、制御装置から第２スイッチ手段と第４スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号（ゲート信号）を与え、第２スイッチ手段と第４スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して降圧動作を行うことを特徴とする。   In the above configuration, the fourth DC / DC converter (corresponding to claim 4) preferably gives an on / off control signal (gate signal) from the control device to the second switch means and the fourth switch means, The step-down operation is performed by alternately controlling the on / off operations of the second switch means and the fourth switch means.

第５のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより降圧率を可変にすることを特徴とする。   The fifth DC / DC converter (corresponding to claim 5) is preferably characterized in that the step-down rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable in the above configuration.

第６のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項６に対応）は、低電圧側ポートと高電圧側ポートを有する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、低電圧側ポートの正極端子に一端が接続されるインダクタと、１次巻線と２次巻線が逆巻き結線に接続され、インダクタの他端に１次巻線と２次巻線の共通端子を接続する磁気相殺型の変圧器と、変圧器の１次巻線の他端子と高電圧側ポートの正極端子とを接続する第１ダイオードと、変圧器の２次巻線の他端子と高電圧側ポートの正極端子とを接続する第２ダイオードと、１次巻線の中間タップと共通基準端子との間に接続され、１次巻線の前記中間タップから共通基準端子へ流れる電流を制御する第１スイッチ手段と、１次巻線の中間タップと高電圧側ポートの正極端子との間に接続され、１次巻線の中間タップから高電圧側ポートの正極端子へ流れる電流を制御する第２スイッチ手段と、２次巻線の中間タップと共通基準端子との間に接続され、２次巻線の中間タップから共通基準端子へ流れる電流を制御する第３スイッチ手段と、２次巻線の中間タップと高電圧側ポートの正極端子との間に接続され、２次巻線の中間タップから高電圧側ポートの正極端子へ流れる電流を制御する第４スイッチ手段とを有するように構成される。   A sixth DC / DC converter (corresponding to claim 6) is a step-up / step-down DC / DC converter having a low voltage side port and a high voltage side port, one end of which is connected to the positive terminal of the low voltage side port. An inductor, a primary winding and a secondary winding are connected in reverse winding, and a magnetic cancellation type transformer connecting the common terminal of the primary winding and the secondary winding to the other end of the inductor; A first diode connecting the other terminal of the primary winding and the positive terminal of the high voltage side port; a second diode connecting the other terminal of the secondary winding of the transformer and the positive terminal of the high voltage side port; First switch means connected between the intermediate tap of the primary winding and the common reference terminal for controlling the current flowing from the intermediate tap of the primary winding to the common reference terminal, and the intermediate tap of the primary winding Connected to the positive terminal of the high voltage side port and the primary winding The second switch means for controlling the current flowing from the intermediate tap to the positive terminal of the high voltage side port is connected between the intermediate tap of the secondary winding and the common reference terminal, and is connected to the common reference from the intermediate tap of the secondary winding. Third switch means for controlling the current flowing to the terminal, and is connected between the intermediate tap of the secondary winding and the positive terminal of the high voltage side port, and the positive terminal of the high voltage side port from the intermediate tap of the secondary winding And a fourth switch means for controlling the current flowing to.

第７のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項７に対応）は、上記の第６の構成において、好ましくは、制御装置から第１スイッチ手段と第３スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、第１スイッチ手段と第３スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して昇圧動作を行うことで特徴づけられる。   In the sixth configuration, the seventh DC / DC converter (corresponding to claim 7) preferably gives an on / off control signal from the control device to the first switch means and the third switch means. It is characterized by performing the step-up operation by alternately controlling the on / off operations of the first switch means and the third switch means.

第８のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項８に対応）は、上記の構成において、好ましくは、オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより昇圧率を可変にすることを特徴とする。   The eighth DC / DC converter (corresponding to claim 8) is preferably characterized in that the step-up rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable in the above configuration.

第９のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項９に対応）は、上記の構成において、好ましくは、制御装置から第２スイッチ手段と第４スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、第２スイッチ手段と第４スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して降圧動作を行うことを特徴とする。   The ninth DC / DC converter (corresponding to claim 9) preferably supplies an on / off control signal from the control device to the second switch means and the fourth switch means in the above configuration, and the second switch means The step-down operation is performed by alternately controlling the ON / OFF operations of the fourth switch means and the fourth switch means.

第１０のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項１０に対応）は、上記の構成において、好ましくは、オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより降圧率を可変にすることを特徴とする。   In the tenth DC / DC converter (corresponding to claim 10), preferably, the step-down rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable.

第１１のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項１１に対応）は、上記の構成において、好ましくは、１次巻線の中間タップの位置で決まる巻数比に依存して昇圧率が設定されることを特徴とする。   The eleventh DC / DC converter (corresponding to claim 11) is characterized in that, in the above configuration, the step-up ratio is preferably set depending on the turn ratio determined by the position of the intermediate tap of the primary winding. And

第１２のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項１２に対応）は、低電圧側ポートと高電圧側ポートを有する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、低電圧側ポートの正極端子に一端が接続されるインダクタと、１次巻線と２次巻線が逆巻き結線に接続され、インダクタの他端に１次巻線と２次巻線の共通端子を接続する磁気相殺型の変圧器と、変圧器の１次巻線の他端子と高電圧側ポートの正極端子とを接続する第１ダイオードと、変圧器の２次巻線の他端子と高電圧側ポートの正極端子とを接続する第２ダイオードと、１次巻線の中間タップと共通基準端子との間に接続され、１次巻線の中間タップから共通基準端子へ流れる電流を制御する第１スイッチ手段と、１次巻線の中間タップと高電圧側ポートの正極端子との間に接続され、１次巻線の中間タップから高電圧側ポートの正極端子へ電流を流す第３ダイオードと、２次巻線の中間タップと共通基準端子との間に接続され、２次巻線の中間タップから共通基準端子へ流れる電流を制御する第２スイッチ手段と、２次巻線の中間タップと高電圧側ポートの正極端子との間に接続され、２次巻線の中間タップから高電圧側ポートの正極端子へ電流を流す第４ダイオードとを有するように構成される。   A twelfth DC / DC converter (corresponding to claim 12) is a step-up DC / DC converter having a low voltage side port and a high voltage side port, one end of which is connected to the positive terminal of the low voltage side port. An inductor, a primary winding and a secondary winding are connected in reverse winding, and a magnetic cancellation type transformer connecting the common terminal of the primary winding and the secondary winding to the other end of the inductor; A first diode connecting the other terminal of the primary winding and the positive terminal of the high voltage side port; a second diode connecting the other terminal of the secondary winding of the transformer and the positive terminal of the high voltage side port; A first switch means connected between the intermediate tap of the primary winding and the common reference terminal for controlling a current flowing from the intermediate tap of the primary winding to the common reference terminal; and an intermediate tap of the primary winding; Connected between the positive terminal of the high voltage side port and the primary winding Connected between the third diode that flows current from the intermediate tap to the positive terminal of the high-voltage side port, the intermediate tap of the secondary winding, and the common reference terminal, and flows from the intermediate tap of the secondary winding to the common reference terminal The second switch means for controlling the current is connected between the intermediate tap of the secondary winding and the positive terminal of the high voltage side port, and the current is passed from the intermediate tap of the secondary winding to the positive terminal of the high voltage side port. And a fourth diode for flowing.

第１３のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項１３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、制御装置から第１スイッチ手段と第２スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、第１スイッチ手段と第２スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して昇圧動作を行うことを特徴とする。   In the thirteenth DC / DC converter (corresponding to claim 13), the control device preferably provides an on / off control signal from the control device to the first switch means and the second switch means, and the first switch means The step-up operation is performed by alternately controlling the on / off operations of the second switch means and the second switch means.

第１４のＤＣ／ＤＣコンバータ（請求項１４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより昇圧率を可変にすることを特徴とする。   In the fourteenth DC / DC converter (corresponding to claim 14), preferably, the step-up rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable.

本発明によれば、逆巻き結線構造を有する１次巻線および２次巻線から成る変圧器とその前段に位置するインダクタとを利用し、かつ１次巻線および２次巻線の通電を制御するでスイッチ素子を利用してＤＣ／ＤＣコンバータを構成したため、インダクタを小型・軽量化することができる。さらに昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして構成する場合には昇圧率を所定範囲で連続的に変化することができる。また降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができ、この場合においても降圧率を所定範囲で連続的に可変にすることができる。また上記変圧器において１次巻線および２次巻線で中間タップを利用する構成を有した本発明によれば、上記の効果に併せて、昇圧率等を中間タップの巻数比に応じて２倍以上のＮ倍にすることができると共に、上記同様に昇圧率等を連続的に可変にすることができる。   According to the present invention, a transformer including a primary winding and a secondary winding having a reverse winding structure and an inductor located in the preceding stage are used, and energization of the primary winding and the secondary winding is controlled. Since the DC / DC converter is configured using the switch element, the inductor can be reduced in size and weight. Further, when configured as a step-up DC / DC converter, the step-up rate can be continuously changed within a predetermined range. In addition, a step-down DC / DC converter can be realized, and even in this case, the step-down rate can be continuously varied within a predetermined range. Further, according to the present invention having a configuration in which the intermediate tap is used in the primary winding and the secondary winding in the transformer, in addition to the above-described effect, the step-up rate or the like is set to 2 according to the turn ratio of the intermediate tap. In addition to the N times greater than or equal to double, the step-up rate and the like can be made continuously variable as described above.

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１と図２を参照して本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第１の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータが適用される電気自動車の電気システムを示し、図２は第１実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの具体的な回路構成を示す。   A first embodiment of a DC / DC converter according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 shows an electric system of an electric vehicle to which a DC / DC converter according to this embodiment is applied, and FIG. 2 shows a specific circuit configuration of the DC / DC converter according to the first embodiment.

図１において、電気自動車の電気システム１０は、走行用メインバッテリ１１と、補機類１２を駆動するための補機用バッテリ１３と、メインバッテリ１１および補機用バッテリ１３を充電するための充電器１４とを備える。充電器１４は、メインバッテリ１１と高圧ライン１５を介して接続され、メインバッテリ１１に対して高電圧（例えば数１００Ｖ）の電力を供給する。また充電器１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６および低圧ライン１７を介して補機用バッテリ１３と接続される。図１の回路例で、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして用いられている。降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、充電器１４から供給される高電圧を低電圧に変換し、当該低電圧の電力を低圧ライン１７を介して補機用バッテリ１３に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の変換で得られる低電圧値は、例えば、ガソリン自動車で広く用いられている２つの規定値１４．５Ｖと１３．４Ｖである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から出力される低電圧の電力は、低圧ライン１７を介して補機類１２および冷却装置１８等にも供給される。冷却装置１８は冷却ファンやウォータポンプから成り、温度が上昇したメインバッテリ１１を冷却するためのものである。   In FIG. 1, an electric system 10 for an electric vehicle includes a main battery 11 for driving, an auxiliary battery 13 for driving auxiliary machines 12, and charging for charging the main battery 11 and the auxiliary battery 13. And a container 14. The charger 14 is connected to the main battery 11 via the high voltage line 15 and supplies high voltage (for example, several hundred volts) power to the main battery 11. The charger 14 is connected to the auxiliary battery 13 via the DC / DC converter 16 and the low voltage line 17. In the circuit example of FIG. 1, the DC / DC converter 16 is used as a step-down DC / DC converter. The step-down DC / DC converter 16 converts the high voltage supplied from the charger 14 into a low voltage, and supplies the low-voltage power to the auxiliary battery 13 via the low-voltage line 17. The low voltage values obtained by the conversion of the DC / DC converter 16 are, for example, two specified values 14.5V and 13.4V widely used in gasoline automobiles. The low voltage power output from the DC / DC converter 16 is also supplied to the auxiliary machinery 12 and the cooling device 18 through the low voltage line 17. The cooling device 18 includes a cooling fan and a water pump, and cools the main battery 11 whose temperature has increased.

電気自動車の電気システム１０にはさらに制御装置（ＥＣＵ）１９が設けられている。制御装置１９は、電気システム１０に含まれる各機器から状態検出信号を入力する共に、当該各機器に対して制御信号を出力する。具体的には、制御装置１９は、メインバッテリ１１からバッテリ情報（電圧、電流、温度等）に係る信号ＳＧ１１を受けると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に対して制御信号ＳＧ１２、充電器１４に対して充電指令に係る制御信号ＳＧ１３、冷却装置１８に対して作動指令に係る制御信号ＳＧ１４をそれぞれ与える。制御信号ＳＧ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６における昇圧動作または降圧動作を定める各種の制御信号を含む。   The electric system 10 of the electric vehicle is further provided with a control device (ECU) 19. The control device 19 inputs a state detection signal from each device included in the electrical system 10 and outputs a control signal to each device. Specifically, the control device 19 receives a signal SG11 related to battery information (voltage, current, temperature, etc.) from the main battery 11, and controls the DC / DC converter 16 with respect to the control signal SG12 and the charger 14. A control signal SG13 related to the charging command and a control signal SG14 related to the operation command are given to the cooling device 18, respectively. The control signal SG12 includes various control signals that determine the step-up operation or step-down operation in the DC / DC converter 16.

図１に示した構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、電気自動車の電気システム１０においてその用途から降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして用いられている。しかし、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは降圧型には限定されず、目的や用途に応じて昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして用いることもできる。以下でのＤＣ／ＤＣコンバータ１６の回路構成と動作の説明に関しては昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして説明する。   In the configuration shown in FIG. 1, the DC / DC converter 16 is used as a step-down DC / DC converter because of its use in the electric system 10 of the electric vehicle. However, the DC / DC converter according to the present invention is not limited to the step-down type, and can be used as a step-up type DC / DC converter according to the purpose and application. The following description of the circuit configuration and operation of the DC / DC converter 16 will be described as a step-up / step-down DC / DC converter.

図２に基づきＤＣ／ＤＣコンバータ１６の回路構成について説明する。図２で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は２ポート回路（四端子回路）として示されている。昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの場合にはその左側ポートが低電圧側の入力ポート、その右側ポートが高電圧側の出力ポートとなる。また降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータの場合には、高電圧側の上記右側ポートが入力ポートとなり、低電圧側の上記左側ポートが出力ポートとなり、昇圧型の場合と反対になる。   The circuit configuration of the DC / DC converter 16 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the DC / DC converter 16 is shown as a two-port circuit (four-terminal circuit). In the case of a step-up DC / DC converter, the left port is an input port on the low voltage side, and the right port is an output port on the high voltage side. In the case of a step-down DC / DC converter, the right port on the high voltage side is an input port, and the left port on the low voltage side is an output port, which is the opposite of the step-up type.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、平滑コンデンサＣ１と、インダクタ（コイル）Ｌ０と、変圧器（トランス）Ｔ１と、４つのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４と、平滑コンデンサＣ２とから構成される。平滑コンデンサＣ１は共通基準端子（通常ではアース端子）Ｅ１と端子ＴＡ１との間に接続され、平滑コンデンサＣ２は共通基準端子Ｅ１と端子ＴＡ２との間に接続されている。端子ＴＡ１に直流電圧Ｖ１が入力されると、端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２が出力される。直流電圧Ｖ１，Ｖ２の間の大小関係はＶ１＜Ｖ２である。端子ＴＡ１，ＴＡ２は共に正極（プラス）端子である。   The DC / DC converter 16 includes a smoothing capacitor C1, an inductor (coil) L0, a transformer (transformer) T1, four switch elements SW1, SW2, SW3, SW4, and a smoothing capacitor C2. The smoothing capacitor C1 is connected between the common reference terminal (usually a ground terminal) E1 and the terminal TA1, and the smoothing capacitor C2 is connected between the common reference terminal E1 and the terminal TA2. When the DC voltage V1 is input to the terminal TA1, the DC voltage V2 is output to the terminal TA2. The magnitude relationship between the DC voltages V1 and V2 is V1 <V2. Terminals TA1 and TA2 are both positive (plus) terminals.

変圧器Ｔ１はコア（フェライトコア、鉄心等）２１と１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とによって構成される。１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２は逆巻き結線による接続関係で接続される。１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２の巻数比は好ましくは１：１である。図２で示す１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２の各々に付されたドット記号は電圧が誘起されたときの高電位側を示している。コア２１としてフェライトコアを使用すると、高周波に対応できかつコア部を軽量化することができる。   The transformer T1 includes a core (ferrite core, iron core, etc.) 21, a primary winding L1, and a secondary winding L2. The primary winding L1 and the secondary winding L2 are connected in a connection relationship by reverse winding. The turn ratio between the primary winding L1 and the secondary winding L2 is preferably 1: 1. The dot symbol attached to each of the primary winding L1 and the secondary winding L2 shown in FIG. 2 indicates the high potential side when a voltage is induced. If a ferrite core is used as the core 21, it can respond to a high frequency and can reduce a core part weight.

上記の変圧器Ｔ１では、コア２１を介して１次巻線L１と２次巻線L２が磁気的に結合されている。また１次巻線L１と２次巻線L２の巻数比が１：１であるので、一方の巻線に励磁電流が流れると、他方の巻線には同じ値の電圧が誘起される。例えばスイッチ素子ＳＷ１がオンして、入力電圧Ｖ１に基づきインダクタＬ０と１次巻線Ｌ１に電流が流れると、その変化に応じてインダクタＬ０と１次巻線Ｌ１に電圧が誘起される。さらに１次巻線Ｌ１に励磁電流が流れると、相互誘導作用で２次巻線Ｌ２にも電圧が誘起される。従って端子ＴＡ２側に対しては、入力電圧Ｖ１とインダクタＬ０の誘起電圧と２次巻線Ｌ２の誘起電圧が加算された電圧が生じ、昇圧動作が行われる。インダクタＬ０の誘起電圧と２次巻線Ｌ２の誘起電圧のそれぞれは、スイッチ素子ＳＷ１のオン動作時間に依存するので、インダクタＬ０の誘起電圧と２次巻線Ｌ２の誘起電圧の加算値はＶ１〜２Ｖ１で変化する。以上のことは、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に通電を行うためのスイッチ素子ＳＷ３をオンするときにも同様である。   In the transformer T1, the primary winding L1 and the secondary winding L2 are magnetically coupled via the core 21. Further, since the turns ratio of the primary winding L1 and the secondary winding L2 is 1: 1, when an exciting current flows in one winding, a voltage having the same value is induced in the other winding. For example, when the switch element SW1 is turned on and a current flows through the inductor L0 and the primary winding L1 based on the input voltage V1, a voltage is induced in the inductor L0 and the primary winding L1 according to the change. Further, when an exciting current flows through the primary winding L1, a voltage is also induced in the secondary winding L2 by mutual induction. Therefore, a voltage obtained by adding the input voltage V1, the induced voltage of the inductor L0, and the induced voltage of the secondary winding L2 is generated on the terminal TA2 side, and the boosting operation is performed. Since each of the induced voltage of the inductor L0 and the induced voltage of the secondary winding L2 depends on the ON operation time of the switch element SW1, the sum of the induced voltage of the inductor L0 and the induced voltage of the secondary winding L2 is V1 to V1. It changes at 2V1. The above is the same when the switch element SW3 for energizing the secondary winding L2 of the transformer T1 is turned on.

上記４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のそれぞれには、例えば大電流および高耐圧が可能なＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Mode Transistor）が用いられる。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４はコレクタ、エミッタ、ベースの端子を有する。また各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のコレクタ・エミッタ間にはエミッタからコレクタに向かって順方向のダイオード２２が並列に設けられている。   For each of the four switch elements SW1 to SW4, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) capable of a large current and a high breakdown voltage is used. The switch elements SW1 to SW4 have collector, emitter, and base terminals. A forward diode 22 is provided in parallel between the collector and emitter of each switch element SW1 to SW4 from the emitter to the collector.

端子ＴＡ１すなわち平滑コンデンサＣ１の上端子にはインダクタＬ０の一端が接続され、インダクタＬ０の他端には変圧器Ｔ１における１次巻線と２次巻線の共通端子ｃが接続される。インダクタＬ０の当該他端と端子ＴＡ２との間には並列Ｔ型回路が設けられる。この並列Ｔ型回路は、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１とスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２とから成る第１のＴ型回路と、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２とスイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４とから成る第２のＴ型回路とによって形成される。   One end of an inductor L0 is connected to the terminal TA1, that is, the upper terminal of the smoothing capacitor C1, and the common terminal c of the primary winding and the secondary winding in the transformer T1 is connected to the other end of the inductor L0. A parallel T-type circuit is provided between the other end of the inductor L0 and the terminal TA2. The parallel T-type circuit includes a first T-type circuit including a primary winding L1 of the transformer T1 and switch elements SW1 and SW2, and a secondary winding L2 of the transformer T1 and switch elements SW3 and SW4. Formed by the second T-type circuit.

上記第１のＴ型回路で、１次巻線Ｌ１の端子ａと共通基準端子Ｅ１との間にはスイッチ素子ＳＷ１のコレクタ・エミッタ間が接続され、同端子ａと端子ＴＡ２との間にはスイッチ素子ＳＷ２のエミッタ・コレクタ間が接続される。また第２のＴ型回路で、２次巻線Ｌ２の端子ｂと共通基準端子Ｅ１との間にはスイッチ素子ＳＷ３のコレクタ・エミッタ間が接続され、同端子ｂと端子ＴＡ２との間にはスイッチ素子ＳＷ４のエミッタ・コレクタ間が接続される。４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４には前述した制御装置１９から各スイッチ素子のオン・オフ動作を制御するためのゲート信号ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧ４が与えられる。   In the first T-type circuit, the collector and the emitter of the switch element SW1 are connected between the terminal a of the primary winding L1 and the common reference terminal E1, and between the terminal a and the terminal TA2. The emitter and collector of the switch element SW2 are connected. In the second T-type circuit, the collector and the emitter of the switch element SW3 are connected between the terminal b of the secondary winding L2 and the common reference terminal E1, and between the terminal b and the terminal TA2. The emitter and collector of the switch element SW4 are connected. Gate signals SG1, SG2, SG3, and SG4 for controlling the on / off operation of each switch element are supplied from the control device 19 to the gates G1, G2, G3, and G4 of the four switch elements SW1 to SW4.

次に上記の昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を説明する。図３〜図８を参照して昇圧動作を説明し、図９〜図１４を参照して降圧動作を説明する。   Next, the operation of the step-up / step-down DC / DC converter 16 will be described. The step-up operation will be described with reference to FIGS. 3 to 8, and the step-down operation will be described with reference to FIGS.

最初に図３〜図８を参照して昇圧動作を説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が昇圧動作を行うには、図３に示されるように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３の各ゲートに前述のゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３を与え、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３をオン・オフ動作させる。また昇圧時、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４の各ゲートにはオフ信号（ＯＦＦ）のみを与え、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４は常にオフ状態に保持される。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６では、図３に示すごとく直流電圧Ｖ１が入力電圧となる。昇圧動作は、左側の端子ＴＡ１に入力された直流電圧Ｖ１が変換され、右側の端子ＴＡ２からＶ１以上の電圧値の直流電圧Ｖ２が出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６において昇圧動作は、左側の低電圧側から右側の高電圧側に向かって順方向に行われる。   First, the boosting operation will be described with reference to FIGS. In order for the DC / DC converter 16 to perform a boosting operation, as shown in FIG. 3, the gate signals SG1 and SG3 are applied to the gates of the switch elements SW1 and SW3, and the switch elements SW1 and SW3 are turned on / off. Let Further, at the time of boosting, only the off signal (OFF) is given to each gate of the switch elements SW2 and SW4, and the switch elements SW2 and SW4 are always held in the off state. In the step-up DC / DC converter 16, the DC voltage V1 becomes the input voltage as shown in FIG. In the boosting operation, the DC voltage V1 input to the left terminal TA1 is converted, and the DC voltage V2 having a voltage value equal to or higher than V1 is output from the right terminal TA2. In the DC / DC converter 16, the step-up operation is performed in the forward direction from the left low voltage side to the right high voltage side.

上記のゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３の信号波形図を図４に示す。ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３は同じ周期（ｔ１）および同じデューティ（DUTY：ｔ２）のパルス波形の信号であり、かつスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３が同時にオンにならないように位相はずらして設定されている。ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３によってスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３は交互にオン・オフ動作を繰り返す。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３のオン動作時間を決めるデューティ（ｔ２）は、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３が、同時にオンになるのを避けるため、５０％以下で任意に変化させることが可能である。これにより、出力電圧Ｖ２は入力電圧Ｖ１の１〜２倍の範囲で昇圧される。   FIG. 4 shows signal waveform diagrams of the gate signals SG1 and SG3. The gate signals SG1 and SG3 are pulse waveform signals having the same period (t1) and the same duty (DUTY: t2), and the phases are set so as to be shifted so that the switch elements SW1 and SW3 are not turned on at the same time. The switch elements SW1 and SW3 are alternately turned on and off by the gate signals SG1 and SG3. The duty (t2) that determines the ON operation time of the switch elements SW1 and SW3 can be arbitrarily changed within 50% in order to prevent the switch elements SW1 and SW3 from being turned ON at the same time. As a result, the output voltage V2 is boosted in the range of 1 to 2 times the input voltage V1.

次に図５〜図８を参照して昇圧動作を詳述する。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６でスイッチ素子ＳＷ１のみをオンして変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。また図７はＤＣ／ＤＣコンバータ１６でスイッチ素子ＳＷ３のみをオンして変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。   Next, the boosting operation will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 shows the flow of current in each part of the circuit when only the switch element SW1 is turned on by the DC / DC converter 16 to energize the primary winding L1 of the transformer T1. FIG. 7 shows the flow of current in each part of the circuit when only the switch element SW3 is turned on by the DC / DC converter 16 to energize the secondary winding L2 of the transformer T1.

図５に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１６において、スイッチ素子ＳＷ１のゲートにはスイッチ素子ＳＷ１をオン・オフさせるゲート信号ＳＧ１が供給される。図６に示すごとくゲート信号ＳＧ１がオン（ＯＮ）であるとき、スイッチ素子ＳＷ１はオン動作する。端子ＴＡ１には直流電圧Ｖ１が入力されているので、スイッチ素子ＳＷ１がオン動作すると、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１には励磁電流Ｉ１が流れる。この励磁電流Ｉ１は、端子ＴＡ１、インダクタＬ０、１次巻線Ｌ１、スイッチ素子ＳＷ１のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ１がオンである間、励磁電流Ｉ１は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ１がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ１は減少し、最後にゼロになる。図６に示した励磁電流Ｉ１における破線部分Ｉ１−１はインダクタＬ０で蓄積されたエネルギが放出された結果流れる電流部分である。破線部分Ｉ１−１の励磁電流は、インダクタＬ０のインダクタンスが大きいほど、時間をかけて減少する。この励磁電流は、１次巻線Ｌ１、スイッチ素子ＳＷ２のダイオード２２を通って端子ＴＡ２へ流れる。   In the DC / DC converter 16 shown in FIG. 5, a gate signal SG1 for turning on / off the switch element SW1 is supplied to the gate of the switch element SW1. As shown in FIG. 6, when the gate signal SG1 is on (ON), the switch element SW1 is turned on. Since the DC voltage V1 is input to the terminal TA1, when the switch element SW1 is turned on, the exciting current I1 flows through the primary winding L1 of the transformer T1. This exciting current I1 flows through the route of the terminal TA1, the inductor L0, the primary winding L1, and the switch element SW1. While the gate signal SG1 is on, the exciting current I1 gradually increases. When the gate signal SG1 is turned off (OFF), the exciting current I1 decreases and finally becomes zero. A broken line portion I1-1 in the exciting current I1 shown in FIG. 6 is a current portion that flows as a result of releasing the energy accumulated in the inductor L0. The exciting current of the broken line portion I1-1 decreases with time as the inductance of the inductor L0 increases. This exciting current flows to the terminal TA2 through the primary winding L1 and the diode 22 of the switch element SW2.

変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に上記のごとき励磁電流Ｉ１が流れると、２次巻線Ｌ２に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ２が生じる。励起電流I２はスイッチ素子ＳＷ４のダイオード２２を経由して端子ＴＡ２へ流れる。２次巻線Ｌ２の励起電流Ｉ２は、図６に示すごとく励磁電流Ｉ１と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ２によって平滑コンデンサＣ２は充電され、その結果、端子ＴＡ２には励起電流Ｉ２に基づき直流電圧Ｖ２が出力される。   When the excitation current I1 as described above flows in the primary winding L1 of the transformer T1, the excitation current I2 is generated in the secondary winding L2 based on the mutual induction action. Excitation current I2 flows to terminal TA2 via diode 22 of switch element SW4. As shown in FIG. 6, the excitation current I2 of the secondary winding L2 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I1, and is generated with substantially the same value based on the turn ratio (1: 1). The smoothing capacitor C2 is charged by the excitation current I2, and as a result, the DC voltage V2 is output to the terminal TA2 based on the excitation current I2.

次に図７の動作例を説明する。図７に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１６において、スイッチ素子ＳＷ３のゲートにはスイッチ素子ＳＷ３をオン・オフさせるゲート信号ＳＧ３が供給される。図８に示すごとくゲート信号ＳＧ３がオン（ＯＮ）であるとき、スイッチ素子ＳＷ３はオン動作する。端子ＴＡ１には直流電圧Ｖ１が入力されており、スイッチ素子ＳＷ３がオン動作すると、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２には励磁電流Ｉ３が流れる。この励磁電流Ｉ３は、端子ＴＡ１、インダクタＬ０、２次巻線Ｌ２、スイッチ素子ＳＷ３のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ３がオンである間、励磁電流Ｉ３は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ３がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ３は減少し、最後にゼロになる。図８に示した励磁電流Ｉ３における破線部分Ｉ３−１はインダクタＬ０で蓄積されたエネルギが放出された結果流れる電流部分である。破線部分Ｉ３−１の励磁電流は、インダクタＬ０のインダクタンスが大きいほど、時間をかけて減少する。この励磁電流は、２次巻線Ｌ２、スイッチ素子ＳＷ４のダイオード２２を通って端子ＴＡ２へ流れる。   Next, an operation example of FIG. 7 will be described. In the DC / DC converter 16 shown in FIG. 7, a gate signal SG3 for turning on / off the switch element SW3 is supplied to the gate of the switch element SW3. As shown in FIG. 8, when the gate signal SG3 is on (ON), the switch element SW3 is turned on. When the DC voltage V1 is input to the terminal TA1 and the switch element SW3 is turned on, the exciting current I3 flows through the secondary winding L2 of the transformer T1. This exciting current I3 flows through the route of the terminal TA1, the inductor L0, the secondary winding L2, and the switch element SW3. While the gate signal SG3 is on, the exciting current I3 gradually increases. When the gate signal SG3 is turned off (OFF), the exciting current I3 decreases and finally becomes zero. A broken line portion I3-1 in the exciting current I3 shown in FIG. 8 is a current portion that flows as a result of releasing the energy accumulated in the inductor L0. The exciting current of the broken line portion I3-1 decreases with time as the inductance of the inductor L0 increases. This exciting current flows to the terminal TA2 through the secondary winding L2 and the diode 22 of the switch element SW4.

変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に上記のごとき励磁電流Ｉ３が流れると、１次巻線Ｌ１に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ４が流れる。１次巻線Ｌ１の励起電流Ｉ４は、図８に示すごとく励磁電流Ｉ３と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ４によって平滑コンデンサＣ２は充電され、その結果、端子ＴＡ２には励起電流Ｉ４に基づき直流電圧Ｖ２が出力される。   When the excitation current I3 as described above flows through the secondary winding L2 of the transformer T1, the excitation current I4 flows through the primary winding L1 based on the mutual induction action. As shown in FIG. 8, the excitation current I4 of the primary winding L1 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I3, and is generated with substantially the same value based on the turn ratio (1: 1). The smoothing capacitor C2 is charged by the excitation current I4. As a result, the DC voltage V2 is output to the terminal TA2 based on the excitation current I4.

以上のごとく、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の昇圧動作によれば、磁気相殺型の回路構成部（Ｌ１，Ｌ２，２１）を有するため、第１に、スイッチ素子ＳＷ１がオンしかつスイッチ素子ＳＷ３がオフすると、１次巻線Ｌ１に励磁電流が流れ、同時に２次巻線Ｌ２にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この２次巻線Ｌ２を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ２側に供給される。第２に、スイッチ素子ＳＷ３がオンしかつスイッチ素子ＳＷ１がオフすると、２次巻線Ｌ２に励磁電流が流れ、同時に１次巻線Ｌ１にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この１次巻線Ｌ１を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ２側に供給される。これによって、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２のそれぞれの電流の向きが反対になり、コア２１における直流磁化が相殺され、コア２１が磁気飽和しにくくなる。従って、従来に比較し小さい巻線（コイル）であってもより大きな電力を扱うことができる。すなわち昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の小型化を達成することができる。   As described above, according to the step-up operation of the DC / DC converter 16, since the magnetic canceling type circuit components (L 1, L 2, 21) are provided, first, the switch element SW 1 is turned on and the switch element SW 3 is turned on. When turned off, an exciting current flows through the primary winding L1, and simultaneously, an exciting current also flows through the secondary winding L2 in a direction to cancel the magnetization of the core 21, and current (magnetic energy) is output through the secondary winding L2. It is supplied to the terminal TA2 side. Second, when the switch element SW3 is turned on and the switch element SW1 is turned off, an exciting current flows in the secondary winding L2, and simultaneously, an exciting current also flows in the primary winding L1 in a direction to cancel the magnetization of the core 21. The current (magnetic energy) is supplied to the output terminal TA2 through the primary winding L1. As a result, the current directions of the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1 are opposite to each other, the DC magnetization in the core 21 is offset, and the core 21 is less likely to be magnetically saturated. Therefore, even if the winding (coil) is small compared to the conventional case, a larger amount of power can be handled. That is, the step-up DC / DC converter 16 can be reduced in size.

また端子ＴＡ２から出力される直流電圧Ｖ２は、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に対して、端子ＴＡ１と共通端子ｃとの間にインダクタＬ０を追加したので、入力電圧Ｖ１に対する出力電圧Ｖ２の昇圧機能は、インダクタＬ０に基づく誘導起電力と、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２による誘導起電力との和として実現される。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６による昇圧動作は、ゲート信号ＳＷ１，ＳＷ３のデューティ（ｔ２）を５０％以下に可変にすることにより、入力電圧Ｖ１を１〜２倍の範囲で所望の値に昇圧することが可能となる。   Further, since the inductor L0 is added between the terminal TA1 and the common terminal c with respect to the primary winding L1 of the transformer T1, the DC voltage V2 output from the terminal TA2 is equal to the output voltage V2 with respect to the input voltage V1. The step-up function is realized as the sum of the induced electromotive force based on the inductor L0 and the induced electromotive force generated by the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1. As a result, the boosting operation by the DC / DC converter 16 boosts the input voltage V1 to a desired value within a range of 1 to 2 by changing the duty (t2) of the gate signals SW1 and SW3 to 50% or less. It becomes possible to do.

次に図９〜図１４を参照してＤＣ／ＤＣコンバータ１６の降圧動作を説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が降圧動作を行うには、図９に示されるように、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４の各ゲートに前述のゲート信号ＳＧ２，ＳＧ４を与え、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４をオン・オフ動作させる。また降圧時、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３の各ゲートにはオフ信号（ＯＦＦ）のみを与え、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３は常にオフ状態に保持される。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６では、図９に示すごとく直流電圧Ｖ２が入力電圧となる。降圧動作は、右側の端子ＴＡ２に入力された直流電圧Ｖ２が変換され、左側の端子ＴＡ１からＶ２以下の電圧値の直流電圧Ｖ１が出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６において降圧動作は、右側の高電圧側から左側の低電圧側に向かって逆方向に行われる。   Next, the step-down operation of the DC / DC converter 16 will be described with reference to FIGS. In order for the DC / DC converter 16 to perform the step-down operation, as shown in FIG. 9, the gate signals SG2 and SG4 are applied to the gates of the switch elements SW2 and SW4, and the switch elements SW2 and SW4 are turned on / off. Let At the time of step-down, only the off signal (OFF) is given to the gates of the switch elements SW1 and SW3, and the switch elements SW1 and SW3 are always held in the off state. In the step-down DC / DC converter 16, as shown in FIG. 9, the DC voltage V2 becomes the input voltage. In the step-down operation, the DC voltage V2 input to the right terminal TA2 is converted, and the DC voltage V1 having a voltage value equal to or lower than V2 is output from the left terminal TA1. In the DC / DC converter 16, the step-down operation is performed in the reverse direction from the high voltage side on the right side toward the low voltage side on the left side.

上記のゲート信号ＳＧ２，ＳＧ４の信号波形図を図１０に示す。ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ４は同じ周期（ｔ１）および同じデューティ（DUTY：ｔ２）のパルス波形の信号であり、かつスイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４が同時にオンにならないように位相はずらして設定されている。ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ４によってスイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４は交互にオン・オフ動作を繰り返す。スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４のオン動作時間は決めるデューティ（ｔ２）は、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４が、同時にオンになるのを避けるため、５０％以下で任意に変化させることが可能である。これにより、出力電圧Ｖ１は入力電圧Ｖ２の０倍〜０．５倍の範囲で所望の値に降圧される。   FIG. 10 shows signal waveform diagrams of the gate signals SG2 and SG4. The gate signals SG2 and SG4 are pulse waveform signals having the same cycle (t1) and the same duty (DUTY: t2), and are set so as to be out of phase so that the switch elements SW2 and SW4 are not turned on simultaneously. The switch elements SW2 and SW4 are alternately turned on and off by the gate signals SG2 and SG4. The duty (t2) for determining the ON operation time of the switch elements SW2 and SW4 can be arbitrarily changed within 50% in order to avoid the switch elements SW2 and SW4 from being turned ON simultaneously. As a result, the output voltage V1 is stepped down to a desired value in the range of 0 to 0.5 times the input voltage V2.

次に図１１〜図１４を参照して降圧動作を詳述する。図１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６でスイッチ素子ＳＷ２のみをオンして変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。また図１３はＤＣ／ＤＣコンバータ１６でスイッチ素子ＳＷ４のみをオンして変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。   Next, the step-down operation will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 11 shows the flow of current in each part of the circuit when only the switch element SW2 is turned on by the DC / DC converter 16 to energize the primary winding L1 of the transformer T1. FIG. 13 shows the flow of current in each part of the circuit when only the switch element SW4 is turned on by the DC / DC converter 16 to energize the secondary winding L2 of the transformer T1.

図１１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１６において、スイッチ素子ＳＷ２のゲートにはスイッチ素子ＳＷ２をオン・オフさせるゲート信号ＳＧ２が供給される。図１２に示すごとくゲート信号ＳＧ２がオン（ＯＮ）であるとき、スイッチ素子ＳＷ２はオン動作する。端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２が入力されているので、スイッチ素子ＳＷ２がオン動作すると、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１には励磁電流Ｉ１１が流れる。この励磁電流Ｉ１１は、端子ＴＡ２、スイッチ素子ＳＷ２、１次巻線Ｌ１、インダクタＬ０、端子ＴＡ１のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ２がオンである間、励磁電流Ｉ１１は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ２がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ１１は減少し、最後にゼロになる。図１２に示した励磁電流Ｉ１１における破線部分Ｉ１１−１はインダクタＬ０で蓄積されたエネルギが放出された結果流れる電流部分である。破線部分Ｉ１１−１の励磁電流は、インダクタＬ０のインダクタンスが大きいほど、時間をかけて減少する。この励磁電流は、スイッチ素子ＳＷ１のダイオード２２、１次巻線Ｌ１、インダクタＬ０を通って端子ＴＡ１へ流れる。   In the DC / DC converter 16 shown in FIG. 11, a gate signal SG2 for turning on / off the switch element SW2 is supplied to the gate of the switch element SW2. As shown in FIG. 12, when the gate signal SG2 is on (ON), the switch element SW2 is turned on. Since the DC voltage V2 is input to the terminal TA2, when the switch element SW2 is turned on, the exciting current I11 flows through the primary winding L1 of the transformer T1. This exciting current I11 flows through the route of the terminal TA2, the switch element SW2, the primary winding L1, the inductor L0, and the terminal TA1. While the gate signal SG2 is on, the exciting current I11 gradually increases. When the gate signal SG2 is turned off, the exciting current I11 decreases and finally becomes zero. A broken line portion I11-1 in the exciting current I11 shown in FIG. 12 is a current portion that flows as a result of releasing the energy accumulated in the inductor L0. The exciting current of the broken line portion I11-1 decreases with time as the inductance of the inductor L0 increases. This exciting current flows to the terminal TA1 through the diode 22 of the switch element SW1, the primary winding L1, and the inductor L0.

変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に上記のごとき励磁電流Ｉ１１が流れるとき、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ１の場合には２次巻線Ｌ２に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ１２が生じ、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ１の場合には励起電流は生ぜず、０になる。励起電流I１２は、スイッチ素子ＳＷ３のダイオード２２を経由して端子ＴＡ１へ流れる。２次巻線Ｌ２の励起電流Ｉ１２は、図１２に示すごとく励磁電流Ｉ１と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ１２によって平滑コンデンサＣ１は充電され、その結果、端子ＴＡ１には励起電流Ｉ１２に基づき直流電圧Ｖ１が出力される。   When the excitation current I11 as described above flows through the primary winding L1 of the transformer T1, if V2-V1> V1, the excitation current I12 is generated in the secondary winding L2 based on the mutual induction action, and V2-V1 < In the case of V1, no excitation current is generated and it becomes zero. The excitation current I12 flows to the terminal TA1 via the diode 22 of the switch element SW3. As shown in FIG. 12, the excitation current I12 of the secondary winding L2 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I1, and is generated with substantially the same value based on the turn ratio (1: 1). The smoothing capacitor C1 is charged by the excitation current I12. As a result, the DC voltage V1 is output to the terminal TA1 based on the excitation current I12.

次に図１３の動作例を説明する。図１３に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１６において、スイッチ素子ＳＷ４のゲートにはスイッチ素子ＳＷ４をオン・オフさせるゲート信号ＳＧ４が供給される。図１４に示すごとくゲート信号ＳＧ４がオン（ＯＮ）であるとき、スイッチ素子ＳＷ４はオン動作する。端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２が入力されており、スイッチ素子ＳＷ４がオン動作すると、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２には励磁電流Ｉ１３が流れる。この励磁電流Ｉ１３は、端子ＴＡ２、スイッチ素子ＳＷ４、２次巻線Ｌ２、インダクタＬ０のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ４がオンである間、励磁電流Ｉ１３は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ４がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ１３は減少し、最後にゼロになる。図１４に示した励磁電流Ｉ１３における破線部分Ｉ１３−１はインダクタＬ０で蓄積されたエネルギが放出された結果流れる電流部分である。破線部分Ｉ１３−１の励磁電流は、インダクタＬ０のインダクタンスが大きいほど、時間をかけて減少する。この励磁電流は、スイッチＳＷ３のダイオード２２、２次巻線Ｌ２、インダクタＬ０を通って端子ＴＡ１へ流れる。   Next, an operation example of FIG. 13 will be described. In the DC / DC converter 16 shown in FIG. 13, a gate signal SG4 for turning on / off the switch element SW4 is supplied to the gate of the switch element SW4. As shown in FIG. 14, when the gate signal SG4 is on (ON), the switch element SW4 is turned on. When the DC voltage V2 is input to the terminal TA2 and the switch element SW4 is turned on, the exciting current I13 flows through the secondary winding L2 of the transformer T1. This exciting current I13 flows through the route of the terminal TA2, the switch element SW4, the secondary winding L2, and the inductor L0. While the gate signal SG4 is on, the exciting current I13 gradually increases. When the gate signal SG4 is turned off (OFF), the exciting current I13 decreases and finally becomes zero. A broken line portion I13-1 in the exciting current I13 shown in FIG. 14 is a current portion that flows as a result of releasing the energy accumulated in the inductor L0. The exciting current of the broken line portion I13-1 decreases with time as the inductance of the inductor L0 increases. This exciting current flows to the terminal TA1 through the diode 22 of the switch SW3, the secondary winding L2, and the inductor L0.

変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に上記のごとき励磁電流Ｉ１３が流れるとき、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ１の場合には１次巻線Ｌ１に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ１４が生じ、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ１の場合には励起電流は生ぜず、０になる。１次巻線Ｌ１の励起電流Ｉ１４は、図１４に示すごとく励磁電流Ｉ１３と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ１４によって平滑コンデンサＣ１は充電され、その結果、端子ＴＡ１には励起電流Ｉ１４に基づき直流電圧Ｖ１が出力される。   When the excitation current I13 as described above flows through the secondary winding L2 of the transformer T1, if V2-V1> V1, the excitation current I14 is generated in the primary winding L1 based on the mutual induction action, and V2-V1 < In the case of V1, no excitation current is generated and it becomes zero. As shown in FIG. 14, the excitation current I14 of the primary winding L1 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I13, and is generated with substantially the same value based on the turn ratio (1: 1). The smoothing capacitor C1 is charged by the excitation current I14. As a result, the DC voltage V1 is output to the terminal TA1 based on the excitation current I14.

以上のごとく、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の降圧動作によれば、磁気相殺型の回路構成部（Ｌ１，ｌ２，２１）を有するため、第１に、スイッチ素子ＳＷ２がオンしかつスイッチ素子ＳＷ４がオフすると、１次巻線Ｌ１に励磁電流が流れ、同時に２次巻線Ｌ２にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この２次巻線Ｌ２を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ１側に供給される。第２に、スイッチ素子ＳＷ４がオンしかつスイッチ素子ＳＷ２がオフすると、２次巻線Ｌ２に励磁電流が流れ、同時に１次巻線Ｌ１にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この１次巻線Ｌ１を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ１側に供給される。これによって、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２のそれぞれの電流の向きが反対になり、コア２１における直流磁化が相殺され、コア２１が磁気飽和しにくくなる。従って、従来に比較し小さい巻線（コイル）であってもより大きな電力を扱うことができる。すなわち降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の小型化を達成することができる。   As described above, according to the step-down operation of the DC / DC converter 16, since the magnetic canceling type circuit components (L1, 12, and 21) are included, first, the switch element SW2 is turned on and the switch element SW4 is turned on. When turned off, an exciting current flows through the primary winding L1, and simultaneously, an exciting current also flows through the secondary winding L2 in a direction to cancel the magnetization of the core 21, and current (magnetic energy) is output through the secondary winding L2. It is supplied to the terminal TA1 side. Second, when the switch element SW4 is turned on and the switch element SW2 is turned off, an exciting current flows through the secondary winding L2, and at the same time, an exciting current flows through the primary winding L1 in a direction that cancels the magnetization of the core 21. The current (magnetic energy) is supplied to the output terminal TA1 through the primary winding L1. As a result, the current directions of the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1 are opposite to each other, the DC magnetization in the core 21 is offset, and the core 21 is less likely to be magnetically saturated. Therefore, even if the winding (coil) is small compared to the conventional case, a larger amount of power can be handled. That is, the step-down DC / DC converter 16 can be reduced in size.

また端子ＴＡ１から出力される直流電圧Ｖ１は、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に対して、端子ＴＡ１と共通端子ｃとの間にインダクタＬ０を追加したので、入力電圧Ｖ２に対する出力電圧Ｖ１の降圧機能は、インダクタＬ０に基づく誘導起電力と、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２による誘導起電力との和として実現される。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６による降圧動作は、ゲート信号ＳＷ２，ＳＷ４のデューティ（ｔ２）を５０％以下で可変にすることにより、入力電圧Ｖ２を０倍〜０．５倍の範囲で所望の値に降圧することが可能となる。   Further, since the inductor L0 is added between the terminal TA1 and the common terminal c with respect to the primary winding L1 of the transformer T1, the DC voltage V1 output from the terminal TA1 is equal to the output voltage V1 with respect to the input voltage V2. The step-down function is realized as the sum of the induced electromotive force based on the inductor L0 and the induced electromotive force generated by the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1. As a result, the step-down operation by the DC / DC converter 16 makes the input voltage V2 in the range of 0 to 0.5 times desired by changing the duty (t2) of the gate signals SW2 and SW4 to 50% or less. It is possible to step down to a value.

次に図１５〜図２０を参照して本発明の第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータを説明する。第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータは第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の変形例である。図１５等において、図２等で説明した要素には同一の符号を付し、重複説明は省略する。   Next, a DC / DC converter according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The DC / DC converter according to the second embodiment is a modification of the DC / DC converter 16 of the first embodiment. In FIG. 15 and the like, the elements described in FIG.

第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ３１においても昇圧動作と降圧動作が行われる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の昇圧動作は図１７と図１８を参照して説明し、降圧動作は図１９と図２０を参照して説明する。回路各部に流れる各種電流の波形については、第１実施形態での説明で用いた図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４を援用して説明する。   Also in the DC / DC converter 31 according to the second embodiment, the step-up operation and the step-down operation are performed. The step-up operation of the DC / DC converter 31 will be described with reference to FIGS. 17 and 18, and the step-down operation will be described with reference to FIGS. The waveforms of various currents flowing through each part of the circuit will be described with the aid of FIGS. 4, 6, 8, 10, 12, and 14 used in the description of the first embodiment.

図１５と図１６に基づき第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ３１の回路構成を説明する。図１５においてＤＣ／ＤＣコンバータ３１は２ポート回路（四端子回路）で表現される。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの場合には左側ポートが低電圧側の入力ポート、右側ポートが高電圧側の出力ポートとなる。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの場合には、右側ポートが高電圧側の入力ポート、左側ポートが低電圧側の出力ポートとなる。   A circuit configuration of the DC / DC converter 31 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. In FIG. 15, the DC / DC converter 31 is represented by a two-port circuit (four-terminal circuit). In the case of a step-up DC / DC converter, the left port is an input port on the low voltage side, and the right port is an output port on the high voltage side. In the case of a step-down DC / DC converter, the right port is an input port on the high voltage side, and the left port is an output port on the low voltage side.

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、第１実施形態の場合と同様に平滑コンデンサＣ１、インダクタ（コイル）Ｌ０、変圧器（トランス）Ｔ１、４つのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４、平滑コンデンサＣ２を備え、さらに新たに２つのダイオード３２，３３を備えて構成されている。低電圧側ポートの正極端子ＴＡ１には直流電圧Ｖ１が入力され、高電圧側ポートの正極端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が出力される。符号Ｅ１は共通基準端子（アース端子）を示している。   As in the first embodiment, the DC / DC converter 31 includes a smoothing capacitor C1, an inductor (coil) L0, a transformer (transformer) T1, four switch elements SW1, SW2, SW3, SW4, and a smoothing capacitor C2. Further, two diodes 32 and 33 are further provided. The DC voltage V1 is input to the positive terminal TA1 of the low voltage side port, and the DC voltage V2 (> V1) is output to the positive terminal TA2 of the high voltage side port. Reference numeral E1 indicates a common reference terminal (ground terminal).

変圧器Ｔ１はコア２１と１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とによって構成される。１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２は逆巻き結線による接続関係で接続され、１：１の巻数比を有する。本実施形態では、１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２のそれぞれは中間タップ３４，３５を備えている。例えば中間タップ３４は、図１６に示すように、１次巻線Ｌ１をｎ1：ｎ2の巻数比で分割する。巻数比をｎ1：ｎ2とすると、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の昇圧率ＮはＮ＝（ｎ1＋ｎ2）／ｎ1＋１で決められる。この分割率は、本発明が適用されるシステムの昇降圧要求に応じて決定される。 The transformer T1 includes a core 21, a primary winding L1, and a secondary winding L2. The primary winding L1 and the secondary winding L2 are connected by a reverse winding connection, and have a turns ratio of 1: 1. In the present embodiment, each of the primary winding L1 and the secondary winding L2 includes intermediate taps 34 and 35. For example, as shown in FIG. 16, the intermediate tap 34 divides the primary winding L < b > 1 with a turns ratio of n 1 : n 2 . When the turns ratio is n 1 : n 2 , the boost ratio N of the boost DC / DC converter 31 is determined by N = (n 1 + n 2 ) / n 1 +1. This division ratio is determined according to the step-up / step-down request of the system to which the present invention is applied.

上記ＤＣ／ＤＣコンバータ３１において、端子ＴＡ１にはインダクタＬ０の一端が接続され、インダクタＬ０の他端には変圧器Ｔ１における１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２の共通端子ｃが接続される。さらにＤＣ／ＤＣコンバータ３１では、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１の他端子と端子ＴＡ２との間に上記ダイオード３２が接続され、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２の他端子と端子ＴＡ２との間に上記ダイオード３３が接続されている。   In the DC / DC converter 31, one end of the inductor L0 is connected to the terminal TA1, and the common terminal c of the primary winding L1 and the secondary winding L2 in the transformer T1 is connected to the other end of the inductor L0. . Further, in the DC / DC converter 31, the diode 32 is connected between the other terminal of the primary winding L1 of the transformer T1 and the terminal TA2, and the other terminal of the secondary winding L2 of the transformer T1 and the terminal TA2. The diode 33 is connected between the two.

上記変圧器Ｔ１では、さらに、１次巻線Ｌ１の中間タップ３４と共通基準端子Ｅ１との間にはスイッチ素子ＳＷ１のコレクタ・エミッタ間が接続され、同中間タップ３４と端子ＴＡ２との間にはスイッチ素子ＳＷ２のエミッタ・コレクタ間が接続される。また２次巻線Ｌ２の中間タップ３５と共通基準端子Ｅ１との間にはスイッチ素子ＳＷ３のコレクタ・エミッタ間が接続され、同中間タップ３５と端子ＴＡ２との間にはスイッチ素子ＳＷ４のエミッタ・コレクタ間が接続される。４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のゲートＧ１〜Ｇ４には前述した制御装置１９から各スイッチ素子のオン・オフ動作を制御するためのゲート信号ＳＧ１〜ＳＧ４が与えられる。各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４のコレクタ・エミッタ間にはエミッタからコレクタに向かって順方向のダイオード２２が並列に設けられている。   In the transformer T1, the collector and the emitter of the switch element SW1 are connected between the intermediate tap 34 of the primary winding L1 and the common reference terminal E1, and between the intermediate tap 34 and the terminal TA2. Is connected between the emitter and collector of the switch element SW2. The collector and emitter of the switch element SW3 are connected between the intermediate tap 35 of the secondary winding L2 and the common reference terminal E1, and the emitter and emitter of the switch element SW4 are connected between the intermediate tap 35 and the terminal TA2. The collectors are connected. Gate signals SG1 to SG4 for controlling the on / off operation of each switch element are supplied from the control device 19 to the gates G1 to G4 of the four switch elements SW1 to SW4. Between the collector and emitter of each switch element SW1 to SW4, a forward diode 22 is provided in parallel from the emitter to the collector.

上記において、変圧器Ｔ１とその１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２とスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４の特性・作用、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４に与えられるゲート信号ＳＧ１〜ＳＧ４の波形特性は、それぞれ、第１実施形態で説明したものと同一である。   In the above, the characteristics and operation of the transformer T1, its primary winding L1 and secondary winding L2, and the switch elements SW1 to SW4, and the waveform characteristics of the gate signals SG1 to SG4 given to the switch elements SW1 to SW4 are respectively This is the same as that described in the first embodiment.

次に図１７と図１８を参照してＤＣ／ＤＣコンバータ３１の昇圧動作を説明する。昇圧動作では、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３の各ゲートにはゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３を与え、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４の各ゲートにはオフ信号（ＯＦＦ）を与える。図１７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１でゲート信号ＳＧ１によりスイッチ素子ＳＷ１のみをオンして変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。このときスイッチ素子ＳＷ３はゲート信号ＳＧ３によりオフの状態にある。また図１８はＤＣ／ＤＣコンバータ３１でゲート信号ＳＧ３によりスイッチ素子ＳＷ３のみをオンして変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。このときスイッチ素子ＳＷ１はゲート信号ＳＧ１によりオフの状態にある。   Next, the boosting operation of the DC / DC converter 31 will be described with reference to FIGS. In the step-up operation, gate signals SG1 and SG3 are applied to the gates of the switch elements SW1 and SW3, and an off signal (OFF) is applied to the gates of the switch elements SW2 and SW4. FIG. 17 shows the flow of current in each part of the circuit when the DC / DC converter 31 turns on only the switch element SW1 by the gate signal SG1 and energizes the primary winding L1 of the transformer T1. At this time, the switch element SW3 is in an OFF state by the gate signal SG3. FIG. 18 shows the current flow in each part of the circuit when the DC / DC converter 31 turns on only the switch element SW3 by the gate signal SG3 and energizes the secondary winding L2 of the transformer T1. At this time, the switch element SW1 is turned off by the gate signal SG1.

図１７に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３１において、スイッチ素子ＳＷ１のゲートにはゲート信号ＳＧ１が供給され、ゲート信号ＳＧ１がオン（ＯＮ）であるときスイッチ素子ＳＷ１はオン動作する。端子ＴＡ１には直流電圧Ｖ１が入力されているので、スイッチ素子ＳＷ１がオン動作すると、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１には中間タップ３４を経由して励磁電流Ｉ１が流れる。この励磁電流Ｉ１は、端子ＴＡ１、インダクタＬ０、１次巻線Ｌ１、中間タップ３４、スイッチ素子ＳＷ１のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ１がオンである間、励磁電流Ｉ１は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ１がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ１は減少し、最後にゼロになる。ゲート信号ＳＧ１がオフになった後に一定時間生じる励磁電流Ｉ１−１は、１次巻線Ｌ１、中間タップ３４、スイッチ素子ＳＷ２のダイオード２２を通って端子ＴＡ２へ流れる。   In the DC / DC converter 31 shown in FIG. 17, the gate signal SG1 is supplied to the gate of the switch element SW1, and the switch element SW1 is turned on when the gate signal SG1 is on. Since the DC voltage V1 is input to the terminal TA1, when the switch element SW1 is turned on, the exciting current I1 flows through the intermediate winding 34 in the primary winding L1 of the transformer T1. This exciting current I1 flows through the route of the terminal TA1, the inductor L0, the primary winding L1, the intermediate tap 34, and the switch element SW1. While the gate signal SG1 is on, the exciting current I1 gradually increases. When the gate signal SG1 is turned off (OFF), the exciting current I1 decreases and finally becomes zero. An exciting current I1-1 generated for a predetermined time after the gate signal SG1 is turned off flows through the primary winding L1, the intermediate tap 34, and the diode 22 of the switch element SW2 to the terminal TA2.

変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に上記励磁電流Ｉ１が流れると、２次巻線Ｌ２に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ２が生じる。励起電流I２はダイオード３３を経由して端子ＴＡ２へ流れる。２次巻線Ｌ２の励起電流Ｉ２は、励磁電流Ｉ１と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ２によって平滑コンデンサＣ２は充電され、その結果、端子ＴＡ２には励起電流Ｉ２に基づき直流電圧Ｖ２が出力される。   When the excitation current I1 flows through the primary winding L1 of the transformer T1, the excitation current I2 is generated in the secondary winding L2 based on the mutual induction action. Excitation current I2 flows to terminal TA2 via diode 33. The excitation current I2 of the secondary winding L2 occurs with substantially the same change characteristics as the excitation current I1 and substantially the same value based on the turns ratio (1: 1). The smoothing capacitor C2 is charged by the excitation current I2, and as a result, the DC voltage V2 is output to the terminal TA2 based on the excitation current I2.

次に図１８の動作例を説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１において、スイッチ素子ＳＷ３のゲートにゲート信号ＳＧ３が供給され、ゲート信号ＳＧ３がオン（ＯＮ）であるときスイッチ素子ＳＷ３はオン動作する。端子ＴＡ１には直流電圧Ｖ１が入力されており、スイッチ素子ＳＷ３がオン動作すると、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２には励磁電流Ｉ３が流れる。この励磁電流Ｉ３は、端子ＴＡ１、インダクタＬ０、２次巻線Ｌ２、中間タップ３５、スイッチ素子ＳＷ３のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ３がオンである間、励磁電流Ｉ３は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ３がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ３は減少し、最後にゼロになる。ゲート信号ＳＧ３がオフになった後に一定時間生じる励磁電流Ｉ３−１は、２次巻線Ｌ２、中間タップ３５、スイッチ素子ＳＷ４のダイオード２２を通って端子ＴＡ２へ流れる。   Next, an operation example of FIG. 18 will be described. In the DC / DC converter 31, when the gate signal SG3 is supplied to the gate of the switch element SW3 and the gate signal SG3 is on (ON), the switch element SW3 is turned on. When the DC voltage V1 is input to the terminal TA1 and the switch element SW3 is turned on, the exciting current I3 flows through the secondary winding L2 of the transformer T1. This exciting current I3 flows through the route of the terminal TA1, the inductor L0, the secondary winding L2, the intermediate tap 35, and the switch element SW3. While the gate signal SG3 is on, the exciting current I3 gradually increases. When the gate signal SG3 is turned off (OFF), the exciting current I3 decreases and finally becomes zero. The exciting current I3-1 generated for a certain time after the gate signal SG3 is turned off flows through the secondary winding L2, the intermediate tap 35, and the diode 22 of the switch element SW4 to the terminal TA2.

変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に励磁電流Ｉ３が流れると、１次巻線Ｌ１に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ４が流れる。１次巻線Ｌ１の励起電流Ｉ４は、励磁電流Ｉ３と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ４によって平滑コンデンサＣ２は充電され、その結果、端子ＴＡ２には励起電流Ｉ４に基づき直流電圧Ｖ２が出力される。   When the excitation current I3 flows through the secondary winding L2 of the transformer T1, the excitation current I4 flows through the primary winding L1 based on the mutual induction action. The excitation current I4 of the primary winding L1 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I3, and is generated with substantially the same value based on the turn ratio (1: 1). The smoothing capacitor C2 is charged by the excitation current I4. As a result, the DC voltage V2 is output to the terminal TA2 based on the excitation current I4.

以上のごとくＤＣ／ＤＣコンバータ３１の昇圧動作によれば、第１に、スイッチ素子ＳＷ１がオンしかつスイッチ素子ＳＷ３がオフすると、１次巻線Ｌ１に励磁電流が流れ、同時に２次巻線Ｌ２にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この２次巻線Ｌ２を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ２側に供給される。第２に、スイッチ素子ＳＷ３がオンしかつスイッチ素子ＳＷ１がオフすると、２次巻線Ｌ２に励磁電流が流れ、同時に１次巻線Ｌ１にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この１次巻線Ｌ１を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ２側に供給される。これによって、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２のそれぞれの電流の向きが反対になり、コア２１における直流磁化が相殺され、コア２１が磁気飽和しにくくなる。従って、従来に比較し小さい巻線（コイル）であってもより大きな電力を扱うことができる。すなわち昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の小型化を達成することができる。   As described above, according to the boosting operation of the DC / DC converter 31, first, when the switch element SW1 is turned on and the switch element SW3 is turned off, an exciting current flows in the primary winding L1, and at the same time, the secondary winding L2 In addition, an excitation current flows in a direction to cancel the magnetization of the core 21, and current (magnetic energy) is supplied to the output terminal TA2 side through the secondary winding L2. Second, when the switch element SW3 is turned on and the switch element SW1 is turned off, an exciting current flows in the secondary winding L2, and simultaneously, an exciting current also flows in the primary winding L1 in a direction to cancel the magnetization of the core 21. The current (magnetic energy) is supplied to the output terminal TA2 through the primary winding L1. As a result, the current directions of the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1 are opposite to each other, the DC magnetization in the core 21 is offset, and the core 21 is less likely to be magnetically saturated. Therefore, even if the winding (coil) is small compared to the conventional case, a larger amount of power can be handled. That is, the step-up DC / DC converter 31 can be reduced in size.

また端子ＴＡ２から出力される直流電圧Ｖ２は、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に対して、端子ＴＡ１と共通端子ｃとの間にインダクタＬ０を追加したので、入力電圧Ｖ１に対する出力電圧Ｖ２の昇圧機能は、インダクタＬ０に基づく誘導起電力と、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２による誘導起電力との和として実現される。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６による昇圧動作は、ゲート信号ＳＷ１，ＳＷ３のデューティ（ｔ２）を５０％以下で可変にすることにより、入力電圧Ｖ１を１〜Ｎ倍の範囲で所望の値に昇圧することが可能となる。   Further, since the inductor L0 is added between the terminal TA1 and the common terminal c with respect to the primary winding L1 of the transformer T1, the DC voltage V2 output from the terminal TA2 is equal to the output voltage V2 with respect to the input voltage V1. The step-up function is realized as the sum of the induced electromotive force based on the inductor L0 and the induced electromotive force generated by the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1. As a result, the boosting operation by the DC / DC converter 16 boosts the input voltage V1 to a desired value in the range of 1 to N times by changing the duty (t2) of the gate signals SW1 and SW3 to 50% or less. It becomes possible to do.

次に図１９と図２０を参照してＤＣ／ＤＣコンバータ３１の降圧動作を説明する。降圧動作では、スイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４の各ゲートにはゲート信号ＳＧ２，ＳＧ４を与え、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３の各ゲートにはオフ信号（ＯＦＦ）を与える。図１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１でゲート信号ＳＧ２によりスイッチ素子ＳＷ２のみをオンして変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。このときスイッチ素子ＳＷ４はゲート信号ＳＧ４によりオフの状態にある。また図２０はＤＣ／ＤＣコンバータ３１でゲート信号ＳＧ４によりスイッチ素子ＳＷ４のみをオンして変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に通電させるときの回路各部の電流の流れを示している。このときスイッチ素子ＳＷ２はゲート信号ＳＧ２によりオフの状態にある。   Next, the step-down operation of the DC / DC converter 31 will be described with reference to FIG. 19 and FIG. In the step-down operation, gate signals SG2 and SG4 are applied to the gates of the switch elements SW2 and SW4, and an off signal (OFF) is applied to the gates of the switch elements SW1 and SW3. FIG. 19 shows the flow of current in each part of the circuit when the DC / DC converter 31 turns on only the switch element SW2 by the gate signal SG2 and energizes the primary winding L1 of the transformer T1. At this time, the switch element SW4 is in an OFF state by the gate signal SG4. FIG. 20 shows the current flow in each part of the circuit when the DC / DC converter 31 turns on only the switch element SW4 by the gate signal SG4 and energizes the secondary winding L2 of the transformer T1. At this time, the switch element SW2 is in an OFF state by the gate signal SG2.

図１９に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３１において、スイッチ素子ＳＷ２のゲートにスイッチ素子ＳＷ２をオン・オフさせるゲート信号ＳＧ２が供給され、ゲート信号ＳＧ２がオン（ＯＮ）であるとき、スイッチ素子ＳＷ２はオン動作する。端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２が入力されているので、スイッチ素子ＳＷ２がオン動作すると、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１には励磁電流Ｉ１１が流れる。この励磁電流Ｉ１１は、端子ＴＡ２、スイッチ素子ＳＷ２、中間タップ３４、１次巻線Ｌ１、インダクタＬ０、端子ＴＡ１のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ２がオンである間、励磁電流Ｉ１１は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ２がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ１１は減少し、最後にゼロになる。ゲート信号ＳＧ２がオフになった後一定時間生じる励磁電流Ｉ１１−１は、スイッチ素子ＳＷ１のダイオード２２、１次巻線Ｌ１、インダクタＬ０を通って端子ＴＡ１へ流れる。   In the DC / DC converter 31 shown in FIG. 19, when the gate signal SG2 for turning on / off the switch element SW2 is supplied to the gate of the switch element SW2, and the gate signal SG2 is on (ON), the switch element SW2 is on. Operate. Since the DC voltage V2 is input to the terminal TA2, when the switch element SW2 is turned on, the exciting current I11 flows through the primary winding L1 of the transformer T1. This exciting current I11 flows through the route of the terminal TA2, the switch element SW2, the intermediate tap 34, the primary winding L1, the inductor L0, and the terminal TA1. While the gate signal SG2 is on, the exciting current I11 gradually increases. When the gate signal SG2 is turned off, the exciting current I11 decreases and finally becomes zero. The exciting current I11-1 generated for a certain time after the gate signal SG2 is turned off flows to the terminal TA1 through the diode 22, the primary winding L1, and the inductor L0 of the switch element SW1.

変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に励磁電流Ｉ１１が流れるとき、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ１の場合には２次巻線Ｌ２に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ１２が生じ、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ１の場合には励起電流は生ぜず、０になる。励起電流I１２は、スイッチ素子ＳＷ３のダイオード２２を経由して端子ＴＡ１へ流れる。２次巻線Ｌ２の励起電流Ｉ１２は、励磁電流Ｉ１１と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ１２によって平滑コンデンサＣ１は充電され、その結果、端子ＴＡ１には励起電流Ｉ１２に基づき直流電圧Ｖ１が出力される。   When the exciting current I11 flows through the primary winding L1 of the transformer T1, when V2-V1> V1, the exciting current I12 is generated in the secondary winding L2 based on the mutual induction action, and when V2-V1 <V1. No excitation current is generated in, and becomes zero. The excitation current I12 flows to the terminal TA1 via the diode 22 of the switch element SW3. The excitation current I12 of the secondary winding L2 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I11, and is generated with substantially the same value based on the turns ratio (1: 1). The smoothing capacitor C1 is charged by the excitation current I12. As a result, the DC voltage V1 is output to the terminal TA1 based on the excitation current I12.

次に図２０の動作例を説明する。図２０に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３１において、スイッチ素子ＳＷ４のゲートにスイッチ素子ＳＷ４をオン・オフさせるゲート信号ＳＧ４が供給され、ゲート信号ＳＧ４がオン（ＯＮ）であるときスイッチ素子ＳＷ４はオン動作する。端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２が入力されており、スイッチ素子ＳＷ４はオン動作すると、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２には励磁電流Ｉ１３が流れる。この励磁電流Ｉ１３は、端子ＴＡ２、スイッチ素子ＳＷ４、中間タップ３５、２次巻線Ｌ２、インダクタＬ０のルートを流れる。ゲート信号ＳＧ４がオンである間、励磁電流Ｉ１３は次第に増加する。ゲート信号ＳＧ４がオフ（ＯＦＦ）になると、励磁電流Ｉ１３は減少し、最後にゼロになる。ゲート信号ＳＧ４がオフになった後一定時間生じる励磁電流Ｉ１３−１は、スイッチＳＷ３のダイオード２２、２次巻線Ｌ２、インダクタＬ０を通って端子ＴＡ１へ流れる。   Next, an operation example of FIG. 20 will be described. In the DC / DC converter 31 shown in FIG. 20, the gate signal SG4 for turning on / off the switch element SW4 is supplied to the gate of the switch element SW4, and the switch element SW4 is turned on when the gate signal SG4 is on (ON). To do. When the DC voltage V2 is input to the terminal TA2 and the switch element SW4 is turned on, the exciting current I13 flows through the secondary winding L2 of the transformer T1. This exciting current I13 flows through the route of the terminal TA2, the switch element SW4, the intermediate tap 35, the secondary winding L2, and the inductor L0. While the gate signal SG4 is on, the exciting current I13 gradually increases. When the gate signal SG4 is turned off (OFF), the exciting current I13 decreases and finally becomes zero. The exciting current I13-1 generated for a certain time after the gate signal SG4 is turned off flows to the terminal TA1 through the diode 22, the secondary winding L2, and the inductor L0 of the switch SW3.

変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に上記のごとき励磁電流Ｉ１３が流れるとき、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ１の場合には１次巻線Ｌ１に相互誘導作用に基づき励起電流Ｉ１４が生じ、Ｖ２−Ｖ１＜Ｖ１の場合には励起電流は生ぜず、０になる。１次巻線Ｌ１の励起電流Ｉ１４は、励磁電流Ｉ１３と実質的に同形の変化特性で生じ、かつ巻数比（１：１）に基づき実質的に同じ値で生じる。励起電流Ｉ１４によって平滑コンデンサＣ１は充電され、その結果、端子ＴＡ１には励起電流Ｉ１４に基づき直流電圧Ｖ１が出力される。   When the excitation current I13 as described above flows through the secondary winding L2 of the transformer T1, if V2-V1> V1, the excitation current I14 is generated in the primary winding L1 based on the mutual induction action, and V2-V1 < In the case of V1, no excitation current is generated and it becomes zero. The excitation current I14 of the primary winding L1 is generated with substantially the same change characteristics as the excitation current I13, and is generated with substantially the same value based on the turns ratio (1: 1). The smoothing capacitor C1 is charged by the excitation current I14. As a result, the DC voltage V1 is output to the terminal TA1 based on the excitation current I14.

以上のごとくＤＣ／ＤＣコンバータ３１の降圧動作によれば、第１に、スイッチ素子ＳＷ２がオンしかつスイッチ素子ＳＷ４がオフすると、１次巻線Ｌ１に励磁電流が流れ、同時に２次巻線Ｌ２にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この２次巻線Ｌ２を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ１側に供給される。第２に、スイッチ素子ＳＷ４がオンしかつスイッチ素子ＳＷ２がオフすると、２次巻線Ｌ２に励磁電流が流れ、同時に１次巻線Ｌ１にもコア２１の磁化を相殺する方向に励起電流が流れ、この１次巻線Ｌ１を通して電流（磁気エネルギ）が出力端子ＴＡ１側に供給される。これによって、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２のそれぞれの電流の向きが反対になり、コア２１における直流磁化が相殺され、コア２１が磁気飽和しにくくなる。従って、従来に比較し小さい巻線（コイル）であってもより大きな電力を扱うことができる。すなわち降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の小型化を達成することができる。   As described above, according to the step-down operation of the DC / DC converter 31, first, when the switch element SW2 is turned on and the switch element SW4 is turned off, an exciting current flows through the primary winding L1, and at the same time, the secondary winding L2 In addition, an excitation current flows in a direction to cancel the magnetization of the core 21, and current (magnetic energy) is supplied to the output terminal TA1 side through the secondary winding L2. Second, when the switch element SW4 is turned on and the switch element SW2 is turned off, an exciting current flows through the secondary winding L2, and at the same time, an exciting current flows through the primary winding L1 in a direction that cancels the magnetization of the core 21. The current (magnetic energy) is supplied to the output terminal TA1 through the primary winding L1. As a result, the current directions of the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1 are opposite to each other, the DC magnetization in the core 21 is offset, and the core 21 is less likely to be magnetically saturated. Therefore, even if the winding (coil) is small compared to the conventional case, a larger amount of power can be handled. That is, the step-down DC / DC converter 16 can be reduced in size.

また端子ＴＡ１から出力される直流電圧Ｖ１は、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に対して、端子ＴＡ１と共通端子ｃとの間にインダクタＬ０を追加したので、入力電圧Ｖ２に対する出力電圧Ｖ１の降圧機能は、インダクタＬ０に基づく誘導起電力と、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２による誘導起電力との和として実現される。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６による降圧動作は、ゲート信号ＳＷ２，ＳＷ４のデューティ（ｔ２）を５０％以下で可変にすることにより、入力電圧Ｖ２を０〜１／Ｎ倍の範囲で所望の値に降圧することが可能となる。   Further, since the inductor L0 is added between the terminal TA1 and the common terminal c with respect to the primary winding L1 of the transformer T1, the DC voltage V1 output from the terminal TA1 is equal to the output voltage V1 with respect to the input voltage V2. The step-down function is realized as the sum of the induced electromotive force based on the inductor L0 and the induced electromotive force generated by the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1. As a result, the step-down operation by the DC / DC converter 16 makes the input voltage V2 a desired value in the range of 0 to 1 / N times by making the duty (t2) of the gate signals SW2 and SW4 variable within 50%. It is possible to step down the pressure.

次に図２１と図２２を参照して本発明の第３実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータを説明する。第３実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータは第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ３１の変形例である。図２１等において、第２実施形態で説明した要素には同一の符号を付し、重複説明は省略する。   Next, a DC / DC converter according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The DC / DC converter according to the third embodiment is a modification of the DC / DC converter 31 of the second embodiment. In FIG. 21 etc., the same code | symbol is attached | subjected to the element demonstrated in 2nd Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.

第３実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ４１では昇圧動作が行われる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１による昇圧動作では、低電圧側入力ポートに入力される直流電圧Ｖ１が高電圧側出力ポートの直流電圧Ｖ２に昇圧される。   The DC / DC converter 41 according to the third embodiment performs a boosting operation. In the boosting operation by the DC / DC converter 41, the DC voltage V1 input to the low voltage side input port is boosted to the DC voltage V2 of the high voltage side output port.

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、第２実施形態の場合と同様に、平滑コンデンサＣ１、インダクタ（コイル）Ｌ０、変圧器（トランス）Ｔ１、２つのスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３、平滑コンデンサＣ２、２つのダイオード３２，３３を備える。また２つのスイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４は省略され、その代わりにダイオード４２，４３が接続される。低電圧側ポートの正極端子ＴＡ１には直流電圧Ｖ１が入力され、高電圧側ポートの正極端子ＴＡ２には直流電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が出力される。符号Ｅ１は共通基準端子（アース端子）を示している。   As in the case of the second embodiment, the DC / DC converter 31 includes a smoothing capacitor C1, an inductor (coil) L0, a transformer (transformer) T1, two switch elements SW1 and SW3, a smoothing capacitor C2, and two diodes 32. , 33. The two switch elements SW2 and SW4 are omitted, and diodes 42 and 43 are connected instead. The DC voltage V1 is input to the positive terminal TA1 of the low voltage side port, and the DC voltage V2 (> V1) is output to the positive terminal TA2 of the high voltage side port. Reference numeral E1 indicates a common reference terminal (ground terminal).

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１では、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１の中間タップ３４と出力端子ＴＡ２との間に出力端子ＴＡ２に向けて順方向のダイオード４２を接続すると共に、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２の中間タップ３５と出力端子ＴＡ２との間に出力端子ＴＡ２に向けて順方向のダイオード４３を接続し、これにより昇圧動作のみを行えるようにしている。その他の構成およびその作用は、第２実施形態における昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ３１の構成・作用と同じであるので、説明を省略する。   In the DC / DC converter 41, a forward diode 42 is connected to the output terminal TA2 between the intermediate tap 34 of the primary winding L1 of the transformer T1 and the output terminal TA2, and the secondary of the transformer T1. A forward diode 43 is connected to the output terminal TA2 between the intermediate tap 35 of the winding L2 and the output terminal TA2, so that only the boosting operation can be performed. Since the other configuration and its operation are the same as the configuration and operation of the step-up DC / DC converter 31 in the second embodiment, description thereof will be omitted.

一例として、図２２に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１における点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の各々の電圧変化特性を示す。点Ｐ１はスイッチ素子ＳＷ１のゲートＧ１と同電位点であり、点Ｐ２は出力端子ＴＡ２と同電位点であり、点Ｐ３は変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２の高電位側の点であり、点Ｐ４は変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２の中間タップ３５の電位を示す点である。   As an example, FIG. 22 shows voltage change characteristics of points P1, P2, P3, and P4 in the DC / DC converter 41. Point P1 is the same potential point as the gate G1 of the switch element SW1, point P2 is the same potential point as the output terminal TA2, and point P3 is a point on the high potential side of the secondary winding L2 of the transformer T1, Point P4 is a point indicating the potential of the intermediate tap 35 of the secondary winding L2 of the transformer T1.

スイッチ素子ＳＷ１のゲート信号ＳＧ１のオン・オフの電圧変化に応じて、入力電圧Ｖ１（例えば５９．８６Ｖ）に対して約２倍の出力電圧Ｖ２（例えば１０２．５９Ｖ）が出力端子ＴＡ２に出力される。   In response to the on / off voltage change of the gate signal SG1 of the switch element SW1, an output voltage V2 (for example, 102.59V) that is approximately twice the input voltage V1 (for example, 59.86V) is output to the output terminal TA2. The

図２２に示した特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ４１によれば、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３のデューティ（ｔ２）を５０％以下で変化させることにより昇圧率を１〜２．８倍で所望の値で変化させることができるという実験結果が得られた。   According to the DC / DC converter 41 having the characteristics shown in FIG. 22, by changing the duty (t2) of the gate signals SG1 and SG3 at 50% or less, the step-up rate is 1 to 2.8 times and a desired value. The experimental result that it can be changed was obtained.

上記の各実施形態において、例えば、インダクタＬ０のインダクタンス量は２０μＨであり、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２のインダクタンス量は１１０μＨであり、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の容量は４７０μＦである。このとき、例えば、入力電圧を５９．８６Ｖ、入力電流を１６．２４Ａ、入力電力を９５１．４０Ｗにすると、出力電圧は１０２．５９Ｖ、出力電流８．８９Ａ、出力電力９１２．９０Ｗとなり、変換効率は９５．９５％という高効率が確認された。   In each of the above embodiments, for example, the inductance amount of the inductor L0 is 20 μH, the inductance amount of the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T1 is 110 μH, and the capacitances of the smoothing capacitors C1 and C2 are 470 μF. At this time, for example, if the input voltage is 59.86 V, the input current is 16.24 A, and the input power is 951.40 W, the output voltage is 102.59 V, the output current is 8.89 A, and the output power is 912.90 W. As a result, a high efficiency of 95.95% was confirmed.

従来例で示したように、１つのインダクタのみで昇圧器を実現すると、インダクタにすべての昇圧機能が委ねられ、非常に大型で重いインダクタが必要になってしまう。また１つのインダクタのみで高い昇圧率を実現しようとすると、電力変換効率が低下してしまう。一方、本発明に係る構成では、小型のインダクタＬ０が主として入力波形の緩和／可変機能を果たし、昇降圧動作は磁気結合型の変圧器Ｔ１が効率よく行うので、小型・軽量であって、高効率の昇降圧機能部（Ｌ０＋Ｔ１）が実現される。   As shown in the conventional example, when a booster is realized with only one inductor, all boosting functions are entrusted to the inductor, and a very large and heavy inductor is required. Further, if it is attempted to achieve a high step-up rate with only one inductor, the power conversion efficiency is lowered. On the other hand, in the configuration according to the present invention, the small inductor L0 mainly performs the relaxation / variation function of the input waveform, and the step-up / step-down operation is efficiently performed by the magnetically coupled transformer T1. An efficient step-up / step-down function unit (L0 + T1) is realized.

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective configurations are as follows. It is only an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

本発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、電気自動車の電源部や各種電気機器の電源部に利用される。   The DC / DC converter of the present invention is used for a power supply unit of an electric vehicle and a power supply unit of various electric devices.

本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータが適用される電気自動車の電気システムを示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electric system of an electric vehicle to which a DC / DC converter according to the present invention is applied. 本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第１実施形態を示す電気回路図である。1 is an electric circuit diagram showing a first embodiment of a DC / DC converter according to the present invention. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧型として用いる場合の構成図である。It is a block diagram at the time of using the DC / DC converter of 1st Embodiment as a step-up type. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧型として用いる場合のゲート信号ＳＧ１，ＳＧ３の波形図である。It is a wave form diagram of gate signals SG1 and SG3 when the DC / DC converter of the first embodiment is used as a boost type. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を説明するための第１の昇圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 1st voltage boost operation example for demonstrating the voltage boost operation of the DC / DC converter of 1st Embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの第１の昇圧動作例における波形図である。It is a wave form diagram in the 1st step-up operation example of the DC / DC converter of a 1st embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を説明するための第２の昇圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd voltage boost operation example for demonstrating the voltage boost operation of the DC / DC converter of 1st Embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの第２の昇圧動作例における波形図である。It is a wave form diagram in the 2nd voltage boosting operation example of the DC / DC converter of 1st Embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータを降圧型として用いる場合の構成図である。It is a block diagram at the time of using the DC / DC converter of 1st Embodiment as a pressure | voltage fall type. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータを降圧型として用いる場合のゲート信号ＳＧ２，ＳＧ４の波形図である。It is a wave form diagram of gate signals SG2 and SG4 when the DC / DC converter of the first embodiment is used as a step-down type. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を説明するための第１の降圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 1st pressure | voltage fall operation example for demonstrating the pressure | voltage fall operation of the DC / DC converter of 1st Embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの第１の降圧動作例における波形図である。It is a wave form diagram in the 1st step-down operation example of the DC / DC converter of a 1st embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を説明するための第２の降圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd step-down operation example for demonstrating the step-down operation of the DC / DC converter of 1st Embodiment. 第１実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの第２の降圧動作例における波形図である。It is a wave form diagram in the 2nd step-down operation example of the DC / DC converter of 1st Embodiment. 本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第２実施形態を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows 2nd Embodiment of the DC / DC converter which concerns on this invention. 第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの変圧器における中間タップに基づく巻数比を説明する図である。It is a figure explaining the turns ratio based on the intermediate tap in the transformer of the DC / DC converter of 2nd Embodiment. 第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を説明するための第１の昇圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 1st voltage boost operation example for demonstrating the voltage boost operation of the DC / DC converter of 2nd Embodiment. 第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を説明するための第２の昇圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd step-up operation example for demonstrating the step-up operation of the DC / DC converter of 2nd Embodiment. 第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を説明するための第１の降圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 1st step-down operation example for demonstrating the step-down operation of the DC / DC converter of 2nd Embodiment. 第２実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を説明するための第２の降圧動作例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd step-down operation example for demonstrating the step-down operation of the DC / DC converter of 2nd Embodiment. 本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第３実施形態を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows 3rd Embodiment of the DC / DC converter which concerns on this invention. 第３実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの回路各部の代表的な電圧変化を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the typical voltage change of each circuit part of the DC / DC converter of 3rd Embodiment. 従来のＤＣ／ＤＣコンバータを示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the conventional DC / DC converter.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電気システム
１６，３１，４１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１９ 制御装置
２１ コア
２２ ダイオード
３２，３３ ダイオード
３４，３５ 中間タップ
４２，４３ ダイオード
Ｌ０ インダクタ
Ｌ１ １次巻線
Ｌ２ ２次巻線
Ｔ１ 変圧器
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ素子
ＳＧ１〜ＳＧ４ ゲート信号
ＴＡ１ 端子
ＴＡ２ 端子
Ｅ１ 共通基準端子（アース端子） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrical system 16,31,41 DC / DC converter 19 Control apparatus 21 Core 22 Diode 32,33 Diode 34,35 Intermediate tap 42,43 Diode L0 Inductor L1 Primary winding L2 Secondary winding T1 Transformers SW1-SW4 Switch element SG1 to SG4 Gate signal TA1 terminal TA2 terminal E1 Common reference terminal (ground terminal)

Claims (14)

低電圧側ポートと高電圧側ポートを有する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
低電圧側ポートの正極端子に一端が接続されるインダクタと、
１次巻線と２次巻線が逆巻き結線に接続され、前記インダクタの他端に前記１次巻線と前記２次巻線の共通端子を接続する磁気相殺型の変圧器と、
共通基準端子へ流れる前記１次巻線の通電を制御する第１スイッチ手段と、
前記高電圧側ポートの正極端子へ流れる前記１次巻線の通電を制御する第２スイッチ手段と、
前記共通基準端子へ流れる前記２次巻線の通電を制御する第３スイッチ手段と、
前記高電圧側ポートの前記正極端子へ流れる前記２次巻線の通電を制御する第４スイッチ手段と、
を有することを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 A step-up / step-down DC / DC converter having a low voltage side port and a high voltage side port,
An inductor having one end connected to the positive terminal of the low voltage side port;
A magnetic canceling type transformer in which a primary winding and a secondary winding are connected to a reverse winding, and a common terminal of the primary winding and the secondary winding is connected to the other end of the inductor;
First switch means for controlling energization of the primary winding flowing to the common reference terminal;
Second switch means for controlling energization of the primary winding flowing to the positive terminal of the high voltage side port;
Third switch means for controlling energization of the secondary winding flowing to the common reference terminal;
Fourth switch means for controlling energization of the secondary winding flowing to the positive terminal of the high-voltage side port;
A DC / DC converter characterized by comprising: 制御手段から前記第１スイッチ手段と前記第３スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、前記第１スイッチ手段と前記第３スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して昇圧動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   An ON / OFF control signal is supplied from the control means to the first switch means and the third switch means, and the ON / OFF operation of each of the first switch means and the third switch means is alternately controlled to raise the voltage. The DC / DC converter according to claim 1, wherein: 前記オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより昇圧率を可変にすることを特徴とする請求項２記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   3. The DC / DC converter according to claim 2, wherein the step-up rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable. 制御手段から前記第２スイッチ手段と前記第４スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、前記第２スイッチ手段と前記第４スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して降圧動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   An on / off control signal is given from the control means to the second switch means and the fourth switch means, and the on / off operations of the second switch means and the fourth switch means are alternately controlled to perform step-down operation. The DC / DC converter according to claim 1, wherein: 前記オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより降圧率を可変にすることを特徴とする請求項４記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   5. The DC / DC converter according to claim 4, wherein the step-down rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable. 低電圧側ポートと高電圧側ポートを有する昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
低電圧側ポートの正極端子に一端が接続されるインダクタと、
１次巻線と２次巻線が逆巻き結線に接続され、前記インダクタの他端に前記１次巻線と前記２次巻線の共通端子を接続する磁気相殺型の変圧器と、
前記変圧器の前記１次巻線の他端子と前記高電圧側ポートの正極端子とを接続する第１ダイオードと、
前記変圧器の前記２次巻線の他端子と前記高電圧側ポートの前記正極端子とを接続する第２ダイオードと、
前記１次巻線の中間タップと共通基準端子との間に接続され、前記１次巻線の前記中間タップから前記共通基準端子へ流れる電流を制御する第１スイッチ手段と、
前記１次巻線の前記中間タップと前記高電圧側ポートの前記正極端子との間に接続され、前記１次巻線の前記中間タップから前記高電圧側ポートの前記正極端子へ流れる電流を制御する第２スイッチ手段と、
前記２次巻線の中間タップと前記共通基準端子との間に接続され、前記２次巻線の前記中間タップから前記共通基準端子へ流れる電流を制御する第３スイッチ手段と、
前記２次巻線の前記中間タップと前記高電圧側ポートの前記正極端子との間に接続され、前記２次巻線の前記中間タップから前記高電圧側ポートの前記正極端子へ流れる電流を制御する第４スイッチ手段と、
を有することを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 A step-up / step-down DC / DC converter having a low voltage side port and a high voltage side port,
An inductor having one end connected to the positive terminal of the low voltage side port;
A magnetic canceling type transformer in which a primary winding and a secondary winding are connected to a reverse winding, and a common terminal of the primary winding and the secondary winding is connected to the other end of the inductor;
A first diode connecting the other terminal of the primary winding of the transformer and a positive terminal of the high voltage side port;
A second diode connecting the other terminal of the secondary winding of the transformer and the positive terminal of the high voltage side port;
A first switch means connected between an intermediate tap of the primary winding and a common reference terminal and controlling a current flowing from the intermediate tap of the primary winding to the common reference terminal;
Connected between the intermediate tap of the primary winding and the positive terminal of the high voltage side port, and controls a current flowing from the intermediate tap of the primary winding to the positive terminal of the high voltage side port Second switch means for
A third switch means, connected between the intermediate tap of the secondary winding and the common reference terminal, for controlling a current flowing from the intermediate tap of the secondary winding to the common reference terminal;
Connected between the intermediate tap of the secondary winding and the positive terminal of the high voltage side port, and controls a current flowing from the intermediate tap of the secondary winding to the positive terminal of the high voltage side port A fourth switch means for
A DC / DC converter characterized by comprising: 制御手段から前記第１スイッチ手段と前記第３スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、前記第１スイッチ手段と前記第３スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して昇圧動作を行うことを特徴とする請求項６記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   An ON / OFF control signal is supplied from the control means to the first switch means and the third switch means, and the ON / OFF operation of each of the first switch means and the third switch means is alternately controlled to raise the voltage. The DC / DC converter according to claim 6, wherein: 前記オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより昇圧率を可変にすることを特徴とする請求項７記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   8. The DC / DC converter according to claim 7, wherein the step-up rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable. 制御手段から前記第２スイッチ手段と前記第４スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、前記第２スイッチ手段と前記第４スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して降圧動作を行うことを特徴とする請求項６記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   An on / off control signal is given from the control means to the second switch means and the fourth switch means, and the on / off operations of the second switch means and the fourth switch means are alternately controlled to perform step-down operation. The DC / DC converter according to claim 6, wherein: 前記オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより降圧率を可変にすることを特徴とする請求項９記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   10. The DC / DC converter according to claim 9, wherein the step-down rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable. 前記１次巻線の前記中間タップの位置で決まる巻数比に依存して昇圧率が設定されることを特徴とする請求項６記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   7. The DC / DC converter according to claim 6, wherein the step-up rate is set depending on a turn ratio determined by the position of the intermediate tap of the primary winding. 低電圧側ポートと高電圧側ポートを有する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
低電圧側ポートの正極端子に一端が接続されるインダクタと、
１次巻線と２次巻線が逆巻き結線に接続され、前記インダクタの他端に前記１次巻線と前記２次巻線の共通端子を接続する磁気相殺型の変圧器と、
前記変圧器の前記１次巻線の他端子と前記高電圧側ポートの正極端子とを接続する第１ダイオードと、
前記変圧器の前記２次巻線の他端子と前記高電圧側ポートの前記正極端子とを接続する第２ダイオードと、
前記１次巻線の中間タップと共通基準端子との間に接続され、前記１次巻線の前記中間タップから前記共通基準端子へ流れる電流を制御する第１スイッチ手段と、
前記１次巻線の前記中間タップと前記高電圧側ポートの前記正極端子との間に接続され、前記１次巻線の前記中間タップから前記高電圧側ポートの前記正極端子へ電流を流す第３ダイオードと、
前記２次巻線の中間タップと前記共通基準端子との間に接続され、前記２次巻線の前記中間タップから前記共通基準端子へ流れる電流を制御する第２スイッチ手段と、
前記２次巻線の前記中間タップと前記高電圧側ポートの前記正極端子との間に接続され、前記２次巻線の前記中間タップから前記高電圧側ポートの前記正極端子へ電流を流す第４ダイオードと、
を有することを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。 A step-up DC / DC converter having a low voltage side port and a high voltage side port,
An inductor having one end connected to the positive terminal of the low voltage side port;
A magnetic canceling type transformer in which a primary winding and a secondary winding are connected to a reverse winding, and a common terminal of the primary winding and the secondary winding is connected to the other end of the inductor;
A first diode connecting the other terminal of the primary winding of the transformer and a positive terminal of the high voltage side port;
A second diode connecting the other terminal of the secondary winding of the transformer and the positive terminal of the high voltage side port;
A first switch means connected between an intermediate tap of the primary winding and a common reference terminal and controlling a current flowing from the intermediate tap of the primary winding to the common reference terminal;
The first winding is connected between the intermediate tap of the primary winding and the positive terminal of the high voltage side port, and a current flows from the intermediate tap of the primary winding to the positive terminal of the high voltage side port. 3 diodes,
A second switch means, connected between the intermediate tap of the secondary winding and the common reference terminal, for controlling a current flowing from the intermediate tap of the secondary winding to the common reference terminal;
The second winding is connected between the intermediate tap of the secondary winding and the positive terminal of the high voltage side port, and a current flows from the intermediate tap of the secondary winding to the positive terminal of the high voltage side port. 4 diodes,
A DC / DC converter characterized by comprising: 制御手段から前記第１スイッチ手段と前記第２スイッチ手段に対しオン・オフ制御信号を与え、前記第１スイッチ手段と前記第２スイッチ手段のそれぞれのオン・オフ動作を交互に制御して昇圧動作を行うことを特徴とする請求項１２記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   An ON / OFF control signal is supplied from the control means to the first switch means and the second switch means, and the ON / OFF operation of each of the first switch means and the second switch means is alternately controlled to raise the voltage. 13. The DC / DC converter according to claim 12, wherein: 前記オン・オフ制御信号のデューティを可変にすることにより昇圧率を可変にすることを特徴とする請求項１３記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。   14. The DC / DC converter according to claim 13, wherein the step-up rate is made variable by making the duty of the on / off control signal variable.
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