JP2017046536A - Dc power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続した大容量の直流電源装置に関し、特に複数のＤＣ−ＤＣコンバータの電流バランスに関する。 The present invention relates to a large-capacity DC power supply device in which a plurality of DC-DC converters are connected in parallel, and more particularly to a current balance of a plurality of DC-DC converters.
ＤＣ−ＤＣコンバータを大容量化する場合、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続する。しかし、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続するとそれぞれのＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流が均等にならず、特定のＤＣ−ＤＣコンバータに電流が集中する恐れがある。 When the capacity of the DC-DC converter is increased, a plurality of DC-DC converters are connected in parallel. However, if a plurality of DC-DC converters are connected in parallel, the currents flowing through the respective DC-DC converters are not equalized, and there is a possibility that the currents concentrate on a specific DC-DC converter.
そこで、１２０度の位相差を有する３台の電流共振ＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続し、それぞれのトランスに設けた三次巻線とリアクトルとを直列に接続することで、各電流共振ＤＣ−ＤＣコンバータが備える直列共振回路に流れる電流をバランスさせることが提案されている（特許文献１）。 Therefore, three current resonance DC-DC converters having a phase difference of 120 degrees are connected in parallel, and a tertiary winding and a reactor provided in each transformer are connected in series, whereby each current resonance DC-DC converter is connected. It has been proposed to balance the current flowing in a series resonant circuit included in a converter (Patent Document 1).
また、複数の直列共振型スイッチング電源を並列に接続し、それぞれのコンバータのトランスの一次巻線に直列にリアクトルを挿入し、各リアクトルを磁気結合させることで、それぞれの直列共振型スイッチング電源が備える直列共振回路に流れる電流をバランスさせるＤＣ−ＤＣコンバータが提案されている（特許文献２）。 Moreover, each series resonance type switching power supply is provided by connecting a plurality of series resonance type switching power supplies in parallel, inserting a reactor in series in the primary winding of each converter transformer, and magnetically coupling each reactor. A DC-DC converter that balances the current flowing through the series resonant circuit has been proposed (Patent Document 2).
しかし、特許文献１の方法は変換回路の一次と二次を絶縁するトランスに三次巻線を設けるのでトランスが複雑になる。また、特許文献２のリアクトルは一次側に有るので高い絶縁性能を必要としないが、一つのコアに複数の巻線を巻回したリアクトルを使用する。このため、サイズが大きくなり、また、リアクトルには直列共振回路の電流が流れるので、配線が長くなるとノイズの発生等の不具合が生じる恐れがある。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータをモジュール化する場合、モジュール内にリアクトルを配置することができず、モジュール外に配置することになる。
However, in the method of
本発明は、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続し、大容量の直流電源装置とする場合に、各コンバータの電流を容易にバランスさせ、モジュール化に最適なＤＣ−ＤＣコンバータを使用した直流電源装置を提案する。 In the present invention, when a plurality of DC-DC converters are connected in parallel to form a large-capacity DC power supply device, the DC current using each DC-DC converter that is optimal for modularization is easily balanced between the currents of the respective converters. A power supply is proposed.
上記課題を解決するため本発明は、複数のスイッチで構成された第１のスイッチ部と複数のスイッチで構成された第二のスイッチ部と、第一の巻線と第２の巻線を有するトランスと、リアクトルとコンデンサと前記トランスの第１の巻線で構成される直列共振とを備え、前記直列共振回路が第１のスイッチ部に接続され、前記トランスの第二の巻線が前記第二のスイッチ部に接続され、第１のスイッチ部に接続される第１の直流を第二のスイッチ部から出力される第２の直流に変換する複数のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータは所定の位相差を持ってスイッチ部をオンオフし、複数のＤＣ−ＤＣコンバータが備える各前記直列共振回路のそれぞれにバランストランスの一次巻線を直列に挿入し、前記バランストランスの二次巻線は互いに並列に接続される事を特徴とする直流電源装置である。
前記第１のスイッチ部および第二のスイッチ部は複数のスイッチと複数のコンデンサを組み合わせたハーフブリッジ回路でとしてもい。
前記バランストランスの二次巻線はコンデンサを介して並列に接続されてもよい。
前記バランストランスの二次巻線の電圧を監視し、複数のＤＣ−ＤＣコンバータのいずれかの異常を検出する検出回路を備えても良い。
前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータをモジュールにしてもよい。
In order to solve the above-described problem, the present invention includes a first switch unit configured by a plurality of switches, a second switch unit configured by a plurality of switches, a first winding, and a second winding. A series resonance comprising a transformer, a reactor, a capacitor, and a first winding of the transformer, the series resonance circuit being connected to a first switch unit, and a second winding of the transformer being the first winding A plurality of DC-DC converters connected to the second switch unit and converting the first direct current connected to the first switch unit to the second direct current output from the second switch unit, The DC-DC converter turns on and off the switch unit with a predetermined phase difference, and a primary winding of a balance transformer is inserted in series in each of the series resonant circuits included in the plurality of DC-DC converters. Nsu of the secondary winding is a DC power supply device, characterized in that connected in parallel with each other.
The first switch unit and the second switch unit may be a half bridge circuit in which a plurality of switches and a plurality of capacitors are combined.
The secondary winding of the balance transformer may be connected in parallel through a capacitor.
You may provide the detection circuit which monitors the voltage of the secondary winding of the said balance transformer, and detects any abnormality of several DC-DC converters.
The plurality of DC-DC converters may be modularized.
本発明によれば、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの直列共振回路のバランストランスを挿入したので、容易に複数のＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流をバランスさせることができる。また、電流をバランスさせるためにバランストランスの二次巻線を並列に接続するので、大電流が流れることが無く、接続が容易でありノイズを発生させる恐れもない。このためモジュール化が容易になる。ＤＣ−ＤＣコンバータの異常を検出する検出回路を備えるので、モジュールの信頼性が向上する。 According to the present invention, since the balance transformer of the series resonance circuit of the plurality of DC-DC converters is inserted, the currents flowing through the plurality of DC-DC converters can be easily balanced. Further, since the secondary windings of the balance transformer are connected in parallel to balance the current, a large current does not flow, connection is easy, and there is no possibility of generating noise. For this reason, modularization becomes easy. Since the detection circuit for detecting an abnormality of the DC-DC converter is provided, the reliability of the module is improved.
本発明の直流電源装置の実施例１を図１に示す。直流電源装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２およびＤＣ−ＤＣコンバータ３およびＤＣ−ＤＣコンバータ４のそれぞれの入力が並列に接続され、それぞれの出力が並列に接続される。並列に接続された入力は入力電源Ｅに接続され、並列に接続された出力からは直流電圧Ｖｏが出力される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the DC power supply device of the present invention. In the DC
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、直列に接続されたスイッチＱ２１およびスイッチＱ２２から成る第1直列回路が、直列に接続されたコンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２から成る第2直列回路に並列に接続される。スイッチＱ２１およびスイッチＱ２２の接続点とコンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２の接続点の間には、直列に接続された共振リアクトルＬ２１およびトランスＴ２１の一次巻線およびバランストランスＴ２２の一次巻線から成る直列共振回路が接続さたれる。第１直列回路および第２直列回路および直列共振回路で、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の一次側が形成される。なお、バランストランスＴ２２の一次巻線のインダクタンスは小さいので直列共振回路の共振動作にほとんど影響しない。さらに、スイッチＱ２３およびスイッチＱ２４から成る第３直列回路と、コンデンサＣ２３およびコンデンサＣ２４から成る第４直列回路が並列に接続され、スイッチＱ２３およびスイッチＱ２４の接続点とコンデンサＣ２３およびコンデンサＣ２４の接続点にはトランスＴ２１の二次巻線が接続される。第３直列回および第４直列回路でＤＣ−ＤＣコンバータ２の二次側が形成させる。
In the DC-
このように接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ２は、バランストランスＴ２２を除くと公知のハーフブリッジ型共振ＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ−Ｃコンバータ２の動作を説明する。なお、バランストランスＴ２２については後述する。
The DC-
図示しない制御回路で生成される駆動信号に応じてスイッチＱ２１およびスイッチＱ２２がデッドタイムを挟んで交互にオンオフする。また制御回路が生成する駆動信号に応じて、スイッチＱ２１とスイッチＱ２４が同時にオンオフし、スイッチＱ２２とスイッチＱ２３が同時にオンオフする。つまり、スイッチＱ２１がオンすると、入力電源Ｅから、Ｅ→Ｑ２１→Ｌ２１→Ｔ２１一次巻線→Ｔ２２→Ｃ２２→Ｅの経路で、共振リアクトルＬ２１とコンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２に起因する共振電流が流れ、トランスＴ２１を介して二次側にエネルギが伝達される。コンデンサＣ２２は共振コンデンサとして機能し、共振リアクトルＬ２１およびトランスＴ２１の一次巻線およびコンデンサＣ２２で直列共振回路が形成される。なお、コンデンサＣ２２の充電につてれコンデンサＣ２１が放電されるので、コンデンサＣ２１も共振動作に関与する。二次側ではスイッチＱ２４がオンしスイッチＱ２３がオフなので、トランスＴ２１の二次巻線から、Ｔ２１二次巻線→Ｃ２４→Ｑ２４→Ｔ２１二次巻線の経路で電流が流れ、コンデンサＣ２４を充電する。スイッチＱ２２がオンのときは、一次側にＥ→Ｃ２１→Ｔ２２→Ｔ２１一次巻線→Ｌ２１→Ｑ２２→Ｅの経路で、共振リアクトルＬ２１とコンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２に起因する共振電流が流れ、トランスＴ２１を介して二次側にエネルギが伝達される。コンデンサＣ２１は共振コンデンサとして機能し、コンデンサＣ２２および共振リアクトルＬ２１およびトランスＴ２１の一次巻線で直列共振回路が形成される。なお、コンデンサＣ２１の充電につてれコンデンサＣ２２が放電されるので、コンデンサＣ２１も共振動作に関与する。二次側ではスイッチＱ２３がオンしスイッチＱ２４がオフなので、トランスＴ２１の二次巻線から、Ｔ２１二次巻線→Ｑ２３→Ｃ２３→Ｔ２１二次巻線の経路で電流が流れ、コンデンサＣ２３を充電する。つまり一次側は共振コンバータとして動作し、二次側は倍電圧同期整流回路として動作する。 The switches Q21 and Q22 are alternately turned on and off with a dead time in accordance with a drive signal generated by a control circuit (not shown). Further, according to the drive signal generated by the control circuit, the switch Q21 and the switch Q24 are simultaneously turned on and off, and the switch Q22 and the switch Q23 are simultaneously turned on and off. That is, when the switch Q21 is turned on, the resonance current caused by the resonant reactor L21, the capacitor C21, and the capacitor C22 flows from the input power source E through the path of E → Q21 → L21 → T21 primary winding → T22 → C22 → E, Energy is transmitted to the secondary side via the transformer T21. The capacitor C22 functions as a resonance capacitor, and a series resonance circuit is formed by the primary winding of the resonance reactor L21 and the transformer T21 and the capacitor C22. Since the capacitor C21 is discharged as the capacitor C22 is charged, the capacitor C21 is also involved in the resonance operation. Since the switch Q24 is turned on and the switch Q23 is turned off on the secondary side, a current flows from the secondary winding of the transformer T21 through a path of T21 secondary winding → C24 → Q24 → T21 secondary winding to charge the capacitor C24. To do. When the switch Q22 is on, the resonance current caused by the resonant reactor L21, the capacitor C21, and the capacitor C22 flows on the primary side along the path of E → C21 → T22 → T21 primary winding → L21 → Q22 → E, and the transformer T21 Energy is transmitted to the secondary side via the. The capacitor C21 functions as a resonance capacitor, and a series resonance circuit is formed by the primary winding of the capacitor C22, the resonance reactor L21, and the transformer T21. Since the capacitor C22 is discharged as the capacitor C21 is charged, the capacitor C21 is also involved in the resonance operation. Since the switch Q23 is turned on and the switch Q24 is turned off on the secondary side, a current flows from the secondary winding of the transformer T21 through a path of T21 secondary winding → Q23 → C23 → T21 secondary winding, and charges the capacitor C23. To do. That is, the primary side operates as a resonant converter, and the secondary side operates as a voltage doubler synchronous rectifier circuit.
ＤＣ−ＤＣコンバータ３およびＤＣ−ＤＣコンバータ４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２と同一の部品を使用し、同様に動作させるので詳細の説明は省略する。ただし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２およびＤＣ−ＤＣコンバータ３およびＤＣ−ＤＣコンバータ４はそれぞれ１２０°の位相差を持って動作させる。つまり、スイッチＱ２１とスイッチＱ３１は１２０°の位相差を持ってオンオフし、スイッチＱ３１とスイッチＱ４１は１２０°の位相差を持ってオンオフし、スイッチＱ４１とスイッチＱ２１は１２０°の位相差を持ってオンオフする。
Since the DC-
次に、バランストランスについて説明する。本発明の実施例１では、それぞれのＤＣ-ＤＣコンバータに流れる電流をバランスさせるため、直列共振回路に直列にバランストランスを挿入する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２はトランスＴ２１の一次巻線とコンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２の接続点との間にバランストランスＴ２２の一次巻線を挿入し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３はトランスＴ３１の一次巻線とコンデンサＣ３１およびコンデンサＣ３２の接続点との間にバランストランスＴ３２の一次巻線を挿入し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４はトランスＴ４１の一次巻線とコンデンサＣ４１およびコンデンサＣ４２の接続点との間にバランストランスＴ４２の一次巻線を挿入する。バランストランスＴ２２の二次巻線はコンデンサＣ２５とコンデンサＣ３５を介してバランストランスＴ３２の二次巻線と並列に接続され、バランストランスＴ３２の二次巻線はコンデンサＣ３５とコンデンサＣ４５を介してバランストランスＴ４２の二次巻線に並列に接続される。つまり各バランストランスの二次巻線はコンデンサを介して並列に接続される。コンデンサＣ２５、コンデンサＣ３５、コンデンサＣ４５はそれぞれのＤＣ−ＤＣコンバータが備える各スイッチがオンオフする周波数に対して十分低いインピーダンスになるように設定する。各バランストランスは同じものを使用するので、各コンバータのトランスに流れる電流はバランスされる。
Next, the balance transformer will be described. In
次にバランストランスによってそれぞれＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流がバランスすることを説明する。それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータの直列共振回路には共振電流が流れるので正弦波状になる。例えばＤＣ−ＤＣコンバータ２では、スイッチＱ２１がオンのときまたはスイッチＱ２２がオンのとき、共振リアクトルＬ２１とコンデンサＣ２１およびコンデンサＣ２２に起因する共振電流が流れる。それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチは１２０°の位相差を持ってオンオフされるので、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータに流れる共振電流も１２０°の位相差を持つ。本発明では、それぞれのバランストランスの二次巻線を並列に接続するので、二次巻線に流れる電流の合成電流がゼロになるように作用する。
Next, it will be described that the current flowing through the DC-DC converter is balanced by the balance transformer. Since a resonance current flows through the series resonance circuit of each DC-DC converter, it becomes a sine wave. For example, in the DC-
図２はバランストランスの二次巻線の接続を示した図である。それぞれのバランストランスの二次巻線には１２０°の位相差を持った正弦波状の電流が流れるので、それぞれのバランストランスの二次巻線の合成電流が流れる図２のａ点およびｂ点には、数式１に示す通りゼロになる。
本発明は、バランストランスの二次巻線を並列に接続することで、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流をバランスさせるので、モジュール化に最適である。図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータモジュールは、図１に示した直流電源装置１のＤＣ−ＤＣコンバータをモジュール化し、入力電圧を接続する端子＋ＶｉｎおよびーＶｉｎと、出力電圧を取り出す端子＋Ｖｏおよび−Ｖｏと、それぞれのスイッチの駆動信号を入力する端子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と、コンデンサを介してバランストランスの二次巻線に接続される端子Ａ１およびＡ１を備える。端子Ｇ１はドライブ回路Ｄｒ５１を介してスイッチＱ５１に接続され、端子Ｇ２はドライブ回路Ｄｒ５２を介してスイッチＱ５２に接続され、端子Ｇ３はドライブ回路Ｄｒ５３を介してスイッチＱ５３に接続され、端子Ｇ４はドライブ回路Ｄｒ５４を介してスイッチＱ５４に接続され、それぞれのスイッチを駆動する。
Since the present invention balances the currents flowing through the respective DC-DC converters by connecting the secondary windings of the balance transformer in parallel, it is optimal for modularization. The DC-DC converter module shown in FIG. 3 modularizes the DC-DC converter of the DC
図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータモジュールは図４に示すように使用される。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールＭｏｄｕｌｅ１およびＭｏｄｕｌｅ２およびＭｏｄｕｌｅ３を、端子部を下にして直立させてマザーボードに実装する。さらにマザーボードには制御回路が実装される。制御回路はそれぞれのＤＣ−ＤＣコンバータに備えられる複数のスイッチをオンオフするための駆動信号を生成し、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの端子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に供給する。なお、複数のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールのスイッチはそれぞれ１２０°の位相差を持って駆動される。それぞれの入力端子＋Ｖｉｎおよび−Ｖｉｎは並列に接続され、入力電源Ｅに接続される。それぞれの出力端子＋Ｖｏおよび−Ｖｏは並列に接続され出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。さらに、電流バランス端子Ａ１はそれぞれが接続され、電流バランス端子Ａ２はそれぞれが接続される。
The DC-DC converter module shown in FIG. 3 is used as shown in FIG. That is, the DC-DC
このように接続されるので、図４の実施例２は、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータモジュールをマザーボードに実装するだけで、容易に図１に示した実施例１と同じ構成とすることができ同様の効果を奏する。本発明の実施例２は、バランストランスの二次巻線を並列に接続するので、バランストランスをＤＣ−ＤＣコンバータモジュール内に実装することができ、また電流バランスのためにＤＣ−ＤＣコンバータモジュール外に大きな電流を流すことも無い。また、バランストランスの二次巻線を並列に接続するので、電流バランス端子の接続は端子Ａ１同士と端子Ａ２同士を接続するだけで良く、配線が容易になる効果も備える。配線が長くなるが、隣り合うＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの端子Ａ１と端子Ａ２を接続し、両端のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの端子Ａ１と端子Ａ２を接続して各バランストランスの二次巻線をリンク状に接続して、それぞれのモジュールの電流をバランスさせることも出来る。 Thus, the second embodiment of FIG. 4 can be easily configured in the same manner as the first embodiment shown in FIG. 1 by simply mounting each DC-DC converter module on the motherboard. The effect of. In the second embodiment of the present invention, since the secondary winding of the balance transformer is connected in parallel, the balance transformer can be mounted in the DC-DC converter module, and outside the DC-DC converter module for current balance. There is no flow of a large current. In addition, since the secondary windings of the balance transformer are connected in parallel, the current balance terminals need only be connected between the terminals A1 and A2, thereby providing an effect of facilitating wiring. Although the wiring becomes longer, the terminals A1 and A2 of adjacent DC-DC converter modules are connected, the terminals A1 and A2 of the DC-DC converter modules at both ends are connected, and the secondary windings of the balance transformers are linked. Can be connected together to balance the current of each module.
いづれかのＤＣ−ＤＣコンバータが障害により動作を停止する、または、バランストランスの二次巻線が何らかの原因で接続不良になると、動作可能なＤＣ−ＤＣコンバータモジュールは動作を継続するが、電流バランスが出来なくなる。実施例３はこの異常を検出する検出回路を追加したものである。実施例１に追加する検出回路を図５に示す。 If any DC-DC converter stops operating due to a failure, or if the secondary winding of the balance transformer becomes poorly connected for some reason, the operable DC-DC converter module continues to operate, but the current balance is It becomes impossible. In the third embodiment, a detection circuit for detecting this abnormality is added. FIG. 5 shows a detection circuit added to the first embodiment.
正常に動作しているときは、それぞれのバランストランスの二次巻線に流れる電流は１２０°の位相差を持った正弦波なので合成値がゼロになる。しかし、障害が発生し、いずれかのＤＣ−ＤＣコンバータが停止すると合成値がゼロにならない。図５に示す検出回路はそれぞれのバランストランスの二次巻線に流れる電流に起因して発生する電圧を検出して異常信号を生成する。バランストランスＴ２２の二次巻線とコンデンサＣ２５の接続点から抵抗Ｒ２１を介してトランジスタＱ６１のベースに接続する。同様にバランストランスＴ３２の二次巻線とコンデンサＣ３５の接続点から抵抗Ｒ３１を介してトランジスタＱ６１のベースに接続し、バランストランスＴ４２の二次巻線とコンデンサＣ４５の接続点から抵抗Ｒ４１を介してトランジスタＱ６１のベースに接続する。正常の場合はトランジスタＱ６１のベースには電圧発生せずトランジスタＱ６１はオフする。しかし、異常が発生し、いずれかのＤＣ−ＤＣコンバータが停止すると、トランジスタＱ６１のベースに電圧が発生するのでトランジスタＱ６１がオンし、異常を検出する。 When operating normally, since the current flowing in the secondary winding of each balance transformer is a sine wave having a phase difference of 120 °, the composite value becomes zero. However, if a failure occurs and one of the DC-DC converters stops, the combined value does not become zero. The detection circuit shown in FIG. 5 detects the voltage generated due to the current flowing through the secondary winding of each balance transformer and generates an abnormal signal. The connection point between the secondary winding of the balance transformer T22 and the capacitor C25 is connected to the base of the transistor Q61 via the resistor R21. Similarly, the connection point between the secondary winding of the balance transformer T32 and the capacitor C35 is connected to the base of the transistor Q61 via the resistor R31, and the connection point between the secondary winding of the balance transformer T42 and the capacitor C45 is connected via the resistor R41. Connected to the base of transistor Q61. When normal, no voltage is generated at the base of the transistor Q61 and the transistor Q61 is turned off. However, when an abnormality occurs and one of the DC-DC converters stops, a voltage is generated at the base of the transistor Q61, so that the transistor Q61 is turned on and an abnormality is detected.
検出回路は、図６のようにすることもできる。図１のＤＣ−ＤＣコンバータ２を例に説明すると、スイッチＱ２１がオンするときと、スイッチＱ２２がオンするときで、バランストランスに流れる電流の向きが逆になる。そこで、異常検出回路を図６のようにするといずれの電流の向きに対しても検出可能になる。抵抗Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ４１の結合点の電圧と基準電圧ｒｅｆ１をコンパレータｃｏｍｐ１で比較する。さらに抵抗Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ４１の結合点の電圧と基準電圧ｒｅｆ２とをコンパレータｃｏｍｐ２で比較する。コンパレータｃｏｍｐ１で正電圧が発生するタイミングで異常を検出し、コンパレータｃｏｍｐ２で負電圧が発生するタイミングで異常を検出する。このようにすることで、いずれのスイッチオンしている場合でも検出することができる。
The detection circuit may be as shown in FIG. The DC-
また、実施例３の検出回路をＤＣ−ＤＣコンバータモジュールに適用する場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを図７とする。ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールには、電流検出トランスＴ５２の二次巻線とコンデンサＣ５５の接続点から抵抗Ｒ５１を介して端子Ｂ１を設ける。このＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを図８に示すように実装する。図４との違いは、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの新たに設けた端子Ｂ１をそれぞれ接続し、検出回路に入力端子Ｂ２に接続し、検出回路の出力はＢ３から制御回路に接続する。検出回路は図５または図６で示した回路である。制御回路では、検出回路からの信号を受けて、外部へアラームを出力すると共に、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータモジュールへの駆動信号を停止することができる。 Moreover, when applying the detection circuit of Example 3 to a DC-DC converter module, let a DC-DC converter module be FIG. In the DC-DC converter module, a terminal B1 is provided via a resistor R51 from a connection point between the secondary winding of the current detection transformer T52 and the capacitor C55. This DC-DC converter module is mounted as shown in FIG. The difference from FIG. 4 is that the newly provided terminal B1 of each DC-DC converter module is connected, the detection circuit is connected to the input terminal B2, and the output of the detection circuit is connected from B3 to the control circuit. The detection circuit is the circuit shown in FIG. The control circuit can receive a signal from the detection circuit, output an alarm to the outside, and stop the drive signal to each DC-DC converter module.
以上の実施例は、入力電源Ｅの電圧を出力電圧Ｖｏｕｔに変換する動作で説明したが、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは双方向変換が可能である。図１のＶｏｕｔが出力される端子に入力電源Ｅを接続すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、スイッチＱ２３とスイッチＱ２４のオンオフに電力変換を行う。このとき、コンデンサＣ２３とコンデンサＣ２４とトランスの励磁インダクタンスと、共振リアクトルＬ２１が直列共振回路として機能する。スイッチＱ２１とスイッチＱ２２は倍電圧同期整流回路として動作し、変換された直流を出力する。この動作の場合においてもバランストランスによる電流バランスは同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the operation of converting the voltage of the input power source E into the output voltage Vout has been described. However, the DC-DC converter of the present invention can perform bidirectional conversion. When the input power supply E is connected to a terminal from which Vout is output in FIG. 1, the DC-
さらに、以上の実施例のＤＣ−ＤＣコンバータはハーフブリッジ型の電流共振コンバータとしたが、フルブリッジ型の電流共振型コンバータでもよい。直列共振回路に流れる電流が正弦波になる共振型コンバータで有れば、同様の効果を奏する。 Furthermore, although the DC-DC converter of the above embodiment is a half-bridge type current resonance converter, it may be a full-bridge type current resonance converter. The same effect can be obtained if the resonant converter is a sinusoidal current flowing in the series resonant circuit.
本発明は、大容量の直流電源装置に最適である。 The present invention is most suitable for a large-capacity DC power supply device.
１ 直流電源装置
２、３、４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
５、６ 検出回路
Ｅ 入力電源
Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４ スイッチ
Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４ スイッチ
Ｑ４１，Ｑ４２，Ｑ４３，Ｑ４４ スイッチ
Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４、Ｃ２５ コンデンサ
Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４、Ｃ３５ コンデンサ
Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ４４、Ｃ４５ コンデンサ
Ｔ２１、Ｔ３１、Ｔ４１ トランス
Ｔ２２、Ｔ３２、Ｔ４２ バランストランス
Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１ リアクトル
1
5, 6 Detection circuit E Input power source Q21, Q22, Q23, Q24 switch Q31, Q32, Q33, Q34 switch Q41, Q42, Q43, Q44 switch C21, C22, C23, C24, C25 capacitors C31, C32, C33, C34, C35 capacitor C41, C42, C43, C44, C45 capacitor T21, T31, T41 transformer T22, T32, T42 balance transformer L21, L31, L41 reactor
Claims (6)
複数のスイッチで構成された第２のスイッチ部と、
第１の巻線と第２の巻線を有するトランスと、
共振リアクトルと共振コンデンサと前記トランスの第１の巻線とで構成される直列共振回路とを備え、
前記直列共振回路が第１のスイッチ部に接続され、前記トランスの第２の巻線が前記第２のスイッチ部に接続され、第１のスイッチ部に入力される第１の直流を第２のスイッチ部から出力される第２の直流に変換する複数のＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータは並列に接続され、所定の位相差を持ってスイッチ部をオンオフされ、
複数のＤＣ−ＤＣコンバータが備える前記直列共振回路のそれぞれにバランストランスの一次巻線を直列に接続し、前記バランストランスの二次巻線は互いに並列に接続される事を特徴とする直流電源装置。 A first switch unit composed of a plurality of switches;
A second switch unit composed of a plurality of switches;
A transformer having a first winding and a second winding;
A series resonant circuit including a resonant reactor, a resonant capacitor, and a first winding of the transformer;
The series resonant circuit is connected to a first switch unit, a second winding of the transformer is connected to the second switch unit, and a first direct current input to the first switch unit is converted to a second A plurality of DC-DC converters for converting the second direct current output from the switch unit;
The plurality of DC-DC converters are connected in parallel, and the switch unit is turned on and off with a predetermined phase difference.
A DC power supply device, wherein a primary winding of a balance transformer is connected in series to each of the series resonant circuits included in a plurality of DC-DC converters, and secondary windings of the balance transformer are connected in parallel to each other .
前記第２のスイッチ部は、第３のスイッチと第４のスイッチが直列に接続された第３直列回路と、第３のコンデンサと第４のコンデンサが直列接続された第４直列回路とを並列に接続し、
前記共振コンデンサは、第１のコンデンサおよび／または第２のコンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。 The first switch unit includes a first series circuit in which a first switch and a second switch are connected in series, and a second series circuit in which a first capacitor and a second capacitor are connected in series. Connected to
The second switch unit includes a third series circuit in which a third switch and a fourth switch are connected in series, and a fourth series circuit in which a third capacitor and a fourth capacitor are connected in series. Connected to
2. The DC power supply device according to claim 1, wherein the resonant capacitor is a first capacitor and / or a second capacitor.
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