JP2020171093A - In-vehicle voltage converter - Google Patents

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JP2020171093A JP2019070343A JP2019070343A JP2020171093A JP 2020171093 A JP2020171093 A JP 2020171093A JP 2019070343 A JP2019070343 A JP 2019070343A JP 2019070343 A JP2019070343 A JP 2019070343A JP 2020171093 A JP2020171093 A JP 2020171093A
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Abstract

To realize a technology that can set a dead time period more appropriately in an in-vehicle voltage converter.SOLUTION: An in-vehicle voltage converter comprises a voltage conversion unit 10 that boosts or lowers a first voltage applied to a first conductive path 71 and applies a second voltage to a second conductive path, and a control unit 30 that controls the voltage conversion unit 10. The control unit 30 performs a change control that reduces a dead time as detection values detected by a current detection unit increases, or a change control that reduces the dead time as a conversion efficiency at the voltage conversion unit 10 decreases.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、車載用電圧変換装置に関する。 The present disclosure relates to an in-vehicle voltage converter.

従来、GaN(窒化ガリウム)−FET(Field Effect Transistor)やGaN−HEMT(High Electron Mobility Transistor)等の半導体素子を用いたDCDCコンバータが提案されている。例えば、特許文献1で開示される駆動システムは、直流電源とグランドとの間にGaN−FETが直列に接続され、2つのGaN−FETの共通接続点に負荷が接続された構成をなす。そして、駆動回路は、デッドタイムを挟んで一方をオン、他方をオフするように2つのGaN−FETを駆動する。 Conventionally, DCDC converters using semiconductor elements such as GaN (gallium nitride) -FET (Field Effect Transistor) and GaN-HEMT (High Electron Mobility Transistor) have been proposed. For example, the drive system disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which a GaN-FET is connected in series between a DC power supply and a ground, and a load is connected to a common connection point between the two GaN-FETs. Then, the drive circuit drives two GaN-FETs so that one is turned on and the other is turned off with a dead time in between.

特開2016−92884号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-92884 特開2017−38186号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-38186

GaN−FETやGaN−HEMTなどの半導体素子は、一般的なシリコンによるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)と比較してゲート閾値電圧が低い。このため、スイッチング動作時に発生するノイズに起因する誤動作が発生しやすいという問題がある。そこで、この誤動作を防ぐ対策としては、半導体素子のオフ時にゲート−ソース間に負電圧を印加することが考えられる。しかし、この種の半導体素子は、ゲート−ソース間に負電圧を印加すると、スイッチング素子をソースからドレイン方向に逆導通させたときのオン電圧が高くなるという特性がある。そこで、特許文献1で開示される駆動システムでは、GaN−FETのゲートに印加する駆動電圧として、正電圧、ゼロ電圧、負電圧の3レベルを設定可能とされている。具体的には、駆動回路が、2つの半導体素子をいずれもオフ状態とするデッドタイム期間中にゲートソース間電圧をゼロ電圧とするように制御を行い、デッドタイム期間中の逆導通損失を抑制する。 Semiconductor elements such as GaN-FETs and GaN-HEMTs have a lower gate threshold voltage than general silicon MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Therefore, there is a problem that a malfunction due to noise generated during the switching operation is likely to occur. Therefore, as a measure to prevent this malfunction, it is conceivable to apply a negative voltage between the gate and the source when the semiconductor element is turned off. However, this type of semiconductor element has a characteristic that when a negative voltage is applied between the gate and the source, the on-voltage when the switching element is reverse-conducted from the source to the drain direction becomes high. Therefore, in the drive system disclosed in Patent Document 1, three levels of positive voltage, zero voltage, and negative voltage can be set as the drive voltage applied to the gate of the GaN-FET. Specifically, the drive circuit controls the gate-source voltage to be zero during the dead time period when both semiconductor elements are in the off state, and suppresses reverse conduction loss during the dead time period. To do.

しかし、単に特許文献1の方法を採用しただけでは、負荷状態に変化に適切に対応しにくいという問題がある。例えば、半導体素子のスイッチング速度は、負荷状態が軽くなるほど速度が低下するため、デッドタイム期間は負荷が最も軽い状態に合わせて長めに設定する必要がある。しかし、このような設定方法を採用すると、スイッチングが速くなる重負荷時に必要以上にデッドタイム期間が確保されすぎてしまい、その分、逆導通損失が増大する懸念がある。 However, there is a problem that it is difficult to appropriately respond to changes in the load state simply by adopting the method of Patent Document 1. For example, the switching speed of the semiconductor element decreases as the load state becomes lighter, so that the dead time period needs to be set longer according to the state in which the load is the lightest. However, if such a setting method is adopted, the dead time period is secured more than necessary at the time of a heavy load in which switching becomes fast, and there is a concern that the reverse conduction loss increases accordingly.

そこで、デッドタイム期間をより適切に設定し得る技術を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a technique capable of setting a dead time period more appropriately.

本開示の一つである車載用電圧変換装置は、
第1導電路に印加された第1電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に第2電圧を印加する電圧変換部と、
前記電圧変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記電圧変換部は、前記第1導電路に電気的に接続される第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子に直列に接続される第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の導電路に電気的に接続されるインダクタと、を有し、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子をオン状態とし前記第2スイッチング素子をオフ状態とする第1制御と前記第1スイッチング素子をオフ状態とし前記第2スイッチング素子をオン状態とする第2制御とを交互に行い、前記第1制御と前記第2制御とを切り替える際に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をいずれもオフ状態とするデッドタイムを設定する車載用電圧変換装置であって、
前記第1導電路を流れる電流又は前記第2導電路を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出される検出値が大きいほど前記デッドタイムを小さくする変更制御を行う。
The in-vehicle voltage converter, which is one of the disclosures, is
A voltage conversion unit that boosts or lowers the first voltage applied to the first conductive path and applies a second voltage to the second conductive path.
A control unit that controls the voltage conversion unit and
With
The voltage conversion unit includes a first switching element electrically connected to the first conductive path, a second switching element connected in series with the first switching element, the first switching element, and the second switching element. It has an inductor that is electrically connected to a conductive path to and from a switching element.
The control unit has a first control in which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off, and a second control in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on. This is an in-vehicle voltage conversion device that alternately performs and sets a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element when switching between the first control and the second control. hand,
A current detection unit for detecting a current flowing through the first conductive path or a current flowing through the second conductive path is provided.
The control unit performs change control that reduces the dead time as the detection value detected by the current detection unit increases.

本開示の一つである車載用電圧変換装置は、
第1導電路に印加された第1電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に第2電圧を印加する電圧変換部と、
前記電圧変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記電圧変換部は、前記第1導電路に電気的に接続される第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子に直列に接続される第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の導電路に電気的に接続されるインダクタと、を有し、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子をオン状態とし前記第2スイッチング素子をオフ状態とする第1制御と前記第1スイッチング素子をオフ状態とし前記第2スイッチング素子をオン状態とする第2制御とを交互に行い、前記第1制御と前記第2制御とを切り替える際に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をいずれもオフ状態とするデッドタイムを設定する車載用電圧変換装置であって、
前記第1導電路に印加される前記第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記第2導電路に印加される前記第2電圧を検出する第2電圧検出部と
前記第1導電路を流れる第1電流を検出する第1電流検出部と、
前記第2導電路を流れる第2電流を検出する第2電流検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1電圧と前記第2電圧と前記第1電流と前記第2電流とに基づく前記電圧変換部の変換効率が所定値以下になった場合に前記所定値を超えるときよりも前記デッドタイムを大きくする変更制御を行う。
The in-vehicle voltage converter, which is one of the disclosures, is
A voltage conversion unit that boosts or lowers the first voltage applied to the first conductive path and applies a second voltage to the second conductive path.
A control unit that controls the voltage conversion unit and
With
The voltage conversion unit includes a first switching element electrically connected to the first conductive path, a second switching element connected in series with the first switching element, the first switching element, and the second switching element. It has an inductor that is electrically connected to a conductive path to and from a switching element.
The control unit has a first control in which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off, and a second control in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on. This is an in-vehicle voltage conversion device that alternately performs and sets a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element when switching between the first control and the second control. hand,
A first voltage detection unit that detects the first voltage applied to the first conductive path, and
A second voltage detection unit that detects the second voltage applied to the second conductive path, a first current detection unit that detects the first current flowing through the first conductive path, and a first current detection unit.
A second current detection unit that detects the second current flowing through the second conductive path, and
With
When the conversion efficiency of the voltage conversion unit based on the first voltage, the second voltage, the first current, and the second current becomes equal to or less than a predetermined value, the control unit exceeds the predetermined value. Also performs change control to increase the dead time.

本開示によれば、デッドタイム期間をより適切に設定することができる。 According to the present disclosure, the dead time period can be set more appropriately.

図1は、本開示の1つである車載用電圧変換装置を備えた車載用電源システムを概略的に示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing an in-vehicle power supply system including an in-vehicle voltage conversion device, which is one of the present disclosures. 図2は、図1の車載用電圧変換装置において電圧変換動作中に第1スイッチング素子に与えられる第1信号及び第2スイッチング素子に与えられる第2信号を概念的に説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for conceptually explaining the first signal given to the first switching element and the second signal given to the second switching element during the voltage conversion operation in the in-vehicle voltage converter of FIG. 1. 図3は、図1の車載用電圧変換装置において電流の範囲毎にデューティを定める設定方法を例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a setting method for determining a duty for each current range in the in-vehicle voltage converter of FIG. 1. 図4は、実施形態2の車載用電圧変換装置において電流の範囲毎にデューティを定める設定方法について図3とは異なる例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example different from that of FIG. 3 regarding a setting method for determining a duty for each current range in the vehicle-mounted voltage converter according to the second embodiment. 図5は、実施形態3の車載用電圧変換装置において効率の範囲毎にデューティを定める設定方法を例示する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a setting method for determining the duty for each efficiency range in the in-vehicle voltage conversion device of the third embodiment.

[本開示の実施形態の説明]
本開示の実施態様の一例を列記して説明する。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
Examples of embodiments of the present disclosure will be listed and described.

本開示の一つである車載用電圧変換装置は、第1導電路に印加された第1電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に第2電圧を印加する電圧変換部と、電圧変換部を制御する制御部と、を備えた構成をとりうる。そして、電圧変換部は、第1導電路に電気的に接続される第1スイッチング素子と、第1スイッチング素子に直列に接続される第2スイッチング素子と、インダクタと、を有する構成をとりうる。そして、制御部は、第1スイッチング素子をオン状態とし第2スイッチング素子をオフ状態とする第1制御と第1スイッチング素子をオフ状態とし第2スイッチング素子をオン状態とする第2制御とを交互に行う動作を行い得る。更に、制御部は、第1制御と第2制御とを切り替える際に第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子をいずれもオフ状態とするデッドタイムを設定する動作を行い得る。そして、車載用電圧変換装置は、第1導電路を流れる電流又は第2導電路を流れる電流を検出する電流検出部を備え得る。そして、制御部は、電流検出部で検出される検出値が大きいほどデッドタイムを小さくする変更制御を行い得る。
このように構成された車載用電圧変換装置は入力電流又は出力電流が相対的に大きくなった場合には相対的にデッドタイムを小さく設定し、逆導通損失の増大を抑制することができる。また、上記車載用電圧変換装置は、入力電流又は出力電流が相対的に小さくなった場合には相対的にデッドタイムを大きく設定し、貫通電流の発生をより確実に防ぐことができる。
The in-vehicle voltage converter, which is one of the present disclosures, includes a voltage conversion unit that boosts or lowers the first voltage applied to the first conductive path and applies a second voltage to the second conductive path, and a voltage conversion unit. It is possible to take a configuration including a control unit for controlling the above. The voltage conversion unit may have a configuration including a first switching element electrically connected to the first conductive path, a second switching element connected in series with the first switching element, and an inductor. Then, the control unit alternates between the first control in which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off and the second control in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on. Can perform the actions to be performed. Further, the control unit may perform an operation of setting a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element when switching between the first control and the second control. Then, the in-vehicle voltage conversion device may include a current detection unit that detects a current flowing through the first conductive path or a current flowing through the second conductive path. Then, the control unit can perform change control that reduces the dead time as the detection value detected by the current detection unit increases.
The in-vehicle voltage converter configured in this way can set the dead time relatively small when the input current or the output current becomes relatively large, and can suppress an increase in the reverse conduction loss. Further, the in-vehicle voltage converter can set a relatively large dead time when the input current or the output current becomes relatively small, and can more reliably prevent the generation of a through current.

本開示の一つである車載用電圧変換装置は、第1導電路に印加された第1電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に第2電圧を印加する電圧変換部と、電圧変換部を制御する制御部と、を備えた構成をとりうる。そして、電圧変換部は、第1導電路に電気的に接続される第1スイッチング素子と、第1スイッチング素子に直列に接続される第2スイッチング素子と、インダクタと、を有する構成をとりうる。そして、制御部は、第1スイッチング素子をオン状態とし第2スイッチング素子をオフ状態とする第1制御と第1スイッチング素子をオフ状態とし第2スイッチング素子をオン状態とする第2制御とを交互に行う動作を行い得る。更に、制御部は、第1制御と第2制御とを切り替える際に第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子をいずれもオフ状態とするデッドタイムを設定する動作を行い得る。そして、車載用電圧変換装置は、第1導電路に印加される第1電圧を検出する第1電圧検出部と、第2導電路に印加される第2電圧を検出する第2電圧検出部とを備え得る。更に、車載用電圧変換装置は、第1導電路を流れる第1電流を検出する第1電流検出部と、第2導電路を流れる第2電流を検出する第2電流検出部とを備え得る。そして、制御部は、第1電圧と第2電圧と第1電流と第2電流とに基づく電圧変換部の変換効率が所定値以下になった場合に所定値を超えるときよりもデッドタイムを大きくする変更制御を行う。
このように構成された車載用電圧変換装置は電圧変換部での変換効率が相対的に小さくなった場合には相対的にデッドタイムを大きく設定し、貫通動作(第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とがいずれもオン状態になる動作)を抑制又は防止することができる。また、上記車載用電圧変換装置は、電圧変換部での変換効率が相対的に大きい場合にはデッドタイムを小さく設定し、変換効率の低下を抑えることができる。
The in-vehicle voltage conversion device, which is one of the present disclosures, includes a voltage conversion unit that boosts or lowers the first voltage applied to the first conductive path and applies a second voltage to the second conductive path, and a voltage conversion unit. It is possible to take a configuration including a control unit for controlling the above. The voltage conversion unit may have a configuration including a first switching element electrically connected to the first conductive path, a second switching element connected in series with the first switching element, and an inductor. Then, the control unit alternates between the first control in which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off and the second control in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on. Can perform the actions to be performed. Further, the control unit may perform an operation of setting a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element when switching between the first control and the second control. The in-vehicle voltage conversion device includes a first voltage detection unit that detects the first voltage applied to the first conductive path, and a second voltage detection unit that detects the second voltage applied to the second conductive path. Can be equipped. Further, the vehicle-mounted voltage conversion device may include a first current detection unit that detects a first current flowing through the first conductive path and a second current detection unit that detects a second current flowing through the second conductive path. Then, the control unit increases the dead time when the conversion efficiency of the voltage conversion unit based on the first voltage, the second voltage, the first current, and the second current becomes equal to or less than the predetermined value and exceeds the predetermined value. Perform change control.
The in-vehicle voltage converter configured in this way sets a relatively large dead time when the conversion efficiency in the voltage converter becomes relatively small, and the penetration operation (first switching element and second switching). It is possible to suppress or prevent (operation in which both elements are turned on). Further, in the above-mentioned in-vehicle voltage conversion device, when the conversion efficiency in the voltage conversion unit is relatively large, the dead time can be set small and the decrease in conversion efficiency can be suppressed.

上記車載用電圧変換装置において、制御部は、第1導電路を流れる電流の変化度合い又は第2導電路を流れる電流の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に変更制御を行うように動作してもよい。このようにすれば、電流の変化が比較的少ない安定時にデッドタイムの調整を行うことができ、不安定時にデッドタイムが適正に調整されない事態を回避することができる。 In the in-vehicle voltage conversion device, the control unit operates so as to perform change control when the degree of change of the current flowing through the first conductive path or the degree of change of the current flowing through the second conductive path is within a certain range. You may. By doing so, it is possible to adjust the dead time when the change in the current is relatively small and stable, and it is possible to avoid a situation where the dead time is not properly adjusted when the current is unstable.

[本開示の実施形態の詳細]
本開示の車載用電圧変換装置及びその関連部分の具体例を、以下において図面を参照しつつ説明する。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Specific examples of the vehicle-mounted voltage converter and its related parts of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

[実施形態1]
以下、実施形態1について説明する。
1−1.電源システム及び電圧変換装置の構成
図1で示す車載用の電源システム100(以下、電源システム100ともいう)は、車載用の電源部として構成される第1電源部91及び第2電源部92と、車載用電圧変換装置1(以下、電圧変換装置1ともいう)とを備える。電源システム100は、車両に搭載された負荷94に電力を供給するシステムとして構成されている。負荷94は、車載用電気部品であり、その種類や数は限定されない。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the first embodiment will be described.
1-1. Configuration of Power Supply System and Voltage Converter The vehicle-mounted power supply system 100 (hereinafter, also referred to as power supply system 100) shown in FIG. 1 includes a first power supply unit 91 and a second power supply unit 92 configured as vehicle-mounted power supply units. , In-vehicle voltage conversion device 1 (hereinafter, also referred to as voltage conversion device 1). The power supply system 100 is configured as a system for supplying electric power to the load 94 mounted on the vehicle. The load 94 is an in-vehicle electric component, and the type and number thereof are not limited.

第1電源部91は、例えば、リチウムイオン電池、或いは電気二重層キャパシタ等の蓄電手段によって構成され、満充電時に第1の所定電圧を発生させるものである。例えば、第1電源部91は、満充電時に高電位側の端子が48Vに保たれ、低電位側の端子がグラウンド電位(0V)に保たれる。勿論、満充電時の電圧は、この例に限定されない。第1電源部91の高電位側の端子は、車両内に設けられた配線部81に電気的に接続されており、第1電源部91は、配線部81に対して所定電圧を印加する。第1電源部91の低電位側の端子は、グラウンド83に電気的に接続されている。配線部81は、電圧変換装置1に設けられた端子P1を介して第1導電路71と導通している。 The first power supply unit 91 is composed of, for example, a storage means such as a lithium ion battery or an electric double layer capacitor, and generates a first predetermined voltage when fully charged. For example, in the first power supply unit 91, the terminal on the high potential side is maintained at 48V and the terminal on the low potential side is maintained at the ground potential (0V) when fully charged. Of course, the voltage when fully charged is not limited to this example. The terminal on the high potential side of the first power supply unit 91 is electrically connected to the wiring unit 81 provided in the vehicle, and the first power supply unit 91 applies a predetermined voltage to the wiring unit 81. The terminal on the low potential side of the first power supply unit 91 is electrically connected to the ground 83. The wiring portion 81 is electrically connected to the first conductive path 71 via the terminal P1 provided in the voltage conversion device 1.

第2電源部92は、例えば、鉛蓄電池等の蓄電手段等によって構成され、第1電源部91で発生する第1の所定電圧よりも低い第2の所定電圧を発生させるものである。例えば、第2電源部92は、満充電時に高電位側の端子が12Vに保たれ、低電位側の端子はグラウンド電位(0V)に保たれる。勿論、満充電時の電圧は、この例に限定されない。第2電源部92の高電位側の端子は、車両内に設けられた配線部82に電気的に接続されており、第2電源部92は、配線部82に対して所定電圧を印加する。第2電源部92の低電位側の端子はグラウンド83に電気的に接続されている。配線部82は、電圧変換装置1に設けられた端子P2を介して第2導電路72と導通している。 The second power supply unit 92 is composed of, for example, a power storage means such as a lead storage battery, and generates a second predetermined voltage lower than the first predetermined voltage generated by the first power supply unit 91. For example, in the second power supply unit 92, the terminal on the high potential side is maintained at 12V and the terminal on the low potential side is maintained at the ground potential (0V) when fully charged. Of course, the voltage when fully charged is not limited to this example. The terminal on the high potential side of the second power supply unit 92 is electrically connected to the wiring unit 82 provided in the vehicle, and the second power supply unit 92 applies a predetermined voltage to the wiring unit 82. The terminal on the low potential side of the second power supply unit 92 is electrically connected to the ground 83. The wiring portion 82 is electrically connected to the second conductive path 72 via the terminal P2 provided in the voltage conversion device 1.

グラウンド83は、車両のグラウンドとして構成され、一定のグラウンド電位(0V)に保たれている。グラウンド83には、第1電源部91の低電位側の端子と第2電源部92の低電位側の端子とが導通し、更に、後述する第2スイッチング素子12のソースやコンデンサ61,62などが基準導電路73を介して電気的に接続されている。 The ground 83 is configured as a vehicle ground and is maintained at a constant ground potential (0 V). The low-potential side terminal of the first power supply unit 91 and the low-potential side terminal of the second power supply unit 92 are electrically connected to the ground 83, and further, the source of the second switching element 12 and the capacitors 61 and 62, which will be described later, are used. Is electrically connected via the reference conductive path 73.

電圧変換装置1は、車両内に搭載されて使用される車載用の降圧型DCDCコンバータ(DC−DC converter)として構成されており、入力側の導電路(第1導電路71)に印加された直流電圧(入力電圧)を降圧し、出力側の導電路(第2導電路72)に入力電圧よりも低い所望の出力電圧を印加する構成をなすものである。 The voltage converter 1 is configured as an in-vehicle step-down DCDC converter (DC-DC converter) mounted and used in a vehicle, and is applied to a conductive path (first conductive path 71) on the input side. The DC voltage (input voltage) is stepped down, and a desired output voltage lower than the input voltage is applied to the conductive path (second conductive path 72) on the output side.

電圧変換装置1は、主として、第1導電路71、第2導電路72、基準導電路73、電圧変換部10、制御部30、第1電圧検出部41、第2電圧検出部42、第1電流検出部51、第2電流検出部52、入力側コンデンサ61、出力側コンデンサ62などを備える。 The voltage conversion device 1 mainly includes a first conductive path 71, a second conductive path 72, a reference conductive path 73, a voltage conversion unit 10, a control unit 30, a first voltage detection unit 41, a second voltage detection unit 42, and a first. It includes a current detection unit 51, a second current detection unit 52, an input side capacitor 61, an output side capacitor 62, and the like.

第1導電路71は、相対的に高い電圧が印加される一次側(高圧側)の電源ラインとして構成されている。第1導電路71は、配線部81を介して第1電源部91の高電位側の端子に導通するとともに、第1電源部91から所定の直流電圧が印加される構成をなす。図1の例では、第1導電路71の一部の導電路71A(第1電流検出部51よりも第1電源部91側の導電路)の電位が、第1電源部91の高電位側端子の電位と同電位となる構成をなす。また、第1導電路71の一部の導電路71B(第1電流検出部51よりも電圧変換部10側の導電路)の電位が、第1スイッチング素子11のドレインと同電位となる構成をなす。第1導電路71の端部には端子P1が設けられ、端子P1に配線部81が電気的に接続されている。 The first conductive path 71 is configured as a power supply line on the primary side (high voltage side) to which a relatively high voltage is applied. The first conductive path 71 is configured to conduct to the terminal on the high potential side of the first power supply unit 91 via the wiring unit 81 and to apply a predetermined DC voltage from the first power supply unit 91. In the example of FIG. 1, the potential of a part of the conductive path 71A (the conductive path on the first power supply section 91 side of the first current detection section 51) of the first conductive path 71 is on the high potential side of the first power supply section 91. It is configured to have the same potential as the terminal potential. Further, the potential of a part of the conductive path 71B (the conductive path on the voltage conversion unit 10 side of the first current detection unit 51) of the first conductive path 71 is the same as the drain of the first switching element 11. Eggplant. A terminal P1 is provided at the end of the first conductive path 71, and a wiring portion 81 is electrically connected to the terminal P1.

第2導電路72は、相対的に低い電圧が印加される二次側(低圧側)の電源ラインとして構成されている。第2導電路72は、配線部82を介して第2電源部92の高電位側の端子に導通するとともに、第2電源部92から第1電源部91の出力電圧よりも小さい直流電圧が印加される構成をなす。図1の例では、第2導電路72の一部の導電路72A(第2電流検出部52よりも第2電源部92側の導電路)の電位が、第2電源部92の高電位側端子の電位と同電位となる構成をなす。また、第2導電路72の一部の導電路72B(第2電流検出部52よりも電圧変換部10側の導電路)の電位が、インダクタ14の一端と同電位となる構成をなす。第2導電路72の端部には端子P2が設けられ、端子P2に配線部82が電気的に接続されている。 The second conductive path 72 is configured as a power supply line on the secondary side (low voltage side) to which a relatively low voltage is applied. The second conductive path 72 conducts to the terminal on the high potential side of the second power supply unit 92 via the wiring unit 82, and a DC voltage smaller than the output voltage of the first power supply unit 91 is applied from the second power supply unit 92. Make up the composition to be done. In the example of FIG. 1, the potential of a part of the conductive path 72A (the conductive path on the second power supply section 92 side of the second current detection section 52) of the second conductive path 72 is on the high potential side of the second power supply section 92. It is configured to have the same potential as the terminal potential. Further, the potential of a part of the conductive path 72B (the conductive path on the voltage conversion unit 10 side of the second current detection unit 52) of the second conductive path 72 is the same as that of one end of the inductor 14. A terminal P2 is provided at the end of the second conductive path 72, and a wiring portion 82 is electrically connected to the terminal P2.

基準導電路73は、第1導電路71よりも低い電位に保たれる導電路である。基準導電路73は、グラウンド83に電気的に接続され、一定のグラウンド電位(0V)に保たれている。第1導電路71と基準導電路73との間には入力側コンデンサ61が設けられ、第2導電路72と基準導電路73との間には出力側コンデンサ62が設けられている。 The reference conductive path 73 is a conductive path maintained at a potential lower than that of the first conductive path 71. The reference conductive path 73 is electrically connected to the ground 83 and is maintained at a constant ground potential (0 V). An input side capacitor 61 is provided between the first conductive path 71 and the reference conductive path 73, and an output side capacitor 62 is provided between the second conductive path 72 and the reference conductive path 73.

電圧変換部10は、第1導電路71と基準導電路73との間に直列に接続される2つの半導体スイッチ(具体的には、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12)と、第1スイッチング素子11と第2スイッチング素子12とを接続する接続部(接続導電路74)と第2導電路72との間に電気的に接続されるインダクタ14とを備える。 The voltage conversion unit 10 includes two semiconductor switches (specifically, the first switching element 11 and the second switching element 12) connected in series between the first conductive path 71 and the reference conductive path 73, and a first. 1 An inductor 14 electrically connected between a connecting portion (connecting conductive path 74) connecting the switching element 11 and the second switching element 12 and the second conductive path 72 is provided.

第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12はいずれも、GaN(窒化ガリウム)−FET(Field Effect Transistor)として構成されている。 Both the first switching element 11 and the second switching element 12 are configured as a GaN (gallium nitride) -FET (Field Effect Transistor).

第1スイッチング素子11は、第1導電路71と第2導電路72との間に設けられている。第1スイッチング素子11のドレイン(一端)は、第1導電路71における導電路71Bに電気的に接続され、導電路71Bと同電位とされる。第1スイッチング素子11のソース(他端)は、接続導電路74(接続部)を介して第2スイッチング素子12のドレイン及びインダクタ14の一端に電気的に接続されている。第1スイッチング素子11のソースは、接続導電路74、インダクタ14の一端、及び第2スイッチング素子12のドレインと同電位とされる。接続導電路74は、第1スイッチング素子11のソースと第2スイッチング素子12のドレインとを電気的に接続する接続部である。第1スイッチング素子11のゲートは、制御部30からの信号線に電気的に接続されている。第1スイッチング素子11のゲートには、制御部30からの駆動信号(オン動作を指示するオン信号)及び非駆動信号(オフ動作を指示するオフ信号)が入力されるようになっており、制御部30からの信号に応じて第1スイッチング素子11がオン状態とオフ状態とに切り替わるようになっている。 The first switching element 11 is provided between the first conductive path 71 and the second conductive path 72. The drain (one end) of the first switching element 11 is electrically connected to the conductive path 71B in the first conductive path 71, and has the same potential as the conductive path 71B. The source (other end) of the first switching element 11 is electrically connected to the drain of the second switching element 12 and one end of the inductor 14 via the connecting conductive path 74 (connecting portion). The source of the first switching element 11 has the same potential as the connecting conductive path 74, one end of the inductor 14, and the drain of the second switching element 12. The connection conductive path 74 is a connection portion that electrically connects the source of the first switching element 11 and the drain of the second switching element 12. The gate of the first switching element 11 is electrically connected to the signal line from the control unit 30. A drive signal (on signal instructing on operation) and a non-drive signal (off signal instructing off operation) from the control unit 30 are input to the gate of the first switching element 11 for control. The first switching element 11 is switched between an on state and an off state according to the signal from the unit 30.

第2スイッチング素子12は、接続導電路74と基準導電路73との間に設けられている。第2スイッチング素子12のドレイン(一端)は、接続導電路74に電気的に接続され、接続導電路74と同電位とされる。第2スイッチング素子12のソース(他端)は、基準導電路73に電気的に接続され、基準導電路73と同電位(例えば、0V)とされる。第2スイッチング素子12のゲートは、制御部30からの信号線(第1スイッチング素子11に接続される信号線とは異なる信号線)に電気的に接続されている。第2スイッチング素子12のゲートには、制御部30からの駆動信号(オン動作を指示するオン信号)及び非駆動信号(オフ動作を指示するオフ信号)が入力されるようになっており、制御部30からの信号に応じて第2スイッチング素子12がオン状態とオフ状態とに切り替わるようになっている。 The second switching element 12 is provided between the connecting conductive path 74 and the reference conductive path 73. The drain (one end) of the second switching element 12 is electrically connected to the connecting conductive path 74 and has the same potential as the connecting conductive path 74. The source (the other end) of the second switching element 12 is electrically connected to the reference conductive path 73 and has the same potential (for example, 0 V) as the reference conductive path 73. The gate of the second switching element 12 is electrically connected to a signal line from the control unit 30 (a signal line different from the signal line connected to the first switching element 11). A drive signal (on signal instructing on operation) and a non-drive signal (off signal instructing off operation) from the control unit 30 are input to the gate of the second switching element 12 for control. The second switching element 12 is switched between an on state and an off state according to the signal from the unit 30.

インダクタ14は、接続導電路74に一端が電気的に接続され、その一端は接続導電路74と同電位とされる。インダクタ14の他端は、第2導電路72の一部(導電路72B)に電気的に接続され、導電路72Bと同電位とされる。 One end of the inductor 14 is electrically connected to the connecting conductive path 74, and one end thereof has the same potential as the connecting conductive path 74. The other end of the inductor 14 is electrically connected to a part of the second conductive path 72 (conductive path 72B) and has the same potential as the conductive path 72B.

このように構成された電圧変換部10は、スイッチング方式のDCDCコンバータの要部をなし、第1スイッチング素子11のオン動作とオフ動作との切り替え及び第2スイッチング素子12のオン動作とオフ動作との切り替えによって第1導電路71に印加された電圧を降圧して第2導電路72に出力する降圧動作を行い得る。 The voltage conversion unit 10 configured in this way forms the main part of the switching type DCDC converter, and switches between the on operation and the off operation of the first switching element 11 and the on and off operations of the second switching element 12. By switching the above, the voltage applied to the first conductive path 71 can be stepped down and output to the second conductive path 72.

第1電圧検出部41は、第1導電路71に印加される電圧(入力電圧)を検出する機能を有する。第1電圧検出部41は、電圧検出回路として構成され、基準導電路73の電位を基準電位とし、この基準電位と第1導電路71の電位(具体的には導電路71Aの電位)との電位差を第1導電路71の電圧値として検出する。第1電圧検出部41は、第1導電路71の電圧値を特定し得る値を制御部30に入力し得る公知の電圧検出回路であればよい。例えば、第1電圧検出部41は、第1導電路71の電圧値そのものを制御部30に入力する回路であってもよく、第1導電路71と基準導電路73の間の電圧を分圧した分圧値を制御部30に入力するような分圧回路として構成されていてもよい。 The first voltage detection unit 41 has a function of detecting a voltage (input voltage) applied to the first conductive path 71. The first voltage detection unit 41 is configured as a voltage detection circuit, uses the potential of the reference conductive path 73 as a reference potential, and the reference potential and the potential of the first conductive path 71 (specifically, the potential of the conductive path 71A). The potential difference is detected as the voltage value of the first conductive path 71. The first voltage detection unit 41 may be a known voltage detection circuit that can input a value that can specify the voltage value of the first conductive path 71 to the control unit 30. For example, the first voltage detection unit 41 may be a circuit that inputs the voltage value of the first conductive path 71 itself to the control unit 30, and divides the voltage between the first conductive path 71 and the reference conductive path 73. It may be configured as a voltage dividing circuit in which the divided voltage value is input to the control unit 30.

第2電圧検出部42は、第2導電路72に印加される電圧(入力電圧)を検出する機能を有する。第2電圧検出部42は、電圧検出回路として構成され、基準導電路73の電位を基準電位とし、この基準電位と第2導電路72の電位(具体的には導電路72Aの電位)との電位差を第2導電路72の電圧値として検出する。第2電圧検出部42は、第2導電路72の電圧値を特定し得る値を制御部30に入力し得る公知の電圧検出回路であればよい。例えば、第2電圧検出部42は、第2導電路72の電圧値そのものを制御部30に入力する回路であってもよく、第2導電路72と基準導電路73の間の電圧を分圧した分圧値を制御部30に入力するような分圧回路として構成されていてもよい。 The second voltage detection unit 42 has a function of detecting the voltage (input voltage) applied to the second conductive path 72. The second voltage detection unit 42 is configured as a voltage detection circuit, uses the potential of the reference conductive path 73 as a reference potential, and the potential of this reference potential and the potential of the second conductive path 72 (specifically, the potential of the conductive path 72A). The potential difference is detected as the voltage value of the second conductive path 72. The second voltage detection unit 42 may be a known voltage detection circuit capable of inputting a value capable of specifying the voltage value of the second conductive path 72 to the control unit 30. For example, the second voltage detection unit 42 may be a circuit that inputs the voltage value of the second conductive path 72 itself to the control unit 30, and divides the voltage between the second conductive path 72 and the reference conductive path 73. It may be configured as a voltage dividing circuit in which the divided voltage value is input to the control unit 30.

第1電流検出部51は、第1導電路71を流れる電流(第1電流)を検出する機能を有する。第1電流検出部51は、例えば、抵抗器及び差動増幅器を有し、第1導電路71を流れる電流を示す値(具体的には、第1導電路71を流れる電流の値に応じたアナログ電圧)を制御部30に入力する。なお、第1電流検出部51は、第1導電路71を流れる電流を特定する値を制御部30に入力し得る構成であれば公知の様々な回路を採用し得る。 The first current detection unit 51 has a function of detecting a current (first current) flowing through the first conductive path 71. The first current detection unit 51 has, for example, a resistor and a differential amplifier, and corresponds to a value indicating a current flowing through the first conductive path 71 (specifically, a value indicating a current flowing through the first conductive path 71). (Analog voltage) is input to the control unit 30. The first current detection unit 51 may adopt various known circuits as long as the control unit 30 can input a value for specifying the current flowing through the first conductive path 71.

第2電流検出部52は、第2導電路72を流れる電流(第2電流)を検出する機能を有する。第2電流検出部52は、例えば、抵抗器及び差動増幅器を有し、第2導電路72を流れる電流を示す値(具体的には、第2導電路72を流れる電流の値に応じたアナログ電圧)を制御部30に入力する。なお、第2電流検出部52は、第2導電路72を流れる電流を特定する値を制御部30に入力し得る構成であれば公知の様々な回路を採用し得る。 The second current detection unit 52 has a function of detecting a current (second current) flowing through the second conductive path 72. The second current detection unit 52 has, for example, a resistor and a differential amplifier, and corresponds to a value indicating a current flowing through the second conductive path 72 (specifically, a value indicating a current flowing through the second conductive path 72). (Analog voltage) is input to the control unit 30. The second current detection unit 52 may adopt various known circuits as long as the control unit 30 can input a value for specifying the current flowing through the second conductive path 72.

制御部30は、各種演算や各種処理を行う制御装置32と駆動回路34A,34Bとを有する。制御装置32は、例えば、マイクロコンピュータなどの制御装置及び周辺回路によって構成されている。制御装置32は、様々な演算処理を行うCPU、プログラム等の情報を記憶するROM、一時的に発生した情報を記憶するRAM、入力されたアナログ電圧をデジタル値に変換するA/D変換器などを備える。駆動回路34Aは、制御装置32から入力されるPWM信号を、第1スイッチング素子11を駆動可能なレベルに増幅して出力する機能を有する。駆動回路34Bは、制御装置32から入力されるPWM信号を、第2スイッチング素子12を駆動可能なレベルに増幅して出力する機能を有する。 The control unit 30 includes a control device 32 that performs various calculations and various processes, and drive circuits 34A and 34B. The control device 32 is composed of, for example, a control device such as a microcomputer and peripheral circuits. The control device 32 includes a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that stores information such as programs, a RAM that stores temporarily generated information, an A / D converter that converts an input analog voltage into a digital value, and the like. To be equipped. The drive circuit 34A has a function of amplifying and outputting a PWM signal input from the control device 32 to a level at which the first switching element 11 can be driven. The drive circuit 34B has a function of amplifying and outputting a PWM signal input from the control device 32 to a level at which the second switching element 12 can be driven.

1−2.電圧変換装置の制御の概要
次に、電圧変換装置1で行われる制御について説明する。
電圧変換装置1は、同期整流方式の降圧型DCDCコンバータとして機能し、制御部30は、所定の開始条件の成立に応じて電圧変換部10を駆動し、降圧動作を行わせる。電源システム100では、例えば、イグニッションスイッチがオン状態である場合に外部装置から制御部30に対してイグニッションオン信号が与えられるようになっており、イグニッションスイッチがオフ状態である場合に外部装置から制御部30に対してイグニッションオフ信号が与えられるようになっている。制御部30は、例えばイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったことを開始条件として電圧変換部10に制御信号(PWM信号)を与え、電圧変換部10に上述の電圧変換動作を行わせる。
1-2. Outline of control of voltage conversion device Next, the control performed by the voltage conversion device 1 will be described.
The voltage conversion device 1 functions as a step-down DCDC converter of the synchronous rectification type, and the control unit 30 drives the voltage conversion unit 10 according to the establishment of a predetermined start condition to perform a step-down operation. In the power supply system 100, for example, when the ignition switch is in the on state, an ignition on signal is given to the control unit 30 from the external device, and when the ignition switch is in the off state, the external device controls. An ignition off signal is given to the unit 30. The control unit 30 gives a control signal (PWM signal) to the voltage conversion unit 10 on the condition that the ignition switch is switched from the off state to the on state, for example, and causes the voltage conversion unit 10 to perform the above-mentioned voltage conversion operation.

制御部30は、電圧変換部10に降圧動作を行わせる場合、図2のように、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12に対してPWM信号を相補的に与える同期整流制御を行う。制御部30は、同期整流制御中には、第2電圧検出部42から検出値(第2導電路72の電圧値を特定する値)を取得しながら第2導電路72に印加される電圧を目標値に近づけるようにフィードバック演算を周期的に繰り返す。制御部30は、同期整流制御中に第1スイッチング素子11のゲートに対してデューティが調整されたPWM信号を与え、このPWM信号と相補的なPWM信号を第2スイッチング素子12のゲートに対して与える。第2導電路72の出力電圧は、第1スイッチング素子11のゲートに与えるPWM信号のデューティに応じて定まる。 When the voltage conversion unit 10 is made to perform the step-down operation, the control unit 30 performs synchronous rectification control in which a PWM signal is complementarily given to the first switching element 11 and the second switching element 12 as shown in FIG. During the synchronous rectification control, the control unit 30 obtains a detection value (a value that specifies the voltage value of the second conductive path 72) from the second voltage detection unit 42 and obtains a voltage applied to the second conductive path 72. The feedback calculation is periodically repeated so as to approach the target value. The control unit 30 gives a PWM signal whose duty is adjusted to the gate of the first switching element 11 during synchronous rectification control, and supplies a PWM signal complementary to this PWM signal to the gate of the second switching element 12. give. The output voltage of the second conductive path 72 is determined according to the duty of the PWM signal given to the gate of the first switching element 11.

制御部30は、同期整流制御中には、第1スイッチング素子11のゲートに対して第1スイッチング素子11をオンさせるオン信号(ハイレベル信号)と第1スイッチング素子11をオフさせるオフ信号(ローレベル信号)とを交互に出力する。同様に、制御部30は、同期整流制御中には、第2スイッチング素子12のゲートに対して第2スイッチング素子12をオンさせるオン信号(ハイレベル信号)と第2スイッチング素子12をオフさせるオフ信号(ローレベル信号)とを交互に出力する。第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12のいずれに与える信号も、オン信号(ハイレベル信号)は0Vよりも大きい所定の正電圧であり、オフ信号(ローレベル信号)は0Vよりも小さい所定の負電圧である。具体的には、第1スイッチング素子11にオン信号を出力しつつ第2スイッチング素子12にオフ信号を出力する第1制御と、第1スイッチング素子11にオフ信号を出力しつつ第2スイッチング素子12にオン信号を出力する第2制御とを交互に行う。更に、制御部30は、第1制御を行う期間と第2制御を行う期間の間に、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12のいずれにもオフ信号を出力するデッドタイム期間を設ける。図2の例において、期間T1は第1制御期間であり、期間T2は第2制御期間であり、期間T3はデッドタイム期間である。 During synchronous rectification control, the control unit 30 has an on signal (high level signal) that turns on the first switching element 11 with respect to the gate of the first switching element 11 and an off signal (low) that turns off the first switching element 11. Level signal) and are output alternately. Similarly, the control unit 30 turns on the second switching element 12 with respect to the gate of the second switching element 12 (high level signal) and turns off the second switching element 12 during the synchronous rectification control. Signals (low level signals) are output alternately. As for the signal given to both the first switching element 11 and the second switching element 12, the on signal (high level signal) is a predetermined positive voltage larger than 0V, and the off signal (low level signal) is a predetermined value smaller than 0V. Is the negative voltage of. Specifically, the first control that outputs an on signal to the first switching element 11 and an off signal to the second switching element 12, and the second switching element 12 while outputting an off signal to the first switching element 11. The second control that outputs an on signal to is alternately performed. Further, the control unit 30 provides a dead time period for outputting an off signal to both the first switching element 11 and the second switching element 12 between the period in which the first control is performed and the period in which the second control is performed. In the example of FIG. 2, the period T1 is the first control period, the period T2 is the second control period, and the period T3 is the dead time period.

1−3.スイッチング素子の制御の詳細
次に、制御部30によって第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12に対して行われる制御について詳述する。なお、以下の説明は、上述した同期整流制御が行われていることを前提とする。
1-3. Details of Control of Switching Element Next, the control performed by the control unit 30 on the first switching element 11 and the second switching element 12 will be described in detail. The following description is based on the premise that the above-mentioned synchronous rectification control is performed.

図2のように、制御部30は、同期整流制御中に周期TのPWM信号(第1信号)を第1スイッチング素子11のゲートに対して継続的に出力し、このPWM信号(第1信号)のデューティを、フィードバック演算によってデューティが更新される毎に更新に合わせて変化させる。一方で、制御部30は、第2スイッチング素子12のゲートに対しても第1スイッチング素子11に与えるPWM信号に合わせたPWM信号(第2信号)を出力する。第2スイッチング素子12に与えるPWM信号のオン期間(期間T2)は、第1スイッチング素子11のオン期間(期間T1)の終了時点t2からデッドタイムT3が経過した時点t3を開始時点とし、周期Tの終了時点t5よりも期間T3だけ早い時点t4を終了時点とする。 As shown in FIG. 2, the control unit 30 continuously outputs a PWM signal (first signal) having a period T to the gate of the first switching element 11 during synchronous rectification control, and this PWM signal (first signal). ) Is changed according to the update every time the duty is updated by the feedback calculation. On the other hand, the control unit 30 also outputs a PWM signal (second signal) matching the PWM signal given to the first switching element 11 to the gate of the second switching element 12. The on-period (period T2) of the PWM signal given to the second switching element 12 is set to a start time of t3 when the dead time T3 has elapsed from the end time t2 of the on-period (period T1) of the first switching element 11. The end point is t4, which is earlier than the end point t5 by the period T3.

制御部30は、上述したような同期整流制御を行う期間においてデッドタイムT3を動的に変化させる。具体的には、制御部30は、電流検出部の一例に相当する第1電流検出部51で検出される検出値(第1導電路を流れる入力電流(第1電流)の値)が大きいほどデッドタイムを小さくする変更制御を行う。制御部30は、例えば、図3のような設定方法を採用しており、同期整流制御中において第1電流検出部51で検出される検出値(入力電流(第1電流)の値)Iaが閾値Ithよりも小さい場合には、デッドタイムをD2に設定する。また、制御部30は、第1電流検出部51で検出される検出値(入力電流(第1電流)の値)Iaが閾値Ith以上である場合には、デッドタイムをD2よりも小さいD1に設定する。D1、D2の値は、いずれも0よりも大きく、周期Tよりも小さい。 The control unit 30 dynamically changes the dead time T3 during the period of performing the synchronous rectification control as described above. Specifically, the control unit 30 has a larger detection value (value of the input current (first current) flowing through the first conductive path) detected by the first current detection unit 51, which corresponds to an example of the current detection unit. Perform change control to reduce the dead time. The control unit 30 employs, for example, the setting method as shown in FIG. 3, and the detection value (value of the input current (first current)) Ia detected by the first current detection unit 51 during the synchronous rectification control is If it is smaller than the threshold value Is, the dead time is set to D2. Further, when the detection value (value of the input current (first current)) Ia detected by the first current detection unit 51 is equal to or greater than the threshold value Is, the control unit 30 sets the dead time to D1 which is smaller than D2. Set. The values of D1 and D2 are both larger than 0 and smaller than the period T.

制御部30は、上述したような変更制御(電流検出値に基づいてデッドタイムを更新する制御)を短い時間間隔で周期的に行ってもよく、所定条件が成立した場合にのみ行ってもよい。例えば、周期T毎に上記変更制御を行ってもよく、周期Tよりも短い周期又は長い周期で周期的に変更制御を行ってもよい。或いは、第1電流検出部51で検出される検出値が閾値Ith未満の状態から閾値Ith以上の状態に変化した場合又は閾値Ith以上の状態から閾値Ith未満の状態に変化した場合に上記変更制御を行ってもよい。 The control unit 30 may periodically perform the change control (control to update the dead time based on the current detection value) as described above at short time intervals, or may perform only when a predetermined condition is satisfied. .. For example, the change control may be performed for each cycle T, or the change control may be periodically performed at a cycle shorter or longer than the cycle T. Alternatively, the above change control is performed when the detection value detected by the first current detection unit 51 changes from a state of less than the threshold value Is to a state of the threshold value Is or more, or when a state of the threshold value or more is changed to a state of less than the threshold value Is. May be done.

また、制御部30は、上述したいずれの例においても、所定条件下で上記変更制御を行わないようにすることができる。例えば、第1導電路71を流れる電流(第1電流)の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に上記変更制御を行うようにしてもよい。具体的には、制御部30は、同期整流制御を行っている期間に微小時間Δt毎の第1電流の変化量ΔIaを検出する処理を周期的に繰り返すようにしてもよい。そして、制御部30は、同期整流制御中にΔIa/Δtの絶対値が一定値以上となった場合に、ΔIa/Δtが一定値未満となるまで上記変更制御を停止してもよい。或いは、制御部30は、同期整流制御を行っている期間に第1導電路71を流れる第1電流の微分値を検出する処理を周期的に繰り返し、微分値の絶対値が一定値以上となった場合に、一定値未満となるまで上記変更制御を停止してもよい。 In addition, the control unit 30 can prevent the change control from being performed under predetermined conditions in any of the above-mentioned examples. For example, the change control may be performed when the degree of change of the current (first current) flowing through the first conductive path 71 is within a certain range. Specifically, the control unit 30 may periodically repeat the process of detecting the amount of change ΔIa of the first current for each minute time Δt during the period of performing the synchronous rectification control. Then, when the absolute value of ΔIa / Δt becomes a certain value or more during the synchronous rectification control, the control unit 30 may stop the change control until ΔIa / Δt becomes less than a certain value. Alternatively, the control unit 30 periodically repeats the process of detecting the differential value of the first current flowing through the first conductive path 71 during the period of performing the synchronous rectification control, and the absolute value of the differential value becomes a certain value or more. In that case, the change control may be stopped until the value becomes less than a certain value.

いずれの場合でも、制御部30は、所定条件下で上記変更制御を停止する場合に、停止期間のデューティの値を、上記変更制御を停止する前の値で維持してもよく、変更可能なデューティの範囲のうちの最も大きい値で維持してもよい。 In any case, when the change control is stopped under a predetermined condition, the control unit 30 may maintain the duty value during the stop period at the value before the change control is stopped, and can be changed. It may be maintained at the highest value in the duty range.

1−4.効果の例
以下、本構成の効果を例示する。
本構成の電圧変換装置1において制御部30は、第1電流検出部51(電流検出部)で検出される検出値が大きいほどデッドタイムを小さくする変更制御を行い得る。この電圧変換装置1は、入力電流が相対的に大きくなった場合に相対的にデッドタイムを小さく設定し、逆導通損失の増大を抑制することができる。また、この電圧変換装置1は、入力電流が相対的に小さくなった場合に相対的にデッドタイムを大きく設定し、貫通電流の発生をより確実に防ぐことができる。
1-4. Examples of effects The effects of this configuration will be illustrated below.
In the voltage conversion device 1 having this configuration, the control unit 30 can perform change control that reduces the dead time as the detection value detected by the first current detection unit 51 (current detection unit) increases. The voltage converter 1 can set the dead time relatively small when the input current becomes relatively large, and can suppress an increase in the reverse conduction loss. Further, the voltage conversion device 1 can set a relatively large dead time when the input current becomes relatively small, and can more reliably prevent the generation of a through current.

電圧変換装置1において、制御部30は、第1電流検出部51(電流検出部)で検出される電流の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に変更制御を行うように動作することができる。このように構成されていれば、入力電流の変化が比較的少ない安定時にデッドタイムの調整を行うことができ、不安定時にデッドタイムが適正に調整されない事態を回避することができる。 In the voltage converter 1, the control unit 30 may operate to perform change control when the degree of change in the current detected by the first current detection unit 51 (current detection unit) is within a certain range. it can. With this configuration, it is possible to adjust the dead time when the change in the input current is relatively small and stable, and it is possible to avoid a situation where the dead time is not properly adjusted when the input current is unstable.

[実施形態2]
次に、実施形態2について説明する。
実施形態2に係る車載用電圧変換装置1は、実施形態1と同様に図1のような構成をなす。具体的には、上述した「1−1.電源システム及び電圧変換装置の構成」の内容は、実施形態1と実施形態2のいずれにも共通する内容である。よって、以下では、実施形態2に係る車載用電圧変換装置1についても図1を参照することとする。更に、実施形態2に係る電圧変換装置1は、実施形態1と同様に電圧変換部10の制御を行う。具体的には、上述した「2.電圧変換装置の制御の概要」の内容は、実施形態1と実施形態2のいずれにも共通する内容である。よって、以下では、適宜図2を参照する。
[Embodiment 2]
Next, the second embodiment will be described.
The vehicle-mounted voltage conversion device 1 according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment as shown in FIG. Specifically, the content of "1-1. Configuration of power supply system and voltage conversion device" described above is common to both the first embodiment and the second embodiment. Therefore, in the following, FIG. 1 will also be referred to for the vehicle-mounted voltage conversion device 1 according to the second embodiment. Further, the voltage conversion device 1 according to the second embodiment controls the voltage conversion unit 10 in the same manner as in the first embodiment. Specifically, the content of the above-mentioned "2. Outline of control of the voltage conversion device" is common to both the first embodiment and the second embodiment. Therefore, in the following, FIG. 2 will be referred to as appropriate.

2−1.スイッチング素子の制御の詳細
次に、制御部30によって第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12に対して行われる制御について詳述する。なお、以下の説明は、上述した同期整流制御が行われていることを前提とする。図2のように、制御部30は、同期整流制御中に周期TのPWM信号(第1信号)を第1スイッチング素子11のゲートに対して継続的に出力し、このPWM信号(第1信号)のデューティを、フィードバック演算によってデューティが更新される毎に更新に合わせて変化させる。一方で、制御部30は、第2スイッチング素子12のゲートに対しても第1スイッチング素子11に与えるPWM信号に合わせたPWM信号(第2信号)を出力する。第2スイッチング素子12に与えるPWM信号のオン期間(期間T2)は、第1スイッチング素子11のオン期間(期間T1)の終了時点t2からデッドタイムT3が経過した時点t3を開始時点とし、周期Tの終了時点t5よりも期間T3だけ早い時点t4を終了時点とする。
2-1. Details of Control of Switching Element Next, the control performed by the control unit 30 on the first switching element 11 and the second switching element 12 will be described in detail. The following description is based on the premise that the above-mentioned synchronous rectification control is performed. As shown in FIG. 2, the control unit 30 continuously outputs a PWM signal (first signal) having a period T to the gate of the first switching element 11 during synchronous rectification control, and this PWM signal (first signal). ) Is changed according to the update every time the duty is updated by the feedback calculation. On the other hand, the control unit 30 also outputs a PWM signal (second signal) matching the PWM signal given to the first switching element 11 to the gate of the second switching element 12. The on-period (period T2) of the PWM signal given to the second switching element 12 is set to a start time of t3 when the dead time T3 has elapsed from the end time t2 of the on-period (period T1) of the first switching element 11. The end point is t4, which is earlier than the end point t5 by the period T3.

制御部30は、上述したような同期整流制御を行う期間においてデッドタイムT3を動的に変化させる。具体的には、制御部30は、電流検出部の一例に相当する第1電流検出部51で検出される検出値(第1導電路を流れる入力電流(第1電流)の値)が大きいほどデッドタイムを小さくする変更制御を行う。制御部30は、例えば、図4のような設定方法を採用しており、同期整流制御中において第1電流検出部51で検出される検出値(入力電流(第1電流)の値)Iaが閾値Ith1よりも小さい場合には、デッドタイムをD3に設定する。また、制御部30は、第1電流検出部51で検出される検出値(入力電流(第1電流)の値)Iaが閾値Ith1以上且つIth2未満である場合には、デッドタイムをD3よりも小さいD2に設定する。更に、制御部30は、第1電流検出部51で検出される検出値(入力電流(第1電流)の値)Iaが閾値Ith2以上である場合には、デッドタイムをD2よりも小さいD1に設定する。D1、D2、D3の値は、いずれも0よりも大きく、周期Tよりも小さい。ここでは、入力電流の範囲を3段階に分け、各段階に対応させてデューティを定めた例を示したが、4段階以上に分け、各段階に対応させてデューティを定めてもよい。
[実施形態3]
次に、実施形態3について説明する。
実施形態3に係る車載用電圧変換装置1は、実施形態1と同様に図1のような構成をなす。具体的には、上述した「1−1.電源システム及び電圧変換装置の構成」の内容は、実施形態1と実施形態3のいずれにも共通する内容である。よって、以下では、実施形態3に係る車載用電圧変換装置1についても図1を参照することとする。更に、実施形態3に係る電圧変換装置1は、実施形態1と同様に電圧変換部10の制御を行う。具体的には、上述した「2.電圧変換装置の制御の概要」の内容は、実施形態1と実施形態3のいずれにも共通する内容である。よって、以下では、適宜図2を参照する。
The control unit 30 dynamically changes the dead time T3 during the period of performing the synchronous rectification control as described above. Specifically, the control unit 30 has a larger detection value (value of the input current (first current) flowing through the first conductive path) detected by the first current detection unit 51, which corresponds to an example of the current detection unit. Perform change control to reduce the dead time. The control unit 30 employs, for example, the setting method as shown in FIG. 4, and the detection value (value of the input current (first current)) Ia detected by the first current detection unit 51 during the synchronous rectification control is If it is smaller than the threshold value Is1, the dead time is set to D3. Further, when the detection value (value of the input current (first current)) Ia detected by the first current detection unit 51 is equal to or more than the threshold value Is1 and less than Is2, the control unit 30 sets the dead time to less than D3. Set to a small D2. Further, when the detection value (value of the input current (first current)) Ia detected by the first current detection unit 51 is equal to or higher than the threshold value Is2, the control unit 30 sets the dead time to D1 which is smaller than D2. Set. The values of D1, D2, and D3 are all larger than 0 and smaller than the period T. Here, an example in which the range of the input current is divided into three stages and the duty is determined corresponding to each stage is shown, but the duty may be determined according to each stage by dividing into four or more stages.
[Embodiment 3]
Next, the third embodiment will be described.
The vehicle-mounted voltage conversion device 1 according to the third embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Specifically, the content of "1-1. Configuration of power supply system and voltage conversion device" described above is common to both the first embodiment and the third embodiment. Therefore, in the following, FIG. 1 will also be referred to for the vehicle-mounted voltage conversion device 1 according to the third embodiment. Further, the voltage conversion device 1 according to the third embodiment controls the voltage conversion unit 10 in the same manner as in the first embodiment. Specifically, the content of the above-mentioned "2. Outline of control of the voltage conversion device" is common to both the first embodiment and the third embodiment. Therefore, in the following, FIG. 2 will be referred to as appropriate.

3−1.スイッチング素子の制御の詳細
実施形態3の電圧変換装置1において制御部30によって第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12に対して行われる制御について詳述する。なお、以下の説明は、同期整流制御が行われていることを前提とする。図2のように、制御部30は、同期整流制御中に周期TのPWM信号(第1信号)を第1スイッチング素子11のゲートに対して継続的に出力し、このPWM信号(第1信号)のデューティを、フィードバック演算によってデューティが更新される毎に更新に合わせて変化させる。一方で、制御部30は、第2スイッチング素子12のゲートに対しても第1スイッチング素子11に与えるPWM信号に合わせたPWM信号(第2信号)を出力する。第2スイッチング素子12に与えるPWM信号のオン期間(期間T2)は、第1スイッチング素子11のオン期間(期間T1)の終了時点t2からデッドタイムT3が経過した時点t3を開始時点とし、周期Tの終了時点t5よりも期間T3だけ早い時点t4を終了時点とする。
3-1. Details of Control of Switching Element The control performed by the control unit 30 on the first switching element 11 and the second switching element 12 in the voltage conversion device 1 of the third embodiment will be described in detail. The following description is based on the premise that synchronous rectification control is performed. As shown in FIG. 2, the control unit 30 continuously outputs a PWM signal (first signal) having a period T to the gate of the first switching element 11 during synchronous rectification control, and this PWM signal (first signal). ) Is changed according to the update every time the duty is updated by the feedback calculation. On the other hand, the control unit 30 also outputs a PWM signal (second signal) matching the PWM signal given to the first switching element 11 to the gate of the second switching element 12. The on-period (period T2) of the PWM signal given to the second switching element 12 is set to a start time of t3 when the dead time T3 has elapsed from the end time t2 of the on-period (period T1) of the first switching element 11. The end point is t4, which is earlier than the end point t5 by the period T3.

制御部30は、同期整流制御を行う期間においてデッドタイムT3を動的に変化させる。具体的には、制御部30は、電圧変換部10でなされる変換効率ηを短い時間間隔で算出し、変換効率が小さいほどデッドタイムを小さくするように変更制御を行う。変換効率ηは、例えばη=(Ia×Va)/(Ib×Vb)の式で算出する。この式において、Iaは、第1導電路71を流れる第1電流(入力電流)であり、第1電流検出部51によって検出される値である。また、Vaは、第1導電路71に印加される第1電圧(入力電圧)であり、第1電圧検出部41によって検出される値である。Ibは、第2導電路72を流れる第2電流(出力電流)であり、第2電流検出部52によって検出される値である。また、Vbは、第2導電路72に印加される第2電圧(出力電圧)であり、第2電圧検出部42によって検出される値である。 The control unit 30 dynamically changes the dead time T3 during the period of performing the synchronous rectification control. Specifically, the control unit 30 calculates the conversion efficiency η performed by the voltage conversion unit 10 at short time intervals, and performs change control so that the smaller the conversion efficiency, the smaller the dead time. The conversion efficiency η is calculated by, for example, the formula η = (Ia × Va) / (Ib × Vb). In this equation, Ia is a first current (input current) flowing through the first conductive path 71, and is a value detected by the first current detection unit 51. Further, Va is a first voltage (input voltage) applied to the first conductive path 71, and is a value detected by the first voltage detection unit 41. Ib is a second current (output current) flowing through the second conductive path 72, and is a value detected by the second current detection unit 52. Further, Vb is a second voltage (output voltage) applied to the second conductive path 72, and is a value detected by the second voltage detection unit 42.

制御部30は、例えば、図5のような設定方法を採用しており、同期整流制御中に算出された変換効率ηが第1閾値ηth1以下であり第2閾値ηth2(所定値)よりも大きい場合には、デッドタイムをD1に設定する。また、制御部30は、同期整流制御中に算出された変換効率ηが第2閾値ηth2(所定値)以下である場合には、デッドタイムをD1よりも大きいD2に設定する。D1、D2の値は、いずれも0よりも大きく、周期Tよりも小さい。この際、第1閾値ηth1及び第2閾値ηth2は、出力電流Ibの値に応じ、異なる値(ηth1, ηth1´, ηth1´´….)と設定してもよい。例えば、出力電流Ibの各値にそれぞれ対応付けて第1閾値と第2閾値とを定めておき、検出された出力電流Ibに応じて、その出力電流Ibに対応付けられた第1閾値及び第2閾値を決定してもよい。或いは、出力電流Ibの範囲毎にそれぞれ対応付けて第1閾値と第2閾値とを定めておき、検出された出力電流Ibに応じて、その出力電流Ibが属する範囲に対応付けられた第1閾値及び第2閾値を決定してもよい。また、変換効率ηが閾値ηth1よりも大きい場合は、デッドタイムをD1にしてもよく、D1よりも更に小さい値にしてもよい。 For example, the control unit 30 employs the setting method as shown in FIG. 5, and the conversion efficiency η calculated during the synchronous rectification control is equal to or less than the first threshold value ηth1 and larger than the second threshold value ηth2 (predetermined value). In that case, the dead time is set to D1. Further, when the conversion efficiency η calculated during the synchronous rectification control is equal to or less than the second threshold value ηth2 (predetermined value), the control unit 30 sets the dead time to D2, which is larger than D1. The values of D1 and D2 are both larger than 0 and smaller than the period T. At this time, the first threshold value ηth1 and the second threshold value ηth2 may be set to different values (ηth1, ηth1', ηth1'...) depending on the value of the output current Ib. For example, a first threshold value and a second threshold value are set in association with each value of the output current Ib, and the first threshold value and the second threshold value associated with the output current Ib are determined according to the detected output current Ib. Two thresholds may be determined. Alternatively, the first threshold value and the second threshold value are determined in association with each range of the output current Ib, and the first threshold value associated with the range to which the output current Ib belongs according to the detected output current Ib. A threshold and a second threshold may be determined. When the conversion efficiency η is larger than the threshold value ηth1, the dead time may be set to D1 or even smaller than D1.

制御部30は、上述したような変更制御(変換効率に基づいてデッドタイムを更新する制御)を短い時間間隔で周期的に行ってもよく、所定条件が成立した場合にのみ行ってもよい。例えば、周期T毎に上記変更制御を行ってもよく、周期Tよりも短い周期又は長い周期で周期的に変更制御を行ってもよい。 The control unit 30 may periodically perform the change control (control to update the dead time based on the conversion efficiency) as described above at short time intervals, or may perform only when a predetermined condition is satisfied. For example, the change control may be performed for each cycle T, or the change control may be periodically performed at a cycle shorter or longer than the cycle T.

制御部30は、上述したいずれの例においても、所定条件下で上記変更制御を行わないようにすることができる。例えば、第1導電路71を流れる第1電流の変化度合い又は第2導電路72を流れる第2電流の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に上記変更制御を行うようにしてもよい。具体的には、制御部30は、同期整流制御を行っている期間に微小時間Δt毎の第1電流の変化量ΔIaを検出する処理を周期的に繰り返すようにしてもよい。そして、制御部30は、同期整流制御中にΔIa/Δtの絶対値が一定値以上となった場合に、ΔIa/Δtが一定値未満となるまで上記変更制御を停止してもよい。或いは、制御部30は、同期整流制御を行っている期間に第1導電路71を流れる第1電流の微分値を検出する処理を周期的に繰り返し、微分値の絶対値が一定値以上となった場合に、一定値未満となるまで上記変更制御を停止してもよい。いずれの場合でも、制御部30は、所定条件下で上記変更制御を停止する場合に、停止期間のデューティの値を、上記変更制御を停止する前の値で維持してもよく、変更可能なデューティの範囲のうちの最も大きい値で維持してもよい。 In any of the above-mentioned examples, the control unit 30 can prevent the change control from being performed under predetermined conditions. For example, the change control may be performed when the degree of change of the first current flowing through the first conductive path 71 or the degree of change of the second current flowing through the second conductive path 72 is within a certain range. Specifically, the control unit 30 may periodically repeat the process of detecting the amount of change ΔIa of the first current for each minute time Δt during the period of performing the synchronous rectification control. Then, when the absolute value of ΔIa / Δt becomes a certain value or more during the synchronous rectification control, the control unit 30 may stop the change control until ΔIa / Δt becomes less than a certain value. Alternatively, the control unit 30 periodically repeats the process of detecting the differential value of the first current flowing through the first conductive path 71 during the period of performing the synchronous rectification control, and the absolute value of the differential value becomes a certain value or more. In that case, the change control may be stopped until the value becomes less than a certain value. In any case, when the change control is stopped under a predetermined condition, the control unit 30 may maintain the duty value during the stop period at the value before the change control is stopped, and can be changed. It may be maintained at the highest value in the duty range.

2−2.効果の例
本構成において制御部30は、電圧変換部10での変換効率ηが相対的に小さくなった場合にデッドタイムを相対的に大きく設定し、貫通動作(第1スイッチング素子11と第2スイッチング素子12とがいずれもオン状態になる動作)を抑制又は防止することができる。貫通動作が生じた場合には変換効率ηが急低下するため、このような制御が特に有効である。また、電圧変換部10での変換効率が相対的に大きい場合にはデッドタイムを小さく設定し、変換効率の低下を抑えることができる。
2-2. Example of effect In this configuration, the control unit 30 sets a relatively large dead time when the conversion efficiency η in the voltage conversion unit 10 becomes relatively small, and performs a penetration operation (first switching element 11 and second). It is possible to suppress or prevent the operation in which both the switching element 12 and the switching element 12 are turned on. Such control is particularly effective because the conversion efficiency η drops sharply when a penetration operation occurs. Further, when the conversion efficiency in the voltage conversion unit 10 is relatively large, the dead time can be set small and the decrease in the conversion efficiency can be suppressed.

[他の実施形態]
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Other Embodiments]
It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

上述した実施形態や後述する実施形態は、例示された2以上の特徴を矛盾しない範囲であらゆる組み合わせ方で組み合わせることが可能である。 In the above-described embodiment and the later-described embodiment, it is possible to combine the two or more illustrated features in any combination within a consistent range.

上述した実施形態では、車載用電圧変換装置の例として少なくとも降圧動作を行う降圧型DCDCコンバータを例示したが、第1導電路に印加された電圧を昇圧して第2導電路に印加する昇圧型DCDCコンバータであってもよく、昇降圧型のDCDCコンバータであってもよい。また、第1導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に印加する電圧変換動作と、第2導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第1導電路に印加する電圧変換動作とを行い得る双方向型のDCDCコンバータであってもよい。 In the above-described embodiment, a step-down DCDC converter that performs at least a step-down operation is exemplified as an example of an in-vehicle voltage converter, but a step-up type that boosts the voltage applied to the first conductive path and applies it to the second conductive path. It may be a DCDC converter or a buck-boost type DCDC converter. Further, a voltage conversion operation in which the voltage applied to the first conductive path is boosted or stepped down and applied to the second conductive path, and the voltage applied to the second conductive path is boosted or stepped down and applied to the first conductive path. It may be a bidirectional DCDC converter capable of performing a voltage conversion operation.

上述した実施形態では、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12がGaN−FETによって構成された例を示したがこの例に限定されない。第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12は、GaN−HEMT(High Electron Mobility Transistor)などの他の種類の半導体素子であってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the first switching element 11 and the second switching element 12 are configured by a GaN-FET is shown, but the present invention is not limited to this example. The first switching element 11 and the second switching element 12 may be other types of semiconductor elements such as GaN-HEMT (High Electron Mobility Transistor).

実施形態1では、制御部30による変更制御の例として、第1電流検出部51で検出される検出値が大きいほどデッドタイムを小さくする例を説明したが、第2電流検出部52で検出される検出値が大きいほどデッドタイムを小さくしてもよい。この場合でも、制御部30は、例えば、図3と同様の設定方法を採用することができ、同期整流制御中において第2電流検出部52で検出される検出値(出力電流(第2電流)の値)Ibが閾値Ithよりも小さい場合には、デッドタイムをD2に設定する。また、制御部30は、第2電流検出部52で検出される検出値(入力電流(第2電流)の値)Ibが閾値Ith以上である場合には、デッドタイムをD2よりも小さいD1に設定する。D1、D2の値は、いずれも0よりも大きく、周期Tよりも小さい。なお、ここでは、第2電流(出力電流)の範囲を2段階に分け、各段階に対応させてデューティを定めた例を示したが、3段階以上に分け、各段階に対応させてデューティを定めてもよい。
以上のような例でも、制御部30は、上述したような変更制御(電流検出値に基づいてデッドタイムを更新する制御)を短い時間間隔で周期的に行ってもよく、所定条件が成立した場合にのみ行ってもよい。例えば、周期T毎に上記変更制御を行ってもよく、周期Tよりも短い周期又は長い周期で周期的に変更制御を行ってもよい。或いは、第2電流検出部52で検出される検出値が閾値Ith未満の状態から閾値Ith以上の状態に変化した場合又は閾値Ith以上の状態から閾値Ith未満の状態に変化した場合に上記変更制御を行ってもよい。
この例では、制御部30は、第2導電路72を流れる第2電流の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に上記変更制御を行うようにしてもよい。具体的には、制御部30は、同期整流制御を行っている期間に微小時間Δt毎の第2電流の変化量ΔIbを検出する処理を周期的に繰り返すようにしてもよい。そして、制御部30は、同期整流制御を行っている期間にΔIb/Δtの絶対値が一定値以上となった場合に、ΔIb/Δtが一定値未満となるまで上記変更制御を停止してもよい。或いは、制御部30は、同期整流制御を行っている期間に第2導電路72を流れる第2電流の微分値を検出する処理を周期的に繰り返し、微分値の絶対値が一定値以上となった場合に、一定値未満となるまで上記変更制御を停止してもよい。これらの例でも、制御部30は、所定条件下で上記変更制御を停止する場合に、停止期間のデューティの値を、上記変更制御を停止する前の値で維持してもよく、変更可能なデューティの範囲のうちの最も大きい値で維持してもよい。
なお、このような制御方法(第2導電路72を流れる第2電流の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に上記変更制御を行う方法)は、上述したいずれの例に適用してもよい。
In the first embodiment, as an example of change control by the control unit 30, an example in which the dead time is reduced as the detection value detected by the first current detection unit 51 is larger has been described, but it is detected by the second current detection unit 52. The larger the detected value, the smaller the dead time may be. Even in this case, the control unit 30 can adopt, for example, the same setting method as in FIG. 3, and the detection value (output current (second current)) detected by the second current detection unit 52 during the synchronous rectification control. If Ib is smaller than the threshold value Is, the dead time is set to D2. Further, when the detection value (value of the input current (second current)) Ib detected by the second current detection unit 52 is equal to or greater than the threshold value Ib, the control unit 30 sets the dead time to D1 which is smaller than D2. Set. The values of D1 and D2 are both larger than 0 and smaller than the period T. Here, an example in which the range of the second current (output current) is divided into two stages and the duty is determined corresponding to each stage is shown, but the duty is divided into three or more stages and the duty is determined according to each stage. You may decide.
Even in the above example, the control unit 30 may periodically perform the change control (control to update the dead time based on the current detection value) as described above at short time intervals, and the predetermined condition is satisfied. It may be done only in case. For example, the change control may be performed for each cycle T, or the change control may be periodically performed at a cycle shorter or longer than the cycle T. Alternatively, the change control is performed when the detection value detected by the second current detection unit 52 changes from a state of less than the threshold value Is to a state of the threshold value Is or more, or when a state of the threshold value or more is changed to a state of less than the threshold value Is. May be done.
In this example, the control unit 30 may perform the change control when the degree of change of the second current flowing through the second conductive path 72 is within a certain range. Specifically, the control unit 30 may periodically repeat the process of detecting the amount of change ΔIb of the second current for each minute time Δt during the period of performing the synchronous rectification control. Then, when the absolute value of ΔIb / Δt becomes a certain value or more during the period during which the synchronous rectification control is being performed, the control unit 30 may stop the change control until ΔIb / Δt becomes less than a certain value. Good. Alternatively, the control unit 30 periodically repeats the process of detecting the differential value of the second current flowing through the second conductive path 72 during the period of performing the synchronous rectification control, and the absolute value of the differential value becomes a certain value or more. In that case, the change control may be stopped until the value becomes less than a certain value. In these examples as well, when the control unit 30 stops the change control under a predetermined condition, the duty value during the stop period may be maintained at the value before the change control is stopped, and can be changed. It may be maintained at the highest value in the duty range.
It should be noted that such a control method (a method of performing the change control when the degree of change of the second current flowing through the second conductive path 72 is within a certain range) can be applied to any of the above-mentioned examples. Good.

実施形態1、2では、電流検出部(第1電流検出部51又は第2電流検出部52)で検出される検出値が大きいほどデッドタイムを小さくする変更制御を行う例として、電流の範囲毎にデッドタイムを定めたテーブルを用いた。しかし、この例に限定されず、例えば、制御部30は、電流検出部で検出される検出値(電流値)を変数としてデッドタイムを決定する演算式によってデッドタイムを決定してもよい。演算式としては、電流検出部で検出される検出値が大きいほどデッドタイムを小さくする一次式、二次式などが挙げられる。例えば、実施形態1において、D=a×I+bの式によってデッドタイムを定めてもよい。この式を用いる場合、a<0、b>0、Iは電流検出部で検出される検出値(電流値)、Dはデッドタイムである。この式を用いる場合、Iが所定の最大電流値以上になった場合に、Dは所定の最小値(周期T以下の所定最小値)に固定し、Iが所定の最小電流値以下になった場合に、Dは所定の最大値(周期T以下の所定最大値)に固定すればよい。 In the first and second embodiments, as an example of performing change control in which the dead time is reduced as the detection value detected by the current detection unit (first current detection unit 51 or second current detection unit 52) is larger, for each current range. A table with a dead time was used. However, the present invention is not limited to this example, and for example, the control unit 30 may determine the dead time by an arithmetic expression for determining the dead time using the detection value (current value) detected by the current detection unit as a variable. Examples of the calculation formula include a linear formula and a quadratic formula in which the dead time is reduced as the detected value detected by the current detection unit is larger. For example, in the first embodiment, the dead time may be determined by the formula D = a × I + b. When this formula is used, a <0, b> 0 and I are the detection values (current values) detected by the current detection unit, and D is the dead time. When this formula is used, when I becomes equal to or more than a predetermined maximum current value, D is fixed to a predetermined minimum value (a predetermined minimum value having a period T or less), and I becomes equal to or less than a predetermined minimum current value. In this case, D may be fixed to a predetermined maximum value (a predetermined maximum value having a period T or less).

実施形態3では、変換効率ηが閾値ηth2よりも大きい場合にデッドタイムをD1とし、変換効率ηが閾値ηth2以下である場合にデッドタイムをD2とする例を示したが、実施形態1又は実施形態2の構成を前提とし、このような特徴を付加してもよい。
実施形態1に付加する構成としては、以下のような例が挙げられる。例えば、電圧変換部10での同期整流制御中において、変換効率ηが閾値ηth2よりも大きい場合、第1電流検出部51で検出される検出値(入力電流(第1電流)の値)Iaが閾値Ithよりも小さい場合にはデッドタイムをD2に設定し、Iaが閾値Ith以上である場合にはデッドタイムをD2よりも小さいD1に設定してもよい。一方で、変換効率ηが閾値ηth2以下である場合には、Iaの値にかかわらず、デッドタイムをD2よりも更に大きいD3としてもよい。
また、実施形態2に付加する構成としては、以下のような例が挙げられる。例えば、電圧変換部10での同期整流制御中において、変換効率ηが閾値ηth2よりも大きい場合、Iaが閾値Ith1よりも小さい場合にはデッドタイムをD3に設定し、Iaが閾値Ith1以上且つIth2未満である場合にはデッドタイムをD3よりも小さいD2に設定し、Iaが閾値Ith2以上である場合にはデッドタイムをD2よりも小さいD1に設定するようにしてもよい。一方で、変換効率ηが閾値ηth2以下である場合には、Iaの値にかかわらず、デッドタイムをD3よりも更に大きいD4としてもよい。
In the third embodiment, the dead time is set to D1 when the conversion efficiency η is larger than the threshold value ηth2, and the dead time is set to D2 when the conversion efficiency η is equal to or less than the threshold value ηth2. Such a feature may be added on the premise of the configuration of the second form.
Examples of the configuration added to the first embodiment include the following. For example, in the synchronous rectification control of the voltage conversion unit 10, when the conversion efficiency η is larger than the threshold value ηth2, the detection value (input current (first current) value) Ia detected by the first current detection unit 51 is When it is smaller than the threshold value Is, the dead time may be set to D2, and when Ia is equal to or more than the threshold value Is, the dead time may be set to D1 which is smaller than D2. On the other hand, when the conversion efficiency η is equal to or less than the threshold value ηth2, the dead time may be set to D3, which is further larger than D2, regardless of the value of Ia.
Further, as a configuration added to the second embodiment, the following examples can be given. For example, during synchronous rectification control by the voltage conversion unit 10, if the conversion efficiency η is larger than the threshold value ηth2 and Ia is smaller than the threshold value Is1, the dead time is set to D3, and Ia is the threshold value Is1 or more and Is2. If it is less than, the dead time may be set to D2, which is smaller than D3, and if Ia is equal to or more than the threshold value Is2, the dead time may be set to D1, which is smaller than D2. On the other hand, when the conversion efficiency η is equal to or less than the threshold value ηth2, the dead time may be set to D4, which is further larger than D3, regardless of the value of Ia.

1 :車載用電圧変換装置
10 :電圧変換部
11 :第1スイッチング素子
12 :第2スイッチング素子
14 :インダクタ
30 :制御部
32 :制御装置
34A:駆動回路
34B:駆動回路
41 :第1電圧検出部
42 :第2電圧検出部
51 :第1電流検出部
52 :第2電流検出部
61 :コンデンサ
62 :コンデンサ
71 :第1導電路
71A:導電路
71B:導電路
72 :第2導電路
72A:導電路
72B:導電路
73 :基準導電路
74 :接続導電路
81 :配線部
82 :配線部
83 :グラウンド
91 :第1電源部
92 :第2電源部
94 :負荷
100:電源システム
P1 :端子
P2 :端子
1: In-vehicle voltage converter 10: Voltage converter 11: First switching element 12: Second switching element 14: inductor 30: Control unit 32: Control device 34A: Drive circuit 34B: Drive circuit 41: First voltage detection unit 42: Second voltage detection unit 51: First current detection unit 52: Second current detection unit 61: Condenser 62: Condenser 71: First conductive path 71A: Conductive path 71B: Conductive path 72: Second conductive path 72A: Conductive Road 72B: Conductive path 73: Reference conductive path 74: Connection conductive path 81: Wiring section 82: Wiring section 83: Ground 91: First power supply section 92: Second power supply section 94: Load 100: Power supply system P1: Terminal P2: Terminal

Claims (3)

第1導電路に印加された第1電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に第2電圧を印加する電圧変換部と、
前記電圧変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記電圧変換部は、前記第1導電路に電気的に接続される第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子に直列に接続される第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の導電路に電気的に接続されるインダクタと、を有し、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子をオン状態とし前記第2スイッチング素子をオフ状態とする第1制御と前記第1スイッチング素子をオフ状態とし前記第2スイッチング素子をオン状態とする第2制御とを交互に行い、前記第1制御と前記第2制御とを切り替える際に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をいずれもオフ状態とするデッドタイムを設定する車載用電圧変換装置であって、
前記第1導電路を流れる電流又は前記第2導電路を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出される検出値が大きいほど前記デッドタイムを小さくする変更制御を行う車載用電圧変換装置。
A voltage conversion unit that boosts or lowers the first voltage applied to the first conductive path and applies a second voltage to the second conductive path.
A control unit that controls the voltage conversion unit and
With
The voltage conversion unit includes a first switching element electrically connected to the first conductive path, a second switching element connected in series with the first switching element, the first switching element, and the second switching element. It has an inductor that is electrically connected to a conductive path to and from a switching element.
The control unit has a first control in which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off, and a second control in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on. This is an in-vehicle voltage conversion device that alternately performs and sets a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element when switching between the first control and the second control. hand,
A current detection unit for detecting a current flowing through the first conductive path or a current flowing through the second conductive path is provided.
The control unit is an in-vehicle voltage conversion device that performs change control that reduces the dead time as the detection value detected by the current detection unit increases.
第1導電路に印加された第1電圧を昇圧又は降圧して第2導電路に第2電圧を印加する電圧変換部と、
前記電圧変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記電圧変換部は、前記第1導電路に電気的に接続される第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子に直列に接続される第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の導電路に電気的に接続されるインダクタと、を有し、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子をオン状態とし前記第2スイッチング素子をオフ状態とする第1制御と前記第1スイッチング素子をオフ状態とし前記第2スイッチング素子をオン状態とする第2制御とを交互に行い、前記第1制御と前記第2制御とを切り替える際に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をいずれもオフ状態とするデッドタイムを設定する車載用電圧変換装置であって、
前記第1導電路に印加される前記第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記第2導電路に印加される前記第2電圧を検出する第2電圧検出部と
前記第1導電路を流れる第1電流を検出する第1電流検出部と、
前記第2導電路を流れる第2電流を検出する第2電流検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1電圧と前記第2電圧と前記第1電流と前記第2電流とに基づく前記電圧変換部の変換効率が所定値以下になった場合に前記所定値を超えるときよりも前記デッドタイムを大きくする変更制御を行う
車載用電圧変換装置。
A voltage conversion unit that boosts or lowers the first voltage applied to the first conductive path and applies a second voltage to the second conductive path.
A control unit that controls the voltage conversion unit and
With
The voltage conversion unit includes a first switching element electrically connected to the first conductive path, a second switching element connected in series with the first switching element, the first switching element, and the second switching element. It has an inductor that is electrically connected to a conductive path to and from a switching element.
The control unit has a first control in which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off, and a second control in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on. This is an in-vehicle voltage conversion device that alternately performs and sets a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element when switching between the first control and the second control. hand,
A first voltage detection unit that detects the first voltage applied to the first conductive path, and
A second voltage detection unit that detects the second voltage applied to the second conductive path, a first current detection unit that detects the first current flowing through the first conductive path, and a first current detection unit.
A second current detection unit that detects the second current flowing through the second conductive path, and
With
When the conversion efficiency of the voltage conversion unit based on the first voltage, the second voltage, the first current, and the second current becomes equal to or less than a predetermined value, the control unit exceeds the predetermined value. Also, an in-vehicle voltage converter that performs change control to increase the dead time.
前記制御部は、前記第1導電路を流れる電流の変化度合い又は前記第2導電路を流れる電流の変化度合いが一定範囲内に収まっている場合に前記変更制御を行う
請求項1又は請求項2に記載の車載用電圧変換装置。
Claim 1 or claim 2 that the control unit performs the change control when the degree of change of the current flowing through the first conductive path or the degree of change of the current flowing through the second conductive path is within a certain range. In-vehicle voltage converter according to.
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