JP4600773B2 - Automotive switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、高圧バッテリの電力を降圧して低圧バッテリに充電する車載用スイッチング電源の過電圧出力防止に関する。 The present invention relates to overvoltage output prevention for an in-vehicle switching power supply that steps down the power of a high-voltage battery and charges the low-voltage battery.
高圧バッテリの電力を降圧して低圧バッテリに充電するスイッチング電源の従来例は、図4及び図5に示すように、高圧バッテリ11の直流電圧を入力して交流に変換して出力するスイッチング部2と、スイッチング部2の交流電圧を変圧して二次側に出力するトランス3と、トランス3の二次側交流電圧を整流する整流部4と、整流部4の出力を平滑してスイッチング電源1の出力端子T3から低圧バッテリ21に給電する平滑部5と、スイッチング部2のスイッチング素子の動作をPWM制御する制御部6とから構成されている。
そして、制御部6はフィードバック回路7を経由して制御回路6aにフィードバックされる低圧バッテリ21の電圧値に基づいてスイッチング部2の出力制御を行う。ここで、図4のスイッチング電源は制御回路用電源6bの電力を低圧バッテリ側から供給し、図5の場合は制御回路用電源6bの電力を高圧バッテリ側から供給している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the conventional example of the switching power supply that steps down the power of the high-voltage battery and charges the low-voltage battery is the
Then, the
しかし、図4及び図5のスイッチング電源ではフィードバック線が断線した場合、制御回路部6に入力すべきフィードバック電圧が無くなることから、無制御状態となり低圧バッテリ21に過電圧を印可し続ける可能性がある。例えば、図4においてA点が断線した場合、入力端子T5は開放状態となるので抵抗R2により端子T5の電圧は接地電圧(=0V)にひきこまれる。一方、制御回路6aは、この0Vの電圧をフィードバック電圧として充電電圧を最大限とするようにスイッチング部2を制御することとなる。
However, in the switching power supply of FIG. 4 and FIG. 5, when the feedback line is disconnected, there is no feedback voltage to be input to the
このような過電圧を供給する事態を回避するために、従来、過電圧防止を図る方法がいくつか提案されている。出力低電圧保護機能がついていれば停止可能であるが、万一保護回路が故障した場合は停止不能となる。 In order to avoid such a situation where an overvoltage is supplied, several methods for preventing overvoltage have been proposed. If the output low voltage protection function is provided, it can be stopped, but if the protection circuit fails, it cannot be stopped.
上記したように、従来のスイッチング電源ではフィードバック線が断線や接触不良のためフィードバック電圧が無くなった場合、低圧バッテリに過電圧を印加し続ける、あるいは不要な電力を供給し続けるという問題を有している。本発明は上記問題点を簡素な構成で解決してフィードバック線が断線した場合、確実にスイッチング部の動作を停止させ低圧バッテリ側に過電圧を出力させない車載用スイッチング電源を提供するものである。 As described above, the conventional switching power supply has a problem that when the feedback voltage is lost due to disconnection or poor contact, the overvoltage is continuously applied to the low voltage battery or unnecessary power is continuously supplied. . The present invention provides an in-vehicle switching power supply that solves the above problem with a simple configuration and reliably stops the operation of the switching unit and does not output an overvoltage to the low-voltage battery when the feedback line is disconnected.
上記課題を解決するための請求項1記載の車載用スイッチング電源は、高圧回転電機と電力を授受する高圧バッテリから入力する直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング部と、前記交流電圧を一次側に入力し二次側に変圧して出力するトランスと、前記トランスの二次側出力電圧を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電する平滑回路部と、前記スイッチング部のスイッチング制御を行う制御回路と制御回路用電源とからなる制御回路部と、前記制御回路部に前記低圧バッテリ側の電圧をフィードバックするフィードバック回路とを有する車載用スイッチング電源において、
前記制御回路用電源の電力は前記フィードバック回路の前記制御回路部への入力端側から供給され、前記フィードバック回路は、前記平滑回路部の出力端チョークコイルの入力端側に接続され、該チョークコイルの入力端側からフィードバック電圧及び前記制御回路用電源の電力を引き込むことを特徴とする。
The on-vehicle switching power supply according to
The power of the control circuit power supply is supplied from the input end side of the feedback circuit to the control circuit unit, and the feedback circuit is connected to the input end side of the output end choke coil of the smoothing circuit unit. The feedback voltage and the power of the power supply for the control circuit are drawn from the input end side .
本構成によれば、フィードバック線を経由して制御部の電力を供給しているので、フィードバック線の断線あるいは接触不良等でフィードバック電圧が無くなっても(あるいはフィードバック電圧が異常値となっても)、同時に制御回路用電源が供給されなくなり制御回路への電力供給が停止されるので、スイッチング部のスイッチング動作も自動的に停止して過電圧が出力されることはない。
また、出力低電圧保護機能が備えられたスイッチング電源で出力低電圧保護回路が故障している場合でも過電圧が出力されることは防止される。
さらに、従来のように制御部の電源を高圧バッテリあるいは低圧バッテリから供給するための独立したワイヤーハーネスを設定する必要もなくなるので、コスト、加工面からのメリットも大きい。
According to this configuration, since the power of the control unit is supplied via the feedback line, even if the feedback voltage disappears due to disconnection of the feedback line or contact failure (or even if the feedback voltage becomes an abnormal value). At the same time, the power supply for the control circuit is not supplied and the power supply to the control circuit is stopped. Therefore, the switching operation of the switching unit is automatically stopped and no overvoltage is output.
Further, even when the output low voltage protection circuit is malfunctioning in the switching power supply provided with the output low voltage protection function, the output of the overvoltage is prevented.
Further, since it is not necessary to set an independent wire harness for supplying the power of the control unit from the high-voltage battery or the low-voltage battery as in the prior art, there are great advantages in terms of cost and processing.
また、フィードバック線を経由して逆流するスイッチングノイズ(制御回路用電源のスイッチングノイズ)を平滑回路部のチョークコイルとコンデンサにより減衰させ外部に流出することを防止することができる。従って、制御回路部のスイッチングノイズが車両のラジオ等に影響を与えることがない。 Further , it is possible to prevent the switching noise (switching noise of the control circuit power supply) that flows backward via the feedback line from being attenuated by the choke coil and the capacitor of the smoothing circuit portion and flowing out to the outside. Therefore, the switching noise of the control circuit unit does not affect the vehicle radio or the like.
請求項2記載の車載用スイッチング電源は、高圧回転電機と電力を授受する高圧バッテリから入力する直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング部と、前記交流電圧を一次側に入力し二次側に変圧して出力するトランスと、前記トランスの二次側出力電圧を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を平滑して低圧バッテリに給電する平滑回路部と、前記スイッチング部のスイッチング制御を行う制御回路と制御回路用電源とからなる制御回路部と、前記制御回路部に前記低圧バッテリ側の電圧をフィードバックするフィードバック回路とを有する車載用スイッチング電源において、
前記制御回路用電源の電力は前記フィードバック回路の前記制御回路部への入力端側から供給され、前記フィードバック回路は、前記低圧バッテリに接続され、該フィードバック回路を介して前記制御回路部に該低圧バッテリの端子電圧のフィードバック及び前記制御回路用電源の電力供給を行うとともに、前記制御回路部の入力側に該制御回路部で発生するスイッチングノイズの外部への流出を防止するフイルタを設けたことを特徴とする。
The on-vehicle switching power supply according to
The power of the control circuit power supply is supplied from the input end side of the feedback circuit to the control circuit unit, and the feedback circuit is connected to the low-voltage battery, and the low-voltage battery is connected to the control circuit unit via the feedback circuit. Provided with a filter for feeding back the terminal voltage of the battery and supplying power for the control circuit power supply, and preventing the switching noise generated in the control circuit section from flowing out to the outside on the input side of the control circuit section. Features.
本構成は、平滑回路部での電圧降下及びスイッチング電源出力端と低圧バッテリ間の配線による電圧降下を除いて低圧バッテリの端子電圧を直接検出してフィードバック電圧としたい時の構成で、この場合は制御回路部の入力に制御回路部で発生するスイッチングノイズ除去用のフイルタを設けることが望ましい。 This configuration is used to directly detect the terminal voltage of the low-voltage battery as a feedback voltage, excluding the voltage drop in the smoothing circuit section and the voltage drop due to the wiring between the switching power supply output terminal and the low-voltage battery. It is desirable to provide a filter for removing switching noise generated in the control circuit unit at the input of the control circuit unit.
請求項3記載の車載用スイッチング電源は、請求項1または2の発明において、トランスと平滑回路部のトランス側チョークコイルとが一体化された1個の部品とされているもので、この構成により装置の小型化、故障率の低下の効果がある。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an in-vehicle switching power supply according to the first or second aspect of the present invention, wherein the transformer and the transformer side choke coil of the smoothing circuit unit are integrated into one component. There is an effect of downsizing the device and lowering the failure rate.
以上説明したように本発明は、高圧バッテリの直流電圧を交流変換してトランスにより降圧して低圧バッテリに充電する車載用スイッチング電源において、スイッチング部のスイッチング素子をPWM制御する制御回路部を駆動する電源を低圧バッテリへの充電電圧をフィードバックするフィードバック線を経由して供給するようにし、さらに、平滑回路部の出力端チョークコイルの入力端からフィードバックするようにしたので、フィードバック線の断線時にもスイッチング部の動作を確実に停止させ、低圧バッテリに過電圧が印加されることを防止することができる。また、出力端チョークコイルの入力端にフィードバック線を接続することで別途フイルタを備えなくとも制御回路部のスイッチングノイズが外部に漏れることが防止されている。加えて、上記構成としたことで制御回路部用の電源供給のためのワイヤーハーネスを設定する必要がなくなり装置の小型化、コストダウンを達成している。 As described above, the present invention drives a control circuit unit that performs PWM control of a switching element of a switching unit in an in-vehicle switching power source that converts a DC voltage of a high-voltage battery into an alternating current and steps down the voltage by a transformer to charge the low-voltage battery. Since power is supplied via the feedback line that feeds back the charging voltage to the low-voltage battery, and feedback is made from the input terminal of the output end choke coil of the smoothing circuit section, switching is also possible when the feedback line is disconnected. It is possible to reliably stop the operation of the unit and prevent an overvoltage from being applied to the low voltage battery. Further, by connecting a feedback line to the input end of the output end choke coil, it is possible to prevent the switching noise of the control circuit portion from leaking to the outside without providing a separate filter. In addition, the configuration described above eliminates the need to set a wire harness for power supply for the control circuit unit, thereby achieving downsizing and cost reduction of the device.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付す。図1は本発明の実施形態1のブロック回路図である。スイッチング電源1はスイッチング部2と、トランス3と、整流部4と、平滑回路部5と、制御回路部6と、フィードバック回路7と、から構成されている。前述の従来例の図4及び図5の構成と異なるところは、平滑回路部5のフイルタが2段になっていて、フィードバック回路7がチョークコイルL1とL2が直列接続されているP点に接続されて低圧バッテリに充電する電圧値を制御回路部6へ伝送するようになっていることと、制御回路用電源6bの電力引き込みがフィードバック回路7を経由して入力端子T5から行われていることである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in a prior art example. FIG. 1 is a block circuit diagram of
次に、本実施例の動作は以下のようになる。正常時にはスイッチング電源1の入力端子T1及びT2に接続されている高圧バッテリ11から供給される直流電圧はスイッチング部2で交流電圧に変換されてトランス3へ出力される。トランス3の一次側に入力した交流電圧は降圧されてトランス3の二次側から出力され、整流部4のダイオードD1、D2で整流され、平滑回路部5のチョークコイルL1、コンデンサC1及びL2、C2で平滑され高周波成分が取り除かれた直流電圧となり出力端子T3、T4から低圧バッテリ21に給電される。整流部4は、MOSの場合もある。
このとき、制御回路部6は、チョークコイルL1とL2が直列接続されているP点からフィードバック回路7を介してフィードバックされる直流電圧値に基づいてP点の直流電圧が所定値となるようにスイッチング部2を制御する。
Next, the operation of this embodiment is as follows. During normal operation, the DC voltage supplied from the
At this time, the
本実施例では、フィードバック回路7は制御回路6a及び制御回路用電源6bに接続されているので制御回路6aで発生するスイッチングノイズと制御回路用電源6bで発生するスイッチングノイズとが共にフィードバック回路7を介してP点に逆流する。しかし、平滑回路部5のチョークコイルL2、コンデンサC2のフィルタにより低圧バッテリ21側に流出することが阻止されるので車載のラジオやその他の電子機器に影響を及ぼすことがない。
In the present embodiment, since the
一方、フィードバック回路7の断線などでP点と入力端子T5間が開放状態となった時には図2のタイミングチャートに示すように、制御回路6aに入力するフィードバック電圧は異常値(図1の場合は0V)となる。しかし、制御回路用電源6bの電力もフィードバック回路7及び入力端子T5を経由して供給されているので同時に制御回路部6の電源が供給されなくなり制御回路部6の動作は停止される。従って、スイッチング部2のスイッチング動作も停止されて低圧バッテリ21に対する出力はなくなるので過電圧を出力することは確実に防止される。
On the other hand, when the point P and the input terminal T5 are opened due to disconnection of the
図3は、本発明の実施形態2を示すブロック回路図である。実施形態1と異なる点はフィードバック電圧が低圧バッテリ21の端子電圧を検出する構成となっている点と、制御回路部6のスイッチングノイズ除去用フイルタ9が制御回路部6の入力に設けられている点である。フィードバック回路7の断線によるスイッチング部2の出力停止の動作は実施形態1の場合と同じである。
FIG. 3 is a block circuit
1:スイッチング電源
2:スイッチング部
3:トランス
4:整流部
5:平滑回路部
6:制御回路部
6a:制御回路
6b:制御回路用電源
7:フィードバック回路(フィードバック線)
8:フイルタ
11:高圧バッテリ
21:低圧バッテリ
D1、D2:ダイオード
L1、L2:チョークコイル
C1、C2:コンデンサ
R1、R2:抵抗
T1、T2、T5、T6、T7:入力端子
T3、T4:出力端子
1: switching power supply 2: switching unit 3: transformer 4: rectification unit 5: smoothing circuit unit 6:
8: Filter 11: High voltage battery 21: Low voltage battery D1, D2: Diodes L1, L2: Choke coils C1, C2: Capacitors R1, R2: Resistors T1, T2, T5, T6, T7: Input terminals T3, T4: Output terminals
Claims (3)
前記制御回路用電源の電力は前記フィードバック回路の前記制御回路部への入力端側から供給され、
前記フィードバック回路は、前記平滑回路部の出力端チョークコイルの入力端側に接続され、該チョークコイルの入力端側からフィードバック電圧及び前記制御回路用電源の電力を引き込むことを特徴とする車載用スイッチング電源。 A switching unit that converts a DC voltage input from a high-voltage battery that exchanges power with the high-voltage rotating electrical machine into an AC voltage, a transformer that inputs the AC voltage to the primary side, transforms it to the secondary side, and outputs it, and two transformers A control comprising: a rectifier that rectifies the output voltage on the secondary side; a smoothing circuit that smoothes the output voltage of the rectifier and supplies power to the low-voltage battery; a control circuit that performs switching control of the switching unit; and a control circuit power supply In a vehicle-mounted switching power supply having a circuit unit and a feedback circuit that feeds back the voltage on the low-voltage battery side to the control circuit unit,
The power of the power supply for the control circuit is supplied from the input end side to the control circuit unit of the feedback circuit ,
The feedback circuit is connected to the input end side of the output end choke coil of the smoothing circuit unit, and pulls in the feedback voltage and the power of the control circuit power source from the input end side of the choke coil. Power supply.
前記制御回路用電源の電力は前記フィードバック回路の前記制御回路部への入力端側から供給され、The power of the power supply for the control circuit is supplied from the input end side to the control circuit unit of the feedback circuit,
前記フィードバック回路は、前記低圧バッテリに接続され、該フィードバック回路を介して前記制御回路部に該低圧バッテリの端子電圧のフィードバック及び前記制御回路用電源の電力供給を行うとともに、前記制御回路部の入力側に該制御回路部で発生するスイッチングノイズの外部への流出を防止するフイルタを設けたことを特徴とする車載用スイッチング電源。The feedback circuit is connected to the low-voltage battery, and performs feedback of a terminal voltage of the low-voltage battery and power supply of the power supply for the control circuit to the control circuit unit via the feedback circuit, and inputs to the control circuit unit A vehicle-mounted switching power supply characterized in that a filter is provided on the side to prevent outflow of switching noise generated in the control circuit section to the outside.
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