JP5320816B2 - Power conversion circuit - Google Patents
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Description
本発明は、トランスと、該トランスの2次側巻き線の一対の端子の電圧極性が反転するに際してこれを整流する整流手段とを備える電力変換回路であって且つ、前記整流手段として、前記2次側巻き線の一対の端子のそれぞれに接続されるダイオードを備えて且つ前記一対のダイオードのカソード側が出力端子に接続される電力変換回路に関する。 The present invention is a power conversion circuit comprising a transformer and a rectifying means for rectifying the voltage polarity of a pair of terminals of the secondary winding of the transformer when the voltage polarity is reversed. The present invention relates to a power conversion circuit including a diode connected to each of a pair of terminals of a secondary winding and having a cathode side of the pair of diodes connected to an output terminal.
電力変換回路として、直流電源の正極及び負極を電動機の端子に選択的に接続する一対のスイッチング素子の直列接続体を備えて且つグランドラインに対して絶縁された電力変換回路(インバータ)を備えるものが周知である。インバータは、通常、上記スイッチング素子に加えて、その入出力端子間に接続されるダイオードを備えている。これにより、上記直列接続体を構成するスイッチング素子の一方に電流が流れている状況下、これがオフ操作される場合には、他方のスイッチング素子の入出力端子間に接続されるダイオードに順方向電流が流れる。 As a power conversion circuit, a power conversion circuit (inverter) including a series connection body of a pair of switching elements for selectively connecting a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply to a terminal of an electric motor and insulated from a ground line Is well known. In general, the inverter includes a diode connected between the input and output terminals in addition to the switching element. As a result, when a current is flowing through one of the switching elements constituting the series connection body, when this is turned off, a forward current is applied to the diode connected between the input / output terminals of the other switching element. Flows.
ところで、上記ダイオードに順方向電流が流れる状況下、上記一方のスイッチング素子が再度オン操作されると、ダイオードの逆回復現象によって、その付近の電圧が変動するため、高周波のコモンモード電流が発生することが知られている。コモンモード電流は、本来絶縁されているグランドラインとインバータなどとの間の寄生容量が、電圧変動によって充放電されることで発生する。コモンモード電流がグランドラインに流れると、グランドラインに接続された電子機器に障害を与えたり、外部への電磁放射ノイズを生じさせたりする。 By the way, when one of the switching elements is turned on again in a situation where a forward current flows through the diode, a high-frequency common mode current is generated because a voltage near the switching element is fluctuated due to a reverse recovery phenomenon of the diode. It is known. The common mode current is generated when the parasitic capacitance between the originally insulated ground line and the inverter is charged and discharged by voltage fluctuation. When the common mode current flows through the ground line, the electronic device connected to the ground line may be damaged or electromagnetic radiation noise may be generated.
そこで従来は、例えば下記特許文献1に見られるように、モータに給電する一対の給電線間に、一対のYコンデンサを備えることも提案されている。Yコンデンサは、一対のコンデンサの直列接続体であって且つ、その接続点が、グランドラインに接続されているものである。これにより、コモンモード電流がグランドラインを介して他の電子機器へと流れることを回避することができる。
ところで、電力変換回路としては、他にも、トランスの2次側の電圧極性が反転する際にこれを整流すべく2次側巻き線の一対の端子のそれぞれに接続されるダイオードを備えるDCDCコンバータも周知である。この場合であっても、2次側の電圧極性の反転に伴うダイオードの逆回復現象によってコモンモード電流が流れるおそれがある。しかし、こうしたものにおいて、上記技術を直接適用することはできない。 By the way, as a power conversion circuit, a DCDC converter provided with a diode connected to each of a pair of terminals of a secondary winding to rectify the voltage polarity on the secondary side of the transformer when it is inverted. Is also well known. Even in this case, the common mode current may flow due to the reverse recovery phenomenon of the diode accompanying the reversal of the voltage polarity on the secondary side. However, the above technique cannot be directly applied to such devices.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トランスの2次側巻き線の一対の端子の電圧極性が反転するに際してこれを整流するための一対のダイオードを備える場合であれ、逆回復現象に起因するノイズがグランドラインに重畳することを好適に抑制することのできる電力変換回路を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a pair of diodes for rectifying a voltage polarity of a pair of terminals of a secondary winding of a transformer when the voltage polarity is inverted. Even if it is a case, it is providing the power converter circuit which can suppress suitably that the noise resulting from a reverse recovery phenomenon superimposes on a ground line.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
構成1は、トランスと、該トランスの2次側巻き線の一対の端子の電圧極性が反転するに際してこれを整流する整流手段とを備える電力変換回路であって且つ、前記整流手段として、前記2次側巻き線の一対の端子のそれぞれに接続されるダイオードを備えて且つ前記一対のダイオードのカソード側が出力端子に接続される電力変換回路において、前記2次側巻き線及び前記出力端子間に介在して且つ前記一対のダイオードのそれぞれを備える一対の電気経路間に直列接続される一対のコンデンサを備え、前記一対のコンデンサの接続点が前記2次側巻き線に接続されてなることを特徴とする。
上記発明では、整流手段を構成する一対のダイオードの一方に順方向電流が流れる状況下、2次側巻き線の電圧極性が反転すると、この一方のダイオードの順方向電流が急減し、その後、逆回復現象が生じる。そして逆回復現象の終了直後には、ダイオード付近の電気経路のインダクタンス成分とダイオードの寄生キャパシタとの共振現象が生じ、これがコモンモードノイズを生じさせるおそれがある。この点、上記発明では、上記共振現象によって生じるノイズの流通経路を、上記2次側巻き線と上記一対のコンデンサの一方とを備えるループ回路とすることで、ノイズの流通経路をショートループ化することができ、ひいては逆回復現象に起因するノイズがグランドラインに重畳することを好適に抑制することができる。 In the above invention, when the forward current flows through one of the pair of diodes constituting the rectifying means, when the voltage polarity of the secondary winding is reversed, the forward current of the one diode rapidly decreases and then reverses. A recovery phenomenon occurs. Immediately after the end of the reverse recovery phenomenon, a resonance phenomenon occurs between the inductance component of the electric path near the diode and the parasitic capacitor of the diode, which may cause common mode noise. In this regard, in the above-described invention, the noise distribution path caused by the resonance phenomenon is a loop circuit including the secondary winding and one of the pair of capacitors, thereby making the noise distribution path into a short loop. As a result, it is possible to suitably suppress the noise caused by the reverse recovery phenomenon from being superimposed on the ground line.
なお、上記発明において、ダイオード及びコンデンサが配線によって直接接続される構成とすることが望ましい。 In the above invention, it is desirable that the diode and the capacitor are directly connected by wiring.
構成2は、構成1において、前記2次側巻き線は、中点タップを有して且つ、該中点タップに前記一対のコンデンサの接続点が接続されることを特徴とする。
上記発明では、一対のダイオードの一方、一対のコンデンサの一方及び2次側巻き線を備えるループ回路と、一対のダイオードの他方、一対のコンデンサの他方及び2次側巻き線を備えるループ回路とのインピーダンスを等しくする設定が容易となる。このため、モード変換を回避する構成が容易となる。 In the above invention, a loop circuit including one of the pair of diodes, one of the pair of capacitors and the secondary winding, and a loop circuit including the other of the pair of diodes, the other of the pair of capacitors and the secondary winding. Setting to make the impedances equal is easy. For this reason, the structure which avoids mode conversion becomes easy.
なお、構成2は、前記一対のコンデンサの一方及び前記中点タップを備える電気経路と前記一対のコンデンサの他方及び前記中点タップを備える電気経路とが、前記一対のコンデンサの接続点及び前記中点タップ間に対して対称性を有することを特徴とすることが望ましい。
In the
構成3は、構成1又は2において、前記2次側巻き線がグランドラインに接続されてなることを特徴とする。
Configuration 3 is characterized in that, in
上記発明では、2次側巻き線がグランドラインに接続されるために、上記逆回復現象に起因するノイズが2次側巻き線を介してグランドラインに重畳するおそれがある。このため、上記構成1の利用価値が特に高い。
In the said invention, since a secondary side winding is connected to a ground line, there exists a possibility that the noise resulting from the said reverse recovery phenomenon may overlap with a ground line via a secondary side winding. For this reason, the utility value of the said
構成4は、構成3において、前記2次側巻き線は、中点タップを有して且つ、該中点タップに前記グランドラインが接続されることを特徴とする。 Configuration 4 is characterized in that, in Configuration 3 , the secondary winding has a midpoint tap, and the ground line is connected to the midpoint tap.
上記発明では、中点タップにグランドラインが接続されているために、2次側巻き線の両端の電圧の絶対値が同一である限り、一対のダイオードのそれぞれから交互に出力される電圧を同一とすることができる。 In the above invention, since the ground line is connected to the midpoint tap, the voltage output alternately from each of the pair of diodes is the same as long as the absolute value of the voltage at both ends of the secondary winding is the same. It can be.
構成5は、構成1〜4のいずれか1つにおいて、前記一対のコンデンサは、前記一対のダイオードのカソード及び該一対のカソードの接続点間に接続されてなることを特徴とする。
A configuration 5 is any one of the
上記発明では、2次側巻き線及びダイオード並びにダイオード及びコンデンサ間のインダクタンス成分とダイオードの寄生キャパシタとによる共振現象によるノイズの流通経路を、2次側巻き線、ダイオード及びコンデンサを備えるループ回路としてショートループ化することができる。 In the above invention, the noise distribution path due to the resonance phenomenon caused by the secondary side winding and the diode, the inductance component between the diode and the capacitor, and the parasitic capacitor of the diode is shorted as a loop circuit including the secondary side winding, the diode and the capacitor. Can be looped.
構成6は、構成5において、前記一対のコンデンサは、更に、前記一対のダイオードのアノード側及び前記トランスの2次側巻き線間にも接続されてなることを特徴とする。 Configuration 6 is characterized in that, in Configuration 5 , the pair of capacitors are further connected between an anode side of the pair of diodes and a secondary winding of the transformer.
上記発明では、2次側巻き線、ダイオード、及びダイオードのカソード側のコンデンサを備えるループ回路を更に分割することができる。このため、上記共振現象によるノイズの流通経路を更にショートループ化することができる。 In the above invention, the loop circuit including the secondary winding, the diode, and the capacitor on the cathode side of the diode can be further divided. For this reason, the noise distribution path due to the resonance phenomenon can be further shortened.
構成7は、構成1〜5のいずれか1つにおいて、前記一対のコンデンサは、前記一対のダイオードのアノード側及び前記トランスの2次側巻き線間に接続されてなることを特徴とする。
A configuration 7 is any one of the
上記発明では、2次側巻き線及びコンデンサ間のインダクタンス成分によるLC共振現象によるノイズの流通経路を、2次側巻き線及びコンデンサを備えるループ回路としてショートループ化することができる。 In the above invention, the noise distribution path due to the LC resonance phenomenon caused by the inductance component between the secondary winding and the capacitor can be formed into a short loop as a loop circuit including the secondary winding and the capacitor.
構成8は、構成1〜7のいずれか1つにおいて、前記グランドラインは、車両のグランドラインであることを特徴とする。
A
車両のグランドラインには、車載電子機器が多数接続されるため、これに高周波電流が流れる場合には、これら電子機器に悪影響を及ぼしやすいと考えられる。このため、本発明は、構成1〜7の利用価値が特に高い。 Since a large number of in-vehicle electronic devices are connected to the ground line of the vehicle, if a high-frequency current flows through this, it is considered that these electronic devices are likely to be adversely affected. For this reason, this invention has especially high utility value of the structures 1-7 .
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換回路をハイブリッド車に搭載される電力変換回路に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment in which a power conversion circuit according to the present invention is applied to a power conversion circuit mounted on a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。 FIG. 1 shows an overall configuration of a system according to the present embodiment.
図示される高圧バッテリ10は、車載動力発生装置としての電動機(図示略)の動力源であり、所定の高電圧(数百ボルト)の電圧を出力する。DCDCコンバータCVは、高圧バッテリ10の電圧を降圧して出力するものである。詳しくは、DCDCコンバータCVはトランス20を備える絶縁型コンバータである。そして、トランス20の1次側コイル20aの一方の端子は、高電位側スイッチング素子Sw1及び高電位側配線Lpを介して高圧バッテリ10の正極側に電気接続可能とされ、また、低電位側スイッチング素子Sw2及び低電位側配線Lnを介して、高圧バッテリ10の負極側に電気接続可能とされている。また、トランス20の1次側コイル20aの他方の端子は、高電位側スイッチング素子Sw3及び高電位側配線Lpを介して高圧バッテリ10の正極側に電気接続可能とされ、また、低電位側スイッチング素子Sw4及び低電位側配線Lnを介して、高圧バッテリ10の負極側に電気接続可能とされている。ここで本実施形態では、上記スイッチング素子Sw1〜Sw4として、NチャネルMOSトランジスタを例示している。また、スイッチング素子Sw1〜Sw4の入出力端子間には、フリーホイールダイオードD1〜D4がそれぞれ接続されている。
The illustrated
こうした構成によれば、高電位側スイッチング素子Sw1及び低電位側スイッチング素子Sw4がオン状態とされる場合と、低電位側スイッチング素子Sw2及び高電位側スイッチング素子Sw3がオン状態とされる場合とで、1次側コイル20aの電圧極性が反転し、ひいては2次側コイル20bの電圧極性も反転する。2次側コイル20bの電圧極性の反転にかかわらず、一定の電圧を印加すべく、2次側コイル20bの一対の端子は、それぞれダイオードRD1、RD2のアノード側に接続されている。これらダイオードRD1,RD2は、互いに同一仕様(同一のオン電圧Vf,同一の定格電圧、定格電流等、特に同一インピーダンス)のものである。そして、これらダイオードRD1、RD2のカソード側はノードN1にて短絡され、平滑回路22に出力される。本実施形態では、この平滑回路22として、コイル22a及びコンデンサ22bからなるLCフィルタを例示している。
According to such a configuration, the high potential side switching element Sw1 and the low potential side switching element Sw4 are turned on, and the low potential side switching element Sw2 and the high potential side switching element Sw3 are turned on. The voltage polarity of the primary side coil 20a is inverted, and consequently the voltage polarity of the
上記高圧バッテリ10やDCDCコンバータCVの1次側は、車載高圧システムを構成し、グランドラインGLから絶縁されている。これに対し、DCDCコンバータCVの2次側は、車体に接続されたグランドラインGLを基準として動作する車載低圧システムを構成する。こうした設定とすべく、本実施形態では、トランス20の2次側コイル20bの中点タップmtがグランドラインGLに接続されている。これにより、ダイオードRD1,RD2は、高電位側スイッチング素子Sw1及び低電位側スイッチング素子Sw4がオン状態とされるか、低電位側スイッチング素子Sw2及び高電位側スイッチング素子Sw3がオン状態とされるかに応じて、2次側コイル20bの両端の電圧の「1/2」の電圧を交互に出力することとなる。なお、中点タップmtとは、トランスのコイルの中央(両端子から等距離にある点である中点)に接続された端子のことである。
The primary side of the
DCDCコンバータCVの出力電圧は、低圧バッテリ12に印加される。低圧バッテリ12は、車載低圧システム内の電気負荷の給電手段である。図1には、こうした電気負荷として、負荷24、補助電源26、及び制御装置30を例示している。ここで、負荷24としては、例えばエアコンディショナや、ヘッドライト等がある。また、補助電源26は、低圧バッテリ12の電圧(例えば「12V」)を降圧して所定の安定電圧を生成するものである。
The output voltage of the DCDC converter CV is applied to the
一方、制御装置30は、低圧バッテリ12を制御対象とし、補助電源26を直接の電源とする制御手段である。詳しくは、低圧バッテリ12の充電状態(SOC)を所望に制御すべく、DCDCコンバータCVの高電位側スイッチング素子Sw1、Sw3や低電位側スイッチング素子Sw2,Sw4を操作する。具体的には、ドライブ回路32を介して高電位側スイッチング素子Sw1、Sw3や低電位側スイッチング素子Sw2,Sw4を操作する。
On the other hand, the
DCDCコンバータCVは、高電位側配線Lp及び低電位側配線Ln間に、入力電圧の変動を抑制するためのコンデンサ42を備えている。更に、DCDCコンバータCVは、高電位側配線Lp及び低電位側配線Lnへのコモンモード電流の重畳による対策として、次のものを備えている。まず、高電位側配線Lp及び低電位側配線Ln間に、YコンデンサCY1、CY2を備えている。これらYコンデンサCY1、CY2は、一対のコンデンサの直列接続体であって且つ、その接続点がグランドラインGLに接続されるものである。また、これらYコンデンサCY1,CY2間に、コモンモードチョークコイル40を備えている。
The DCDC converter CV includes a
こうした構成によれば、高電位側配線Lp及び低電位側配線Lnに重畳するコモンモード電流がグランドラインGLを介して制御装置30や、負荷24等に悪影響を与えることを回避することができる。
According to such a configuration, it is possible to avoid the common mode current superimposed on the high potential side wiring Lp and the low potential side wiring Ln from adversely affecting the
ところで、高電位側スイッチング素子Sw1及び低電位側スイッチング素子Sw4がオン状態とされることでダイオードRD1に順方向電流が流れている状態から、低電位側スイッチング素子Sw2及び高電位側スイッチング素子Sw3がオン状態とされることでダイオードRD2に順方向電流が流れる状態に切り代わる際には、ダイオードRD1の逆回復現象に起因した高周波電流が流れるおそれがある。同様に、低電位側スイッチング素子Sw2及び高電位側スイッチング素子Sw3がオン状態とされていることでダイオードRD2に順方向電流が流れている状態から、高電位側スイッチング素子Sw1及び低電位側スイッチング素子Sw4がオン状態とされることでダイオードRD1に順方向電流が流れる状態に切り代わる際にも、ダイオードRD2の逆回復現象に起因した高周波電流が流れるおそれがある。そしてこの場合には、グランドラインGLに接続される電気負荷に悪影響が及ぶおそれがある。 By the way, since the forward current flows in the diode RD1 by turning on the high potential side switching element Sw1 and the low potential side switching element Sw4, the low potential side switching element Sw2 and the high potential side switching element Sw3 are changed. When switching to a state in which a forward current flows through the diode RD2 by being turned on, a high-frequency current due to the reverse recovery phenomenon of the diode RD1 may flow. Similarly, the high potential side switching element Sw1 and the low potential side switching element are changed from the state in which the forward current flows through the diode RD2 because the low potential side switching element Sw2 and the high potential side switching element Sw3 are turned on. There is a possibility that a high-frequency current due to the reverse recovery phenomenon of the diode RD2 may flow even when switching to a state where the forward current flows in the diode RD1 by turning on the Sw4. In this case, the electric load connected to the ground line GL may be adversely affected.
そこで本実施形態では、ダイオードRD1のカソード及びノードN1間と、ダイオードRD2のカソード及びノードN1間との間に、一対のコンデンサ50,52の直列接続体を備え、これらの接続点(ノードN2)を、トランス20の2次側コイル20bの中点タップmtに接続する。ここで、コンデンサ50及びコンデンサ52は、同一仕様(同一容量、同一寸法等、特に同一インピーダンス)のものである。これにより、上記逆回復現象に起因する高周波電流の流通経路をショートループ化し、ひいては、グランドラインGLへの流出を回避することができる。以下、これについて、高電位側スイッチング素子Sw1及び低電位側スイッチング素子Sw4がオン状態とされることでダイオードRD1に順方向電流が流れている状態から、低電位側スイッチング素子Sw2及び高電位側スイッチング素子Sw3がオン状態とされることでダイオードRD2に順方向電流が流れる状態に切り替わる場合を例にとって、図2に基づき説明する。
Therefore, in the present embodiment, a series connection body of a pair of
図2は、逆回復期間及び逆回復期間の終了直後におけるダイオードRD1,RD2及び2次側コイル20bを含む部分の等価回路図である。図2では、ダイオードRD1,RD2の寄生キャパシタcp1,cp2を表記している。詳しくは、図2(a)は、上記切り替えに伴うダイオードRD1の逆回復現象に起因する電流の流動経路を一点鎖線にて示している。図示されるように、2次側コイル20b、ダイオードRD2,及びダイオードRD1を備える閉ループ回路によって、ダイオードRD1に逆方向電流が流れる。その後、図2(b)に示されるように、逆回復現象が終了すると、ダイオードRD1が電流を流さなくなる。ただし、ダイオードRD1及び2次側コイル20b間の配線の寄生インダクタンスpL及びダイオードRD1の寄生キャパシタcp1間のLC共振現象によって、図中、点線にて示すように、2次側コイル20bの中点タップmtから、ダイオードRD1(寄生キャパシタcp1)及びコンデンサ50を介して中点タップmtに戻るループ回路に高周波電流が流れる。このように、本実施形態では、逆回復期間の終了時に生じる高周波電流を、上記ループ回路に流すことで、グランドラインGLに高周波電流が流れることを回避することができる。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a portion including the diodes RD1 and RD2 and the
これに対し、コンデンサ50,52を設けない場合を、図3に示す。ちなみに、図3(a)及び図3(b)は、先の図2(a)及び図2(b)に対応している。この場合には、逆回復期間の終了直後において、図中点線にて示すように、上記共振現象による高周波電流が2次側コイル20bの中点タップmt、グランドラインGL、及びダイオードRD1(寄生キャパシタcp1)を備える閉ループ回路に流れる。ここで、図では、便宜上、中点タップmt及びグランドラインGLの接続箇所と、コンデンサ22b及びグランドラインGLの接続箇所との間に、電気負荷が接続されていないが、実際には、これらの間にも電気負荷が接続され得る。そしてこの場合には、この電気負荷にコモンモード電流が流れることで、悪影響が及ぶおそれがある。
On the other hand, the case where the
上述したように、本実施形態では、コンデンサ50,52間のノードN2に、2次側コイル20bの中点タップmtを接続した。これは、中点タップmt、ダイオードRD1及びコンデンサ50を備えるループ回路のインピーダンスと、中点タップmt、ダイオードRD2及びコンデンサ52を備えるループ回路のインピーダンスとを等しくするための設定である。これは、ダイオードRD1及びコンデンサ50の電気経路と、ダイオードRD2及びコンデンサ52の電気経路とが、幾何学的な対称性を有することを前提としている。すなわち、この場合、上記一対の電気経路のインピーダンスが等しくなると考えられるため、コンデンサ50,52間のノードN2と中点タップmtとを接続することで、上記一対のループ回路のインピーダンスを等しくすることができる。このように、上記一対のループ回路のインピーダンスを等しくすることで、コモンモードノイズがノーマルモードノイズに変換されたり、ノーマルモードノイズがコモンモードノイズに変換されたりするモード変換を回避することができる。
As described above, in this embodiment, the midpoint tap mt of the
上記幾何学的な対称性は、2次側コイル20b及びダイオードRD1間の距離と、2次側コイル20b及びダイオードRD2間の距離とを互いに等しく設定して且つ、ダイオードRD1及びコンデンサ50間の距離と、ダイオードRD2及びコンデンサ52間の距離とを等しく設定することで実現される。ちなみに、これらを接続する配線も同一仕様(同一インピーダンス)のものを用いている。
The geometric symmetry is that the distance between the
ちなみに、図3に点線にて示した電気経路に高周波電流が流れることを回避し、先の図2に点線にて示したループ回路に高周波電流が流れるのは、図3に点線にて示した電気経路と比較して図2に点線にて示したループ回路の方がインピーダンスが小さいためである。これは、ショートループ化されたために実現されるものである。すなわち、配線の電気抵抗は、配線長に比例するため、ショートループ化によって、グランドラインGLを通る経路よりもインピーダンスの低減を実現している。 Incidentally, the fact that the high-frequency current flows in the electric circuit shown by the dotted line in FIG. 3 and the high-frequency current flows in the loop circuit shown by the dotted line in FIG. 2 is shown by the dotted line in FIG. This is because the impedance of the loop circuit indicated by the dotted line in FIG. 2 is smaller than that of the electrical path. This is realized because of the short loop. That is, since the electrical resistance of the wiring is proportional to the wiring length, the impedance is reduced by a short loop compared to the path passing through the ground line GL.
なお、2次側コイル20bの中点タップmtを、コンデンサ21を介してグランドラインGLに接続するのは、中点タップmtの電位が、グランドラインGLの電位変動によって変動することを回避するためのものである。すなわち、グランドラインGLに電流が流れることで、グランドラインGLの電位は、場所によって変動するものとなる。そして、コンデンサ21を介すことなく、グランドラインGLと中点タップmtとを接続する場合には、グランドラインGLのうちの中点タップmtとの接続箇所の電位の変動の影響が中点タップmtに直接生じることとなる。これに対し、コンデンサ50を介して接続する場合には、グランドラインGLを流れる電流の変動のような低周波の変動の影響が中点タップmtに生じることを回避することができる。
The reason why the midpoint tap mt of the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)一対のダイオードRD1,RD2のそれぞれのカソード側間に直列接続される一対のコンデンサ50,52を備え、コンデンサ50,52間のノードN2を2次側コイル20bに接続した。これにより、ダイオードRD1,RD2の逆回復現象の終了時の共振現象によって生じるノイズの流通経路を、ショートループ化することができ、ひいては逆回復現象に起因するノイズがグランドラインGLに重畳することを好適に抑制することができる。
(1) A pair of
(2)2次側コイル20bの中点タップmtに一対のコンデンサ50,52の接続点を接続した。これにより、中点タップmt、ダイオードRD1及びコンデンサ50を備えるループ回路と、中点タップmt、ダイオードRD2及びコンデンサ52を備えるループ回路とのインピーダンスを等しくする設定が容易となる。このため、モード変換を回避する構成が容易となる。
(2) The connection point of the pair of
(3)2次側コイル20bをグランドラインGLに接続した。この場合、上記逆回復現象に起因するノイズが2次側コイル20bを介してグランドラインGLに重畳されるおそれがある。このため、コンデンサ50,52間のノードN2を中点タップmtに接続する手法の利用価値が特に高い。
(3) The
(4)2次側コイル20bの中点タップmtにグランドラインGLを接続した。これにより、2次側コイル20bの両端の電圧の絶対値が同一である限り、一対のダイオードRD1、RD2のそれぞれから交互に出力される電圧を同一とすることができる。
(4) The ground line GL is connected to the midpoint tap mt of the
(5)一対のコンデンサ50,52を、一対のダイオードRD1、RD2のカソード及びノードN1間に接続した。このため、ダイオードRD1、RD2及びコンデンサ50,52間に配線以外の他の部材が介在することもなく、逆回復現象に起因する高周波電流を流すためのループ回路をショートループ化することができる。また、このループ回路のインピーダンスを極力抑制することもできる。
(5) A pair of
(6)グランドラインGLを、車両のグランドラインとした。この場合、グランドラインGLには、車載電子機器が多数接続されるため、これに高周波電流が流れる場合には、これら電子機器に悪影響を及ぼしやすいと考えられる。このため、上記コンデンサ50,52の接続点を中点タップmtに接続する手法の利用価値が特に高い。
(6) The ground line GL was used as a vehicle ground line. In this case, since many in-vehicle electronic devices are connected to the ground line GL, it is considered that when a high-frequency current flows through the ground line GL, these electronic devices are likely to be adversely affected. For this reason, the utility value of the method of connecting the connection point of the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図4に、本実施形態のシステム構成図を示す。なお、図4において、先の図1に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 4 shows a system configuration diagram of the present embodiment. In FIG. 4, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、ダイオードRD1、RD2のそれぞれのアノード及びトランス20の2次側コイル20b間にも、コンデンサ54、56の直列接続体が接続されている。そして、コンデンサ54,56の接続点(ノードN3)を2次側コイル20bに接続している。これにより、ダイオードRD1、RD2の逆回復現象に起因する高周波電流を流すためのループ回路を更にショートループ化することができる。
As shown in the drawing, in this embodiment,
また、本実施形態では、コンデンサ54,56間のノードN3を2次側コイル20bの中点タップmtに接続することで、中点タップmt及びコンデンサ54を備えるループ回路のインピーダンスと、中点タップmt及びコンデンサ56を備えるループ回路のインピーダンスとを等しく設定している。更に、コンデンサ54、ダイオードRD1及びコンデンサ50を備えるループ回路のインピーダンスと、コンデンサ56、ダイオードRD2及びコンデンサ52を備えるループ回路のインピーダンスとも等しく設定している。これは、モード変換を回避するための設定である。
In the present embodiment, the node N3 between the
こうした設定は、2次側コイル20b及びコンデンサ54間の距離と2次側コイル20b及びコンデンサ56間の距離とを同一として且つ、コンデンサ54及びダイオードRD1のアノード間の距離とコンデンサ56及びダイオードRD2のアノード間の距離とを同一とすることで実現されている。また、コンデンサ54,56を互いに同一仕様(同一静電容量、同一寸法等、特に同一インピーダンス)とすることで実現されている。
In such a setting, the distance between the
以上説明した本実施形態では、上記第1の実施形態の上記各効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 In the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects according to the respective effects of the first embodiment.
(7)ダイオードRD1,RD2のアノード側及びトランス20の2次側コイル20b間にも、コンデンサ54,56の直列接続体を接続した。これにより、逆回復現象の終了直後におけるLC共振現象によるノイズの流通経路を更にショートループ化することができる。
(7) A series connection body of
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図5に、本実施形態のシステム構成図を示す。なお、図5において、先の図1に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 5 shows a system configuration diagram of the present embodiment. In FIG. 5, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
本実施形態では、ダイオードRD1のアノード及び2次側コイル20b間とダイオードRD2のアノード及び2次側コイル20b間との間に、コンデンサ54,56の直列接続体を備える。そして、コンデンサ54,56の接続点(ノードN3)を2次側コイル20bに接続している。これにより、ダイオードRD1,RD2の逆回復現象に起因した高周波電流の流通経路を、2次側コイル20b及びコンデンサ54を備えるループ回路や2次側コイル20b及びコンデンサ56を備えるループ回路にショートループ化することができる。これによっても、逆回復現象に起因した高周波電流がグランドラインGLに流れることを好適に抑制又は回避することができる。
In the present embodiment, a series connection body of
ここで、上記ループ回路内を流れる高周波電流の原因となるLC共振に寄与するインダクタンス成分は、コンデンサ54及び2次側コイル20b間の寄生インダクタンスによるものや、コンデンサ56及び2次側コイル20b間の寄生インダクタンスによるものである。このため、これらループ回路に取り込まれる高周波電流を多くするためには、コンデンサ54、56をダイオードRD1,RD2のアノード側に極力近接させることが望ましい。詳しくは、例えば、2次側コイル20b及びコンデンサ54間の距離の方がコンデンサ54及びダイオードRD1のアノード間の距離よりも長くすることが望ましい。また、2次側コイル20b及びコンデンサ56間の距離の方がコンデンサ56及びダイオードRD2のアノード間の距離よりも長くすることが望ましい。
Here, the inductance component contributing to the LC resonance that causes the high-frequency current flowing in the loop circuit is due to the parasitic inductance between the
なお、本実施形態でも、コンデンサ54,56間のノードN3を2次側コイル20bの中点タップmtに接続することで、中点タップmt及びコンデンサ54を備えるループ回路のインピーダンスと、中点タップmt及びコンデンサ56を備えるループ回路のインピーダンスとを等しく設定している。これは、モード変換を回避するための設定である。この設定は、2次側コイル20b及びコンデンサ54間の距離と2次側コイル20b及びコンデンサ56間の距離とを同一として且つ、コンデンサ54,56を互いに同一仕様(同一静電容量、同一寸法等、特に同一インピーダンス)とすることで実現されている。
In this embodiment as well, by connecting the node N3 between the
以上説明した本実施形態では、上記第1の実施形態の上記(2)〜(4)、(6)の効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 In the present embodiment described above, in addition to the effects according to the effects (2) to (4) and (6) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(8)ダイオードRD1,RD2のアノード側及びトランス20の2次側コイル20b間に、コンデンサ54,56の直列接続体を接続し、これらの接続点を2次側コイル20bに接続した。これにより、ダイオードRD1、RD2の逆回復現象に起因した高周波電流の流通経路を、2次側コイル20b及びコンデンサ54,56を備えるループ回路としてショートループ化することができる。
(8) A series connection body of
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第1の実施形態において、コンデンサ50、2次側コイル20b、及びダイオードRD1を備えるループ回路と、コンデンサ52、2次側コイル20b及びダイオードRD2を備えるループ回路とのインピーダンスを等しくする構成としては、これらループ回路を幾何学的に略対称な構造とする構成に限らない。例えば、幾何学的に非対称な構成であっても、いずれか一方のループ回路に抵抗体を接続することで、双方のループ回路のインピーダンスを等しくすることができる。また、例えば上記一対のループ回路のうちの2次側コイル20b以外の部分のインピーダンスが互いに相違する場合には、コンデンサ50,52の接続点を2次側コイル20bの中点タップmtからずらした位置に接続することによって、上記一対のループ回路のインピーダンスを等しくすることも可能である。
In the first embodiment, the impedance of the loop circuit including the
・上記第2の実施形態において、コンデンサ50、54及び2次側コイル20bを備えるループ回路と、コンデンサ52、56及び2次側コイル20bを備えるループ回路とのインピーダンスを等しくする構成としては、これらループ回路を幾何学的に略対称な構造とする構成に限らない。例えば、幾何学的に非対称な構成であっても、いずれか一方のループ回路に抵抗体を接続することで、双方のループ回路のインピーダンスを等しくすることができる。
In the second embodiment, the loop circuit including the
・上記第3の実施形態において、コンデンサ54及び2次側コイル20bを備える電気経路と、コンデンサ56及び2次側コイル20bを備えるループ回路とのインピーダンスを等しくする構成としては、これらループ回路を幾何学的に略対称な構造とする構成に限らない。例えば、幾何学的に非対称な構成であっても、いずれか一方のループ回路に抵抗体を接続することで、双方のループ回路のインピーダンスを等しくすることができる。また例えば、上記一対のループ回路のうちの2次側コイル20b以外の部分同士のインピーダンスが互いに相違する場合、コンデンサ54,56の接続点を2次側コイル20bの中点タップmtからずらした位置に接続することによって、上記一対のループ回路のインピーダンスを等しくすることも可能である。
In the third embodiment, the impedance of the electrical path including the
・上記各実施形態では、2次側コイル20bの中点タップmtを、コンデンサ21を介してグランドラインGLに接続したがこれに限らず、コンデンサ21を省いてもよい。
In each of the above embodiments, the midpoint tap mt of the
・上記各実施形態では、2次側コイル20bの中点タップmtを、グランドラインGLに接続したが、これに限らない。例えば、2次側コイル20bをグランドラインGLに接続しない構成であっても、トランス20の1次側コイル20a及び2次側コイル20b間の寄生容量を介して高周波電流が高圧システム側に流れ、YコンデンサCY2の接続点を介してグランドラインに流れるおそれがあることに鑑みれば、本発明の適用は有効である。
In each of the above embodiments, the midpoint tap mt of the
・DCDCコンバータとしては、降圧コンバータに限らず、昇圧コンバータであってもよい。 The DCDC converter is not limited to a step-down converter, and may be a step-up converter.
・電力変換回路としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。 -As a power converter circuit, not only what is mounted in a hybrid vehicle, For example, you may mount in an electric vehicle.
10…高圧バッテリ、12…低圧バッテリ、20…トランス、24…負荷、30…制御装置、50,52,54,56…コンデンサ、CV…DCDCコンバータ(電力変換回路の一実施形態)、mt…中点タップ、RD1,RD2…ダイオード、GL…グランドライン。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記2次側巻き線及び前記出力端子間に介在して且つ前記一対のダイオードのそれぞれを備える一対の電気経路と、
前記一対の電気経路間に接続される一対のコンデンサの直列接続体と、
を備え、
前記一対のコンデンサは、前記一対のダイオードのカソード及び該一対のカソードの接続点間に接続され、
前記2次側巻き線は、中点タップを有し、
前記中点タップには、前記一対のコンデンサの接続点と、グランドラインとが接続されることを特徴とする電力変換回路。 A power conversion circuit comprising a transformer and a rectifying means for rectifying the voltage polarity of a pair of terminals of the secondary winding of the transformer when the voltage polarity is inverted, and the secondary winding as the rectifying means A power conversion circuit including a diode connected to each of the pair of terminals and a cathode side of the pair of diodes connected to an output terminal;
A pair of electrical paths interposed between the secondary winding and the output terminal and comprising each of the pair of diodes ;
A series connection of a pair of capacitors are connected between the pair of electrical path,
With
The pair of capacitors is connected between a cathode of the pair of diodes and a connection point of the pair of cathodes,
The secondary winding has a midpoint tap,
A power conversion circuit , wherein a connection point of the pair of capacitors and a ground line are connected to the midpoint tap .
前記2次側巻き線及び前記出力端子間に介在して且つ前記一対のダイオードのそれぞれを備える一対の電気経路と、A pair of electrical paths interposed between the secondary winding and the output terminal and comprising each of the pair of diodes;
前記一対の電気経路間に接続される一対のコンデンサの直列接続体と、A series connection of a pair of capacitors connected between the pair of electrical paths;
を備え、With
前記一対のコンデンサは、前記一対のダイオードのカソード及び該一対のカソードの接続点間に接続され、The pair of capacitors is connected between a cathode of the pair of diodes and a connection point of the pair of cathodes,
前記一対のコンデンサの接続点は、前記2次側巻き線に接続され、The connection point of the pair of capacitors is connected to the secondary winding,
前記2次側巻き線のうち前記一対のコンデンサの接続点が接続される点、前記一対の電気経路のうち一方が有する前記ダイオード、並びに該ダイオード及び前記一対のコンデンサの接続点を前記一対のカソードの接続点を介さずに接続する前記コンデンサを備えるループ回路のインピーダンスと、前記2次側巻き線のうち前記一対のコンデンサの接続点が接続される点、前記一対の電気経路のうち他方が有する前記ダイオード、並びに該ダイオード及び前記一対のコンデンサの接続点を前記一対のカソードの接続点を介さずに接続する前記コンデンサを備えるループ回路のインピーダンスとが等しく設定されていることを特徴とする電力変換回路。The connection point of the pair of capacitors of the secondary winding is connected, the diode of one of the pair of electrical paths, and the connection point of the diode and the pair of capacitors are connected to the pair of cathodes. The other of the pair of electrical paths, the impedance of the loop circuit including the capacitor to be connected without passing through the connection point, the point where the connection point of the pair of capacitors of the secondary winding is connected The power conversion characterized in that the impedance of a loop circuit including the diode and the capacitor that connects the connection point of the diode and the pair of capacitors without passing through the connection point of the pair of cathodes is set to be equal circuit.
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