JP5958390B2 - 電圧変換回路及び過電圧保護方法 - Google Patents
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つまり、出力側(又は入力側)の電圧が過電圧となった場合、第1スイッチング素子(又は第2スイッチング素子)が短絡故障した可能性があるため、第2スイッチング素子(又は第1スイッチング素子)を強制的にオン状態にする。更に、蓄電回路(又は電源)からインダクタを介して第2スイッチング素子(又は第1スイッチング素子)に流入する電流を阻止するために、スイッチを開放させて蓄電回路(又は電源)を切り離す。
つまり、出力側(又は入力側)の電圧が過電圧となった場合、先ず初めに第1スイッチング素子(又は第2スイッチング素子)を強制的にオフ状態にすることによって降圧動作を一旦停止させる(又は昇圧動作を一旦停止させると共に蓄電回路を切り離す)。その後、出力側(又は入力側)の電圧が低下して過電圧が解消された場合、第1スイッチング素子(又は第2スイッチング素子)の強制的なオフ状態を解除して降圧動作(又は昇圧動作)を再開させる。
つまり、出力側の電圧が、例えば遮断部が作動しない限りそれより低くなることがあり得ない第4電圧より更に低下した場合、遮断部を作動させるための制御を終了する。
つまり、遮断部を流れる電流が、例えば遮断部が作動しない限りそれより少なくなることがない所定電流より更に少なくなった場合、遮断部を作動させるための制御を終了する。
従って、出力側(又は入力側)の過電圧を検出して入力側(又は出力側)の回路を遮断する場合、出力側の電圧低下を防止することが可能となる。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電圧変換回路の構成を示す回路図である。図中1は電圧変換回路であり、電圧変換回路1は、入力端子10a,10bから与えられる電源3の電圧を降圧して、出力端子19a,19bから二次電池を含む蓄電回路5に供給する。
図3は、過電圧を防止する制御を行う場合の出力電圧の時間変化を模式的に示す説明図である。図中横軸は時間を表し、縦軸は出力電圧を表す。図3における実線は、ヒューズ11を溶断させて過電圧を防止する場合の出力電圧を示しており、一点鎖線は、ヒューズ11を溶断させずに過電圧を防止する場合の出力電圧を示している。
つまり、出力電圧が過電圧となった場合、第1FET12が短絡故障した可能性があるため、第2FET14を強制的にオン状態にする。更に、蓄電回路5からインダクタ13を介して第2スイッチング素子に流入する電流を阻止するために、スイッチ15を開放させて蓄電回路5を切り離す。
これにより、現実に第1FET12が短絡故障している場合は、電源3から第1FET12及び第2FET14に流れる過電流によってヒューズ11が溶断して外部の電源3が切り離されるときに、蓄電回路5も切り離される。
従って、出力側の過電圧を検出して入力側の回路を遮断する場合、出力側の電圧低下を防止することが可能となる。
つまり、出力電圧が過電圧となった場合、先ず初めに第1FET12を強制的にオフ状態とすることによって降圧動作を一旦停止させる。その後、出力電圧が低下して過電圧が解消された場合、第1FET12の強制的なオフ状態を解除して降圧動作を再開させる。
従って、出力側の電圧が一時的に過大となった場合、過電圧の抑制を試みた後に自動復帰することが可能となる。
従って、出力側の電圧が、例えばヒューズ11が溶断しない限りそれより低くなることがあり得ない第4電圧より更に低下した場合、ヒューズ11を溶断させるための制御を終了することが可能となる。
実施の形態1が、降圧した電圧が第4電圧より低くなった場合に第2FET14の強制的なオン状態を解除する形態であるのに対し、変形例1は、ヒューズ11に流れる電流が所定電流より少なくなった場合に第2FET14の強制的なオン状態を解除する形態である。
本変形例1では、実施の形態1では使用しなかった電流検出器24を用いる点を除いて、実施の形態1における電圧変換回路1と同じ回路を用いるため、回路図の説明を省略する。
図5は、本発明の実施の形態1の変形例1に係る電圧変換回路1で過電圧保護に係る制御を実行する制御回路21の処理手順を示すフローチャートである。図5の処理は、制御回路21が所定の初期化処理の実行を終えた後、例えば250μs周期で起動されるが、この周期に限定されるものではない。実施の形態1における図4の処理のうち、第2FET14のオン状態を解除するためのステップS19,S20の処理は、図5の処理と並列的に実行してもよいし、スキップしてもよい。
従って、ヒューズ11を流れる電流が、例えばヒューズ11が溶断しない限りそれより少なくなることがない所定電流より更に少なくなった場合、ヒューズ11を溶断させるための制御を終了することが可能となる。
実施の形態1が、電圧変換回路1が電源3の電圧を降圧して蓄電回路5に供給する間に蓄電回路5を過電圧から保護する形態であるのに対し、実施の形態2は、電圧変換回路が電源3の電圧を昇圧して蓄電回路5に供給する間に電源3を過電圧から保護する形態である。
図6は、本発明の実施の形態2に係る電圧変換回路の構成を示す回路図である。図中1bは電圧変換回路であり、電圧変換回路1bは、入力端子10a,10bから与えられる電源3の電圧を昇圧して、出力端子19a,19bから二次電池を含む蓄電回路5に供給する。
なお、時刻t3より後の時刻t4における電圧V4については、ここでは出力電圧の意味で用いる。
つまり、電源3の電圧が過電圧となった場合、第2FET14が短絡故障した可能性があるため、第1FET12を強制的にオン状態にする。更に、電源3からインダクタ13を介して第1スイッチング素子に流入する電流を阻止するために、スイッチ15を開放させて電源3を切り離す。
これにより、現実に第2FET14が短絡故障している場合は、蓄電回路5から第2FET14及び第1FET12に流れる過電流によってヒューズ11が溶断して蓄電回路5が切り離されるときに、電源3も切り離される。
従って、出力側の過電圧を検出して入力側の回路を遮断する場合、出力側の電圧低下を防止することが可能となる。
つまり、電源3のが過電圧となった場合、先ず初めに第2FET14を強制的にオフ状態とすることによって昇圧動作を一旦停止させると共に蓄電回路5を切り離す。その後、電源3の電圧が低下して過電圧が解消された場合、第2FET14の強制的なオフ状態を解除して昇圧動作を再開させる。
従って、入力側の電圧が一時的に過大となった場合、過電圧の抑制を試みた後に自動復帰することが可能となる。
従って、出力側の電圧が、例えばヒューズ11が溶断しない限りそれより低くなることがあり得ない第4電圧より更に低下した場合、ヒューズ11を溶断させるための制御を終了することが可能となる。
実施の形態2が、昇圧した電圧が第4電圧より低くなった場合に第1FET12の強制的なオン状態を解除する形態であるのに対し、変形例2は、ヒューズ11に流れる電流が所定電流より少なくなった場合に第1FET12の強制的なオン状態を解除する形態である。
本変形例2では、実施の形態2では使用しなかった電流検出器24を用いる点を除いて、実施の形態1における電圧変換回路1bと同じ回路を用いるため、回路図の説明を省略する。
図8は、本発明の実施の形態2の変形例2に係る電圧変換回路1bで過電圧保護に係る制御を実行する制御回路21の処理手順を示すフローチャートである。図8の処理は、制御回路21が所定の初期化処理の実行を終えた後、例えば250μs周期で起動されるが、この周期に限定されるものではない。実施の形態2における図7の処理のうち、第1FET12のオン状態を解除するためのステップS39〜S41の処理は、図8の処理と並列的に実行してもよいし、スキップしてもよい。
従って、ヒューズ11を流れる電流が、例えばヒューズ11が溶断しない限りそれより少なくなることがない所定電流より更に少なくなった場合、ヒューズ11を溶断させるための制御を終了することが可能となる。
11 ヒューズ(遮断部)
12 第1スイッチング素子
13 インダクタ
14 第2スイッチング素子
15 スイッチ
2 制御部
21 制御回路
3 電源
4 負荷
5 蓄電回路
Claims (5)
- 電源からインダクタに流れる電流をスイッチングする第1スイッチング素子と、該第1スイッチング素子のオフ期間に前記インダクタに流れる電流を還流させる第2スイッチング素子とを備え、前記インダクタに誘起する電圧により前記電源の電圧を降圧(又は昇圧)して蓄電回路に供給する電圧変換回路において、
前記電源から(又は前記蓄電回路へ)の電路を流れる電流によって前記電路を遮断する遮断部と、
前記蓄電回路へ(又は前記電源から)の電路を開閉するスイッチと、
降圧した電圧(又は前記電源の電圧)及び所定の第1電圧を比較する比較部と、
降圧した電圧(又は前記電源の電圧)、及び前記第1電圧より低い第2電圧を比較する第2の比較部と、
降圧した電圧(又は前記電源の電圧)、及び前記第2電圧より低い第3電圧を比較する第3の比較部と
を備え、
前記比較部の比較結果が、降圧した電圧(又は前記電源の電圧)が前記第1電圧より高い場合、前記第2スイッチング素子(又は第1スイッチング素子)をオン状態にすると共に前記スイッチを開放させ、
前記第2の比較部の比較結果が、降圧した電圧(又は前記電源の電圧)が前記第2電圧以上である場合、前記第1スイッチング素子(又は第2スイッチング素子)をオフ状態とし、
前記第3の比較部の比較結果が、降圧した電圧(又は前記電源の電圧)が前記第3電圧以下である場合、前記オフ状態を解除するようにしてあること
を特徴とする電圧変換回路。 - 降圧した電圧(又は昇圧した電圧)、及び前記蓄電回路に供給すべき目標電圧より低い第4電圧を比較する第4の比較部を更に備え、
該第4の比較部の比較結果が、降圧した電圧(又は昇圧した電圧)が前記第4電圧より低い場合、前記オン状態を解除するようにしてあること
を特徴とする請求項1に記載の電圧変換回路。 - 前記遮断部に流れる電流を検出する電流検出器を更に備え、
該電流検出器が検出した電流が所定電流より少ない場合、前記オン状態を解除するようにしてあること
を特徴とする請求項1に記載の電圧変換回路。 - 前記スイッチを開放させた場合、所定の報知を行う報知部を更に備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の電圧変換回路。
- 電源からインダクタに流れる電流をスイッチングする第1スイッチング素子と、該第1スイッチング素子のオフ期間に前記インダクタに流れる電流を還流させる第2スイッチング素子とを備え、前記インダクタに誘起する電圧により前記電源の電圧を降圧(又は昇圧)して蓄電回路に供給する電圧変換回路における過電圧保護方法において、
前記電源から(又は前記蓄電回路へ)の電路を流れる電流によって前記電路を遮断する遮断部と、前記蓄電回路へ(又は前記電源から)の電路を開閉するスイッチとを用意し、
降圧した電圧(又は前記電源の電圧)及び所定の第1電圧を比較し、
比較結果が、降圧した電圧(又は前記電源の電圧)が前記第1電圧より高い場合、前記第2スイッチング素子(又は第1スイッチング素子)をオン状態にすると共に前記スイッチを開放させ、
降圧した電圧(又は前記電源の電圧)、及び前記第1電圧より低い第2電圧を比較し、
比較結果が、降圧した電圧(又は前記電源の電圧)が前記第2電圧以上である場合、前記第1スイッチング素子(又は第2スイッチング素子)をオフ状態とし、
降圧した電圧(又は前記電源の電圧)、及び前記第2電圧より低い第3電圧を比較し、
比較結果が、降圧した電圧(又は前記電源の電圧)が前記第3電圧以下である場合、前記オフ状態を解除すること
を特徴とする過電圧保護方法。
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