JPH0759348A - 直流−直流変換器の並列接続装置 - Google Patents

直流−直流変換器の並列接続装置

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JPH0759348A
JPH0759348A JP22061193A JP22061193A JPH0759348A JP H0759348 A JPH0759348 A JP H0759348A JP 22061193 A JP22061193 A JP 22061193A JP 22061193 A JP22061193 A JP 22061193A JP H0759348 A JPH0759348 A JP H0759348A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DC−DCコンバータの並列接続装置の構成
を簡単にしてコストの低減及び効率のアップを図る。 【構成】 第1及び第2のDC−DCコンバータ1、2
を並列接続する。PWMパルス形成回路16a、16b
の出力の平均値信号形成回路41a、41bで平均値を
求める。コンパレータ27a、27bに平均値信号形成
回路41a、41bの出力を入力させる。平均値信号は
DC−DCコンバータ1、2の出力電流に対応した値を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流−直流変換器即ちD
C−DCコンバータの並列接続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のDC−DCコンバータの並列接続
装置は図1に示すように、例えばフライバック型の第1
及び第2のDC−DCコンバータ1、2を共通の直流電
源3と共通の出力端子4、5との間に並列に接続するこ
とによって構成されている。
【0003】第1のDC−DCコンバータ1は、直流電
源3に接続された第1及び第2の直流電源端子6a、7
aを有し、これ等の間に接続されたトランス8aの1次
巻線9aと電界効果トランジスタから成るスイッチ素子
10aとの直列回路を有する。トランス8aの2次巻線
11aにはダイオード12aと平滑コンデンサ13aと
から成る整流平滑回路を介して出力端子14a、15a
が接続されている。第1のDC−DCコンバータ1の出
力端子14a、15aは共通の出力端子(負荷端子)
4、5に接続されている。
【0004】スイッチ素子10aをPWMパルスでオン
・オフ制御するための制御回路は、周知のPWMパルス
形成回路16aの他に、出力電圧検出用誤差増幅器17
a、基準電圧源18a、発光ダイオード19a、及びホ
トトランジスタ20aから成る電圧制御部を有し、更に
CTトランスから成る電流検出器21a、ダイオード2
2a、23a、抵抗24a、25a、コンデンサ26
a、コンパレータ(比較器)27a、抵抗28a、29
a、ダイオード30a、31aを有する。
【0005】誤差増幅器17aの一方の入力端子は出力
端子14aに接続され、他方の入力端子は基準電圧源1
8aに接続されている。発光ダイオード19aは出力端
子14aと誤差増幅器17aの出力端子との間にORゲ
ート用ダイオード31aを介して接続されている。発光
ダイオード19aに光結合されたホトトランジスタ20
aはPWMパルス形成回路16aに接続されている。P
WMパルス形成回路16aはホトトランジスタ20aに
制御されて種々のパルス幅のPWMパルス(オン・オフ
制御信号)を発生し、これをスイッチ素子10aの制御
端子(ゲート)に送る。
【0006】電流検出器21aは並列運転における電流
バランスを制御するためにスイッチ素子10aに流れる
電流をDC−DCコンバータ1の出力電流とみなして検
出する。電流検出器21aの出力段に接続されたダイオ
ード22a、23a、抵抗24a、25a、及びコンデ
ンサ26aは平滑回路として機能し、検出電流に対応し
た電圧を発生する。コンデンサ26aの上端はコンパレ
ータ27aの一方の入力端子に接続され、下端はDC−
DCコンバータ1のグランド出力端子15aに接続され
ているので、コンパレータ27aの一方の入力端子には
電流検出信号が入力する。コンパレータ27aの一方の
入力端子と他方の入力端子との間には抵抗28aが接続
され、またコンパレータ27aの他方の入力端子と基準
電圧源18aとの間には抵抗29aが接続されている。
なお、基準電圧源18aと抵抗28a、29aはコンパ
レータ27aの参照信号発生手段として機能する。コン
パレータ27aの出力端子はORゲート用ダイオード3
0aを介して発光ダイオード19aのカソードに接続さ
れている。またコンパレータ27aの他方の入力端子は
並列運転のバランス制御用端子32aに接続されてい
る。
【0007】第2のDC−DCコンバータ2は、図2に
示すように第1のDC−DCコンバータ1と全く同一に
構成されている。従って、第1及び第2のDC−DCコ
ンバータ1、2において共通する部分に同一の参照数字
を付け、第1及び第2のコンパレータ1、2を添字の
a、bで区別する。また、第2のDC−DCコンバータ
2の説明を省略する。
【0008】第1及び第2のDC−DCコンバータ1、
2を並列運転するために、図1に示すように第2のDC
−DCコンバータ2の第1及び第2の電源端子6b、7
bが共通の直流電源3に接続され、出力端子14b、1
5bが共通の出力端子4、5に接続されている。また、
バランス制御用端子32a、32bが相互に接続されて
いる。
【0009】図1及び図2のPWMパルス形成回路16
a、16bは、図3に原理的に示すように、三角波発生
回路33とコンパレータ34と抵抗35とから成る周知
の回路である。コンパレータ34の一方の入力端子は三
角波発生回路33に接続され、他方の入力端子は抵抗3
5とホトトランジスタ20a又は20bとの分圧点に接
続されている。抵抗35とホトトランジスタ20a又は
20bの直列回路は電源端子36とグランドとの間に接
続されているので、ホトトランジスタ20a又は20b
の抵抗値の変化に応じた検出電圧がコンパレータ34に
入力し、これと三角波との比較に基づいてPWMパルス
が形成され、スイッチ素子10a又は10bに供給され
る。
【0010】
【動作】まず、第1のDC−DCコンバータ1の基本動
作を説明する。スイッチ素子10aは直流電圧を断続す
る。これにより、1次巻線9aに直流電圧が断続的に印
加され、2次巻線11aにこれに対応した電圧が得ら
れ、ダイオード12aとコンデンサ13aで整流平滑さ
れて直流出力電圧となる。出力電圧は誤差増幅器(オペ
アンプ)17aで基準電圧と比較され、両者の差に対応
した出力が発生し、発光ダイオード19aはこれに応答
して発光し、ホトトランジスタ20aの抵抗値が変化
し、出力電圧を一定にするようにPWMパルスの幅が変
化する。なお、第2のDC−DCコンバータ2も、第1
のDC−DCコンバータ1と全く同様に動作する。
【0011】第1のDC−DCコンバータ1に対して第
2のDC−DCコンバータ2が並列接続されていない時
即ち単独運転時には、バランス制御端子32aに第2の
DC−DCコンバータ2の基準電圧源18bに基づく電
圧が印加されないために、第1のDC−DCコンバータ
1の基準電圧源18aの電圧を打ち消す成分が無く、コ
ンパレータ27aの正入力端子には基準電圧源18aか
らコンデンサ26aの電圧よりも高い電圧から成る参照
信号が入力し、コンパレータ27aの出力は高レベル状
態に保たれ、ダイオード30aはオフ状態に保たれる。
これにより、コンパレータ27aに無関係に単独運転が
行われる。
【0012】図1に示すように、第1及び第2のDC−
DCコンバータ1、2が並列接続されている時には、第
1及び第2の電流検出器21a、21bによる検出電流
値に対応するコンデンサ26a、26bの電圧を互いに
等しくするようなバランス制御動作が生じる。今、第1
及び第2のスイッチ素子10a、10bに流れる電流が
同一であると仮定すると、コンデンサ26a、26bの
電圧も同一になり、コンデンサ26a、26bの相互間
に電流が流れない。また、コンパレータ27a、27b
の出力は高レベルに保たれる。
【0013】スイッチ素子10a、10bの電流のアン
バランスのために、第1のDC−DCコンバータ1のコ
ンデンサ26aの電圧が第2のDC−DCコンバータ2
のコンデンサ26bの電圧よりも例えば高くなると、第
1のコンデンサ26aと抵抗28aとバランス制御端子
32a、32bと、抵抗28bと、第2のコンデンサ2
6bとから成る回路に電流が流れる。この時、第1の抵
抗28aには単独運転時とは逆の向きの電流が流れ、第
2の抵抗28bには単独運転時と同一の向きの電流が流
れる。第1のコンパレータ27aにおいては参照信号が
コンデンサ26aの電圧(検出電圧)よりも低くなるた
め、第1のコンパレータ27aの出力は低レベルにな
る。なお、第2のコンパレータ27bの出力はバランス
時と同様に高レベルに保たれる。第1のコンパレータ2
7aの出力が低レベルになると、ダイオード30aがオ
ンになって発光ダイオード19aの電流がここを通って
流れる。これにより、発光ダイオード19aの発光量が
多くなり、出力電圧が上昇した場合と同様な状態にな
り、第1のPWMパルス形成回路16aはPWMパルス
の幅を狭くする。これにより、第1のDC−DCコンバ
ータ1の出力電圧が低下し、この出力電流も減少し、ス
イッチ素子10a、10bの電流がバランスする。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図1の様に構成された
並列接続状態では、電流バランスをとるために、CTト
ランスから成る電流検出器21a、21bが必要にな
り、必然的に装置のコストの上昇を招いた。また、CT
トランスの電流検出器21a、21bの代りに電流検出
抵抗をスイッチ素子10a、10bに直列接続するか又
は整流平滑回路のコンデンサ13a、13bの出力ライ
ンに直列に接続する方式もあるが、この方式においても
電流検出用抵抗の他に電流検出用のオペアンプ等が必要
になってコスト高になるばかりでなく電流検出用抵抗に
よる電力損失のために効率の低下を招く。
【0015】そこで、本発明の目的は電流バランスの制
御を簡単な回路によって達成することができる直流−直
流変換器(DC−DCコンバータ)の並列接続装置を提
供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、直流電源の一端と他端との間に接続された
トランスの1次巻線とスイッチ素子との直列回路と、前
記トランスの1次巻線または2次巻線に接続された整流
平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧を一定にする
ように前記スイッチ素子をオン・オフ制御するための制
御回路とをそれぞれ有する少なくとも第1及び第2の直
流−直流変換器を並列接続した装置において、前記第1
及び第2の直流−直流変換器の前記制御回路が相互に関
連付けられ、且つ前記第1及び第2の直流−直流変換器
の前記スイッチ素子に流れる電流をほぼ平衡させるため
に前記第1及び第2の直流−直流変換器の前記スイッチ
素子のオン・オフ制御信号が実質的に同一になるように
前記制御回路が構成されている直流−直流変換器の並列
接続装置に係わるものである。なお、請求項2に示すよ
うに、第1及び第2の直流−直流変換器のオン・オフ制
御信号の平均値信号に基づいて電流バランスの制御を行
うことが望ましい。
【0017】
【発明の作用及び効果】本発明においては、電流検出器
の出力に頼らないで、並列運転時のスイッチ素子の電流
を平衡させるための制御を実行することができる。従っ
て、回路構成が簡略化され且つ電力損失も少なくなる。
【0018】
【実施例】次に、図4及び図5を参照して本発明の実施
例に係わるDC−DCコンバータの並列接続装置を説明
する。但し、図4において、図1及び図2と共通する部
分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0019】図1及び図2と図4との対比から明らかな
ように、図4の回路は、図1及び図2の電流検出器21
a、21bに相当するものを具備していない。この代り
にPWMパルス形成回路16a、16bの出力ラインに
平滑回路即ち平均値信号形成回路41a、41bが接続
されている。平均値信号形成回路41a、41bは抵抗
43a、43b、44a、44bとコンデンサ45a、
45bとから成り、図1及び図2のコンデンサ26a、
26bと同様な情報を含む平均値信号(平均電圧)を発
生する。即ち、平均値信号形成回路41a、41bは、
図5の前半分に示すようにPWMパルスの幅が広い時に
は点線で示すような高いレベルの平均値電圧を出力し、
図5の後半分に示すようにPWMパルスの幅が狭い時に
は点線で示すように低いレベルの平均値電圧を出力す
る。平均値信号形成回路41a、41bを構成するため
に、抵抗43a、43bと抵抗44a、44bとの直列
回路がPWMパルス形成回路16a、16bの出力ライ
ンとグランドとの間に接続され、抵抗44a、44bに
対して並列にコンデンサ45a、45bが接続されてい
る。平均値信号形成回路41a、41bの出力ラインは
コンパレータ27a、27bの負の入力端子に接続され
ている。コンパレータ27a、27bの出力端子はOR
ゲート用ダイオード46a、46bを介してPWMパル
ス形成回路16a、16bの入力端子に接続されてい
る。なお、ホトトランジスタ20a、20bとPWMパ
ルス形成回路16a、16bの入力端子との間にもOR
ゲート用ダイオード47a、47bが接続されている。
図4におけるその他の構成は図1及び図2と同一であ
る。
【0020】
【動作】図4の並列接続装置の基本的動作は図1と同一
である。即ち、単独運転の場合はバランス制御端子32
a、32b間の接続が解かれるので、参照信号が高いレ
ベルになり、コンパレータ27a、27bの出力は図1
及び図2と同様に高レベルになり、ダイオード46a、
46bがオフになり、PWMパルス形成回路16a、1
6bはコンパレータ27a、27bと無関係に動作す
る。なお、単独運転時に基準電圧源18a、18bから
コンパレータ27a、27bに与えられる電圧は平均値
信号形成回路41a、41bの出力電圧よりも高い。
【0021】図4におけるコンデンサ45a、45bの
電圧は図1及び図2のコンデンサ26a、26bの電圧
と同様にスイッチ素子10a、10bの電流に応じて変
化するので、電流がバランスしている時にはコンデンサ
45a、45bの電圧が同一となり、コンパレータ27
a、27bの出力は高レベルに保たれる。第1のDC−
DCコンバータ1のスイッチ素子10aの電流が例えば
第2のDC−DCコンバータ2のそれよりも大きくなっ
たと仮定すれば、図1の場合と同様に、コンデンサ45
a、抵抗28a、端子32a、32b、抵抗28b、コ
ンデンサ45bの回路に電流が流れる。この時抵抗28
aを流れる電流は図1の場合と同様に単独運転時と逆向
きになるので、第1のコンパレータ27aの参照信号が
コンデンサ45aの電圧よりも低くなり、コンパレータ
27aの出力が低レベルになり、ダイオード46bがオ
ンになり、PWMパルス形成回路16aの入力電圧が低
くなり、PWMパルスの幅が狭くなり、出力電圧が低下
し、出力電流も減少する。第2のPWMパルス形成回路
16bにおいてはパルス幅の修正動作が発生せず、第1
及び第2のPWMパルス形成回路16a、16bの出力
パルス幅が同一に近づき、出力電圧及び電流がバランス
する。
【0022】フライバック型のDC−DCコンバータに
おいて、同一の複数コンバータのチョークとしてのトラ
ンスを不連続モードで用いると、同一周波数の同一オン
幅で使用するかぎり、出力電流が同一となる。これは同
一のインダクタンスLに同一の電圧Eを同一の時間T印
加した場合の変化電流△Iは△I=E・T/Lと成り、
変化電流は同一となる。ここでの変化電流は出力電流と
比例関係にあるから、変化電流が等しければ出力電流も
等しく、出力電流が平衡することがわかる。従って、従
来必要としていた電流検出手段が不要となり、平衡運転
が可能となる。
【0023】上述から明らかなように図4の装置は電流
検出器を持たないので、コストアップを招かず、また効
率低下を招かない。
【0024】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) DC−DCコンバータ1、2をフォワード型コ
ンバータに構成する場合においても実質的に出力電流を
バランスさせることができる。 (2) PWMパルス形成回路16a、16bを種々変
形することができる。 (3) 発光ダイオード19a、19bとホトトランジ
スタ20a、20bとから成るホトカプラを使用しない
で直接接続することもできる。 (4) 誤差増幅器17a、17bの入力段に出力電圧
検出用の分圧抵抗を設けることができる。 (5) 図4においてコンパレータ27a、27bの出
力を図1と同様に発光ダイオード19a、19bの前段
に与えることができる。 (6) 2次巻線11a、11bに整流平滑回路を接続
しないで、1次巻線9a、9bに昇圧又は降圧タップを
設けてここに接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のDC−DCコンバータの並列接続装置を
示す回路図である。
【図2】図1の第2のDC−DCコンバータを詳しく示
す回路図である。
【図3】図1及び図2のPWMパルス形成回路を示すブ
ロック図である。
【図4】本発明の実施例のDC−DCコンバータの並列
接続装置を示す回路図である。
【図5】図4の回路におけるPWMパルスのパルス幅の
変化と平均値信号形成回路の出力との関係を示す波形図
である。
【符号の説明】
1、2 第1及び第2のDC−DCコンバータ 41a、41b 平均値信号形成回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源の一端と他端との間に接続され
    たトランスの1次巻線とスイッチ素子との直列回路と、
    前記トランスの1次巻線又は2次巻線に接続された整流
    平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧を一定にする
    ように前記スイッチ素子をオン・オフ制御するための制
    御回路とをそれぞれ有する少なくとも第1及び第2の直
    流−直流変換器を並列接続した装置において、 前記第1及び第2の直流−直流変換器の前記制御回路が
    相互に関連付けられ、且つ前記第1及び第2の直流−直
    流変換器の前記スイッチ素子に流れる電流をほぼ平衡さ
    せるために前記第1及び第2の直流−直流変換器の前記
    スイッチ素子のオン・オフ制御信号が実質的に同一にな
    るように前記制御回路が構成されていることを特徴とす
    る直流−直流変換器の並列接続装置。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2の直流−直流変換器の
    制御回路は、前記スイッチ素子を制御するためのPWM
    パルスを形成するPWMパルス形成回路と、前記PWM
    パルスの列の平均値を示す信号を形成するための平均値
    信号形成回路と、参照信号発生手段と、前記平均値信号
    形成回路の出力と前記参照信号発生手段の参照信号との
    比較出力を発生する比較回路とをそれぞれ有し、前記第
    1及び第2の直流−直流変換器の前記参照信号発生手段
    は相互に関連付けられ、前記比較回路の出力が前記第1
    及び第2の直流−直流変換器の前記スイッチ素子の制御
    信号をバランスさせるように前記PWMパルス形成回路
    に作用することを特徴とする請求項1記載の直流−直流
    変換器の並列接続装置。
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