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JP2014171313A - Dc/dc converter - Google Patents

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JP2014171313A
JP2014171313A JP2013041524A JP2013041524A JP2014171313A JP 2014171313 A JP2014171313 A JP 2014171313A JP 2013041524 A JP2013041524 A JP 2013041524A JP 2013041524 A JP2013041524 A JP 2013041524A JP 2014171313 A JP2014171313 A JP 2014171313A
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JP
Japan
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switching element
voltage
input
diode
output terminal
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JP2013041524A
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Japanese (ja)
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Satoshi Moriguchi
聡 森口
Koji Yoshida
幸司 吉田
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC/DC converter capable of obtaining double voltage with a simple configuration.SOLUTION: When outputting a double voltage from a first input/output terminal 13 to a second input/output terminal 33, a control circuit 49 of a DC/DC converter 11 controls any one of a fifth switching element 35, a sixth switching element 37, a seventh switching element 41 and an eighth switching element 43 to maintain ON state. When outputting a double voltage from the second input/output terminal 33 to the first input/output terminal 13, the control circuit 49 controls any one of a first switching element 15, a second switching element 17, a third switching element 21 and a fourth switching element 23 to maintain ON state.

Description

本発明は、電圧変換を行うDC/DCコンバータに関するものである。   The present invention relates to a DC / DC converter that performs voltage conversion.

従来、異なる電圧を有する直流電源間で電力をやり取りするためのDC/DCコンバータが、例えば特許文献1に提案されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 proposes a DC / DC converter for exchanging power between DC power supplies having different voltages.

このDC/DCコンバータの回路図を図5に示す。なお、図5は双方向DC/DCコンバータである。図5において、低圧側端子101、103には直流電源(図示しないが、例えば自動車のバッテリ)が接続される。また、高圧側端子105、107にも別の直流電源(図示しないが、例えば自動車の発電機を含む直流電源)が接続される。そして、低圧側端子101、103と、高圧側端子105、107との間にはトランス109が接続される。   A circuit diagram of this DC / DC converter is shown in FIG. FIG. 5 shows a bidirectional DC / DC converter. In FIG. 5, a DC power source (not shown, for example, a car battery) is connected to the low-voltage side terminals 101 and 103. Further, another DC power source (not shown, for example, a DC power source including an automobile generator) is also connected to the high-voltage side terminals 105 and 107. A transformer 109 is connected between the low voltage side terminals 101 and 103 and the high voltage side terminals 105 and 107.

また、低圧側端子101、103とトランス109との間には低圧側スイッチング部111が挿入され、高圧側端子105、107とトランス109との間には高圧側スイッチング部113が挿入される。低圧側スイッチング部111と高圧側スイッチング部113は、いずれも電界効果トランジスタ(FET)などの4つのスイッチング素子(以下、FETという)をブリッジ接続して構成される。   Further, a low voltage side switching unit 111 is inserted between the low voltage side terminals 101 and 103 and the transformer 109, and a high voltage side switching unit 113 is inserted between the high voltage side terminals 105 and 107 and the transformer 109. The low-voltage side switching unit 111 and the high-voltage side switching unit 113 are each configured by bridge-connecting four switching elements (hereinafter referred to as FETs) such as field effect transistors (FETs).

また、高圧側端子105、107とトランス109の高圧側巻線との間にはLC共振回路115が挿入される。   An LC resonance circuit 115 is inserted between the high-voltage side terminals 105 and 107 and the high-voltage side winding of the transformer 109.

なお、低圧側端子101、103間、および高圧側端子105、107間には出力平滑用のコンデンサ117、119が接続されている。   Output smoothing capacitors 117 and 119 are connected between the low voltage side terminals 101 and 103 and between the high voltage side terminals 105 and 107.

次に、従来の双方向DC/DCコンバータの動作について、低圧側端子101、103から高圧側端子105、107へ電力を供給する場合について説明する。なお、逆方向の電力供給も以下に述べる同様の動作となる。   Next, the operation of the conventional bidirectional DC / DC converter will be described in the case where power is supplied from the low voltage side terminals 101 and 103 to the high voltage side terminals 105 and 107. Note that power supply in the reverse direction is the same operation as described below.

図5において、低圧側スイッチング部111における4つのFETにおける左上と右下のペア、および右上と左下のペアとが交互にオン・オフすることにより、トランス109の低圧側巻線の電圧が正極負極交互に印加されると、トランス109の高圧側巻線に、正負の矩形波状の電圧が発生する。高圧側巻線に誘起された電流は、LC共振回路115を通して高圧側スイッチング部113に入力され、高圧側スイッチング部113のFETにおける整流素子により整流され、平滑コンデンサ119で平滑されて出力される。このとき一次側および二次側に流れる電流は、LC共振回路115の存在により正弦波状になる。これにより、FETがオフするタイミングを、電流値がほぼ零になる零クロス点付近に設定することが可能になるので、電流値の零クロス点付近でのFETのスイッチングが可能になり、スイッチング損失を大幅に低減させて、電力のやり取りを行うことが可能となる。   In FIG. 5, the upper left and lower right pairs and the upper right and lower left pairs of the four FETs in the low voltage side switching unit 111 are alternately turned on and off, whereby the voltage of the low voltage side winding of the transformer 109 becomes positive and negative. When applied alternately, a positive and negative rectangular wave voltage is generated in the high-voltage side winding of the transformer 109. The current induced in the high-voltage side winding is input to the high-voltage side switching unit 113 through the LC resonance circuit 115, rectified by the rectifying element in the FET of the high-voltage side switching unit 113, smoothed by the smoothing capacitor 119, and output. At this time, the current flowing through the primary side and the secondary side becomes sinusoidal due to the presence of the LC resonance circuit 115. As a result, the timing at which the FET is turned off can be set in the vicinity of the zero cross point where the current value is almost zero, so that the FET can be switched near the zero cross point of the current value, and the switching loss. It is possible to greatly reduce the power consumption and exchange power.

このような双方向DC/DCコンバータにおいて、高圧側端子105、107へ出力される電圧を、状況に応じて倍電圧にする必要のある場合がある。この際に、整流回路に外部回路を設けて出力を倍電圧にする構成が、例えば特許文献2に提案されている。   In such a bidirectional DC / DC converter, the voltage output to the high-voltage side terminals 105 and 107 may need to be doubled depending on the situation. At this time, for example, Patent Document 2 proposes a configuration in which an external circuit is provided in the rectifier circuit and the output is doubled.

図6は、倍電圧構成を有するスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。図6において、商用交流電源121から整流平滑電圧Eiを生成する整流回路系は、ブリッジ整流回路123と、2本の平滑コンデンサ125、127を備えて成る。平滑コンデンサ125、127は同じキャパシタンスを有する。整流平滑電圧Eiは、平滑コンデンサ125、127の直列接続回路の両端電圧として得られる。また、ブリッジ整流回路123の負極出力端子と、平滑コンデンサ125、127の接続点との間には、リレースイッチ129を挿入している。リレースイッチ129は、整流回路切換モジュール131に接続されたリレー133の駆動状態に応じて、オン/オフされる。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a switching power supply circuit having a voltage doubler configuration. In FIG. 6, the rectifier circuit system that generates the rectified and smoothed voltage Ei from the commercial AC power supply 121 includes a bridge rectifier circuit 123 and two smoothing capacitors 125 and 127. The smoothing capacitors 125 and 127 have the same capacitance. The rectified and smoothed voltage Ei is obtained as a voltage across the series connection circuit of the smoothing capacitors 125 and 127. A relay switch 129 is inserted between the negative output terminal of the bridge rectifier circuit 123 and the connection point of the smoothing capacitors 125 and 127. The relay switch 129 is turned on / off according to the driving state of the relay 133 connected to the rectifier circuit switching module 131.

このような整流回路の切り換え動作は次のようになる。リレースイッチ129がオフの状態では、交流入力電圧VACをブリッジ整流回路123により整流して平滑コンデンサ125、127の直列接続回路に充電する。これにより、平滑コンデンサ125、127の直列接続回路の両端電圧として、交流入力電圧VACの等倍に対応する整流平滑電圧Eiが得られる。   The switching operation of such a rectifier circuit is as follows. When the relay switch 129 is OFF, the AC input voltage VAC is rectified by the bridge rectifier circuit 123 and charged to the series connection circuit of the smoothing capacitors 125 and 127. As a result, a rectified and smoothed voltage Ei corresponding to the AC input voltage VAC is obtained as the voltage across the series connection circuit of the smoothing capacitors 125 and 127.

また、リレー133をオンとすると、リレースイッチ129はオンの状態となり、交流入力電圧VACが正の期間では、ブリッジ整流回路123による整流出力が、平滑コンデンサ125のみに充電される。一方、交流入力電圧VACが負の期間では、ブリッジ整流回路123による整流出力が、平滑コンデンサ127のみに充電される。従って、平滑コンデンサ125、127の直列接続回路の両端電圧である整流平滑電圧Eiは、交流入力電圧VACの2倍に対応するレベルとなり、倍電圧整流回路が形成される。   When the relay 133 is turned on, the relay switch 129 is turned on, and the rectified output by the bridge rectifier circuit 123 is charged only to the smoothing capacitor 125 during the period when the AC input voltage VAC is positive. On the other hand, when the AC input voltage VAC is negative, the rectified output from the bridge rectifier circuit 123 is charged only to the smoothing capacitor 127. Accordingly, the rectified and smoothed voltage Ei, which is the voltage across the series connection circuit of the smoothing capacitors 125 and 127, has a level corresponding to twice the AC input voltage VAC, thereby forming a voltage doubler rectifier circuit.

特開2004−282828号公報JP 2004-282828 A 特開2004−166462号公報JP 2004-166462 A

上記した図5の双方向DC/DCコンバータに、図6の倍電圧整流回路を設けると、リレー133を制御することにより、状況に応じて、双方向DC/DCコンバータから倍電圧を出力することができるのであるが、そのためには、2個の平滑コンデンサ125、127と、リレースイッチ129、リレー133が必要となる。従って、倍電圧を得るためには回路構成が複雑になるという課題があった。   When the voltage doubler rectifier circuit of FIG. 6 is provided in the bidirectional DC / DC converter of FIG. 5 described above, the voltage doubler is output from the bidirectional DC / DC converter according to the situation by controlling the relay 133. However, two smoothing capacitors 125, 127, a relay switch 129, and a relay 133 are required for this purpose. Therefore, there is a problem that the circuit configuration becomes complicated in order to obtain a double voltage.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a DC / DC converter capable of obtaining a double voltage with a simple configuration.

前記従来の課題を解決するために、本発明のDC/DCコンバータは、第1入出力端子に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子、および第2スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1スイッチング素子の他端と第1グランド端子との間に電気的に接続される第3スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第2スイッチング素子の他端と前記第1グランド端子との間に電気的に接続される第4スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子の接続点、および、前記第2スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続点との間に、第1コンデンサを介して電気的に接続されるトランスの1次巻線を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、第2入出力端子に一端が電気的に接続される第5スイッチング素子、および第6スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第5スイッチング素子の他端と第2グランド端子との間に電気的に接続される第7スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第6スイッチング素子の他端と前記第2グランド端子との間に電気的に接続される第8スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第5スイッチング素子と前記第7スイッチング素子の接続点、および、前記第6スイッチング素子と前記第8スイッチング素子の接続点との間に、第2コンデンサを介して電気的に接続される前記トランスの2次巻線を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、前記第8スイッチング素子と接続される制御回路を備える。そして、前記制御回路は、前記第1入出力端子から前記第2入出力端子へ電圧を出力する際に、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、または前記第8スイッチング素子のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有する。そして、前記制御回路は、前記第2入出力端子から前記第1入出力端子へ電圧を出力する際に、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、または前記第4スイッチング素子のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有するようにしたものである。   In order to solve the conventional problem, a DC / DC converter according to the present invention includes a first switching element and a second switching element, one end of which is electrically connected to the first input / output terminal. The DC / DC converter according to the present invention further includes a third switching element electrically connected between the other end of the first switching element and a first ground terminal. The DC / DC converter according to the present invention further includes a fourth switching element electrically connected between the other end of the second switching element and the first ground terminal. The DC / DC converter according to the present invention includes a first capacitor between a connection point of the first switching element and the third switching element and a connection point of the second switching element and the fourth switching element. Including a primary winding of a transformer electrically connected via The DC / DC converter of the present invention includes a fifth switching element and a sixth switching element, one end of which is electrically connected to the second input / output terminal. The DC / DC converter according to the present invention further includes a seventh switching element electrically connected between the other end of the fifth switching element and the second ground terminal. The DC / DC converter of the present invention further includes an eighth switching element electrically connected between the other end of the sixth switching element and the second ground terminal. The DC / DC converter of the present invention includes a second capacitor between a connection point of the fifth switching element and the seventh switching element and a connection point of the sixth switching element and the eighth switching element. A secondary winding of the transformer that is electrically connected via The DC / DC converter of the present invention includes the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element. A switching element and a control circuit connected to the eighth switching element are provided. The control circuit outputs the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, or the eighth switching element when outputting a voltage from the first input / output terminal to the second input / output terminal. There is a control state in which any one of the switching elements is controlled to maintain the on state. The control circuit outputs the first switching element, the second switching element, the third switching element, or the fourth switching element when outputting a voltage from the second input / output terminal to the first input / output terminal. It has a control state in which any one of the switching elements is controlled to maintain the on state.

また、本発明のDC/DCコンバータは、入力端子に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子、および第2スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1スイッチング素子の他端と第1グランド端子との間に電気的に接続される第3スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第2スイッチング素子の他端と前記第1グランド端子との間に電気的に接続される第4スイッチング素子を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1スイッチング素子と前記第3スイッチング素子の接続点、および、前記第2スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続点との間に、第1コンデンサを介して電気的に接続されるトランスの1次巻線を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、出力端子にカソードが電気的に接続される第1ダイオード、および第2ダイオードを備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1ダイオードのアノード、または前記第2ダイオードのアノードのいずれか一方にカソードが電気的に接続されるとともに、アノードが第2グランド端子と電気的に接続される第3ダイオードを備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1ダイオードのアノード、または前記第2ダイオードのアノードのいずれか他方と、前記第2グランド端子の間に電気的に接続される第4ダイオードを備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1ダイオード、前記第2ダイオード、前記第3ダイオード、または前記第4ダイオードのいずれか1つに電気的に並列接続されるスイッチを備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1ダイオードのアノードと前記第2ダイオードのアノードとの間に、第2コンデンサを介して電気的に接続される前記トランスの2次巻線を備える。また、本発明のDC/DCコンバータは、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記スイッチと接続される制御回路を備える。そして、前記制御回路は、前記入力端子から前記出力端子へ電圧を出力する際に、前記スイッチがオン状態を維持するように制御する制御状態を有するようにしたものである。   The DC / DC converter of the present invention includes a first switching element and a second switching element, one end of which is electrically connected to the input terminal. The DC / DC converter according to the present invention further includes a third switching element electrically connected between the other end of the first switching element and a first ground terminal. The DC / DC converter according to the present invention further includes a fourth switching element electrically connected between the other end of the second switching element and the first ground terminal. The DC / DC converter according to the present invention includes a first capacitor between a connection point of the first switching element and the third switching element and a connection point of the second switching element and the fourth switching element. Including a primary winding of a transformer electrically connected via The DC / DC converter of the present invention includes a first diode and a second diode whose cathode is electrically connected to the output terminal. In the DC / DC converter of the present invention, a cathode is electrically connected to either the anode of the first diode or the anode of the second diode, and the anode is electrically connected to the second ground terminal. A third diode connected is provided. The DC / DC converter according to the present invention further includes a fourth diode electrically connected between the anode of the first diode or the anode of the second diode and the second ground terminal. . The DC / DC converter according to the present invention further includes a switch electrically connected in parallel to any one of the first diode, the second diode, the third diode, and the fourth diode. The DC / DC converter according to the present invention further includes a secondary winding of the transformer electrically connected via a second capacitor between the anode of the first diode and the anode of the second diode. . The DC / DC converter of the present invention includes a control circuit connected to the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, and the switch. The control circuit has a control state in which the switch is controlled to maintain an ON state when a voltage is output from the input terminal to the output terminal.

本発明のDC/DCコンバータによれば、制御回路は、第1入出力端子から第2入出力端子へ電圧を出力する際に、第5スイッチング素子、第6スイッチング素子、第7スイッチング素子、または第8スイッチング素子のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有する。従って、この状態で、充電された第2コンデンサが放電される際に、第2コンデンサと2次巻線からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るための回路構成を必要とせず、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータが得られるという効果を奏する。同様に、本発明のDC/DCコンバータによれば、制御回路は、第2入出力端子から第1入出力端子へ電圧を出力する際に、第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子、または第4スイッチング素子のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有することで、充電された第1コンデンサが放電される際に、第1コンデンサと1次巻線からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るための回路構成を必要とせず、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータが得られるという効果を奏する。   According to the DC / DC converter of the present invention, when the control circuit outputs a voltage from the first input / output terminal to the second input / output terminal, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, or There is a control state in which any one of the eighth switching elements is controlled to maintain the on state. Therefore, in this state, when the charged second capacitor is discharged, the series circuit including the second capacitor and the secondary winding outputs a double voltage. Therefore, there is an effect that a DC / DC converter capable of obtaining a double voltage with a simple configuration is obtained without requiring a circuit configuration for obtaining a double voltage. Similarly, according to the DC / DC converter of the present invention, when the control circuit outputs a voltage from the second input / output terminal to the first input / output terminal, the first switching element, the second switching element, and the third switching element. By having a control state in which any one of the element and the fourth switching element is controlled to maintain the ON state, when the charged first capacitor is discharged, from the first capacitor and the primary winding This series circuit outputs a double voltage. Therefore, there is an effect that a DC / DC converter capable of obtaining a double voltage with a simple configuration is obtained without requiring a circuit configuration for obtaining a double voltage.

また、本発明のDC/DCコンバータによれば、制御回路は、入力端子から出力端子へ電圧を出力する際に、スイッチがオン状態を維持するように制御する制御状態を有することで、充電されたコンデンサが放電される際に、コンデンサと2次巻線からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るためのスイッチを設けるだけの簡単な構成で、倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータが得られるという効果を奏する。   Further, according to the DC / DC converter of the present invention, the control circuit is charged by having a control state in which the switch is controlled to maintain the on state when the voltage is output from the input terminal to the output terminal. When the capacitor is discharged, the series circuit composed of the capacitor and the secondary winding outputs a double voltage. Therefore, it is possible to obtain a DC / DC converter capable of obtaining a double voltage with a simple configuration in which a switch for obtaining a double voltage is provided.

本発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータのブロック回路図1 is a block circuit diagram of a DC / DC converter according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータの第2コンデンサに流れる電流方向を示す図であり、(a)は第2コンデンサが充電される際の電流方向を示す図、(b)は第2コンデンサが放電される際の電流方向を示す図It is a figure which shows the electric current direction which flows into the 2nd capacitor | condenser of the DC / DC converter in Embodiment 1 of this invention, (a) is a figure which shows the electric current direction when a 2nd capacitor is charged, (b) is a 1st figure. Diagram showing the current direction when two capacitors are discharged 本発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータの第2コンデンサに流れる他の電流方向を示す図であり、(a)は第2コンデンサが充電される際の電流方向を示す図、(b)は第2コンデンサが放電される際の電流方向を示す図It is a figure which shows the other electric current direction which flows into the 2nd capacitor | condenser of the DC / DC converter in Embodiment 1 of this invention, (a) is a figure which shows the electric current direction at the time of charging a 2nd capacitor | condenser, (b) Is a diagram showing the current direction when the second capacitor is discharged 本発明の実施の形態3におけるDC/DCコンバータのブロック回路図Block circuit diagram of a DC / DC converter according to Embodiment 3 of the present invention 従来の双方向DC/DCコンバータの回路図Circuit diagram of conventional bidirectional DC / DC converter 従来のスイッチング電源回路の構成例を示す回路図Circuit diagram showing a configuration example of a conventional switching power supply circuit

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータのブロック回路図である。図2は、本発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータの第2コンデンサに流れる電流方向を示す図であり、(a)は第2コンデンサが充電される際の電流方向を示す図、(b)は第2コンデンサが放電される際の電流方向を示す図である。図3は、本発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータの第2コンデンサに流れる他の電流方向を示す図であり、(a)は第2コンデンサが充電される際の電流方向を示す図、(b)は第2コンデンサが放電される際の電流方向を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a DC / DC converter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the direction of current flowing through the second capacitor of the DC / DC converter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A is a diagram showing the direction of current when the second capacitor is charged. b) is a diagram showing a current direction when the second capacitor is discharged. FIG. 3 is a diagram showing another direction of current flowing through the second capacitor of the DC / DC converter according to Embodiment 1 of the present invention, and (a) is a diagram showing the direction of current when the second capacitor is charged. (B) is a figure which shows the electric current direction when a 2nd capacitor | condenser is discharged.

図1において、DC/DCコンバータ11は、第1入出力端子13に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子15、および第2スイッチング素子17を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1スイッチング素子15の他端と第1グランド端子19との間に電気的に接続される第3スイッチング素子21を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第2スイッチング素子17の他端と第1グランド端子19との間に電気的に接続される第4スイッチング素子23を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1スイッチング素子15と第3スイッチング素子21の接続点、および、第2スイッチング素子17と第4スイッチング素子23の接続点との間に、第1コンデンサ25を介して電気的に接続されるトランス29の1次巻線31を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第2入出力端子33に一端が電気的に接続される第5スイッチング素子35、および第6スイッチング素子37を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第5スイッチング素子35の他端と第2グランド端子39との間に電気的に接続される第7スイッチング素子41を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第6スイッチング素子37の他端と第2グランド端子39との間に電気的に接続される第8スイッチング素子43を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第5スイッチング素子35と第7スイッチング素子41の接続点、および、第6スイッチング素子37と第8スイッチング素子43の接続点との間に、第2コンデンサ45を介して電気的に接続されるトランス29の2次巻線47を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、第4スイッチング素子23、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、第8スイッチング素子43と接続される制御回路49を備える。そして、制御回路49は、第1入出力端子13から第2入出力端子33へ電圧を出力する際に、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、または第8スイッチング素子43のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有する。そして、制御回路49は、第2入出力端子33から第1入出力端子13へ電圧を出力する際に、第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、または第4スイッチング素子23のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有する。   In FIG. 1, the DC / DC converter 11 includes a first switching element 15 and a second switching element 17, one end of which is electrically connected to the first input / output terminal 13. The DC / DC converter 11 includes a third switching element 21 that is electrically connected between the other end of the first switching element 15 and the first ground terminal 19. Further, the DC / DC converter 11 includes a fourth switching element 23 that is electrically connected between the other end of the second switching element 17 and the first ground terminal 19. The DC / DC converter 11 includes a first capacitor 25 between the connection point of the first switching element 15 and the third switching element 21 and the connection point of the second switching element 17 and the fourth switching element 23. A primary winding 31 of a transformer 29 that is electrically connected via the wiring. In addition, the DC / DC converter 11 includes a fifth switching element 35 and a sixth switching element 37, one end of which is electrically connected to the second input / output terminal 33. Further, the DC / DC converter 11 includes a seventh switching element 41 that is electrically connected between the other end of the fifth switching element 35 and the second ground terminal 39. In addition, the DC / DC converter 11 includes an eighth switching element 43 that is electrically connected between the other end of the sixth switching element 37 and the second ground terminal 39. Further, the DC / DC converter 11 includes a second capacitor 45 between the connection point of the fifth switching element 35 and the seventh switching element 41 and the connection point of the sixth switching element 37 and the eighth switching element 43. The secondary winding 47 of the transformer 29 is electrically connected via this. The DC / DC converter 11 includes a first switching element 15, a second switching element 17, a third switching element 21, a fourth switching element 23, a fifth switching element 35, a sixth switching element 37, and a seventh switching element 41. The control circuit 49 connected to the eighth switching element 43 is provided. When the control circuit 49 outputs a voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, the seventh switching element 41, or the eighth switching element. There is a control state in which any one of the elements 43 is controlled to maintain the on state. When the control circuit 49 outputs a voltage from the second input / output terminal 33 to the first input / output terminal 13, the first switching element 15, the second switching element 17, the third switching element 21, or the fourth switching element. There is a control state in which any one of the elements 23 is controlled to maintain the on state.

これにより、制御回路49は、第1入出力端子13から第2入出力端子33へ電圧を出力する際に、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、または第8スイッチング素子43のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有することで、充電された第2コンデンサ45が放電される際に、第2コンデンサ45と2次巻線47からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るための回路構成を必要とせず、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータ11が得られる。同様に、制御回路49は、第2入出力端子33から第1入出力端子13へ電圧を出力する際に、第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、または第4スイッチング素子23のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有することで、充電された第1コンデンサ25が放電される際に、第1コンデンサ25と1次巻線31からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るための回路構成を必要とせず、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータ11が得られる。   Thus, when the control circuit 49 outputs a voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, the seventh switching element 41, or the eighth switching element By having a control state in which any one of the switching elements 43 is controlled to maintain the on state, the second capacitor 45 and the secondary winding 47 are formed when the charged second capacitor 45 is discharged. A series circuit outputs a double voltage. Therefore, it is possible to obtain the DC / DC converter 11 that does not require a circuit configuration for obtaining a double voltage and can obtain a double voltage with a simple configuration. Similarly, the control circuit 49 outputs the first switching element 15, the second switching element 17, the third switching element 21, or the fourth switching element when outputting a voltage from the second input / output terminal 33 to the first input / output terminal 13. By having a control state in which any one of the switching elements 23 is controlled to maintain the ON state, the first capacitor 25 and the primary winding 31 are formed when the charged first capacitor 25 is discharged. A series circuit outputs a double voltage. Therefore, it is possible to obtain the DC / DC converter 11 that does not require a circuit configuration for obtaining a double voltage and can obtain a double voltage with a simple configuration.

以下、より具体的に本実施の形態1の構成、動作について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of the first embodiment will be described more specifically.

なお、本実施の形態1における第1入出力端子13から第2入出力端子33へ電圧変換して電力を出力する例として、電気自動車用バッテリの充電器としてのDC/DCコンバータ11について述べる。この際の電圧条件を次のように決定する。まず、交流100V、または交流200V(実効値)の系統電源を、図示しないAC/DCコンバータにより、直流190V(以下、直流の場合は単に190Vという)、または380Vに変換された電力がDC/DCコンバータ11に入力されるとする。そして、DC/DCコンバータ11は、この入力された電力で満充電電圧200Vの電気自動車用バッテリを充電する。   As an example of voltage conversion from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33 in Embodiment 1, the DC / DC converter 11 as a battery charger for an electric vehicle is described. The voltage conditions at this time are determined as follows. First, AC 100V or AC 200V (effective value) system power is converted into DC / DC by DC / DC converter (not shown) DC 190V (hereinafter referred to simply as 190V) or 380V. It is assumed that the signal is input to the converter 11. Then, the DC / DC converter 11 charges the electric vehicle battery having a full charge voltage of 200 V with the input power.

また、前記系統電源の電圧が交流100V、または交流200V(実効値)の2種類であるのは、地域によって電圧規格が異なり、それに対応するためである。   The reason why the voltage of the system power supply is of two types, AC 100V or AC 200V (effective value), is that the voltage standard varies depending on the region and corresponds to it.

また、前記AC/DCコンバータから出力される電圧は次のようにして決めている。前記系統電源の電圧が例えば交流100V(実効値)であった場合、その波高値は約141Vとなる。この波高値電圧でDC/DCコンバータ11により電圧変換を行うと、リップルが重畳されるので、それよりも高い電圧を前記AC/DCコンバータから出力するようにしている。ここでは、リップルが重畳しないように、かつ、マージンを考慮して、交流100V(実効値)の入力電圧の場合、前記AC/DCコンバータは190Vを出力する仕様としている。このことから、交流200V(実効値)の入力電圧の場合、前記AC/DCコンバータは380Vを出力する。ゆえに、上記したように、190V、または380Vの電圧がDC/DCコンバータ11に入力される。   The voltage output from the AC / DC converter is determined as follows. When the voltage of the system power supply is, for example, AC 100V (effective value), the peak value is about 141V. When voltage conversion is performed by the DC / DC converter 11 with this peak voltage, ripples are superimposed, so that a higher voltage is output from the AC / DC converter. Here, the AC / DC converter is designed to output 190V in the case of an input voltage of AC 100V (effective value) so that ripples are not superimposed and a margin is taken into consideration. From this, in the case of an input voltage of AC 200V (effective value), the AC / DC converter outputs 380V. Therefore, as described above, a voltage of 190 V or 380 V is input to the DC / DC converter 11.

図1において、DC/DCコンバータ11の第1入出力端子13と第1グランド端子19には、前記AC/DCコンバータを含む直流電源51が接続される。なお、直流電源51の出力電圧は、190V、または380Vである。また、直流電源51には、前記系統電源に接続される負荷(図示せず)も含まれる。   In FIG. 1, a DC power supply 51 including the AC / DC converter is connected to the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19 of the DC / DC converter 11. The output voltage of the DC power supply 51 is 190V or 380V. The DC power supply 51 also includes a load (not shown) connected to the system power supply.

第1入出力端子13と第1グランド端子19の間には、第1平滑コンデンサ53が電気的に接続されている。また、第1入出力端子13は、第1入出力端子電圧V1を検出するために、制御回路49と電気的に接続される。なお、制御回路49には、第1入出力端子電圧V1を求めて、制御回路49に内蔵されるマイクロコンピュータ(図示せず)に出力するための電圧検出回路が含まれる。   A first smoothing capacitor 53 is electrically connected between the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19. The first input / output terminal 13 is electrically connected to the control circuit 49 in order to detect the first input / output terminal voltage V1. The control circuit 49 includes a voltage detection circuit for obtaining the first input / output terminal voltage V1 and outputting it to a microcomputer (not shown) built in the control circuit 49.

ここで、前記電圧検出回路には、上記したように高電圧(190V、または380V)が印加されるので、例えば5Vで動作する前記マイクロコンピュータに出力できるレベルまで電圧を降下する回路も含まれる。この電圧降下回路には、トランスによる磁気的な絶縁や、フォトカプラによる光学的な絶縁が取られている。従って、以下の説明では、高電圧系と低電圧系とが接続される部分には、上記した絶縁が取られる回路構成が用いられているものとする。そして、このような絶縁を介した回路接続部分を単に「接続」と呼び、絶縁を取らずに接続される部分を「電気的に接続」と呼ぶ。但し、前記電圧検出回路が検出する電圧が前記マイクロコンピュータの動作電圧と同レベルである場合は、特に絶縁を取らない回路構成としてもよい。   Here, since the high voltage (190 V or 380 V) is applied to the voltage detection circuit as described above, a circuit that drops the voltage to a level that can be output to the microcomputer that operates at 5 V, for example, is also included. This voltage drop circuit is magnetically insulated by a transformer and optically insulated by a photocoupler. Therefore, in the following description, it is assumed that the circuit configuration in which the above-described insulation is taken is used in a portion where the high voltage system and the low voltage system are connected. A circuit connection portion through such insulation is simply referred to as “connection”, and a portion connected without insulation is referred to as “electrically connected”. However, when the voltage detected by the voltage detection circuit is at the same level as the operating voltage of the microcomputer, a circuit configuration that does not require insulation may be employed.

第1入出力端子13と第1グランド端子19の間には、第1スイッチング素子15と第3スイッチング素子21の直列回路が電気的に接続される。第1スイッチング素子15と第3スイッチング素子21はFETで構成される。従って、第1スイッチング素子15と第3スイッチング素子21には図1に示すように、寄生ダイオードが含まれる。   A series circuit of the first switching element 15 and the third switching element 21 is electrically connected between the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19. The first switching element 15 and the third switching element 21 are composed of FETs. Accordingly, the first switching element 15 and the third switching element 21 include parasitic diodes as shown in FIG.

同様に、第1入出力端子13と第1グランド端子19の間には、第2スイッチング素子17と第4スイッチング素子23の直列回路が電気的に接続される。第2スイッチング素子17と第4スイッチング素子23もFETで構成される。従って、第2スイッチング素子17と第4スイッチング素子23には寄生ダイオードが含まれる。   Similarly, a series circuit of the second switching element 17 and the fourth switching element 23 is electrically connected between the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19. The second switching element 17 and the fourth switching element 23 are also composed of FETs. Accordingly, the second switching element 17 and the fourth switching element 23 include parasitic diodes.

第1スイッチング素子15と第3スイッチング素子21の接続点、および、第2スイッチング素子17と第4スイッチング素子23の接続点との間には、第1コンデンサ25とインダクタ55の直列回路を介して、トランス29の1次巻線31が電気的に接続される。なお、インダクタ55は、1次巻線31の漏れインダクタとして代用してもよい。この場合、インダクタ55はなくてもよい。   Between the connection point of the first switching element 15 and the third switching element 21 and the connection point of the second switching element 17 and the fourth switching element 23, a series circuit of the first capacitor 25 and the inductor 55 is interposed. The primary winding 31 of the transformer 29 is electrically connected. The inductor 55 may be used as a leakage inductor for the primary winding 31. In this case, the inductor 55 may not be provided.

次に、DC/DCコンバータ11の第2入出力端子33と第2グランド端子39には、他の直流電源として、満充電電圧が200Vの電気自動車用バッテリ(以下、バッテリ57という)が接続される。なお、第2入出力端子33と第2グランド端子39の間には、第2平滑コンデンサ59が電気的に接続されている。また、第2入出力端子33は、第2入出力端子電圧V2を検出するために、制御回路49と接続される。なお、制御回路49には、第2入出力端子電圧V2を求めて、制御回路49に内蔵される前記マイクロコンピュータに出力するための電圧検出回路が含まれる。   Next, the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39 of the DC / DC converter 11 are connected to an electric vehicle battery (hereinafter referred to as the battery 57) having a full charge voltage of 200V as another DC power source. The A second smoothing capacitor 59 is electrically connected between the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39. The second input / output terminal 33 is connected to the control circuit 49 in order to detect the second input / output terminal voltage V2. The control circuit 49 includes a voltage detection circuit for obtaining the second input / output terminal voltage V2 and outputting it to the microcomputer incorporated in the control circuit 49.

また、第2グランド端子39には、第2グランド端子に流れる電流Iを検出する電流センサ61が接続されている。この電流センサ61は制御回路49と電気的に接続されるので、電流センサ61から出力される電流Iの値は制御回路49に取り込まれる。また、電流センサ61から出力される電流Iの値はバッテリ57の充電電流に相当する。   The second ground terminal 39 is connected to a current sensor 61 that detects a current I flowing through the second ground terminal. Since the current sensor 61 is electrically connected to the control circuit 49, the value of the current I output from the current sensor 61 is taken into the control circuit 49. The value of the current I output from the current sensor 61 corresponds to the charging current of the battery 57.

第2入出力端子33と第2グランド端子39の間には、第5スイッチング素子35と第7スイッチング素子41の直列回路、および、第6スイッチング素子37と第8スイッチング素子43の直列回路が電気的に接続される。第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43もFETで構成される。従って、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43にも寄生ダイオードが含まれる。   Between the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39, a series circuit of the fifth switching element 35 and the seventh switching element 41 and a series circuit of the sixth switching element 37 and the eighth switching element 43 are electrically connected. Connected. The fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 are also composed of FETs. Accordingly, the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 also include parasitic diodes.

第5スイッチング素子35と第7スイッチング素子41の接続点、および、第6スイッチング素子37と第8スイッチング素子43の接続点との間には、第2コンデンサ45を介して、トランス29の2次巻線47が電気的に接続される。   Between the connection point of the fifth switching element 35 and the seventh switching element 41 and between the connection point of the sixth switching element 37 and the eighth switching element 43, the secondary of the transformer 29 is interposed via the second capacitor 45. Winding 47 is electrically connected.

第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、第4スイッチング素子23、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、第8スイッチング素子43は、制御回路49と接続される。   The first switching element 15, the second switching element 17, the third switching element 21, the fourth switching element 23, the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, the seventh switching element 41, and the eighth switching element 43 are controlled. The circuit 49 is connected.

制御回路49は、前記マイクロコンピュータと周辺回路(前記電圧検出回路や第1スイッチング素子15から第8スイッチング素子43の駆動回路、メモリ等)で構成されており、第1スイッチング素子15から第8スイッチング素子43のスイッチングを制御して、電流Iの流れる方向の切り替えや、第1入出力端子電圧V1、第2入出力端子電圧V2の電圧制御を行なう。   The control circuit 49 includes the microcomputer and peripheral circuits (the voltage detection circuit, the drive circuit for the first switching element 15 to the eighth switching element 43, a memory, etc.), and the first switching element 15 to the eighth switching circuit. The switching of the element 43 is controlled to switch the direction in which the current I flows and to control the voltage of the first input / output terminal voltage V1 and the second input / output terminal voltage V2.

次に、このようなDC/DCコンバータ11の動作について説明する。   Next, the operation of such a DC / DC converter 11 will be described.

まず、第1入出力端子13、第1グランド端子19から第2入出力端子33、第2グランド端子39へ電力を供給する場合について述べる。これは、直流電源51の190V、または380Vの電圧をDC/DCコンバータ11により降圧して、バッテリ57の満充電電圧である200Vを出力する動作に相当する。なお、ここでは最初に直流電源51の電圧が380Vである場合(前記系統電源が交流200Vの地域に対応)について説明する。   First, a case where power is supplied from the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19 to the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39 will be described. This corresponds to an operation of stepping down the voltage of 190V or 380V of the DC power supply 51 by the DC / DC converter 11 and outputting 200V which is the fully charged voltage of the battery 57. Here, the case where the voltage of the DC power supply 51 is 380 V (ie, the system power supply corresponds to an AC 200 V region) will be described first.

まず、制御回路49は第1入出力端子電圧V1を検出する。そして、第1入出力端子電圧V1が190Vであるか、または380Vであるかを判断する。ここでは、380Vであるので、以下の動作を行う。   First, the control circuit 49 detects the first input / output terminal voltage V1. Then, it is determined whether the first input / output terminal voltage V1 is 190V or 380V. Here, since it is 380 V, the following operation is performed.

制御回路49は、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、および第8スイッチング素子43をオフにする。これにより、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43までの前記寄生ダイオードがブリッジ回路を構成するので、整流回路として機能する。   The control circuit 49 turns off the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, the seventh switching element 41, and the eighth switching element 43. Accordingly, the parasitic diode from the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 forms a bridge circuit, and functions as a rectifier circuit.

次に、制御回路49は、第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、および第4スイッチング素子23をオンオフしてスイッチング制御することにより、第1入出力端子電圧V1(380V)を降圧して第2入出力端子33から電力を出力する。ここで、降圧比は200V/380V=約0.53となるので、この比率になるようにトランス29の1次巻線31と2次巻線47の巻線比が決定されている。また、図1の構成では、第1コンデンサ25、インダクタ55、および1次巻線31からなる共振回路が構成されるので、スイッチング制御における周波数の制御がなされる。従って、スイッチング制御のオンオフ比は1:1となる。   Next, the control circuit 49 turns on and off the first switching element 15, the second switching element 17, the third switching element 21, and the fourth switching element 23, thereby controlling the first input / output terminal voltage V <b> 1 ( 380 V) and output power from the second input / output terminal 33. Here, since the step-down ratio is 200 V / 380 V = about 0.53, the winding ratio of the primary winding 31 and the secondary winding 47 of the transformer 29 is determined so as to be this ratio. Further, in the configuration of FIG. 1, a resonance circuit including the first capacitor 25, the inductor 55, and the primary winding 31 is configured, so that the frequency is controlled in the switching control. Therefore, the on / off ratio of the switching control is 1: 1.

なお、この周波数制御は、周波数が低いほど昇圧比が高くなる。従って、制御回路49は、バッテリ57の電圧の高低に応じて周波数を変えることで、バッテリ57の充電を制御する。また、制御回路49は、電流センサ61により検出される電流Iの値を監視し、予め設定した、過電流よりも所定のマージンだけ低い所定電流Ikの値に至れば、その電流Iの値を維持するように制御する。   In this frequency control, the step-up ratio increases as the frequency decreases. Therefore, the control circuit 49 controls the charging of the battery 57 by changing the frequency according to the voltage level of the battery 57. Further, the control circuit 49 monitors the value of the current I detected by the current sensor 61, and if the value reaches the predetermined current Ik which is lower than the preset overcurrent by a predetermined margin, the control circuit 49 sets the value of the current I. Control to maintain.

ここでは、バッテリ57の電圧が満充電電圧に近い場合について説明する。   Here, a case where the voltage of the battery 57 is close to the full charge voltage will be described.

制御回路49は、第2入出力端子電圧V2を検出し、目標値である200Vになるように周波数制御を行なう。その結果、直流電源51から入力される380Vの電圧は、前記降圧比により200Vに変換されて出力される。この際、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43は全てオフになっているので、それらの寄生ダイオードにより一般的なブリッジ整流回路を形成している。ゆえに、従来の図5と同様の降圧動作となる。   The control circuit 49 detects the second input / output terminal voltage V2 and performs frequency control so that the target value is 200V. As a result, the voltage of 380V input from the DC power supply 51 is converted to 200V by the step-down ratio and output. At this time, since the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 are all turned off, a general bridge rectifier circuit is formed by these parasitic diodes. Therefore, the step-down operation is the same as in the conventional FIG.

次に、本実施の形態1の特徴となる動作である直流電源51の電圧が190Vの場合(前記系統電源が交流100Vの地域に対応)について説明する。なお、この際もバッテリ57が満充電に近い状態であるとする。   Next, the case where the voltage of the DC power supply 51 is 190V (the system power supply corresponds to an area of AC 100V), which is the characteristic operation of the first embodiment, will be described. In this case, it is assumed that the battery 57 is almost fully charged.

まず、制御回路49は第1入出力端子電圧V1を検出し、その値が190Vであると判断する。その結果、制御回路49は倍電圧を出力する動作を行う。具体的には、制御回路49は、第1入出力端子13から第2入出力端子33へ電圧を出力する際に、整流回路を構成する第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43の4つの素子の内、いずれか1つがオン状態を維持するように制御し、他のスイッチング素子をオフにするように制御する制御状態を有する。   First, the control circuit 49 detects the first input / output terminal voltage V1 and determines that the value is 190V. As a result, the control circuit 49 performs an operation of outputting a double voltage. Specifically, when the control circuit 49 outputs a voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, the control circuit 49 includes four switches from the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 constituting the rectifier circuit. It has a control state in which any one of the elements is controlled to maintain the on state and the other switching elements are controlled to be turned off.

ここでは、より具体的に、制御回路49が第8スイッチング素子43のオン状態を維持するように制御した場合について、図2を用いて動作を説明する。   Here, more specifically, the operation will be described with reference to FIG. 2 in the case where the control circuit 49 performs control so as to maintain the ON state of the eighth switching element 43.

図2(a)に示すように、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、および第7スイッチング素子41はオフ状態である。従って、これらのスイッチング素子における寄生ダイオードが有効となる。これに対し、第8スイッチング素子43はオン状態であるので、いずれの方向にも電流が流れることができる。   As shown in FIG. 2A, the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, and the seventh switching element 41 are in the off state. Accordingly, parasitic diodes in these switching elements are effective. On the other hand, since the eighth switching element 43 is in the on state, a current can flow in any direction.

このような状態で、図2(a)には示されていないが、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23がオンオフ動作を行なうと、オンオフ動作に対応して2次巻線47の両端に電圧が発生する。ここで、図2(a)の状態では、2次巻線47の下側、すなわち第6スイッチング素子37と第8スイッチング素子43との接続点側に正の電圧が発生しているとする。この場合、2次巻線47の正の電圧側から、図2(a)の太矢印で示すように電流が流れる。具体的には、2次巻線47の正の電圧側から、第6スイッチング素子37と第8スイッチング素子43との接続点を介し、オン状態の第8スイッチング素子43からグランドを経由して、第7スイッチング素子41の寄生ダイオードを通って、第2コンデンサ45に至る経路で電流が流れる。その結果、第2コンデンサ45が充電される。そして、第2コンデンサ45の、第5スイッチング素子35と第7スイッチング素子41との接続点側に正の電圧が発生することになる。また、この時の第2コンデンサ45の両端電圧絶対値は、2次巻線47の両端電圧絶対値とほぼ等しくなる。   In this state, although not shown in FIG. 2A, when the first switching element 15 to the fourth switching element 23 perform the on / off operation, both ends of the secondary winding 47 correspond to the on / off operation. Voltage is generated. Here, in the state of FIG. 2A, it is assumed that a positive voltage is generated on the lower side of the secondary winding 47, that is, on the connection point side between the sixth switching element 37 and the eighth switching element 43. In this case, a current flows from the positive voltage side of the secondary winding 47 as shown by a thick arrow in FIG. Specifically, from the positive voltage side of the secondary winding 47, via the connection point of the sixth switching element 37 and the eighth switching element 43, from the eighth switching element 43 in the on state via the ground, A current flows through a parasitic diode of the seventh switching element 41 and a path reaching the second capacitor 45. As a result, the second capacitor 45 is charged. Then, a positive voltage is generated on the second capacitor 45 on the connection point side between the fifth switching element 35 and the seventh switching element 41. Further, the absolute value of the voltage across the second capacitor 45 at this time is substantially equal to the absolute value of the voltage across the secondary winding 47.

この状態で、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のオンオフ状態が反転すると、図2(b)に示すように、2次巻線47に発生する電圧の正負が反転する。ゆえに、2次巻線47と第2コンデンサ45の直列回路において、2次巻線47と第2コンデンサ45の各両端電圧の和の電圧が発生することになる。従って、図2(b)の太矢印に示すように、第2コンデンサ45の正極から、第5スイッチング素子35の寄生ダイオードを介して第2入出力端子33に電流が流れる。そして、この電流は、図2(b)には示していないがバッテリ57に流れてバッテリを充電し、そのグランドから第2グランド端子39と第8スイッチング素子43を通して2次巻線47に至る経路を通る。これらのことから、第2入出力端子33と第2グランド端子39との間には、2次巻線47と第2コンデンサ45の各両端電圧の和の電圧、すなわち、第2コンデンサ45は2次巻線47とほぼ等しい電圧を有するので2次巻線47に発生する電圧のほぼ2倍の電圧が発生することになる。従って、第8スイッチング素子43をオン状態に維持するだけの、簡単な回路構成で倍電圧を出力することができる。   In this state, when the on / off state of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 is reversed, the sign of the voltage generated in the secondary winding 47 is reversed as shown in FIG. Therefore, in the series circuit of the secondary winding 47 and the second capacitor 45, a sum of voltages at both ends of the secondary winding 47 and the second capacitor 45 is generated. Therefore, current flows from the positive electrode of the second capacitor 45 to the second input / output terminal 33 via the parasitic diode of the fifth switching element 35 as indicated by the thick arrow in FIG. Although this current is not shown in FIG. 2B, the current flows to the battery 57 to charge the battery, and passes from the ground to the secondary winding 47 through the second ground terminal 39 and the eighth switching element 43. Pass through. For these reasons, between the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39, the sum of the voltages across the secondary winding 47 and the second capacitor 45, that is, the second capacitor 45 is 2 Since the voltage is substantially equal to that of the secondary winding 47, a voltage approximately twice as large as that generated in the secondary winding 47 is generated. Therefore, it is possible to output a double voltage with a simple circuit configuration that only maintains the eighth switching element 43 in the on state.

なお、この場合、DC/DCコンバータ11に入力される電圧が190Vで、降圧比が上記したように約0.53であるので、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43を全てオフにする通常の整流回路構成とすると、DC/DCコンバータ11の出力電圧は190V×0.53=100.7Vとなるが、上記した制御により、倍電圧を得ることで、出力電圧は計算上、100.7V×2=201.4Vとなる。ここで、図2(b)の太矢印で示した電流経路では、第5スイッチング素子35の寄生ダイオードを通るので、その電圧降下(約1V)が発生し、最終的なDC/DCコンバータ11の出力電圧は、ほぼ200Vとなる。   In this case, since the voltage input to the DC / DC converter 11 is 190 V and the step-down ratio is about 0.53 as described above, all of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 are turned off. With the normal rectifier circuit configuration, the output voltage of the DC / DC converter 11 is 190 V × 0.53 = 100.7 V. By obtaining the double voltage by the above control, the output voltage is calculated to be 100. 7V × 2 = 201.4V. Here, in the current path indicated by the thick arrow in FIG. 2B, since the parasitic diode of the fifth switching element 35 is passed, the voltage drop (about 1 V) occurs, and the final DC / DC converter 11 The output voltage is approximately 200V.

このような動作により、DC/DCコンバータ11への入力電圧が190Vであっても、380Vであっても、出力電圧を200Vとすることができる。ゆえに、系統電源の規格が異なる地域でDC/DCコンバータ11を使用しても、簡単な回路構成でバッテリ57を充電するために必要な電圧(ここでは200V)を得ることができる。   With such an operation, the output voltage can be 200 V regardless of whether the input voltage to the DC / DC converter 11 is 190 V or 380 V. Therefore, even if the DC / DC converter 11 is used in an area where the system power supply standards are different, a voltage (200 V in this case) necessary for charging the battery 57 can be obtained with a simple circuit configuration.

なお、図2では、制御回路49がローサイドの第8スイッチング素子43のオン状態を維持する場合について説明したが、これは、制御回路49が第8スイッチング素子43ではなく、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、または第7スイッチング素子41のいずれか1つのオン状態を維持するように制御してもよい。   In FIG. 2, the case where the control circuit 49 maintains the ON state of the low-side eighth switching element 43 has been described. This is because the control circuit 49 is not the eighth switching element 43 but the fifth switching element 35, You may control so that any one state of the 6th switching element 37 or the 7th switching element 41 may be maintained.

ここでは、一例として、ハイサイドの第6スイッチング素子37のオン状態を維持する場合について、図3を用いて説明する。   Here, as an example, the case where the high-side sixth switching element 37 is kept on will be described with reference to FIG.

図3(a)に示すように、第5スイッチング素子35、第7スイッチング素子41、および第8スイッチング素子43はオフ状態である。従って、これらのスイッチング素子における寄生ダイオードが有効となる。この状態で、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23がオンオフ動作を行なうと、オンオフ動作に対応して2次巻線47の両端に電圧が発生する。ここで、図3(a)の状態では、2次巻線47の上側、すなわち第2コンデンサ45側に正の電圧が発生しているとする。この場合、2次巻線47の正の電圧側から、図3(a)の太矢印で示すように電流が流れる。具体的には、2次巻線47の正の電圧側から、第2コンデンサ45を介し、第5スイッチング素子35の寄生ダイオードを経由して、第6スイッチング素子37に電流が流れる。ここで、第6スイッチング素子37はオン状態を維持しているので、電流は第6スイッチング素子37と第8スイッチング素子43との接続点を介し、2次巻線47に至る。このような電流経路により、第2コンデンサ45が充電される。そして、第2コンデンサ45の、2次巻線47側に正の電圧が発生することになる。また、この時の第2コンデンサ45の両端電圧絶対値は、図2(a)の場合と同様に、2次巻線47の両端電圧絶対値とほぼ等しくなる。   As shown in FIG. 3A, the fifth switching element 35, the seventh switching element 41, and the eighth switching element 43 are in the off state. Accordingly, parasitic diodes in these switching elements are effective. In this state, when the first switching element 15 to the fourth switching element 23 perform an on / off operation, a voltage is generated across the secondary winding 47 in response to the on / off operation. Here, in the state of FIG. 3A, it is assumed that a positive voltage is generated on the upper side of the secondary winding 47, that is, on the second capacitor 45 side. In this case, a current flows from the positive voltage side of the secondary winding 47 as shown by a thick arrow in FIG. Specifically, a current flows from the positive voltage side of the secondary winding 47 to the sixth switching element 37 via the second capacitor 45 and the parasitic diode of the fifth switching element 35. Here, since the sixth switching element 37 is kept on, the current reaches the secondary winding 47 via the connection point between the sixth switching element 37 and the eighth switching element 43. The second capacitor 45 is charged through such a current path. Then, a positive voltage is generated on the secondary winding 47 side of the second capacitor 45. Further, the absolute value of the voltage across the second capacitor 45 at this time is substantially equal to the absolute value of the voltage across the secondary winding 47 as in the case of FIG.

この状態で、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のオンオフ状態が反転すると、図3(b)に示すように、2次巻線47に発生する電圧の正負が反転する。ゆえに、2次巻線47と第2コンデンサ45の直列回路において、2次巻線47と第2コンデンサ45の各両端電圧の和の電圧が発生することになる。従って、図3(b)の太矢印に示すように、2次巻線47から第6スイッチング素子37を介して第2入出力端子33に電流が流れる。そして、この電流は、図3(b)には示していないがバッテリ57に流れてバッテリを充電し、そのグランドから第2グランド端子39と第7スイッチング素子41の寄生ダイオードを通して第2コンデンサ45に至る経路を通る。これらのことから、図2の場合と同様に、第2入出力端子33と第2グランド端子39との間には、2次巻線47と第2コンデンサ45の各両端電圧の和の電圧、すなわち、第2コンデンサ45は2次巻線47とほぼ等しい電圧を有するので、2次巻線47に発生する電圧のほぼ2倍の電圧が発生することになる。従って、ハイサイドの第6スイッチング素子37をオン状態に維持するだけの、簡単な回路構成で倍電圧を出力することができる。   In this state, when the on / off state of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 is reversed, the sign of the voltage generated in the secondary winding 47 is reversed as shown in FIG. Therefore, in the series circuit of the secondary winding 47 and the second capacitor 45, a sum of voltages at both ends of the secondary winding 47 and the second capacitor 45 is generated. Accordingly, current flows from the secondary winding 47 to the second input / output terminal 33 through the sixth switching element 37 as indicated by the thick arrows in FIG. Although not shown in FIG. 3B, this current flows to the battery 57 to charge the battery, and from the ground to the second capacitor 45 through the second ground terminal 39 and the parasitic diode of the seventh switching element 41. Take the route to reach. From these things, as in the case of FIG. 2, between the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39, the sum of the voltages across the secondary winding 47 and the second capacitor 45, That is, since the second capacitor 45 has a voltage that is substantially equal to that of the secondary winding 47, a voltage that is approximately twice the voltage generated in the secondary winding 47 is generated. Therefore, it is possible to output a double voltage with a simple circuit configuration that only maintains the high-side sixth switching element 37 in the ON state.

同様に、第5スイッチング素子35、または第7スイッチング素子41のみをオン状態で維持するようにしても、図2、図3と電流が流れる経路が異なるだけで、簡単な回路構成で倍電圧を得ることができる。従って、制御回路49は倍電圧を得る際に、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、または第8スイッチング素子43のいずれか1つがオン状態を維持するように制御すればよい。   Similarly, even if only the fifth switching element 35 or the seventh switching element 41 is maintained in an ON state, the voltage doubled voltage can be increased with a simple circuit configuration only in the current flow path different from those in FIGS. Can be obtained. Therefore, the control circuit 49 performs control so that any one of the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, the seventh switching element 41, and the eighth switching element 43 is maintained in the on state when obtaining the double voltage. do it.

次に、図1の構成において、第2入出力端子33、第2グランド端子39から、第1入出力端子13、第1グランド端子19へ電力を供給する場合について述べる。これは、例えばバッテリ57に蓄えられた電力を、系統電源の規格に応じた電圧に切り替えて出力できるバックアップ電源などにDC/DCコンバータ11を適用した場合に相当する。ここでは、具体的に、200Vまで充電されたバッテリ57の電力を、交流100V系、または交流200V系の系統電源へ出力する例について述べる。この際、DC/DCコンバータ11の出力は、交流変換をするために、図示しないDC/ACインバータに入力されることになる。このDC/ACインバータへの入力電圧は、交流100V系の場合が直流190V、交流200V系の場合が直流380Vであるとする。従って、DC/DCコンバータ11は、バッテリ57の電圧(200V)を190V、または380Vに変換して出力する構成となる。   Next, a case where power is supplied from the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39 to the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19 in the configuration of FIG. 1 will be described. This corresponds to, for example, the case where the DC / DC converter 11 is applied to a backup power source or the like that can switch and output the electric power stored in the battery 57 to a voltage corresponding to the standard of the system power source. Here, specifically, an example will be described in which the power of the battery 57 charged to 200V is output to an AC 100V system or an AC 200V system power supply. At this time, the output of the DC / DC converter 11 is input to a DC / AC inverter (not shown) for AC conversion. The input voltage to this DC / AC inverter is assumed to be 190 V DC for the AC 100 V system and 380 V DC for the AC 200 V system. Therefore, the DC / DC converter 11 is configured to convert the voltage (200V) of the battery 57 into 190V or 380V and output the voltage.

上記の動作条件の場合、倍電圧制御を行なわない動作時には、DC/DCコンバータ11は200Vを190Vに降圧する動作を行う。従って、トランス29の降圧比は190V/200V=0.95となる。ゆえに、トランス29の1次巻線31と2次巻線47の巻線比を0.95とする。この構成により、倍電圧制御を行なうと、DC/DCコンバータ11は200V×0.95×2=380Vを出力することができる。   In the case of the above operating conditions, when the voltage doubler control is not performed, the DC / DC converter 11 performs an operation of stepping down 200V to 190V. Therefore, the step-down ratio of the transformer 29 is 190V / 200V = 0.95. Therefore, the turns ratio of the primary winding 31 and the secondary winding 47 of the transformer 29 is set to 0.95. With this configuration, when voltage doubler control is performed, the DC / DC converter 11 can output 200 V × 0.95 × 2 = 380 V.

次に、具体的な動作について説明する。なお、DC/DCコンバータ11の第1入出力端子13から出力する第1入出力端子電圧V1を190Vにするか、380Vにするか、の選択は、ユーザにより手動で制御回路49に指示を出して切り替えるようにしてもよいし、制御回路49がDC/DCコンバータ11を動作させる前の第1入出力端子13側の前記系統電源の電圧を検出し、どの規格の系統電源にDC/DCコンバータ11が接続されているかを判断して、自動的に切り替えるようにしてもよい。   Next, a specific operation will be described. The selection of whether the first input / output terminal voltage V1 output from the first input / output terminal 13 of the DC / DC converter 11 is set to 190V or 380V is manually issued to the control circuit 49 by the user. The voltage of the system power supply on the first input / output terminal 13 side before the control circuit 49 operates the DC / DC converter 11 is detected, and the DC / DC converter can be switched to any standard system power supply. 11 may be determined and switched automatically.

まず、バッテリ57の電圧である第2入出力端子電圧V2(200V)を190Vに降圧して第1入出力端子13から出力する場合について述べる。   First, the case where the second input / output terminal voltage V2 (200V), which is the voltage of the battery 57, is stepped down to 190V and output from the first input / output terminal 13 will be described.

この動作は、第2入出力端子33から第1入出力端子13への降圧動作であるので、DC/DCコンバータ11は、通常の動作を行う。具体的には、制御回路49は、まず第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23を全てオフにして、それぞれの寄生ダイオードを用いたブリッジ整流回路を構成する。この状態で、制御回路49は、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43を、第1入出力端子電圧V1が所望の電圧(ここでは190V)になるように時比率を調整し、オンオフ制御を行なう。その結果、上記したようにトランス29の降圧比が0.95であるので、バッテリ57が満充電電圧(200V)であれば、前記時比率は約50%となり、190Vの電圧が第1入出力端子13から出力される。   Since this operation is a step-down operation from the second input / output terminal 33 to the first input / output terminal 13, the DC / DC converter 11 performs a normal operation. Specifically, the control circuit 49 first turns off all of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 to configure a bridge rectifier circuit using each parasitic diode. In this state, the control circuit 49 adjusts the time ratio of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 so that the first input / output terminal voltage V1 becomes a desired voltage (190 V in this case), and performs on / off control. To do. As a result, since the step-down ratio of the transformer 29 is 0.95 as described above, if the battery 57 is fully charged (200V), the duty ratio is about 50%, and the voltage of 190V is the first input / output. Output from terminal 13.

以上の動作は通常の双方向DC/DCコンバータにおける降圧動作と同じである。   The above operation is the same as the step-down operation in a normal bidirectional DC / DC converter.

次に、第2入出力端子電圧V2(200V)を倍電圧化し、380Vとして第1入出力端子13から出力する場合について述べる。まず、制御回路49は第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23の内のいずれか1つをオンにし、それ以外をオフにするように制御する。そして、制御回路49は、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43のオンオフ制御を行なう。この際、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のいずれか1つがオンであるので、図2(a)または図3(a)と同様にして第1コンデンサ25が充電され、図2(b)または図3(b)と同様にして第1コンデンサ25と1次巻線31の直列回路から電力が放電される。従って、図2、図3で説明したように、第1入出力端子13から出力される電圧は、倍電圧となり、具体的には、上記した通常時の出力(190V)の2倍である380Vが出力される。   Next, a case where the second input / output terminal voltage V2 (200V) is doubled and output from the first input / output terminal 13 as 380V will be described. First, the control circuit 49 performs control so that any one of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 is turned on and the others are turned off. Then, the control circuit 49 performs on / off control of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43. At this time, since any one of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 is on, the first capacitor 25 is charged in the same manner as in FIG. 2A or FIG. The electric power is discharged from the series circuit of the first capacitor 25 and the primary winding 31 in the same manner as in b) or FIG. Therefore, as described in FIGS. 2 and 3, the voltage output from the first input / output terminal 13 is a double voltage, specifically, 380V, which is twice the normal output (190V) described above. Is output.

このような動作により、第2入出力端子33、第2グランド端子39から、第1入出力端子13、第1グランド端子19へ電力を供給する場合についても、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のいずれか1つをオンにするだけで、簡単な構成で容易に倍電圧を得ることができる。ゆえに、系統電源の規格が異なる地域であっても、簡単な回路構成で、系統電源の規格に応じた電圧に切り替えて出力できるバックアップ電源などにDC/DCコンバータ11を適用できる。   With such an operation, even when power is supplied from the second input / output terminal 33 and the second ground terminal 39 to the first input / output terminal 13 and the first ground terminal 19, the first switching element 15 performs the fourth switching. By simply turning on one of the elements 23, a double voltage can be easily obtained with a simple configuration. Therefore, the DC / DC converter 11 can be applied to a backup power source that can be switched to a voltage corresponding to the standard of the system power source and output with a simple circuit configuration even in a region where the standard of the system power source is different.

なお、図2、図3において、制御回路49は第1入出力端子13から第2入出力端子33へ倍電圧を得る際に、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43のいずれか1つがオン状態を維持するように制御すればよいと説明した。これと同じ理由により、制御回路49は第2入出力端子33から第1入出力端子13へ倍電圧を得る際に、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有するようにすればよい。   2 and 3, when the control circuit 49 obtains a double voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, any one of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 is It has been described that the control should be performed so as to maintain the on state. For the same reason, when the control circuit 49 obtains a voltage doubler from the second input / output terminal 33 to the first input / output terminal 13, any one of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 is turned on. What is necessary is just to make it have the control state controlled so that it may maintain.

以上の構成、動作により、制御回路49は、第1入出力端子13から第2入出力端子33へ電圧を出力する際に、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有することで、充電された第2コンデンサ45が放電される際に、第2コンデンサ45と2次巻線47からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るための回路構成を必要とせず、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータ11が得られる。同様に、制御回路49は、第2入出力端子33から第1入出力端子13へ電圧を出力する際に、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有することで、充電された第1コンデンサ25が放電される際に、第1コンデンサ25と1次巻線31からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、倍電圧を得るための回路構成を必要とせず、簡単な構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータ11が得られる。   With the above configuration and operation, when the control circuit 49 outputs a voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, any one of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 is turned on. By having a control state in which control is performed to maintain the state, when the charged second capacitor 45 is discharged, the series circuit including the second capacitor 45 and the secondary winding 47 outputs a double voltage. Therefore, it is possible to obtain the DC / DC converter 11 that does not require a circuit configuration for obtaining a double voltage and can obtain a double voltage with a simple configuration. Similarly, when the control circuit 49 outputs a voltage from the second input / output terminal 33 to the first input / output terminal 13, any one of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 maintains the ON state. By having the control state to be controlled as described above, when the charged first capacitor 25 is discharged, the series circuit including the first capacitor 25 and the primary winding 31 outputs a double voltage. Therefore, it is possible to obtain the DC / DC converter 11 that does not require a circuit configuration for obtaining a double voltage and can obtain a double voltage with a simple configuration.

(実施の形態2)
本実施の形態2におけるDC/DCコンバータ11の構成は、実施の形態1の図1と同じであるので、詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態2の特徴は動作であるので、以下、特徴となる動作について説明する。
(Embodiment 2)
Since the configuration of DC / DC converter 11 in the second embodiment is the same as that of FIG. 1 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. That is, since the feature of the second embodiment is the operation, the feature operation will be described below.

図1において、制御回路49は、第1入出力端子13から第2入出力端子33へ電圧を出力する際に、第5スイッチング素子35、第6スイッチング素子37、第7スイッチング素子41、または第8スイッチング素子43のうち、前回、前記オン状態を維持していないものを選択して、前記オン状態を維持するように制御する制御状態を有し、第2入出力端子33から第1入出力端子13へ電圧を出力する際に、第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、または第4スイッチング素子23のうち、前回、前記オン状態を維持していないものを選択して、前記オン状態を維持するように制御状態を有するようにしたものである。   In FIG. 1, when the control circuit 49 outputs a voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, the fifth switching element 35, the sixth switching element 37, the seventh switching element 41, or the Among the eight switching elements 43, the one that has not been maintained in the on state last time is selected, and has a control state in which control is performed to maintain the on state. When the voltage is output to the terminal 13, the first switching element 15, the second switching element 17, the third switching element 21, or the fourth switching element 23 is selected that has not maintained the on state last time. Thus, the control state is maintained so as to maintain the ON state.

これにより、倍電圧を出力する際に、オン状態を維持するスイッチング素子が特定のものに集中することがなくなり、スイッチング素子の寿命における均一化が図れる。その結果、簡単な構成で倍電圧が得られ、かつ高信頼性を備えたDC/DCコンバータ11を実現できる。   As a result, when the voltage doubler is output, the switching elements that maintain the ON state are not concentrated on a specific element, and the life of the switching elements can be made uniform. As a result, a double voltage can be obtained with a simple configuration, and the DC / DC converter 11 having high reliability can be realized.

以下、本実施の形態2における特徴となる動作について図1を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the characteristic operation in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG.

まず、倍電圧を出力しない場合の動作については、第1入出力端子13から第2入出力端子33への出力時であっても、第2入出力端子33から第1入出力端子13への出力時であっても、実施の形態1と同じであるので、詳細な説明を省略する。   First, regarding the operation when the double voltage is not output, even when outputting from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, Even at the time of output, since it is the same as in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

次に、倍電圧動作を行う場合について説明する。   Next, a case where the voltage doubler operation is performed will be described.

まず、第1入出力端子13から第2入出力端子33へ倍電圧を出力してバッテリ57を充電する場合、制御回路49は、例えば図2に示すように第8スイッチング素子43をオン状態として維持する。その後、バッテリ57が満充電電圧(200V)に至れば、制御回路49は第2入出力端子電圧V2の検出値より満充電に至ったことを判断する。そして、DC/DCコンバータ11を停止する。   First, when the battery 57 is charged by outputting a double voltage from the first input / output terminal 13 to the second input / output terminal 33, the control circuit 49 turns on the eighth switching element 43, for example, as shown in FIG. maintain. Thereafter, when the battery 57 reaches the full charge voltage (200 V), the control circuit 49 determines that the full charge is reached from the detected value of the second input / output terminal voltage V2. Then, the DC / DC converter 11 is stopped.

次に、バッテリ57の電力が、図示しない負荷で消費される。なお、前記負荷は直流電源により駆動するものとして、バッテリ57に電気的に接続される。あるいは、図1のDC/DCコンバータ11は双方向に電力をやり取りできるので、DC/DCコンバータ11を介して直流電源51側に電気的に接続される負荷、または、その先に電気的に接続される前記DC/ACインバータを介して交流電力により駆動される負荷であってもよい。   Next, the power of the battery 57 is consumed by a load (not shown). The load is electrically connected to the battery 57 on the assumption that it is driven by a DC power source. Alternatively, since the DC / DC converter 11 in FIG. 1 can exchange power in both directions, the load is electrically connected to the DC power supply 51 side via the DC / DC converter 11 or is electrically connected to the end thereof. It may be a load driven by AC power through the DC / AC inverter.

バッテリ57の電力が消費された後、DC/DCコンバータ11は再びバッテリ57を充電するように動作する。この場合、倍電圧を得るために、制御回路49は、前回、倍電圧を得るためにオン状態を維持した第8スイッチング素子43に替わって、オン状態を維持していない3つのスイッチング素子(第5スイッチング素子35から第7スイッチング素子41)の内の1つである第7スイッチング素子41を選択する。そして、第7スイッチング素子41のオン状態を維持するように制御する。   After the power of the battery 57 is consumed, the DC / DC converter 11 operates to charge the battery 57 again. In this case, in order to obtain a voltage doubler, the control circuit 49 replaces the eighth switching element 43 previously maintained in an on state in order to obtain a voltage doubler, with the three switching elements (first The seventh switching element 41 which is one of the five switching elements 35 to the seventh switching element 41) is selected. And it controls so that the ON state of the 7th switching element 41 may be maintained.

そして、その次に倍電圧を得る時は、第6スイッチング素子37を選択し、さらにその次に倍電圧を得る時は、第5スイッチング素子35を選択するというように、例えば順番に、循環してスイッチング素子を選択する。   Then, when the next double voltage is obtained, the sixth switching element 37 is selected, and when the next double voltage is obtained, the fifth switching element 35 is selected. To select a switching element.

このように、倍電圧動作の開始時に、制御回路49は、前回、オン状態を維持していないスイッチング素子の内の1つを選択してオン状態を維持するように制御する。その結果、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43に流れる電流の均等化を図ることができる。すなわち、例えば図2(a)の太矢印に示すように、第2コンデンサ45の充電時には必ず第7スイッチング素子41と第8スイッチング素子43の両方に電流が流れるので、両者の寿命に対する影響の差はほとんどない。しかし、図2(b)の太矢印に示すように、第2コンデンサ45と2次巻線47との直列回路の放電時には、オン状態である第8スイッチング素子43にのみ電流が流れ、第7スイッチング素子41には寄生ダイオードのカソード側電圧が高いためオフとなり、電流が流れない。ゆえに、倍電圧動作時に、常に第8スイッチング素子43のみがオン状態になるように制御すれば、電流の大きさや第8スイッチング素子43の電気的仕様によっては、第7スイッチング素子41と比べ早く劣化し寿命に至る可能性がある。そこで、このような場合、本実施の形態2では、倍電圧動作時に、オン状態とする第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43までのいずれか1つを選択するようにしている。その結果、どのスイッチング素子も寿命を均等化できるので、高信頼性を得ることが可能となる。   As described above, at the start of the voltage doubler operation, the control circuit 49 performs control to select one of the switching elements that have not maintained the on state last time and maintain the on state. As a result, the current flowing from the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 can be equalized. That is, for example, as indicated by a thick arrow in FIG. 2A, current always flows through both the seventh switching element 41 and the eighth switching element 43 when the second capacitor 45 is charged. There is almost no. However, as indicated by the thick arrow in FIG. 2B, when the series circuit of the second capacitor 45 and the secondary winding 47 is discharged, current flows only through the eighth switching element 43 in the on state, Since the cathode side voltage of the parasitic diode is high, the switching element 41 is turned off and no current flows. Therefore, if the control is performed so that only the eighth switching element 43 is always in the ON state during the voltage doubler operation, the deterioration is faster than the seventh switching element 41 depending on the magnitude of the current and the electrical specifications of the eighth switching element 43. May lead to end of life. Therefore, in this case, in the second embodiment, any one of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 to be turned on is selected during the voltage doubler operation. As a result, the lifetime of any switching element can be equalized, so that high reliability can be obtained.

なお、上記の説明では、制御回路49は、第8スイッチング素子43から第5スイッチング素子35まで、この順番に循環して、オン状態を維持するものを選択するようにしているが、この順番に限定されるものではない。すなわち、逆まわりの順番で循環選択させてもよいし、循環させない順番で選択してもよい。但し、オン状態を維持する機会が各スイッチング素子において、できるだけ均等になるように選択する。   In the above description, the control circuit 49 circulates in this order from the eighth switching element 43 to the fifth switching element 35 and selects the one that maintains the ON state. It is not limited. In other words, the circulation may be selected in the reverse order or may be selected in the order in which the circulation is not performed. However, the opportunity to maintain the ON state is selected to be as uniform as possible in each switching element.

また、各スイッチング素子のオン状態を維持する期間が異なる場合、すなわち、あるスイッチング素子のオン期間が他のスイッチング素子のオン期間より長かった場合、その分、他のスイッチング素子がオン状態になる機会を増やすようにしてもよい。このように、制御回路49は、オン状態の合計期間が各スイッチング素子で、できるだけ均等になるように制御することで、各スイッチング素子の一層の高信頼性を得ることが可能となる。   In addition, when the period during which each switching element is maintained in an on-state is different, that is, when the on-period of a certain switching element is longer than the on-period of another switching element, the other switching element is turned on accordingly. May be increased. Thus, the control circuit 49 can obtain higher reliability of each switching element by controlling the total period of the ON state to be as uniform as possible in each switching element.

また、上記説明では、バッテリ57が満充電に至ると、DC/DCコンバータ11の動作を停止する例を述べたが、これは、満充電後にDC/DCコンバータ11を止める動作に制限されるものではない。すなわち、バッテリ57の種類や状態によっては、自然放電でバッテリ57の電圧が低下していく場合があるので、制御回路49はバッテリ57が満充電に至っても、その電圧を維持するようにDC/DCコンバータ11を動作し続けてもよい。この場合も、倍電圧が必要なので、制御回路49は第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43のいずれか1つのオン状態を維持し続ける。そして、バッテリ57が前記負荷により電力を消費される場合に、制御回路49はバッテリ57の満充電電圧を維持する動作を停止する。ゆえに、満充電後のDC/DCコンバータ11の動作にかかわらず、バッテリ57が放電され、その後再充電される際に、制御回路49は、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43のうち、前回オン状態を維持していないものを選択してオン状態とするように制御すればよい。   In the above description, the example in which the operation of the DC / DC converter 11 is stopped when the battery 57 reaches full charge is described. However, this is limited to the operation of stopping the DC / DC converter 11 after full charge. is not. That is, depending on the type and state of the battery 57, the voltage of the battery 57 may decrease due to natural discharge. Therefore, even if the battery 57 reaches full charge, the control circuit 49 maintains the DC / DC voltage so as to maintain the voltage. The DC converter 11 may continue to operate. Also in this case, since a double voltage is necessary, the control circuit 49 continues to maintain the ON state of any one of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43. When the battery 57 consumes power by the load, the control circuit 49 stops the operation for maintaining the full charge voltage of the battery 57. Therefore, regardless of the operation of the DC / DC converter 11 after full charge, when the battery 57 is discharged and then recharged, the control circuit 49 includes the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43. What is necessary is just to control to select the thing which has not maintained the ON state last time and to turn it on.

次に、第2入出力端子33から第1入出力端子13へ倍電圧を出力する場合について述べる。この場合は、上記した第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43に替わって、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のうち、前回オン状態を維持していないものを選択してオン状態に維持する動作となるので、上記の説明において、第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43を、第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23に、それぞれ置き換えて動作させればよい。すなわち、倍電圧動作の開始時に、制御回路49は第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のうち、前回、オン状態を維持していないものを選択して、今回、オン状態を維持する動作を行う。制御回路49は、このような動作を倍電圧動作の開始時に順番に行う。   Next, a case where a double voltage is output from the second input / output terminal 33 to the first input / output terminal 13 will be described. In this case, instead of the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 described above, the first switching element 15 to the fourth switching element 23 that are not in the previous ON state are selected and turned on. Therefore, in the above description, the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 may be replaced with the first switching element 15 to the fourth switching element 23, respectively. That is, at the start of the voltage doubler operation, the control circuit 49 selects one of the first switching element 15 to the fourth switching element 23 that has not been in the on state last time, and this time is in the on state. I do. The control circuit 49 sequentially performs such operations at the start of the voltage doubler operation.

このような動作の詳細、および得られる本実施の形態2の特有の効果(第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23の寿命の均等化による高信頼性)は、上記した第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43の動作の場合と同じである。   The details of such an operation and the specific effect of the obtained second embodiment (high reliability due to equalization of the lifetime of the first switching element 15 to the fourth switching element 23) are described above. To the operation of the eighth switching element 43.

以上の構成、動作により、倍電圧を出力する際に、オン状態を維持するスイッチング素子が特定のものに集中することがなくなり、スイッチング素子の寿命における均一化が図れる。その結果、簡単な構成で倍電圧が得られ、かつ高信頼性を備えたDC/DCコンバータ11を実現できる。   With the above-described configuration and operation, when the voltage doubler is output, the switching elements that maintain the on-state are not concentrated on a specific element, and the life of the switching elements can be made uniform. As a result, a double voltage can be obtained with a simple configuration, and the DC / DC converter 11 having high reliability can be realized.

(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3におけるDC/DCコンバータのブロック回路図である。図4において、実施の形態1の図1と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a block circuit diagram of the DC / DC converter according to Embodiment 3 of the present invention. 4, the same components as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4において、DC/DCコンバータ11は、入力端子62に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子15、および第2スイッチング素子17を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1スイッチング素子15の他端と第1グランド端子19との間に電気的に接続される第3スイッチング素子21を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第2スイッチング素子17の他端と第1グランド端子19との間に電気的に接続される第4スイッチング素子23を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1スイッチング素子15と第3スイッチング素子21の接続点、および、第2スイッチング素子17と第4スイッチング素子23の接続点との間に、第1コンデンサ25を介して電気的に接続されるトランス29の1次巻線31を備える。また、DC/DCコンバータ11は、出力端子63にカソードが電気的に接続される第1ダイオード65、および第2ダイオード67を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1ダイオード65のアノード、または第2ダイオード67のアノードのいずれか一方にカソードが電気的に接続されるとともに、アノードが第2グランド端子39と電気的に接続される第3ダイオード69を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1ダイオード65のアノード、または第2ダイオード67のアノードのいずれか他方と、第2グランド端子39の間に電気的に接続される第4ダイオード71を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1ダイオード65、第2ダイオード67、第3ダイオード69、または第4ダイオード71のいずれか1つに電気的に並列接続されるスイッチ73を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1ダイオード65のアノードと第2ダイオード67のアノードとの間に、第2コンデンサ45を介して電気的に接続されるトランス29の2次巻線47を備える。また、DC/DCコンバータ11は、第1スイッチング素子15、第2スイッチング素子17、第3スイッチング素子21、第4スイッチング素子23、スイッチ73と接続される制御回路49と、を備える。そして、制御回路49は、入力端子62から出力端子63へ電圧を出力する際に、スイッチ73がオン状態を維持するように制御する制御状態を有するものである。   In FIG. 4, the DC / DC converter 11 includes a first switching element 15 and a second switching element 17 whose one ends are electrically connected to the input terminal 62. The DC / DC converter 11 includes a third switching element 21 that is electrically connected between the other end of the first switching element 15 and the first ground terminal 19. Further, the DC / DC converter 11 includes a fourth switching element 23 that is electrically connected between the other end of the second switching element 17 and the first ground terminal 19. The DC / DC converter 11 includes a first capacitor 25 between the connection point of the first switching element 15 and the third switching element 21 and the connection point of the second switching element 17 and the fourth switching element 23. A primary winding 31 of a transformer 29 that is electrically connected via the wiring. The DC / DC converter 11 further includes a first diode 65 and a second diode 67 whose cathodes are electrically connected to the output terminal 63. In the DC / DC converter 11, the cathode is electrically connected to either the anode of the first diode 65 or the anode of the second diode 67, and the anode is electrically connected to the second ground terminal 39. The third diode 69 is provided. The DC / DC converter 11 includes a fourth diode 71 electrically connected between the anode of the first diode 65 or the anode of the second diode 67 and the second ground terminal 39. The DC / DC converter 11 includes a switch 73 that is electrically connected in parallel to any one of the first diode 65, the second diode 67, the third diode 69, and the fourth diode 71. In addition, the DC / DC converter 11 includes a secondary winding 47 of the transformer 29 that is electrically connected via the second capacitor 45 between the anode of the first diode 65 and the anode of the second diode 67. . The DC / DC converter 11 includes a first switching element 15, a second switching element 17, a third switching element 21, a fourth switching element 23, and a control circuit 49 connected to the switch 73. The control circuit 49 has a control state in which the switch 73 is controlled to maintain the on state when the voltage is output from the input terminal 62 to the output terminal 63.

これにより、制御回路49は、入力端子62から出力端子63へ倍電圧を出力する際に、スイッチ73がオン状態を維持するように制御する。その結果、充電された第2コンデンサ45が放電される際に、第2コンデンサ45と2次巻線47からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、スイッチ73を設けるだけの簡単な回路構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータ11が得られる。   As a result, the control circuit 49 controls the switch 73 to maintain the ON state when outputting the double voltage from the input terminal 62 to the output terminal 63. As a result, when the charged second capacitor 45 is discharged, the series circuit including the second capacitor 45 and the secondary winding 47 outputs a double voltage. Therefore, the DC / DC converter 11 capable of obtaining a double voltage with a simple circuit configuration in which only the switch 73 is provided can be obtained.

以下、本実施の形態3におけるDC/DCコンバータ11の詳細構成について、図4を用いて説明する。   Hereinafter, the detailed configuration of the DC / DC converter 11 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図4のDC/DCコンバータ11は、図1の構成における第5スイッチング素子35から第8スイッチング素子43を、それぞれ第1ダイオード65から第4ダイオード71に置き換えるとともに、第4ダイオード71と並列にスイッチ73を設けた構成である。従って、本実施の形態3におけるDC/DCコンバータ11では、第4ダイオード71と並列にスイッチ73を設けた構成が第8スイッチング素子43に相当するものの、第5スイッチング素子35から第7スイッチング素子41がないため、バッテリ57側から直流電源51側への電力変換ができない。ゆえに、本実施の形態3では入力端子62から出力端子63へ電圧変換を行う単方向のDC/DCコンバータ11となる。   First, the DC / DC converter 11 of FIG. 4 replaces the fifth switching element 35 to the eighth switching element 43 in the configuration of FIG. 1 with the first diode 65 to the fourth diode 71, respectively, and is in parallel with the fourth diode 71. The switch 73 is provided. Therefore, in the DC / DC converter 11 according to the third embodiment, the configuration in which the switch 73 is provided in parallel with the fourth diode 71 corresponds to the eighth switching element 43, but the fifth switching element 35 to the seventh switching element 41. Therefore, power conversion from the battery 57 side to the DC power source 51 side cannot be performed. Therefore, in the third embodiment, the unidirectional DC / DC converter 11 performs voltage conversion from the input terminal 62 to the output terminal 63.

まず、図4において、入力端子62は直流電源51と電気的に接続される。従って、制御回路49は入力端子電圧V3を検出して取り込む機能を有する。同様に、図4の出力端子63はバッテリ57と電気的に接続される。従って、制御回路49は出力端子電圧V4を検出して取り込む機能を有する。   First, in FIG. 4, the input terminal 62 is electrically connected to the DC power source 51. Therefore, the control circuit 49 has a function of detecting and taking in the input terminal voltage V3. Similarly, the output terminal 63 in FIG. 4 is electrically connected to the battery 57. Therefore, the control circuit 49 has a function of detecting and taking in the output terminal voltage V4.

次に、出力端子63と第2グランド端子39との間には、第1ダイオード65と第3ダイオード69の直列回路が電気的に接続される。この際、出力端子63には第1ダイオード65のカソードが、第1ダイオード65のアノードには第3ダイオード69のカソードが、第3ダイオード69のアノードには第2グランド端子39が、それぞれ接続される。そして、第1ダイオード65と第3ダイオード69の直列回路における接続点には、第2コンデンサ45の一端が電気的に接続される。   Next, a series circuit of a first diode 65 and a third diode 69 is electrically connected between the output terminal 63 and the second ground terminal 39. At this time, the cathode of the first diode 65 is connected to the output terminal 63, the cathode of the third diode 69 is connected to the anode of the first diode 65, and the second ground terminal 39 is connected to the anode of the third diode 69. The One end of the second capacitor 45 is electrically connected to a connection point in the series circuit of the first diode 65 and the third diode 69.

また、出力端子63と第2グランド端子39との間には、第2ダイオード67と第4ダイオード71の直列回路が電気的に接続される。この際、出力端子63には第2ダイオード67のカソードが、第2ダイオード67のアノードには第4ダイオード71のカソードが、第4ダイオード71のアノードには第2グランド端子39が、それぞれ電気的に接続される。そして、第2ダイオード67と第4ダイオード71の直列回路における接続点には、2次巻線47の一端が電気的に接続される。さらに、第4ダイオード71の両端にはスイッチ73が電気的に接続される。ここで、スイッチ73は外部からの信号に応じてオンオフが制御できるものであればよく、例えば半導体スイッチやリレーが適用できる。本実施の形態3では、スイッチ73として、第4ダイオード71を寄生ダイオードとして含む半導体スイッチ素子(例えばFET)を用いている。これにより、第4ダイオード71を別途設ける必要がなくなるため、さらに簡単な回路構成とすることができる。   A series circuit of the second diode 67 and the fourth diode 71 is electrically connected between the output terminal 63 and the second ground terminal 39. At this time, the cathode of the second diode 67 is electrically connected to the output terminal 63, the cathode of the fourth diode 71 is electrically connected to the anode of the second diode 67, and the second ground terminal 39 is electrically connected to the anode of the fourth diode 71, respectively. Connected to. One end of the secondary winding 47 is electrically connected to a connection point in the series circuit of the second diode 67 and the fourth diode 71. Further, a switch 73 is electrically connected to both ends of the fourth diode 71. Here, the switch 73 may be any switch that can be turned on and off in accordance with an external signal. For example, a semiconductor switch or a relay can be applied. In the third embodiment, a semiconductor switch element (for example, FET) including the fourth diode 71 as a parasitic diode is used as the switch 73. As a result, it is not necessary to provide the fourth diode 71 separately, so that the circuit configuration can be further simplified.

上記以外の構成は実施の形態1の図1と同じである。   The configuration other than the above is the same as in FIG. 1 of the first embodiment.

次に、このようなDC/DCコンバータ11の動作について説明する。   Next, the operation of such a DC / DC converter 11 will be described.

まず、DC/DCコンバータ11の倍電圧への切替については、実施の形態1、2で述べたように、制御回路49が直流電源51の電圧(ここでは入力端子電圧V3)を検出して自動的に切り替えるか、ユーザが外部から手動で制御回路49に対し指示を行う。   First, regarding switching to the double voltage of the DC / DC converter 11, as described in the first and second embodiments, the control circuit 49 automatically detects the voltage of the DC power supply 51 (here, the input terminal voltage V3). The user manually instructs the control circuit 49 from the outside.

次に、倍電圧を出力しない場合、制御回路49はスイッチ73をオフ状態として維持する。これにより、第1ダイオード65から第4ダイオード71までにより、ブリッジ整流回路が形成される。従って、第1ダイオード65から第4ダイオード71までにより、整流された直流電圧が出力端子63から出力される。この倍電圧を出力しない場合の動作は、実質的に実施の形態1と同じであるので、詳細な説明を省略する。   Next, when the voltage doubler is not output, the control circuit 49 maintains the switch 73 in the OFF state. Thereby, a bridge rectifier circuit is formed by the first diode 65 to the fourth diode 71. Therefore, the DC voltage rectified by the first diode 65 to the fourth diode 71 is output from the output terminal 63. Since the operation when this voltage doubler is not output is substantially the same as in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

次に、倍電圧動作を行う場合について説明する。   Next, a case where the voltage doubler operation is performed will be described.

まず、制御回路49はスイッチ73をオン状態として維持する。この状態は、図2と等価である。従って、制御回路49が第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のオンオフ制御を行なうことで、図2で説明した第2コンデンサ45の充放電動作が起こり、出力端子63から倍電圧が出力される。ゆえに、単方向のDC/DCコンバータ11であっても、スイッチ73を追加し、あるいはスイッチ73として第4ダイオード71を寄生ダイオードとして含む半導体スイッチ素子とし、上記動作を行うだけで、簡単な構成で倍電圧を出力することができる。   First, the control circuit 49 maintains the switch 73 in the on state. This state is equivalent to FIG. Therefore, when the control circuit 49 performs on / off control of the first switching element 15 to the fourth switching element 23, the charge / discharge operation of the second capacitor 45 described with reference to FIG. 2 occurs, and a double voltage is output from the output terminal 63. The Therefore, even in the unidirectional DC / DC converter 11, a switch 73 is added or a semiconductor switch element including the fourth diode 71 as a parasitic diode is used as the switch 73, and the above operation is performed. A double voltage can be output.

なお、図4では、スイッチ73として第4ダイオード71を寄生ダイオードとして含む半導体スイッチ素子とした構成であるが、これはスイッチ73として第1ダイオード65、第2ダイオード67、または第3ダイオード69の内の1つを寄生ダイオードとして含む半導体スイッチ素子とし、第4ダイオード71にはスイッチ73を設けない構成としてもよい。この場合も上記と同じ効果が得られる。但し、第1ダイオード65から第3ダイオード69までの内の1つに電気的に並列接続されるスイッチ73は、前記半導体スイッチに限定されるものではなく、上記したように、外部からの信号に応じてオンオフが制御できるもの(例えばリレー)であってもよい。   In FIG. 4, the switch 73 is a semiconductor switch element including the fourth diode 71 as a parasitic diode. However, the switch 73 includes the first diode 65, the second diode 67, or the third diode 69. One of the above may be a semiconductor switch element including a parasitic diode, and the fourth diode 71 may not include the switch 73. In this case, the same effect as described above can be obtained. However, the switch 73 that is electrically connected in parallel to one of the first diode 65 to the third diode 69 is not limited to the semiconductor switch. It may be one that can be turned on / off in response (for example, a relay).

バッテリ57が満充電された後のDC/DCコンバータ11の動作は、実施の形態2と同様に、制御回路49がDC/DCコンバータ11を停止してもよいし、バッテリ57の満充電電圧を維持するようにスイッチ73をオンにしたまま第1スイッチング素子15から第4スイッチング素子23のオンオフ制御を継続してもよい。   As in the second embodiment, the operation of the DC / DC converter 11 after the battery 57 is fully charged may be stopped by the control circuit 49 or the full charge voltage of the battery 57 may be set. The on / off control from the first switching element 15 to the fourth switching element 23 may be continued with the switch 73 being turned on so as to be maintained.

以上の構成、動作により、制御回路49は、入力端子62から出力端子63へ倍電圧を出力する際に、スイッチ73がオン状態を維持するように制御する。その結果、充電された第2コンデンサ45が放電される際に、第2コンデンサ45と2次巻線47からなる直列回路が倍電圧を出力する。従って、スイッチ73を設けるだけの簡単な回路構成で倍電圧を得ることができるDC/DCコンバータ11が得られる。   With the above configuration and operation, the control circuit 49 performs control so that the switch 73 is kept on when the double voltage is output from the input terminal 62 to the output terminal 63. As a result, when the charged second capacitor 45 is discharged, the series circuit including the second capacitor 45 and the secondary winding 47 outputs a double voltage. Therefore, the DC / DC converter 11 capable of obtaining a double voltage with a simple circuit configuration in which only the switch 73 is provided can be obtained.

なお、実施の形態1〜3では、DC/DCコンバータ11が電気自動車用バッテリの充電器、およびバックアップ電源に用いられる場合について説明したが、これらに限定されるものではなく、電気自動車やプラグインハイブリッド車などの車両充放電器用、あるいは、無停電電源用、ピークシフト電源用など、系統電源の規格に対応する必要のある他の用途、そして、倍電圧切替が必要な一般のDC/DCコンバータにも、実施の形態1〜3の構成を適用できる。   In the first to third embodiments, the case where the DC / DC converter 11 is used as a battery charger for an electric vehicle and a backup power source has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the electric vehicle or plug-in is not limited thereto. Other applications that need to comply with system power supply standards, such as for vehicle chargers / dischargers such as hybrid vehicles, uninterruptible power supplies, peak shift power supplies, etc., and general DC / DC converters that require double voltage switching Also, the configurations of the first to third embodiments can be applied.

本発明にかかるDC/DCコンバータは、簡単な構成で倍電圧切替が可能であるため、特に倍電圧切替が必要な、系統電源と接続される充電器用DC/DCコンバータ等として有用である。   The DC / DC converter according to the present invention is capable of switching voltage doubles with a simple configuration. Therefore, the DC / DC converter is particularly useful as a DC / DC converter for a charger connected to a system power source that requires voltage doubler switching.

11 DC/DCコンバータ
13 第1入出力端子
15 第1スイッチング素子
17 第2スイッチング素子
19 第1グランド端子
21 第3スイッチング素子
23 第4スイッチング素子
25 第1コンデンサ
29 トランス
31 1次巻線
33 第2入出力端子
35 第5スイッチング素子
37 第6スイッチング素子
39 第2グランド端子
41 第7スイッチング素子
43 第8スイッチング素子
45 第2コンデンサ
47 2次巻線
49 制御回路
62 入力端子
63 出力端子
65 第1ダイオード
67 第2ダイオード
69 第3ダイオード
71 第4ダイオード
73 スイッチ
11 DC / DC converter 13 First input / output terminal 15 First switching element 17 Second switching element 19 First ground terminal 21 Third switching element 23 Fourth switching element 25 First capacitor 29 Transformer 31 Primary winding 33 Second Input / output terminal 35 Fifth switching element 37 Sixth switching element 39 Second ground terminal 41 Seventh switching element 43 Eighth switching element 45 Second capacitor 47 Secondary winding 49 Control circuit 62 Input terminal 63 Output terminal 65 First diode 67 Second diode 69 Third diode 71 Fourth diode 73 Switch

Claims (4)

第1入出力端子に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子、および第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子の他端と第1グランド端子との間に電気的に接続される第3スイッチング素子と、
前記第2スイッチング素子の他端と前記第1グランド端子との間に電気的に接続される第4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3スイッチング素子の接続点、および、前記第2スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続点との間に、第1コンデンサを介して電気的に接続されるトランスの1次巻線と、
第2入出力端子に一端が電気的に接続される第5スイッチング素子、および第6スイッチング素子と、
前記第5スイッチング素子の他端と第2グランド端子との間に電気的に接続される第7スイッチング素子と、
前記第6スイッチング素子の他端と前記第2グランド端子との間に電気的に接続される第8スイッチング素子と、
前記第5スイッチング素子と前記第7スイッチング素子の接続点、および、前記第6スイッチング素子と前記第8スイッチング素子の接続点との間に、第2コンデンサを介して電気的に接続される前記トランスの2次巻線と、
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、前記第8スイッチング素子と接続される制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記第1入出力端子から前記第2入出力端子へ電圧を出力する際に、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、または前記第8スイッチング素子のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有し、
前記第2入出力端子から前記第1入出力端子へ電圧を出力する際に、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、または前記第4スイッチング素子のいずれか1つがオン状態を維持するように制御する制御状態を有するDC/DCコンバータ。
A first switching element having one end electrically connected to the first input / output terminal, and a second switching element;
A third switching element electrically connected between the other end of the first switching element and a first ground terminal;
A fourth switching element electrically connected between the other end of the second switching element and the first ground terminal;
A transformer electrically connected via a first capacitor between a connection point of the first switching element and the third switching element and a connection point of the second switching element and the fourth switching element. A primary winding;
A fifth switching element having one end electrically connected to the second input / output terminal, and a sixth switching element;
A seventh switching element electrically connected between the other end of the fifth switching element and the second ground terminal;
An eighth switching element electrically connected between the other end of the sixth switching element and the second ground terminal;
The transformer electrically connected via a second capacitor between a connection point of the fifth switching element and the seventh switching element and a connection point of the sixth switching element and the eighth switching element. Secondary winding of
Connected to the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element. A control circuit,
When the control circuit outputs a voltage from the first input / output terminal to the second input / output terminal, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, or the eighth switching element A control state in which any one of is controlled to maintain the ON state,
When outputting a voltage from the second input / output terminal to the first input / output terminal, any one of the first switching element, the second switching element, the third switching element, or the fourth switching element is A DC / DC converter having a control state for controlling to maintain an ON state.
前記制御回路は、前記第1入出力端子から前記第2入出力端子へ電圧を出力する際に、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、または前記第8スイッチング素子のうち、前回、前記オン状態を維持していないものを選択して、前記オン状態を維持するように制御する制御状態を有し、
前記第2入出力端子から前記第1入出力端子へ電圧を出力する際に、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、または前記第4スイッチング素子のうち、前回、前記オン状態を維持していないものを選択して、前記オン状態を維持するように制御する制御状態を有するようにした請求項1に記載のDC/DCコンバータ。
When the control circuit outputs a voltage from the first input / output terminal to the second input / output terminal, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, or the eighth switching element Among them, the last time the one that has not maintained the on-state is selected, and the control state is controlled to maintain the on-state,
When outputting a voltage from the second input / output terminal to the first input / output terminal, the previous one of the first switching element, the second switching element, the third switching element, or the fourth switching element, 2. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the DC / DC converter according to claim 1 has a control state in which the one that does not maintain the on state is selected and control is performed so as to maintain the on state.
入力端子に一端が電気的に接続される第1スイッチング素子、および第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子の他端と第1グランド端子との間に電気的に接続される第3スイッチング素子と、
前記第2スイッチング素子の他端と前記第1グランド端子との間に電気的に接続される第4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3スイッチング素子の接続点、および、前記第2スイッチング素子と前記第4スイッチング素子の接続点との間に、第1コンデンサを介して電気的に接続されるトランスの1次巻線と、
出力端子にカソードが電気的に接続される第1ダイオード、および第2ダイオードと、
前記第1ダイオードのアノード、または前記第2ダイオードのアノードのいずれか一方にカソードが電気的に接続されるとともに、アノードが第2グランド端子と電気的に接続される第3ダイオードと、
前記第1ダイオードのアノード、または前記第2ダイオードのアノードのいずれか他方と、前記第2グランド端子の間に電気的に接続される第4ダイオードと、
前記第1ダイオード、前記第2ダイオード、前記第3ダイオード、または前記第4ダイオードのいずれか1つに電気的に並列接続されるスイッチと、
前記第1ダイオードのアノードと前記第2ダイオードのアノードとの間に、第2コンデンサを介して電気的に接続される前記トランスの2次巻線と、
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記スイッチと接続される制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記入力端子から前記出力端子へ電圧を出力する際に、前記スイッチがオン状態を維持するように制御する制御状態を有するDC/DCコンバータ。
A first switching element having one end electrically connected to the input terminal, and a second switching element;
A third switching element electrically connected between the other end of the first switching element and a first ground terminal;
A fourth switching element electrically connected between the other end of the second switching element and the first ground terminal;
A transformer electrically connected via a first capacitor between a connection point of the first switching element and the third switching element and a connection point of the second switching element and the fourth switching element. A primary winding;
A first diode having a cathode electrically connected to the output terminal, and a second diode;
A third diode in which a cathode is electrically connected to either the anode of the first diode or the anode of the second diode, and the anode is electrically connected to a second ground terminal;
A fourth diode electrically connected between the anode of the first diode or the anode of the second diode and the second ground terminal;
A switch electrically connected in parallel to any one of the first diode, the second diode, the third diode, or the fourth diode;
A secondary winding of the transformer electrically connected via a second capacitor between the anode of the first diode and the anode of the second diode;
A control circuit connected to the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, and the switch;
The DC / DC converter having a control state in which the control circuit controls the switch to maintain an ON state when a voltage is output from the input terminal to the output terminal.
前記スイッチは、前記第1ダイオード、前記第2ダイオード、前記第3ダイオード、または前記第4ダイオードのいずれか1つを寄生ダイオードとして含む半導体スイッチ素子である請求項3に記載のDC/DCコンバータ。 4. The DC / DC converter according to claim 3, wherein the switch is a semiconductor switch element including any one of the first diode, the second diode, the third diode, and the fourth diode as a parasitic diode.
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