(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランス部、前記トランス部の１次側に配置されたスイッチング回路部、前記トランス部の２次側に配置された平滑回路部、及び前記トランス部の２次側に配置されたノイズフィルタ回路部を有する電力変換部と、
並列接続された前記電力変換部としての第１及び第２電力変換部と、
前記平滑回路部で平滑化した前記トランス部の２次側出力を検出し、検出した前記２次側出力に基づいて前記スイッチング回路部を制御する制御部と、
前記平滑回路部で平滑化した前記２次側出力の一部を利用して、前記制御部に電力を供給する補助電源部と、を備え、
前記ノイズフィルタ回路部は、前記電力変換部の導電路において前記制御部が前記２次側出力を検出するための検出ラインの接続部と前記補助電源部へ前記２次側出力の一部を供給するための供給ラインの接続部との間に設けられ、
前記検出ラインは、前記第１又は第２電力変換部の一方における前記導電路において前記平滑回路部と前記ノイズフィルタ回路部との間に接続され、
前記供給ラインは、前記第１又は第２電力変換部の他方における前記導電路において前記ノイズフィルタ回路部よりも出力側に接続されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記導電路において前記供給ラインの前記接続部よりも出力側には、前記ノイズフィルタ回路部とは別のノイズフィルタ回路部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源装置としては、トランス部、トランス部の１次側に配置されたスイッチング回路部、及びトランス部の２次側に配置された平滑回路部を有する電力変換部と、スイッチング回路部を制御する制御部と、制御部に電力を供給する補助電源部と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなスイッチング電源装置では、制御部によってトランス部の２次側出力が検出されその２次側出力に基づきスイッチング回路部が制御されると共に、補助電源部によってトランス部の２次側出力の一部が利用されて制御部に電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０９０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したようなスイッチング電源装置では、例えばスイッチング電源装置の高精度化・高効率化のため、制御部によってトランス部の２次側出力を精度よく検出することが強く望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、トランス部の２次側出力を精度よく検出することができるスイッチング電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、トランス部、トランス部の１次側に配置されたスイッチング回路部、トランス部の２次側に配置された平滑回路部、及びトランス部の２次側に配置されたノイズフィルタ回路部を有する電力変換部と、平滑回路部で平滑化したトランス部の２次側出力を検出し、検出した２次側出力に基づいてスイッチング回路部を制御する制御部と、平滑回路部で平滑化した２次側出力の一部を利用して、制御部に電力を供給する補助電源部と、を備え、ノイズフィルタ回路部は、電力変換部の導電路において制御部が２次側出力を検出するための検出ラインの接続部と補助電源部へ２次側出力の一部を供給するための供給ラインの接続部との間に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
このスイッチング電源装置では、制御部が２次側出力の検出するための検出ラインと補助電源部へ２次側出力の一部を供給するための供給ラインとが別系統にされると共に、検出ラインの接続部と供給ラインの接続部との間の導電路にノイズフィルタ回路部が設けられることから、補助電源部からのノイズが検出ラインを介して制御部へ混入する（回り込む）のを好適に抑制することができる。その結果、トランス部の２次側出力を精度よく検出することが可能となる。
【０００８】
また、導電路において供給ラインの接続部よりも出力側には、ノイズフィルタ回路部とは別のノイズフィルタ回路部がさらに設けられていることが好ましい。この場合、補助電源部からノイズが外部へ流出するのを別のノイズフィルタ回路部によって抑制することができる。
【０００９】
また、並列接続された電力変換部としての第１及び第２電力変換部を備え、検出ラインは、第１又は第２電力変換部の一方における導電路において平滑回路部とノイズフィルタ回路部との間に接続され、供給ラインは、第１又は第２電力変換部の他方における導電路において平滑回路部とノイズフィルタ回路部との間に接続されていることが好ましい。この場合、検出ラインの接続部と供給ラインの接続部との間にノイズフィルタ回路部が２つ設けられることととなり、補助電源部からのノイズが検出ラインを介して制御部へ混入するのを一層抑制することができる。
【００１０】
また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、並列接続された電力変換部としての第１及び第２電力変換部を備え、検出ラインは、第１又は第２電力変換部の一方における導電路において平滑回路部とノイズフィルタ回路部との間に接続され、供給ラインは、第１又は第２電力変換部の他方における導電路においてノイズフィルタ回路部よりも出力側に接続されている構成が挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トランス部の２次側出力を精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るスイッチング電源装置を示すブロック図である。
【図２】第２実施形態に係るスイッチング電源装置を示すブロック図である。
【図３】インダクタの一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るスイッチング電源装置を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のスイッチング電源装置１は、例えばハイブリッドカーや電気自動車等に用いられる車載用の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、高圧バッテリ等から入力端子Ｔ１を介して入力された電力の直流電圧を降圧して出力端子Ｔ２から直流電圧を出力し、低圧バッテリ２に充電（給電）する。
【００１５】
このスイッチング電源装置１は、電力を伝送し変換する電力変換部１０と、電力変換部１０を制御するための制御ユニット（制御部）２０と、制御ユニット２０に電力を供給するための補助電源（補助電源部）３０と、を備えている。電力変換部１０は、電圧を変換するトランス（トランス部）１１を有している。ここでのトランス１１としては、その１次側コイル巻線の巻数Ｎｐと２次側コイル巻線の巻数Ｎｓとの巻線比Ｎｓ／Ｎｐが１未満であり、入力電圧を所定電圧に降圧する降圧型のトランスが用いられている。このトランス１１の１次側（入力側）導電路（電力（電圧）変換部の導電経路、電力変換部の電源ライン）には、入力フィルタ１２及びスイッチング回路（スイッチング回路部）１３が、入力側から出力側に向けてこの順に設けられている。
【００１６】
入力フィルタ１２は、コンデンサ等を含み、入力端子Ｔ１からの入力電圧・入力電流におけるノイズを除去する。スイッチング回路１３は、ＦＥＴ等のスイッチング素子を複数含んで構成されており、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御ユニット２０のドライブ信号に応じて制御し、入力フィルタ１２から出力された直流の出力電圧を交流の電圧へと変換する。スイッチング回路１３としては、例えば、フルブリッジ型、ハーフブリッジ型、プッシュプル型又はフォワード型等のものが挙げられる。
【００１７】
一方、トランス１１の２次側（出力側）導電路には、整流回路１４、平滑回路（平滑回路部）１５及びノイズフィルタ回路１６，１７が、入力側から出力側に向けてこの順に設けられている。整流回路１４は、ダイオード等の整流素子を含み、トランス１１の２次側交流出力電圧（以下、単に「２次側出力」という）を整流する。整流回路１４としては、半波整流型、センタタップ型やブリッジ型等の全波整流型等のものが挙げられる。平滑回路１５は、チョークコイル１５ａ及びコンデンサ１５ｂを含み、整流回路１４で整流された２次側出力を平滑化し、交流の２次側出力を直流電圧へと変換する。
【００１８】
ノイズフィルタ回路（ノイズフィルタ回路部）１６は、インダクタ１６ａ及びコンデンサ１６ｂを含み、平滑回路１５で平滑化された２次側出力のノイズ（特に、スイッチングノイズや整流ノイズ等の高周波ノイズ）を除去する。ノイズフィルタ回路（別のノイズフィルタ回路部）１７は、インダクタ１７ａ及びコンデンサ１７ｂを含み、ノイズフィルタ回路１６でノイズ除去された２次側出力のノイズをさらに除去する。なお、インダクタ１６ａ，１７ａは、高周波ノイズ対策用コイル等が用いられ、例えば図３に示すように、バスバＢをＵＩ型のコア（磁心）Ｃで挟んで構成される。
【００１９】
制御ユニット２０は、２次側出力の電圧値を検出（センス）する電圧検出部２１と、電圧検出部２１で検出した電圧値に基づきスイッチング回路１３へドライブ信号を出力して該スイッチング回路１３を制御するコントローラ２２と、を有している。ここでの制御ユニット２０は、例えば、低圧バッテリ２に充電される電圧が一定となるようにスイッチング回路１３を制御する。制御ユニット２０によるスイッチング回路１３の制御としては、例えばＰＷＭ制御や位相シフト制御等が挙げられる。
【００２０】
補助電源３０は、２次側出力の一部を利用して制御ユニット２０に電力を供給する制御ユニット２０用の電源である。ここでの補助電源３０は、スイッチング回路を有している、つまり、スイッチング電源で構成されている。
【００２１】
ここで、電圧検出部２１が２次側出力を検出するための検出ライン３は、平滑回路１５とノイズフィルタ回路１６との間の導電路に接続されている。具体的には、検出ライン３は、トランス１１の２次側導電路において、平滑回路１５のチョークコイル１５ａよりも出力側で、且つノイズフィルタ回路１６のインダクタ１６ａよりも入力側から引き出されている。
【００２２】
また、補助電源３０へ２次側出力の一部を供給するための供給ライン４は、ノイズフィルタ回路１６，１７間の導電路に接続されている。具体的には、供給ライン４は、トランス１１の２次側導電路において、ノイズフィルタ回路１６のインダクタ１６ａよりも出力側で、且つノイズフィルタ回路１７のインダクタ１７ａよりも入力側から引き出されている。
【００２３】
すなわち、本実施形態では、「電圧検出部２１による２次側出力の電圧検出」と「補助電源３０への２次側出力の供給」とが、ともに平滑回路１５のチョークコイル１５ａよりも出力側から独立して行われ、且つ、かかる検出位置と供給位置との間には、インダクタ１６ａ及びコンデンサ１６ｂからなるノイズフィルタ回路１６が介在される。換言すると、チョークコイル１５ａの出力端部で電圧検出部２１による電圧検出が行われると共に、この出力端部に対しノイズフィルタ回路１６を挟んで出力側で補助電源３０への電力供給が行われる。従って、本実施形態のノイズフィルタ回路１６にあっては、トランス部の２次側導電路において検出ライン３の接続部３ｃと供給ライン４の接続部４ｃとの間に設けられることとなる。
【００２４】
以上、本実施形態では、検出ライン３と供給ライン４とが別系統になっており、導電路においてライン３，４の接続部３ｃ，４ｃ間にノイズフィルタ回路１６が設けられている（つまり、補助電源３０から電圧検出部２１へ回り込む際の経路上にノイズフィルタ回路１６がある）。よって、補助電源３０からのノイズが検出ライン３を介して電圧検出部２１へ混入する（回り込む）のを好適に抑制することができる。その結果、トランス部の２次側出力を、電圧検出部２１によって精度よく検出することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態では、上述したように、トランス１１の２次側導電路において供給ライン４の接続部４ｃよりも出力側に、ノイズフィルタ回路１７がさらに設けられている。そのため、補助電源３０からのノイズが出力端子Ｔ２から外部へ流出し、車載電子機器等に悪影響が及ぶのを抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、ノイズフィルタ回路１６によって、２次側出力に対してのノイズの除去と、補助電源３０から電圧検出部２１へ回り込むノイズの除去とが同時になされるため、回路構成が複雑になるのを抑制できるともいえる。
【００２７】
また、本実施形態では、上述したように、検出ライン３がノイズフィルタ回路１６よりも前段の導電路に接続されており、ノイズフィルタ回路１６よりも前段で電圧検出部２１が２次側出力の電圧検出を行っている。そのため、検出ライン３がノイズフィルタ回路１６よりも後段の導電路に接続される場合に比べ、電圧検出部２１で検出した電圧値が不安定になる（なまる）のを抑制することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記実施形態と異なる点について主に説明する。
【００２９】
図２は、第２実施形態に係るスイッチング電源装置を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態のスイッチング電源装置５０は、上記電力変換部１０と同様な第１及び第２電力変換部１０Ｒ，１０Ｌを備えている。第１及び第２電力変換部１０Ｒ，１０Ｌは、互いに並列接続されている。ここでは、第１電力変換部１０Ｒが、マスター電源側とされ、第２電力変換部１０Ｌが、スレイブ電源側とされている。また、第１及び第２電力変換部１０Ｒ，１０Ｌは、互いに同様な回路構成とされ、電流バランスするよう構成され制御されている。
【００３０】
入力フィルタ１２は、入力端子Ｔ１からの入力におけるノイズを除去した後、当該入力を第１及び第２電力変換部１０Ｒ，１０Ｌの各スイッチング回路１３，１３へ分岐して出力する。第１電力変換部１０Ｒのノイズフィルタ回路１６Ｒは、インダクタ１６Ｒａ及びコンデンサ１６ｂで構成されている。一方、第２電力変換部１０Ｌのノイズフィルタ回路１６Ｌは、インダクタ１６Ｌａ及びコンデンサ１６ｂで構成されている。つまり、ノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌでコンデンサ１６ｂが共通に構成されている。ノイズフィルタ回路１７は、ノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌでノイズ除去されて合流された２次側出力におけるノイズをさらに除去する。
【００３１】
ここで、電圧検出部２１が２次側出力を検出するための検出ライン５１は、第１電力変換部１０Ｒにおける平滑回路１５Ｒとノイズフィルタ回路１６Ｒとの間の導電路に接続されている。具体的には、検出ライン５１は、第１電力変換部１０Ｒのトランス１１Ｒの２次側導電路において、平滑回路１５Ｒのチョークコイル１５Ｒａよりも出力側で、且つノイズフィルタ回路１６Ｒのインダクタ１６Ｒａよりも入力側から引き出されている。
【００３２】
また、補助電源３０へ２次側出力の一部を供給するための供給ライン５２は、第２電力変換部１０Ｌにおける平滑回路１５Ｌとノイズフィルタ回路１６Ｌとの間の導電路に接続されている。具体的には、供給ライン５２は、第２電力変換部１０Ｌのトランス１１Ｌの２次側導電路において、平滑回路１５Ｌのチョークコイル１５Ｌａよりも出力側で、且つノイズフィルタ回路１６Ｌのインダクタ１６Ｌａよりも入力側から引き出されている。
【００３３】
すなわち、本実施形態では、「電圧検出部２１による２次側出力の電圧検出」が第１電力変換部１０Ｒのチョークコイル１５Ｒａの出力側から行われると共に「補助電源３０への２次側出力の供給」が第２電力変換部１０Ｌのチョークコイル１５Ｌａの出力側から行われ、且つ、かかる検出位置と供給位置との間には、ノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌが介在されている。従って、本実施形態のノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌは、トランス１１Ｒ，１１Ｌの２次側導電路において検出ライン５１の接続部５１ｃと供給ライン５２の接続部５２ｃとの間に設けられることとなる。
【００３４】
以上、本実施形態においても、補助電源３０からのノイズが検出ライン５１を介して電圧検出部２１へ混入するのを抑制しトランス部の２次側出力を精度よく検出できるという上記効果と同様な効果が奏される。
【００３５】
また、本実施形態では、上述したように、導電路において接続部５１ｃ，５２ｃ間に２つのノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌが設けられることになるため、補助電源３０からのノイズが検出ライン５１を介して電圧検出部２１へ混入するのを一層抑制することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、ノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌによって、２次側出力に対してのノイズの除去と、補助電源３０から電圧検出部２１へ回り込むノイズの除去と、補助電源３０から外部へ流出するノイズの除去と、が同時になされるため、回路構成が複雑になるのを一層抑制できるともいえる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、第１及び第２電力変換部１０Ｒ，１０Ｌ双方を同様の回路構成とし、一方の電力変換部からのみ電力供給を行うと共に、他方の電力変換部からのみ電圧検出を行っているため、回路が複雑にならず、コスト的にも有利である。
【００３８】
ちなみに、本実施形態のように第１及び第２電力変換部１０Ｒ，１０Ｌが並列接続されるスイッチング電源装置５０では、出力側のラインが長くなってノイズの悪影響が大きくなり易いため、ノイズの混入を抑制する上記作用効果は特に有効である。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係るスイッチング電源装置は、実施形態に係る上記スイッチング電源装置１，５０に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００４０】
例えば、上記第１実施形態では検出ライン３の接続部３ｃと供給ライン４の接続部４ｃとの間に１つのノイズフィルタ回路１６が設けられ、上記第２実施形態では検出ライン５１の接続部５１ｃと供給ライン５２の接続部５２ｃとの間に２つのノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌが設けられているが、これらの間に３つ以上のノイズフィルタ回路が設けられていてもよい。なお、複数のノイズフィルタ回路の回路構成は、等しくなくてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、検出ライン３（５１）の接続部３ｃ（５１ｃ）と供給ライン４（５２）の接続部４ｃ（５２ｃ）との間の導電路にチョークコイルが別途さらに設けられていてもよい。また、供給ライン４（５２）上にノイズフィルタ回路がさらに設けられていてもよい。
【００４２】
また、上記第１実施形態の供給ライン４は、ノイズフィルタ回路１６，１７間の導電路に接続されているが、これに限定されるものではなく、ノイズフィルタ回路１７よりも出力端子Ｔ２側の導電路に接続されていてもよい。同様に、上記第２実施形態の供給ライン５２は、ノイズフィルタ回路１６Ｒよりも出力端子Ｔ２側（ノイズフィルタ回路１６Ｌよりも出力端子Ｔ２側）の導電路に接続されていてもよい。つまり、供給ライン５２は、第１電力変換部１０Ｒ（第２電力変換部１０Ｌ）における導電路において、ノイズフィルタ回路部１６Ｒ（ノイズフィルタ回路部１６Ｌ）よりも出力側に接続されていればよい。
【００４３】
また、上記第２実施形態においては、ノイズフィルタ回路１６Ｒとは別の他のノイズフィルタ回路が、検出ライン５１の接続部５１ｃとノイズフィルタ回路１６Ｒとの間の導電路にさらに設けられ、そして、検出ライン５１とは別の検出ラインが、他のノイズフィルタ回路とノイズフィルタ回路１６Ｒとの間の導電路にさらに接続されていてもよい。同様に、他のノイズフィルタ回路が供給ライン５２の接続部５２ｃとノイズフィルタ回路１６Ｌとの間の導電路にさらに設けられ、そして、別の検出ラインが、他のノイズフィルタ回路とノイズフィルタ回路１６Ｌとの間の導電路にさらに接続されていてもよい。並列接続された電力変換部１０Ｒ，１０Ｌの双方に検出ラインが設けられている場合、例えば、各電力変換部１０Ｒ，１０Ｌにて２次側出力をそれぞれ検出してスイッチング回路１３，１３をそれぞれ制御してもよい。
【００４４】
なお、スイッチング電源装置１としては、上記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに限定されるものではなく、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータでもよく、また、多出力型のものでもよい。さらに、ＡＣ−ＤＣコンバータ等のスイッチング電源等であってもよい。また、双方向性のスイッチング電源であってもよく、この場合、例えば順方向での電圧検出部２１による２次側出力の電圧検出精度が向上される。また、ノイズフィルタ回路１６，１７は、インダクタ（コイル）のみのＬ型の回路構成でもよいし、ＬＣＬ型の回路構成でもよいし、ＣＬＣ型の回路構成でもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、トランス１１の出力電圧を２次側出力として検出しているが、出力電流又は出力電力等を２次側出力として検出してもよい。また、上記第２実施形態では、コンデンサ１６ｂがノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌで共通になるよう設けられているが、これらノイズフィルタ回路１６Ｒ，１６Ｌのそれぞれにおいては、コンデンサが別々に設けられていてもよい。
【００４６】
なお、図１，２では、導電路においてノイズフィルタ回路１５の後段側（出力側）に接続部３ｃ，５１ｃ，５２ｃが接続された例が示されているが、接続部３ｃ，５１ｃ，５２ｃについては、導電路においてコンデンサ１５ｂとインダクタ１６ａとの間に接続されていれば勿論よい。
【００４７】
また、トランス１１の巻線比は、上述したものに限定されず、種々の巻き線比としてもよい。また、スイッチング回路１３、整流回路１４及び平滑回路１５についても、上述したものに限定されず、種々のものを用いることができ、例えば平滑回路１５としては、コンデンサ１５ｂのみの平滑回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１，５０…スイッチング電源装置、３，５１…検出ライン、４，５２…供給ライン、３ｃ，５１ｃ…検出ラインの接続部、４ｃ，５２ｃ…供給ラインの接続部、１０…電力変換部、１０Ｌ…第２電力変換部、１０Ｒ…第１電力変換部、１１，１１Ｌ，１１Ｒ…トランス（トランス部）、１３…スイッチング回路（スイッチング回路部）、１５，１５Ｌ，１５Ｒ…平滑回路（平滑回路部）、１６，１６Ｌ，１６Ｒ…ノイズフィルタ回路（ノイズフィルタ回路部）、１７…ノイズフィルタ回路（別のノイズフィルタ回路部）、２０…制御ユニット（制御部）、３０…補助電源（補助電源部）。
【図１】
0005493847.tif 000002
【図２】
0005493847.tif 000003
【図３】
0005493847.tif 000004