(57)【要約】【課題】整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態で短絡診断を行っても昇圧スイッチを保護することができるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的とする。【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、入力端１１と共通電圧線１９とを接続する入力コンデンサ１２と、一端が入力端１１に接続する昇圧インダクタ１３と、昇圧インダクタ１３の他端と共通電圧線１９とを接続する昇圧スイッチ１４と、昇圧スイッチ１４と並列に接続される放電回路２１と、昇圧インダクタ１３の他端と出力端１８とを接続する整流スイッチ１５と、カソードを出力端１８側にして整流スイッチ１５と並列に接続される整流ダイオード１６と、出力端１８と共通電圧線１９とを接続する出力コンデンサ１７と、放電回路２１の導通と遮断を制御するとともに、昇圧インダクタ１３の他端と出力端１８との電位差を測定する制御回路２２と、を備える。【選択図】図１
2011067032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端と共通電圧線とを接続する入力コンデンサと、
一端が前記入力端に接続する昇圧インダクタと、
前記昇圧インダクタの他端と共通電圧線とを接続する昇圧スイッチと、
前記昇圧スイッチと並列に接続される放電回路と、
前記昇圧インダクタの他端と出力端とを接続する整流スイッチと、
カソードを前記出力端側にして前記整流スイッチと並列に接続される整流ダイオードと、
前記出力端と共通電圧線とを接続する出力コンデンサと、
前記放電回路の導通と遮断を制御するとともに、前記昇圧インダクタの他端と前記出力端との電位差を測定する制御回路と、
を備えるＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記制御回路は、前記出力コンデンサを充電した後に前記放電回路を導通させ、前記電位差に基づいて前記整流スイッチ及び前記整流ダイオードに短絡が生じているか否かの短絡判断をすることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記制御回路は、前記入力端に所定の点検電圧を印加することで前記出力コンデンサを充電し、前記電位差と前記点検電圧とを比較することで前記短絡判断することを特徴とする請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記制御回路は、前記整流スイッチ及び前記放電回路を導通させることで前記出力コンデンサに蓄積された電荷を放電させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項５】
請求項１に記載されるＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法であって、
前記出力コンデンサを充電した後に前記放電回路を導通させ、前記電位差に基づいて前記整流スイッチ及び前記整流ダイオードに短絡が生じているか否かの短絡判断をすることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法。
【請求項６】
前記入力端に所定の点検電圧を印加することで前記出力コンデンサを充電し、前記電位差と前記点検電圧とを比較することで前記短絡判断することを特徴とする請求項５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法。
【請求項７】
前記整流スイッチ及び前記放電回路を導通させることで前記出力コンデンサに蓄積された電荷を放電させることを特徴とする請求項５又は６に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ及びその短絡診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源装置のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、昇圧回路の動作状態を検知すると共に、昇圧回路を構成する各構成要素の状態が正常であるか否かを検知することが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。上記従来技術におけるＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、起動前に、整流スイッチ又は整流スイッチに付属するダイオードが短絡していないかを短絡診断することも知られている。図２は従来のＤＣ−ＤＣコンバータ３０２の電気回路図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０２は、点検電圧を入力端子１１から入力して出力コンデンサ１７を点検電圧に充電し、昇圧スイッチ１４を導通させてａ点の電圧を０Ｖにして短絡診断をしていた。具体的には、制御回路２２は、昇圧スイッチ１４を導通させたときにａ点とｂ点との間の電位差がほぼ点検電圧となっていれば、整流スイッチ１５及び整流ダイオード１６は短絡していないと診断していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６が短絡していると、出力コンデンサ１７からの電流が昇圧スイッチ１４に流れ込み、昇圧スイッチ１４が故障するおそれがあった。整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６が短絡した場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０２は入力電圧を昇圧せずにそのまま負荷に電力を供給することができるが（スルー動作）、昇圧スイッチ１４が故障すると、スルー動作により負荷に電力を供給することさえできなくなる。つまり、従来のＤＣ−ＤＣコンバータには、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態で短絡診断を実施することでＤＣ−ＤＣコンバータのスルー動作の機能が失われ、負荷に電力を供給することができなくなる可能性があるという課題があった。
【０００５】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態で短絡診断を行っても昇圧スイッチを保護することができるＤＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、放電回路を昇圧スイッチに並列させることとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、入力端と共通電圧線とを接続する入力コンデンサと、一端が前記入力端に接続する昇圧インダクタと、前記昇圧インダクタの他端と共通電圧線とを接続する昇圧スイッチと、前記昇圧スイッチと並列に接続される放電回路と、前記昇圧インダクタの他端と出力端とを接続する整流スイッチと、カソードを前記出力端側にして前記整流スイッチと並列に接続される整流ダイオードと、前記出力端と共通電圧線とを接続する出力コンデンサと、前記放電回路の導通と遮断を制御するとともに、前記昇圧インダクタの他端と前記出力端との電位差を測定する制御回路と、を備える。
【０００８】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、短絡診断を行う際に、昇圧スイッチを導通させるのではなく放電回路を導通させる。このため、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態であっても電流は放電回路を流れるため、昇圧スイッチが故障することがない。従って、本発明は、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態で短絡診断を行っても昇圧スイッチを保護することができるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【０００９】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの前記制御回路は、前記出力コンデンサを充電した後に前記放電回路を導通させ、前記電位差に基づいて前記整流スイッチ及び前記整流ダイオードに短絡が生じているか否かの短絡判断をすることを特徴とする。整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡している場合、前記電位差が整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡していない状態より小さくなる。従って、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、整流スイッチ又は整流ダイオードの短絡を判断することができる。
【００１０】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの前記制御回路は、前記入力端に所定の点検電圧を印加することで前記出力コンデンサを充電し、前記電位差と前記点検電圧とを比較することで前記短絡判断することを特徴とする。入力端子から点検電圧を印加することで出力コンデンサを充電することができる。
【００１１】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの前記制御回路は、前記整流スイッチ及び前記放電回路を導通させることで前記出力コンデンサに蓄積された電荷を放電させることを特徴とする。従って、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、整流スイッチ又は整流ダイオードの短絡診断の他に、出力コンデンサに残留している電荷を放電することができる。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの運転を停止した後又は短絡診断した後に、出力端１８の電位を共通電圧線１９に近づけ、安全に停止することができる。
【００１２】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法は、前記出力コンデンサを充電した後に前記放電回路を導通させ、前記電位差に基づいて前記整流スイッチ及び前記整流ダイオードに短絡が生じているか否かの短絡判断をすることを特徴とする。本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法は、短絡診断を行う際に、昇圧スイッチを導通させるのではなく放電回路を導通させる。このため、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態であっても電流は放電回路を流れるため、昇圧スイッチが故障することがない。また、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡している場合、前記電位差が整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡していない状態より小さくなり、整流スイッチ又は整流ダイオードの短絡を判断することができる。従って、本発明は、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態で短絡診断を行っても昇圧スイッチを保護することができるＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法を提供することができる。
【００１３】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法は、前記入力端に所定の点検電圧を印加することで前記出力コンデンサを充電し、前記電位差と前記点検電圧とを比較することで前記短絡判断することを特徴とする。入力端子から点検電圧を印加することで出力コンデンサを充電することができる。
【００１４】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法は、前記整流スイッチ及び前記放電回路を導通させることで前記出力コンデンサに蓄積された電荷を放電させることを特徴とする。整流スイッチと放電回路を導通させることで出力コンデンサを電荷を放電することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、整流スイッチ又は整流ダイオードが短絡した状態で短絡診断を行っても昇圧スイッチを保護することができるＤＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータを説明する電気回路図である。
【図２】従来のＤＣ−ＤＣコンバータを説明する電気回路図である。
【図３】本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの短絡診断方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１８】
図１は、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ３０１を説明する図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、入力端１１と共通電圧線１９とを接続する入力コンデンサ１２と、一端が入力端１１に接続する昇圧インダクタ１３と、昇圧インダクタ１３の他端と共通電圧線１９とを接続する昇圧スイッチ１４と、昇圧スイッチ１４と並列に接続される放電回路２１と、昇圧インダクタ１３の他端と出力端１８とを接続する整流スイッチ１５と、カソードを出力端１８側にして整流スイッチ１５と並列に接続される整流ダイオード１６と、出力端１８と共通電圧線１９とを接続する出力コンデンサ１７と、放電回路２１の導通と遮断を制御するとともに、昇圧インダクタ１３の他端と出力端１８との電位差を測定する制御回路２２と、を備える。
【００１９】
昇圧スイッチ１４や整流スイッチ１５は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。昇圧スイッチ１４や整流スイッチ１５は、制御回路２２からの信号で電流を導通及び遮断することができる。放電回路２１は、抵抗とそれに直列に接続された半導体スイッチから構成される。放電回路２１の半導体スイッチは、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）又はトランジスタ等であり、制御回路２２のマイクロコンピュータ２５によって導通・遮断の制御がなされる。
【００２０】
図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１の短絡診断方法のフローチャートである。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、整流スイッチ１５及び整流ダイオード１６の短絡診断を次のように行う。まず、出力コンデンサ１７を充電する（ステップＳ０２）。例えば、制御回路２２は、電圧源（不図示）を用いて入力端１１に所定の点検電圧を印加し、整流ダイオード１６を通じて出力コンデンサ１７を充電することができる。
【００２１】
次に、制御回路２２は、放電回路２１を導通させる（ステップＳ０３）。制御回路２２は、所定時間計測する（ステップＳ０４）。ｔ１は出力コンデンサ１７が電荷を放電するために十分な時間、且つ、要求される診断時間から設定される時間以下である。例えば、ｔ１は１０ｍｓｅｃ以上２００ｍｓｅｃ以下に設定できる。
【００２２】
続いて、制御回路２２は、放電回路２１を遮断する（ステップＳ０５）。制御回路２２は、ａ点の電位（Ｖａ）を電圧検出回路２３を用いて測定し、ｂ点の電位（Ｖｂ）を電圧検出回路２４を用いて測定する（ステップＳ０６）。さらに、制御回路２２は、ａ点とｂ点との電位差（Ｖｂ−Ｖａ）が所定値Ｖ１より大きいか否かを確認する（ステップＳ０７）。所定値Ｖ１は、整流スイッチ１５及び整流ダイオード１６の短絡を確認するために充分な電圧である。例えば、所定値Ｖ１は、１Ｖ以上４Ｖ以下である。
【００２３】
ここで、整流スイッチ１５及び整流ダイオード１６が正常であれば、出力コンデンサ１７の電荷は移動せず、ａ点とｂ点との電位差（Ｖｂ−Ｖａ）は所定値Ｖ１より大きくなる。制御回路２２は、電位差（Ｖｂ−Ｖａ）は所定値Ｖ１より大きければ整流スイッチ１５及び整流ダイオード１６が正常であると判断する（ステップＳ０８）。
【００２４】
ところが、整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６が短絡している場合、出力コンデンサ１７の電荷は、整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６を通じて電位の低いａ点に移動し、さらに放電回路２１を介して共通電圧線１９へ移動する。このため、ｂ点の電位（Ｖｂ）が下がることになる。制御回路２２は、電位差（Ｖｂ−Ｖａ）は所定値Ｖ１以下となれば整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６が短絡していると判断する（ステップＳ０９）。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、短絡診断の際に、ａ点の電圧を０Ｖにするために、昇圧スイッチ１４を導通するのではなく、放電回路２１を導通させている。これにより、整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６が短絡していても、出力コンデンサ１７からの電流で昇圧スイッチ１４が故障するおそれはなくなる。さらに、整流スイッチ１５又は整流ダイオード１６が短絡していても、放電回路２１は内部に抵抗を持つことで放電回路２１内に大電流が流れることを防止できる。
【００２６】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１の制御回路２２は、整流スイッチ１５及び放電回路２１を導通させることで出力コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させることができる。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、運転を停止した後又は短絡診断した後に、出力コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電して出力端１８の電位を共通電圧線１９に近づけ、安全に停止することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１１：入力端
１２：入力コンデンサ
１３：昇圧インダクタ
１４：昇圧スイッチ
１５：整流スイッチ
１６：整流ダイオード
１７：出力コンデンサ
１８：出力端
１９：共通電圧線
２１：放電回路
２２：制御回路
２３、２４：電圧検出回路
２５：マイクロコンピュータ
３０１、３０２：ＤＣ−ＤＣコンバータ
【図１】
2011067032.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011067032.tif 000005