(57)【要約】【課題】過電流が流れた際に、全体の機能を損なうことなく、過電流遮断を行うことができる多相ＤＣ／ＤＣコンバータの提供。【解決手段】ヒューズＦｎを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタ２ｎ−１，２ｎをそれぞれスイッチングすることにより、直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する複数の昇降圧回路と、各昇降圧回路の出力電圧を平滑して出力する平滑回路Ｃとを備え、各昇降圧回路を異なる位相で駆動する多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。平滑回路Ｃの出力電圧値を検出する手段２０と、検出した出力電圧値が所定電圧値より高いか否かを判定し、高いと判定したときに、各昇降圧回路の低電位側の全トランジスタ２，・・２ｎを一時的にオンにする手段２１とを備えている。【選択図】図１
2015053762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタを有し、該トランジスタをそれぞれスイッチングすることにより、前記直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する複数の昇降圧回路と、該複数の昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑して出力する平滑回路とを備え、前記複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動するように構成してある多相ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記平滑回路の出力電圧値を検出する手段と、該手段が検出した出力電圧値が所定電圧値より高いか否かを判定する手段と、該手段が高いと判定したときに、前記複数の昇降圧回路の低電位側の全トランジスタを一時的にオンにする手段とを備えることを特徴とする多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
ヒューズを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタを有し、該トランジスタをそれぞれスイッチングすることにより、前記直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する複数の昇降圧回路と、該複数の昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑して出力する平滑回路とを備え、前記複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動するように構成してある多相ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記平滑回路の出力電流値を検出する手段と、該手段が検出した出力電流値が所定電流値より大きいか否かを判定する手段と、該手段が大きいと判定したときに、前記複数の昇降圧回路の低電位側の全トランジスタを一時的にオンにする手段とを備えることを特徴とする多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する複数の昇降圧回路と、昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑して出力する平滑回路とを備え、複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動する多相ＤＣ／ＤＣコンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、車載機器等では、直流電源から電圧変換された電流が大量に必要とされ、複数の昇降圧回路を並列接続して、それぞれ異なる位相で駆動し、共通の平滑回路で平滑して出力する多相（マルチフェーズ型）ＤＣ／ＤＣコンバータが多用されている。
【０００３】
特許文献１には、回路素子の特性のばらつき及び温度による特性の変化により、個々のＤＣ／ＤＣコンバータの電流制限のバランスが崩れても、各ＤＣ／ＤＣコンバータの個別出力電流を加算して所定の電流総量を超えないように、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制限するマルチフェーズ型ＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、複数のコンバータ回路をそれぞれ出力位相が異なるように並列接続し、これらのコンバータ回路を駆動すると共に、各出力を足し合わせて１つの出力とするマルチフェーズコンバータが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、急激な出力電流の増大が生じても、出力電圧の低下を抑制可能なマルチフェーズ型ＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。
【０００６】
特許文献４には、パルス幅変調コントローラと、複数の双回路および電源検出回路とを備え、各々の相回路は電源信号出力端がそれぞれ形成され、電源検出回路は電源信号出力端が正常動作するか否かを検出し、且つ検出された状況に基づいて電源回路を停止するか否かを判断する機能を有する電源回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８４３３３号公報
【特許文献２】特開２００８−１４１８０２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１０１０６号公報
【特許文献４】特開２０１３−５７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような多相ＤＣ／ＤＣコンバータでは、デューティ比制御の不具合及び回路素子のショート等により電流が１つのＤＣ／ＤＣコンバータのみに集中した場合、定格電流を超過して、健全な回路素子が破壊される虞があり、過電流が流れた際、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の機能を損なうことなく、過電流遮断を行わなければならないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、過電流が流れた際に、全体の機能を損なうことなく、過電流遮断を行うことができる多相ＤＣ／ＤＣコンバータ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】
【００１０】
第１発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、ヒューズを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタを有し、該トランジスタをそれぞれスイッチングすることにより、前記直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する複数の昇降圧回路と、該複数の昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑して出力する平滑回路とを備え、前記複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動するように構成してある多相ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記平滑回路の出力電圧値を検出する手段と、該手段が検出した出力電圧値が所定電圧値より高いか否かを判定する手段と、該手段が高いと判定したときに、前記複数の昇降圧回路の低電位側の全トランジスタを一時的にオンにする手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この多相ＤＣ／ＤＣコンバータでは、複数の昇降圧回路が、ヒューズを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタを有し、トランジスタをそれぞれスイッチングすることにより、直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する。複数の昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑回路が平滑して出力する。複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動する。平滑回路の出力電圧値を検出し、検出した出力電圧値が所定電圧値より高いか否かを判定し、高いと判定したときに、複数の昇降圧回路の低電位側の全トランジスタを一時的にオンにする。これにより、過電流が流れている昇降圧回路にさらに大電流が流れて、その昇降圧回路のみのヒューズが溶断するので、過電流が流れている昇降圧回路のみをオフにすることができる。
【００１２】
第２発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、ヒューズを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタを有し、該トランジスタをそれぞれスイッチングすることにより、前記直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する複数の昇降圧回路と、該複数の昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑して出力する平滑回路とを備え、前記複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動するように構成してある多相ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記平滑回路の出力電流値を検出する手段と、該手段が検出した出力電流値が所定電流値より大きいか否かを判定する手段と、該手段が大きいと判定したときに、前記複数の昇降圧回路の低電位側の全トランジスタを一時的にオンにする手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この多相ＤＣ／ＤＣコンバータでは、複数の昇降圧回路が、ヒューズを通じて与えられる直流電源の電位及び固定電位間に、直列に接続された高電位側及び低電位側の２つのトランジスタを有し、トランジスタをそれぞれスイッチングすることにより、直流電源の電圧を高圧又は低圧に変換する。複数の昇降圧回路がそれぞれ出力した電圧を平滑回路が平滑して出力する。複数の昇降圧回路を異なる位相で駆動する。平滑回路の出力電流値を検出し、検出した出力電流値が所定電流値より大きいか否かを判定し、大きいと判定したときに、複数の昇降圧回路の低電位側の全トランジスタを一時的にオンにする。これにより、過電流が流れている昇降圧回路にさらに大電流が流れて、その昇降圧回路のみのヒューズが溶断するので、過電流が流れている昇降圧回路のみをオフにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータによれば、過電流が流れた際に、全体の機能を損なうことなく、過電流遮断を行うことができる多相ＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の概略構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータの他の実施の形態の概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態１の概略構成を示す回路図である。
この多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、並列に接続された降圧型のｎ個のＤＣ／ＤＣコンバータ（昇降圧回路）を備えており、各ＤＣ／ＤＣコンバータは、ヒューズＦｎを通じて、電源電圧Ｖｉｎが、高電位側のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）２ｎ−１（ｎは自然数）のドレインに与えられている。ＦＥＴ２ｎ−１のソースは、低電位側のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２ｎのドレインに接続され、ＦＥＴ２ｎのソースは接地されている。
【００１７】
ＦＥＴ２ｎ−１のソース及びＦＥＴ２ｎのドレインは、コイルＬｎを通じて、平滑コンデンサ（平滑回路）Ｃのプラス端子に接続され、平滑コンデンサＣのマイナス端子は接地されている。多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔは、平滑コンデンサＣのプラス端子から出力される。
多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧検出器（出力電圧値を検出する手段）２０により検出され、制御部２１に与えられる。
制御部２１は、ＦＥＴ１〜２ｎの各ゲートを個別にオン／オフする。
【００１８】
このような構成の多相ＤＣ／ＤＣコンバータでは、制御部２１は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ３６０度／ｎずつ異なる位相で順次駆動し、定められたデューティ比に基づくＰＷＭ制御により、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ２ｎ−１をオンにする。デューティ比は、電源電圧Ｖｉｎ及び出力すべき出力電圧Ｖｏｕｔに基づき定められる。
また、制御部２１は、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ２ｎ−１の低電位側のＦＥＴ２〜ＦＥＴ２ｎを、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ２ｎ−１とは相補的にオンにする。これにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータは、３６０度／ｎずつ異なる位相で順次、電源電圧Ｖｉｎを降下させて平滑コンデンサＣへ入力し、平滑コンデンサＣは、各ＤＣ／ＤＣコンバータから順次入力された電圧を平滑して出力する。
【００１９】
ここで、デューティ比制御の不具合又は回路素子のショート等により電流が１つのＤＣ／ＤＣコンバータに集中した場合、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔは、当該ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動している間高くなる。
制御部（判定する手段、一時的にオンにする手段）２１は、電圧検出器２０が検出した出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧値より高いか否かを判定しており、出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧値より高いと判定したときは、低電位側のＦＥＴ２〜ＦＥＴ２ｎを所定時間オンにする。
【００２０】
制御部２１が、低電位側のＦＥＴ２〜ＦＥＴ２ｎを所定時間オンにすることにより、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの高電位側トランジスタがオンになったときに、当該ＤＣ／ＤＣコンバータのヒューズ、高電位側トランジスタ、低電位側トランジスタの経路に、更に大きな電流が流れ、ヒューズが溶断する。これにより、デューティ比制御の不具合又は回路素子のショート等により電流が集中し、過電流が流れたＤＣ／ＤＣコンバータのみを停止させることができる。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は、本発明に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態２の概略構成を示す回路図である。
この多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔは、平滑コンデンサＣのプラス端子から、シャント抵抗Ｒを通じて出力される。
シャント抵抗（出力電流値を検出する手段）Ｒの両端電圧は、シャント抵抗Ｒを流れる電流値を示しており、増幅器（出力電流値を検出する手段）２２により所定利得で増幅され、制御部２１に与えられる。その他の構成は、上述した実施の形態１の概略構成（図１）と同様であるので、説明を省略する。
【００２２】
このような構成の多相ＤＣ／ＤＣコンバータでは、デューティ比制御の不具合又は回路素子のショート等により電流が１つのＤＣ／ＤＣコンバータ（昇降圧回路）に集中した場合、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏｕｔは、当該ＤＣ／ＤＣコンバータが駆動している間高くなり、シャント抵抗Ｒを流れる出力電流も増加する。
制御部２１は、増幅器２２が増幅した電圧が所定電圧値より高いか否かを判定しており、増幅器２２が増幅した電圧が所定電圧値より高いと判定したときは、低電位側のＦＥＴ２〜ＦＥＴ２ｎを所定時間オンにする。
【００２３】
制御部２１が、低電位側のＦＥＴ２〜ＦＥＴ２ｎを所定時間オンにすることにより、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの高電位側トランジスタがオンになったときに、当該ＤＣ／ＤＣコンバータのヒューズ、高電位側トランジスタ、低電位側トランジスタの経路に、更に大きな電流が流れ、ヒューズが溶断する。これにより、デューティ比制御の不具合又は回路素子のショート等により電流が集中し、過電流が流れたＤＣ／ＤＣコンバータのみを停止させることができる。
【００２４】
尚、上述した実施の形態１，２では、非絶縁型の降圧型多相ＤＣ／ＤＣコンバータについて説明したが、コイルの代わりに変圧器及び整流回路を備えた絶縁型の降圧型多相ＤＣ／ＤＣコンバータ及び昇圧型多相ＤＣ／ＤＣコンバータについても、同様に作動させて、同様の作用及び効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
２ｎ−１（ｎは自然数）  ＦＥＴ（高電位側のトランジスタ）
２ｎ（ｎは自然数）  ＦＥＴ（低電位側のトランジスタ）
２０  電圧検出器（出力電圧値を検出する手段）
２１  制御部（判定する手段、一時的にオンにする手段）
２２  増幅器（出力電流値を検出する手段）
Ｃ  平滑コンデンサ（平滑回路）
Ｆｎ  ヒューズ
Ｌｎ  コイル
Ｒ  シャント抵抗（出力電流値を検出する手段）
【図１】
2015053762.tif 000003
【図２】
2015053762.tif 000004