(57)【要約】【課題】昇圧動作終了時に電源側に生じるサージ電流を防止できる昇圧装置を提供する。【解決手段】バッテリーＢに第１スイッチＳ１、リアクトルＬ１及び負荷Ｒが順次直列に接続され、バッテリーＢと第１スイッチＳ１とに第１コンデンサＣ１が並列に接続され、バッテリーＢと第１スイッチＳ１とリアクトルＬ１とに第２スイッチＳ２が並列に接続され、負荷Ｒに第２コンデンサＣ２が並列に接続される。第１スイッチＳ１をオンにし第１コンデンサＣ１の充電後に、第２スイッチＳ２のオンオフ動作で昇圧し、第１スイッチＳ１をオフにし第１コンデンサＣ１の放電後に、第２スイッチＳ２のオンオフ動作を終了して昇圧を停止する。第１コンデンサＣ１の放電で負荷Ｒの電圧が徐々に低下し、負荷ＲにリアクトルＬ１のエネルギーを消費させ、昇圧動作終了時にリアクトルＬ１のエネルギー放出によるサージ電流を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に、第１スイッチと、リアクトルと、ダイオードと、負荷とが順次直列に接続されて閉路をなし、
前記直流電源と前記第１スイッチとの直列回路に第１コンデンサが並列に接続され、
前記直流電源と前記第１スイッチと前記リアクトルとの直列回路に第２スイッチが並列に接続され、
前記負荷に第２コンデンサが並列に接続され、
前記第１スイッチがオンとなることにより前記第１コンデンサが充電された後に、前記第２スイッチのオンオフ動作を行うことにより、前記負荷に前記直流電源の電圧以上の電圧を印加し、
前記第１スイッチがオフとなることにより前記第１コンデンサが放電された後に、前記第２スイッチのオンオフ動作を終了する、
昇圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は昇圧装置に関し、特に、昇圧終了時にサージ電流を防止することができる昇圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源からの直流電圧を昇圧して負荷に印加する昇圧装置としては、例えば、特許文献１に、スイッチ素子をオンすることにより直流電源に接続された直流リアクトルにエネルギーを蓄積させ、スイッチ素子のオフ期間にダイオードを介して蓄積エネルギーを出力側コンデンサに充電することにより負荷に電源の電圧より高い電圧を供給し、スイッチ素子のオフ時に発生するサージ電圧をスナバコンデンサにより吸収してスイッチ素子の過電圧による破壊を防止するスナバ回路を備えた昇圧チョッパ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２５４４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の技術では、装置の運転動作中においてスイッチ素子を断続的なオンオフ動作のオフ時に発生したサージ電圧はスナバ回路により防止することはできるものの、装置の運転終了時においてスイッチ素子のオンオフ動作を停止したときに電源側に生じるサージ電流は防止することができない。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇圧動作の終了時に電源側に生じるサージ電流を防止することができる昇圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、直流電源に、第１スイッチと、リアクトルと、ダイオードと、負荷とが順次直列に接続されて閉路をなし、直流電源と第１スイッチとの直列回路に第１コンデンサが並列に接続され、直流電源と第１スイッチとリアクトルとの直列回路に第２スイッチが並列に接続され、負荷に第２コンデンサが並列に接続され、第１スイッチがオンとなることにより第１コンデンサが充電された後に、第２スイッチのオンオフ動作を行うことにより、負荷に直流電源の電圧以上の電圧を印加し、第１スイッチがオフとなることにより第１コンデンサが放電された後に、第２スイッチのオンオフ動作を終了する、昇圧装置である。
【０００６】
この構成によれば、直流電源に、第１スイッチ、リアクトル、ダイオード及び負荷が順次直列に接続され、直流電源と第１スイッチとの直列回路に第１コンデンサが並列に接続され、直流電源と第１スイッチとリアクトルとの直列回路に第２スイッチが並列に接続され、負荷に第２コンデンサが並列に接続されているため、第１コンデンサは負荷にも並列に接続されていることになる。そして、この構成によれば、第１スイッチがオンとなることにより第１コンデンサが充電された後に、第２スイッチのオンオフ動作により昇圧動作を行ない、第１スイッチがオフとなることにより第１コンデンサが放電された後に、第２スイッチのオンオフ動作を終了して昇圧動作を停止する。そのため、第１コンデンサの両端の電圧が放電により徐々に低下するのに伴い、第１コンデンサに並列に接続された負荷の両端の電圧も徐々に低下することになり、負荷にリアクトルのエネルギーを徐々に消費させることができる。そのため、昇圧動作終了時において、第２スイッチのオンオフ動作停止によりリアクトルのエネルギーが放出されることによって生じるサージ電流の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の昇圧装置によれば、昇圧動作の終了時に電源側に生じるサージ電流を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に係る昇圧装置について添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、実施形態に係る昇圧装置の構成を示す回路図である。本実施形態の昇圧装置は、直流電圧を交流に変換することなく直接昇圧する昇圧チョッパ形のＤＣ−ＤＣ昇圧コンバータとして構成されている。図１に示すように、本実施形態の昇圧装置は、バッテリーＢに、第１スイッチＳ１と、リアクトルＬ１と、ダイオードＤ１と、負荷Ｒとが順次直列に接続されて閉路をなしている。第１スイッチＳ１としては、機械式スイッチであるリードリレー等も適用可能であるが、制御及び集積化の容易さからバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、ＩＧＢＴ等の電子的スイッチを用いることが好ましい。
【００１０】
図１に示すように、バッテリーＢと、第１スイッチＳ１とがなす直列回路に第１コンデンサＣ１が並列に接続されている。このため、第１コンデンサＣ１は、負荷Ｒに対しても並列に接続された状態となる。後述するように、第１コンデンサＣ１の容量は、昇圧動作終了時においてリアクトルＬ１のエネルギーが負荷に消費され尽くされるまで（リアクトルＬ１の両端の電圧が０となるまで）、放電が継続する容量を有することが好ましい。
【００１１】
また、図１に示すように、バッテリーＢと、第１スイッチＳ１とリアクトルＬ１とがなす直列回路に第２スイッチＳ２が並列に接続されている。さらに、負荷Ｒには第２コンデンサＣ２が並列に接続されている。第２スイッチＳ２は、昇圧動作時にオンオフ動作を行い、オン期間においてバッテリーＢに接続されたリアクトルＬ１にエネルギーを蓄積させ、オフ期間においてダイオードＤ１を介してリアクトルＬ１に蓄積されたエネルギーをコンデンサＣ２に充電することにより、負荷ＲにバッテリーＢの電圧を供給するためのものである。第２スイッチＳ２には、制御及び集積化の容易さからバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、ＩＧＢＴ等の電子的スイッチを用いることが好ましい。
【００１２】
コントローラＥＵは、バッテリーＢ、コンデンサＣ１及び負荷Ｒの電位を参照しつつ、スイッチＳ１，Ｓ２はコントローラＥＵからの制御信号によりオンオフ動作を行う。
【００１３】
以下、図２を参照して本実施形態の昇圧装置の動作について説明する。図２は、実施形態に係る昇圧装置の動作を示すフロー図である。図２に示すように、バッテリーＢが設置されて直流電源電圧が供給されると（Ｓ１０）、まず、コントローラＥＵからの制御信号によってスイッチＳ１がオンとなり、コンデンサＣ１が充電される（Ｓ１２）。コンデンサＣ１の充電が完了すると、コントローラＥＵはスイッチＳ２を所定のオン期間及びオフ期間でオンオフ動作をさせて、昇圧動作を開始する（Ｓ１３、Ｓ１４）。
【００１４】
昇圧終了時には、コントローラＥＵはスイッチＳ１をオフにし（Ｓ１５）、コンデンサＣ１を放電させる（Ｓ１６）。コントローラＥＵは、コンデンサＣ１の両端の電圧が０となったとき、あるいは負荷Ｒへの出力電圧が０となったとき、すなわち、リアクトルＬ１の両端の電圧が０となったときは、スイッチＳ２のオンオフ動作を終了させ、昇圧動作を停止する（Ｓ１８）。その後、直流電源であるバッテリーＢがオフとなる（Ｓ１９）。
【００１５】
本実施形態によれば、図３に示すように、第１スイッチＳ１がオンとなることにより第１コンデンサＣ１が充電された後に、第２スイッチＳ２のオンオフ動作により昇圧動作を行ない、第１スイッチＳ１がオフとなることにより第１コンデンサＣ１が放電された後に、第２スイッチＳ２のオンオフ動作を終了して昇圧動作を停止する。そのため、第１コンデンサＣ１の両端の電圧が放電により徐々に低下するのに伴い、第１コンデンサＣ１に並列に接続された負荷Ｒの両端の電圧も徐々に低下することになり、負荷ＲにリアクトルＬ１のエネルギーを徐々に消費させることができる（図３中の破線部）。そして、本実施形態では、第１コンデンサＣ１の両端の電圧が０となり、リアクトルＬ１及び負荷Ｒの両端の電圧が０となってから、第２スイッチＳ２のオンオフ動作を終了する。
【００１６】
図４に示すように、従来の昇圧装置では、スイッチ素子のオンオフ動作を停止すると、負荷両端の電圧も急激に０に変化するため、リアクトルに蓄積されていたエネルギーが放出され、入力側にサージ電流が生じていた（図４中の破線部）。一方、本実施形態では、第１コンデンサＣ１を放電させ、負荷ＲにリアクトルＬ１のエネルギーを徐々に消費させるために、第２スイッチのオンオフ動作停止による急激な電圧変化で生じるサージ電流の発生を防止することができる。加えて、本実施形態の昇圧装置は、極めて簡便に構成することができ、既存の装置に所定の素子を負荷して適用することも容易である。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る昇圧装置の構成を示す回路図である。
【図２】実施形態に係る昇圧装置の動作を示すフロー図である。
【図３】実施形態に係る昇圧装置の各部における電圧又は電流の波形を示す図である。
【図４】従来の昇圧装置の各部における電圧又は電流の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｂ…バッテリー、Ｓ１，Ｓ２…スイッチ、Ｌ１…リアクトル、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、Ｒ…負荷、ＥＵ…コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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