(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の入力端子と、
第１、第２の出力端子と、
前記第１の入力端子と前記第１の出力端子を結ぶ第１のラインと、
前記第２の入力端子と前記第２の出力端子を結ぶ第２のラインと、
前記第１のラインに並列に接続されている第１抵抗（Ｒ１）と、
前記第１のラインに設けられ、第７抵抗（Ｒ７）と第１スイッチング素子（Ｑ１）から成る第１直列回路と、
前記第１のラインに並列に接続されている第２抵抗（Ｒ２）と第３抵抗（Ｒ３）と第６抵抗（Ｒ６）から成る第２直列回路と、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のゲートと前記第２ラインの間に設けられたツェナーダイオード（Ｄ３）と第５抵抗（Ｒ５）から成る第３直列回路と、
前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）間を結ぶラインとゲートとが接続され、前記第１ラインと前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のゲートの間に設けられた第２スイッチング素子（Ｑ２）と第９抵抗（Ｒ９）から成る第４直列回路と、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のゲートと前記第１ラインの間に接続されたコンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ４）の並列回路と、
前記第１、第２の出力端子間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）と
から構成されることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＤＣ−ＤＣコンバータに関するものであり、特に、入力電圧投入時にＤＣ−ＤＣコンバータに流れる突入電流を抑制するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側で短絡事故等が発生したときＤＣ−ＤＣコンバータの切り離しを実行するＤＣ−ＤＣコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の突入電流を抑制する機能、及び出力側で短絡事故等が発生したときＤＣ−ＤＣコンバータの切り離しを実行する機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。
先ず、突入電流を抑制する機能について説明する。
【０００３】
図２に示す従来のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、入力電圧Ｅｉが印加されると、その時点において、次の４つの回路動作が実行される。
第１に、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ６、コンデンサＣ１の回路により、コンデンサＣ１に対する電荷の蓄積が開始する。
第２に、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ８，ダイオードＤ２、コンデンサＣ３の回路により、コンデンサＣ３に対する電荷の蓄積が開始する。
【０００４】
第３に、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の分圧によってトランジスタＱ２がオン状態を保持し、これによってＦＥＴＱ１がオフ状態を保持する。
第４に、ＦＥＴＱ１がオフなので、抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ２に対する電荷の蓄積が開始する。このとき、コンデンサＣ２に流入する電流（突入電流）は、抵抗Ｒ１の値によって決定される。これが、突入電流抑制の役割を果たす。
【０００５】
次に、コンデンサＣ１の充電が完了し、続いてコンデンサＣ３の充電が完了し、続いてコンデンサＣ２の充電が完了する（Ｃ１の容量＜Ｃ３の容量＜Ｃ２の容量）。
トランジスタＱ２は、上記コンデンサＣ３の充電完了からコンデンサＣ２の充電完了までの間に、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ６の分圧比に応じてオフするように設定されている。
【０００６】
トランジスタＱ２がオフすると、ＦＥＴＱ１がオンし、コンデンサ２の電荷蓄積はＲ７とＦＥＴＱ１を介して行われる。
ここで、コンデンサＣ１は、突入電流の抑制を早める働きを有している。以上の動作によって、入力電圧Ｅｉが印加されたときの突入電流が抑制される。
次に、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側で短絡事故等が発生したときの切り離し動作について説明する。
【０００７】
例えば、コンデンサＣ２が破損してショートしたとする。このとき、ＦＥＴＱ１と抵抗Ｒ７にコンデンサＣ２の破損に起因する短絡電流が流れ、抵抗Ｒ７とＦＥＴＱ１のオン抵抗（Ｒｄｓ）の両端に、図示するように、電圧Ｖｄｓが発生する。
【０００８】
電圧Ｖｄｓは抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ６，Ｃ１で分圧され、これによってトランジスタＱ２がオンする。トランジスタＱ２がオンすると、ＦＥＴＱ１がオフする。
以上の動作によって、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側で短絡事故等が発生したとき、当該ＤＣ−ＤＣコンバータの切り離しが行われる。ここで、コンデンサＣ１は、切り離しをスピードアップする働きを有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は、次のような問題点を有している。
第１に、トランジスタＱ２をオン／オフさせるベース電位の設定範囲が狭いため、入力電圧Ｅｉが急激に変動したとき、入力電圧Ｅｉが印加された場合と同様に、突入電流を抑制するための回路が働いて、突入電流を抑制する動作をしてしまうという問題点がある。これは、コンデンサＣ３が突入電流を抑制するために重要な役割を果たしており、比較的容量の大きなコンデンサを用いる必要があることに起因する。これにより、入力電圧Ｅｉが急激に変動したとき、トランジスタＱ２がオンし、出力電圧Ｅｏが低下してしまう。
【００１０】
第２に、入力電圧Ｅｉがオフしたとき、ＦＥＴＱ１がオフするまでの時間が長く、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧（図２のＥｏ参照）が直ちに０にならないという問題点がある。すなわち、入力電圧Ｅｉがオフしたとき、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷は、ＦＥＴＱ１と抵抗Ｒ７の直列回路、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５を介して流れ、ＦＥＴＱ１のゲートに電圧を印加する。このため、ＦＥＴＱ１がオフして切り離されるまでの時間が長くなる。その結果、ＦＥＴＱ１がオフするまで、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧（図２のＥｉ参照）を投入できず、再起動に時間がかかる。
【００１１】
第３に、図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータを並列に複数台接続した状態において、ある一台のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、短絡事故が発生して切り離し動作が実行された場合、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、切り離し動作が実行される事態が生じる。これは、１台のＤＣ−ＤＣコンバータの短絡事故の影響により、各ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｅｉが低くなり、図２に示すコンデンサＣ１に通常の運転状態における電圧と逆方向の電圧が印加され、トランジスタＱ２のベース電位が変化する。その結果、トランジスタＱ２がオンして、ＦＥＴＱ１がオフするのが原因である。
【００１２】
第４に、従来技術によるＤＣ−ＤＣコンバータは、部品点数が多いという問題点がある。
第５に、前記第１〜４の問題点に起因して、従来技術によるＤＣ−ＤＣコンバータは、設計が困難で汎用性に乏しいという問題点がある。具体的には、例えばトランジスタＱ２をオン／オフさせるためのベース電位の設定が困難であるという問題点がある。すなわち、トランジスタＱ２のベース電位は抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ８，コンデンサＣ３等の値によって定まる。ここで、コンデンサＣ３は、前記したように突入電流の抑制に大きな役割を果たし、比較的容量の大きいコンデンサが用いられる。その結果、トランジスタＱ２をオン／オフさせるベース電位の設定範囲が狭く、トランジスタＱ２のベース電位の設定が難しい。
【００１３】
本発明の第１の目的は、入力電圧が急激に変動しても、突入電流を抑制するための回路が動作しないようにした、突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。
本発明の第２の目的は、入力電圧がオフしたとき直ちに出力電圧をオフにして、直ちに再起動することが可能な突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。
【００１４】
本発明の第３の目的は、少ない部品点数で構成可能な突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。
本発明の第４の目的は、設計が容易に行えかつ汎用性を有した突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。
【００１５】
本発明の第５の目的は、ＤＣ−ＤＣコンバータを並列に複数台接続した状態において、ある一台のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて短絡事故が発生して切り離し動作が実行された場合、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータが切り離されないようにした、突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの並列運転システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、第１、第２の入力端子と、第１、第２の出力端子と、第１の入力端子と第１の出力端子を結ぶ第１のラインと、第２の入力端子と第２の出力端子を結ぶ第２のラインと、第１のラインに並列に接続されている第１抵抗（Ｒ１）と、第１のラインに設けられ、第７抵抗（Ｒ７）と第１スイッチング素子（Ｑ１）から成る第１直列回路と、第１のラインに並列に接続されている第２抵抗（Ｒ２）と第３抵抗（Ｒ３）と第６抵抗（Ｒ６）から成る第２直列回路と、第１スイッチング素子（Ｑ１）のゲートと第２ラインの間に設けられたツェナーダイオード（Ｄ３）と第５抵抗（Ｒ５）から成る第３直列回路と、第２抵抗（Ｒ２）と第３抵抗（Ｒ３）間を結ぶラインとゲートとが接続され、第１ラインと第１スイッチング素子（Ｑ１）のゲートの間に設けられた第２スイッチング素子（Ｑ２）と第９抵抗（Ｒ９）から成る第４直列回路と、第１スイッチング素子（Ｑ１）のゲートと第１ラインの間に接続されたコンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ４）の並列回路と、第１、第２の出力端子間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）とから構成される。
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、少ない部品点数で構成でき、設計が容易に行えるとともに汎用性を有した突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータが実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの一実施の形態を示す回路図であり、図２に示す従来技術と同一部分については同一符号を付している。なお、図１に示す実施の形態は、請求項１に記載の発明に対応する。
【００２３】
図１に示す実施の形態は、図２に示す従来技術において、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ８、コンデンサＣ１，Ｃ３を削除し、新たに抵抗Ｒ４と並列にコンデンサＣ２を挿入し、トランジスタＱ２と直列に抵抗Ｒ９を挿入し、抵抗Ｒ５に直列にツェナーダイオードＤ３を挿入したものである。
先ず、この実施の形態のＤＣ−ＤＣコンバータにおける突入電流を抑制する機能について説明する。以下の記載は、特許請求の範囲に記載する突入電流抑制手段に相当する。
【００２４】
入力電圧Ｅｉが印加された時点では、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３（抵抗Ｒ６を含む）の分圧によってトランジスタＱ２がオン状態を保持し、これによってＦＥＴＱ１はオフ状態を保持する。ＦＥＴＱ１がオフなので、抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ２に対する電荷の蓄積が開始する。このとき、コンデンサＣ２に流入する電流（突入電流）は、抵抗Ｒ１の値によって決定される。これが、突入電流抑制の役割を果たす。
【００２５】
次に、ある程度の時間が経過して、電荷がコンデンサＣ２にある程度電荷が蓄積されると、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３（抵抗Ｒ６を含む）の分圧によって、トランジスタＱ２がオフする。これによって、ＦＥＴＱ１がオンし、抵抗Ｒ７とＦＥＴＱ１を通してのコンデンサＣ２への電荷蓄積が開始する。
これと同時に、トランジスタＱ２がオフしたため、コンデンサＣ４に対する電荷の蓄積が開始する。コンデンサＣ４に対する電荷の蓄積は、次のような役割を果たす。すなわち、ＦＥＴＱ１がオンする時点において、コンデンサＣ２の両端の電圧と入力電圧Ｅｉには差がある。そのため、ＦＥＴＱ１がオンし、抵抗Ｒ７とＦＥＴＱ１を通してのコンデンサＣ２への電荷蓄積が突然実行されると、コンデンサＣ２の充電電流が一瞬増加する。コンデンサＣ４に対する電荷の蓄積は前記充電電流の一瞬増加を抑制し、突入電流抑制の働きを担う。なお、抵抗Ｒ９は、トランジスタＱ２がオンしたとき（入力電圧Ｅｉがオフになった場合等）、コンデンサＣ４に蓄積されて電荷を放電する際の制限抵抗である。
【００２６】
その後、十分な電荷がコンデンサＣ２に蓄積され、突入電流抑制の動作が終了する。
次に、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側で短絡事故等が発生したときの切り離し動作について説明する。以下の記載は、特許請求の範囲に記載する切り離し動作実行手段に相当する。
【００２７】
例えば、コンデンサＣ２が破損してショートしたとする。このとき、ＦＥＴＱ１にコンデンサＣ２の破損に起因する短絡電流が流れ、抵抗Ｒ７とＦＥＴＱ１のオン抵抗Ｒｄｓの両端に、図示するように、電圧Ｖｄｓが発生する。電圧Ｖｄｓは抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ６で分圧され、これによってトランジスタＱ２がオンする。トランジスタＱ２がオンすると、ＦＥＴＱ１がオフする。これによって、切り離しが行われる。
【００２８】
次に、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｅｉがオフしたときの動作について説明する。以下の記載は、特許請求の範囲に記載する入力電圧再投入手段に相当する。すなわち、入力電圧Ｅｉがオフしたとき、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷は、抵抗Ｒ７とＦＥＴＱ１の直列回路、抵抗Ｒ４、ツェナーダイオードＤ５、抵抗Ｒ５を介して流れ、ＦＥＴＱ１のゲートに電圧を印加する。この実施の形態においては、ツェナーダイオードＤ５が設けられているため、ツェナー電圧に達すると、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ５の回路が切り離され、破損したコンデンサＣ２からの短絡電流の影響をなくす働きをする。そのため、従来技術と比較して、ＦＥＴＱ１がオフするまでの時間（切り離されるまでの時間）が短縮される。その結果、直ちに入力電圧Ｅｉを投入することが可能になり、再起動することができる。
【００２９】
次に、入力電圧Ｅｉが急激に変動する場合の動作について説明する。以下の記載は特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。
これは、図２に示すコンデンサＣ３を削減したことによって、抵抗Ｒ２，Ｒ３等の設定範囲が広くなり、その結果、入力電圧Ｅｉが急激に変動してもトランジスタＱ２がオンする事態を防止することが可能になる。その結果、出力電圧Ｅｏが低下する事態も生じない。
【００３０】
次に、図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータを並列に複数台接続した状態において、ある一台のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、例えばコンデンサＣ２の短絡事故が発生し、当該ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて切り離し動作が実行された場合につて説明する。以下の記載は、特許請求の範囲に記載する切り離し動作実行阻止手段に相当する。この場合、従来技術において述べたように、他の正常動作をしているＤＣ−ＤＣコンバータが切り離し動作を実行する原因は、コンデンサＣ１である（図１参照）。しかし、図１に示す実施の形態においては、前記コンデンサＣ１を削除しているため、他の正常動作をしているＤＣ−ＤＣコンバータが切り離し動作を実行することはない。
【００３１】
なお、図１に示す実施の形態においては、ＦＥＴＱ１，トランジスタＱ２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のスイッチング素子を用いてもよい。
以上の説明から明らかなように、本実施の形態によれば、次の効果を得ることができる。
【００３２】
第１に、コンデンサＣ３を削減したため、トランジスタＱ２をオン／オフさせるためのベース電位の設定が容易になる。
第２に、入力電圧Ｅｉが急激に変動しても、突入電流を抑制する回路が動作しないようにすることができる。
第３に、入力電圧Ｅｉがオフしたとき、直ちにＦＥＴＱ１をオフすることが可能になり、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧の再投入を直ちに行うことができる。
【００３３】
第４に、ＤＣ−ＤＣコンバータを並列に複数台接続した状態において、ある一台のＤＣ−ＤＣコンバータに短絡事故が発生して切り離し動作が実行された場合、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータは切り離し動作を実行しないようにすることが可能になる。
第５に、少ない部品点数でＤＣ−ＤＣコンバータを構成することができる。
【００３４】
第６に、設計が容易で汎用性のあるＤＣ−ＤＣコンバータを構成することができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、入力電圧が急激に変動しても、突入電流を抑制するための回路が動作しないようにした、突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【００３６】
この発明によれば、入力電圧がオフしたとき直ちに入力電圧を投入することが可能な突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
この発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを並列に複数台接続した状態において、ある一台のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて短絡事故が発生して切り離し動作が実行された場合、他の正常なＤＣ−ＤＣコンバータが切り離されないようにした、突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【００３７】
この発明によれば、従来よりも少ない部品点数で構成可能な突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。また、設計が容易に行えかつ汎用性を有した突入電流抑制機能と切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】従来技術による突入電流を抑制する機能、及び切り離し機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
Ｄ３  ツェナーダイオード
Ｅｉ  入力電圧
Ｅｏ  出力電圧
Ｒ１〜Ｒ９  抵抗
Ｑ１  ＦＥＴ
Ｑ２  トランジスタ
【図１】
0004170017.tif 000002
【図２】
0004170017.tif 000003