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公開番号2022088782
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-15
出願番号2020200809
出願日2020-12-03
発明の名称電圧変換装置
出願人矢崎総業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20220608BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】最低パルス幅を確保して発熱を抑えると共に所望の出力を得易くすることができると共に、平滑インダクタンスの大型化を抑制することができる電圧変換装置を提供する。
【解決手段】電圧変換装置1は、平滑インダクタンス50の入力側に設けられスイッチングを行う入力側スイッチング素子IQ1~IQ4と、平滑インダクタンス50の出力側に設けられ第1負荷及び第2負荷に対して給電するための第1及び第2給電ライン61,62と、第1及び第2給電ライン61,62上に設けられた出力側スイッチング素子OQ1,OQ2と、入力側スイッチング素子IQ1~IQ4、並びに、出力側スイッチング素子OQ1,OQ2をオンオフ制御する制御部100とを備え、制御部100は、出力側スイッチング素子OQ1,OQ2のスイッチング周波数を、入力側スイッチング素子IQ1~IQ4のスイッチング周波数よりも低くしてオンオフ制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
電源側から供給される入力電圧を所望の出力電圧に変換させる電圧変換装置であって、
エネルギーが蓄えられる平滑インダクタンスと、
前記平滑インダクタンスの入力側に設けられ、スイッチングを行うと共にスイッチングに応じて前記平滑インダクタンスに電流供給するための入力側スイッチング手段と、
前記平滑インダクタンスの出力側に設けられ、第1負荷及び前記第1負荷と異なる動作電圧で動作する第2負荷に対して給電するための第1及び第2給電ラインと、
前記第1及び第2給電ライン上に設けられた第1及び第2出力側スイッチング手段と、
前記入力側スイッチング手段、並びに、前記第1及び第2出力側スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第1及び第2出力側スイッチング手段のスイッチング周波数を、前記入力側スイッチング手段のスイッチング周波数よりも低くして、オンオフ制御する
ことを特徴とする電圧変換装置。
続きを表示(約 280 文字)【請求項2】
前記第1給電ラインから出力される電流を検出するための第1電流センサと、
前記第2給電ラインから出力される電流を検出するための第2電流センサと、をさらに備え、
前記制御手段は、前記第1電流センサ及び前記第2電流センサによる電流検出を通じて得られた前記第1及び第2給電ラインを流れる電流の比が予め定められた範囲外となる場合に、前記第1及び第2出力側スイッチング手段をオンオフ制御するスイッチング周波数を、前記入力側スイッチング手段のスイッチング周波数よりも低くする
ことを特徴とする請求項1に記載の電圧変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電圧変換装置に関する。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来、電圧変換のうえ負荷に電力を供給するフルブリッジ回路を有した電圧変換装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。このような電圧変換装置には、複数の出力を得るためにSIMO(Single-Inductor Multiple-Output)方式のものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2020-080625号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載されるSIMO方式の電圧変換装置のように2つの出力電流Io

,Io

を得る場合、2次側の第1スイッチング素子のデューティ比D

は、D

=Io

/(Io

+Io

)となり、2次側の第2スイッチング素子のデューティ比D

は、D

=Io

/(Io

+Io

)となる。
【0005】
ここで、出力電流Io

,Io

の差異が大きい場合、デューティ比D

,D

は、いずれか一方が小さく他方が大きくなる。一方で、スイッチング素子には、固有のパルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間やスイッチング素子を駆動するドライバの駆動能力に左右される最低パルス幅がある。スイッチング時に最低パルス幅未満でスイッチングしようとすると、オンしきれないで駆動することとなり、発熱が問題となると共に出力を維持できなくなる。よって、スイッチング時には最低パルス幅を確保する必要があり、これが最低となるデューティ比の基準となってしまう。しかし、出力電流Io

,Io

の差異が大きい場合、デューティ比D

,D

はいずれか一方が小さくなることから、最低パルス幅を確保できずに、発熱の問題を引き起こすと共に所望の出力を得ることができなくなってしまう。
【0006】
そこで、全体的にスイッチング周波数を低周波数化、すなわちスイッチング周期を長期化したとすると、デューティ比D

,D

のいずれか一方が小さくなっても最低パルス幅を確保し易くなる。しかし、この場合には、長い周期に対応して平滑インダクタンスに大きなエネルギーを蓄える必要があることから、平滑インダクタンスの大型化を招いてしまう。
【0007】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、最低パルス幅を確保して発熱を抑えると共に所望の出力を得易くすることができると共に、平滑インダクタンスの大型化を抑制することができる電圧変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る電圧変換装置は、電源側から供給される入力電圧を所望の出力電圧に変換させる電圧変換装置であって、エネルギーが蓄えられる平滑インダクタンスと、前記平滑インダクタンスの入力側に設けられ、スイッチングを行うと共にスイッチングに応じて前記平滑インダクタンスに電流供給するための入力側スイッチング手段と、前記平滑インダクタンス出力側に設けられ、第1負荷及び前記第1負荷と異なる動作電圧で動作する第2負荷に対して給電するための第1及び第2給電ラインと、前記第1及び第2給電ライン上に設けられた第1及び第2出力側スイッチング手段と、前記入力側スイッチング手段、並びに、前記第1及び第2出力側スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第1及び第2出力側スイッチング手段のスイッチング周波数を、前記入力側スイッチング手段のスイッチング周波数よりも低くして、オンオフ制御する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、最低パルス幅を確保して発熱を抑えると共に所望の出力を得易くすることができると共に、平滑インダクタンスの大型化を抑制することができる電圧変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明の実施形態に係る電圧変換装置の構成図である。
第1比較例に係る電圧変換装置の制御の様子を示すタイミングチャートである。
第2比較例に係る電圧変換装置の制御の様子を示すタイミングチャートである。
本実施形態に係る電圧変換装置の制御の様子を示すタイミングチャートである。
本実施形態に係る制御部の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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