DC-DC轉換器制造技術

提供一種DC-DC轉換器，其能夠正確地計算輸入電壓而不受變壓器一次側電流的換相時間的影響。DC-DC轉換器（1）具有：變壓器（14），其具有一次繞組和二次繞組；開關電路（13），其與變壓器（14）的一次繞組連接，對輸入電壓進行開關；驅動電路（20），其驅動開關電路（13）；整流電路（15），其根據開關電路（13）的開關動作，對在變壓器（14）的二次繞組中產生的交流電壓進行整流；以及控制部（19），其求出輸入電壓的值，并根據該電壓值執行規定的處理?？刂撇浚?9）檢測在整流電路（15）的輸入側或輸出側出現的脈沖信號，計算該脈沖信號的占空比，根據計算出的占空比求出輸入電壓的值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在變壓器的一次側對輸入電壓進行開關并對在變壓器的二次側產生的交流電壓進行整流而輸出的DC-DC轉換器。
技術介紹
例如，在電動汽車或混合動力汽車中，安裝有用于驅動行駛用電動機的高電壓電池，并且安裝有對該電池的電壓進行降壓而提供給各種車載部件的電源裝置。作為該電源裝置，一般使用如下DC-DC轉換器，該DC-DC轉換器具有開關電路，其通過基于PWM(PulseWidth Modulation :脈沖寬度調制)信號的開關動作將直流電壓轉換為交流電壓；整流電路，其對交流電壓進行整流；變壓器，其設置在開關電路與整流電路之間；以及平滑電路，其使整流電路整流后的電壓平滑。專利文獻I中記載了典型的DC-DC轉換器。 在DC-DC轉換器中，為了始終監視電路的狀態，需要檢測輸入電壓、輸入電流、輸出電壓以及輸出電流。輸入電流可以通過電流傳感器或電流變換器(currenttransformer)等直接進行檢測。輸出電流可按照與輸入電流同樣的方式直接進行檢測，但也可以是使用輸入電流的值通過計算求出。專利文獻2中記載了通過計算求出輸出電流的方法。輸出電壓可通過分壓電阻直接進行檢測。該情況下，由于變壓器的二次側的電壓為低電壓，因此分壓電阻為容許功率值較小的電阻即可。另一方面，關于輸入電壓，如果想通過分壓電阻直接對其進行檢測，則由于變壓器的一次側的電壓為高電壓，因此需要容許功率值較大的電阻。因此，導致成本上升，并且阻礙小型化。因此，如專利文獻2 4中記載的那樣，公知有根據驅動開關電路的脈沖信號(PWM信號)的占空比來估計輸入電壓的方法。圖11示出電動汽車或混合動力汽車中安裝的以往的DC-DC轉換器的一例。DC-DC轉換器50對高電壓電池52的直流電壓進行開關，轉換為低電壓的直流，對低電壓電池64進行充電。高電壓電池52的直流電壓經由濾波器電路51被提供給開關電路53。開關電路53具有利用從驅動電路60提供的PWM信號進行導通/截止動作的開關元件。開關電路53的輸出被提供給變壓器54的一次側。變壓器54的二次側連接有由二極管D1、D2構成的整流電路55。整流電路55的輸出側連接有由線圈L和電容器C構成的平滑電路56。平滑電路56的輸出是降壓后的直流電壓，由該直流電壓對低電壓電池64進行充電。在開關電路53的輸入側設置有輔助電源57和輸入電流檢測電路58。輔助電源57是控制部59的驅動用電源。輸入電流檢測電路58通過電流傳感器63檢測輸入電流Ii。該檢測值被提供給控制部59。溫度檢測電路62是為了溫度補償而設置的，其檢測值被提供給控制部59。平滑電路56的輸出側設置有輸出電壓檢測電路61。該輸出電壓檢測電路61檢測平滑電路56的輸出電壓Vo。該檢測值被提供給控制部59以用于反饋控制?？刂撇?9由微型計算機構成?？刂撇?9將從輸出電壓檢測電路61反饋的輸出電壓Vo的檢測值與目標值進行比較，根據檢測值與目標值的偏差，生成用于使輸出電壓Vo成為目標值的指令值。該指令值被提供給驅動電路60。驅動電路60生成具有與來自控制部59的指令值對應的占空比的PWM信號，通過該PWM信號驅動開關電路53的開關元件。此外，驅動電路60還將生成的PWM信號輸出到控制部59。控制部59對從驅動電路60輸入的PWM信號進行解析，計算該信號的占空比。占空比是PWM信號的I個周期中的導通時間的比率。而且，使用計算出的占空比D和輸出電壓Vo，根據下式求出輸入電壓Vi。Vi=Vo (N1/N2) /D…(I)·此處，NI是變壓器54的一次側線圈的匝數，N2是變壓器54的二次側線圈的匝數。進而，控制部59使用由輸入電流檢測電路58檢測出的輸入電流I i，根據下式求出輸出電流Io。Io=Ii (N1/N2)…(2)如上所述，分別通過輸入電流檢測電路58和輸出電壓檢測電路61直接檢測輸入電流Ii和輸出電壓Vo。此外，使用輸出電壓Vo和PWM信號的占空比D，根據式(I)通過計算求出輸入電壓Vi，使用輸入電流Ii，根據式(2)通過計算求出輸出電流Io。然而，在上述現有技術中，存在由于占空比D隨著輸出電流Io變動而無法正確計算輸入電壓Vi這樣的問題。下面，參照圖12對此進行說明。在圖12中，(a)表示由驅動電路60中生成的PWM信號的波形，(b)表示用于計算正確的占空比的理想信號的波形，(c)表示變壓器54的一次側電壓的波形，(d)表示變壓器54的一次側電流的波形。變壓器54的一次側中流動的電流的方向根據開關電路53的開關動作而切換，但由于變壓器54的漏感的影響，電流方向的切換需要圖12(d)所示的換相時間(commutationtime period) T。該換相時間T與輸出電流Io的大小成比例，輸出電流Io越増大，換相時間T越延長。而且，控制部59生成考慮了該換相時間T的占空比的指令值，因此，如圖12Ca)所示，由驅動電路60生成的PWM信號具有包含了相當于換相時間T的時間(斜線部分)的占空比。結果，PWM信號的占空比根據輸出電流Io而變動，因此在使用了該占空比的式(I)的輸入電壓Vi的計算結果中產生誤差，無法正確地求出輸入電壓Vi。為了正確地計算輸入電壓Vi，需要使用與圖12 (C)所示的變壓器54的一次側電壓同步的、圖12 (b)那樣的理想信號的占空比。然而，在根據變壓器54的一次側的PWM信號取得占空比的現有裝置中，這是無法實現的。 專利文獻I :日本再表2007/000830號公報專利文獻2 :日本再表2009/011374號公報專利文獻3 日本特開2009-205299號公報專利文獻4 日本特開平9-135574號公報
技術實現思路
本專利技術的課題在于提供ー種DC-DC轉換器，該DC-DC轉換器能夠不受變壓器的一次側電流的換相時間影響，正確地計算輸入電壓。本專利技術的DC-DC轉換器具有變壓器，其具有一次繞組和二次繞組；開關電路，其與該變壓器的一次繞組連接，對輸入電壓進行開關；驅動電路，其驅動該開關電路；整流電路，其對與根據開關電路的開關動作相應地在變壓器的二次繞組中產生的交流電壓進行整流；以及控制部，其求出輸入電壓的值，并且根據該電壓值執行規定的處理?？刂撇繖z測在整流電路的輸入側或輸出側出現的脈沖信號，計算該脈沖信號的占空比，根據計算出的占空比求出輸入電壓的值。由此，根據變壓器的二次側中的整流電路的輸入側或輸出側的脈沖信號計算占空t匕，因此，該占空比不受變壓器的一次側電流的換相時間的左右。因此，使用該占空比計算出的輸入電壓是不受換相時間的影響的正確的值。 在本專利技術中，控制部可以構成為包括以下部分脈沖信號檢測部，其檢測在整流電路的輸入側或輸出側出現的脈沖信號；占空比運算部，其計算由該脈沖信號檢測部檢測到的脈沖信號的占空比；以及輸入電壓運算部，其根據由該占空比運算部計算出的占空比，計算輸入電壓的值。該情況下，還可以設置使整流電路的輸出平滑的平滑電路以及檢測該平滑電路的輸出電壓的輸出電壓檢測電路，輸入電壓運算部可以根據由占空比運算部計算出的占空比和由輸出電壓檢測電路檢測到的輸出電壓的檢測值，計算輸入電壓的值。此外，在本專利技術中，還可以設置存儲部，該存儲部具有相關聯地存儲了占空比與輸入電壓的值的表，控制部可以構成為包括脈沖信號檢測部，其檢測在整流電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種DC?DC轉換器，該DC?DC轉換器具有：變壓器，其具有一次繞組和二次繞組；開關電路，其與所述變壓器的一次繞組連接，對輸入電壓進行開關；驅動電路，其驅動所述開關電路；整流電路，其對與所述開關電路的開關動作相應地在所述變壓器的二次繞組中產生的交流電壓進行整流；以及控制部，其求出所述輸入電壓的值，并根據該電壓值執行規定的處理，所述DC?DC轉換器的特征在于，所述控制部檢測在所述整流電路的輸入側或輸出側出現的脈沖信號，計算該脈沖信號的占空比，根據計算出的占空比求出所述輸入電壓的值。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：蜂谷孝治，井戶勇作，大元靖理，花谷真幸，玉那覇肇，
申請(專利權)人：歐姆龍汽車電子株式會社，
類型：發明
國別省市：