JP4466866B2

JP4466866B2 - Switching power supply

Info

Publication number: JP4466866B2
Application number: JP2005286549A
Authority: JP
Inventors: 幸一郎三浦; 豊水上; 国広佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007097368A

Description

本発明は、直流入力電圧をスイッチングして得られるスイッチング出力を電力変換トランスの出力巻線に取り出すように構成されたスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device configured to extract a switching output obtained by switching a DC input voltage to an output winding of a power conversion transformer.

一般に、自動車には、ワイパー、ヘッドライト、ルームライト、オーディオ機器、空調機および各種計器類等の車両搭載機器を駆動するための電源として、例えば１２Ｖ程度の直流電圧を供給するバッテリが搭載されている。 In general, an automobile is equipped with a battery that supplies a DC voltage of, for example, about 12 V as a power source for driving on-vehicle equipment such as wipers, headlights, room lights, audio equipment, air conditioners, and various instruments. Yes.

通常、このようなバッテリに対する充電は、エンジンの回転を利用して駆動される交流発電機からの交流出力電圧を整流して高圧の直流電圧を得ると共に、この直流入力電圧をスイッチング電源装置を用いてより低圧の直流電圧に変換してからバッテリに供給することで行われる。 Usually, such a battery is charged by rectifying an AC output voltage from an AC generator driven by the rotation of the engine to obtain a high-voltage DC voltage, and using this DC input voltage using a switching power supply device. Then, the voltage is converted to a lower DC voltage and then supplied to the battery.

このスイッチング電源装置は、直流入力電圧をスイッチ回路でのスイッチング動作によってスイッチングし、その出力を電力変換トランスの出力巻線に取り出すものである。このようなスイッチ回路でのスイッチング動作に伴い、出力巻線に現れる電圧は、整流回路によって整流された後、平滑回路によって直流に変換され、直流出力電圧として出力される。 In this switching power supply device, a DC input voltage is switched by a switching operation in a switch circuit, and its output is taken out to an output winding of a power conversion transformer. Along with the switching operation in such a switch circuit, the voltage appearing in the output winding is rectified by the rectifier circuit, converted to direct current by the smoothing circuit, and output as a direct current output voltage.

ところで、このスイッチング電源装置の直流出力電圧は、出力を安定化させるために、一定に保たれるようにすることが重要である。このことは、車載用のスイッチング電源装置に限られるものではなく、一般的なスイッチング電源装置に当てはまるものである。 By the way, it is important to keep the DC output voltage of the switching power supply device constant in order to stabilize the output. This is not limited to the on-vehicle switching power supply device, but applies to a general switching power supply device.

そこで、例えば特許文献１には、直流出力電圧を検出するための電圧検出回路を設け、
この電圧検出回路による検出結果に基づいて、直流出力電圧が一定に保たれるような制御を行うようにしたスイッチング電源装置が開示されている。 Therefore, for example, Patent Document 1 is provided with a voltage detection circuit for detecting a DC output voltage,
A switching power supply device is disclosed that performs control such that the DC output voltage is kept constant based on the detection result of the voltage detection circuit.

特開２００３−２５９６３７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-259637

ところで、スイッチング電源装置が故障していないかどうかを判断するためには、上記した直流出力電圧に加え、出力電流を常に監視しておくことも重要である。なぜならば、このようなスイッチング電源装置では、出力側に接続される負荷が大きい場合などには、負荷を駆動する際に出力電流が過電流となってしまうことがあり、その場合には正確な故障判断ができなくなってしまうからである。 Incidentally, in order to determine whether or not the switching power supply device has failed, it is also important to constantly monitor the output current in addition to the DC output voltage described above. This is because, in such a switching power supply device, when the load connected to the output side is large, the output current may become an overcurrent when driving the load. This is because failure determination becomes impossible.

しかしながら、上記特許文献１のスイッチング電源装置では、出力電流の監視を行っていないことから、このような過電流状態を検出することはできない。よって、出力電流が過電流となると、装置の故障判断を正確に行うことはできないものである。 However, since the switching power supply of Patent Document 1 does not monitor the output current, such an overcurrent state cannot be detected. Therefore, when the output current becomes an overcurrent, it is not possible to accurately determine the failure of the device.

このように、出力電流の監視を行っていない従来の技術では、出力電流が過電流となったときには、装置の故障判断を正確に行うことができなかった。 As described above, in the conventional technique that does not monitor the output current, when the output current becomes an overcurrent, it is impossible to accurately determine the failure of the apparatus.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、出力電流が過電流となった場合でも、装置の故障判断を正確に行うことが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can accurately determine the failure of the device even when the output current becomes an overcurrent. .

本発明のスイッチング電源装置は、出力側に負荷が接続されると共に、この負荷へ流れる出力電流が過電流となって垂下状態となったときに、出力電圧が垂下するのに応じて出力電流が増加する垂下特性を示すようになされたものであって、直流入力電圧をスイッチングしてパルス電圧を生成するスイッチング素子と、このパルス電圧を変圧するトランスと、トランスによって変圧されたパルス電圧に基づいて直流出力電圧を生成し、負荷へ出力する出力回路と、直流入力電圧Ｖinを検出する入力電圧検出回路と、トランスの１次側を流れる入力電流Ｉinを検出する入力電流検出回路と、直流出力電圧Ｖoutを検出する出力電圧検出回路と、直流入力電圧、入力電流および直流出力電圧が次の（１）式ないし（３）式を満たすか否かを判定し、この判定結果に基づいて故障か否かを判断する判断手段とを備えたものである。ここで、この判断手段は、上記（１）式ないし（３）式のうちの少なくとも１つを満たしていないと判定された場合には、正常状態であると判断すると共に、上記（１）式ないし（３）式の全てを満たしていると判定された場合には、故障状態である可能性があると判断するようになっている。但し、Ｖin（reg）は最低レギュレーション入力電圧であり、Ｉin（ref）は出力電圧対出力電流特性の垂下点を規定する入力電流よりも小さい基準入力電流であり、Ｖout（ref）は基準出力電圧である。
Ｖin ≧Ｖin（reg） ……（１）
Ｉin ≦Ｉin（ref） ……（２）
Ｖout≦Ｖout（ref） ……（３） In the switching power supply device of the present invention, when a load is connected to the output side and the output current flowing to this load becomes an overcurrent and becomes a drooping state, the output current is reduced according to the drooping of the output voltage. Based on a switching element that switches a DC input voltage to generate a pulse voltage, a transformer that transforms the pulse voltage, and a pulse voltage that is transformed by the transformer. An output circuit that generates and outputs a DC output voltage to a load, an input voltage detection circuit that detects a DC input voltage Vin, an input current detection circuit that detects an input current Iin flowing through the primary side of the transformer, and a DC output voltage The output voltage detection circuit that detects Vout and whether or not the DC input voltage, input current, and DC output voltage satisfy the following equations (1) to (3). Determination means for determining whether or not there is a failure based on the determination result. Here, when it is determined that at least one of the expressions (1) to (3) is not satisfied, the determination means determines that the state is normal and the expression (1). If it is determined that all of the expressions (3) are satisfied, it is determined that there is a possibility of a failure state. Where Vin (reg) is the minimum regulated input voltage, Iin (ref) is a reference input current smaller than the input current that defines the droop point of the output voltage vs. output current characteristics, and Vout (ref) is the reference output voltage. It is.
Vin ≧ Vin (reg) (1)
Iin ≤ Iin (ref) (2)
Vout ≦ Vout (ref) (3)

本発明のスイッチング電源装置では、スイッチング素子により直流入力電圧からパルス電圧が生成され、このパルス電圧がトランスにより変圧され、変圧されたパルス電圧に基づいて出力回路により直流出力電圧が生成され、負荷へ出力される。この際、負荷へ流れる出力電流が過電流となって垂下状態となったときには、出力電圧が垂下するのに応じて出力電流が増加する垂下特性を示す。また、入力電圧検出回路、入力電流検出回路および出力電圧検出回路によって、直流入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinおよび直流出力電圧Ｖoutが、それぞれ検出される。そして検出された値が上記（１）式ないし（３）式を満たすか否かが判定され、その判定結果に基づいて故障か否かが判断される。具体的には、上記（１）式ないし（３）式のうちの少なくとも１つを満たしていないと判定された場合には、正常状態であると判断される。一方、上記（１）式ないし（３）式の全てを満たしていると判定された場合には、故障状態である可能性があると判断される。ここで、検出されたこれら直流入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinおよび直流出力電圧Ｖoutの値に基づいて、出力電流の値を見積もることができるので、直流出力電圧に加え、出力電流も考慮したうえで、故障判断がなされる。 In the switching power supply device of the present invention, a pulse voltage is generated from the DC input voltage by the switching element, this pulse voltage is transformed by the transformer, and a DC output voltage is generated by the output circuit based on the transformed pulse voltage, to the load. Is output. At this time, when the output current flowing to the load becomes an overcurrent and becomes a drooping state, the drooping characteristic that the output current increases as the output voltage droops is shown. Further, the DC input voltage Vin, the input current Iin, and the DC output voltage Vout are respectively detected by the input voltage detection circuit, the input current detection circuit, and the output voltage detection circuit. Then, it is determined whether or not the detected value satisfies the above expressions (1) to (3), and based on the determination result, it is determined whether or not there is a failure. Specifically, when it is determined that at least one of the expressions (1) to (3) is not satisfied, it is determined that the state is normal. On the other hand, when it is determined that all of the expressions (1) to (3) are satisfied, it is determined that there is a possibility of a failure state. Here, since the value of the output current can be estimated based on the detected values of the DC input voltage Vin, the input current Iin and the DC output voltage Vout, the output current is considered in addition to the DC output voltage. Failure judgment is made.

本発明のスイッチング電源装置では、出力側にさらにバッテリが接続される場合に、上記基準出力電圧Ｖout（ref）がこのバッテリの電圧よりも高くなるように設定し、上記判断手段が、上記直流出力電圧がこのバッテリの電圧よりも高い場合に、上記（１）式ないし（３）式を満たすか否かを判定するようにするのが好ましい。このように構成した場合、出力側にバッテリが接続された状態でも、このバッテリの電圧や充放電電流などにより、直流出力電圧や出力電流の検出が妨げられることはない。 In the switching power supply device of the present invention, when a battery is further connected to the output side, the reference output voltage Vout (ref) is set to be higher than the voltage of the battery, and the determination means includes the DC output When the voltage is higher than the voltage of the battery, it is preferable to determine whether or not the expressions (1) to (3) are satisfied. When configured in this way, even when a battery is connected to the output side, detection of the DC output voltage and output current is not hindered by the battery voltage or charge / discharge current.

本発明のスイッチング電源装置では、上記スイッチング素子をパルス幅変調により駆動する際のデューティ比を検出するデューティ比検出手段をさらに備え、上記判断手段が、検出されたデューティ比が予め定められた最大デューティ比に等しいか否かを判定し、この判定結果をも考慮して、故障か否かの判断を行うようにするのが好ましい。具体的には、上記判断手段は、上記（１）式ないし（３）式の全てを満たしていると判定されることにより故障状態の可能性があると判断した場合には、さらに、上記デューティ比検出手段により検出されたデューティ比が上記最大デューティ比と等しいか否かを判定し、検出されたデューティ比が上記最大デューティ比と等しくないと判定された場合には正常状態であると判断すると共に、検出されたデューティ比が上記最大デューティ比と等しいと判定された場合には故障状態であると判断するようにするのが好ましい。このように構成した場合、上記（１）式ないし（３）式に加え、デューティ比を高めて直流出力電圧をさらに増加させる余地があるか否かが考慮されるので、より正確な故障判断がなされる。また、この場合において、上記デューティ比の時間変化量を検出するデューティ比変化量検出手段をさらに備え、上記判断手段が、検出されたデューティ比の時間変化量をも考慮して、故障か否かの判断を行うようにするのがより好ましい。 The switching power supply apparatus according to the present invention further includes duty ratio detection means for detecting a duty ratio when the switching element is driven by pulse width modulation, and the determination means has a predetermined maximum duty ratio. It is preferable to determine whether or not it is equal to the ratio, and to determine whether or not there is a failure in consideration of the determination result. Specifically, when the determination unit determines that there is a possibility of a failure state by determining that all of the expressions (1) to (3) are satisfied, the duty is further increased. It is determined whether or not the duty ratio detected by the ratio detection means is equal to the maximum duty ratio. If it is determined that the detected duty ratio is not equal to the maximum duty ratio, it is determined that the normal state is established. At the same time, when it is determined that the detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio, it is preferable to determine that a failure state has occurred. In such a configuration, in addition to the above formulas (1) to (3), it is considered whether there is room for further increasing the DC output voltage by increasing the duty ratio. Made. Further, in this case, it further comprises a duty ratio change amount detection means for detecting the time change amount of the duty ratio, and the determination means considers the detected time change amount of the duty ratio and determines whether or not there is a failure. It is more preferable to make the above determination.

本発明のスイッチング電源装置では、上記判断手段が、複数の基準入力電流および複数の基準出力電圧に基づいて、故障の程度を多段階に判断するようにしてもよい。このように構成した場合、故障の有無だけでなく、故障の程度についても判断されることから、故障に対して適切な対応を取ることができる。 In the switching power supply device of the present invention, the determination means may determine the degree of failure in multiple stages based on a plurality of reference input currents and a plurality of reference output voltages. In the case of such a configuration, not only the presence / absence of a failure but also the degree of the failure is determined, so that an appropriate response can be taken against the failure.

本発明のスイッチング電源装置では、上記（１）式ないし（３）式が満たされている時間の履歴情報を出力する出力手段をさらに備えるようにしてもよい。このように構成した場合、履歴情報を利用することで、故障に対してより適切な対応を取ることができる。また、上記最低レギュレーション入力電圧、基準入力電流および基準出力電圧のうちの少なくとも１つを記憶する記憶手段をさらに備えるようにしてもよい。 The switching power supply device of the present invention may further include output means for outputting history information of time when the above formulas (1) to (3) are satisfied. In such a configuration, it is possible to take a more appropriate response to the failure by using the history information. Further, a storage unit that stores at least one of the minimum regulation input voltage, the reference input current, and the reference output voltage may be further provided.

本発明のスイッチング電源装置によれば、出力電流が過電流となって垂下状態となったときには、出力電圧が垂下するのに応じて出力電流が増加する垂下特性を示すようになされると共に、直流入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinおよび直流出力電圧Ｖoutをそれぞれ検出し、これらの検出値が上記（１）式ないし（３）式を満たすか否かを判定することで故障か否かが判断するようにしたので、直流出力電圧に加え、出力電流も考慮したうえで故障判断を行うことができ、出力電流が過電流となった場合でも、装置が故障であるか否かの判断を正確に行うことが可能となる。
具体的には、上記（１）式ないし（３）式のうちの少なくとも１つを満たしていないと判定された場合には、正常状態であると判断する一方、上記（１）式ないし（３）式の全てを満たしていると判定された場合には、故障状態である可能性があると判断するようにしたので、上記した効果を得ることが可能となる。 According to the switching power supply device of the present invention, when the output current becomes a drooping state due to an overcurrent, the drooping characteristic in which the output current increases in accordance with the drooping of the output voltage is achieved, and the direct current An input voltage Vin, an input current Iin, and a DC output voltage Vout are detected, respectively, and it is determined whether or not a failure has occurred by determining whether or not these detected values satisfy the expressions (1) to (3). Therefore, it is possible to make a failure determination in consideration of the output current in addition to the DC output voltage. Even when the output current becomes an overcurrent, it is possible to accurately determine whether or not the device is defective. It becomes possible.
Specifically, when it is determined that at least one of the above formulas (1) to (3) is not satisfied, a normal state is determined, while the above formulas (1) to (3) are determined. When it is determined that all of the above formulas are satisfied, it is determined that there is a possibility of a failure state, and thus the above-described effect can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電圧変換システムの構成を表すものである。この電圧変換システムは、電圧変換動作を行うスイッチング電源装置１と、このスイッチング電源装置１に対する制御を行う指令部８とから構成され、例えばハイブリッドカー等の車載用に好適に用いられるものである。 [First Embodiment]
FIG. 1 shows the configuration of the voltage conversion system according to the first embodiment of the present invention. The voltage conversion system includes a switching power supply device 1 that performs a voltage conversion operation and a command unit 8 that controls the switching power supply device 1 and is preferably used for in-vehicle use such as a hybrid car.

スイッチング電源装置１は、高圧バッテリ１１から供給される高圧の直流入力電圧Ｖin（例えば、４００Ｖ程度）を、より低い直流出力電圧Ｖout（例えば、１４Ｖ程度）に変換し、これにより出力側の負荷１２を駆動するＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものである。 The switching power supply device 1 converts the high-voltage DC input voltage Vin (for example, about 400 V) supplied from the high-voltage battery 11 into a lower DC output voltage Vout (for example, about 14 V), and thereby the load 12 on the output side. It functions as a DC-DC converter that drives.

スイッチング電源装置１は、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたスイッチング回路２と、１次側巻線３１および２次側巻線３２Ａ，３２Ｂを有するトランス３と、このトランス３の２次側に設けられた整流回路４と、この整流回路４に接続された平滑回路５と、スイッチング回路２を駆動する駆動回路７３とを備えている。そして１次側高圧ラインＬ１Ｈの入力端子Ｔ１と１次側低圧ラインＬ１Ｌの入力端子Ｔ２との間には、高圧バッテリ１１から出力される直流入力電圧Ｖinが印加されるようになっている。 The switching power supply 1 includes a switching circuit 2 provided between a primary high voltage line L1H and a primary low voltage line L1L, a transformer 3 having a primary winding 31 and secondary windings 32A and 32B. A rectifier circuit 4 provided on the secondary side of the transformer 3, a smoothing circuit 5 connected to the rectifier circuit 4, and a drive circuit 73 for driving the switching circuit 2. A DC input voltage Vin output from the high voltage battery 11 is applied between the input terminal T1 of the primary high voltage line L1H and the input terminal T2 of the primary low voltage line L1L.

このスイッチング電源装置１はまた、トランス３の１次側に配置され、直流入力電圧Ｖinを検出する入力電圧検出回路６１と、同じくトランス３の１次側に配置され、入力電流Ｉinを検出するおよび入力電流検出回路６２と、トランス３の２次側に配置され、直流出力電圧Ｖoutを検出する出力電圧検出回路６３と、指令部８から出力される所定の基準値を記憶する記憶部７１と、直流出力電圧Ｖoutを一定に保つための制御信号を駆動回路７３へ出力すると共にスイッチング電源装置１が故障状態であるか否かを判断する制御部７２と、この制御部７２による判断結果を指令部８へ出力する出力部７４とを備えている。 The switching power supply device 1 is also disposed on the primary side of the transformer 3 and is also disposed on the primary side of the transformer 3 to detect the DC input voltage Vin, and also detects the input current Iin. An input current detection circuit 62; an output voltage detection circuit 63 which is arranged on the secondary side of the transformer 3 and detects the DC output voltage Vout; a storage unit 71 which stores a predetermined reference value output from the command unit 8; A control unit 72 that outputs a control signal for keeping the DC output voltage Vout constant to the drive circuit 73 and determines whether or not the switching power supply device 1 is in a failure state, and a determination result by the control unit 72 as a command unit 8 is provided.

スイッチング回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有しており、フルブリッジ型の回路構成となっている。具体的には、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士が互いに接続されると共に、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士が互いに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の他端同士が互いに接続されると共にスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の他端同士が互いに接続され、これらの他端同士は、それぞれ入力端子Ｔ１，Ｔ２に接続されている。スイッチング回路２はこのような構成により、駆動回路７３から供給される駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４に応じて、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを入力交流電圧（パルス電圧）に変換するようになっている。 The switching circuit 2 has four switching elements S1 to S4 and has a full-bridge circuit configuration. Specifically, one ends of the switching elements S1 and S2 are connected to each other, and one ends of the switching elements S3 and S4 are connected to each other. Further, the other ends of the switching elements S1 and S3 are connected to each other and the other ends of the switching elements S2 and S4 are connected to each other, and these other ends are connected to the input terminals T1 and T2, respectively. With such a configuration, the switching circuit 2 converts the DC input voltage Vin applied between the input terminals T1 and T2 into an input AC voltage (pulse voltage) according to the drive signals SG1 to SG4 supplied from the drive circuit 73. It is supposed to be.

なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor）などのスイッチ素子から構成される。 The switching elements S1 to S4 are composed of switching elements such as a field effect transistor (MOS-FET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

トランス３は、１次側巻線３１と、一対の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとを有している。このうち、１次側巻線３１は、その一端がスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士に接続され、その他端がスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士に接続されている。すなわち、この１次側巻線３１は、スイッチング回路２にＨブリッジ接続されるようになっている。一方、２次側巻線３２Ａ，３２Ｂの一端同士は互いに接続され、接地ラインＬＧ上を平滑回路５を介して出力端子Ｔ４に導かれている。つまり、後述する整流回路４は、センタタップ型のものである。このような構成によりトランス３は、スイッチング回路２によって生成された入力交流電圧を降圧し、２次側巻線３２Ａ，３２Ｂの各端部から、互いに１８０度位相が異なる出力交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の降圧の度合いは、１次側巻線３１と２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとの巻数比によって定まる。 The transformer 3 includes a primary winding 31 and a pair of secondary windings 32A and 32B. Of these, the primary winding 31 has one end connected to one ends of the switching elements S1 and S2, and the other end connected to one ends of the switching elements S3 and S4. That is, the primary winding 31 is H-bridge connected to the switching circuit 2. On the other hand, one ends of the secondary windings 32A and 32B are connected to each other, and are led to the output terminal T4 via the smoothing circuit 5 on the ground line LG. That is, the rectifier circuit 4 described later is a center tap type. With such a configuration, the transformer 3 steps down the input AC voltage generated by the switching circuit 2 and outputs an output AC voltage that is 180 degrees out of phase from each end of the secondary windings 32A and 32B. It has become. In this case, the degree of step-down is determined by the turn ratio between the primary side winding 31 and the secondary side windings 32A and 32B.

整流回路４は、一対の整流ダイオード４Ａ，４Ｂからなる単相全波整流型のものである。整流ダイオード４Ａのアノードはトランス３の２次側巻線３２Ａの他端に接続され、整流ダイオード４Ｂのアノードはトランス３の２次側巻線３２Ｂの他端に接続されている。また、これら整流ダイオード４Ａ，４Ｂのカソード同士は互いに接続され、出力ラインＬＯに接続されている。つまり、この整流回路４はセンタタップ型のカソードコモン接続の構成となっており、トランス３からの出力交流電圧の各半波期間を、それぞれ整流ダイオード４Ａ，４Ｂによって個別に整流して直流電圧を得るようになっている。 The rectifier circuit 4 is a single-phase full-wave rectifier type composed of a pair of rectifier diodes 4A and 4B. The anode of the rectifier diode 4A is connected to the other end of the secondary winding 32A of the transformer 3, and the anode of the rectifier diode 4B is connected to the other end of the secondary winding 32B of the transformer 3. The cathodes of the rectifier diodes 4A and 4B are connected to each other and connected to the output line LO. That is, the rectifier circuit 4 has a center tap type cathode common connection configuration, and each half wave period of the output AC voltage from the transformer 3 is individually rectified by the rectifier diodes 4A and 4B to generate a DC voltage. To get.

平滑回路５は、チョークコイル５１と出力平滑コンデンサ５２とを含んで構成されている。チョークコイル５１は出力ラインＬＯに挿入配置されており、その一端は整流ダイオード４Ａ，４Ｂのカソード同士に接続され、その他端は出力端子Ｔ３に接続されている。また、出力平滑コンデンサ５２は、出力ラインＬＯ（具体的には、チョークコイル５１の他端）と接地ラインＬＧとの間に接続されている。また、接地ラインＬＧの端部には、出力端子Ｔ４が設けられている。このような構成により平滑回路５は、整流回路４で整流された直流電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖoutを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から負荷１２へ供給するようになっている。 The smoothing circuit 5 includes a choke coil 51 and an output smoothing capacitor 52. The choke coil 51 is inserted into the output line LO, one end of which is connected to the cathodes of the rectifier diodes 4A and 4B, and the other end is connected to the output terminal T3. The output smoothing capacitor 52 is connected between the output line LO (specifically, the other end of the choke coil 51) and the ground line LG. An output terminal T4 is provided at the end of the ground line LG. With such a configuration, the smoothing circuit 5 generates the DC output voltage Vout by smoothing the DC voltage rectified by the rectifier circuit 4 and supplies it to the load 12 from the output terminals T3 and T4.

入力電圧検出回路６１は、１次側高圧ラインＬ１Ｈ上の接続点Ｐ１と、後述する制御部８内の演算部８１との間に挿入配置されている。入力電圧検出回路６１はこのような構成により、スイッチング電源装置１へ供給される直流入力電圧Ｖinを検出すると共に、この直流入力電圧Ｖinの大きさに対応する入力電圧検出電圧Ｖ１を制御部７２へ出力するようになっている。なお、この入力電圧検出回路６１の具体的な回路構成としては、例えば、接続点Ｐ１と接地との間に配置された図示しない分圧抵抗よって、直流入力電圧Ｖinを検出すると共にこれに応じた入力電圧検出電圧Ｖ１を生成するものが挙げられる。 The input voltage detection circuit 61 is inserted between the connection point P1 on the primary high-voltage line L1H and a calculation unit 81 in the control unit 8 described later. With such a configuration, the input voltage detection circuit 61 detects the DC input voltage Vin supplied to the switching power supply device 1, and supplies the input voltage detection voltage V 1 corresponding to the magnitude of the DC input voltage Vin to the control unit 72. It is designed to output. As a specific circuit configuration of the input voltage detection circuit 61, for example, the DC input voltage Vin is detected by a voltage dividing resistor (not shown) disposed between the connection point P1 and the ground, and the input voltage detection circuit 61 corresponds to this. Examples include those that generate the input voltage detection voltage V1.

入力電流検出回路６２は、カレントトランス６２０と、ダイオード６２Ｄと、抵抗器６２Ｒとから構成されている。カレントトランス６２０の１次側巻線６２１は、１次側低圧ラインＬ１Ｌに挿入配置（具体的には、入力端子Ｔ２とスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の他端同士との間に配置）されており、２次側巻線６２２の一端は接地される一方、他端はダイオード６２Ｄのアノードに接続されている。また、ダイオード６２Ｄのカソードは抵抗器６２Ｒの一端に接続され、これらダイオード６２Ｄのカソードおよび抵抗器６２Ｒの一端は互いに、制御部７２に接続されている。なお、抵抗器６２Ｒの他端は、２次側巻線６２２の一端と共に接地されている。入力電流検出回路６２はこのような構成（半波整流回路の構成）により、カレントトランス６２０の１次側巻線６２１を流れる入力電流Ｉinを検出すると共に、この入力電流Ｉinの大きさに対応する入力電流検出電圧Ｖ２を制御部７２へ出力するようになっている。なお、この入力電流検出回路６２の配置は図１に示したものには限られず、例えば１次側高圧ラインＬ１Ｈに挿入配置（具体的には、入力端子Ｔ１とスイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の他端同士との間に配置）するようにしてもよく、また、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の一端同士から１次側巻線３１を介してスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の一端同士に至る経路内に挿入配置するようにしてもよい。後者の場合、入力電流検出回路６２を、いわゆる全波整流回路により構成すればよい。 The input current detection circuit 62 includes a current transformer 620, a diode 62D, and a resistor 62R. The primary winding 621 of the current transformer 620 is inserted and arranged in the primary low-voltage line L1L (specifically, arranged between the input terminal T2 and the other ends of the switching elements S2 and S4). One end of the secondary winding 622 is grounded, and the other end is connected to the anode of the diode 62D. The cathode of the diode 62D is connected to one end of the resistor 62R, and the cathode of the diode 62D and one end of the resistor 62R are connected to the control unit 72. The other end of the resistor 62R is grounded together with one end of the secondary winding 622. With such a configuration (a configuration of a half-wave rectifier circuit), the input current detection circuit 62 detects the input current Iin flowing through the primary winding 621 of the current transformer 620 and corresponds to the magnitude of the input current Iin. The input current detection voltage V2 is output to the control unit 72. The arrangement of the input current detection circuit 62 is not limited to that shown in FIG. 1, for example, it is inserted into the primary high voltage line L1H (specifically, the input terminal T1 and the other ends of the switching elements S1 and S3). May be arranged between each other), and may be inserted into a path from one end of each of the switching elements S1 and S2 to one end of each of the switching elements S3 and S4 via the primary winding 31. You may do it. In the latter case, the input current detection circuit 62 may be configured by a so-called full-wave rectifier circuit.

出力電圧検出回路６３は、出力ラインＬＯ上の接続点Ｐ２と、制御部７２との間に挿入配置されている。出力電圧検出回路６３はこのような構成により、スイッチング電源装置１の直流出力電圧Ｖoutを検出すると共に、この直流出力電圧Ｖoutの大きさに対応する出力電圧検出電圧Ｖ３を演算部８１へ出力するようになっている。なお、この出力電圧検出回路６３の具体的な回路構成としては、上記した入力電圧検出回路６１の場合と同様に、例えば、接続点Ｐ２と接地との間に配置された図示しない分圧抵抗よって、直流出力電圧Ｖoutを検出すると共にこれに応じた出力電圧検出電圧Ｖ３を生成するものが挙げられる。 The output voltage detection circuit 63 is inserted between the connection point P2 on the output line LO and the control unit 72. With such a configuration, the output voltage detection circuit 63 detects the DC output voltage Vout of the switching power supply device 1 and outputs the output voltage detection voltage V3 corresponding to the magnitude of the DC output voltage Vout to the calculation unit 81. It has become. The specific circuit configuration of the output voltage detection circuit 63 is, for example, a voltage dividing resistor (not shown) arranged between the connection point P2 and the ground, as in the case of the input voltage detection circuit 61 described above. In addition, the DC output voltage Vout is detected, and the output voltage detection voltage V3 corresponding to the detected DC output voltage Vout is generated.

記憶部７１は、最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）、基準入力電流Ｉin（ref）、基準出力電流Ｉout（ref）、基準出力電圧Ｖout（ref）および最大デューティ比をそれぞれ記憶するものであり、これらは以下説明するように、スイッチング電源装置１の故障判断をする際の基準値を構成するようになっている。 The storage unit 71 stores the minimum regulation input voltage Vin (reg), the reference input current Iin (ref), the reference output current Iout (ref), the reference output voltage Vout (ref), and the maximum duty ratio. As described below, a reference value for determining a failure of the switching power supply device 1 is configured.

制御部７２は、出力電圧検出回路６３から出力される出力電圧検出電圧Ｖ３に基づいて、直流出力電圧Ｖoutが所定の定格電圧を保つための制御信号を駆動回路７３へ出力すると共に、この出力電圧検出電圧Ｖ３に加え、入力電圧検出回路６１から出力される入力電圧検出電圧Ｖ１、入力電流検出回路６２から出力される入力電流検出電圧Ｖ２、および後述するようにスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をパルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Wave Modulation）により駆動する際のテューティ比に基づいて、スイッチング電源装置１が故障状態であるか否かを判断するものであり、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。具体的には、この故障状態であるかどうかの判断は、以下の（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かを判定すると共に、上記デューティ比が記憶部７１に記憶されている最大デューティ比に等しいか否かを判定し、それらの判定結果に基づいて行う。
Ｖin ≧Ｖin（reg） ……（１）
Ｉin ≦Ｉin（ref） ……（２）
Ｖout≦Ｖout（ref） ……（３） Based on the output voltage detection voltage V3 output from the output voltage detection circuit 63, the control unit 72 outputs a control signal for maintaining the DC output voltage Vout to a predetermined rated voltage to the drive circuit 73, and this output voltage. In addition to the detection voltage V3, the input voltage detection voltage V1 output from the input voltage detection circuit 61, the input current detection voltage V2 output from the input current detection circuit 62, and switching elements S1 to S4 as described later are pulse width modulated. Based on the duty ratio when driven by (PWM; Pulse Wave Modulation), it is determined whether or not the switching power supply device 1 is in a failure state, and is constituted by, for example, a microcomputer. Specifically, the determination of whether or not this is a failure state determines whether or not all of the following formulas (1) to (3) are satisfied, and the duty ratio is stored in the storage unit 71. It is determined whether or not it is equal to the maximum duty ratio, and based on the determination result.
Vin ≧ Vin (reg) (1)
Iin ≤ Iin (ref) (2)
Vout ≦ Vout (ref) (3)

但し、Ｖinは、入力電圧検出回路６１による検出入力電圧であり、入力電圧検出電圧Ｖ１に対応するものである。また、Ｉinは、入力電流検出回路６２による検出入力電流であり、入力電流検出電圧Ｖ２に対応する電流値である。また、Ｖoutは、出力電圧検出回路６３による検出出力電圧であり、出力電圧検出電圧Ｖ３に対応するものである。また、Ｖin（reg）は最低レギュレーション入力電圧であり、スイッチング電源装置１としての正常なレギュレーション動作が保証され得る最低の入力電圧を意味する。また、Ｉin（ref），Ｖout（ref）はそれぞれ、基準入力電流および基準出力電圧である。なお、最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）、基準入力電流Ｉin（ref）および基準出力電圧Ｖout（ref）は、前述のように記憶部７１に記憶されているものであり、制御部７２が記憶部７１から読み出すことによって用いられるようになっている。 However, Vin is a detection input voltage by the input voltage detection circuit 61 and corresponds to the input voltage detection voltage V1. Iin is a detected input current by the input current detection circuit 62 and a current value corresponding to the input current detection voltage V2. Vout is an output voltage detected by the output voltage detection circuit 63 and corresponds to the output voltage detection voltage V3. Further, Vin (reg) is the lowest regulation input voltage, and means the lowest input voltage at which normal regulation operation as the switching power supply device 1 can be guaranteed. Further, Iin (ref) and Vout (ref) are a reference input current and a reference output voltage, respectively. The minimum regulation input voltage Vin (reg), the reference input current Iin (ref), and the reference output voltage Vout (ref) are stored in the storage unit 71 as described above, and the control unit 72 stores the storage unit. It is used by reading from 71.

ここで、図２を参照して、上記（１）式〜（３）式の詳細について説明する。図２は、これらの式によって規定される故障領域Ｆ０を表すものであり、縦軸が直流出力電圧Ｖoutを、横軸が出力電流Ｉoutを、それぞれ表している。また、電圧Ｖ０および電流Ｉ０はそれぞれ所定の定格電圧および定格電流を表し、符号Ｐ０はいわゆる過電流垂下点を表している。 Here, with reference to FIG. 2, the detail of the said Formula (1)-Formula (3) is demonstrated. FIG. 2 shows the failure region F0 defined by these equations, and the vertical axis represents the DC output voltage Vout and the horizontal axis represents the output current Iout. The voltage V0 and the current I0 represent a predetermined rated voltage and a rated current, respectively, and the symbol P0 represents a so-called overcurrent drooping point.

まず、（１）式は、この図２には表されない式であるが、検出された直流入力電圧Ｖinが、最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）以上であるというものである。具体的には、スイッチング電源装置１に入力される直流入力電圧Ｖinがこの最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）以上であれば、このスイッチング電源装置１が正常状態である限り、直流出力電圧Ｖoutが定格電圧Ｖ０になるというものである。すなわち、この（１）式を満たさない場合には、以下の（２）式，（３）式の判定を正確に行うことができないことから、この（１）式は、図２に示した故障領域Ｆ０を規定するための前提条件となるものである。 First, equation (1) is an equation that is not shown in FIG. 2, but the detected DC input voltage Vin is equal to or higher than the minimum regulation input voltage Vin (reg). Specifically, if the DC input voltage Vin input to the switching power supply 1 is equal to or higher than the minimum regulated input voltage Vin (reg), the DC output voltage Vout is rated as long as the switching power supply 1 is in a normal state. The voltage is V0. In other words, if the equation (1) is not satisfied, the following equations (2) and (3) cannot be accurately determined. Therefore, the equation (1) is the failure shown in FIG. This is a precondition for defining the region F0.

また、（２）式は、検出された入力電流Ｉinが、基準入力電流Ｉin（ref）以下であるというものであり、図２に示した出力電圧−出力電流特性でいうと、出力電流Ｉoutが基準出力電流Ｉout（ref）以下であるということを意味している。具体的には、図中の基準出力電流Ｉout（ref）は、直流出力電圧Ｖoutが一定である出力電流領域、すなわち過電流垂下点Ｐ０で規定される定格電流Ｉ０よりも低くなるように設定され、検出された入力電流Ｉinに対応する出力電流Ｉoutがこの基準出力電流Ｉout（ref）以下である場合には、スイッチング電源装置１が故障状態である可能性があるということを意味している。このようにして、出力電流Ｉoutが過電流であるかどうかを考慮したうで、スイッチング電源装置１の故障判断がなされるようになっている。なお、実際には、記憶部７１に記憶されている基準出力電流Ｉout（ref）に基づいて、以下の（４）式によって（２）式中の基準入力電流Ｉin（ref）が算出され、（２）式を満たすか否かの判定がなされるようになっている。
Ｖin／Ｖout＝Ｉout／Ｉin＝Ｉout（ref）／Ｉin（ref）＝ｎ …（４）
（ｎ；トランス３の１次側巻線３１と２次側巻線３２Ａ，３２Ｂとの巻数比） Further, the expression (2) indicates that the detected input current Iin is equal to or smaller than the reference input current Iin (ref). In terms of the output voltage-output current characteristics shown in FIG. It means that it is below the reference output current Iout (ref). Specifically, the reference output current Iout (ref) in the figure is set to be lower than the rated current I0 defined by the output current region where the DC output voltage Vout is constant, that is, the overcurrent droop point P0. When the output current Iout corresponding to the detected input current Iin is equal to or less than the reference output current Iout (ref), it means that the switching power supply device 1 may be in a failure state. In this way, the failure determination of the switching power supply device 1 is made in consideration of whether or not the output current Iout is an overcurrent. Actually, based on the reference output current Iout (ref) stored in the storage unit 71, the reference input current Iin (ref) in the expression (2) is calculated by the following expression (4). 2) It is determined whether or not the expression is satisfied.
Vin / Vout = Iout / Iin = Iout (ref) / Iin (ref) = n (4)
(N: Turn ratio of the primary side winding 31 and the secondary side windings 32A and 32B of the transformer 3)

また、（３）式は、検出された直流出力電圧Ｖoutが、基準出力電圧Ｖout（ref）以下になっているというものである。具体的には、この（３）式では、基準出力電圧Ｖout（ref）は定格電圧Ｖ０よりも低くなるように設定され、検出された直流出力電圧Ｖoutがこの基準出力電圧Ｖout（ref）以下である場合には、スイッチング電源装置１が故障状態である可能性があるということを意味している。 Equation (3) indicates that the detected DC output voltage Vout is equal to or lower than the reference output voltage Vout (ref). Specifically, in this equation (3), the reference output voltage Vout (ref) is set to be lower than the rated voltage V0, and the detected DC output voltage Vout is less than or equal to this reference output voltage Vout (ref). In some cases, this means that the switching power supply device 1 may be in a failure state.

一方、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をパルス幅変調により駆動する際のテューティ比は、例えば制御部７２によって検出される。つまり、制御部７２は本発明における「デューティ比検出手段」の一具体例に対応し、例えばマイクロコンピュータのインプットキャプチャ機能などから構成される。具体的には、制御部７２が、自身から駆動回路７３へ出力される制御信号のデューティ比、または駆動回路７３からスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４へ出力されるスイッチング信号ＳＧ１〜ＳＧ４のデューティ比を検出し、この検出デューティ比が最大デューティ比と等しいか否かを判定する。このように構成したので、上記（１）式〜（３）式に加え、デューティ比を高めて直流出力電圧Ｖoutをさらに増加させる余地があるか否かが考慮されたうえで、故障判断がなされるようになっている。 On the other hand, the duty ratio when the switching elements S1 to S4 are driven by pulse width modulation is detected by the control unit 72, for example. That is, the control unit 72 corresponds to a specific example of “duty ratio detection means” in the present invention, and includes, for example, an input capture function of a microcomputer. Specifically, the control unit 72 detects the duty ratio of the control signal output from itself to the drive circuit 73 or the duty ratio of the switching signals SG1 to SG4 output from the drive circuit 73 to the switching elements S1 to S4. Then, it is determined whether or not the detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio. With this configuration, in addition to the above equations (1) to (3), it is determined whether or not there is room for further increasing the DC output voltage Vout by increasing the duty ratio. It has become so.

このようにして制御部７２は、上記（１）式〜（３）式をすべて満たすか否か、すなわちスイッチング電源装置１の出力電圧−出力電流特性が故障状態領域Ｆ０内にあるか否かを判定すると共に、検出デューティ比が最大デューティ比と等しいか否かを判定し、それらの判定結果に基づいてスイッチング電源装置１が故障状態であるか否かを判断し、その判断結果を出力部７４へ出力するようになっている。 In this way, the control unit 72 determines whether or not all of the above expressions (1) to (3) are satisfied, that is, whether or not the output voltage-output current characteristic of the switching power supply device 1 is within the failure state region F0. At the same time, it is determined whether or not the detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio, and based on those determination results, it is determined whether or not the switching power supply device 1 is in a failure state. Output.

図１の説明に戻り、駆動回路７３は、スイッチング回路２内のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を駆動するためのものである。具体的には、制御部７２から出力される制御信号に基づいて、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に対する駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４をそれぞれ出力し、これらスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を上述のようにパルス幅変調によって駆動するようになっている。より具体的には、この制御信号のデューティ比変化に従って直流出力電圧Ｖoutが一定に保たれるように、駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成するようになっている。 Returning to the description of FIG. 1, the drive circuit 73 is for driving the switching elements S 1 to S 4 in the switching circuit 2. Specifically, based on the control signal output from the control unit 72, drive signals SG1 to SG4 for the switching elements S1 to S4 are output, respectively, and the switching elements S1 to S4 are driven by pulse width modulation as described above. It is supposed to be. More specifically, the drive signals SG1 to SG4 are generated so that the DC output voltage Vout is kept constant according to the duty ratio change of the control signal.

出力部７４は、制御部７２によるスイッチング電源装置１が故障状態であるか否かの判断結果を、指令部８へ出力するものである。 The output unit 74 outputs a determination result by the control unit 72 as to whether or not the switching power supply device 1 is in a failure state to the command unit 8.

また、指令部８は、所定の基準値である最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）、基準入力電流Ｉin（ref）、基準出力電圧Ｖout（ref）および最大デューティ比を、それぞれスイッチング電源装置１内の記憶部７１へ出力すると共に、制御部７２による判断結果を出力部７４から受け取り、これによりスイッチング電源装置１に対する制御を行う部分である。なお、この指令部８は、例えばスイッチング電源装置１が車載用である場合には、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）などから構成される。 Further, the command unit 8 sets the minimum regulation input voltage Vin (reg), the reference input current Iin (ref), the reference output voltage Vout (ref), and the maximum duty ratio, which are predetermined reference values, in the switching power supply device 1 respectively. While outputting to the memory | storage part 71, the determination result by the control part 72 is received from the output part 74, and is a part which controls the switching power supply device 1 by this. In addition, this instruction | command part 8 is comprised from ECU (Electric Control Unit) etc., for example, when the switching power supply device 1 is vehicle-mounted, for example.

ここで、整流回路４および平滑回路５が本発明における「出力回路」の一具体例に対応し、記憶部７が本発明における「記憶手段」の一具体例に対応する。また、制御部７２が、本発明における「判断手段」および「デューティ比検出手段」の一具体例に対応する。 Here, the rectifier circuit 4 and the smoothing circuit 5 correspond to a specific example of “output circuit” in the present invention, and the storage unit 7 corresponds to a specific example of “storage means” in the present invention. The control unit 72 corresponds to a specific example of “determination means” and “duty ratio detection means” in the present invention.

次に、以上のような構成のスイッチング電源装置の動作について説明する。まず、スイッチング電源装置１の基本動作について説明する。 Next, the operation of the switching power supply device configured as described above will be described. First, the basic operation of the switching power supply device 1 will be described.

スイッチング回路２は、高圧バッテリ１１から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して供給される直流入力電圧Ｖinをスイッチングして入力交流電圧を生成し、これをトランス３の１次側巻線３１に供給する。トランス３の２次側巻線３２Ａ，３２Ｂからは、変圧（ここでは、降圧）された出力交流電圧が取り出される。 The switching circuit 2 switches the DC input voltage Vin supplied from the high voltage battery 11 via the input terminals T 1 and T 2 to generate an input AC voltage, and supplies this to the primary winding 31 of the transformer 3. From the secondary windings 32 A and 32 B of the transformer 3, an output AC voltage that has been transformed (here, stepped down) is taken out.

整流回路４は、この出力交流電圧を整流ダイオード４Ａ，４Ｂによって整流する。これにより、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間に整流出力が発生する。 The rectifier circuit 4 rectifies the output AC voltage by the rectifier diodes 4A and 4B. As a result, a rectified output is generated between the output line LO and the ground line LG.

平滑回路５は、この出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間に生じる整流出力を平滑化し、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutを出力する。そしてこの直流出力電圧Ｖoutにより、負荷１２が駆動される。 The smoothing circuit 5 smoothes the rectified output generated between the output line LO and the ground line LG, and outputs the DC output voltage Vout from the output terminals T3 and T4. The load 12 is driven by the DC output voltage Vout.

また、この直流出力電圧Ｖoutは、出力電圧検出回路６３によって随時検出されている。この出力電圧検出回路６３から出力される直流出力電圧Ｖoutに応じた電圧Ｖ３は、制御部７２へ出力され、直流出力電圧Ｖoutの大きさに応じたデューティ比からなる制御パルスが、駆動回路７３へ出力される。そしてこの制御パルスに基づく駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４が、それぞれスイッチング回路２内のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４へ供給され、直流出力電圧Ｖoutが一定に保たれるように制御がなされる。具体的には、直流出力電圧Ｖoutが所定の電圧よりも高い場合には、制御パルスのデューティ比が低くなることで、直流出力電圧Ｖoutが低下する。一方、逆に直流出力電圧Ｖoutが所定の定格電圧よりも低い場合には、制御パルスのデューティ比が高くなることで、直流出力電圧Ｖoutが増加する。 The DC output voltage Vout is detected by the output voltage detection circuit 63 as needed. The voltage V3 corresponding to the DC output voltage Vout output from the output voltage detection circuit 63 is output to the control unit 72, and a control pulse having a duty ratio corresponding to the magnitude of the DC output voltage Vout is supplied to the drive circuit 73. Is output. The drive signals SG1 to SG4 based on the control pulse are supplied to the switching elements S1 to S4 in the switching circuit 2, respectively, and control is performed so that the DC output voltage Vout is kept constant. Specifically, when the direct-current output voltage Vout is higher than a predetermined voltage, the direct-current output voltage Vout is lowered by decreasing the duty ratio of the control pulse. On the other hand, when the DC output voltage Vout is lower than the predetermined rated voltage, the DC output voltage Vout increases as the duty ratio of the control pulse increases.

次に、図１〜図３を参照して、本発明の主な特徴である、制御部７２による故障状態の判断処理について詳細に説明する。ここで、図３は、制御部７２による故障状態の判断処理を流れ図で表したものである。 Next, the failure state determination processing by the control unit 72, which is the main feature of the present invention, will be described in detail with reference to FIGS. Here, FIG. 3 shows a failure state determination process by the control unit 72 in a flowchart.

まず、制御部７２が、記憶部７１に記憶されている基準出力電流Ｉout（ref）に基づいて、前述の（４）式を用いることにより、基準入力電流Ｉin（ref）を算出する（ステップＳ１０１）。なお、算出された基準入力電流Ｉin（ref）は、記憶部７１に記憶され、以下の判断処理の際に用いられる。 First, the control unit 72 calculates the reference input current Iin (ref) based on the reference output current Iout (ref) stored in the storage unit 71 by using the above-described equation (4) (step S101). ). The calculated reference input current Iin (ref) is stored in the storage unit 71 and used in the following determination process.

次に、入力電圧検出回路６１、入力電流検出回路６２および出力電圧検出回路６３が、それぞれ、直流入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinおよび直流出力電圧Ｖoutを検出する（ステップＳ１０２）。 Next, the input voltage detection circuit 61, the input current detection circuit 62, and the output voltage detection circuit 63 detect the DC input voltage Vin, the input current Iin, and the DC output voltage Vout, respectively (step S102).

次に、制御部７２は、記憶部７１に記憶されている最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）および基準出力電圧Ｖout（ref）と、ステップＳ１０１で算出された基準入力電流Ｉin（ref）と、ステップＳ１０２で検出された直流入力電圧Ｖin、直流出力電圧Ｖoutおよび基準出力電流Ｉout（ref）との間で、前述の（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かを判定する（ステップＳ１０３）。 Next, the control unit 72 includes the minimum regulation input voltage Vin (reg) and the reference output voltage Vout (ref) stored in the storage unit 71, the reference input current Iin (ref) calculated in step S101, and the step It is determined whether or not all of the above-described equations (1) to (3) are satisfied among the DC input voltage Vin, the DC output voltage Vout and the reference output current Iout (ref) detected in S102 (step S103). ).

ここで、これら（１）式〜（３）式の少なくとも１つを満たしていないと判定された場合には（ステップＳ１０３：Ｎ）、制御部７２は、スイッチング電源装置１の出力電圧−出力電流特性が図２の故障状態領域Ｆ０外にあることから、現在正常状態であると判断し（ステップＳ１０４）、処理がステップＳ１０２へと戻る。このようにして、直流出力電圧Ｖoutに加えて出力電流Ｉoutも考慮したうえで、すなわち、出力電流Ｉoutが過電流であるか否かも考慮したうえで、スイッチング電源装置１の故障判断がなされる。
Here, when it is determined that at least one of the equations (1) to (3) is not satisfied (step S103: N), the control unit 72 outputs the output voltage-output current of the switching power supply device 1. Since the characteristic is outside the failure state area F0 of FIG. 2, it is determined that the current state is normal (step S104), and the process returns to step S102. Thus, taking into account also the output current Iout in addition to the DC output voltage Vout, i.e., in example cormorants output current Iout considering might whether an over-current, the failure judgment switching power supply unit 1 is made .

一方、ステップＳ１０３において、（１）式〜（３）式をすべて満たしていると判定された場合には（ステップＳ１０３：Ｙ）、制御部７２は次に、自身から駆動回路７３へ出力される制御信号のデューティ比、または駆動回路７３からスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４へ出力されるスイッチング信号ＳＧ１〜ＳＧ４のデューティ比を検出し（ステップＳ１０５）、この検出デューティ比が最大デューティ比と等しいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。 On the other hand, when it is determined in step S103 that all the expressions (1) to (3) are satisfied (step S103: Y), the control unit 72 then outputs the drive circuit 73 from itself to the drive circuit 73. The duty ratio of the control signal or the duty ratio of the switching signals SG1 to SG4 output from the drive circuit 73 to the switching elements S1 to S4 is detected (step S105), and whether or not this detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio is determined. Determination is made (step S106).

ここで、検出デューティ比が最大デューティ比と等しくない（最大デューティ比まで達していない）と判定された場合には（ステップＳ１０６：Ｎ）、制御部７２は、スイッチング電源装置１の出力電圧−出力電流特性が図２の故障状態領域Ｆ０内にあるが、デューティ比を高めて直流出力電圧Ｖoutをさらに増加させる余地があることから、正常状態であると判断し（ステップＳ１０４）、処理がステップＳ１０２へと戻る。 Here, when it is determined that the detected duty ratio is not equal to the maximum duty ratio (not reaching the maximum duty ratio) (step S106: N), the control unit 72 outputs the output voltage-output of the switching power supply device 1. Although the current characteristics are in the failure state region F0 in FIG. 2, there is room for further increasing the DC output voltage Vout by increasing the duty ratio, so that it is determined that the current state is normal (step S104), and the process is step S102. Return to.

一方、検出デューティ比が最大デューティ比と等しい（最大デューティ比まで達している）と判定された場合には（ステップＳ１０６：Ｙ）、制御部７２は、スイッチング電源装置１の出力電圧−出力電流特性が故障状態領域Ｆ０内にあり、かつ、デューティ比を高めて直流出力電圧Ｖoutをさらに増加させる余地はないことから、故障状態であると判断する（ステップＳ１０７）。そして、制御部７２は、故障状態である旨の判断結果を出力部７４を介して指令部８へ出力する（ステップＳ１０８）ことにより、故障状態の判断処理が終了する。なお、その後は、指令部８によって、この故障状態に対する適切な処理がなされることとなる。 On the other hand, when it is determined that the detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio (has reached the maximum duty ratio) (step S106: Y), the control unit 72 outputs the output voltage-output current characteristics of the switching power supply device 1. Is in the failure state region F0, and there is no room for further increasing the DC output voltage Vout by increasing the duty ratio, so that it is determined that the state is a failure state (step S107). Then, the control unit 72 outputs a determination result indicating that it is in a failure state to the command unit 8 via the output unit 74 (step S108), whereby the failure state determination process ends. After that, the command unit 8 performs appropriate processing for this failure state.

以上のように、本実施の形態では、制御部７２が、直流入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinおよび直流出力電圧Ｖoutの検出値と、記憶部７１に記憶されている最低レギュレーション入力電圧Ｖin（reg）、基準入力電流Ｉin（ref）および基準出力電圧Ｖout（ref）との間で、上記（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かを判定し、その判定結果に基づいてスイッチング電源装置１が故障状態であるか否かを判断するようにしたので、直流出力電圧Ｖoutに加え、出力電流Ｉoutも考慮したうえで故障判断を行うことができ、出力電流Ｉoutが過電流となった場合でも、装置の故障判断を正確に行うことが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the control unit 72 detects the detected values of the DC input voltage Vin, the input current Iin, and the DC output voltage Vout, and the minimum regulation input voltage Vin (reg) stored in the storage unit 71. , It is determined whether or not all of the above equations (1) to (3) are satisfied between the reference input current Iin (ref) and the reference output voltage Vout (ref), and the switching power supply device is based on the determination result Since it is determined whether or not 1 is in a failure state, the failure determination can be made in consideration of the output current Iout in addition to the DC output voltage Vout, and the output current Iout becomes an overcurrent. However, it is possible to accurately determine the failure of the device.

また、（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かを判定することに加え、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をパルス幅変調により駆動する際のデューティ比（検出デューティ比）が最大デューティ比と等しいか否かをさらに判定し、その判定結果をも考慮して故障判断を行うようにしたので、（１）式〜（３）式に加え、デューティ比を高めて直流出力電圧Ｖoutをさらに増加させる余地があるか否かを考慮したうえで判断することができ、より正確な故障判断を行うことが可能となる。また、検出した信号の位置（例えば、制御部７２から駆動回路７３へ出力される制御信号や、駆動回路７３からスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４へ出力されるスイッチング信号ＳＧ１〜ＳＧ４）から、故障の位置を特定することも可能となる。 In addition to determining whether or not all of the equations (1) to (3) are satisfied, the duty ratio (detection duty ratio) when driving the switching elements S1 to S4 by pulse width modulation is the maximum duty ratio. Since it is further determined whether or not they are equal and the failure determination is made in consideration of the determination result, in addition to the equations (1) to (3), the duty ratio is increased to further increase the DC output voltage Vout. It is possible to make a determination in consideration of whether there is room for the failure to occur, and it is possible to make a more accurate failure determination. Further, the position of the failure is determined from the position of the detected signal (for example, the control signal output from the control unit 72 to the drive circuit 73 or the switching signals SG1 to SG4 output from the drive circuit 73 to the switching elements S1 to S4). It is also possible to specify.

また、この制御部７２による故障状態の判断処理を、例えばマイクロコンピュータなどのソフトウェア処理で行うようにしたので、ハードウェアで構成した場合と比べて、スイッチング電源装置１の全体構成を簡素化することができる。 In addition, since the determination process of the failure state by the control unit 72 is performed by software processing such as a microcomputer, the overall configuration of the switching power supply device 1 is simplified as compared with the case where it is configured by hardware. Can do.

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

上記第１の実施の形態においては、スイッチング電源装置１の出力側に負荷１２を接続した場合の故障判断について説明したが、本実施の形態では、出力側に負荷１２に加え、低圧バッテリ１３を接続した場合の故障判断について説明する。なお、説明の簡潔化を図るため、以下、第１の実施の形態と同様の部位については、同じ符号を付して説明する。 In the first embodiment, the failure determination when the load 12 is connected to the output side of the switching power supply device 1 has been described. However, in this embodiment, the low voltage battery 13 is added to the output side in addition to the load 12. The failure determination when connected will be described. In order to simplify the description, the same parts as those in the first embodiment will be described below with the same reference numerals.

図４は、本実施の形態に係る電圧変換システムの構成を表すものである。この電圧変換システムは、スイッチング電源装置１と指令部８とから構成され、スイッチング電源装置１の出力側（出力端子Ｔ３，Ｔ４の間）に、負荷１２および低圧バッテリ１３が互いに並列接続されている。そしてこのスイッチング電源装置１から出力される直流出力電圧Ｖoutによって、低圧バッテリ１３に給電されると共に、負荷１２が駆動されるようになっている。なお、この低圧バッテリ１３が、本発明における「バッテリ」の一具体例に対応する。 FIG. 4 shows the configuration of the voltage conversion system according to the present embodiment. This voltage conversion system includes a switching power supply device 1 and a command unit 8, and a load 12 and a low voltage battery 13 are connected in parallel to each other on the output side (between output terminals T3 and T4) of the switching power supply device 1. . Then, the DC output voltage Vout output from the switching power supply 1 supplies power to the low voltage battery 13 and drives the load 12. The low voltage battery 13 corresponds to a specific example of “battery” in the present invention.

次に、本実施の形態に係る制御部７２による故障状態の判断処理について説明する。 Next, the failure state determination process by the control unit 72 according to the present embodiment will be described.

まず、本実施の形態では、基準出力電圧Ｖout（ref）が、低圧バッテリ１３の充電電圧（低圧バッテリ電圧Ｖｂ）よりも高く設定されるようになっている。これにより、スイッチング電源装置１の出力側に低圧バッテリ１３が接続された状態でも、低圧バッテリ電圧Ｖｂや低圧バッテリ１３の充放電電流などにより、直流出力電圧Ｖoutの検出が妨げられることはない。 First, in the present embodiment, the reference output voltage Vout (ref) is set higher than the charging voltage (low voltage battery voltage Vb) of the low voltage battery 13. Thus, even when the low voltage battery 13 is connected to the output side of the switching power supply device 1, detection of the DC output voltage Vout is not hindered by the low voltage battery voltage Vb, the charge / discharge current of the low voltage battery 13, and the like.

また、本実施の形態の判断部７２は、直流出力電圧Ｖoutが低圧バッテリ電圧Ｖｂよりも高い場合に、前述の（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かの判定を行うようになっている。これは、図４に示した回路構成では、低圧バッテリ１３が十分に充電されているような場合には、低圧バッテリ電圧Ｖｂが直流出力電圧Ｖoutと等しくなり、常に（３）式が満たされる、すなわち検出された直流出力電圧Ｖoutが基準出力電圧Ｖout（ref）以下になってしまうからである。よって、このように構成したことにより、（３）式の判定が正確に行われるようになる。 In addition, the determination unit 72 of the present embodiment determines whether or not all of the above-described expressions (1) to (3) are satisfied when the DC output voltage Vout is higher than the low voltage battery voltage Vb. It has become. In the circuit configuration shown in FIG. 4, when the low voltage battery 13 is sufficiently charged, the low voltage battery voltage Vb becomes equal to the DC output voltage Vout, and the expression (3) is always satisfied. That is, the detected DC output voltage Vout becomes lower than the reference output voltage Vout (ref). Therefore, with this configuration, the determination of equation (3) can be performed accurately.

なお、直流出力電圧Ｖoutが低圧バッテリ電圧Ｖｂよりも高い場合とは、例えば低圧バッテリ１３が十分には充電されていないような場合や、図４の出力端子Ｔ３と低圧バッテリ１３との間に抵抗器などが設けられ、そこで電圧降下が生じているような場合などが挙げられる。 Note that the case where the DC output voltage Vout is higher than the low voltage battery voltage Vb is, for example, a case where the low voltage battery 13 is not sufficiently charged, or a resistance between the output terminal T3 and the low voltage battery 13 in FIG. For example, a case where a voltage drop is generated there is provided.

以上のように、本実施の形態では、制御部７２が、直流出力電圧Ｖoutが低圧バッテリ１３の充電電圧（低圧バッテリ電圧Ｖｂ）よりも高い場合において、上記（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かを判定すると共に、基準出力電圧Ｖout（ref）が低圧バッテリ電圧Ｖｂよりも高くなるように設定したので、この低圧バッテリ電圧Ｖｂや低圧バッテリ１３の充放電電流などによって故障判断（直流出力電圧Ｖoutの検出など）が妨げられることはなく、第１の実施の形態における効果に加え、出力側にバッテリを接続した場合でも、装置の故障判断を正確に行うことが可能となる。 As described above, in the present embodiment, when the control unit 72 has the DC output voltage Vout higher than the charging voltage (low voltage battery voltage Vb) of the low voltage battery 13, the above equations (1) to (3) are expressed. It is determined whether or not all are satisfied, and the reference output voltage Vout (ref) is set to be higher than the low voltage battery voltage Vb. Therefore, a failure determination is made based on the low voltage battery voltage Vb, the charge / discharge current of the low voltage battery 13 and the like ( Detection of the DC output voltage Vout, etc.) is not hindered, and in addition to the effects of the first embodiment, even when a battery is connected to the output side, it is possible to accurately determine the failure of the apparatus.

以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the first and second embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態では、（１）式〜（３）式をすべて満たすか否かを判定することに加え、検出デューティ比が最大デューティ比と等しいか否かをさらに判定し、それらの判定結果に基づいて、スイッチング電源装置１の故障判断を行う場合について説明したが、例えば（１）式〜（３）式の判定結果のみで故障判断を行うようにしてもよい。このように構成した場合、上記実施の形態よりも簡易な構成とすることができ、判断処理をより迅速に行うことが可能となる。また、逆に上記実施の形態における判定に加え、さらに制御部７２が、このデューティ比の時間変化量を検出し、検出されたこのデューティ比の時間変化量をも考慮して、故障か否かの判断を行うようにしてもよい。このように構成した場合、デューティ比が増加傾向にあるのか、あるいは減少傾向にあるのかを考慮することができ、より詳細な故障判断をすることが可能となる。なお、この場合の制御部７２が、本発明における「デューティ比変化量検出手段」の一具体例に対応する。 For example, in the above embodiment, in addition to determining whether or not all of the expressions (1) to (3) are satisfied, it is further determined whether or not the detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio, and the determination Although the case where the failure determination of the switching power supply device 1 is performed based on the result has been described, for example, the failure determination may be performed using only the determination results of the equations (1) to (3). When configured in this manner, the configuration can be made simpler than that of the above-described embodiment, and determination processing can be performed more quickly. Conversely, in addition to the determination in the above embodiment, the control unit 72 further detects the time change amount of the duty ratio, and considers the detected time change amount of the duty ratio to determine whether or not there is a failure. You may make it judge. When configured in this way, it is possible to consider whether the duty ratio tends to increase or decrease, and a more detailed failure determination can be made. Note that the control unit 72 in this case corresponds to a specific example of “duty ratio change amount detection means” in the present invention.

また、上記実施の形態では、図２に示したように、スイッチング電源装置１における故障の有無のみを判断する場合について説明したが、例えば図４に示したように、故障の有無に加え、故障の程度を多段階（この場合、軽故障状態、中故障状態および重故障状態の３段階）に判断するようにしてもよい。具体的には、それぞれ複数（この場合、３つ）の基準出力電圧Ｖout（ref1），Ｖout（ref2），Ｖout（ref3）および基準出力電流Ｉout（ref1），基準出力電流Ｉout（ref2），基準出力電流Ｉout（ref3）を記憶部７１に記憶するようにし、これら複数の基準値を用いて、スイッチング電源装置１の出力電圧−出力電流特性において、複数の故障状態領域Ｆ１〜Ｆ３を設けるようにする。そしてこれら複数の故障状態領域を、それぞれ軽故障状態領域Ｆ１、中故障状態領域Ｆ２および重故障状態領域Ｆ３として設定すれば、制御部７２が故障の有無だけでなく、故障の程度についても判断することが可能となる。 In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the case where only the presence / absence of a failure is determined in the switching power supply apparatus 1 has been described. However, for example, as shown in FIG. May be determined in multiple stages (in this case, three stages of a minor failure state, a middle failure state, and a major failure state). Specifically, a plurality (three in this case) of reference output voltages Vout (ref1), Vout (ref2), Vout (ref3), reference output current Iout (ref1), reference output current Iout (ref2), and reference The output current Iout (ref3) is stored in the storage unit 71, and a plurality of failure state regions F1 to F3 are provided in the output voltage-output current characteristics of the switching power supply device 1 using the plurality of reference values. To do. If these plurality of failure state regions are set as a light failure state region F1, a medium failure state region F2, and a serious failure state region F3, respectively, the control unit 72 determines not only the presence / absence of failure but also the degree of failure. It becomes possible.

また、上記実施の形態では、制御部７２による故障状態の判断結果を指令部８へ出力する場合について説明したが、これに加えて、例えば（１）式〜（３）式がすべて満たされている時間の履歴情報等を、出力部７４から指令部８へ出力するようにしてもよい。このように構成した場合、この履歴情報を利用することで、指令部８からより適切な制御がなされ得る。具体的には、例えば、これらの式を満たす時間に応じて、指令部８から記憶部７１へ出力する基準値を変化させるようにすれば、より厳密な故障判断を行うことが可能となる。また、このような履歴情報を、記憶部７１に記憶させておくようにしてもよい。このように構成した場合、記憶されている履歴情報を利用することで、例えばスイッチング電源装置１の寿命等を判断することも可能となる。 In the above embodiment, the case where the determination result of the failure state by the control unit 72 is output to the command unit 8 has been described. In addition to this, for example, all of the equations (1) to (3) are satisfied. It is also possible to output history information and the like of the current time from the output unit 74 to the command unit 8. When configured in this manner, more appropriate control can be performed from the command unit 8 by using the history information. Specifically, for example, if the reference value output from the command unit 8 to the storage unit 71 is changed according to the time satisfying these equations, it becomes possible to make a more strict failure determination. Further, such history information may be stored in the storage unit 71. In the case of such a configuration, for example, the lifetime of the switching power supply device 1 can be determined by using the stored history information.

また、上記実施の形態では、スイッチング回路２をいわゆるフルブリッジ型により構成した場合について説明してきたが、例えばいわゆるハーフブリッジ型やチョッパ型、フォワード型、フライバック型などの種々の構成に適用することが可能である。 Moreover, although the case where the switching circuit 2 is configured by a so-called full bridge type has been described in the above embodiment, the present invention is applied to various configurations such as a so-called half bridge type, a chopper type, a forward type, and a flyback type. Is possible.

また、上記実施の形態では、（１）〜（３）式内の基準値を記憶部７１に記憶しておく場合について説明したが、これらの基準値を、スイッチング電源装置１の外部（例えば、指令部８など）から制御部７２へ直接入力するように構成してもよい。 Moreover, although the case where the reference values in the equations (1) to (3) are stored in the storage unit 71 has been described in the above embodiment, these reference values are stored outside the switching power supply device 1 (for example, It may be configured to directly input to the control unit 72 from the command unit 8 or the like.

さらに、上記実施の形態では、入力電流検出回路６２をカレントトランス６２０を用いて構成したが、この入力電流検出回路６２を、例えばホールセンサを用いて構成するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the input current detection circuit 62 is configured using the current transformer 620. However, the input current detection circuit 62 may be configured using, for example, a Hall sensor.

本発明の第１の実施の形態に係る電圧変換システムの構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the voltage conversion system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 式によって規定される故障領域を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the failure area | region prescribed | regulated by a type | formula. 故障状態の判断処理を表す流れ図である。It is a flowchart showing the judgment process of a failure state. 本発明の第２の実施の形態に係る電圧変換システムの構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of the voltage conversion system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の変形例に係る故障領域を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the failure area | region which concerns on the modification of this invention.

Explanation of symbols

１…スイッチング電源装置、１１…高圧バッテリ、１２…負荷、１３…低圧バッテリ、２…スイッチング回路、３…トランス、３１…１次側巻線、３２Ａ，３２Ｂ…２次側巻線、４…整流回路、４Ａ，４Ｂ…整流ダイオード、５…平滑回路、５１…チョークコイル、５２…出力平滑コンデンサ、６１…入力電圧検出回路、６２…入力電流検出回路、６３…出力電圧検出回路、７１…記憶部、７２…制御部、７３…駆動回路、７４…出力部、８…指令部、Ｓ１〜Ｓ４…スイッチング素子、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｐ０…出力電圧垂下点、Ｉ０…垂下電流、Ｐ１，Ｐ２…接続点、Ｖin…直流入力電圧、Ｉin…入力電流、Ｖout…直流出力電圧、Ｉout…出力電流、Ｖout（ref），Ｖout（ref1），Ｖout（ref2），Ｖout（ref3）…基準出力電圧、Ｖｂ…低圧バッテリ電圧、Ｉout（ref），Ｉout（ref1）Ｉout（ref2），Ｉout（ref3）…基準出力電流、Ｆ０…故障領域、Ｆ１…軽故障領域、Ｆ２…中故障領域、Ｆ３…重故障領域、Ｖ１〜Ｖ３…電圧、ＳＧ１〜ＳＧ４…スイッチング信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switching power supply device, 11 ... High voltage battery, 12 ... Load, 13 ... Low voltage battery, 2 ... Switching circuit, 3 ... Transformer, 31 ... Primary side winding, 32A, 32B ... Secondary side winding, 4 ... Rectification Circuit: 4A, 4B ... Rectifier diode, 5 ... Smoothing circuit, 51 ... Choke coil, 52 ... Output smoothing capacitor, 61 ... Input voltage detection circuit, 62 ... Input current detection circuit, 63 ... Output voltage detection circuit, 71 ... Memory , 72 ... control unit, 73 ... drive circuit, 74 ... output unit, 8 ... command unit, S1 to S4 ... switching element, T1, T2 ... input terminal, T3, T4 ... output terminal, L1H ... primary high voltage line, L1L: Primary low-voltage line, LO: Output line, LG: Ground line, P0: Output voltage droop point, I0 ... Droop current, P1, P2 ... Connection point, Vin ... DC input voltage, Iin ... Input current, Vout ... DC output voltage, Iout ... output current, Vout (ref), Vout (ref1), Vout (ref2), Vout (ref3) ... reference output voltage, Vb ... low voltage battery voltage, Iout (ref), Iout (ref1) Iout ( ref2), Iout (ref3) ... reference output current, F0 ... failure region, F1 ... light failure region, F2 ... medium failure region, F3 ... major failure region, V1-V3 ... voltage, SG1-SG4 ... switching signal.

Claims

When a load is connected to the output side, and the output current flowing to the load becomes an overcurrent and becomes a drooping state, the drooping characteristic that the output current increases as the output voltage droops is shown. A switching power supply device
A switching element that switches a DC input voltage to generate a pulse voltage;
A transformer for transforming the pulse voltage;
An output circuit that generates a DC output voltage based on the pulse voltage transformed by the transformer and outputs the DC output voltage to the load;
An input voltage detection circuit for detecting the DC input voltage Vin;
An input current detection circuit for detecting an input current Iin flowing through the primary side of the transformer;
An output voltage detection circuit for detecting the DC output voltage Vout;
Judging means for judging whether or not the DC input voltage, the input current and the DC output voltage satisfy the following formulas (1) to (3), and judging whether or not there is a failure based on the judgment result; equipped with a,
The determination means includes
When it is determined that at least one of the expressions (1) to (3) is not satisfied, it is determined that the state is normal,
When it is determined that all of the expressions (1) to (3) are satisfied, it is determined that there is a possibility of a failure state .
Vin ≧ Vin (reg) (1)
Iin ≤ Iin (ref) (2)
Vout ≦ Vout (ref) (3)
However, Vin (reg): Minimum regulation input voltage Iin (ref): Reference input current Vout (ref): Reference output voltage smaller than the input current that defines the droop point of the output voltage vs. output current characteristics

A battery is further connected to the output side, and the reference output voltage Vout (ref) is set to be higher than the battery voltage,
2. The switching according to claim 1, wherein the determination unit determines whether or not the expressions (1) to (3) are satisfied when the DC output voltage is higher than a voltage of the battery. Power supply.

A duty ratio detecting means for detecting a duty ratio when driving the switching element by pulse width modulation;
The determination means includes
If it is determined that all of the expressions (1) to (3) are satisfied, and it is determined that there is a possibility of a failure state, the duty ratio detected by the duty ratio detection means is further increased. Is equal to a predetermined maximum duty ratio,
When it is determined that the detected duty ratio is not equal to the maximum duty ratio, it is determined to be a normal state,
3. The switching power supply device according to claim 1 , wherein when it is determined that the detected duty ratio is equal to the maximum duty ratio, it is determined that a failure has occurred . 4.

Further comprising a duty ratio change amount detecting means for detecting a time change amount of the duty ratio;
The switching power supply according to claim 3, wherein the determination unit determines whether or not there is a failure in consideration of a detected time change amount of the duty ratio.

5. The switching according to claim 1, wherein the determination unit determines the degree of failure in multiple stages based on a plurality of reference input currents and a plurality of reference output voltages. Power supply.

The switching power supply according to any one of claims 1 to 5, further comprising output means for outputting history information of a time when the expressions (1) to (3) are satisfied. apparatus.

7. The storage device according to claim 1, further comprising storage means for storing at least one of the minimum regulation input voltage, the reference input current, and the reference output voltage. Switching power supply.