[發(fā)明專利]DC-DC轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410282903.3
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104253413A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 木下晉宏;小林遼
• 申請（專利權(quán)）人: 歐姆龍汽車電子株式會社
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122;H02M3/155
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將直流電源的電壓升壓或降壓后提供給負載的DC-DC轉(zhuǎn)換器(直流-直流轉(zhuǎn)換裝置)，尤其涉及具備直流電源被反接時的保護功能的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

例如，在汽車中搭載著DC-DC轉(zhuǎn)換器，作為用于向各種車載設(shè)備或電路提供直流電壓的電源裝置。一般情況下，DC-DC轉(zhuǎn)換器具有由開關(guān)元件、線圈、電容等構(gòu)成的電壓轉(zhuǎn)換電路(升壓電路或降壓電路)，通過高速地對直流電源的電壓進行開關(guān)，來輸出升壓或降壓后的直流電壓。

在這樣的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，當直流電源的正極和負極誤與輸入端子反接時，大電流流向電路導(dǎo)致元件被破壞。因此，一直以來設(shè)置了即使直流電源被反接也使得元件不被破壞的反接保護電路。在后述的日本專利文獻1、2中示出設(shè)置有這樣的反接保護電路的電源裝置。

在日本專利文獻1中，反接保護用的FET(場效應(yīng)晶體管)與過電壓保護用的FET串聯(lián)連接，另外設(shè)置有檢測直流電源的電壓的電壓檢測電路。然后，在電源開關(guān)接通的狀態(tài)下，當電壓檢測電路得到的檢測電壓超過預(yù)定值時，過電壓保護用的FET截止(OFF)，防止電力轉(zhuǎn)換電路的電路元件被破壞。另外，在直流電源反接的狀態(tài)下，當接通電源開關(guān)時，反接保護用的FET截止(OFF)，防止電力轉(zhuǎn)換電路的電路元件被破壞。

在專利文獻2中，在電源供給路徑上設(shè)置當電源正向連接時導(dǎo)通(ON)而電源反方向連接時截止(OFF)的反接保護用的FET，并且設(shè)置使該FET的輸出升壓的升壓電路。然后，根據(jù)升壓電路的輸出使FET導(dǎo)通，由此即使在電源電壓低的情況下也能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓。

另外，在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，當與輸出端子連接的負載產(chǎn)生短路時，也會導(dǎo)致大電流流向電路而使元件被破壞。作為其對策，在后述的專利文獻3中記載了具備過電流保護功能和短路保護功能的電源裝置，該過電流保護功能根據(jù)第1基準值來限制流向升壓電路的開關(guān)元件的電流，該短路保護功能根據(jù)大于第1基準值的第2基準值高速地限制該電流。

圖9示出具備針對直流電源的反接的保護電路的現(xiàn)有DC-DC轉(zhuǎn)換器的一例。DC-DC轉(zhuǎn)換器200具備輸入端子61、輸入濾波器51、升壓電路52、輸出濾波器53、輸出端子62、控制部54、FET驅(qū)動電路55以及反接保護用的FET60。在輸入端子61上連接直流電源50，在輸出端子62上連接負載70。

升壓電路52是由線圈56、開關(guān)用的FET57、同步整流用的FET58和電容59構(gòu)成的公知電路。FET57和FET58根據(jù)由FET驅(qū)動電路55提供的脈沖信號(PWM信號)交替地進行導(dǎo)通/截止。即，當FET57導(dǎo)通時，F(xiàn)ET58截止，當FET58導(dǎo)通時，F(xiàn)ET57截止。FET60根據(jù)來自控制部54的控制信號而始終成為導(dǎo)通狀態(tài)。FET57、FET58、FET60分別反向并聯(lián)連接二極管57a、58a、60a(漏極/源極間的寄生二極管)。

在升壓電路52中經(jīng)由輸入濾波器51輸入直流電源50的電壓。利用FET57的導(dǎo)通/截止動作，使直流電源50的電壓進行開關(guān)，在線圈56中產(chǎn)生高電壓。該高電壓通過FET58的二極管58a被整流，通過電容59被平滑化，然后作為升壓后的直流電壓經(jīng)由輸出濾波器53被提供給負載70。

在反接直流電源50時即直流電源50的負極與輸入端子61連接、正極與地連接時，F(xiàn)ET60成為截止(OFF)狀態(tài)。另外，因為FET60的二極管60a的陰極與直流電源50的正極連接，所以二極管60a成為非導(dǎo)通狀態(tài)。因此，大電流沒有流向直流電源50的正極→地→FET60→FET57→線圈56→輸入濾波器51→直流電源50的負極的路徑，從而防止處于該路徑的電路元件被破壞。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-51919號公報

專利文獻2：日本特開2006-14491號公報

專利文獻3：日本特開2012-157191號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

在圖9所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器200中，有時開關(guān)用的FET57中發(fā)生短路故障。所謂短路故障是指FET57的源極/漏極間被固定為導(dǎo)通狀態(tài)且FET57始終導(dǎo)通而不能截止的故障。在產(chǎn)生這樣的短路故障的情況下，即使讓與FET57串聯(lián)連接的反接保護用的FET60截止，也由于FET60的二極管60a相對于直流電源50成為正向，因而在圖10中用粗箭頭所示的大電流通過FET57和二極管60a而流動。即，F(xiàn)ET60的截止不能阻止大電流，由于該大電流繼續(xù)流動，而導(dǎo)致處于電流路徑的電路元件被破壞。