DE112017001909T5 - Power source means - Google Patents

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DE112017001909T5
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Kazuhiro Shirakawa
Masaki Kanesaki
Keisuke Tani
Takuro TSUTSUI
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Denso Corp
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Abstract

Eine Stromquellenvorrichtung (20), die eine Push-Pull-Inverterschaltung (21) umfasst, die dafür ausgestaltet ist, einen Wechselstrom an eine kapazitive Entladungslast (31) auszugeben, umfasst eine Steuerungsvorrichtung (40), die dafür ausgestaltet ist, Schalter (SW1, SW2) im Wechsel mit einer Ansteuerungsfrequenz anzusteuern, die maximal so groß ist wie eine Resonanzfrequenz einer Resonanzschaltung (30), die einen sekundärseitigen entsprechenden Wert der separaten Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite eines Transformators (Tr) und die Kapazität der Entladungslast aufweist und die nahe der Resonanzfrequenz liegt, und ein Verhältnis zwischen einer ausgebbaren Leistung der Inverterschaltung, die gemäß der Ausgangsspannung der Inverterschaltung und der Ansteuerungsfrequenz bestimmt wird, und einem Zielwert für eine der Entladungslast zugeführten Versorgungsleistung zu berechnen. In einem vorgegebenen Zeitraum stellt die Steuerungsvorrichtung eine Zeit, die dem Produkt des vorgegebenen Zeitraums und dem durch die Berechnungseinheit berechneten Verhältnis entspricht, als einen Ausgabezeitraum ein, um die Schalter während des Ausgabezeitraums im Wechsel in einen EIN-Zustand zu bringen.

Figure DE112017001909T5_0000
A current source device (20) comprising a push-pull inverter circuit (21) adapted to output an alternating current to a capacitive discharge load (31) comprises a control device (40) which is adapted to switch (SW1, SW2) alternating with a drive frequency which is at most as large as a resonant frequency of a resonant circuit (30) having a secondary side corresponding value of the separate leakage inductance of the primary and secondary side of a transformer (Tr) and the capacity of the discharge load and the is close to the resonant frequency, and a ratio between a dispersible power of the inverter circuit, which is determined according to the output voltage of the inverter circuit and the drive frequency, and a target value for the discharge load supplied supply power to calculate. In a predetermined period of time, the control device sets a time corresponding to the product of the predetermined time period and the ratio calculated by the calculation unit as an output period to alternately change the switches to an ON state during the output period.
Figure DE112017001909T5_0000

Description

[Querverweis auf verwandte Anmeldung][Cross reference to related application]

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-077264 , eingereicht am 7. April 2016, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-200351 , eingereicht am 11. Oktober 2016, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird.This application is based on the Japanese Patent Application No. 2016-077264 , filed on April 7, 2016, and the Japanese Patent Application No. 2016-200351 , filed on Oct. 11, 2016, the contents of which are hereby incorporated by reference in the present text.

[Technisches Gebiet][Technical area]

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Stromquellenvorrichtung, die eine Inverterschaltung umfasst, die dafür ausgestaltet ist, von einer Gleichspannungsquelle zugeführten Gleichstrom zu empfangen und Wechselstrom an eine Resonanzlast auszugeben, die Reihenresonanzeigenschaften aufweist.The present disclosure relates to a power source device including an inverter circuit configured to receive DC power supplied from a DC power source and to output AC power to a resonance load having series resonance characteristics.

[Allgemeiner Stand der Technik][Background of the Invention]

Eine kapazitive Last, die eine Ozonerzeugungsvorrichtung, eine Plasmaverarbeitungsvorrichtung oder dergleichen umfasst, ist dafür ausgestaltet, durch Empfangen von Hochfrequenzenergie betrieben zu werden, die von einer Hochfrequenz-Stromquellenvorrichtung zugeführt wird. Im Allgemeinen umfasst die Hochfrequenz-Stromquellenvorrichtung, die dafür ausgestaltet ist, die Energie beispielsweise der Ozonerzeugungsvorrichtung zuzuführen, einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der dafür ausgestaltet ist, einen von einer Gleichstromquelle zugeführten Gleichstrom zu empfangen, um eine Spannungseinstellung auszuführen, und eine Inverterschaltung, die dafür ausgestaltet ist, den von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zugeführten Gleichstrom zu empfangen, um eine Wechselstrom/Gleichstrom-Wandlung auszuführen.A capacitive load including an ozone generating device, a plasma processing device, or the like is configured to be operated by receiving high frequency power supplied from a high frequency power source device. In general, the high-frequency power source apparatus configured to supply the power to, for example, the ozone generating apparatus includes a DC-DC converter configured to receive a DC power supplied from a DC power source to perform voltage adjustment, and an inverter circuit, configured to receive the DC power supplied from the DC-DC converter to perform AC / DC conversion.

In einigen Fällen könnte sich eine Impedanz auf einer kapazitiven Lastseite, von der Hochfrequenz-Stromquellenvorrichtung aus betrachtet, ändern. Zum Beispiel ändert - in einem Fall der Ozonerzeugungsvorrichtung - die kapazitive Last, welche die Ozonerzeugungsvorrichtung bildet, ihre Kapazität gemäß einer angelegten Spannung und dient als eine Ersatzkapazität entsprechend dem Prozentsatz eines Entladungszeitraums in einem Zeitraum ab dem Beginn bis zum Ende der Spannungsanlegung. Bei einer solchen Änderung der Impedanz der kapazitiven Last wird die Frequenz der Inverterschaltung auf eine Frequenz eingestellt, die höher ist als eine Resonanzfrequenz, die durch die Ersatzkapazität einer Reaktanz und die kapazitive Last bestimmt wird. Des Weiteren wird in Patentliteratur 1 das Verfahren zum Steuern einer Leistung auf der Basis eines Verzögerungsphasenbetrages eines Ausgangsstroms einer Inverterschaltung beschrieben.In some cases, an impedance on a capacitive load side, as viewed from the high frequency power source device, could change. For example, in a case of the ozone generating apparatus, the capacitive load constituting the ozone generating apparatus changes its capacity according to an applied voltage and serves as a replacement capacity corresponding to the percentage of a discharge period in a period from the beginning to the end of the voltage application. In such a change in the impedance of the capacitive load, the frequency of the inverter circuit is set to a frequency higher than a resonance frequency determined by the equivalent capacity of a reactance and the capacitive load. Further, in Patent Literature 1, the method of controlling a power based on a delay phase amount of an output current of an inverter circuit will be described.

[Zitierungsliste][Citation List]

[Patentliteratur][Patent Literature]

[PTL 1] Japanisches Patent Nr. 5681943 [PTL 1] Japanese Patent No. 5681943

[Kurzdarstellung der Erfindung][Brief Description of the Invention]

In einem Fall des Verringerns einer Ausgangsleistung mit einer Verzögerungsphase (einer hohen Frequenz) wird eine Leistungsreduzierung in Verbindung mit dem Absenken eines Leistungsfaktors verwendet. Jedoch hat die hohe Frequenz den entgegenwirkenden Effekt des Erhöhens der Ausgangsleistung, und daher wird sie mit einer hohen Frequenz angesteuert, die von der Resonanzfrequenz zur Leistungsreduzierung abweicht. Daraus ergeben sich die Probleme, dass eine Zunahme eines Schaltverlustes verursacht wird und die Effizienz der Leistungswandlung verringert wird. Aus diesen Gründen muss im Fall des Ansteuerns mit einer Frequenz nahe der Verzögerungsphase der Resonanzfrequenz eine Ausgangsspannung unter Verwendung eines Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers gesteuert werden.In a case of reducing an output power having a delay phase (a high frequency), a power reduction is used in conjunction with the lowering of a power factor. However, the high frequency has the counteracting effect of increasing the output power, and therefore it is driven at a high frequency deviating from the resonance frequency for power reduction. As a result, there are problems that an increase in switching loss is caused and the efficiency of power conversion is lowered. For these reasons, in the case of driving at a frequency near the deceleration phase of the resonance frequency, an output voltage must be controlled by using a DC-DC converter.

Die vorliegende Offenbarung basiert auf den oben beschriebenen Problemen und dient vor allem dazu, ein Absinken der Effizienz der Leistungswandlung bei der Steuerung der Ausgangsleistung für eine kapazitive Last zu verhindern, während eine Leistungswandlungsvorrichtung nur durch einen Inverter implementiert wird.The present disclosure is based on the above-described problems and, more particularly, serves to prevent a lowering of the efficiency of power conversion in the control of the output power for a capacitive load while implementing a power conversion device only by an inverter.

Die vorliegende Ausgestaltung betrifft eine Stromquellenvorrichtung, die eine Inverterschaltung umfasst, die dafür ausgestaltet ist, einen von einer Gleichspannungsquelle zugeführten Gleichstrom zu empfangen und Wechselstrom an eine kapazitive Last auszugeben. Die Inverterschaltung ist eine Push-Pull-Inverterschaltung, die Folgendes umfasst: einen Transformator, der eine Primärspule mit einem Mittenabgriff und eine Sekundärspule, die magnetisch mit der Primärspule gekoppelt ist, aufweist, einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter als Halbleiterschaltelemente, die jeweils mit beiden Enden der Primärspule verbunden sind, und eine erste Diode und eine zweite Diode, die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Schalter in Sperrrichtung parallel geschaltet sind, wobei der Mittenabgriff mit einem Anschluss der Gleichspannungsquelle verbunden ist und der erste und der zweite Schalter mit dem anderen Anschluss der Gleichspannungsquelle verbunden sind. Die Stromquellenvorrichtung umfasst des Weiteren eine Ansteuerungseinheit, die dafür ausgestaltet ist, den ersten Schalter und den zweiten Schalter im Wechsel mit einer Ansteuerungsfrequenz anzusteuern, die maximal so groß ist wie eine Resonanzfrequenz einer Resonanzschaltung, die einen sekundärseitigen entsprechenden Wert der separaten Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite des Transformators und die Kapazität der kapazitiven Last umfasst und die nahe der Resonanzfrequenz liegt, und eine Berechnungseinheit, die dafür ausgestaltet ist, ein Verhältnis zwischen einer ausgebbaren Leistung der Inverterschaltung, die gemäß der Ausgangsspannung der Inverterschaltung und der Ansteuerungsfrequenz bestimmt wird, und einer Zielleistung als einen Zielwert für die Versorgungsleistung, die der kapazitiven Last zugeführt wird, zu berechnen. Die Ansteuerungseinheit nimmt, in einem vorgegebenen Zeitraum, eine Zeit, die dem Produkt des vorgegebenen Zeitraums und dem durch die Berechnungseinheit berechneten Verhältnis entspricht, als einen Ausgabezeitraum, um den ersten Schalter und den zweiten Schalter im Wechsel während des Ausgabezeitraums in einen EIN-Zustand zu bringen, und nimmt, in dem vorgegebenen Zeitraum, einen anderen Zeitraum als den Ausgabezeitraum als einen Stopp-Zeitraum, um den Strom, der von der Gleichspannungsquelle zu der Primärspule fließt, während des Stopp-Zeitraums zu sperren.The present embodiment relates to a power source device including an inverter circuit configured to receive a DC power supplied from a DC power source and output AC power to a capacitive load. The inverter circuit is a push-pull inverter circuit comprising: a transformer having a primary coil with a center tap and a secondary coil magnetically coupled to the primary coil; a first switch and a second switch as semiconductor switching elements, each with both ends of the primary coil are connected, and a first diode and a second diode, which are connected in parallel with the first and the second switch in reverse direction, the center tap is connected to a terminal of the DC voltage source and the first and the second switch with the other connection of the DC voltage source are connected. The power source device further comprises a drive unit configured to drive the first switch and the second switch in alternation with a drive frequency that is at most as large as a resonance frequency of a resonance circuit having a secondary side corresponding value separate leakage inductance of the primary and the secondary side of the transformer and the capacitance of the capacitive load and which is close to the resonance frequency, and a calculation unit configured to a ratio between a output power of the inverter circuit, which according to the output voltage of the inverter circuit and the Driving frequency is determined, and a target power as a target value for the supply power, which is supplied to the capacitive load to calculate. The driving unit takes, in a predetermined period of time, a time corresponding to the product of the predetermined time period and the ratio calculated by the calculating unit as an output period to change the first switch and the second switch to an ON state during the output period and, in the predetermined period, takes a period other than the output period as a stop period to disable the current flowing from the DC power source to the primary coil during the stop period.

Die Stromquellenvorrichtung, die dafür ausgestaltet ist, der Resonanzlast die Leistung zuzuführen, verwendet eine Push-Pull-Inverterschaltung. Auf diese Weise kann - im Vergleich zu einer Vollbrücken-Inverterschaltung - die Anzahl von Schaltelementen oder floatenden Stromquellen verringert werden, und die Ausgestaltung kann vereinfacht werden. Darüber hinaus kann das Auftreten eines Einschaltverlustes verringert werden. In der im vorliegenden Text beschriebenen Push-Pull-Inverterschaltung besteht das Risiko, dass eine Stoßspannung auftreten kann, wenn eine AUS-Operation für den Schalter ausgeführt wird, wenn ein Durchlassstrom in dem Schalter fließt. Aus diesem Grund wird die Ansteuerungsfrequenz so eingestellt, dass ein Schalterstrom die gleiche Phase oder eine vorauseilende Phase mit Bezug auf ein Ansteuerungssignal hat, und auf diese Weise kann der Schalterstrom an dem Zeitpunkt, an dem der erste Schalter und der zweite Schalter in einen AUS-Zustand gebracht werden, auf einen negativen Wert gebracht werden, und daher kann die Stoßspannung verringert werden. Das heißt, bei der Steuerung der Ausgangsleistung für die kapazitive Last kann ein Absinken der Wandlereffizienz verhindert werden, während eine Leistungswandlungsvorrichtung nur durch den Inverter implementiert wird. Es ist zu beachten, dass für den Fall, dass der Schalterstrom ausgeschaltet wird, mit der vorauseilende Phase und dem negativen Wert des Schalterstroms in dem Vollbrücken-Inverter, aufgrund der Wiederherstellungseigenschaften einer Diode eine Wiederherstellungsstoßspannung eintritt, und daher wird die Ansteuerungsfrequenz auf die Hochfrequenzseite mit Bezug auf die Resonanzfrequenz eingestellt. Andererseits wird in dem Push-Pull-Inverter für den Fall, dass der Schalterstrom ausgeschaltet wird, mit der vorauseilenden Phase und dem negativen Wert des Schalterstroms, eine „weiche“ Wiederherstellung der Diode durch die oben beschriebene Leckinduktivität des Transformators ausgeführt, und daher ist die Wiederherstellungsstoßspannung kleiner als die des Vollbrücken-Inverters.The power source device configured to supply the power to the resonance load uses a push-pull inverter circuit. In this way, as compared with a full-bridge inverter circuit, the number of switching elements or floating current sources can be reduced, and the configuration can be simplified. In addition, the occurrence of a turn-on loss can be reduced. In the push-pull inverter circuit described herein, there is a risk that a surge voltage may occur when an OFF operation is performed for the switch when a forward current flows in the switch. For this reason, the drive frequency is set so that a switch current has the same phase or a leading phase with respect to a drive signal, and thus the switch current at the time when the first switch and the second switch turn into an OFF state. Condition can be brought to a negative value, and therefore the surge voltage can be reduced. That is, in the control of the output power for the capacitive load, a decrease in the converter efficiency can be prevented while a power conversion device is implemented only by the inverter. It should be noted that, in the case where the switch current is turned off, the recovery phase and the negative value of the switch current in the full-bridge inverter due to the recovery characteristics of a diode, a recovery surge voltage occurs, and therefore, the drive frequency to the high-frequency side with Reference to the resonant frequency set. On the other hand, in the push-pull inverter, in the case where the switch current is turned off, with the leading phase and the negative value of the switch current, "soft" recovery of the diode is performed by the above-described leakage inductance of the transformer, and therefore Recovery shock voltage smaller than that of the full-bridge inverter.

Figurenlistelist of figures

Die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Offenbarung sowie weitere Aufgaben, Merkmale und vorteilhafte Auswirkungen werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. In den Zeichnungen ist Folgendes zu sehen:

  • 1 ist ein Schaubild einer elektrischen Ausgestaltung einer ersten Ausführungsform;
  • 2 ist ein Kurvendiagramm einer Änderung einer Kapazität einer kapazitiven Entladungslast;
  • 3 ist ein Schaubild eines Stromflusses, wenn eine Stoßspannung auftritt;
  • 4 ist ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung einer Schalterspannung, einen Schalterstrom und einen Ansteuerungssignal, wenn die Stoßspannung auftritt;
  • 5 ist ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung eines Laststroms, des Schalterstroms und des Ansteuerungssignal für den Fall, dass der Schalterstrom die gleiche Phase oder eine vorauseilende Phase mit Bezug auf das Ansteuerungssignal hat;
  • 6 ist ein Kurvendiagramm einer Beziehung zwischen einer Ansteuerungsfrequenz und einer Ausgangsleistung;
  • 7 ist ein Kurvendiagramm einer intermittierenden Ausgabe der ersten Ausführungsform;
  • 8 ist ein Flussdiagramm einer intermittierenden Ausgabeverarbeitung der ersten Ausführungsform;
  • 9 ist eine Ansicht des Flusses von Erregungsstrom in einer Ersatzschaltung eines Transformators;
  • 10 ist ein Zeitdiagramm für den Fall, dass der Erregungsstrom übermäßig hoch ist, wenn die Ausgabe wieder aufgenommen wird;
  • 11 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung des Umschaltens zwischen einem Ausgabezeitraum und einem Stopp-Zeitraum in der ersten Ausführungsform;
  • 12 ist ein Zeitdiagramm einer Änderung des Erregungsstroms in einem Fall des Ausführens einer Steuerung in der ersten Ausführungsform;
  • 13 ist ein Zeitdiagramm einer Änderung des Erregungsstroms in einem Fall des Ausführens einer Steuerung in einer zweiten Ausführungsform;
  • 14 ist ein Schaubild einer elektrischen Ausgestaltung einer dritten Ausführungsform;
  • 15 ist ein Schaubild einer elektrischen Ausgestaltung einer vierten Ausführungsform;
  • 16 ist ein Zeitdiagramm einer Änderung der Zwischen-Anschluss-Spannung eines Glättungskondensators;
  • 17 ist ein Diagramm der Modulation einer Ausgangsspannungsamplitude in der vorliegenden Ausführungsform;
  • 18 ist ein Zeitdiagramm einer Änderung der Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators in einem Fall des Ausführens einer Steuerung der vierten Ausführungsform;
  • 19 ist ein Kurvendiagramm jeder Frequenzkomponente einer Ausgangsspannung Vout;
  • 20 ist ein Schaubild einer elektrischen Ausgestaltung einer Modifizierung;
  • 21 ist ein Zeitdiagramm einer Änderung des Erregungsstroms im Fall des Ausführens einer Steuerung in der Modifizierung; und
  • 22 ist ein Zeitdiagramm einer Änderung des Erregungsstroms im Fall des Ausführens einer Steuerung in der Modifizierung.
The above-described object of the present disclosure, as well as other objects, features, and advantages, will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings. The drawings show the following:
  • 1 is a diagram of an electrical embodiment of a first embodiment;
  • 2 Fig. 10 is a graph of a change of capacitance of a discharge capacitive load;
  • 3 FIG. 12 is a graph of current flow when a surge voltage occurs; FIG.
  • 4 Fig. 10 is a timing chart showing a change in the timing of a switch voltage, a switch current, and a drive signal when the surge voltage occurs;
  • 5 Fig. 12 is a timing chart showing a change in a load current, the switch current and the drive signal in a case where the switch current has the same phase or a leading phase with respect to the drive signal;
  • 6 Fig. 10 is a graph of a relationship between a drive frequency and an output power;
  • 7 Fig. 10 is a graph of an intermittent output of the first embodiment;
  • 8th Fig. 10 is a flowchart of an intermittent output processing of the first embodiment;
  • 9 Fig. 10 is a view of the flow of excitation current in an equivalent circuit of a transformer;
  • 10 Fig. 11 is a timing chart in the case where the exciting current is excessively high when the output is resumed;
  • 11 Fig. 10 is a flowchart of the processing of switching between an output period and a stop period in the first embodiment;
  • twelve Fig. 10 is a time chart of a change of the exciting current in a case of executing a control in the first embodiment;
  • 13 Fig. 10 is a time chart of a change of the exciting current in a case of carrying out a controller in a second embodiment;
  • 14 is a diagram of an electrical embodiment of a third embodiment;
  • 15 is a diagram of an electrical embodiment of a fourth embodiment;
  • 16 Fig. 10 is a timing chart showing a change in the inter-terminal voltage of a smoothing capacitor;
  • 17 FIG. 15 is a diagram of the modulation of an output voltage amplitude in the present embodiment; FIG.
  • 18 Fig. 10 is a time chart showing a change of the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor in a case of executing a control of the fourth embodiment;
  • 19 Fig. 12 is a graph of each frequency component of an output voltage Vout;
  • 20 is a diagram of an electrical embodiment of a modification;
  • 21 Fig. 10 is a time chart of a change of the exciting current in the case of executing a control in the modification; and
  • 22 FIG. 12 is a time chart of a change of the exciting current in the case of executing a control in the modification. FIG.

[Beschreibung von Ausführungsformen][Description of Embodiments]

(Erste Ausführungsform)First Embodiment

1 veranschaulicht Ersatzschaltungen einer Stromquellenvorrichtung 20 und einer Entladungslast 31, die dafür ausgestaltet sind, eine von der Stromquellenvorrichtung 20 zugeführte Energie zu empfangen, in der vorliegenden Ausführungsform. 1 illustrates equivalent circuits of a power source device 20 and a discharge load 31 designed for one of the power source device 20 to receive supplied energy in the present embodiment.

Eine Inverterschaltung 21, welche die Stromquellenvorrichtung 20 bildet, ist dafür ausgestaltet, einen von einer Gleichspannungsquelle 10 zugeführten Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln, wodurch der Wechselstrom an eine Resonanzlast 30 ausgegeben wird, welche die Entladungslast 31 umfasst. Die Inverterschaltung 21 ist eine Push-Pull-Inverterschaltung und umfasst einen Glättungskondensator Cin, einen Transformator Tr, einen ersten Schalter SW1, einen zweiten Schalter SW2, eine erste Diode D1 und eine zweite Diode D2.An inverter circuit 21 which the power source device 20 is designed, one of a DC voltage source 10 converted direct current into an alternating current, whereby the alternating current to a resonance load 30 is output, which is the discharge load 31 includes. The inverter circuit 21 is a push-pull inverter circuit and includes a smoothing capacitor Cin, a transformer Tr , a first switch SW1 , a second switch SW2 , a first diode D1 and a second diode D2 ,

Der Glättungskondensator Cin ist dafür ausgestaltet, die von der Gleichspannungsquelle 10 eingespeiste Spannung zu glätten und den Einfluss von Spannungsschwankungen infolge des Betriebes der Inverterschaltung 21 auf die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 10 zu reduzieren. Der Transformator Tr umfasst eine Primärspule L1 und eine Sekundärspule L2, die magnetisch miteinander gekoppelt sind. In 1 wird die separate Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite des Transformators Tr als eine primäre Leckinduktivität Ls1, Ls2 dargestellt. Darüber hinaus ist ein sekundärseitiger entsprechender Wert der separaten Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite des Transformators Tr Lsb (nicht gezeigt). Wenn ein Wicklungsverhältnis zwischen der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 n ist, so kann der sekundärseitige entsprechende Wert Lsb als Lsb = n^2·Ls1 dargestellt werden, wenn ein Strom in dem Schalter SW1 fließt, und kann als Lsb = n^2·Ls2 dargestellt werden, wenn ein Strom in dem Schalter SW2 fließt. Darüber ist hinaus ein Mittenabgriff CT an einem Mittelpunkt der Primärspule L1 angeordnet. Der Mittenabgriff CT ist mit einem positiven Anschluss der Gleichspannungsquelle 10 verbunden.The smoothing capacitor Cin is designed to be that of the DC voltage source 10 Smooth in the injected voltage and the influence of voltage fluctuations due to the operation of the inverter circuit 21 to the output voltage of the DC voltage source 10 to reduce. The transformer Tr includes a primary coil L1 and a secondary coil L2 that are magnetically coupled together. In 1 becomes the separate leakage inductance of the primary and the secondary side of the transformer Tr as a primary leakage inductance Ls1 . Ls2 shown. In addition, a secondary side corresponding value of the separate leakage inductance of the primary and the secondary side of the transformer Tr lsb (Not shown). When a winding ratio between the primary coil L1 and the secondary coil L2 n is, the secondary-side corresponding value can lsb when lsb = n ^ 2 · Ls1 are represented when a current in the switch SW1 flows, and can be considered lsb = n ^ 2 · Ls2 are represented when a current in the switch SW2 flows. Beyond that is a center tap CT at a center of the primary coil L1 arranged. The center tap CT is with a positive connection of the DC voltage source 10 connected.

Der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 sind jeweils mit beiden Enden (Anschlüssen P1, P2) der Primärspule L1 verbunden. Jeder der Schalter SW1, SW2 ist ein Halbleiterschaltelement und ist genauer gesagt ein N-Kanal-MOSFET. Die Schalter SW1, SW2 werden zusammen auch als ein „Schalter SW“ bezeichnet.The first switch SW1 and the second switch SW2 are each with both ends (connections P1 . P2 ) of the primary coil L1 connected. Each of the switches SW1 . SW2 is a semiconductor switching element and is more specifically an N-channel MOSFET. The switches SW1 . SW2 are collectively referred to as a "SW switch".

Die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 sind jeweils mit dem ersten Schalter SW1 bzw. dem zweiten Schalter SW2 in Sperrrichtung parallel geschaltet. Die Dioden D1, D2 sind Body-Dioden der Schalter SW1, SW2. Katoden der Dioden D1, D2 sind jeweils mit Drains der Schalter SW1, SW2 verbunden, und Anoden der Dioden D1, D2 sind jeweils mit Sources der Schalter SW1, SW2 verbunden.The first diode D1 and the second diode D2 are each with the first switch SW1 or the second switch SW2 connected in parallel in the reverse direction. The diodes D1 . D2 Body diodes are the switches SW1 . SW2 , Cathodes of the diodes D1 . D2 are each with drains the switch SW1 . SW2 connected, and anodes of the diodes D1 . D2 are each with sources of the switch SW1 . SW2 connected.

Wenn er ein Ansteuerungssignal gSW1, gSW2 in einem HIGH-Zustand von einer Ansteuerungs- bzw. Treiberschaltung 50 empfängt, so wird der Schalter SW1, SW2 in einen EIN-Zustand gebracht. Wenn er das Ansteuerungssignal gSW1, gSW2 in einem LOW-Zustand empfängt, so wird der Schalter SW1, SW2 in einen AUS-Zustand gebracht. Der Wechselstrom wird von der Inverterschaltung 21 in einer solchen Weise ausgegeben, dass der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 im Wechsel in den EIN-Zustand gebracht werden.If he has a drive signal GSW1 . GSW2 in a HIGH state of a drive circuit 50 receives, then the switch SW1 . SW2 brought into an ON state. If he has the drive signal GSW1 . GSW2 in a LOW state, the switch becomes SW1 . SW2 brought into an OFF state. The alternating current is supplied by the inverter circuit 21 issued in such a way that the first switch SW1 and the second switch SW2 be alternately brought into the ON state.

Genauer gesagt, wenn der erste Schalter SW1 in den EIN-Zustand gebracht wird, so wird die Spannung der Gleichspannungsquelle 10 an einen Abschnitt zwischen dem Mittenabgriff CT der Primärspule L1 und dem Anschluss P1 angelegt. Da die Spannung an die Primärspule L1 angelegt wird und der Strom in der Primärspule L1 fließt, fließt ein induzierter Strom abwärts (eine Richtung von einem Anschluss P4 in Richtung eines Anschlusses P3), wie in der Figur dargestellt, in der Sekundärspule L2. Wenn der zweite Schalter SW2 in den EIN-Zustand gebracht wird, so wird die Spannung der Gleichspannungsquelle 10 an einen Abschnitt zwischen dem Mittenabgriff CT der Primärspule L1 und dem Anschluss P2 angelegt. Da die Spannung an die Primärspule L1 angelegt wird und der Strom in der Primärspule L1 fließt, fließt ein induzierter Strom aufwärts (eine Richtung von dem Anschluss P3 in Richtung des Anschlusses P4), wie in der Figur dargestellt, in der Sekundärspule L2.Specifically, if the first switch SW1 is brought into the ON state, so will the voltage of the DC voltage source 10 to a section between the center tap CT the primary coil L1 and the connection P1 created. Because the voltage to the primary coil L1 is applied and the current in the primary coil L1 flows, an induced current flows downward (one direction from one terminal P4 in the direction of a connection P3 ), as shown in the figure, in the secondary coil L2 , If the second switch SW2 is brought into the ON state, so the voltage of the DC voltage source 10 to a section between the center tap CT the primary coil L1 and the connection P2 created. Because the voltage to the primary coil L1 is applied and the current in the primary coil L1 flows, an induced current flows upward (one direction from the terminal P3 in the direction of the connection P4 ), as shown in the figure, in the secondary coil L2 ,

Eine Steuerungsvorrichtung 40 ist dafür ausgestaltet, einen Detektionswert der Ausgangsspannung Vout (eine Lastspannung) der Inverterschaltung 21 von einem Spannungssensor 42 zu erfassen und einen Detektionswert des Ausgangsstroms Iout (ein Laststrom) der Inverterschaltung 21 von einem Stromsensor 43 zu erfassen. Auf der Basis der Detektionswerte der Sensoren 42, 43 und einer für die Entladungslast 31 erforderlichen Leistung wird die Ansteuerungsfrequenz fsw des Schalters SW1, SW2 eingestellt. Dann gibt die Steuerungsvorrichtung 40 ein Instruktionssignal entsprechend der Ansteuerungsfrequenz fsw an die Ansteuerungs- bzw. Treiberschaltung 50 aus. Gemäß dem Instruktionssignal gibt die Treiberschaltung 50 das Ansteuerungssignal gSW1, gSW2 an ein Gate des Schalters SW1, SW2 aus.A control device 40 is configured to detect a detection value of the output voltage Vout (a load voltage) of the inverter circuit 21 from a voltage sensor 42 and detecting a detection value of the output current Iout (a load current) of the inverter circuit 21 from a current sensor 43 capture. Based on the detection values of the sensors 42 . 43 and one for the discharge load 31 required power becomes the driving frequency fsw of the switch SW1 . SW2 set. Then the control device gives 40 an instruction signal corresponding to the drive frequency fsw to the drive circuit 50 out. In accordance with the instruction signal, the driver circuit outputs 50 the drive signal GSW1 . GSW2 to a gate of the switch SW1 . SW2 out.

Die Entladungslast 31 ist genauer gesagt eine Ozonerzeugungsvorrichtung und ist so ausgestaltet, dass zwei plattenförmige Elektroden, die mit einem Dielektrikum geschützt sind, vorhanden sind, um eine Luftschicht (einen Entladungsspalt) zwischen sich aufzunehmen, und ein Keramiksubstrat ist auf einer von zwei Flächen jeder Elektrode auf der gegenüberliegenden Seite der Luftschicht angeordnet. Die Entladungslast 31 ist eine„kapazitive Entladungslast“. Die Ersatzschaltung der Entladungslast 31 kann als ein in Reihe verbundener Körper einer Luftschichtkapazität Cg als eine elektrostatische Kapazität des Entladungsspalts und eine dielektrische Kapazität Cp als eine elektrostatische Kapazität des Dielektrikums dargestellt werden.The discharge load 31 More specifically, it is an ozone generating device and is configured such that two plate-shaped electrodes protected with a dielectric are provided to sandwich an air layer (a discharge gap) therebetween, and a ceramic substrate is on one of two surfaces of each electrode on the opposite side Side of the air layer arranged. The discharge load 31 is a "capacitive discharge load". The equivalent circuit of the discharge load 31 can be considered as a series connected body of air-layer capacity cg as an electrostatic capacity of the discharge gap and a dielectric capacity Cp be represented as an electrostatic capacity of the dielectric.

Wenn des Weiteren die an den Entladungsspalt angelegte Spannung eine Entladungserhaltungsspannung Va übersteigt, so kommt es zu einer Sperrentladung in dem Entladungsspalt. In einem Zustand, in dem die Sperrentladung auftritt, wird die Spannung des Entladungsspalts auf der Entladungserhaltungsspannung Va gehalten. Die Eigenschaften beim Entladen der Entladungslast 31 können als Zener-Dioden DT1, DT2 dargestellt werden, die mit der Luftschichtkapazität Cg parallel geschaltet sind, die Stehspannung Va haben und in entgegengesetzten Richtungen miteinander verbunden sind.Further, when the voltage applied to the discharge gap is a discharge sustaining voltage Va exceeds, so there is a Sperrentladung in the discharge gap. In a state in which the reverse discharge occurs, the voltage of the discharge gap becomes at the discharge sustaining voltage Va held. The properties when unloading the discharge load 31 can be called zener diodes DT1 . DT2 are shown with the air layer capacity cg are connected in parallel, the withstand voltage Va and are connected in opposite directions.

Die Ersatzkapazität C der Entladungslast 31 ändert sich gemäß der anzulegenden Spannung. Für die Ersatzkapazität C der Entladungslast 31 dominiert die Luftschichtkapazität Cg in einer Region von niedriger angelegter Spannung, und die Dielektrikum-Kapazität Cp dominiert in einer Region von hoher angelegter Spannung.The spare capacity C the discharge load 31 changes according to the voltage to be applied. For the spare capacity C the discharge load 31 dominates the air layer capacity cg in a region of lower applied voltage, and the dielectric capacity Cp dominated in a region of high voltage.

Die Eigenschaften der Ersatzkapazität C der Entladungslast 31 mit Bezug auf die angelegte Spannung sind anhand von 2 gezeigt. 2 zeigt eine zeitliche Änderung der Zwischen-Anschluss-Spannung Vb der Entladungslast 31 für den Fall, dass an die Entladungslast 31 eine vorgegebene Spannung Vb1, Vb2 in einer Beziehung von Vb1 > Vb2 > Va angelegt wird.The properties of the spare capacity C the discharge load 31 with respect to the applied voltage are based on 2 shown. 2 shows a temporal change of the inter-terminal voltage Vb the discharge load 31 in the event that to the discharge load 31 a predetermined voltage Vb1 . Vb2 in a relationship of Vb1 > Vb2 > Va is created.

In einem Fall des Anlegens der hohen Spannung Vb1 beginnt die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb ab einem Zeitpunkt T0 zu steigen und eine Entladungserhaltungsspannung Va an einem Zeitpunkt Ta1 übersteigt. Somit beginnt die Sperrentladung am Zeitpunkt Ta1. Anschließend, nachdem die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb die hohe Spannung Vb1 erreicht hat, sinkt die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb infolge des Entladens durch Resonanz. Die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb sinkt unter die Entladungserhaltungsspannung Va an einem Zeitpunkt Ta4, und daher wird die Sperrentladung am Zeitpunkt Ta4 gestoppt. Anschließend erreicht die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb an einem Zeitpunkt Ta5 null.In a case of applying the high voltage Vb1 begins the inter-terminal voltage Vb from one point in time T0 to rise and a discharge sustain voltage Va at a time Ta1 exceeds. Thus, the lock discharge starts at the time Ta1 , Subsequently, after the intermediate connection voltage Vb the high voltage Vb1 has reached, the intermediate connection voltage decreases Vb due to unloading by resonance. The intermediate connection voltage Vb drops below the discharge sustain voltage Va at a time Ta4 , and therefore the blocking discharge is at the time Ta4 stopped. Subsequently, the intermediate connection voltage is reached Vb at a time Ta5 zero.

In einem Fall des Anlegens der niedrigen Spannung Vb2 beginnt die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb ab dem Zeitpunkt T0 zu steigen und übersteigt die Entladungserhaltungsspannung Va an einem Zeitpunkt Ta2. Somit beginnt die Sperrentladung am Zeitpunkt Ta2. Anschließend, nachdem die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb die niedrige Spannung Vb2 erreicht hat, sinkt die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb infolge des Entladens durch Resonanz. Die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb sinkt unter die Entladungserhaltungsspannung Va an einem Zeitpunkt Ta3, und daher wird die Sperrentladung am Zeitpunkt Ta3 gestoppt. Anschließend erreicht die Zwischen-Anschluss-Spannung Vb am Zeitpunkt T5 null.In a case of applying the low voltage Vb2 begins the inter-terminal voltage Vb from the time T0 to rise and exceeds the discharge sustaining voltage Va at a time ta2 , Thus, the lock discharge starts at the time ta2 , Subsequently, after the intermediate connection voltage Vb the low voltage Vb2 has reached, the intermediate connection voltage decreases Vb due to unloading by resonance. The intermediate connection voltage Vb drops below the discharge sustain voltage Va at a time T a3 , and therefore the blocking discharge is at the time T a3 stopped. Subsequently, the intermediate connection voltage is reached Vb at the time T5 zero.

Im Vergleich zu dem Fall des Anlegens der hohen Spannung Vb1 tritt das Ansteigen der Zwischen-Anschluss-Spannung Vb später ein. Somit geschieht der Beginn der Sperrentladung im Fall des Anlegens der niedrigen Spannung Vb2 später (Ta2 > Ta1). Darüber hinaus ist, im Vergleich zu dem Fall des Anlegens der hohen Spannung Vb1, die Spitze der Zwischen-Anschluss-Spannung Vb niedriger. Somit tritt im Fall des Anlegens der niedrigen Spannung Vb2 das Ende der Sperrentladung früher ein (Ta4 > Ta3). Aus diesen Gründen ist EIN-Zeitraum zum Aufrechterhalten der Sperrentladung zwischen dem Fall des Anlegens der hohen Spannung Vb1 und dem Fall des Anlegens der niedrigen Spannung Vb2 verschieden, und der Zeitraum im Fall des Anlegens der hohen Spannung Vb1 ist länger.Compared to the case of applying the high voltage Vb1 occurs the increase of the inter-terminal voltage Vb later. Thus, the beginning of the blocking discharge occurs in the case of applying the low voltage Vb2 later ( ta2 > Ta1 ). In addition, in comparison with the case of applying the high voltage Vb1 , the tip of the inter-terminal voltage Vb lower. Thus, in the case of applying the low voltage Vb2 the end of the blocking discharge earlier ( Ta4 > T a3 ). For these reasons, ON period is for maintaining the reverse discharge between the case of applying the high voltage Vb1 and the case of applying the low voltage Vb2 different, and the period in the case of applying the high voltage Vb1 is longer.

Die Kapazität der Entladungslast 31 in dem Zeitraum zum Aufrechterhalten der Sperrentladung ist die Dielektrikum-Kapazität Cp. Darüber hinaus ist die Kapazität der Entladungslast 31 in einem Zeitraum zum Erzeugen keiner Sperrentladung eine Vorentladungs-Ersatzkapazität Cb. Die Vorentladungs-Ersatzkapazität Cb wird durch den folgenden Ausdruck erhalten: C b = C p C g C p + C g

Figure DE112017001909T5_0001
The capacity of the discharge load 31 in the period for maintaining the reverse discharge is the dielectric capacity Cp , In addition, the capacity of the discharge load 31 in a period for generating no blocking discharge, a pre-discharge replacement capacity cb , The pre-discharge replacement capacity cb is obtained by the following expression: C b = C p C G C p + C G
Figure DE112017001909T5_0001

Darüber hinaus kann, wenn der Prozentsatz des Zeitraums zum Aufrechterhalten der Sperrentladung in einem Spannungsanlegezeitraum (Ta0 bis Ta5 in 2) d ist, die Ersatzkapazität Ce der Entladungslast 31 in der Sperrentladung dargestellt werden als: C e = d C p + ( 1 d ) C b

Figure DE112017001909T5_0002
In addition, if the percentage of the period for maintaining the blocking discharge in a voltage application period ( Ta0 to Ta5 in 2 ) d is the spare capacity Ce the discharge load 31 in the blocking discharge are represented as: C e = d C p + ( 1 - d ) C b
Figure DE112017001909T5_0002

Die Entladungslast 31 als die kapazitive Last und der sekundärseitige entsprechende Wert Lsb der separaten Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite des Transformators Tr bilden die Resonanzlast 30. Die Resonanzfrequenz fr der Resonanzlast 30 ändert sich in Verbindung mit einer Änderung der Ersatzkapazität C der Entladungslast 31, wie oben beschrieben.The discharge load 31 as the capacitive load and the secondary side corresponding value lsb the separate leakage inductance of the primary and the secondary side of the transformer Tr form the resonance load 30 , The resonance frequency Fri. the resonance load 30 changes in conjunction with a change in replacement capacity C the discharge load 31 , as described above.

Somit ändert sich die Frequenz des Stroms (des Laststroms Iout), der in der Sekundärspule L2 fließt. In Verbindung mit einer Änderung der Frequenz des Laststroms Iout ändert sich die Frequenz des Stroms (eines Schalterstrom Isw, der in dem Schalter SW fließt), der in der Primärspule L1 fließt. Aufgrund einer Änderung der Frequenz fsw des Schalterstroms Isw wird eine Stoßspannung für den Schalter SW1, SW2 generiert. Somit besteht das Risiko, dass die Schalter SW1, SW2 beschädigt werden können oder ein Leistungsverlust verursacht wird. Das Auftreten der Stoßspannung in Verbindung mit einer Änderung der Frequenz des Schalterstroms Isw in dem Push-Pull-Inverterschaltung 21 wird unten beschrieben.Thus, the frequency of the current (the load current lout ), which is in the secondary coil L2 flows. In conjunction with a change in the frequency of the load current lout the frequency of the current changes (a switch current sw flowing in the switch SW) in the primary coil L1 flows. Due to a change in the frequency fsw of the switch current sw becomes a surge voltage for the switch SW1 . SW2 generated. Thus there is a risk that the switches SW1 . SW2 may be damaged or a loss of performance is caused. The occurrence of the surge voltage in conjunction with a change in the frequency of the switch current sw in the push-pull inverter circuit 21 is described below.

In 3 ist der Strom, der für den Fall fließt, dass der erste Schalter SW1 im EIN-Zustand ist, durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet, und der Strom, der fließt, unmittelbar nachdem die AUS-Operation des ersten Schalter SW1 in einem Zustand ausgeführt wurde, in dem ein Durchlassstrom in dem ersten Schalter SW1 fließt, ist durch eine Strichlinie angedeutet.In 3 is the current that flows in the event that the first switch SW1 in the ON state, indicated by a dash-dot line, and the current flowing immediately after the OFF operation of the first switch SW1 was performed in a state in which a forward current in the first switch SW1 flows is indicated by a dashed line.

Wie durch die Strich-Punkt-Linie angedeutet, in einer Situation, wo der erste Schalter SW1 im EIN-Zustand ist und der Durchlassstrom in dem ersten Schalter SW1 fließt, fließt Strom in der Leckinduktivität Ls1 der Primärspule L1, und Magnetfeldenergie wird in der Leckinduktivität Ls1 akkumuliert. In diesem Zustand, wenn die AUS-Operation des ersten Schalters SW1 ausgeführt wird, fließt der Strom von der Leckinduktivität Ls1 in die parasitische Kapazität Coss des ersten Schalters SW1, wie durch die Strichlinie angedeutet. Das heißt, die in der Leckinduktivität Ls1 akkumulierte Magnetfeldenergie wird als Elektrische-Feld-Energie in der parasitischen Kapazität Coss akkumuliert, und daher tritt die Stoßspannung auf. Es ist zu beachten, dass das Risiko besteht, dass die Stoßspannung in ähnlicher Weise beim AUS-Schalten des zweiten Schalters SW2 auftreten kann.As indicated by the dash-and-dot line, in a situation where the first switch SW1 is in the ON state and the forward current in the first switch SW1 flows, current flows in the leakage inductance Ls1 the primary coil L1 , and magnetic field energy becomes in the leakage inductance Ls1 accumulated. In this state, when the OFF operation of the first switch SW1 is executed, the current flows from the leakage inductance Ls1 into the parasitic capacitance Coss of the first switch SW1 as indicated by the dashed line. That is, those in the leakage inductance Ls1 accumulated magnetic field energy is accumulated as electric field energy in the parasitic capacitance Coss, and therefore the surge voltage occurs. It should be noted that there is a risk that the surge voltage similarly when the second switch OFF SW2 can occur.

4 zeigt die Stoßspannung, die in einem Fall generiert wird, wo die AUS-Operation des Schalters SW in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Durchlassstrom in dem Schalter SW fließt. In einem Zustand, in dem der Schalterstrom Isw in einer Vorwärtsrichtung (zum Beispiel 10 A) fließt, wenn das Ansteuerungssignal gSW von dem HIGH-Zustand in den LOW-Zustand gebracht wird und die AUS-Operation des Schalters SW ausgeführt wird, wird eine extrem hohe Spannung (die Stoßspannung) im Vergleich zu einer Spannung Vsw generiert, die in einem eingeschwungenen Zustand anzulegen ist. Es ist zu beachten, dass in einem Vollbrücken-Inverter, wenn ein Durchlassstrom fließt, selbst dann, wenn eine AUS-Operation eines Schalters ausgeführt wird, ein Rückflusspfad aufgrund einer Rückflussdiode vorhanden ist, weshalb keine Stoßspannung generiert wird. 4 FIG. 15 shows the surge voltage generated in a case where the OFF operation of the switch SW is performed in a state in which the on-state current flows in the switch SW. In a state where the switch current sw in a forward direction (for example 10 A) flows when the drive signal GSW is brought from the HIGH state to the LOW state and the OFF operation of the switch SW is executed, an extremely high voltage (the surge voltage) is generated in comparison to a voltage Vsw to be applied in a steady state. It should be noted that, in a full-bridge inverter, when a forward current flows, even if an OFF operation of a switch is performed, there is a return path due to a reflux diode, therefore no surge voltage is generated.

5(a) zeigt ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung des Laststroms Iout, des Schalterstroms Isw und des Ansteuerungssignals gSW für den Fall, dass die Resonanzfrequenz fr der Resonanzlast 30 und die Ansteuerungsfrequenz fsw des Schalters SW miteinander übereinstimmen. Der Laststrom Iout ändert sich gemäß der Resonanzfrequenz fr, ohne von der Ansteuerungsfrequenz fsw abhängig zu sein. Darüber hinaus ist in einem EIN-Zeitraum des Schalters SW der Schalterstrom Isw dafür ausgestaltet, mit der gleichen Frequenz zu arbeiten wie der des Laststroms Iout. Für den Fall, dass die Resonanzfrequenz fr und die Ansteuerungsfrequenz fsw miteinander übereinstimmen, stimmen ein AUS-Zeitpunkt für den Schalter SW und ein Nulldurchgangszeitpunkt für den Laststrom Iout, d. h. ein Nulldurchgangszeitpunkt für den Schalterstrom Isw, miteinander überein, und daher wird keine Stoßspannung in dem Schalter SW generiert. 5 (a) shows a timing diagram of a change over time of the load current lout , of switch current sw and the drive signal GSW in the event that the resonant frequency Fri. the resonance load 30 and the driving frequency fsw of the switch SW coincide with each other. The load current lout changes according to the resonance frequency Fri. without being dependent on the drive frequency fsw. Moreover, in an ON period of the switch SW, the switch current sw designed to operate at the same frequency as the load current lout , In the event that the resonant frequency Fri. and the driving frequency fsw coincide with each other, an OFF timing for the switch SW and a zero-crossing timing for the load current are correct lout ie, a zero crossing time for the switch current sw , and therefore no surge voltage is generated in the switch SW.

5(b) zeigt ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung des Laststroms Iout, des Schalterstroms Isw und des Ansteuerungssignals gSW für den Fall, dass die Resonanzfrequenz fr und die Ansteuerungsfrequenz fsw im Wesentlichen gleich sind und die Resonanzfrequenz fr höher ist als die Ansteuerungsfrequenz fsw. Wie in 5(a) ändert sich der Laststrom Iout gemäß der Resonanzfrequenz fr, ohne von der Ansteuerungsfrequenz fsw abhängig zu sein. Darüber hinaus ist der Schalterstrom Isw, in dem EIN-Zeitraum des Schalters SW, dafür ausgestaltet, mit der gleichen Frequenz zu arbeiten wie der des Laststroms Iout. Da die Resonanzfrequenz fr höher ist als die Ansteuerungsfrequenz fsw, kommt der AUS-Zeitpunkt für den Schalter SW später als der Nulldurchgangszeitpunkt für den Laststrom Iout, d. h. der Nulldurchgangszeitpunkt für den Schalterstrom Isw. Somit wird keine Stoßspannung in dem Schalter SW generiert. 5 (b) shows a timing diagram of a change over time of the load current lout , the switch current sw and the drive signal GSW in the event that the resonant frequency Fri. and the drive frequency sw are essentially the same and the resonant frequency Fri. is higher than the drive frequency sw , As in 5 (a) the load current changes lout according to the resonance frequency Fri. , without from the driving frequency sw to be dependent. In addition, the switch current sw in the ON period of the switch SW, is designed to operate at the same frequency as that of the load current lout , Because the resonant frequency Fri. is higher than the drive frequency sw , the OFF timing for the switch SW comes later than the zero-crossing point for the load current lout ie the zero crossing time for the switch current sw , Thus, no surge voltage is generated in the switch SW.

Wie oben beschrieben, wird die Frequenz fsw des Ansteuerungssignals gSW so eingestellt, dass der Schalterstrom Isw die gleiche Phase (fsw = fr) oder die vorauseilende Phase (fsw < fr) mit Bezug auf das Ansteuerungssignal gSW des Schalters SW hat. Somit kann das Auftreten der Stoßspannung in einem AUS-Zustand in dem Push-Pull-Inverter verringert werden.As described above, the frequency sw of the drive signal GSW adjusted so that the switch current sw the same phase ( sw = Fri. ) or the anticipatory phase ( sw < Fri. ) with respect to the drive signal GSW the SW switch has. Thus, the occurrence of the surge voltage in an OFF state in the push-pull inverter can be reduced.

Für den Fall, dass die Frequenz fsw des Ansteuerungssignals gSW so eingestellt wird, dass der Schalterstrom Isw die gleiche Phase (fsw = fr) oder die vorauseilende Phase (fsw < fr) mit Bezug auf das Ansteuerungssignal gSW des Schalters SW hat, befindet sich eine Leistungseffizienz auf dem maximalen Niveau, wenn der Schalterstrom Isw die gleiche Phase mit Bezug auf das Ansteuerungssignal gSW des Schalters SW hat. Das heißt, für den Fall, dass die Ansteuerungsfrequenz fsw im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz fr eingestellt wird, befindet sich die Leistungseffizienz auf dem maximalen Niveau. Darüber hinaus, wie in 6 gezeigt, nimmt die Ausgangsleistung Pout der Stromquellenvorrichtung 20 in dem Maße zu, wie sich die Ansteuerungsfrequenz fsw der Resonanzfrequenz fr nähert.In the event that the frequency sw of the drive signal GSW is set so that the switch current sw the same phase ( sw = Fri. ) or the anticipatory phase ( sw < Fri. ) with respect to the drive signal GSW of the switch SW, a power efficiency is at the maximum level when the switch current sw the same phase with respect to the drive signal GSW the SW switch has. That is, in the event that the driving frequency sw essentially equal to the resonant frequency Fri. is set, the power efficiency is at the maximum level. In addition, as in 6 2, the output power Pout of the power source device decreases 20 as the driving frequency increases sw the resonant frequency Fri. approaches.

Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform die Ansteuerungsfrequenz fsw nahe der Resonanzfrequenz fr eingestellt, und es wird eine intermittierende Ausgabe ausgeführt, wie in 7 gezeigt. In der intermittierenden Ausgabe in der vorliegenden Ausführungsform wird der Prozentsatz (die Einschaltdauer) einer EIN-Zeit in jedem Ansteuerungszyklus des Schalters SW1, SW2 bei 50 % gehalten. Des Weiteren wird die Anzahl von Malen der EIN-Operation des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in einem vorgegebenen Zeitraum, d. h. die Länge eines Leistungsausgabezeitraums in dem vorgegebenen Zeitraum, auf der Basis eines Verhältnisses (Rate) zwischen einem Leistungsinstruktionswert Pout* (einem Versorgungsleistungszielwert) und der Ausgangsleistung Pout (eine ausgebbare Leistung), die gemäß der Ansteuerungsfrequenz fsw ausgegeben wird, eingestellt.For this reason, in the present embodiment, the driving frequency becomes sw near the resonance frequency Fri. is set and an intermittent output is executed as in 7 shown. In the intermittent output in the present embodiment, the percentage (duty ratio) of an ON time in each drive cycle of the switch becomes SW1 . SW2 kept at 50%. Further, the number of times of the ON operation of the first switch becomes SW1 and the second switch SW2 in a predetermined period, that is, the length of a power output period in the predetermined period, based on a ratio (rate) between a power instruction value Pout * (a supply power target value) and the output power Pout (a chargeable power), which is in accordance with the driving frequency sw is output, set.

Für den Fall, dass das Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung Pout und dem Leistungsinstruktionswert Pout* (die für die Entladungslast 31 erforderliche Leistung) = (Pout*:Pout = 1:x, wobei x eine optionale reale Zahl ist) ist, wird es so eingestellt, dass die Länge des Leistungsausgabezeitraums (des Zeitraum zum abwechselnden EINschalten der Schalter SW1, SW2) in dem vorgegebenen Zeitraum = 1/x des vollen vorgegebenen Zeitraums ist. Somit kann beim Ansteuern des Schalters SW1, SW2 die Ansteuerungsfrequenz fsw nahe der Resonanzfrequenz fr eingestellt werden, während die von der Stromquellenvorrichtung 20 zu der Entladungslast 31 zugeführte Energie nahe dem Leistungsinstruktionswert Pout* eingestellt wird.In the event that the ratio between the output power Pout and the power instruction value Pout * (which for the discharge load 31 required power) = ( Pout * : Pout = 1: x, where x is an optional real number), it is set so that the length of the power output period (the period for alternately turning ON the switches SW1 . SW2 ) in the given period = 1 / x of the full predetermined period. Thus, when driving the switch SW1 . SW2 the driving frequency sw near the resonance frequency Fri. be adjusted while that of the power source device 20 to the discharge load 31 supplied energy near the power instruction value Pout * is set.

Zum Beispiel ist in einem in 7 gezeigten Beispiel die Ausgangsleistung Pout ein Wert zweimal so groß wie der Leistungsinstruktionswert Pout* (die für die Entladungslast 31 erforderliche Leistung) (Pout*:Pout = 1:2). Sie wird somit so eingestellt, dass die Länge des Leistungsausgabezeitraums in dem vorgegebenen Zeitraum die Hälfte eines gesamten vorgegebenen Zeitraums beträgt. Genauer gesagt, wird in dem in 7 gezeigten Beispiel der vorgegebene Zeitraum auf einen Zeitraum mit einer Länge des 16-fachen des Ansteuerungszyklus des Schalters SW1, SW2 eingestellt, und die Anzahl von Malen der EIN-Operation eines jeden des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalter SW2 in dem vorgegebenen Zeitraum ist acht (8 = 16/2).For example, in an in 7 shown example, the output power Pout a value twice the power instruction value Pout * (which for the discharge load 31 required power) ( Pout * : Pout = 1: 2). It is thus set so that the length of the power output period in the given period is half of a whole predetermined period. More specifically, in the in 7 Example shown, the predetermined period of time to a period of a length of 16 times the driving cycle of the switch SW1 . SW2 and the number of times of ON operation of each of the first switches SW1 and the second switch SW2 in the given period is eight (8 = 16/2).

8 zeigt ein Flussdiagramm einer intermittierenden Ausgabeverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform. Die hier besprochene Verarbeitung wird periodisch durch die Steuerungsvorrichtung 40 als eine „Berechnungseinheit“ ausgeführt. 8th FIG. 12 is a flowchart showing an intermittent output processing of the present embodiment. FIG. The processing discussed here is periodically performed by the controller 40 as a "calculation unit".

Bei Schritt S01 wird bestimmt, ob die Ansteuerungsfrequenz fsw im Wesentlichen die gleiche wie die Resonanzfrequenz fr ist oder nicht. Bei diesem Schritt wird für den Fall, dass keine Leistungsausgabeinstruktion eingegeben wird, das Verhältnis (Rate) zwischen dem Leistungsinstruktionswert Pout* und der Ausgangsleistung Pout auf den kleinstmöglichen Wert eingestellt, anhand dessen bei Schritt S04 die Ausgangsleistung Pout berechnet werden kann. Genauer gesagt, wird für die Länge des Ausgabezeitraums das Verhältnis (Rate) zwischen dem Leistungsinstruktionswert Pout* und der Ausgangsleistung Pout so eingestellt, dass die EIN-Operation von mindestens einem der Schalter SW1, SW2 mit einer Einschaltdauer von 50 % in jedem Ansteuerungszyklus des Schalters SW1, SW2 ausgeführt werden kann. Durch die oben beschriebene Steuerung kann im Fall des Eingebens der Leistungsausgabeinstruktion die von der Stromquellenvorrichtung 20 zu der Entladungslast 31 zugeführte Energie mit vorteilhaftem Ansprechverhalten nahe dem Leistungsinstruktionswert Pout* eingestellt werden. Darüber hinaus kann im Fall des Eingebens keiner Leistungsausgabeinstruktion der Stromverbrauch verringert werden. Für den Fall, dass die Ansteuerungsfrequenz fsw und die Resonanzfrequenz fr einander nicht im Wesentlichen gleich sind (S01: JA), wird die Steuerung zum Einstellen der Ansteuerungsfrequenz fsw nahe der Resonanzfrequenz fr bei Schritt S02 ausgeführt, und dann endet die Verarbeitung. Genauer gesagt, wird bei Schritt S02 die Ansteuerungsfrequenz fsw im Bereich einer vorauseilenden Phase gehalten, und die Steuerung zum Ändern der Ansteuerungsfrequenz fsw dergestalt, dass die Ausgangsleistung Pout zunimmt, wird ausgeführt.At step S01 it is determined whether the drive frequency sw essentially the same as the resonant frequency Fri. is or not. In this step, in the case where no power output instruction is input, the ratio (rate) between the power instruction value becomes Pout * and the output power Pout set to the smallest possible value based on which at step S04 the output power Pout can be calculated. More specifically, for the length of the output period, the ratio (rate) between the power instruction value becomes Pout * and the output power Pout set so that the ON operation of at least one of the switches SW1 . SW2 with a duty cycle of 50% in each drive cycle of the switch SW1 . SW2 can be executed. By the above-described control, in the case of inputting the power output instruction, that of the Power source means 20 to the discharge load 31 supplied power with favorable response near the power instruction value Pout * can be set. Moreover, in the case of inputting no power output instruction, the power consumption can be reduced. In the event that the driving frequency sw and the resonance frequency Fri. are not essentially the same S01 : YES), the control for setting the drive frequency sw near the resonance frequency Fri. at step S02 executed, and then the processing ends. More precisely, will be at step S02 the driving frequency sw held in the region of a leading phase, and the control for changing the driving frequency sw such that the output power Pout increases, is executed.

Für den Fall, dass die Ansteuerungsfrequenz fsw und die Resonanzfrequenz fr im Wesentlichen einander gleich sind (S01: NEIN), wird bei Schritt S03, bestimmt, ob die Instruktion zur Leistungsausgabe von der Stromquellenvorrichtung 20 zu der Entladungslast 31 von einer übergeordneten ECU in die Steuerungsvorrichtung 40 eingegeben wird oder nicht. Für den Fall, dass keine Leistungsausgabeinstruktion in die Steuerungsvorrichtung 40 eingegeben wird (S03: NEIN), endet die Verarbeitung.In the event that the driving frequency sw and the resonance frequency Fri. are essentially equal to each other ( S01 : NO), becomes at step S03 , determines whether the instruction for power output from the power source device 20 to the discharge load 31 from a parent ECU into the controller 40 is entered or not. In the event that no power output instruction in the control device 40 is entered ( S03 : NO), the processing ends.

Für den Fall, dass die Leistungsausgabeinstruktion in die Steuerungsvorrichtung 40 eingegeben wird (S03: JA), wird die der Resonanzlast 30 zugeführte Ausgangsleistung Pout bei Schritt S04 auf der Basis der Detektionswerte der Ausgangsspannung Vout und des Laststroms Iout berechnet. Bei Schritt S05 wird das Verhältnis zwischen dem Leistungsinstruktionswert Pout* und dem Ausgangsleistung Pout berechnet. Dann wird bei Schritt S06 eine Zeit entsprechend dem Produkt des Verhältnisses zwischen dem Leistungsinstruktionswert Pout* und dem Ausgangsleistung Pout und dem vorgegebenen Zeitraum als der Ausgabezeitraum eingestellt, und die Verarbeitung endet.In the event that the power output instruction in the control device 40 is entered ( S03 : YES), that becomes the resonance load 30 supplied output power Pout at step S04 on the basis of the detection values of the output voltage Vout and the load current lout calculated. At step S05 becomes the ratio between the power instruction value Pout * and the output power Pout calculated. Then at step S06 a time corresponding to the product of the ratio between the power instruction value Pout * and the output power Pout and the predetermined period of time as the output period, and the processing ends.

Wenn ein Ausgabezustand und ein Stopp-Zustand der Stromquellenvorrichtung 20 durch den intermittierenden Ausgabebetrieb wiederholt werden, und wenn der Stopp-Zustand nach dem Ausgabezustand eintritt und der Ausgabezustand erneut eintritt, so wird hier die Vorspannmagnetisierung des Transformators Tr zu einem Problem. Genauer gesagt, wird befürchtet, dass Erregungsstrom ILM, der in dem Transformator Tr fließt, übermäßig hoch wird, wodurch der Transformator Tr magnetisch gesättigt wird.When an output state and a stop state of the power source device 20 are repeated by the intermittent output operation, and when the stop state enters the output state and the output state again occurs, so here becomes the bias magnetization of the transformer Tr to a problem. More specifically, it is feared that excitation current ILM who is in the transformer Tr flows, becomes excessively high, causing the transformer Tr becomes magnetically saturated.

9 veranschaulicht ein Modellschaubild des Flusses des Erregungsstroms ILM des Transformators Tr. Der Transformator Tr kann als eine T-förmige Ersatzschaltung dargestellt werden, die eine Erregungsinduktivität LM, eine primärseitige Leckinduktivität Lsa und eine sekundärseitige Leckinduktivität Lsb umfasst. Der Erregungsstrom ILM zum Erregen des Transformators Tr fließt auf der Primärseite des Transformators Tr (eine durchgezogene Linie). 9 illustrates a model diagram of the flow of excitation current ILM of the transformer Tr , The transformer Tr can be represented as a T-shaped equivalent circuit having an excitation inductance LM , a primary-side leakage inductance Lsa and a secondary-side leakage inductance lsb includes. The excitation current ILM to energize the transformer Tr flows on the primary side of the transformer Tr (a solid line).

In diesem Zustand, wenn beide Schalter SW1, SW2 in den AUS-Zustand gebracht werden, um die Stromquellenvorrichtung 20 vom Ausgabezustand in den Stopp-Zustand umzuschalten, kann der Erregungsstrom ILM nicht länger auf der Primärseite des Transformators Tr fließen. Somit fließt der Erregungsstrom ILM auf der Sekundärseite des Transformators Tr (eine Strichlinie). Der Erregungsstrom ILM, der auf der Sekundärseite fließt, gerät bei der Erregungsinduktivität LM, der Leckinduktivität Lsb und der kapazitiven Entladungslast 31 in Resonanz. Somit besteht das Risiko, dass die Gleichspannungsquelle 10, in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Wiederaufnahme der Ausgabe, mit der Primärspule L1 verbunden wird, um den Erregungsstrom ILM anzuheben, und der Transformator Tr magnetisch gesättigt wird.In this state, when both switches SW1 . SW2 be brought into the OFF state to the power source device 20 switch from the output state to the stop state, the excitation current ILM no longer on the primary side of the transformer Tr flow. Thus, the excitation current flows ILM on the secondary side of the transformer Tr (a dashed line). The excitation current ILM , which flows on the secondary side, comes at the excitation inductance LM , the leakage inductance lsb and the capacitive discharge load 31 in resonance. Thus, there is a risk that the DC source 10 , depending on the time of resuming the output, with the primary coil L1 is connected to the excitation current ILM lift, and the transformer Tr becomes magnetically saturated.

10 zeigt ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung des Erregungsstroms ILM bei Ausführung der intermittierenden Ausgabe. In dem Ausgabezeitraum werden der Schalter SW1 und der Schalter SW2 im Wechsel EIN/AUS geschaltet. An einem Zeitpunkt T1 wird der Schalter SW2 in den AUS-Zustand gebracht, und der AUS-Zustand des Schalters SW1 wird fortgesetzt. Auf diese Weise werden beide Schalter SW1, SW2 in den AUS-Zustand gebracht, und daher geht der Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum über. 10 shows a timing diagram of a temporal change of the excitation current ILM when executing the intermittent output. In the issue period, the switch SW1 and the switch SW2 alternately ON / OFF switched. At a time T1 becomes the switch SW2 brought into the OFF state, and the OFF state of the switch SW1 to be continued. In this way, both switches SW1 . SW2 brought into the OFF state, and therefore the output period goes to the stop period.

Nach dem Zeitpunkt T1 fließt der Erregungsstrom ILM in der Erregungsinduktivität LM, der sekundärseitigen Leckinduktivität Lsb und der Entladungslast 31. In dem Stopp-Zeitraum ändert sich der Erregungsstrom ILM mit einer Resonanzfrequenz 1/(2π√((LM+Lsb)·Cb)) in einer LC-Resonanzschaltung, welche die Erregungsinduktivität LM, die sekundärseitige Leckinduktivität Lsb und die Entladungslast 31 umfasst. Andererseits ändert sich in dem Ausgabezeitraum der Erregungsstrom ILM mit der Resonanzfrequenz fr (= 1/(2π√(Lsb·Ce))) der Resonanzschaltung, welche die sekundärseitige Leckinduktivität Lsb und die Entladungslast 31 umfasst. Die Erregungsinduktivität LM ist größer als die sekundärseitige Leckinduktivität Lsb, und die Frequenz des Erregungsstroms ILM in dem Stopp-Zeitraum ist niedriger als die des Ausgabezeitraums. Somit hat der Erregungsstrom ILM in dem Stopp-Zeitraum eine größere Amplitude als die des Ausgabezeitraums.After the time T1 the excitation current flows ILM in the excitation inductance LM , the secondary side leakage inductance lsb and the discharge load 31 , In the stop period, the excitation current changes ILM with a resonant frequency 1 / (2π√ ((LM + Lsb) CCb)) in an LC resonant circuit which detects the excitation inductance LM , the secondary side leakage inductance lsb and the discharge load 31 includes. On the other hand, in the output period, the exciting current changes ILM with the resonance frequency Fri. (= 1 / (2π√ (Lsb · Ce))) of the resonant circuit, which is the secondary side leakage inductance lsb and the discharge load 31 includes. The excitation inductance LM is greater than the secondary-side leakage inductance lsb , and the frequency of the excitation current ILM in the stop period is lower than that of the output period. Thus, the excitation current has ILM in the stop period, a larger amplitude than that of the output period.

An einem Zeitpunkt T2 wird der Schalter SW1 in den EIN-Zustand gebracht und geht von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum über. An diesem Punkt besteht das Risiko, dass direkt nach dem Zeitpunkt T2 beim Übergang von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum die Gleichspannungsquelle 10 mit der Primärspule L1 verbunden werden kann, um den Erregungsstrom ILM zu erhöhen, und daher wird der Erregungsstrom ILM übermäßig hoch, und des Transformators Tr wird magnetisch gesättigt.At a time T2 becomes the switch SW1 is brought into the ON state and transitions from the stop period to the issue period. At this point there is a risk that right after the time T2 at the transition from the Output period to the stop period, the DC power source 10 with the primary coil L1 can be connected to the excitation current ILM and therefore the excitation current ILM excessively high, and the transformer Tr becomes magnetically saturated.

Aus diesem Grund ist in der Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform ein dritter Schalter SW3 in der Mitte einer Verbindungsleitung angeordnet, die den Mittenabgriff CT und die Gleichspannungsquelle 10 verbindet, wie in 1 veranschaulicht. Genauer gesagt, ist der Schalter SW3 näher bei dem Mittenabgriff CT angeordnet als der Glättungskondensator Cin. Eine Body-Diode D3 ist in Sperrrichtung mit dem Schalter SW3 parallel geschaltet. Eine Katode der Diode D3 ist mit einem Drain des Schalters SW3 verbunden, und eine Anode der Diode D3 ist mit einer Source des Schalters SW3 verbunden. Der Schalter SW3 wird in einen EIN-Zustand gebracht, indem er ein Ansteuerungssignal gSW3 in einem HIGH-Zustand von der Treiberschaltung 50 empfängt, und wird in einen AUS-Zustand gebracht, indem er das Ansteuerungssignal gSW3 in einem LOW-Zustand empfängt.For this reason, in the embodiment of the present embodiment, a third switch SW3 arranged in the middle of a connecting line, which is the center tap CT and the DC voltage source 10 connects, as in 1 illustrated. More precisely, the switch SW3 closer to the center tap CT arranged as the smoothing capacitor Cin. A body diode D3 is in the reverse direction with the switch SW3 connected in parallel. A cathode of the diode D3 is with a drain of the switch SW3 connected, and an anode of the diode D3 is with a source of the switch SW3 connected. The desk SW3 is brought into an ON state by a drive signal GSW3 in a HIGH state from the driver circuit 50 receives, and is brought into an OFF state by the drive signal GSW3 in a LOW state.

In dem Ausgabezeitraum hält die Steuerungsvorrichtung 40 den Schalter SW3 konstant im EIN-Zustand und schaltet die Schalter SW1, SW2 im Wechsel EIN/AUS und führt auf diese Weise die Leistungsausgabe zu der Entladungslast 31 aus. Darüber hinaus hält die Steuerungsvorrichtung 40 in dem Stopp-Zeitraum den Schalter SW3 konstant im AUS-Zustand und hält die Schalter SW1, SW2 konstant im EIN-Zustand und stoppt auf diese Weise die Leistungsausgabe zu der Entladungslast 31 und lässt den Erregungsstrom ILM auf der Seite der Primärspule L1 zurückfließen. Durch diese Arten der Steuerung kann ein übermäßig hoher Erregungsstrom ILM direkt nach dem Übergang von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum verringert werden.In the output period, the control device stops 40 the switch SW3 constant in the ON state and switches the switches SW1 . SW2 alternately ON / OFF, thus leading the power output to the discharge load 31 out. In addition, the control device stops 40 in the stop period the switch SW3 constant in the OFF state and holds the switches SW1 . SW2 constant in the ON state and thus stops the power output to the discharge load 31 and leaves the excitation current ILM on the side of the primary coil L1 flow back. These types of control can provide an excessively high excitation current ILM be reduced immediately after the transition from the stop period to the output period.

11 zeigt ein Flussdiagramm der Verarbeitung des Umschaltens zwischen dem Ausgabezeitraum und dem Stopp-Zeitraum. Die hier besprochene Verarbeitung wird periodisch durch die Steuerungsvorrichtung 40 als eine „Ansteuerungseinheit“ ausgeführt. 11 FIG. 12 is a flowchart showing the processing of switching between the output period and the stop period. FIG. The processing discussed here is periodically performed by the controller 40 as a "driving unit" executed.

Bei Schritt S11 wird bestimmt, ob momentan der Ausgabezeitraum anliegt oder nicht. Im Fall des Ausgabezeitraums (S11: JA) wird bei Schritt S12 bestimmt, ob der Zeitpunkt des Umschaltens von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum gekommen ist oder nicht. Falls der Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Stopp-Zeitraum noch nicht gekommen ist (S12: NEIN), wird der Schalter SW3 bei Schritt S13 in den EIN-Zustand gebracht, und der Vorgang des abwechselnden EIN/AUS-Schaltens der Schalter SW1, SW2 mit der Ansteuerungsfrequenz fsw (der Resonanzfrequenz fr) wird bei Schritt S14 ausgeführt. Dann endet die Verarbeitung.At step S11 It is determined whether the output period is currently present or not. In the case of the issue period ( S11 : YES) will step at S12 determines whether the timing of switching from the output period to the stop period has come or not. If the time of switching to the stop period has not yet arrived ( S12 : NO), the switch becomes SW3 at step S13 brought into the ON state, and the process of alternately turning ON / OFF the switch SW1 . SW2 with the drive frequency sw (the resonance frequency Fri. ) is executed at step S14. Then the processing ends.

Für den Fall, dass der Zeitpunkt des Umschaltens von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum gekommen ist (S12: JA), werden die momentanen EIN/AUS-Zustände der Schalter SW1, SW2 bei Schritt S15 gespeichert. Dann werden die Schalter SW1, SW2 bei Schritt S16 in den EIN-Zustand gebracht, und der Schalter SW3 wird in den AUS-Zustand gebracht. Auf diese Weise wird das Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum ausgeführt.In the event that the time of switching from the issue period to the stop period has come ( S12 : YES), the current ON / OFF states become the switches SW1 . SW2 at step S15 saved. Then the switches SW1 . SW2 at step S16 brought into the ON state, and the switch SW3 is brought into the OFF state. In this way, the switching from the output period to the stop period is executed.

Wenn bei Schritt S11 der Stopp-Zeitraum festgestellt wird (S11: NEIN), so wird bei Schritt S17 bestimmt, ob der Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Ausgabezeitraum gekommen ist oder nicht. Für den Fall, dass der Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Ausgabezeitraum noch nicht gekommen ist (S17: NEIN), werden die Schalter SW1, SW2 bei Schritt S18 in den EIN-Zustand gebracht, und der Schalter SW3 wird in den AUS-Zustand gebracht.If at step S11 the stop period is detected ( S11 : NO), so at step S17 determines whether the timing of switching has come to the output period or not. In the event that the time of switching to the issue period has not yet arrived ( S17 : NO), the switches become SW1 . SW2 at step S18 brought into the ON state, and the switch SW3 is brought into the OFF state.

Für den Fall, dass der Zeitpunkt des Umschaltens von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum gekommen ist (S17: JA), wird der Schalter SW3 bei Schritt S19 in den EIN-Zustand gebracht, und die EIN/AUS-Zustände der Schalter SW1, SW2 werden auf den Zustand eingestellt, der dem Zustand entgegengesetzt ist, der bei Schritt S15 gespeichert wurde. Genauer gesagt, wird bei Schritt S19 der Schalter SW1 auf den AUS-Zustand eingestellt, und der Schalter SW2 wird auf den EIN-Zustand eingestellt, falls bei Schritt S15 der Schalter SW1 im EIN-Zustand ist und der Schalter SW2 im AUS-Zustand ist. Alternativ wird der Schalter SW1 auf den EIN-Zustand eingestellt, und der Schalter SW2 wird auf den AUS-Zustand eingestellt, falls bei Schritt S15 der Schalter SW1 im AUS-Zustand ist und der Schalter SW2 im EIN-Zustand ist.In the event that the time of switching from the stop period to the output period has come ( S17 : YES), the switch becomes SW3 at step S19 brought into the ON state, and the ON / OFF states of the switches SW1 . SW2 are set to the state opposite to that in step S15 was saved. More precisely, will be at step S19 the desk SW1 set to the OFF state, and the switch SW2 is set to the ON state if at step S15 the desk SW1 is in the ON state and the switch SW2 is in the OFF state. Alternatively, the switch SW1 set to the ON state, and the switch SW2 is set to the OFF state, if at step S15 the desk SW1 in the OFF state is and the switch SW2 is in the ON state.

12 zeigt ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung des Erregungsstroms ILM bei Ausführung einer intermittierenden Ausgabe der vorliegenden Ausführungsform. In dem Ausgabezeitraum werden der Schalter SW1 und der Schalter SW2 im Wechsel EIN/AUS geschaltet. Unmittelbar vor einem Zeitpunkt T11 ist der Schalter SW1 im AUS-Zustand, der Schalter SW2 ist im EIN-Zustand, und der Schalter SW3 ist im EIN-Zustand. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt T11 ist die Einschaltdauer des Schalters SW2 50 %. twelve shows a timing diagram of a temporal change of the excitation current ILM upon execution of an intermittent output of the present embodiment. In the issue period, the switch SW1 and the switch SW2 alternately ON / OFF switched. Immediately before a time T11 is the switch SW1 in OFF state, the switch SW2 is in the ON state, and the switch SW3 is in the ON state. Immediately before the time T11 is the duty cycle of the switch SW2 50%.

Nach dem Zeitpunkt T11 fließt der Erregungsstrom ILM zu einem primärseitigen geschlossenen Stromkreis, der die primären Leckinduktivitäten Ls1, Ls2 und die Schalter SW1, SW2 aufweist. In dem Stopp-Zeitraum ist der Erregungsstrom ILM ein im Wesentlichen konstanter Wert. Darüber hinaus wird eine Verbindung zwischen dem Transformators Tr und der Gleichspannungsquelle 10 gesperrt, und daher vibriert die sekundärseitige Spannung Vout während des Dämpfens.After the time T11 the excitation current flows ILM to a primary-side closed circuit, which is the primary leakage inductance Ls1 . Ls2 and the switches SW1 . SW2 having. In the stop period, the excitation current is ILM a substantially constant value. In addition, will a connection between the transformer Tr and the DC voltage source 10 locked, and therefore vibrates the secondary-side voltage Vout during damping.

Anschließend werden an einem Zeitpunkt T12 beide Schalter SW1, SW2 in den EIN-Zustand gebracht, und der Schalter SW3 wird in den AUS-Zustand gebracht. Auf diese Weise geht der Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum über. Direkt nach dem Zeitpunkt T12 ist die Einschaltdauer des Schalters SW1 50 %.Subsequently, at a time T12 both switches SW1 . SW2 brought into the ON state, and the switch SW3 is brought into the OFF state. In this way, the output period goes to the stop period. Right after the time T12 is the duty cycle of the switch SW1 50%.

Am Zeitpunkt T12 wird der Schalter SW2 in den AUS-Zustand gebracht, und der dritte Schalter SW3 wird in den EIN-Zustand gebracht. Auf diese Weise geht der Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum über. Am Zeitpunkt T12 wird der Schalter (SW2 in 10), der ein anderer ist als einer (SW1 in 11) der Schalter SW1, SW2 im EIN-Zustand direkt vor dem Zeitpunkt T11, in den EIN-Zustand gebracht. Dies ändert, direkt nach dem Zeitpunkt T12, den Erregungsstrom ILM in der Richtung des Verringerns eines absoluten Wertes des Erregungsstroms ILM. Darüber hinaus werden die Einschaltdauer (50 % in 11) des Schalters SW1 direkt vor dem Zeitpunkt T11 und die Einschaltdauer (50 % in 11) des Schalters SW2 direkt nach dem Zeitpunkt T12 im Wesentlichen einander gleich eingestellt. Durch diese Arten der Steuerung kann 0 A als die Mitte einer wechselstromartigen Oszillation des Erregungsstroms ILM genommen werden, und daher kann eine magnetische Sättigung in dem Transformator Tr verringert werden.At the time T12 becomes the switch SW2 put in the off state, and the third switch SW3 is brought into the ON state. In this way, the stop period goes to the output period. At the time T12 will the switch ( SW2 in 10 ) who is other than one ( SW1 in 11 ) the desk SW1 . SW2 in the ON state right before the time T11 , brought into the ON state. This changes, right after the time T12 , the excitation current ILM in the direction of decreasing an absolute value of the excitation current ILM , In addition, the duty cycle (50% in 11 ) of the switch SW1 right before the time T11 and the duty cycle (50% in 11 ) of the switch SW2 right after the time T12 essentially equal to each other. By these kinds of control, 0 A can be considered the center of an ac-type oscillation of the excitation current ILM can be taken, and therefore, a magnetic saturation in the transformer Tr be reduced.

Im Folgenden werden vorteilhafte Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.Hereinafter, advantageous effects of the present embodiment will be described.

Unter Verwendung der Push-Pull-Inverterschaltung 21 wird die Ansteuerungsfrequenz auf maximal die Resonanzfrequenz eingestellt. Auf diese Weise hat der Strom I1, der in dem Schalter SW1, SW2 fließt, eine vorauseilende Phase mit Bezug auf die an den Schalter SW1, SW2 angelegte Spannung V1 und daher kann das Auftreten der Stoßspannung verringert werden. Des Weiteren ist die Ausgestaltung so, dass die Ansteuerungsfrequenz fsw nahe der Resonanzfrequenz fr eingestellt wird und dass die Leistungsausgabe von der Inverterschaltung 21 in dem Ausgabezeitraum ausgeführt wird, der auf der Basis des Leistungsinstruktionswertes Pout* und der Ausgangsleistung Pout in dem vorgegebenen Zeitraum eingestellt wird. Mit dieser Ausgestaltung kann die Energie, die der Entladungslast 31 als der kapazitiven Last zugeführt wird, nahe dem Leistungsinstruktionswert Pout* eingestellt werden, und die Leistungseffizienz kann verbessert werden.Using the push-pull inverter circuit 21 The drive frequency is set to a maximum of the resonance frequency. That's the way the electricity works I1 who is in the switch SW1 . SW2 flows, a leading phase with respect to the switch SW1 . SW2 applied voltage V1 and therefore, the occurrence of the surge voltage can be reduced. Furthermore, the embodiment is such that the drive frequency sw near the resonance frequency Fri. is set and that the power output from the inverter circuit 21 is executed in the output period based on the power instruction value Pout * and the output power Pout is set in the given period. With this configuration, the energy, the discharge load 31 as the capacitive load is supplied near the power instruction value Pout * can be adjusted, and the power efficiency can be improved.

In dem Ausgabezeitraum fließt der Erregungsstrom ILM in der Primärspule L1. Wenn die Gleichspannungsquelle 10 und die Primärspule L1 in dem Stopp-Zeitraum in einen gesperrten Zustand gebracht werden, so fließt die magnetische Energie, die in dem Transformator Tr durch den Erregungsstrom ILM akkumuliert wurde, zu der Sekundärseite. In dem Stopp-Zeitraum, wenn der Ausgabezeitraum in einem Zustand wieder aufgenommen wird, in dem der Erregungsstrom ILM auf der Sekundärseite fließt, steigt der Erregungsstrom ILM in Abhängigkeit vom Zeitpunkt, und aus diesem Grund wird befürchtet, dass der Transformator Tr magnetisch gesättigt wird. Daher ist der dritte Schalter SW3 angeordnet, um die magnetische Sättigung bei Beginn des Ausgabezeitraums zu reduzieren.In the output period, the exciting current flows ILM in the primary coil L1 , When the DC voltage source 10 and the primary coil L1 be brought into a locked state in the stop period, the magnetic energy flowing in the transformer flows Tr through the excitation current ILM accumulated to the secondary side. In the stop period, when the output period is resumed in a state in which the excitation current ILM flows on the secondary side, the excitation current increases ILM depending on the time, and for this reason, it is feared that the transformer Tr becomes magnetically saturated. Therefore, the third switch SW3 arranged to reduce the magnetic saturation at the beginning of the output period.

Genauer gesagt, wird in dem Stopp-Zeitraum der dritte Schalter SW3 in den AUS-Zustand gebracht, so dass die Leistungsausgabe gestoppt wird. Darüber hinaus werden der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 in den EIN-Zustand gebracht, so dass ein Kurzschluss beider Anschlüsse der Primärspule L1 eintritt. Auf diese Weise fließt der Erregungsstrom ILM zu der Primärseite, und daher kann der Fluss des Erregungsstroms ILM zu der Sekundärseite des Transformators Tr verringert werden. Folglich kann ein Ansteigen der Amplitude des Erregungsstroms ILM aufgrund einer Verringerung der Frequenz des Erregungsstroms ILM verringert werden.More specifically, in the stop period, the third switch SW3 brought into the OFF state, so that the power output is stopped. In addition, the first switch SW1 and the second switch SW2 brought into the ON state, causing a short circuit of both terminals of the primary coil L1 entry. In this way, the excitation current flows ILM to the primary side, and therefore the flow of the excitation current ILM to the secondary side of the transformer Tr be reduced. Consequently, an increase in the amplitude of the excitation current ILM due to a reduction in the frequency of the excitation current ILM be reduced.

Die Ausgestaltung ist so, dass für den Fall, dass sich einer der Schalter SW1, SW2 beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum im EIN-Zustand befindet und der andere der Schalter SW1, SW2 im AUS-Zustand ist, einer der Schalter SW1, SW2, der nicht der Schalter im AUS-Zustand in dem Ausgabezeitraum ist, beim anschließenden Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum in den AUS-Zustand gebracht wird, und der andere der Schalter SW1, SW2, der nicht der Schalter im EIN-Zustand in dem Ausgabezeitraum ist, in den EIN-Zustand gebracht wird. Mit dieser Ausgestaltung kann die Spannung bei Beginn des Ausgabezeitraums an den Transformator Tr in der Richtung der Verringerung des Erregungsstroms ILM, der in dem Stopp-Zeitraum fließt, angelegt werden, und der Erregungsstrom ILM kann in der Richtung der Verringerung des absoluten Wertes der Erregungsstrom ILM geändert werden. Somit kann eine magnetische Sättigung in dem Transformator Tr verringert werden.The design is such that in the event that one of the switches SW1 . SW2 when switching from the output period to the stop period is in the ON state and the other is the switch SW1 . SW2 is in the off state, one of the switches SW1 . SW2 which is not the switch in the OFF state in the output period, is brought to the OFF state on subsequent switching from the stop period to the output period, and the other of the switches SW1 . SW2 which is not the switch in the ON state in the output period is brought into the ON state. With this configuration, the voltage at the beginning of the output period to the transformer Tr in the direction of reducing the excitation current ILM which flows in the stop period, and the excitation current ILM can be in the direction of reducing the absolute value of the excitation current ILM be changed. Thus, a magnetic saturation in the transformer Tr be reduced.

(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment

Eine Steuerungsvorrichtung 40 in einer zweiten Ausführungsform bringt, beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum, während ¼ Zeitraums eines Ansteuerungszyklus als die Umkehrung einer Ansteuerungsfrequenz einen der Schalter SW1, SW2 in einen EIN-Zustand und bringt den anderen der Schalter SW1, SW2 in einen AUS-Zustand. Anschließend bringt die Steuerungsvorrichtung 40 beide Schalter SW1, SW2 in den EIN-Zustand und schaltet auf diese Weise den Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum.A control device 40 In a second embodiment, when switching from the output period to the stop period, during ¼ period of a drive cycle as the inversion of a drive frequency, one of the switches SW1 . SW2 in an ON state and brings the other the switch SW1 . SW2 in an OFF state. Subsequently, the control device brings 40 both switches SW1 . SW2 in the ON state, thus switching the output period to the stop period.

Genauer gesagt, wie in 13 gezeigt, wird eine EIN-Zeit (eine Einschaltdauer) des Schalters SW1, SW2 direkt vor dem Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum (ein Zeitpunkt T21) von etwa 50 % auf etwa 25 % verringert. Dementsprechend hat beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum ein Primärstrom I eine Verzögerungsphase von einem 1/8 Zyklus mit Bezug auf eine primärseitige Spannung V.More specifically, as in 13 is shown, an ON time (a duty cycle) of the switch SW1 . SW2 just before switching from the output period to the stop period (a time T21) is reduced from about 50% to about 25%. Accordingly, when switching from the output period to the stop period, a primary current I has a delay phase of 1/8 cycle with respect to a primary side voltage V.

In dem Ausgabezeitraum, wenn einer der Schalter SW1, SW2 während des 1/4 Zeitraums des Ansteuerungszyklus in den EIN-Zustand gebracht wird, erreicht ein Erregungsstrom ILM etwa null, und die in einem Transformator Tr akkumulierte magnetische Energie erreicht etwa null.In the issue period, if one of the switches SW1 . SW2 is brought to the ON state during the 1/4 period of the drive cycle, reaches an excitation current ILM about zero, and those in a transformer Tr accumulated magnetic energy reaches about zero.

Des Weiteren wird beim Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum (ein Zeitpunkt T22) einer der Schalter SW1, SW2 während des 1/4 Zeitraums des Ansteuerungszyklus in den EIN-Zustand gebracht, und der andere der Schalter SW1, SW2 wird in den AUS-Zustand gebracht. Das heißt, bei Übergang von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum wird die EIN-Zeit (die Einschaltdauer) des Schalters SW1, SW2 von etwa 50 % auf etwa 25 % verringert. Mit dieser Ausgestaltung kann der maximale Wert des Niveaus des Erregungsstroms ILM direkt nach dem Beginn des Ausgabezeitraums im Wesentlichen in Übereinstimmung mit dem maximalen Wert in einem stabilen Ausgabezeitraum eingestellt werden, und eine magnetische Sättigung des Transformators Tr kann verringert werden.Further, when switching from the stop period to the output period (a time T22 ) one of the switches SW1 . SW2 during the 1/4 period of the drive cycle brought into the ON state, and the other of the switches SW1 . SW2 is brought into the OFF state. That is, upon transition from the stop period to the output period, the ON time (duty) of the switch becomes SW1 . SW2 decreased from about 50% to about 25%. With this configuration, the maximum value of the level of the excitation current ILM are set substantially immediately after the beginning of the output period in accordance with the maximum value in a stable output period, and a magnetic saturation of the transformer Tr can be reduced.

(Dritte Ausführungsform)Third Embodiment

14 veranschaulicht eine elektrische Ausgestaltung einer dritten Ausführungsform. In der Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform gibt es keinen dritten Schalter SW3. Darüber hinaus ist die Ausgestaltung so, dass ein vierter Schalter SW4 als ein Halbleiterschaltelement vorhanden ist, das zwischen einem Verbindungspunkt einer Primärspule L1 und einem ersten Schalter SW1 und einem Verbindungspunkt der Primärspule L1 und einem zweiten Schalter SW2 verbunden ist. Genauer gesagt, ist der vierte Schalter SW4 so ausgestaltet, dass zwei MOSFETs (Schalter SW4a, SW4b) in Reihe geschaltet sind. Des Weiteren sind Body-Dioden (Dioden D4a, D4b), die jeweils mit diesen zwei MOSFETs parallel geschaltet sind, in entgegengesetzten Richtungen verbunden. Das heißt, die Body-Dioden sind dergestalt verbunden, dass Anoden oder Katoden miteinander verbunden sind. Es ist zu beachten, dass ein IGBT als der vierte Schalter verwendet werden kann. 14 illustrates an electrical embodiment of a third embodiment. In the embodiment of the present embodiment, there is no third switch SW3 , In addition, the design is such that a fourth switch SW4 is present as a semiconductor switching element connected between a connection point of a primary coil L1 and a first switch SW1 and a connection point of the primary coil L1 and a second switch SW2 connected is. More precisely, the fourth switch is SW4 designed so that two MOSFETs (switch SW4a . SW4b ) are connected in series. Furthermore, body diodes (diodes D4a . d4b ), each connected in parallel with these two MOSFETs, are connected in opposite directions. That is, the body diodes are connected such that anodes or cathodes are connected together. It should be noted that an IGBT can be used as the fourth switch.

In einem Ausgabezeitraum fließt ein Erregungsstrom ILM in der Primärspule L1. Wenn eine Gleichspannungsquelle 10 und die Primärspule L1 in einem Stopp-Zeitraum in einen gesperrten Zustand gebracht werden, so fließt magnetische Energie, die in einem Transformator Tr durch den Erregungsstrom ILM akkumuliert wurde, zu einer Sekundärseite. In dem Stopp-Zeitraum, wenn der Ausgabezeitraum in einem Zustand wieder aufgenommen wird, in dem der Erregungsstrom ILM auf der Sekundärseite fließt, steigt der Erregungsstrom ILM in Abhängigkeit vom Zeitpunkt, und aus diesem Grund wird befürchtet, dass der Transformator Tr magnetisch gesättigt wird. Somit dient der vierte Schalter SW4 dem Zweck, die magnetische Sättigung bei Beginn des Ausgabezeitraums zu reduzieren.In an output period, an excitation current flows ILM in the primary coil L1 , If a DC voltage source 10 and the primary coil L1 In a stop period, a locked state causes magnetic energy to flow in a transformer Tr through the excitation current ILM accumulated to a secondary site. In the stop period, when the output period is resumed in a state in which the excitation current ILM flows on the secondary side, the excitation current increases ILM depending on the time, and for this reason, it is feared that the transformer Tr becomes magnetically saturated. Thus, the fourth switch is used SW4 the purpose of reducing the magnetic saturation at the beginning of the output period.

Genauer gesagt, bringt eine Steuerungsvorrichtung 40 als eine „Ansteuerungseinheit“ sowohl den ersten Schalter SW1 als auch den zweiten Schalter SW2 während des Stopp-Zeitraums in einen AUS-Zustand und sperrt auf diese Weise den Strom, der in der Primärspule L1 von der Gleichspannungsquelle 10 fließt, und bringt den vierten Schalter SW4 in einen EIN-Zustand. Darüber hinaus bringt die Steuerungsvorrichtung 40, im Verlauf des Ausgabezeitraums, den vierten Schalter SW4 in einen AUS-Zustand und bringt im Wechsel den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 in einen EIN-Zustand.More specifically, a control device brings 40 as a "driving unit" both the first switch SW1 as well as the second switch SW2 during the stop period in an OFF state and thus blocks the current in the primary coil L1 from the DC voltage source 10 flows, and brings the fourth switch SW4 in an ON state. In addition, the control device brings 40 , during the issue period, the fourth switch SW4 in an OFF state and brings in alternation the first switch SW1 and the second switch SW2 in an ON state.

In dem Stopp-Zeitraum werden beide Schalter SW1, SW2 in den AUS-Zustand gebracht, so dass die Leistungsausgabe gestoppt wird, und der vierte Schalter SW4 wird in den EIN-Zustand gebracht. Auf diese Weise wird ein Kurzschluss beider Anschlüsse der Primärspule L1 herbeigeführt. Dementsprechend fließt der Erregungsstrom ILM zu einer Primärseite, und der Fluss des Erregungsstroms ILM zu der Sekundärseite des Transformators Tr kann verringert werden. Darüber hinaus kann eine Zunahme der Amplitude des Erregungsstroms ILM aufgrund einer Verringerung der Frequenz des Erregungsstroms ILM verringert werden. Des Weiteren wird der vierte Schalter SW4 in dem Ausgabezeitraum in den AUS-Zustand gebracht, und daher kann die Leistungsausgabe von der Primärseite zu der Sekundärseite auf normalem Weg ausgeführt werden.In the stop period, both switches will turn on SW1 . SW2 brought into the OFF state, so that the power output is stopped, and the fourth switch SW4 is brought into the ON state. In this way, a short circuit of both terminals of the primary coil L1 brought about. Accordingly, the excitation current flows ILM to a primary side, and the flow of the excitation current ILM to the secondary side of the transformer Tr can be reduced. In addition, an increase in the amplitude of the excitation current ILM due to a reduction in the frequency of the excitation current ILM be reduced. Furthermore, the fourth switch SW4 in the output period is brought into the OFF state, and therefore, the power output from the primary side to the secondary side can be carried out in the normal way.

(Vierte Ausführungsform)Fourth Embodiment

15 veranschaulicht eine elektrische Ausgestaltung einer vierten Ausführungsform. Die Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform ist eine Ausgestaltung, die durch Hinzufügen einer LC-Filterschaltung 22 zu der Ausgestaltung der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform erhalten wird. 15 illustrates an electrical embodiment of a fourth embodiment. The embodiment of the present embodiment is an embodiment obtained by adding an LC filter circuit 22 to the embodiment of in 1 illustrated first embodiment.

Wie in der Ausgestaltung der ersten Ausführungsform, ist in der Ausgestaltung der vierten Ausführungsform ein Pfad, der einen Verbindungspunkt eines dritten Schalters SW3 und eines positiven Anschlusses einer Gleichspannungsquelle 10 und einen Verbindungspunkt eines ersten Schalters SW1 und eines zweiten Schalters SW2 verbindet, vorhanden, und ein Glättungskondensator Cin ist in dem Pfad angeordnet. Mit dem Glättungskondensator Cin wird die in eine Inverterschaltung 21 eingespeiste Spannung geglättet (stabilisiert). As in the configuration of the first embodiment, in the configuration of the fourth embodiment, a path that is a connection point of a third switch SW3 and a positive terminal of a DC voltage source 10 and a connection point of a first switch SW1 and a second switch SW2 connects, present, and a smoothing capacitor Cin is located in the path. With the smoothing capacitor Cin will be in an inverter circuit 21 supplied voltage smoothed (stabilized).

Des Weiteren ist in der Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform die LC-Filterschaltung 22 zwischen dem Glättungskondensator Cin und der Gleichspannungsquelle 10 angeordnet. Eine Induktionsspule Lf, die die LC-Filterschaltung 22 bildet, ist in einem Pfad angeordnet, der den positiven Anschluss der Gleichspannungsquelle 10 und den dritten Schalter SW3 verbindet. Ein Kondensator Cf, der die LC-Filterschaltung 22 bildet, ist in einem Pfad angeordnet, der den positiven Anschluss und einen negativen Anschluss der Gleichspannungsquelle 10 näher bei der Gleichspannungsquelle 10 verbindet, als die Induktionsspule Lf sich befindet. Die LC-Filterschaltung 22 ist dafür ausgestaltet, die Einspeisung von Hochfrequenzrauschen in die Gleichspannungsquelle 10 infolge des Betriebes der Inverterschaltung 21 zu verringern.Furthermore, in the embodiment of the present embodiment, the LC filter circuit is 22 between the smoothing capacitor Cin and the DC voltage source 10 arranged. An induction coil Lf containing the LC filter circuit 22 is arranged in a path which the positive terminal of the DC voltage source 10 and the third switch SW3 combines. A capacitor Cf that the LC filter circuit 22 is arranged in a path having the positive terminal and a negative terminal of the DC power source 10 closer to the DC voltage source 10 connects, as the induction coil Lf located. The LC filter circuit 22 is designed to inject high frequency noise into the DC power source 10 due to the operation of the inverter circuit 21 to reduce.

Beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum wird der dritte Schalter SW3 in einen AUS-Zustand gebracht, so dass die Gleichspannungsquelle 10 und die Inverterschaltung 21 in einen gesperrten Zustand gebracht werden. An diesem Punkt fließt der Strom, der von der Induktionsspule Lf zu der Inverterschaltung 21 (einem Mittenabgriff CT) fließt, d. h. in der Induktionsspule Lf akkumulierte Energie, in den Glättungskondensator Cin. Aufgrund des Fließens von Strom von der Induktionsspule Lf in den Glättungskondensator Cin steigt die Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators Cin. Daher muss die Stehspannung des Glättungskondensators Cin erhöht werden, was zu einem Problem wie zum Beispiel einer Vergrößerung des Glättungskondensators Cin.When switching from the output period to the stop period, the third switch SW3 brought into an OFF state, so that the DC voltage source 10 and the inverter circuit 21 be brought into a locked state. At this point, the current flowing from the induction coil flows Lf to the inverter circuit 21 (a center tap CT ) flows, ie in the induction coil Lf accumulated energy, in the smoothing capacitor Cin , Due to the flow of current from the induction coil Lf in the smoothing capacitor Cin increases the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor Cin , Therefore, the withstand voltage of the smoothing capacitor must be Cin be increased, causing a problem such as an increase of the smoothing capacitor Cin ,

Anhand von 16 wird eine Änderung der Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators Cin beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum, wie oben beschrieben, beschrieben. In 16 ist ein Zeitpunkt T40 der Zeitpunkt des Umschaltens von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum. Ein Eingangsstrom Iin ist ein Strom, der von einer Stromquelle zugeführt wird, und ein Mittenabgriffstrom Ict ist ein Strom, der über den dritten Schalter SW3 zu dem Mittenabgriff CT fließt.Based on 16 will be a change in the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor Cin when switching from the output period to the stop period described above. In 16 is a time T40 the timing of switching from the output period to the stop period. An input current Iin is a current supplied from a power source and a center tap current ict is a current that is over the third switch SW3 to the center tap CT flows.

In dem Ausgabezeitraum vor dem Zeitpunkt T40 befindet sich ein Ansteuerungssignal gSW3 (nicht gezeigt) konstant in einem HIGH-Zustand, und dementsprechend ist der Schalter SW3 konstant in einem EIN-Zustand. Ansteuerungssignale gSW1, gSW2 werden im Wechsel in einen HIGH-Zustand gebracht, und dementsprechend werden die Schalters SW1, SW2 im Wechsel in einen EIN-Zustand gebracht. Darüber hinaus ist der Eingangsstrom Iin aufgrund der LC-Filterschaltung 22 ein Gleichstrom. Des Weiteren ändert sich der Eingangsstrom Iin periodisch in einem Ansteuerungszyklus zum Ansteuern des Schalters SW1, SW2.In the issue period before the time T40 there is a drive signal GSW3 (not shown) constant in a HIGH state, and accordingly, the switch SW3 constant in an ON state. control signals GSW1 . GSW2 are alternately brought into a HIGH state, and accordingly, the switches SW1 . SW2 alternately brought into an ON state. In addition, the input current Iin due to the LC filter circuit 22 a direct current. Furthermore, the input current changes Iin periodically in a drive cycle to drive the switch SW1 . SW2 ,

Am Zeitpunkt T40 bringt eine Steuerungsvorrichtung 40 beide Ansteuerungssignale gSW1, gSW2 in den HIGH-Zustand, und dementsprechend werden beide Schalter SW1, 2 in den EIN-Zustand gebracht. Darüber hinaus ist das Ansteuerungssignal gSW3 (nicht gezeigt) konstant in einem LOW-Zustand, und daher ist der dritte Schalter SW3 im EIN-Zustand. Somit geht eine Stromquellenvorrichtung 20 von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum über. Am Zeitpunkt T40 wird eine elektrische Verbindung zwischen der Induktionsspule Lf und der Inverterschaltung 21 getrennt, d. h. ein geschlossener Stromkreis, der die Induktionsspule Lf und die Primärspule L1 umfasst, besteht nicht mehr. Somit erreicht der Mittenabgriffstrom Ict, der von der Induktionsspule Lf zu dem Mittenabgriff CT fließt, null. Darüber hinaus fließt der Induktionsspulenstrom, der von der Induktionsspule Lf zu dem Glättungskondensator Cin und dem Mittenabgriff CT fließt, in den Glättungskondensator Cin.At the time T40 brings a control device 40 both drive signals GSW1 . GSW2 in the HIGH state, and accordingly both switches SW1 , 2 brought into the ON state. In addition, the drive signal GSW3 (not shown) constant in a LOW state, and therefore the third switch SW3 in the ON state. Thus, a power source device goes 20 from the issue period to the stop period via. At the time T40 becomes an electrical connection between the induction coil Lf and the inverter circuit 21 separated, ie a closed circuit, the induction coil Lf and the primary coil L1 includes, no longer exists. Thus, the center tap current reaches ict that of the induction coil Lf to the center tap CT flows, zero. In addition, the induction coil current flowing from the induction coil flows Lf to the smoothing capacitor Cin and the center tap CT flows into the smoothing capacitor Cin ,

Das heißt, am Zeitpunkt T40 tritt eine LC-Resonanz zwischen der Induktionsspule Lf und dem Glättungskondensator Cin durch die in der Induktionsspule Lf akkumulierte Energie auf. Der Wert des maximalen Betrages ΔVc der Änderung der Zwischen-Anschluss-Spannung Vc des Glättungskondensators Cin aufgrund den LC-Resonanz kann als ΔVc = √{(Lf/Cin)(Iin0-Ict0)^2} dargestellt werden, wobei der Kapazitätswert des Glättungskondensators Cin ist, der Induktivitätswert der Induktionsspule Lf ist, der Eingangsstrom Iin am Zeitpunkt T40 Iin0 ist, und der Mittenabgriffstrom Ict am Zeitpunkt T40 IctO ist. Das heißt, der Spitzenwert der Zwischen-Anschluss-Spannung Vc des Glättungskondensators Cin verhält sich proportional zu dem Eingangsstrom Iin0 an dem Zeitpunkt des Umschaltens von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum.That is, at the time T40 An LC resonance occurs between the induction coil Lf and the smoothing capacitor Cin through the induction coil Lf accumulated energy. The value of the maximum amount ΔVc the change of the inter-terminal voltage Vc of the smoothing capacitor Cin due to the LC resonance can be represented as ΔVc = √ {(Lf / Cin) (Iin0-Ict0) ^ 2}, wherein the capacitance value of the smoothing capacitor Cin is, the inductance value of the induction coil Lf is, the input current Iin at the time T40 Iin0 is, and the center tap current ict at the time T40 IctO is. That is, the peak value of the inter-terminal voltage Vc of the smoothing capacitor Cin is proportional to the input current Iin0 at the time of switching from the output period to the stop period.

Somit steuert die Steuerungsvorrichtung 40 als eine „Ansteuerungseinheit“ der vorliegenden Ausführungsform in dem Ausgabezeitraum im Wechsel den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 mit einer vorgegebenen Ansteuerungsfrequenz fsw und einer vorgegebenen Einschaltdauer von maximal 50 % an. Des Weiteren ändert die Steuerungsvorrichtung 40 die Einschaltdauer in einer abnehmenden Richtung in einem vorgegebenen Zeitraum, der - in dem Ausgabezeitraum - den Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Stopp-Zeitraum umfasst. An dem Zeitpunkt des Umschaltens von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum kann die oben beschriebene Steuerung die in der Induktionsspule Lf akkumulierte Energie verringern und kann eine Zunahme der Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators Cin verringern.Thus, the control device controls 40 as a "driving unit" of the present embodiment in the output period alternately the first switch SW1 and the second switch SW2 with a predetermined drive frequency sw and a predetermined duty cycle of a maximum of 50%. Furthermore, the changes control device 40 the duty ratio in a decreasing direction in a predetermined time period including, in the output period, the timing of switching to the stop period. At the time of switching from the output period to the stop period, the above-described control may be that in the induction coil Lf reduce accumulated energy and may increase the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor Cin reduce.

Darüber hinaus führt die Steuerungsvorrichtung 40 in der Inverterschaltung 21 die Burst-Ausgabe des Ausgebens eines Ausgangsstroms Iout in dem Ausgabezeitraum und des Stoppens des Ausgangsstroms Iout in dem Stopp-Zeitraum aus. Das heißt, der Ausgangsstrom Iout der Inverterschaltung 21 ändert sich periodisch, wobei der Gesamtzeitraum des einzelnen Ausgabezeitraums und des einzelnen Stopp-Zeitraums als ein einziger Zyklus (ein Burst-Zyklus) genommen wird. Somit hat der Ausgangsstrom Iout der Inverterschaltung 21 eine Frequenzkomponente entsprechend dem Inversen des Burst-Zyklus und eine Frequenzkomponente der n-ten Oberschwingung davon. Die Frequenzkomponenten aufgrund des Burst-Zyklus haben eine niedrigere Frequenz als zum Beispiel eine Resonanzfrequenz fr, und daher wird befürchtet, dass solche Komponenten Frequenzen in einem hörbaren Bereich haben. Eine negative Auswirkung aufgrund der Frequenzkomponenten des Ausgangsstroms Iout, die aus dem Burst-Zyklus resultieren und im hörbaren Bereich auftreten, wie zum Beispiel das Auftreten von Rauschen infolge der Vorspannmagnetisierung, wird ein Problem.In addition, the control device performs 40 in the inverter circuit 21 the burst output of outputting an output current lout in the output period and stopping the output current lout in the stop period. That is, the output current lout the inverter circuit 21 changes periodically taking the total period of the single issue period and the single stop period as a single cycle (a burst cycle). Thus, the output current has lout the inverter circuit 21 a frequency component corresponding to the inverse of the burst cycle and a frequency component of the nth harmonic thereof. The frequency components due to the burst cycle have a lower frequency than, for example, a resonant frequency Fri. , and therefore it is feared that such components have frequencies in an audible range. A negative effect due to the frequency components of the output current lout which result from the burst cycle and occur in the audible range, such as the occurrence of noise due to the bias magnetization, becomes a problem.

Aus diesem Grund ist die Steuerungsvorrichtung 40 dafür ausgestaltet, die Einschaltdauer so zu ändern, dass sich die Einschaltdauer in einer zunehmenden Richtung von dem Zeitpunkt des Beginns des Ausgabezeitraums zu einem vorgegebenen Zeitpunkt während eines solchen Ausgabezeitraums ändert, dass sich die Einschaltdauer in der abnehmenden Richtung von dem vorgegebenen Zeitpunkt zu dem Zeitpunkt des Beendens des Ausgabezeitraums ändert, und dass sich die Amplitude einer Ausgangsspannung Vout in dem Ausgabezeitraum in einem Zyklus ändert, der zweimal so lang ist wie der Ausgabezeitraum. Genauer gesagt, ist sie so ausgestaltet, dass sie die Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 so ändert, dass sich die Amplitude (die Breite der Enveloppe der Ausgangsspannung Vout von ganz oben bis ganz unten) der Ausgangsspannung Vout der Inverterschaltung 21 sinusförmig ändert, wie in 17. Noch genauer gesagt, ist sie so ausgestaltet, dass sie die Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 so ändert, dass sich der absolute Wert (der Modulationsfaktor) der Amplitude der Ausgangsspannung Vout in einer halb-gleichgerichteten Wellenform einer Sinuswelle ändert. Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 40 bringt die Amplitude der Ausgangsspannung Vout am Zeitpunkt des Startens des Ausgabezeitraums im Wesentlichen auf null und erhöht anschließend die Amplitude der Ausgangsspannung Vout sinusförmig. An einem Zwischenzeitpunkt zwischen dem Beginn und dem Ende des Ausgabezeitraums wird die Amplitude der Ausgangsspannung Vout auf den maximalen Wert gebracht, und anschließend wird die Amplitude der Ausgangsspannung Vout sinusförmig verringert. Dann wird die Amplitude der Ausgangsspannung Vout am Ende des Ausgabezeitraums im Wesentlichen auf null gebracht. Mit der vorliegenden Ausgestaltung kann jede Frequenzkomponente der Ausgangsspannung Vout aufgrund des Burst-Zyklus abgeschwächt werden, und die negative Auswirkung aufgrund der Frequenzkomponenten des Ausgangsstroms Iout, die zu dem hörbaren Bereich gehören, kann verringert werden.For this reason, the control device 40 is configured to change the duty ratio so that the duty ratio changes in an increasing direction from the time of starting the dispensing period to a predetermined time during such dispensing period that the duty ratio in the decreasing direction from the predetermined time to the time of Ending of the output period changes, and that the amplitude of an output voltage Vout in the output period changes in a cycle that is twice as long as the output period. More specifically, it is designed to match the on-time of the switch SW1 . SW2 so changes that the amplitude (the width of the envelope of the output voltage Vout from top to bottom) of the output voltage Vout of the inverter circuit 21 sinusoidally changes, as in 17 , More specifically, it is designed to increase the on-time of the switch SW1 . SW2 changes so that the absolute value (the modulation factor) of the amplitude of the output voltage Vout changes in a half-rectified waveform of a sine wave. That is, the control device 40 Brings the amplitude of the output voltage Vout at the time of starting the output period substantially to zero, and then increases the amplitude of the output voltage Vout sinusoidally. At an intermediate time between the beginning and the end of the output period, the amplitude of the output voltage Vout is made the maximum value, and then the amplitude of the output voltage Vout is reduced sinusoidally. Then, the amplitude of the output voltage Vout is made substantially zero at the end of the output period. With the present embodiment, each frequency component of the output voltage Vout due to the burst cycle can be attenuated, and the negative effect due to the frequency components of the output current lout that belong to the audible range can be reduced.

In der Ausgestaltung, in der die Einschaltdauer in der zunehmenden Richtung von dem Zeitpunkt des Startens des Ausgabezeitraums bis zu dem vorgegebenen Zeitpunkt während des Ausgabezeitraums geändert wird und die Einschaltdauer in der abnehmenden Richtung von dem vorgegebenen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt der Beendigung des Ausgabezeitraums geändert wird, ändert sich die Einschaltdauer (der Prozentsatz einer EIN-Zeit in dem Ansteuerungszyklus) des Schalters SW1, SW2 in der abnehmenden Richtung in dem vorgegebenen Zeitraum, der, in dem Ausgabezeitraum, den Zeitpunktes des Umschaltens zu dem Stopp-Zeitraum umfasst. Das heißt, am Zeitpunkt des Umschaltens von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum kann die in einer Induktionskomponente akkumulierte Energie verringert werden, und eine Zunahme der Zwischen-Anschluss-Spannung Vc des Glättungskondensators Cin kann verringert werden.In the embodiment, in which the duty ratio is changed in the increasing direction from the time of starting the output period to the predetermined time during the output period, and the duty ratio is changed in the decreasing direction from the predetermined time to the time of the completion of the output period , the duty ratio (the percentage of ON time in the drive cycle) of the switch changes SW1 . SW2 in the decreasing direction in the predetermined period, which, in the output period, includes the timing of switching to the stop period. That is, at the time of switching from the output period to the stop period, the energy accumulated in an induction component can be reduced, and an increase in the inter-terminal voltage Vc of the smoothing capacitor Cin can be reduced.

Wenn die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, so umfasst die Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 in dem Ausgabezeitraum eine Einschaltdauer von weniger als 50 %, und aus diesem Grund ist die Ausgangsspannung Vout niedriger als im Fall des Einstellens der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 auf 50 %. Daher wird befürchtet, dass eine einer Entladungslast 31 zugeführte Energie sinkt. Aus diesem Grund stellt die Steuerungsvorrichtung 40 im Fall der Verringerung der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 einen längeren Ausgabezeitraum ein, um eine Verringerung der Ausgangsleistung Pout in Verbindung mit einer Verringerung der Einschaltdauer zu berücksichtigen.When the control of the present embodiment is carried out, the duty ratio of the switch includes SW1 . SW2 in the output period, a duty ratio of less than 50%, and for this reason, the output voltage Vout is lower than in the case of setting the duty of the switch SW1 . SW2 to 50%. Therefore, it is feared that one of a discharge load 31 supplied energy decreases. For this reason, the control device 40 in the case of reducing the on-time of the switch SW1 . SW2 a longer output period to reduce the output power Pout to be considered in conjunction with a reduction of the duty cycle.

Anhand von 18 wird eine Änderung der Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators Cin in einem Fall des Änderns der Einschaltdauer dergestalt, dass sich die Amplitude der Ausgangsspannung in dem Ausgabezeitraum sinusförmig ändert, beschrieben.Based on 18 will be a change in the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor Cin in a case of changing the duty ratio so that the amplitude of the Output voltage in the output period changes sinusoidally described.

In einem Zeitraum vor dem Zeitpunkt T50 während des Ausgabezeitraums (d. h. ein Zeitraum ab dem Zeitpunkt des Startens des Ausgabezeitraums bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt T50 während des Ausgabezeitraums) ändert sich die Einschaltdauer jedes Schalters SW1, SW2 (jedes Ansteuerungssignal gSW1, gSW2) in der zunehmenden Richtung. Am Zeitpunkt T50 erreicht die Einschaltdauer jedes Schalters SW1, SW2 den maximalen Wert (50 %). In dem Zeitraum vor dem Zeitpunkt T50 während des Ausgabezeitraums ändert sich die Amplitude (die Breite der Enveloppe von oben nach unten) der Ausgangsspannung Vout in der zunehmenden Richtung, die Amplitude (der Spitzenwert) des Mittenabgriffstroms Ict der Inverterschaltung 21 ändert sich in der zunehmenden Richtung, und der Eingangsstrom Iin ändert sich in der zunehmenden Richtung.In a period before the date T50 during the issuing period (ie, a period from when the issue period is started to a given time T50 during the output period), the duty cycle of each switch changes SW1 . SW2 (each drive signal GSW1 . GSW2 ) in the increasing direction. At the time T50 reaches the duty cycle of each switch SW1 . SW2 the maximum value (50%). In the period before the date T50 during the output period, the amplitude (the width of the envelope from top to bottom) of the output voltage Vout changes in the increasing direction, the amplitude (the peak value) of the center tap current ict the inverter circuit 21 changes in the increasing direction, and the input current Iin changes in the increasing direction.

Nach dem Zeitpunkt T50 ändert sich die Einschaltdauer jedes Schalters SW1, SW2 in der abnehmenden Richtung über einen Zeitraum ab dem Zeitpunkt T50 bis zu einem Zeitpunkt T51 als dem Zeitpunkt der Beendigung des Ausgabezeitraums. In dem Zeitraum ab dem Zeitpunkt T50 bis zu dem Zeitpunkt T51 ändert sich die Amplitude (die Breite der Enveloppe von oben nach unten) der Ausgangsspannung Vout in der abnehmenden Richtung, die Amplitude (die Spitzenwert) des Mittenabgriffstroms Ict ändert sich in der abnehmenden Richtung, und der Eingangsstrom Iin ändert sich in der abnehmenden Richtung.After the time T50 the duty cycle of each switch changes SW1 . SW2 in the decreasing direction over a period from the time T50 until one time T51 as the time of the completion of the issue period. In the period from the date T50 until that time T51 That is, the amplitude (the width of the envelope from top to bottom) of the output voltage Vout changes in the decreasing direction, the amplitude (the peak value) of the center tap current ict changes in the decreasing direction, and the input current Iin changes in the decreasing direction.

Am Zeitpunkt T51 werden beide Ansteuerungssignale gSW1, gSW2 in den HIGH-Zustand gebracht, und daher werden beide Schalter SW1, SW2 in den EIN-Zustand gebracht. Darüber hinaus wird das Ansteuerungssignal gSW3 (nicht gezeigt) in den LOW-Zustand gebracht, und daher wird der Schalter SW3 in den AUS-Zustand gebracht. Auf diese Weise wird das Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum ausgeführt. Beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum wird der Eingangsstrom Iin verringert, und daher wird die in der Induktionsspule Lf akkumulierte Energie verringert. Somit kann eine Zunahme der Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators Cin in Verbindung mit dem Fließen von Strom von der Induktionsspule Lf in den Glättungskondensator Cin verringert werden.At the time T51 Both are control signals GSW1 . GSW2 put in the HIGH state, and therefore both switches SW1 . SW2 brought into the ON state. In addition, the drive signal GSW3 (not shown) brought into the LOW state, and therefore the switch SW3 brought into the off state. In this way, the switching from the output period to the stop period is executed. When switching from the output period to the stop period, the input current becomes Iin decreases, and therefore becomes in the induction coil Lf accumulated energy decreases. Thus, an increase in the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor Cin in conjunction with the flow of current from the induction coil Lf in the smoothing capacitor Cin be reduced.

Des Weiteren ist die Entladungslast 31, die dafür ausgestaltet ist, die von der Inverterschaltung 21 zugeführte Energie zu empfangen, ein nicht-lineares Element, das so ausgestaltet ist, dass die Spannung und der Strom nicht in einer proportionalen Beziehung stehen. Somit wird die Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 so eingestellt, dass sich die Amplitude der Ausgangsspannung Vout sinusförmig ändert, aber die Amplitude der Ausgangsspannung Vout ändert sich in Wirklichkeit in einer verzerrten sinusförmig Wellenform.Furthermore, the discharge load 31 , which is designed for that of the inverter circuit 21 to receive applied energy, a non-linear element designed so that the voltage and the current are not in a proportional relationship. Thus, the duty of the switch SW1 . SW2 adjusted so that the amplitude of the output voltage Vout sinusoidally changes, but the amplitude of the output voltage Vout actually changes in a distorted sinusoidal waveform.

19 zeigt die Größenordnung der Frequenzkomponente der Störspannung der Inverterschaltung 21 aufgrund des Burst-Zyklus. Die Frequenzkomponente der Störspannung in einem Fall des konstanten Einstellens der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 auf 50 % in dem Ausgabezeitraum ist durch die Farbe Schwarz angedeutet. Darüber hinaus ist die Frequenzkomponente der Störspannung im Fall der sinusförmigen Änderung der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 in der vorliegenden Ausführungsform durch die Farbe Grau angedeutet. Wie in 19 gezeigt, wird die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform so ausgeführt, dass die n-te Oberschwingungskomponente der Burst-Frequenz verringert werden kann. 19 shows the magnitude of the frequency component of the noise voltage of the inverter circuit 21 due to the burst cycle. The frequency component of the noise voltage in a case of constantly setting the on-time of the switch SW1 . SW2 to 50% in the issue period is indicated by the color black. Moreover, in the case of the sinusoidal change, the frequency component of the noise voltage is the duty ratio of the switch SW1 . SW2 indicated in the present embodiment by the color gray. As in 19 As shown, the control of the present embodiment is carried out so that the n-th harmonic component of the burst frequency can be reduced.

Es ist zu beachten, dass oben die Ausgestaltung, in der die LC-Filterschaltung 22 zwischen der Gleichspannungsquelle 10 und dem Glättungskondensator Cin angeordnet ist, beschrieben wurde, kann aber auch weggelassen werden. Selbst in der Ausgestaltung ohne die LC-Filterschaltung 22 findet der Fluss von Strom von einer parasitischen Induktionsspule, die sich zwischen der Gleichspannungsquelle 10 und dem Glättungskondensator Cin befindet, in den Glättungskondensator Cin statt. Somit kann selbst für den Fall, dass die Ausgestaltung der Verringerung der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 in dem vorgegebenen Zeitraum, der, in dem Ausgabezeitraum, den Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Stopp-Zeitraum umfasst, auf die Ausgestaltung ohne die LC-Filterschaltung 22 angewendet wird, eine Zunahme der Zwischen-Anschluss-Spannung des Glättungskondensators Cin ebenfalls verringert werden.It should be noted that above the embodiment in which the LC filter circuit 22 between the DC voltage source 10 and the smoothing capacitor Cin is arranged, but can also be omitted. Even in the embodiment without the LC filter circuit 22 The flow of current from a parasitic induction coil, which is located between the DC voltage source 10 and the smoothing capacitor Cin located in the smoothing capacitor Cin instead of. Thus, even in the case where the configuration of reducing the duty ratio of the switch SW1 . SW2 in the predetermined period including, in the output period, the timing of switching to the stop period, to the embodiment without the LC filter circuit 22 is applied, an increase in the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor Cin also be reduced.

Modifizierungen der Ausgestaltung zum Ändern der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 in der zunehmenden Richtung von dem Zeitpunkt des Startens des Ausgabezeitraums bis zu dem vorgegebenen Zeitpunkt während des Ausgabezeitraums und zum Ändern der Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 in der abnehmenden Richtung von dem vorgegebenen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt der Beendigung des Ausgabezeitraums können eine Ausgestaltung umfassen, in der die Steuerungsvorrichtung 40 die Einschaltdauer jedes Schalters SW1, SW2 so einstellt, dass sich die Ausgangsspannung Vout in einer Dreieckswellenform ändert. In diesem Fall kann die Einstellung so vorgenommen werden, so dass die Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 zwischen Zeitpunkten die gleiche ist.Modifications of the embodiment for changing the duty cycle of the switch SW1 . SW2 in the increasing direction from the time of starting the output period to the predetermined time during the output period and changing the on-time of the switch SW1 . SW2 in the decreasing direction from the predetermined time to the time of the completion of the output period may include a configuration in which the control device 40 the duty cycle of each switch SW1 . SW2 so adjusts that the output voltage Vout changes in a triangle waveform. In this case, the adjustment can be made so that the on-time of the switch SW1 . SW2 between times is the same.

Die Modifizierungen der Ausgestaltung zum Ändern der Einschaltdauer in der abnehmenden Richtung in dem vorgegebenen Zeitraum, die, in dem Ausgabezeitraum, den Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Stopp-Zeitraum umfasst, kann eine Ausgestaltung umfassen, in der die Steuerungsvorrichtung 40 die Einschaltdauer jedes Schalters SW1, SW2 auf 50 % bis zum vorgegebenen Zeitpunkt während des Ausgabezeitraums einstellt und die Einschaltdauer jedes Schalters SW1, SW2 nach dem vorgegebenen Zeitpunkt verkürzt. The modifications of the configuration for changing the duty in the decreasing direction in the predetermined period, which, in the output period, the timing of switching to the stop period, may include a configuration in which the control device 40 the duty cycle of each switch SW1 . SW2 at the specified time during the output period and the duty cycle of each switch SW1 . SW2 shortened after the given time.

In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wird die elektrische Ausgestaltung der ersten Ausführungsform angenommen; jedoch kann statt einer solchen Ausgestaltung auch die elektrische Ausgestaltung der dritten Ausführungsform angenommen werden. Auf der Basis einer solchen Annahme der elektrischen Ausgestaltung der dritten Ausführungsform kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass in dem Ausgabezeitraum die Einschaltdauer des Schalters SW1, SW2 in der zunehmenden Richtung von dem Zeitpunkt des Startens des Ausgabezeitraums bis zu dem vorgegebenen Zeitpunkt während des Ausgabezeitraums geändert wird und in der abnehmenden Richtung von dem vorgegebenen Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt der Beendigung des Ausgabezeitraums geändert wird. Darüber hinaus kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass der vierte Schalter SW4 in dem Ausgabezeitraum ausgeschaltet wird. Des Weiteren können in dem Stopp-Zeitraum beide Schalter SW1, SW2 ausgeschaltet werden, und der vierte Schalter SW4 kann in den EIN-Zustand gebracht werden.In the description of the present embodiment, the electrical configuration of the first embodiment is assumed; however, instead of such a configuration, the electrical configuration of the third embodiment may be adopted. On the basis of such assumption of the electrical configuration of the third embodiment, the configuration may be made such that in the output period, the duty ratio of the switch SW1 . SW2 is changed in the increasing direction from the time of starting the output period to the predetermined time during the output period, and is changed in the decreasing direction from the predetermined time to the time of the completion of the output period. In addition, the embodiment can be made such that the fourth switch SW4 is turned off in the output period. Furthermore, in the stop period, both switches SW1 . SW2 be turned off, and the fourth switch SW4 can be brought into the ON state.

(Andere Ausführungsformen)Other Embodiments

Es kann eine Ausgestaltung ohne Glättungskondensator Cin bereitgestellt werden.It may be a configuration without smoothing capacitor Cin to be provided.

In der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform ist die Ausgestaltung so, dass der Schalter SW3 zwischen der Gleichspannungsquelle 10 und dem Mittenabgriff CT angeordnet ist. Jedoch kann die Ausgestaltung anstelle einer solchen Ausgestaltung auch so sein, dass der Schalter SW3 zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalter SW2 und der Gleichspannungsquelle 10 angeordnet ist (ein Verbindungspunkt eines Emitters des ersten Schalters SW1 und eines Emitters des zweiten Schalters SW2). Es ist zu beachten, dass in der Ausgestaltung mit dem Glättungskondensator Cin die Ausgestaltung so erfolgen kann, dass der Schalter SW3 näher bei dem Verbindungspunkt des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 angeordnet ist als der Glättungskondensator Cin.In the first, second and fourth embodiments, the configuration is such that the switch SW3 between the DC voltage source 10 and the center tap CT is arranged. However, instead of such a configuration, the configuration may also be such that the switch SW3 between the connection point of the first switch SW1 and the second switch SW2 and the DC voltage source 10 is arranged (a connection point of an emitter of the first switch SW1 and an emitter of the second switch SW2 ). It should be noted that in the embodiment with the smoothing capacitor Cin the configuration can be made such that the switch SW3 closer to the connection point of the first switch SW1 and the second switch SW2 is arranged as the smoothing capacitor Cin ,

In der zweiten Ausführungsform kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass eine Rückflussdiode DT, zusätzlich zu der elektrischen Ausgestaltung der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform, näher bei der Primärspule L1 angeordnet ist, als es der dritte Schalter SW3 in einem Pfad ist, der den Mittenabgriff CT und den Verbindungspunkt des ersten Schalters SW und des zweiten Schalters SW verbindet, wie in 20 veranschaulicht.In the second embodiment, the configuration may be such that a reflux diode DT , in addition to the electrical design of in 1 illustrated first embodiment, closer to the primary coil L1 is arranged as it is the third switch SW3 in a path that is the center tap CT and connecting the connection point of the first switch SW and the second switch SW, as in 20 illustrated.

In der vorliegenden Ausgestaltung geht der Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum über, sobald einer der Schalter SW1, SW2 während des 1/4 Zeitraums des Ansteuerungszyklus in den EIN-Zustand gebracht wird. In dieser Ausgestaltung wird der Schalter SW3 in den AUS-Zustand gebracht, während der Strom in dem Schalter SW3 fließt, und die Stoßspannung wird an dem Schalter SW3 hervorgerufen. Somit erfolgt die Ausgestaltung so, dass die Rückflussdiode DT vorhanden ist, und daher kann die an dem Schalter SW3 hervorgerufene Stoßspannung verringert werden.In the present embodiment, the output period goes to the stop period as soon as one of the switches SW1 . SW2 during the 1/4 period of the drive cycle is brought into the ON state. In this embodiment, the switch SW3 put in the off state while the power in the switch SW3 flows, and the surge voltage is at the switch SW3 caused. Thus, the embodiment is made such that the reflux diode DT is present, and therefore that can be at the switch SW3 caused surge voltage can be reduced.

Darüber hinaus kann selbst in der Ausgestaltung, in der der Schalter SW3 zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 und der Gleichspannungsquelle 10 angeordnet ist, die Ausgestaltung ebenfalls so erfolgen, dass die Rückflussdiode DT näher bei der Primärspule L1 angeordnet ist als der dritte Schalter SW3 auf dem Pfad, der den Mittenabgriff CT und den Verbindungspunkt des ersten Schalters SW und des zweiten Schalters SW verbindet.In addition, even in the embodiment in which the switch SW3 between the connection point of the first switch SW1 and the second switch SW2 and the DC voltage source 10 is arranged, the configuration also be made so that the reflux diode DT closer to the primary coil L1 is arranged as the third switch SW3 on the path that the center tap CT and connects the connection point of the first switch SW and the second switch SW.

In der ersten Ausführungsform erfolgt die Ausgestaltung so, dass einer der Schalter SW1, SW2 mit einer Einschaltdauer von 50 % direkt vor dem Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum EIN-geschaltet wird und der andere der Schalter SW1, SW2 mit einer Einschaltdauer von 50 % direkt vor dem anschließenden Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum EIN-geschaltet wird; jedoch kann diese Ausgestaltung geändert werden. Zum Beispiel kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass einer der Schalter SW1, SW2 mit einer vorgegebenen Einschaltdauer (A %) direkt vor dem Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum EIN-geschaltet wird und der andere der Schalter SW1, SW2 mit der vorgegebenen Einschaltdauer (A %) direkt vor dem anschließenden Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum EIN-geschaltet wird (A ist ein optionaler Wert von 0 bis 50).In the first embodiment, the configuration is such that one of the switches SW1 . SW2 is turned ON with a duty of 50% just before switching from the output period to the stop period and the other of the switches SW1 . SW2 is turned ON with a duty of 50% just before the subsequent switching from the stop period to the issue period; however, this configuration can be changed. For example, the embodiment may be such that one of the switches SW1 . SW2 is turned ON with a predetermined duty ratio (A%) immediately before switching from the output period to the stop period, and the other of the switches SW1 . SW2 is turned ON with the predetermined duty ratio (A%) immediately before the subsequent switching from the stop period to the output period (A is an optional value from 0 to 50).

Die Ausgestaltung kann so erfolgen, dass eine Spule in Reihe mit der Entladungslast 31 auf der Sekundärseite eingefügt wird. In dieser Ausgestaltung wird die Resonanzfrequenz fr durch den sekundärseitigen entsprechenden Wert Lsb der separaten Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite des Transformators Tr, die Induktivität der Spule und eine Kapazitätskomponente der Entladungslast 31 bestimmt.The embodiment may be such that a coil in series with the discharge load 31 inserted on the secondary side. In this embodiment, the resonance frequency Fri. by the secondary-side corresponding value lsb the separate leakage inductance of the primary and the secondary side of the transformer Tr , the inductance of the coil and a capacity component of the discharge load 31 certainly.

Der Schalter SW1, SW2 braucht kein N-Kanal-MOSFET zu sein. Zum Beispiel kann ein IGBT verwendet werden. Es ist zu beachten, dass im Fall des Verwendens des IGBT als der Schalter SW1, SW2 die Ausgestaltung so erfolgen kann, dass eine Rückflussdiode vorhanden ist.The desk SW1 . SW2 does not need to be an N-channel MOSFET. For example, an IGBT can be used. It should be noted that in the case of using the IGBT as the switch SW1 . SW2 the embodiment can be made so that a reflux diode is present.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Ausgestaltung so, dass die Leistungsausgabe in einer solchen Weise gestoppt wird, dass die Schalter SW1, SW2 EIN-geschaltet werden und der Schalter SW3 in dem Stopp-Zeitraum ausgeschaltet wird. Statt dessen kann der Schalter SW3 weggelassen werden, und die Ausgestaltung kann so erfolgen, dass SW1, SW2 in dem Stopp-Zeitraum ausgeschaltet werden.In the embodiments described above, the configuration is made such that the power output is stopped in such a manner that the switches SW1 . SW2 Be turned ON and the switch SW3 is turned off in the stop period. Instead, the switch can SW3 be omitted, and the configuration can be made so that SW1 . SW2 be turned off in the stop period.

Des Weiteren kann die Ausgestaltung in der Ausgestaltung ohne den Schalter SW3 so erfolgen, dass der Stopp-Zeitraum an dem Zeitpunkt zu dem Ausgabezeitraum übergeht, an dem der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen null wird. In diesem Fall gerät der Erregungsstrom ILM während des Stopp-Zeitraums in einem Resonanzzyklus in Resonanz, welcher der Erregungsinduktivität LM, der Vorentladungs-Ersatzkapazität Cb der Entladungslast 31 und der sekundärseitigen parasitischen Kapazität entspricht. Somit geht der Ausgabezeitraum an dem Zeitpunkt zu dem Stopp-Zeitraum über, an dem der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen null wird, und der Stopp-Zeitraum geht an dem Zeitpunkt zu dem Ausgabezeitraum über, nachdem k x der Resonanzzyklus verstrichen ist (k ist eine optionale natürliche Zahl). Somit kann der Stopp-Zeitraum an dem Zeitpunkt zu dem Ausgabezeitraum übergehen, an dem der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen null wird.Furthermore, the embodiment in the embodiment without the switch SW3 such that the stop period at the time passes to the output period at which the excitation current ILM becomes essentially zero. In this case, the excitation current gets ILM during the stop period in a resonant cycle resonating, which is the excitation inductance LM , the pre-discharge replacement capacity cb the discharge load 31 and the secondary side parasitic capacitance. Thus, the output period at the time passes to the stop period at which the excitation current ILM becomes substantially zero, and the stop period goes to the output period at the time point after kx of the resonance cycle has elapsed (k is an optional natural number). Thus, the stop period at the time may transition to the output period at which the excitation current ILM becomes essentially zero.

21 zeigt ein Zeitdiagramm einer zeitlichen Änderung des Erregungsstroms ILM bei Ausführung einer intermittierenden Ausgabe in der vorliegenden Modifizierung. An einem Zeitpunkt T31, an dem der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen null erreicht, wird das Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum ausgeführt. Das heißt, am Zeitpunkt T31 wird der Schalter SW2 im EIN-Zustand in den AUS-Zustand gebracht, und auf diese Weise werden beide Schalter SW1, SW2 in den AUS-Zustand gebracht. Anschließend wird an einem Zeitpunkt T32, an dem der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen null erreicht, nachdem ein Zeitraum von 7 x dem Resonanzzyklus am Zeitpunkt T31 verstrichen ist, das Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum ausgeführt. Dies kann einen übermäßig hohen Erregungsstrom ILM verringern. 21 shows a timing diagram of a temporal change of the excitation current ILM when performing an intermittent output in the present modification. At a time T31 at which the excitation current ILM reaches substantially zero, the switching from the output period to the stop period is executed. That is, at the time T31 becomes the switch SW2 in the ON state brought into the OFF state, and in this way both switches SW1 . SW2 brought into the off state. Subsequently, at a time T32 at which the excitation current ILM achieved essentially zero after a period of 7 x the resonant cycle at the time T31 has elapsed, the switching from the stop period to the issuing period is executed. This can be an excessively high excitation current ILM reduce.

Der Erregungsstrom ILM hat eine Korrelation mit dem sekundärseitigen Strom, der in der Sekundärspule L2 fließt, und der sekundärseitigen Spannung, die in der Sekundärspule L2 generiert wird. Die Steuerungsvorrichtung 40 als eine „Detektionswert-Erfassungseinheit“ kann den Detektionswert des Ausgangsstroms Iout als einen Detektionswert des sekundärseitigen Stroms erfassen, der in der Sekundärspule L2 fließt. Darüber hinaus kann die Steuerungsvorrichtung 40 als die „Detektionswert-Erfassungseinheit“ den Detektionswert der Ausgangsspannung Vout als einen Detektionswert der sekundärseitigen Spannung erfassen, die in der Sekundärspule L2 generiert wird.The excitation current ILM has a correlation with the secondary side current that is in the secondary coil L2 flows, and the secondary side voltage in the secondary coil L2 is generated. The control device 40 as a "detection value detection unit" may be the detection value of the output current lout as a detection value of the secondary-side current, that in the secondary coil L2 flows. In addition, the control device 40 as the "detection value detection unit", the detection value of the output voltage Vout as a detection value of the secondary side voltage, that in the secondary coil L2 is generated.

Somit führt die Steuerungsvorrichtung 40, auf der Basis des Detektionswertes des sekundärseitigen Stroms oder des Detektionswertes der sekundärseitigen Spannung, das Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum aus, falls der Erregungsstrom ILM, der in dem Transformator Tr fließt, kleiner ist als ein vorgegebener Wert.Thus, the control device performs 40 on the basis of the secondary side current detection value or the secondary side voltage detection value, switching from the stop period to the output period if the exciting current ILM who is in the transformer Tr flows, is less than a predetermined value.

Genauer gesagt, wie in 22 gezeigt, wird das Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum für den Fall ausgeführt, dass der absolute Wert des Detektionswertes (des Detektionswertes der Ausgangsspannung Vout) der sekundärseitigen Spannung im Wesentlichen der maximale Wert ist. Die sekundärseitige Spannung und der Erregungsstrom ILM haben eine Phasendifferenz von etwa 90 Grad, und daher erreicht der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen null für den Fall, dass der absolute Wert der sekundärseitigen Spannung im Wesentlichen der maximale Wert ist. Somit kann das Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum an dem Zeitpunkt ausgeführt werden, an dem der Erregungsstrom ILM im Wesentlichen auf null geht, und infolge dessen kann die magnetische Sättigung in dem Transformator Tr verringert werden.More specifically, as in 22 is shown switching from the stop period to the output period is executed in the case that the absolute value of the detection value (the detection value of the output voltage Vout ) of the secondary side voltage is substantially the maximum value. The secondary side voltage and the excitation current ILM have a phase difference of about 90 degrees, and therefore reaches the excitation current ILM substantially zero in the case that the absolute value of the secondary side voltage is substantially the maximum value. Thus, the switching from the stop period to the output period can be performed at the time when the excitation current ILM essentially goes to zero, and as a result, the magnetic saturation in the transformer Tr be reduced.

Darüber hinaus beträgt beim Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum ein Verhältnis des Zeitraums - mit Bezug auf den Ansteuerungszyklus -, in dem einer (der Schalter SW2) des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere (der Schalter SW1) des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den AUS-Zustand gebracht wird, die Hälfte eines Zielverhältnisses (zum Beispiel 1/2), wie in 22 veranschaulicht. Anschließend wird das Verhältnis des Zeitraums - mit Bezug auf den Ansteuerungszyklus -, in dem der andere (der Schalter SW2) des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den EIN-Zustand gebracht wird und einer (der Schalter SW1) des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den AUS-Zustand gebracht wird, auf das Zielverhältnis gebracht. Mit dieser Ausgestaltung kann ein übermäßig hoher Erregungsstrom ILM direkt nach dem Übergang von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum verringert werden.In addition, when switching from the stop period to the output period, a ratio of the time period with respect to the drive cycle is one in which the switch SW2 ) of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the ON state and the other (the switch SW1 ) of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought to the OFF state, half of a target ratio (for example 1/2), as in 22 illustrated. Subsequently, the ratio of the period - with respect to the drive cycle - in which the other (the switch SW2 ) of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the ON state and one (the switch SW1 ) of the first switch SW1 and the second switch SW2 brought into the OFF state, brought to the target ratio. With this configuration, an excessively high excitation current ILM be reduced immediately after the transition from the stop period to the output period.

In diesem Fall kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass beim Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum das Verhältnis des Zeitraums - mit Bezug auf den Ansteuerungszyklus -, in dem einer des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den AUS-Zustand gebracht wird, auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als das Zielverhältnis (zum Beispiel 1/2). Des Weiteren kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass nach dem Verstreichen eines vorgegebenen Zeitraums das Verhältnis des Zeitraums - mit Bezug auf den Ansteuerungszyklus -, in dem einer des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den AUS-Zustand gebracht wird, anschließend auf das Zielverhältnis erhöht wird. In diesem Fall kann die Ausgestaltung so erfolgen, dass das Verhältnis des Zeitraums - mit Bezug auf den Ansteuerungszyklus -, in dem einer des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 in den AUS-Zustand gebracht wird, allmählich erhöht wird. Mit einer solchen Ausgestaltung kann ein übermäßig hoher Erregungsstrom ILM direkt nach dem Übergang von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum verringert werden. In this case, the configuration may be such that when switching from the stop period to the output period, the ratio of the time period with respect to the drive cycle in which one of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the ON state and the other of the first switch SW1 and the second switch SW2 is set to the OFF state, set to a predetermined value smaller than the target ratio (for example, 1/2). Furthermore, the configuration may be such that after the elapse of a predetermined period of time, the ratio of the time period with respect to the drive cycle, in which one of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the ON state and the other of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the OFF state, then increased to the target ratio. In this case, the configuration may be such that the ratio of the time period with respect to the drive cycle in which one of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the ON state and the other of the first switch SW1 and the second switch SW2 is brought into the OFF state, is gradually increased. With such a configuration, an excessively high excitation current ILM be reduced immediately after the transition from the stop period to the output period.

Die vorliegende Offenbarung wurde gemäß den Ausführungsformen beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen und Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst außerdem eine Vielzahl von Variationen und Variationen in einem äquivalenten Geltungsbereich. Außerdem fallen verschiedene Kombinationen und Formen sowie andere Kombinationen und Formen, die diese verschiedenen Kombinationen und Formen mit nur einer einzigen Komponente, mehr oder weniger umfassen, ebenfalls unter das Wesen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.The present disclosure has been described according to the embodiments. However, it should be understood that the present disclosure is not limited to these embodiments and structures. The present disclosure also includes a variety of variations and variations within an equivalent scope. In addition, various combinations and shapes as well as other combinations and shapes that include these various combinations and shapes with only a single component, more or less, also fall within the spirit and scope of the present disclosure.

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  • JP 2016200351 [0001]JP 2016200351 [0001]
  • JP 5681943 [0005]JP 5681943 [0005]

Claims (15)

Stromquellenvorrichtung (20), umfassend: eine Push-Pull-Inverterschaltung (21), die dafür ausgestaltet ist, einen von einer Gleichspannungsquelle (10) zugeführten Gleichstrom zu empfangen und einen Wechselstrom an einen kapazitive Last (31) auszugeben, wobei die Inverterschaltung Folgendes umfasst: einen Transformator (Tr), der eine Primärspule (L1) mit einem Mittenabgriff (CT) und eine Sekundärspule (L2), die magnetisch mit der Primärspule gekoppelt ist, aufweist, einen ersten Schalter (SW1) und einen zweiten Schalter (SW2) als Halbleiterschaltelemente, die jeweils mit beide Enden der Primärspule verbunden sind, und eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2), die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Schalter in Sperrrichtung parallel geschaltet sind, wobei der Mittenabgriff mit einem Anschluss der Gleichspannungsquelle verbunden ist und der erste und der zweite Schalter mit dem anderen Anschluss der Gleichspannungsquelle verbunden sind; eine Ansteuerungseinheit (40), die dafür ausgestaltet ist, den ersten Schalter und den zweiten Schalter im Wechsel mit einer Ansteuerungsfrequenz anzusteuern, die maximal so groß ist wie eine Resonanzfrequenz einer Resonanzschaltung (30), die einen sekundärseitigen entsprechenden Wert (Lsb) der separaten Leckinduktivität der Primär- und der Sekundärseite des Transformators und eine Kapazität der kapazitiven Last umfasst und der nahe der Resonanzfrequenz liegt; und eine Berechnungseinheit (40), die dafür ausgestaltet ist, ein Verhältnis zwischen einer ausgebbaren Leistung der Inverterschaltung, die gemäß einer Ausgangsspannung der Inverterschaltung und der Ansteuerungsfrequenz bestimmt wird, und einer Zielleistung als einen Zielwert für einen Versorgungsleistung, die der kapazitiven Last zugeführt wird, zu berechnen, wobei die Ansteuerungseinheit in einem vorgegebenen Zeitraum eine Zeit, die einem Produkt des vorgegebenen Zeitraums und dem durch die Berechnungseinheit berechneten Verhältnis entspricht, als einen Ausgabezeitraum eingestellt, um den ersten Schalter und den zweiten Schalter im Wechsel während des Ausgabezeitraums in einen EIN-Zustand zu bringen, und die Ansteuerungseinheit in dem vorgegebenen Zeitraum einen anderen Zeitraum als den Ausgabezeitraum als einen Stopp-Zeitraum eingestellt, um einen Strom, der von der Gleichspannungsquelle zu der Primärspule fließt, während des Stopp-Zeitraums zu blockieren.A power source device (20), comprising: a push-pull inverter circuit (21) configured to receive a DC power supplied from a DC power source (10) and to output an AC power to a capacitive load (31), the inverter circuit comprising: a transformer (Tr) having a primary coil (L1) with a center tap (CT) and a secondary coil (L2) magnetically coupled to the primary coil, a first switch (SW1) and a second switch (SW2) as semiconductor switching elements respectively connected to both ends of the primary coil, and a first diode (D1) and a second diode (D2) each connected in parallel with the first and second switches in the reverse direction, the center tap being connected to one terminal of the DC voltage source and the first and second switches being connected to the other terminal the DC voltage source are connected; a drive unit (40) configured to drive the first switch and the second switch in alternation with a drive frequency that is at most equal to a resonance frequency of a resonance circuit (30) having a secondary side corresponding value (Lsb) of the separate leakage inductance the primary and the secondary side of the transformer and a capacitance of the capacitive load and which is close to the resonant frequency; and a calculation unit configured to calculate a ratio between a dispersible power of the inverter circuit determined according to an output voltage of the inverter circuit and the drive frequency and a target power as a target value for a supply power supplied to the capacitive load calculate, where the driving unit sets, in a predetermined period of time, a time corresponding to a product of the predetermined time period and the ratio calculated by the calculating unit as an output period to change the first switch and the second switch to an ON state during the output period, and the driving unit is set in the predetermined period of time other than the output period as a stop period to block a current flowing from the DC voltage source to the primary coil during the stop period. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromquellenvorrichtung des Weiteren einen dritten Schalter (SW3) als ein Halbleiterschaltelement umfasst, der mit zwischen dem Mittenabgriff und der Gleichspannungsquelle oder zwischen einem Verbindungspunkt der ersten und des zweiten Schalters und der Gleichspannungsquelle verbunden ist.Power source device according to Claim 1 wherein the power source device further comprises a third switch (SW3) as a semiconductor switching element connected between the center tap and the DC power source or between a connection point of the first and second switches and the DC power source. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ansteuerungseinheit den dritten Schalter während des Ausgabezeitraums in einem EIN-Zustand hält, und die Ansteuerungseinheit den dritten Schalter während des Stopp-Zeitraums in einem AUS-Zustand hält, wodurch der Strom, der von der Gleichspannungsquelle zu der Primärspule fließt, gesperrt wird und der erste Schalter und der zweite Schalter in den EIN-Zustand gebracht werden.Power source device according to Claim 2 wherein the drive unit holds the third switch in an ON state during the output period, and the drive unit holds the third switch in an OFF state during the stop period, thereby disabling the current flowing from the DC voltage source to the primary coil and the first switch and the second switch are brought into the ON state. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Stromquellenvorrichtung des Weiteren eine Rückflussdiode (DT) umfasst, die in einem Pfad, der den Mittenabgriff und den Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Schalters verbindet, näher bei der Primärspule angeordnet ist als der dritte Schalter.Power source device according to Claim 3 wherein the current source device further comprises a return diode (DT) arranged in a path connecting the center tap and the connection point of the first and second switches closer to the primary coil than the third switch. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromquellenvorrichtung des Weiteren einen vierten Schalter (SW4) als ein Halbleiterschaltelement umfasst, der zwischen einem Verbindungspunkt der Primärspule und des ersten Schalters und einem Verbindungspunkt der Primärspule und des zweiten Schalters verbunden ist.Power source device according to Claim 1 wherein the power source device further comprises a fourth switch (SW4) as a semiconductor switching element connected between a connection point of the primary coil and the first switch and a connection point of the primary coil and the second switch. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ansteuerungseinheit den vierten Schalter während des Ausgabezeitraums in einem AUS-Zustand hält, und die Ansteuerungseinheit den ersten und den zweiten Schalter während des Stopp-Zeitraums in einem AUS-Zustand hält, wodurch der Strom, der von der Gleichspannungsquelle zu der Primärspule fließt, gesperrt wird und der vierte Schalter in einen EIN-Zustand gebracht wird.Power source device according to Claim 5 wherein the drive unit holds the fourth switch in an OFF state during the output period, and the drive unit holds the first and second switches in an OFF state during the stop period, whereby the current flowing from the DC voltage source to the primary coil , is disabled and the fourth switch is brought into an ON state. Stromquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei wenn der Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum umgeschaltet wird, und wenn einer des ersten Schalters oder des zweiten Schalters im EIN-Zustand ist und der andere des ersten Schalters und des zweiten Schalters im AUS-Zustand ist, die Ansteuerungseinheit beim anschließenden Umschalten von dem Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum einen des ersten Schalters und des zweiten Schalters, der nicht der Schalter im AUS-Zustand in dem Ausgabezeitraum ist, in den AUS-Zustand bringt und den anderen Schalter des ersten Schalters und des zweiten Schalters, der kein Schalter im EIN-Zustand in dem Ausgabezeitraum ist, in den EIN-Zustand bringt. Power source device according to one of Claims 3 to 6 wherein when the output period is switched to the stop period, and when one of the first switch or the second switch is in the ON state and the other of the first switch and the second switch is in the OFF state, the drive unit in the subsequent switching of one of the first switch and the second switch, which is not the switch in the OFF state in the output period, brings the OFF-state to the stop period at the output period, and the other switch of the first switch and the second switch, not the switch is in the ON state in the issue period, bringing into the ON state. Stromquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei wenn der Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum umgeschaltet wird, nachdem während eines ¼ Zeitraums eines Ansteuerungszyklus als eine Umkehrung der Ansteuerungsfrequenz der erste Schalter in den EIN-Zustand und der zweite Schalter in den AUS-Zustand gebracht wurden, die Ansteuerungseinheit sowohl den ersten als auch den zweiten Schalter in den EIN-Zustand bringt, um den Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum umzuschalten.Power source device according to one of Claims 3 to 6 wherein when the output period is switched to the stop period after, during a ¼ period of a drive cycle as a reversal of the drive frequency, the first switch is turned ON and the second switch is turned OFF, the drive unit both the first and switches the second switch to the ON state to switch the output period to the stop period. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei wenn der Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum umgeschaltet wird, die Ansteuerungseinheit, über den ¼ Zeitraum des Ansteuerungszyklus als die Umkehrung der Ansteuerungsfrequenz, einen des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den EIN-Zustand bringt und den anderen des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den AUS-Zustand bringt.Power source device according to Claim 8 wherein when the stop period is switched to the output period, the drive unit, over the ¼ period of the drive cycle as the reversal of the drive frequency, puts one of the first switch and the second switch in the ON state and the other of the first switch and the first switch second switch brings into the off state. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromquellenvorrichtung des Weiteren eine Detektionswert-Erfassungseinheit umfasst, die dafür ausgestaltet ist, einen Detektionswert eines sekundärseitigen Stroms zu erfassen, der in der Sekundärspule fließt, oder einen Detektionswert einer sekundärseitigen Spannung zu erfassen, die in der Sekundärspule generiert wird, und beim Umschalten von dem Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum die Ansteuerungseinheit sowohl den ersten als auch den zweiten Schalter in einen AUS-Zustand bringt, um den Ausgabezeitraum zu dem Stopp-Zeitraum umzuschalten, und auf der Basis des durch die Detektionswert-Erfassungseinheit erfassten Detektionswertes den Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum umschaltet, wenn ein Erregungsstrom, der in dem Transformator fließt, kleiner ist als ein vorgegebener Wert.Power source device according to Claim 1 wherein the power source device further comprises a detection value detection unit configured to detect a detection value of a secondary side current flowing in the secondary coil, or to detect a detection value of a secondary side voltage generated in the secondary coil, and when switching from the output period to the stop period, the drive unit puts both the first and second switches in an OFF state to switch the output period to the stop period, and, based on the detection value detected by the detection value detection unit, stops the stop Period switches to the output period when an excitation current flowing in the transformer is smaller than a predetermined value. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Detektionswert-Erfassungseinheit den Detektionswert der sekundärseitigen Spannung, die in der Sekundärspule generiert wird, erfasst, und wenn ein absoluter Wert des durch die Detektionswert-Erfassungseinheit erfassten Detektionswertes im Wesentlichen ein maximaler Wert ist, die Ansteuerungseinheit den Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum umschaltet.Power source device according to Claim 10 wherein the detection value detecting unit detects the detection value of the secondary side voltage generated in the secondary coil, and when an absolute value of the detection value detected by the detection value detecting unit is substantially a maximum value, the driving unit sets the stop period to the output period switches. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei, wenn der Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum umgeschaltet wird, die Ansteuerungseinheit ein Verhältnis eines Zeitraums, mit Bezug auf einen Ansteuerungszyklus als eine Umkehrung der Ansteuerungsfrequenz, in dem einer des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den AUS-Zustand gebracht wird, zu einer Hälfte des Zielverhältnisses ändert und anschließend ein Verhältnis eines Zeitraums, in dem der andere des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den EIN-Zustand gebracht wird und der eine des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den AUS-Zustand gebracht wird, zu dem Zielverhältnis ändert.Power source device according to Claim 10 or 11 wherein, when the stop period is switched to the output period, the driving unit is a ratio of a period with respect to a driving cycle as a reversal of the driving frequency in which one of the first switch and the second switch is brought into the ON state and the other of the first switch and the second switch is brought into the OFF state, changes to one half of the target ratio, and then a ratio of a period in which the other of the first switch and the second switch is brought into the ON state and the one of the first switch and the second switch is brought into the OFF state, changes to the target ratio. Stromquellenvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei wenn der Stopp-Zeitraum zu dem Ausgabezeitraum umgeschaltet wird, die Ansteuerungseinheit das Verhältnis des Zeitraums, mit Bezug auf einen Ansteuerungszyklus als eine Umkehrung der Ansteuerungsfrequenz, in dem einer des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den AUS-Zustand gebracht wird, auf einen vorgegebenen Wert einstellt, der kleiner ist als das Zielverhältnis, und nach dem Verstreichen eines vorgegebenen Zeitraums anschließend das Verhältnis des Zeitraums, in dem einer des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den EIN-Zustand gebracht wird und der andere des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den AUS-Zustand gebracht wird, auf das Zielverhältnis erhöht.Power source device according to Claim 10 or 11 wherein, when the stop period is switched to the output period, the driving unit sets the ratio of the period with respect to a driving cycle as a reversal of the driving frequency in which one of the first switch and the second switch is turned ON another of the first switch and the second switch is brought into the OFF state, set to a predetermined value smaller than the target ratio, and after the lapse of a predetermined period, the ratio of the period in which one of the first switch and the first switch second switch is brought into the ON state and the other of the first switch and the second switch is brought into the OFF state, increased to the target ratio. Stromquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Stromquellenvorrichtung des Weiteren einen Glättungskondensator in dem Pfad umfasst, der den Mittenabgriff und den Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Schalters verbindet, die Ansteuerungseinheit im Wechsel den ersten Schalter und den zweiten Schalter mit der Ansteuerungsfrequenz und einer vorgegebenen Einschaltdauer in dem Ausgabezeitraum ansteuert, und die Ansteuerungseinheit die Einschaltdauer in einer abnehmenden Richtung in einem vorgegebenen Zeitraum ändert, der, in dem Ausgabezeitraum, einen Zeitpunkt des Umschaltens zu dem Stopp-Zeitraum umfasst.Power source device according to one of Claims 1 to 13 wherein the power source device further comprises a smoothing capacitor in the path connecting the center tap and the connection point of the first and second switches, the drive unit alternately driving the first switch and the second switch at the drive frequency and a predetermined duty in the output period; and the driving unit changes the duty ratio in a decreasing direction in a predetermined time period including, in the output period, a timing of switching to the stop time period. Stromquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Ansteuerungseinheit im Wechsel den ersten Schalter und den zweiten Schalter mit der Ansteuerungsfrequenz und einer vorgegebenen Einschaltdauer in dem Ausgabezeitraum ansteuert, und die Ansteuerungseinheit die Einschaltdauer in einer zunehmenden Richtung von einem Zeitpunkt des Startens des Ausgabezeitraums bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt während des Ausgabezeitraums ändert und die Einschaltdauer in der abnehmenden Richtung von dem vorgegebenen Zeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt der Beendigung des Ausgabezeitraums ändert.Power source device according to one of Claims 1 to 14 wherein the drive unit alternately drives the first switch and the second switch at the drive frequency and a predetermined duty in the output period, and the drive unit changes the duty in an increasing direction from a time of starting the output period to a predetermined time during the output period and the duty in the decreasing direction from the predetermined time to a time of completion of the issue period changes.
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