DE112019002846T5

DE112019002846T5 - Umkehrschaltung, Steuerverfahren einer Umkehrschaltung, Steuervorrichtung und Lastansteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019002846T5
Application number: DE112019002846.4T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Hayashi
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2021-02-18
Also published as: WO2019235606A1; CN111869077B; JPWO2019235606A1; US11264919B2; US20210075340A1; CN111869077A; JP6957750B2

Abstract

[Problem] Eine Aufgabe besteht darin, eine Umkehrschaltung bereitzustellen, welche die Effizienz verbessern und den Betrieb stabilisieren kann, wobei die Umkehrschaltung eine normale Steuerung ausführt, wenn die Ausgangsspannung steigt, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist, und die Umkehrschaltung die Vorgänge der normalen Steuerung und regenerativen Steuerung aufteilt, sodass die regenerative Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung abfällt.[Lösung] Wenn der Fehlerwert größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, führt die Steuereinheit der Umkehrschaltung eine normale Steuerung der kapazitiven Last aus, indem sie den primärseitigen Schalter bei abgeschaltetem sekundärseitigen Schalter betätigt, und andererseits führt die Steuereinheit, wenn der Fehlerwert kleiner als der erste Schwellenwert ist, eine regenerative Steuerung zu der Gleichstromversorgung aus, indem sie den sekundärseitigen Schalter bei abgeschaltetem primärseitigen Schalter betätigt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umkehrschaltung, ein Steuerverfahren einer Umkehrschaltung, eine Steuervorrichtung und eine Lastansteuerungsvorrichtung.
[Stand der Technik]
Herkömmlicherweise ist zum Beispiel eine Umkehrschaltung bekannt, bei der ein nicht isoliertes regeneratives Steuerverfahren mit Rücklauf angewendet wird (siehe zum Beispiel Patentdokument 1 und 2).
Bei einer solchen herkömmlichen Umkehrschaltung werden der Schalter für eine normale Steuerung und der Schalter für eine regenerative Steuerung auch in unnötigen Teilen betätigt, der Betrieb dieser Schalter ist nicht getrennt und es liegt ein Problem hinsichtlich einer verringerten Effizienz vor.
[Dokumente des Standes der Technik]
[Patentliteratur]

[Patentdokument 1] JP A 2003-234517
[Patentdokument 2] JP A 2007-049890

[Offenbarung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
Demnach besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Umkehrschaltung bereitzustellen, welche die Effizienz verbessern und den Betrieb stabilisieren kann, wobei die Umkehrschaltung eine normale Steuerung ausführt, wenn die Ausgangsspannung steigt, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist, und die Umkehrschaltung die Vorgänge der normalen Steuerung und regenerativen Steuerung aufteilt, sodass die regenerative Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung abfällt.
[Lösung des Problems]
Umkehrschaltung, bei der es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last handelt, gemäß einer Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Umkehrschaltung Folgendes einschließt:

einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird;
einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist;
eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist;
einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist;
ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist;
eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet;
einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist;
ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist;
eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und
eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.

In der Umkehrschaltung, wobei,
wenn der Fehlerwert größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine normale Steuerung der kapazitiven Last ausführt, indem der primärseitige Schalter bei abgeschaltetem sekundärseitigen Schalter betrieben wird, und
andererseits, wenn der Fehlerwert kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine regenerative Steuerung zu der Gleichstromversorgung ausführt, indem sie den sekundärseitigen Schalter bei abgeschaltetem primärseitigen Schalter betätigt.
In der Umkehrschaltung, wobei,
wenn der Fehlerwert kleiner als ein voreingestellter zweiter Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine AN-Breite des sekundärseitigen Schalters steuert, damit sie länger wird, wenn der Fehlerwert kleiner wird und so steuert, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters festgelegt wird.
In der Umkehrschaltung, wobei,
wenn der Fehlerwert zwischen einem voreingestellten dritten Schwellenwert, der kleiner als der erste Schwellenwert und höher als der zweite Schwellenwert ist, und dem zweiten Schwellenwert liegt, die Steuereinheit die AN-Breite des sekundärseitigen Schalters auf die minimale AN-Breite festlegt, und so steuert, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters länger wird, wenn der Fehlerwert höher wird.
In der Umkehrschaltung, wobei,
wenn der Fehlerwert höher als ein voreingestellter vierter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit die AN-Breite des primärseitigen Schalters steuert, damit sie länger wird, wenn der Fehlerwert höher wird und so steuert, dass die Schaltperiode des primärseitigen Schalters festgelegt wird.
In der Umkehrschaltung, wobei,
wenn der Fehlerwert zwischen dem voreingestellten fünften Schwellenwert, der höher als der erste Schwellenwert und kleiner als der vierte Schwellenwert ist, und dem vierten Schwellenwert liegt, die Steuereinheit die AN-Breite des primärseitigen Schalters so steuert, dass sie auf die minimale AN-Breite festgelegt ist, und die Schaltperiode des primärseitigen Schalters so steuert, dass sie länger wird, wenn der Fehlerwert kleiner wird.
In der Umkehrschaltung, wobei,
wenn der Fehlerwert zwischen dem dritten Schwellenwert und dem fünften Schwellenwert liegt, die Steuereinheit den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter steuert, damit sie abgeschaltet bleiben.
In der Umkehrschaltung,
wobei der primärseitige Schalter ein erster n-Typ-MOS-Transistor ist, der einen Drain aufweist, der dem einen Ende entspricht, das mit dem anderen Ende der Primärspule verbunden ist, und eine Source aufweist, die dem anderen Ende entspricht, das mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist,
wobei der sekundäre Schalter ein zweiter n-Typ-MOS-Transistor ist, der einen Drain, der dem einen Ende entspricht, das mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist, und die Source aufweist, die dem anderen Ende entspricht, das mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist,
wobei das primärseitige Gleichrichterelement eine erste Diode ist, die eine Kathode aufweist, die mit dem einen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist, und eine Anode aufweist, die mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist, und
wobei das sekundäre Gleichrichterelement eine zweite Diode ist, die eine Kathode aufweist, die mit dem einen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden, ist und eine Anode aufweist, die mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist.
In der Umkehrschaltung,
wobei die Steuereinheit Folgendes umfasst:
einen Fehlerverstärker, der einen invertierenden Eingangsanschluss aufweist, zu dem das Rückkopplungssignal eingegeben wird, der einen nicht invertierenden Eingangsanschluss aufweist, zu dem das Eingangssignal eingegeben wird und einen Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Eingangssignal ausgibt;
eine primärseitige Steuerschaltung der AN-Breite, die ein erstes Signal ausgibt, das eine AN-Breite für den Betrieb des primärseitigen Schalters auf Grundlage des Fehlerwerts definiert;
eine sekundärseitige Steuerschaltung der AN-Breite, die ein zweites Signal ausgibt, das eine AN-Breite für den Betrieb des sekundärseitigen Schalters auf Grundlage des Fehlerwerts definiert; und
eine Steuerschaltung der Schaltperiode, die ein drittes Signal ausgibt, das eine Frequenz definiert, mit der der primärseitige Schalter und der sekundärseitige Schalter auf Grundlage des Fehlerwerts betrieben werden;
wobei die Steuereinheit den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage des ersten bis dritten Signals steuert.
In der Umkehrschaltung,
wobei die Steuereinheit ferner Folgendes umfasst:
einen primären/sekundären Schaltkreis, der ein viertes Signal zum Schalten von einem des primärseitigen Schalters und des sekundärseitigen Schalters, der betätigt werden soll, auf Grundlage des Fehlerwerts ausgibt; und
einen Abschaltkreis eines Schalters, der ein fünftes Signal ausgibt, um den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter zwangsweise abzuschalten,
wobei die Steuereinheit den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage des ersten bis fünften Signals steuert.
In der Umkehrschaltung,
wobei die Steuereinheit ferner Folgendes umfasst:
eine erste Logikschaltung, die ein erstes Gate-Steuersignal zum Steuern des primärseitigen Schalters auf Grundlage des ersten, dritten, vierten und fünften Signals ausgibt; und
eine zweite Logikschaltung, die ein zweites Gate-Steuersignal zum Steuern des sekundärseitigen Schalters auf Grundlage des zweiten, dritten, vierten und fünften Signals ausgibt.
In der Umkehrschaltung,
wobei die erste Logikschaltung Folgendes umfasst:
eine erste Flipflop-Schaltung, die einen Setzanschluss aufweist, zu dem das dritte Signal eingegeben wird, und einen Rücksetzanschluss aufweist, zu dem das erste Signal eingegeben wird;
ein Umkehrelement, zu dem das vierte Signal eingegeben wird;
eine erste UND-Schaltung, die ein Signal, das von dem Ausgang der ersten Flipflop-Schaltung ausgegeben wird, ein Signal, das von dem Umkehrelement ausgegeben wird, und das fünfte Signal empfängt;
einen ersten Puffer, der das Signal empfängt, das von der ersten UND-Schaltung ausgegeben wird, und ein erstes Gate-Steuersignal ausgibt, um den primärseitigen Schalter zu steuern;
wobei die zweite Logikschaltung Folgendes umfasst:
eine zweite Flipflop-Schaltung, die einen Setzanschluss, zu dem das dritte Signal eingegeben wird und einen Rücksetzanschluss aufweist, zu dem das zweite Signal eingegeben wird;
eine zweite UND-Schaltung, die das Signal, das von der zweiten Flipflop-Schaltung ausgegeben wird, das vierte Signal und das fünfte Signal empfängt; und
einen zweiten Puffer, der ein Signal empfängt, das von der zweiten UND-Schaltung ausgegeben wird, und ein zweites Gate-Steuersignal ausgibt, um den sekundärseitigen Schalter zu steuern.
Steuervorrichtung, gemäß einer Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die bei einer Umkehrschaltung angewendet wird, wobei es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last handelt, wobei die Umkehrschaltung Folgendes einschließt: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein/deren eines Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; und eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert,
wobei die Steuervorrichtung den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.
Steuerverfahren einer Umkehrschaltung zum Steuern einer Umkehrschaltung, gemäß einer Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei der es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last handelt, wobei die Umkehrschaltung Folgendes einschließt: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; und eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird,
wobei
wenn der Fehlerwert größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine normale Steuerung der kapazitiven Last ausführt, indem der primärseitige Schalter bei abgeschaltetem sekundärseitigen Schalter betrieben wird, und
andererseits, wenn der Fehlerwert kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine regenerative Steuerung zu der Gleichstromversorgung ausführt, indem sie den sekundärseitigen Schalter bei abgeschaltetem primärseitigen Schalter betätigt.
Lastansteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Folgendes einschließt:

eine Gleichstromversorgung, die eine Gleichstromspannung ausgibt;
eine kapazitive Last; und
eine Umkehrschaltung, die eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern der kapazitiven Last ist,
wobei die Umkehrschaltung Folgendes umfasst:
einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem die Gleichstromspannung von der Gleichstromversorgung zugeführt wird;
einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist;
eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist;
einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist;
ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist;
eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet;
einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist;
ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist;
eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und
eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.

[Effekte der Erfindung]
Umkehrschaltung, wobei es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last handelt, gemäß einer Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Umkehrschaltung Folgendes einschließt: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.
Demnach ist es gemäß der Umkehrschaltung der vorliegenden Erfindung möglich, die Effizienz zu verbessern und den Betrieb zu stabilisieren, da die Umkehrschaltung eine normale Steuerung ausführt, wenn die Ausgangsspannung steigt, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist, und die Umkehrschaltung den Vorgang der normalen Steuerung und den Vorgang der regenerativen Steuerung aufteilt, sodass die regenerative Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung abfällt.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration einer Lastansteuerungsvorrichtung 100, einschließend eine Umkehrschaltung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, zeigt.
[2] 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von entsprechenden Wellenformen von Perioden und AN-Breiten des primärseitigen und sekundärseitigen Schalters der in 1 gezeigten Umkehrschaltung 10 zeigt.
[3] 3 ist ein Diagramm mit jeder Wellenform der Periode und der AN-Breite des primärseitigen und sekundärseitigen Schalters der in 2 gezeigten Umkehrschaltung 10.

[Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung]
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration einer Lastansteuerungsvorrichtung 100, einschließend eine Umkehrschaltung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, zeigt. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von entsprechenden Wellenformen von Perioden und AN-Breiten des primärseitigen und sekundärseitigen Schalters der in 1 gezeigten Umkehrschaltung 10 zeigt. 3 ist ein Diagramm mit jeder Wellenform der Periode und der AN-Breite des primärseitigen und sekundärseitigen Schalters der in 2 gezeigten Umkehrschaltung 10.
Die Lastansteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließt zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, eine Gleichstromversorgung B, die eine Gleichstromspannung VIN ausgibt, eine kapazitive Last Last und eine Umkehrschaltung 10 ein.
Dann gibt die Gleichstromversorgung B, die Gleichstromspannung VIN aus. Diese Gleichstromversorgung B entspricht zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, einer Batterie, die eine positive Elektrode aufweist, die mit dem ersten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN1 verbunden ist und eine negative Elektrode aufweist, die mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2 verbunden ist.
Zudem entspricht die kapazitive Last Last zum Beispiel einer Last eines Aktors oder dergleichen.
Bei der Umkehrschaltung 10 handelt es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern der kapazitiven Last Last auf Grundlage der Gleichstromspannung VIN.
Hier schließt die Umkehrschaltung 10 zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN1, einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2, einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1, einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2, eine Primärspule L1, einen primärseitigen Schalter M1, ein primärseitiges Gleichrichterelement D1, eine sekundärseitige Spule L2, einen sekundärseitigen Schalter M2, ein sekundärseitiges Gleichrichterelement D2, eine Spannungsteilerschaltung R und eine Steuereinheit (Steuervorrichtung) Y ein.
Die Gleichstromversorgung B führt eine Gleichstromspannung (eine Eingangsspannung) VIN dem ersten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN1 und dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2 zu.
Außerdem ist der erste Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1 mit einem Ende der kapazitiven Last Last verbunden.
Der zweite Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 ist mit dem anderen Ende der kapazitiven Last Last verbunden.
Es ist anzumerken, dass zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, der zweite Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2 und der zweite Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 elektrisch verbunden und geerdet sind.
Außerdem ist ein Ende der Primärspule L1 mit dem ersten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN1 verbunden.
Außerdem ist bei dem primärseitigen Schalter M1 ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule L1 verbunden und das andere Ende ist mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2 verbunden.
Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, ist der primärseitige Schalter M1 ein erster n-Typ-MOS-Transistor, der einen Drain aufweist, der einem Ende entspricht, das mit dem anderen Ende der Primärspule L1 verbunden ist, und eine Source aufweist, die dem anderen Ende entspricht, das mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2 verbunden ist.
Ferner ist bei dem primärseitigen Gleichrichterelement D1 ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters M1 verbunden und das andere Ende ist mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters M1 verbunden.
Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, entspricht das primärseitige Gleichrichterelement D1 einer ersten Diode, die eine Kathode aufweist, die mit einem Ende des primärseitigen Schalters M1 verbunden ist, und eine Anode aufweist, die mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters M1 verbunden ist.
Außerdem ist bei der Sekundärspule L2 ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1 verbunden. Die Sekundärspule L2 bildet mit der Primärspule L1 einen Transformator.
Bei dem sekundären Schalter M2 ist ein Ende mit dem anderen Ende der sekundären Spule L2 verbunden und das andere Ende ist mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 verbunden.
Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, ist dieser sekundärseitige Schalter M2 ein zweiter n-Typ-MOS-Transistor, bei dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule L2 verbunden ist und bei dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 verbunden ist.
Bei dem sekundärseitigen Gleichrichterelement D2 ist ein Ende mit einem Ende des sekundären Schalters M2 verbunden und das andere Ende ist mit dem anderen Ende des sekundären Schalters M2 verbunden.
Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, entspricht dieses sekundärseitige Gleichrichterelement D2 einer zweiten Diode, die eine Kathode aufweist, die mit einen Ende des sekundärseitigen Schalters M2 verbunden ist und eine Anode aufweist, die mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters M2 verbunden ist.
Ferner gibt die Spannungsteilerschaltung R das Rückkopplungssignal SF auf Grundlage der geteilten Spannung aus, die durch das Teilen der Ausgangsspannung VOUT zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1 und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 erhalten wird.
Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, schließt die Teilerschaltung R einen ersten Spannungsteilerwiderstand R1 und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand R2 ein.
Bei dem ersten Spannungsteilerwiderstand R1 ist ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1 verbunden und das andere Ende ist mit einem Knoten verbunden, der das Rückkopplungssignal SF ausgibt.
Bei dem zweiten Spannungsteilerwiderstand R2 ist ein Ende mit dem Knoten verbunden, der das Rückkopplungssignal SF ausgibt und das andere Ende ist mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 verbunden.
Außerdem steuert die Steuereinheit Y den primärseitigen Schalter M1 und den sekundärseitigen Schalter M2 auf Grundlage des Vergleichsergebnisses, das durch einen Vergleich des Fehlerwerts VEAout zwischen dem Rückkopplungssignal SF und dem Eingangssignal SIN, der die Zielspannung der Ausgangsspannung VOUT definiert, mit dem voreingestellten ersten Schwellenwert Vth1 erhalten wird.
Zum Beispiel wenn der Fehlerwert VEAout kleiner als der oben erwähnte erste Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (1) und (2) liegt), ist die Steuereinheit Y konfiguriert, um die regenerative Steuerung zu der Gleichstromquelle B auszuführen, indem der sekundärseitige Schalter M2 (der sekundäre Schalter M2 wird periodisch ein-/abgeschaltet) bei abgeschaltetem primären Schalter M1 betätigt wird.
Besonders wenn der Fehlerwert VEAout kleiner als der voreingestellte zweite Schwellenwert Vth2 ist, der kleiner als der erste Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (1) liegt), ist die Steuereinheit Y konfiguriert, um so zu steuern, dass die AN-Breite des sekundärseitigen Schalters M2 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout kleiner ist, und so zu steuern, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters M2 fest ist.
Ferner steuert die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout zwischen dem voreingestellten dritten Schwellenwert Vth3, der kleiner als der erste Schwellenwert Vth1 und höher als der zweite Schwellenwert Vth2 ist, und dem zweiten Schwellenwert Vth2 liegt (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich (2) liegt), so, dass die AN-Breite des sekundärseitigen Schalters M2 auf die minimale AN-Breite festgelegt wird, und steuert so, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters M2 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout höher wird.
Andererseits ist die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout größer gleich dem zuvor beschriebenen ersten Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (4) und (5) liegt), konfiguriert, um die normale Steuerung der kapazitiven Last Last auszuführen, indem der primärseitige Schalter M1 (der primärseitige Schalter M1 wird periodisch ein-/abgeschaltet) bei abgeschaltetem sekundärseitigen Schalter M2 betätigt wird.
Insbesondere wenn der Fehlerwert VEAout höher als der voreingestellte vierte Schwellenwert Vth4 ist, der höher als der erste Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (5) liegt), steuert die Steuereinheit Y so, dass die AN-Breite des primärseitigen Schalters M1 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout höher ist, und steuert den primärseitigen Schalter M1 so, dass die Schaltperiode fest ist.
Ferner steuert die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout zwischen dem voreingestellten fünften Schwellenwert Vth5, der höher als der erste Schwellenwert Vth1 und kleiner als der vierte Schwellenwert ist, und dem vierten Schwellenwert Vth4 liegt (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (4) liegt), um die AN-Breite des primärseitigen Schalters M1 auf die minimale AN-Breite festzulegen, und steuert die Schaltperiode des primärseitigen Schalters M1 so, dass die Schaltperiode des primärseitigen Schalters M1 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout kleiner ist.
Ferner steuert die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout zwischen dem dritten Schwellenwert Vth3 und dem fünften Schwellenwert Vth5 liegt (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (3) liegt), den primärseitigen Schalter M1 und den sekundärseitigen Schalter M2, damit sie abgeschaltet bleiben.
Hier umfasst die Steuereinheit Y, wie zum Beispiel in 1 gezeigt, einen Fehlerverstärker EA, eine primärseitige Steuerschaltung CN1 der AN-Breite, eine sekundärseitige Steuerschaltung CN2 der AN-Breite, eine Steuerschaltung CNF der Schaltperiode, einen primären/sekundären Schaltkreis CNK, einen Abschaltkreis CNS eines Schalters, eine erste Logikschaltung G1 und eine zweite Logikschaltung G2.
Der Fehlerverstärker EA empfängt das Rückkopplungssignal SF an dem invertierenden Eingangsanschluss und das Eingangssignal SIN an dem nicht invertierenden Eingangsanschluss und gibt den Fehlerwert VEAout zwischen dem Rückkopplungssignal SF und dem Eingangssignal SIN aus.
Ferner gibt die primärseitige Steuerschaltung CN1 der AN-Breite das erste Signal S1 aus, das die AN-Breite für den Betrieb des primärseitigen Schalters M1 auf Grundlage des Fehlerwerts VEAout definiert.
Ferner gibt die sekundärseitige Steuerschaltung CN2 der AN-Breite das zweite Signal S2 aus, das die AN-Breite für den Betrieb des sekundärseitigen Schalters M2 auf Grundlage des Fehlerwerts VEAout definiert.
Ferner gibt die Steuerschaltung CNF der Schaltperiode ein drittes Signal S3 aus, das die Frequenz zum Betrieb des primärseitigen Schalters M1 und des sekundärseitigen Schalters M2 auf Grundlage des Fehlerwerts VEAout definiert.
Außerdem gibt der primäre/sekundäre Schaltkreis CNK ein viertes Signal S4 zum Schalten zu einem Schalter, der unter dem primärseitigen Schalter M1 und dem sekundärseitigen Schalter M2 betrieben werden soll, auf Grundlage des Fehlerwerts VEAout aus.
Außerdem gibt der Abschaltkreis CNS eines Schalters ein fünftes Signal S5 aus, um den primärseitigen Schalter M1 und den sekundärseitigen Schalter M2 zwangsweise abzuschalten.
Außerdem gibt die erste Logikschaltung G1 das erste Gate-Steuersignal SG1 zum Steuern des primärseitigen Schalters M1 auf Grundlage des ersten, dritten, vierten und fünften Signals S1, S3, S4 und S5 aus.
Hier umfasst die erste Logikschaltung G1, wie zum Beispiel in 1 gezeigt, eine erste Flipflop-Schaltung FF1, ein Umkehrelement Z, eine erste UND-Schaltung X1 und einen ersten Puffer BA1.
Die erste Flipflop-Schaltung FF1 empfängt das dritte Signal S3 an dem Setzanschluss S, empfängt das erste Signal S1 an dem Rücksetzanschluss R und gibt ein vorgegebenes Signal von dem Ausgang Q aus.
Ferner ist das Umkehrelement Z angepasst, um das vierte Signal S4 zu empfangen und ein Signal auszugeben, das durch das Invertieren des vierten Signals S4 erhalten wird.
Ferner empfängt die erste UND-Schaltung X1 das Signal, das von dem Ausgang Q der ersten Flipflop-Schaltung FF1 ausgegeben wird, das Signal, das von dem Umkehrelement Z ausgegeben wird und das fünfte Signal S5 und gibt ein Signal aus, das durch einen UND-Vorgang über diese Signale erhalten wurde.
Ferner empfängt der erste Puffer das Signal, das von der ersten UND-Schaltung X1 ausgegeben wird und gibt das erste Gate-Steuersignal SG1 aus, um den primärseitigen Schalter M1 zu steuern.
Außerdem ist die zweite Logikschaltung G2 angepasst, um ein zweites Gate-Steuersignal SG2 zum Steuern des sekundärseitigen Schalters M2 auf Grundlage des zweiten, dritten, vierten und fünften Signals S2, S3, S4 und S5 auszugeben.
Hier umfasst die zweite Logikschaltung G2, wie zum Beispiel in 1 gezeigt, eine zweite Flipflop-Schaltung FF2, eine zweite UND-Schaltung X2 und einen zweiten Puffer BA2.
Dann empfängt die zweite Flipflop-Schaltung FF2 das dritte Signal S3 an dem Setzanschluss S, empfängt das zweite Signal S2 an dem Rücksetzanschluss R und gibt ein vorgegebenes Signal von dem Ausgang Q aus.
Außerdem empfängt die zweite UND-Schaltung X2 das Signal, das von dem Ausgang Q der zweiten Flipflop-Schaltung FF2 ausgegeben wird, das vierte Signal S4 und das fünfte Signal S5 und gibt ein Signal aus, das durch den UND-Vorgang über diese Signale erhalten wurde.
Außerdem empfängt der zweite Puffer BA2 das Signal, das von der zweiten UND-Schaltung X2 ausgegeben wird und gibt ein zweites Gate-Steuersignal SG2 aus, um den sekundärseitigen Schalter M2 zu steuern.
Die Steuereinheit Y, die eine solche Konfiguration aufweist, steuert den Betrieb des primärseitigen Schalters M1 und des sekundärseitigen Schalters M2 auf Grundlage des ersten bis fünften Signals S1 bis S5 (insbesondere des ersten bis dritten Signals S1 bis S3).
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Steuerverfahrens der Umkehrschaltung 10 mit der oben stehenden Konfiguration in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Zunächst, wie oben beschrieben, gibt der Fehlerverstärker EA der Steuereinheit Y der Umkehrschaltung 10 den Fehlerwert VEAout zwischen dem Rückkopplungssignal SF und dem Eingangssignal, das von der Spannungsteilerschaltung R ausgegebene Rückkopplungssignal auf Grundlage der Ausgangsspannung VOUT und das auf einer Benutzeroperationseingabe basierende Eingangssignal SIN aus.
Dann, wenn der Fehlerwert VEAout kleiner als der oben erwähnte erste Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (1) und (2) liegt), führt die Steuereinheit Y die regenerative Steuerung zu der Gleichstromversorgung B aus, indem der sekundärseitige Schalter M2 (wobei der sekundäre Schalter M2 zyklisch ein-/abgeschaltet wird) bei abgeschaltetem primärseitigen Schalter M1 betätigt wird.
Insbesondere wenn der Fehlerwert VEAout kleiner als der voreingestellte zweite Schwellenwert Vth2 ist, der kleiner als der erste Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (1) liegt), steuert die Steuereinheit Y die AN-Breite des sekundärseitigen Schalters M2, sodass sie länger ist, wenn der Fehlerwert VEAout kleiner ist, und steuert so, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters M2 fest ist.
Außerdem legt die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout zwischen dem voreingestellten dritten Schwellenwert Vth3, der kleiner als der erste Schwellenwert Vth1 und höher als der zweite Schwellenwert Vth2 ist, und dem zweiten Schwellenwert Vth2 liegt (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich (2) liegt), die AN-Breite des sekundärseitigen Schalters M2 auf die minimale AN-Breite fest, und steuert so, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters M2 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout höher wird.
Demnach kann eine regenerative Steuerung ausgeführt werden, wenn die Ausgangsspannung abfällt, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist.
Andererseits führt die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout größer gleich dem zuvor beschriebenen ersten Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (4) und (5) liegt), die normale Steuerung der kapazitiven Last Last aus, indem der primärseitige Schalter M1 betätigt (periodisch ein-/abgeschaltet) wird, während der sekundärseitige Schalter M2 abgeschaltet ist.
Besonders wenn der Fehlerwert VEAout höher als der voreingestellte vierte Schwellenwert Vth4 ist, der höher als der erste Schwellenwert Vth1 ist (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (5) liegt), steuert die Steuereinheit Y so, dass die AN-Breite des primärseitigen Schalters M1 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout höher ist, und steuert die Schaltperiode des primärseitigen Schalters M1, sodass sie fest ist.
Es ist anzumerken, dass, wenn der Fehlerwert VEAout zwischen dem voreingestellten fünften Schwellenwert Vth5, der kleiner als der vierte Schwellenwert Vth4 und höher als der erste Schwellenwert Vth1 ist, und dem vierten Schwellenwert Vth4 liegt (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich von (4) liegt) die Steuereinheit Y, so steuert, dass die AN-Breite des primärseitigen Schalters M1 auf die minimale AN-Breite festgelegt wird, und so steuert, dass die Schaltperiode des primärseitigen Schalters M1 länger wird, wenn der Fehlerwert VEAout kleiner wird.
Demnach kann, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist, eine normale Steuerung ausgeführt werden, wenn die Ausgangsspannung VOUT steigt.
Wie zuvor beschrieben, steuert die Steuereinheit Y, wenn der Fehlerwert VEAout zwischen dem dritten Schwellenwert Vth3 und dem fünften Schwellenwert Vth5 liegt (wenn der Fehlerwert VEAout in den 2 und 3 in dem Bereich (3) liegt), den primärseitigen Schalter M1 und den sekundärseitigen Schalter M2, damit sie abgeschaltet bleiben.
Auf diese Weise ist es gemäß dem Steuerverfahren der Umkehrschaltung 10 möglich, die Effizienz zu verbessern und den Betrieb zu stabilisieren, indem der Betrieb zwischen der normalen Steuerung und der regenerativen Steuerung aufgeteilt wird, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist, wobei die normale Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung steigt und die regenerative Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung abfällt.
Wie zuvor beschrieben, Umkehrschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last Last handelt, wobei die Umkehrschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN1 und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2, dem eine Gleichstromspannung VIN von einer Gleichstromversorgung B zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule L1, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss TIN1 verbunden ist; einen primärseitigen Schalter M1, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule L1 verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss TIN2 verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement D1, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters M1 verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters M1 verbunden ist; eine Sekundärspule L2, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1 verbunden ist, und wobei die Sekundärspule L2 mit der Primärspule L1 einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter M2, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule L2 verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement D2, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters M2 verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters M2 verbunden ist; eine Spannungsteilerschaltung R, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung VOUT zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT1 und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss TOUT2 erhalten wird; und eine Steuereinheit Y, die den primärseitigen Schalter M1 und den sekundärseitigen Schalter M2 auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts VEAout und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts Vth1 steuert, wobei der Fehlerwert VEAout zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal SIN die Zielspannung der Ausgangsspannung VOUT definiert.
Auf diese Weise ist es gemäß der Umkehrschaltung möglich, die Effizienz zu verbessern und den Betrieb zu stabilisieren, indem der Betrieb zwischen der normalen Steuerung und der regenerativen Steuerung aufgeteilt wird, auch wenn die Ausgangsfrequenz niedrig ist, wobei die normale Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung steigt und die regenerative Steuerung ausgeführt wird, wenn die Ausgangsspannung abfällt.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen lediglich beispielhaft dargestellt und sollen den Umfang der Erfindungen nicht beschränken. Die Ausführungsformen können in einer Vielzahl von anderen Formen ausgeführt sein. Ferner können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen hinsichtlich der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne von dem Geist der Erfindungen abzuweichen. Die Ausführungsformen und ihre Modifikationen sind in dem Umfang und dem Gegenstand der Erfindung eingeschlossen und sind gleichzeitig in dem Umfang der beanspruchten Erfindungen und ihrer Äquivalente eingeschlossen.
Bezugszeichenliste

100:: Lastansteuerungsvorrichtung
B:: Gleichstromversorgung
Last:: kapazitive Last
10:: Umkehrschaltung
TIN1:: erster Eingangsstromversorgungsanschluss
TIN2:: zweiter Eingangsstromversorgungsanschluss
TOUT1:: erster Ausgangsstromversorgungsanschluss
TOUT2:: zweiter Ausgangsstromversorgungsanschluss
L1:: Primärspule
M1:: primärseitiger Schalter
D1:: primärseitiger Gleichrichter
L2:: Sekundärspule
M2:: sekundärer Schalter
D2:: sekundärseitiger Gleichrichter
R:: Spannungsteilerschaltung
R1:: 1. Partialdruckwiderstand
R2:: zweiter Spannungsteilerwiderstand
Y:: Steuereinheit (Steuervorrichtung)
EA:: Fehlerverstärker
CN1:: primärseitige Steuerschaltung der AN-Breite
CN2:: sekundärseitige Steuerschaltung der AN-Breite
CNF:: Steuerschaltung der Schaltperiode
CNK:: primärer/sekundärer Schaltkreis
CNS:: Abschaltkreis einer Schaltung
G1:: erste Logikschaltung
G2:: zweite Logikschaltung
FF1:: erste Flipflop-Schaltung
Z:: Umkehrelement
X1:: erste UND-Schaltung
BA1:: erster Puffer
FF2:: zweite Flipflop-Schaltung
X2:: zweite UND-Schaltung
BA2:: zweiter Puffer
VIN:: Gleichstromspannung (Eingangsspannung)
SF:: Rückkopplungssignal
VEA_out:: Fehlerwert
SIN:: Eingangssignal
S1:: erstes Signal
S2:: zweites Signal
S3:: drittes Signal
S4:: viertes Signal
S5:: fünftes Signal
Vth1:: erster Schwellenwert
Vth2:: zweiter Schwellenwert
Vth3:: dritter Schwellenwert
Vth4:: vierter Schwellenwert
Vth5:: fünfter Schwellenwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003234517 A [0003]
JP 2007049890 A [0003]

Claims

Umkehrschaltung, die eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last ist, wobei die Umkehrschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.
Umkehrschaltung nach Anspruch 1, wobei, wenn der Fehlerwert größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine normale Steuerung der kapazitiven Last ausführt, indem sie den primärseitigen Schalter bei abgeschaltetem sekundärseitigen Schalter betätigt, und andererseits, wenn der Fehlerwert kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine regenerative Steuerung zu der Gleichstromversorgung ausführt, indem sie den sekundärseitigen Schalter bei abgeschaltetem primärseitigen Schalter betätigt.
Umkehrschaltung nach Anspruch 2, wobei, wenn der Fehlerwert kleiner als ein voreingestellter zweiter Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine AN-Breite des sekundärseitigen Schalters steuert, damit sie länger wird, wenn der Fehlerwert kleiner wird, und so steuert, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters festgelegt wird.
Umkehrschaltung nach Anspruch 3, wobei wenn der Fehlerwert zwischen einem voreingestellten dritten Schwellenwert, der kleiner als der erste Schwellenwert und höher als der zweite Schwellenwert ist, und dem zweiten Schwellenwert liegt, die Steuereinheit die AN-Breite des sekundärseitigen Schalters auf die minimale AN-Breite festlegt, und so steuert, dass die Schaltperiode des sekundärseitigen Schalters länger wird, wenn der Fehlerwert höher wird.
Umkehrschaltung nach Anspruch 4, wobei wenn der Fehlerwert höher als ein voreingestellter vierter Schwellenwert ist, der höher als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit die AN-Breite des primärseitigen Schalters steuert, damit sie länger wird, wenn der Fehlerwert höher wird, und so steuert, dass die Schaltperiode des primärseitigen Schalters festgelegt wird.
Umkehrschaltung nach Anspruch 5, wobei, wenn der Fehlerwert zwischen dem voreingestellten fünften Schwellenwert, der höher als der erste Schwellenwert und kleiner als der vierte Schwellenwert ist, und dem vierten Schwellenwert liegt, die Steuereinheit die AN-Breite des primärseitigen Schalters so steuert, dass sie auf die minimale AN-Breite festgelegt ist, und die Schaltperiode des primärseitigen Schalters so steuert, dass sie länger wird, wenn der Fehlerwert kleiner wird.
Umkehrschaltung nach Anspruch 6, wobei, wenn der Fehlerwert zwischen dem dritten Schwellenwert und dem fünften Schwellenwert liegt, die Steuereinheit den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter steuert, damit sie abgeschaltet bleiben.
Umkehrschaltung nach Anspruch 2, wobei der primärseitige Schalter ein erster n-Typ-MOS-Transistor ist, der einen Drain aufweist, der dem einen Ende entspricht, das mit dem anderen Ende der Primärspule verbunden ist, und eine Source aufweist, die dem anderen Ende entspricht, das mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, wobei der sekundäre Schalter ein zweiter n-Typ-MOS-Transistor ist, der einen Drain, der dem einen Ende entspricht, das mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und die Source aufweist, die dem anderen Ende entspricht, das mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, wobei das primärseitige Gleichrichterelement eine erste Diode ist, die eine Kathode aufweist, die mit dem einen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und eine Anode aufweist, die mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist, und wobei das sekundäre Gleichrichterelement eine zweite Diode ist, die eine Kathode aufweist, die mit dem einen Ende des sekundären Schalters verbunden ist, und eine Anode aufweist, die mit dem anderen Ende des sekundären Schalters verbunden ist.
Umkehrschaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit Folgendes umfasst: einen Fehlerverstärker, der einen invertierenden Eingangsanschluss aufweist, zu dem das Rückkopplungssignal eingegeben wird, der einen nicht invertierenden Eingangsanschluss aufweist, zu dem das Eingangssignal eingegeben wird, und einen Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Eingangssignal ausgibt; eine primärseitige Steuerschaltung der AN-Breite, die ein erstes Signal ausgibt, das eine AN-Breite für den Betrieb des primärseitigen Schalters auf Grundlage des Fehlerwerts definiert; eine sekundärseitige Steuerschaltung der AN-Breite, die ein zweites Signal ausgibt, das eine AN-Breite für den Betrieb des sekundärseitigen Schalters auf Grundlage des Fehlerwerts definiert; und eine Steuerschaltung der Schaltperiode, die ein drittes Signal ausgibt, das eine Frequenz definiert, mit der der primärseitige Schalter und der sekundärseitige Schalter auf Grundlage des Fehlerwerts betrieben werden; wobei die Steuereinheit den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage des ersten bis dritten Signals steuert.
Umkehrschaltung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit ferner Folgendes umfasst: einen primären/sekundären Schaltkreis, der ein viertes Signal zum Schalten von einem des primärseitigen Schalters und des sekundärseitigen Schalters, der betätigt werden soll, auf Grundlage des Fehlerwerts ausgibt; und einen Abschaltkreis eines Schalters, der ein fünftes Signal ausgibt, um den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter zwangsweise abzuschalten, wobei die Steuereinheit den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage des ersten bis fünften Signals steuert.
Umkehrschaltung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit ferner Folgendes umfasst: eine erste Logikschaltung, die ein erstes Gate-Steuersignal zum Steuern des primärseitigen Schalters auf Grundlage des ersten, dritten, vierten und fünften Signals ausgibt; und eine zweite Logikschaltung, die ein zweites Gate-Steuersignal zum Steuern des sekundärseitigen Schalters auf Grundlage des zweiten, dritten, vierten und fünften Signals ausgibt.
Umkehrschaltung nach Anspruch 11, wobei die erste Logikschaltung Folgendes umfasst: eine erste Flipflop-Schaltung, die einen Setzanschluss aufweist, zu dem das dritte Signal eingegeben wird und einen Rücksetzanschluss aufweist, zu dem das erste Signal eingegeben wird; ein Umkehrelement, zu dem das vierte Signal eingegeben wird; eine erste UND-Schaltung, die ein Signal, das von dem Ausgang der ersten Flipflop-Schaltung ausgegeben wird, ein Signal, das von dem Umkehrelement ausgegeben wird, und das fünfte Signal empfängt; einen ersten Puffer, der das Signal empfängt, das von der ersten UND-Schaltung ausgegeben wird, und ein erstes Gate-Steuersignal ausgibt, um den primärseitigen Schalter zu steuern; wobei die zweite Logikschaltung Folgendes umfasst: eine zweite Flipflop-Schaltung, die einen Setzanschluss, zu dem das dritte Signal eingegeben wird und einen Rücksetzanschluss aufweist, zu dem das zweite Signal eingegeben wird; eine zweite UND-Schaltung, die das Signal, das von der zweiten Flipflop-Schaltung ausgegeben wird, das vierte Signal und das fünfte Signal empfängt; und einen zweiten Puffer, der ein Signal empfängt, das von der zweiten UND-Schaltung ausgegeben wird, und ein zweites Gate-Steuersignal ausgibt, um den sekundären Schalter zu steuern.
Steuervorrichtung, die bei einer Umkehrschaltung angewendet wird, wobei es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last handelt, wobei die Umkehrschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; und eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert, wobei die Steuervorrichtung den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.
Steuerverfahren einer Umkehrschaltung zum Steuern einer Umkehrschaltung, bei der es sich um eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern einer kapazitiven Last handelt, wobei die Umkehrschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem eine Gleichstromspannung von einer Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; und eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird, wobei wenn der Fehlerwert größer gleich dem ersten Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine normale Steuerung der kapazitiven Last ausführt, indem der primärseitige Schalter bei abgeschaltetem sekundärseitigen Schalter betrieben wird, und andererseits, wenn der Fehlerwert kleiner als der erste Schwellenwert ist, die Steuereinheit eine regenerative Steuerung zu der Gleichstromversorgung ausführt, indem sie den sekundärseitigen Schalter bei abgeschaltetem primärseitigen Schalter betätigt.
Lastansteuerungsvorrichtung, umfassend: eine Gleichstromversorgung, die eine Gleichstromspannung ausgibt; eine kapazitive Last; und eine Umkehrschaltung, die eine Umkehrschaltung vom Typ mit Rücklauf und einer regenerativen Steuerung zum Ansteuern der kapazitiven Last ist, wobei die Umkehrschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Eingangsstromversorgungsanschluss und einen zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss, dem die Gleichstromspannung von der Gleichstromversorgung zugeführt wird; einen ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit einem Ende der kapazitiven Last verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss, der mit dem anderen Ende der kapazitiven Last verbunden ist; eine Primärspule, von der ein Ende mit dem ersten Eingangsstromanschluss verbunden ist; einen primärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der primärseitigen Spule verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Eingangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein primärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des primärseitigen Schalters verbunden ist; eine Sekundärspule, von der ein Ende mit dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist, und wobei die Sekundärspule mit der Primärspule einen Transformator bildet; einen sekundärseitigen Schalter, von dem ein Ende mit dem anderen Ende der Sekundärspule verbunden ist, und von dem das andere Ende mit dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss verbunden ist; ein sekundärseitiges Gleichrichterelement, von dem ein Ende mit einem Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem anderen Ende des sekundärseitigen Schalters verbunden ist; eine Spannungsteilerschaltung, die ein Rückkopplungssignal auf Grundlage einer geteilten Spannung ausgibt, die durch das Teilen einer Ausgangsspannung zwischen dem ersten Ausgangsstromversorgungsanschluss und dem zweiten Ausgangsstromversorgungsanschluss erhalten wird; und eine Steuereinheit, die den primärseitigen Schalter und den sekundärseitigen Schalter auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses des Vergleichs eines Fehlerwerts und eines voreingestellten ersten Schwellenwerts steuert, wobei der Fehlerwert zwischen dem Rückkopplungssignal und einem Eingangssignal die Zielspannung der Ausgangsspannung definiert.