JP2003180075A - Dc−dcコンバータ制御方法 - Google Patents
Dc−dcコンバータ制御方法Info
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Abstract
くスイッチ素子を確実にソフトスイッチングさせること
ができるDC−DCコンバータ制御方法を提供すること
である。 【解決手段】 軽負荷時においては、第1のスイッチ素
子2aと第2のスイッチ素子2bとのいずれか一方のみ
をオンオフ制御し、他方はオフ状態を維持したままで負
荷に電力を供給する。これにより、軽負荷時に第1のス
イッチ素子2aのスナバコンデンサ4aと第2のスイッ
チ素子のスナバコンデンサ4bとの充放電が適切に行わ
れなくともソフトスイッチングで、しかも効率よく電力
を負荷に供給できる。
Description
インバータ回路を形成し変圧器の2次側に負荷へ所要の
直流電圧を出力する整流回路を接続して構成されたDC
−DCコンバータを制御するDC−DCコンバータ制御
方法に関する。
よって、電力制御に電力変換装置が多く採用されるよう
になり、電力系統には電力変換装置のスイッチング時に
発生する高調波が増大している。
波を抑制するため高力率コンバータやPWMコンバータ
の研究開発が行われている。さらに、電源機器より発生
する電磁誘導ノイズを抑制するため、電力変換装置のス
イッチ素子をゼロ電圧スイッチング(ZVS)またはゼ
ロ電流スイッチング(ZCS)させるソフトスイッチン
グ技術を適用した低ノイズ化の研究も行われている。
フトスイッチング技術を適用し特性改善を目指した実用
化研究が行われている。ソフトスイッチングにより、ノ
イズ低減だけでなく、スイッチ素子のスイッチング損失
も大幅に低減できるので、コンバータの高効率化が図れ
る。
力用半導体素子(IGBT)を用いた従来の共振型DC
−DCコンバータの構成図である。図8において、直流
電源1からの直流電力は、第1のスイッチ素子2a乃至
第4のスイッチ素子2dで交流電力に変換される。第1
のスイッチ素子2a乃至第4のスイッチ素子2dで変換
された交流電力は、変圧器5の1次巻線5aから2次巻
線5bを通して2次側の整流器15に入力される。そし
て、整流器15の整流ダイオード6a〜6dで整流され
て直流電力に変換され、平滑用のリアクトル7及びコン
デンサ8介して負荷9に供給される。
ード3aが並列接続され、スナバ回路としてスナバコン
デンサ4aが直に並列接続されている。同様に、第2の
スイッチ素子2bにも逆導通ダイオード3bが並列接続
され、スナバ回路としてスナバコンデンサ4bが直に並
列接続されている。
ダイオード3cが並列接続され第1の共振用リアクトル
11aが直列接続されている。同様に、第4のスイッチ
素子2dには逆導通ダイオード3dが並列接続され第2
の共振用リアクトル11bが直列接続されている。さら
に、第1のスイッチ素子2aと第2のスイッチ素子2b
との第1の接続点と、第3のスイッチ素子2cと第4の
スイッチ素子2dとの第2の接続点との間に、共振用コ
ンデンサ10が接続され、この共振用コンデンサ10に
は変圧器5に直列に接続されている。
チ素子2dが共にオンしているとき、または第2のスイ
ッチ素子2b及び第3のスイッチ素子2cが共にオンし
ているときに変圧器5の1次側から変圧器5の2次側に
電力が供給される。また、共振用コンデンサ10及び共
振用リアクトル11a、11bにより電流波形を正弦波
状にし、第1のスイッチ素子2a〜第4のスイッチ素子
2dのスイッチング時の負担を軽減している。
イッチ素子2aと第2のスイッチ素子2bとのオンオフ
に従って充放電を繰り返し行い、ターンオン及びターン
オフ時に第1のスイッチ素子2aと第2のスイッチ素子
2bとのソフトスイッチングを実現している。
しているときにはスナバコンデンサ4aは放電してお
り、第1のスイッチ素子2aはゼロ電圧でターンオフす
る。一方、第1のスイッチ素子2aがオフ時にはスナバ
コンデンサ4aには電荷が充電されているが、ターンオ
ンする際には第2のスイッチ素子2bのターンオフに伴
ってスナバコンデンサ4aの電荷が放電され、第1のス
イッチ素子2aがターンオンする時にはゼロ電圧を実現
している。従って、第1のスイッチ素子2aはゼロ電圧
でターンオンする。このような共振型DC−DCコンバ
ータの詳細な回路動作は、特開平7−222444号公
報に記載されている。
どで負荷電流が小さい場合には、第1のスイッチ素子2
aのスナバコンデンサ4a及び第2のスイッチ素子2b
のスナバコンデンサ4bの充放電が長くなってしまう。
さらに、より軽負荷となると、スナバコンデンサ4a、
4bの充放電ができなくなってしまうことがあり、ゼロ
電圧スイッチング(ZVS)ができなくなってしまう。
a、4bの充放電が長い場合には、その充放電の動作中
に第1のスイッチ素子2aまたは第2のスイッチ素子2
bをオンすることになり、その場合には、スナバコンデ
ンサ4a、4bの残留電荷による電圧が第1のスイッチ
素子2aまたは第2のスイッチ素子2bにかかり、ゼロ
電圧スイッチング(ZVS)ができなくなってしまう。
5aと並列に補助インダクタンスを挿入し、この補助イ
ンダクタンスによる電流によりスナバコンデンサ4a、
4bを確実に充放電させる場合がある。しかし、この場
合には、第1のスイッチ素子2aや第2のスイッチ素子
2bに変圧器5の1次巻線5aに流れる負荷電流に加
え、この補助インダクタンスによる電流が流れることに
なるので、補助インダクタンスによる損失の発生、第1
のスイッチ素子2aや第2のスイッチ素子2bの通電損
失の増加により、DC−DCコンバータの効率が低下す
ることになる。
ンデンサ4a、4bの充放電ができなくなり、スナバコ
ンデンサ4a、4bの充放電を確実に行わせようとする
と効率が低下する。
を低下させることなくスイッチ素子を確実にソフトスイ
ッチングさせることができるDC−DCコンバータ制御
方法を提供することである。
C−DCコンバータ制御方法は、一方の端子が直流電源
の正極に接続され逆導通ダイオード及びスナバコンデン
サが並列接続された第1のスイッチ素子と、一方の端子
が直流電源の負極に他方の端子が前記第1のスイッチ素
子の他方の端子に接続され逆導通ダイオード及びスナバ
コンデンサが並列接続された第2のスイッチ素子と、一
方の端子が直流電源の正極に第1の共振用リアクタンス
を介して接続され逆導通ダイオードが並列接続された第
3のスイッチ素子と、一方の端子が直流電源の負極に第
2の共振用リアクタンスを介して他方の端子が前記第3
のスイッチ素子の他方の端子に接続され逆導通ダイオー
ドが並列接続された第4のスイッチ素子と、前記第1の
スイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との第1の接続
点と前記第3のスイッチ素子と前記第4のスイッチ素子
との第2の接続点との間に接続された共振用コンデンサ
と、前記共振用コンデンサと直列接続された変圧器の1
次側巻線と、前記変圧器の2次側巻線に接続され1次巻
線からの電力を直流に変換して負荷に直流を出力する整
流器とから構成されたDC−DCコンバータの前記第1
のスイッチ素子、第2のスイッチ素子、第3のスイッチ
素子、第4のスイッチ素子をオンオフ制御して前記負荷
への電力供給を制御するDC−DCコンバータ制御方法
において、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッ
チ素子とのいずれか一方のみをオンオフ制御し、他方は
オフ状態を維持し、前記負荷に電力を供給するようにし
たことを特徴とする。
タ制御方法においては、軽負荷時においては、第1のス
イッチ素子と第2のスイッチ素子とのいずれか一方のみ
をオンオフ制御し、他方はオフ状態を維持したままで負
荷に電力を供給する。これにより、軽負荷時に第1のス
イッチ素子のスナバコンデンサと第2のスイッチ素子の
スナバコンデンサとの充放電が適切に行われなくともソ
フトスイッチングで、しかも効率よく電力を負荷に供給
できる。
タ制御方法は、一方の端子が直流電源の正極に接続され
逆導通ダイオード及びスナバコンデンサが並列接続され
た第1のスイッチ素子と、一方の端子が直流電源の負極
に他方の端子が前記第1のスイッチ素子の他方の端子に
接続され逆導通ダイオード及びスナバコンデンサが並列
接続された第2のスイッチ素子と、一方の端子が直流電
源の正極に第1の共振用リアクタンスを介して接続され
逆導通ダイオードが並列接続された第3のスイッチ素子
と、一方の端子が直流電源の負極に第2の共振用リアク
タンスを介して他方の端子が前記第3のスイッチ素子の
他方の端子に接続され逆導通ダイオードが並列接続され
た第4のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子と前
記第2のスイッチ素子との第1の接続点と前記第3のス
イッチ素子と前記第4のスイッチ素子との第2の接続点
との間に接続された共振用コンデンサと、前記共振用コ
ンデンサと直列接続された変圧器の1次側巻線と、前記
変圧器の2次側巻線に接続され1次巻線からの電力を直
流に変換して負荷に直流を出力する整流器とから構成さ
れたDC−DCコンバータの前記第1のスイッチ素子、
第2のスイッチ素子、第3のスイッチ素子、第4のスイ
ッチ素子をオンオフ制御して前記負荷への電力供給を制
御するDC−DCコンバータ制御方法において、前記第
1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との双方を
オフ状態に維持し、前記第3のスイッチ素子と前記第4
のスイッチ素子とを交互にオンオフ制御することを特徴
とする。
タ制御方法においては、軽負荷時においては、第1のス
イッチ素子と第2のスイッチ素子との双方をオフ状態に
維持し、第3のスイッチ素子と第4のスイッチ素子とを
交互にオンオフ制御して、第1のスイッチ素子のスナバ
コンデンサや第2のスイッチ素子のスナバコンデンサを
介して負荷に電力を供給する。
タ制御方法は、請求項1の発明において、前記第1のス
イッチ素子の素子電圧または前記第2のスイッチ素子の
素子電圧が一定値以下の状態で、前記第1のスイッチ素
子または前記第2のスイッチ素子をオンさせることを特
徴とする。
タ制御方法においては、請求項1の発明の作用に加え、
第1のスイッチ素子の素子電圧または第2のスイッチ素
子の素子電圧が一定値以下か否かを確認し、一定値以下
の場合に初めて、第1のスイッチ素子または第2のスイ
ッチ素子をオンさせる。これにより、ソフトスイッチン
グを確実にする。
タ制御方法は、請求項1の発明において、前記共振用コ
ンデンサの電圧の極性方向に基づいて、前記第1のスイ
ッチ素子または前記第2のスイッチ素子のうち、オンオ
フ制御するスイッチ素子とオフ状態を維持するスイッチ
素子とを決定することを特徴とする。
タ制御方法においては、請求項1の発明の作用に加え、
共振用コンデンサの電圧の極性方向に基づいて、オンオ
フ制御するスイッチ素子とオフ状態を維持するスイッチ
素子とを決定する。スナバコンデンサの残留電荷がスイ
ッチ素子を流れない方向のスイッチ素子をオンオフ制御
するスイッチ素子として選択する。
タ制御方法は、請求項1の発明において、前記共振用コ
ンデンサの充電電圧の極性を反転させ、前記第1のスイ
ッチ素子または前記第2のスイッチ素子のうち、オンオ
フ制御するスイッチ素子とオフ状態を維持するスイッチ
素子を入れ換えることを特徴とする。
タ制御方法においては、請求項1の発明の作用に加え、
第1のスイッチ素子または第2のスイッチ素子のうち、
オンオフ制御するスイッチ素子に対して、スナバコンデ
ンサの残留電荷が流れない方向に共振用コンデンサの充
電電圧の極性を反転させる。
する。図1は本発明の第1の実施の形態に係るDC−D
Cコンバータの制御方法の説明図である。この第1の実
施の形態におけるDC−DCコンバータは、図8に示し
たDC−DCコンバータと同一構成であるので、同一要
素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
第4のスイッチ素子2dとを共にオンして負荷9に電力
を供給している状態を示しており、また、図1(b)
は、図1(a)の状態から第1のスイッチ素子2aをオ
フし、その後に第4のスイッチ素子2dをオフとし、さ
らに第3のスイッチ素子2cをオンとした状態を示して
いる。
のスイッチ素子2bはオフ状態に維持し、第1のスイッ
チ素子2aをオンオフ制御して負荷9に電力を供給す
る。この場合、第1のスイッチ素子2aと第4のスイッ
チ素子2dとを共にオンして負荷9に電力を供給し、第
1のスイッチ素子2aをオフとした後に第4のスイッチ
素子2dをオフとし、次に第3のスイッチ素子2cをオ
ンとして、第1のスイッチ素子2aのスナバコンデンサ
4aに蓄積された残留電荷を放電させる。そして、以
下、この動作を繰り返し行い、軽負荷時に負荷9に電力
を供給すると共に、第1のスイッチ素子2aのスナバコ
ンデンサ4aに蓄積された残留電荷を放電させ、第1の
スイッチ素子2aのソフトスイッチングを実現してい
る。
DC−DCコンバータ制御方法を適用した場合の動作波
形図である。
双方がオンしているときは、図1(a)に示すように直
流電源1からの電源電圧が変圧器5にかかる。従って、
変圧器5の一次巻線5aから変圧器5の2次巻線5bに
電力が供給される。すなわち、変圧器5の1次巻線5a
に発生している電圧を2次巻線5bから整流器15に入
力し、整流器15の整流用ダイオード6a〜6dで整流
し、直流電圧として負荷9に印加する。これにより負荷
9に負荷電流が供給され、一次側に電流Icrが流れ
る。なお、この負荷電流は、リアクトル7及びコンデン
サ8で平滑される。
ッチ素子2aと第4のスイッチ素子2dのオン重なり期
間で制御される。つまり、第1のスイッチ素子2aをオ
ンした後に第4のスイッチ素子2dをオンし、そのオン
の重なり期間を制御する。なお、共振用コンデンサ10
の電圧Vcrは、低負荷電流であるのでほぼ一定となっ
ている。
ンデンサ4aの電圧Vs1は、第1のスイッチ素子2a
がオンしていることからほぼゼロであり、一方、第2の
スイッチ素子2bのスナバコンデンサ4bの電圧Vs2
は、第2のスイッチ素子2bがオフしていることからほ
ぼ直流電源電圧Vccとなっている。
サ4aの電圧Vs1がゼロであるので、時点t1で第1
のスイッチ素子2aをオフしたとすると、第1のスイッ
チ素子2aはゼロ電圧ターンオフとなる。第1のスイッ
チ素子2aをオフすると、スナバコンデンサ4aには直
流電源電圧Vccが印加されるので、スナバコンデンサ
4aは充電を開始すると共に、スナバコンデンサ4bは
放電を開始する。
コンデンサ4aが完全に直電源電圧Vccまで充電さ
れ、スナバコンデンサ4bがゼロまで放電される前に共
振が終了する。共振が終了すると共振電流はゼロとな
り、電流Icrはゼロとなる。この状態では、スナバコ
ンデンサ4aの電圧Vs1は直流電源電圧Vccより小
さい値(Vcc>Vs1)となり、スナバコンデンサ4
bの電圧Vs2は(Vs2=Vcc一Vs1)となる。
つまり、スナバコンデンサ4a、4bの双方に電荷が蓄
積された状態となる。
第3のスイッチ素子2cをオンする。このとき、両スイ
ッチ素子2d、2cには電流は流れていないので、ゼロ
電流スイッチングとなる。
ナバコンデンサ4bに直流電源電圧Vccが印加される
のでスナバコンデンサ4bへの充電電流が流れ、また、
スナバコンデンサ4aからの放電が開始される。すなわ
ち、第3のスイッチ素子2cのオンにより、スナバコン
デンサ4bへの充電電流及びスナバコンデンサ4aの放
電電流が変圧器5の1次巻線5aに流れ、2次側にそれ
に比例した負荷電流が流れる。この場合の電流Icrの
向きは期間T1のときの逆向きとなる。
Vs2が直流電源電圧値Vccになり、スナバコンデン
サ4aの電圧がゼロとなった時点t3で、一次側の電流
Icrは逆導通ダイオード3a及び第3のスイッチ素子
2cを通って還流する。電流Icrはスナバコンデンサ
4bヘの充電電流と低電流であるため、共振用コンデン
サ10の充電電圧Vcrはほぼ一定で期間T1と変化は
ない。このように、第1の実施の形態では、軽負荷時の
低負荷電流において、第1のスイッチ素子2aと第2の
スイッチ素子2bとのうち一方をオフ継続し、他方のみ
をスイッチングさせることで、スナバコンデンサ4a、
4bの充放電による電圧変動を、この低負荷電流値で充
放電可能な直流電源電圧Vcc以下の電圧とすることが
できる。これにより、低電流においても第1のスイッチ
素子2aと第2のスイッチ素子2bとのうちスイッチン
グしているスイッチ素子をソフトスイッチングさせるこ
とができる。
電力供給は、第1のスイッチ素子2aと第4のスイッチ
素子2dのオン重なりによる供給と、スナバコンデンサ
4a、4bヘの充放電による供給が半周期ごとに行われ
るので、第1のスイッチ素子2aと第4のスイッチ素子
2d、及び第2のスイッチ素子2bと第3のスイッチ素
子2cとのオン重なりによる電力供給の場合と比較し
て、より低電力を2次側へ供給可能となる。これによ
り、軽負荷時においても負荷電圧を一定に制御すること
ができる。
る。図3は本発明の第2の実施の形態に係るDC−DC
コンバータの制御方法の説明図である。この第2の実施
の形態は、軽負荷時においては、第1のスイッチ素子2
aと第2のスイッチ素子2bとの双方をオフ状態に維持
し、第3のスイッチ素子2cと第4のスイッチ素子2d
とを交互にオンオフ制御して、第1のスイッチ素子2a
のスナバコンデンサ4aや第2のスイッチ素子2bのス
ナバコンデンサ4bを介して負荷9に電力を供給するよ
うにしたものである。 第2の実施の形態におけるDC
−DCコンバータは、図8に示したDC−DCコンバー
タと同一構成であるので、同一要素には同一符号を付し
重複する説明は省略する。
第2のスイッチ素子2bとを共にオフ状態にし、第4の
スイッチ素子をオンにして負荷9に電力を供給している
状態を示しており、また、図3(b)は、図3(a)の
状態から第4のスイッチ素子2dをオフし、その後に第
3のスイッチ素子2cをオンにして負荷9に電力を供給
している状態を示している。
DC−DCコンバータ制御方法を適用した場合の動作波
形図である。いま、時点t1で第4のスイッチ素子2d
をオンしたとすると、第1のスイッチスイッチ素子2a
のスナバコンデンサ4aに直流電源電圧Vccが印加さ
れるので、スナバコンデンサ4aは充電を開始し、一
方、第2のスイッチスイッチ素子2bのスナバコンデン
サ4bはゼロ電圧となるので、放電を開始する。この場
合の充放電電流は電流Icrとして変圧器5の一次巻線
5aに流れる。この電流Icrに比例して変圧器5の2
次側に負荷電流が流れる。
了してスナバコンデンサ4aの電圧Vs1が直流電源電
圧Vccとなり、スナバコンデンサ4bが放電を終了し
てスナバコンデンサ4bの電圧Vs2がゼロとなると、
電流Icrはゼロとなる。
その後の時点t2で第3のスイッチ素子2cをオンする
と、第2のスイッチスイッチ素子2bのスナバコンデン
サ4bに直流電源電圧Vccが印加される。従って、ス
ナバコンデンサ4bは充電を開始する。一方、第1のス
イッチスイッチ素子2aのスナバコンデンサ4aはゼロ
電圧となるので放電を開始する。この場合の充放電電流
は電流Icrとして変圧器5の一次巻線5aに流れる。
この電流Icrは逆向きとなる。そして、この電流Ic
rに比例して変圧器5の2次側に負荷電流が流れる。
了してスナバコンデンサ4bの電圧Vs12直流電源電
圧Vccとなり、スナバコンデンサ4aが放電を終了し
てスナバコンデンサ4aの電圧Vs1がゼロとなると電
流Icrはゼロとなる。
荷時の低負荷電流において、第1のスイッチ素子2aと
第2のスイッチ素子2bとをオフ継続させ、第3のスイ
ッチ素子2c及び第4のスイッチ素子2dのみをスイッ
チングする。これにより、変圧器5の1次側から2次側
への電力供給は、第3のスイッチ素子2c及び第4のス
イッチ素子2dのスイッチングによるスナバコンデンサ
4a、4bの充放電により行われる。
aと第4のスイッチ素子2d、及び第2のスイッチ素子
2bと第3のスイッチ素子2cとのオン重なりによる電
力供給の場合と比較して、より低電力を2次側へ供給可
能となる。これにより、軽負荷時においても負荷電圧を
一定に制御することができる。また、第1のスイッチ素
子2a及び第2のスイッチ素子2bはスイッチングさせ
ないので、両スイッチ素子による損失は一切発生しな
い。
る。図5は本発明の第3の実施の形態に係るDC−DC
コンバータの制御方法の説明図である。この第3の実施
の形態は、第1の実施の形態に対し、第1のスイッチ素
子2aの素子電圧Vs1または第2のスイッチ素子2b
の素子電圧Vs2が一定値以下か否かを確認し、一定値
以下の場合に初めて、第1のスイッチ素子2aまたは第
2のスイッチ素子2bをオンさせるようにしたものであ
る。
aをオンさせるゲート信号はゲート回路12aからAN
D回路16aを介して第1のスイッチ素子2aに出力さ
れ、同様に、第2のスイッチ素子2bをオンさせるゲー
ト信号はゲート回路12bからAND回路16bを介し
て第2のスイッチ素子2bに出力される。
素子電圧Vs1(スナバコンデンサ4aの電圧)と予め
設定された設定値と比較し、素子電圧Vs1がその設定
値以下である場合にAND回路16aに論理値「1」の
信号を出力し、ゲート回路12aからのゲート信号の出
力を許可する。同様に、比較器13bは第2のスイッチ
素子2bの素子電圧Vs2(スナバコンデンサ4bの電
圧)と予め設定された設定値と比較し、素子電圧Vs2
がその設定値以下である場合にAND回路16bに論理
値「1」の信号を出力し、ゲート回路12bからのゲー
ト信号の出力を許可する。この場合の設定値としては、
スナバコンデンサ4a、4bがほぼ完全に放電したとみ
なせる素子電圧とする。
のスイッチ素子2aまたは第2のスイッチ素子2bの素
子電圧Vs1、Vs2を検出し、素子電圧Vs1、Vs
2が設定値以下となるまで、ゲート回路12a、12b
からのオンゲート信号があったとしてもオンさせない。
これにより、図2に示す時点t3以降に、第1のスイッ
チ素子2aまたは第2のスイッチ素子2bがオンするこ
とになる。これにより、第1のスイッチ素子2aまたは
第2のスイッチ素子2bのターンオン時において、確実
にソフトスイッチングさせることができる。
る。図6は本発明の第4の実施の形態に係るDC−DC
コンバータの制御方法の説明図である。この第4の実施
の形態は、第1の実施の形態に対し、共振用コンデンサ
10の電圧Vcrの極性方向に基づいて、第1のスイッ
チ素子2aまたは第2のスイッチ素子2bのうち、オン
オフ制御するスイッチ素子とオフ状態を維持するスイッ
チ素子とを決定するようにしたものである。
2bに対し、共振用コンデンサ10の電圧Vcrの極性
が入力されている。ゲート回路12aでは、共振用コン
デンサ10の電圧Vcrの極性が、第1のスイッチ素子
2aがオンしたときにスナバコンデンサ4aの残留電荷
が第1のスイッチ素子2aを流れない方向であるとき
に、第1のスイッチ素子2aをオンオフ制御するスイッ
チ素子として選択する。一方、共振用コンデンサ10の
電圧Vcrの極性が、第1のスイッチ素子2aがオンし
たときにスナバコンデンサ4aの残留電荷が第1のスイ
ッチ素子2aを流れる方向であるときには、第1のスイ
ッチ素子2aはオフ状態を維持するスイッチ素子と判断
する。
ンデンサ10の電圧Vcrの極性が、第2のスイッチ素
子2bがオンしたときにスナバコンデンサ4bの残留電
荷が第2のスイッチ素子2bを流れない方向であるとき
に、第2のスイッチ素子2bをオンオフ制御するスイッ
チ素子として選択する。一方、共振用コンデンサ10の
電圧Vcrの極性が、第2のスイッチ素子2bがオンし
たときにスナバコンデンサ4bの残留電荷が第2のスイ
ッチ素子2bを流れる方向であるときには、第2のスイ
ッチ素子はオフ状態を維持するスイッチ素子と判断す
る。
の実施の形態でのDC−DCコンバータ制御方法を実現
するにあたって、共振用コンデンサ10の電圧Vcrの
極性を検出し、共振用コンデンサ10の充電電圧方向に
より、第1のスイッチ素子2aと第2のスイッチ素子2
bとのうちオフ状態を継続するスイッチ素子及びスイッ
チングを継続するスイッチ素子を決定する。これによ
り、DC−DCコンバータが軽負荷時に動作を開始する
場合に、スイッチングを継続するスイッチ素子に対しソ
フトスイッチングを実現できる。
る。図7は本発明の第5の実施の形態に係るDC−DC
コンバータの制御方法の説明図である。この第5の実施
の形態は、第1の実施の形態に対し、軽負荷時のDC−
DCコンバータの動作を開始するにあたり、共振用コン
デンサ10の充電電圧Vcrの極性を反転させ、第1の
スイッチ素子2aまたは第2のスイッチ素子2bのう
ち、オンオフ制御するスイッチ素子とオフ状態を維持す
るスイッチ素子を入れ換えるようにしたものである。
2bに対し、共振用コンデンサ10の電圧Vcrの極性
が入力されている。また、共振用コンデンサ10には並
列に電圧反転回路14が接続されている。
子2aをオンオフ制御するスイッチ素子として選択する
場合には、共振用コンデンサ10の電圧Vcrの極性
を、第1のスイッチ素子2aがオンしたときにスナバコ
ンデンサ4aの残留電荷が第1のスイッチ素子2aを流
れない方向とする。同様に、第2のスイッチ素子2bを
オンオフ制御するスイッチ素子として選択する場合に
は、共振用コンデンサ10の電圧Vcrの極性を、第2
のスイッチ素子2bがオンしたときにスナバコンデンサ
4bの残留電荷が第2のスイッチ素子2bを流れない方
向とする。
の実施の形態でのDC−DCコンバータ制御方法を実現
するにあたって、共振用コンデンサ10の充電電圧方向
を電圧反転回路14で反転させ、第1のスイッチ素子2
aと第2のスイッチ素子2bとのうちオフ状態を継続す
るスイッチ素子及びスイッチングを継続するスイッチ素
子を入れ換える。これにより、軽負荷時のDC−DCコ
ンバータの動作において、第1のスイッチ素子2aと第
2のスイッチ素子2bとの切り換えが可能となり、双方
のスイッチ素子2a、2bの使用頻度を平均化できる。
軽負荷時の低負荷電流においてもスイッチ素子のソフト
スイッチングが可能となり、また、適正に負荷電圧を一
定に制御することができる。
ンバータの制御方法の説明図。
ンバータ制御方法を適用した場合の動作波形図。
ンバータの制御方法の説明図。
ンバータ制御方法を適用した場合の動作波形図。
ンバータの制御方法の説明図。
ンバータの制御方法の説明図。
ンバータの制御方法の説明図。
のスイッチ素子、2c…第3のスイッチ素子、2d…第
4のスイッチ素子、3a〜3d…逆導通ダイオード、4
a、4b…スナバコンデンサ、5…変圧器、5a…1次
巻線、5b…2次巻線、6a〜6d…整流ダイオード、
7…リアクトル、8…コンデンサ、9…負荷、10…共
振用コンデンサ、11a、11b…共振用リアクトル、
12a、12b…ゲート回路、13a、13b…比較
器、14 …電圧反転回路、15…整流器、16a、1
6b…AND回路
Claims (5)
- 【請求項1】 一方の端子が直流電源の正極に接続され
逆導通ダイオード及びスナバコンデンサが並列接続され
た第1のスイッチ素子と、一方の端子が直流電源の負極
に他方の端子が前記第1のスイッチ素子の他方の端子に
接続され逆導通ダイオード及びスナバコンデンサが並列
接続された第2のスイッチ素子と、一方の端子が直流電
源の正極に第1の共振用リアクタンスを介して接続され
逆導通ダイオードが並列接続された第3のスイッチ素子
と、一方の端子が直流電源の負極に第2の共振用リアク
タンスを介して他方の端子が前記第3のスイッチ素子の
他方の端子に接続され逆導通ダイオードが並列接続され
た第4のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子と前
記第2のスイッチ素子との第1の接続点と前記第3のス
イッチ素子と前記第4のスイッチ素子との第2の接続点
との間に接続された共振用コンデンサと、前記共振用コ
ンデンサと直列接続された変圧器の1次側巻線と、前記
変圧器の2次側巻線に接続され1次巻線からの電力を直
流に変換して負荷に直流を出力する整流器とから構成さ
れたDC−DCコンバータの前記第1のスイッチ素子、
第2のスイッチ素子、第3のスイッチ素子、第4のスイ
ッチ素子をオンオフ制御して前記負荷への電力供給を制
御するDC−DCコンバータ制御方法において、前記第
1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子とのいずれ
か一方のみをオンオフ制御し、他方はオフ状態を維持
し、前記負荷に電力を供給するようにしたことを特徴と
するDC−DCコンバータ制御方法。 - 【請求項2】 一方の端子が直流電源の正極に接続され
逆導通ダイオード及びスナバコンデンサが並列接続され
た第1のスイッチ素子と、一方の端子が直流電源の負極
に他方の端子が前記第1のスイッチ素子の他方の端子に
接続され逆導通ダイオード及びスナバコンデンサが並列
接続された第2のスイッチ素子と、一方の端子が直流電
源の正極に第1の共振用リアクタンスを介して接続され
逆導通ダイオードが並列接続された第3のスイッチ素子
と、一方の端子が直流電源の負極に第2の共振用リアク
タンスを介して他方の端子が前記第3のスイッチ素子の
他方の端子に接続され逆導通ダイオードが並列接続され
た第4のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子と前
記第2のスイッチ素子との第1の接続点と前記第3のス
イッチ素子と前記第4のスイッチ素子との第2の接続点
との間に接続された共振用コンデンサと、前記共振用コ
ンデンサと直列接続された変圧器の1次側巻線と、前記
変圧器の2次側巻線に接続され1次巻線からの電力を直
流に変換して負荷に直流を出力する整流器とから構成さ
れたDC−DCコンバータの前記第1のスイッチ素子、
第2のスイッチ素子、第3のスイッチ素子、第4のスイ
ッチ素子をオンオフ制御して前記負荷への電力供給を制
御するDC−DCコンバータ制御方法において、前記第
1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との双方を
オフ状態に維持し、前記第3のスイッチ素子と前記第4
のスイッチ素子とを交互にオンオフ制御することを特徴
とするDC−DCコンバータ制御方法。 - 【請求項3】 前記第1のスイッチ素子の素子電圧また
は前記第2のスイッチ素子の素子電圧が一定値以下の状
態で、前記第1のスイッチ素子または前記第2のスイッ
チ素子をオンさせることを特徴とする請求項1記載のD
C−DCコンバータ制御方法。 - 【請求項4】 前記共振用コンデンサの電圧の極性方向
に基づいて、前記第1のスイッチ素子または前記第2の
スイッチ素子のうち、オンオフ制御するスイッチ素子と
オフ状態を維持するスイッチ素子とを決定することを特
徴とする請求項1記載のDC−DCコンバータ制御方
法。 - 【請求項5】 前記共振用コンデンサの充電電圧の極性
を反転させ、前記第1のスイッチ素子または前記第2の
スイッチ素子のうち、オンオフ制御するスイッチ素子と
オフ状態を維持するスイッチ素子を入れ換えることを特
徴とする請求項1記載のDC−DCコンバータ制御方
法。
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