JP2007151324A - Resonance converter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonance converter capable of performing switching control at a proper timing, even if there is dispersion in an inductance value of a resonance inductor or a capacity value of a resonance capacitor, or if the values are caused to be changed due to the temperature characteristics. <P>SOLUTION: This resonance converter (10) is configured to fetch electric power intermittently from an input voltage (Vin) by turning on or off a first switching element (SW1), to generate an output voltage (Vout), based on this electric power, and to resonate a current flowing in the first switching element (SW1), to which a resonance circuit, comprising the resonance inductor (Lr) and the resonance capacitor (Cr), is connected. In this converter, a detection circuit (2) is provided that detects first timing, when the current flowing in the first switching element (SW1) becomes zero current or reverse-direction current based on a voltage (VCr) of the resonance capacitor, and the first switching element (SW1) is turned off, based on the detected output of the detection circuit (2). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、スイッチング素子に共振回路を結合させてなる共振形コンバータに関し、具体的にはこの共振形コンバータのスイッチング制御技術に関する。   The present invention relates to a resonant converter in which a resonant circuit is coupled to a switching element, and more specifically to a switching control technique for the resonant converter.

以前より、スイッチング電源装置において、スイッチング素子に共振用インダクタと共振用コンデンサとからなる共振回路を結合させてなる共振形コンバータがある(例えば特許文献1)。このような共振形コンバータによれば、スイッチング素子に流れる電流又は電圧が正弦波状の波形で変動され、スイッチング素子がターンオンするときにこのスイッチング素子に流れる電流又は電圧をゼロにすることが出来るため、スイッチング損失やスイッチング雑音を低減することが出来るという効果が得られる。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a switching power supply device, there is a resonance type converter in which a resonance circuit including a resonance inductor and a resonance capacitor is coupled to a switching element (for example, Patent Document 1). According to such a resonant converter, the current or voltage flowing through the switching element is fluctuated in a sinusoidal waveform, and when the switching element is turned on, the current or voltage flowing through the switching element can be made zero. An effect that switching loss and switching noise can be reduced is obtained.

共振形コンバータには、スイッチング素子に流れる電流を共振させる電流共振形と、スイッチング素子に印加される電圧を共振させる電圧共振形とがあり、また、スイッチング素子に逆方向の電流が流れないように該スイッチング素子と直列にダイオードを接続することで共振波形が一周期の半分だけ現れる半波形タイプと、このようなダイオードを設けずに共振波形が一周期分現れる全波形タイプとがある。   The resonance type converter includes a current resonance type that resonates the current flowing through the switching element, and a voltage resonance type that resonates the voltage applied to the switching element, and prevents a reverse current from flowing through the switching element. There are a half waveform type in which a resonance waveform appears only half of one cycle by connecting a diode in series with the switching element, and a full waveform type in which a resonance waveform appears for one cycle without providing such a diode.

図6に従来の一般的な全波形タイプの電流共振形コンバータの構成例を示す。図7は、この電流共振形コンバータの動作波形図である。図6において、SW1はスイッチング素子、Lrは共振用インダクタ、Crは共振用コンデンサ、Lはスイッチングにより入力電圧Vinを間歇的に入力して電気エネルギーを蓄積するリアクトル、D1は整流ダイオード、Cは平滑コンデンサである。コンバータの出力電圧Voutは負荷31に出力されるとともに、図示しない制御回路によりこの出力電圧Voutが一定になるように例えば周波数変調制御によりスイッチング素子SW1の制御が行われる。   FIG. 6 shows a configuration example of a conventional general full waveform type current resonance converter. FIG. 7 is an operation waveform diagram of the current resonance type converter. In FIG. 6, SW1 is a switching element, Lr is a resonance inductor, Cr is a resonance capacitor, L is a reactor that intermittently inputs an input voltage Vin by switching and accumulates electric energy, D1 is a rectifier diode, and C is smooth. It is a capacitor. The output voltage Vout of the converter is output to the load 31, and the switching element SW1 is controlled by, for example, frequency modulation control so that the output voltage Vout becomes constant by a control circuit (not shown).

従来、このような電流共振形コンバータにおいては、スイッチング素子SW1をオンする期間は共振用インダクタLrと共振用コンデンサCrにより決定される共振周波数に合わせて一定時間に設定するのが一般的である。すなわち、周波数変調制御によりスイッチング素子SW1がオンされた後、共振周波数に合わせて設定された一定時間が経過したタイミングでスイッチング素子SW1をオフする。オフするタイミングは、共振電流ILrがゼロとなるタイミングTπやT2πとするのが最も好ましいが、一般には、マージン分を含めてこれらのタイミングTπ,T2πの間すなわちスイッチング素子SW1に逆方向電流が流れているタイミングに設定される。
特開平9−103070号公報
Conventionally, in such a current resonance type converter, the period during which the switching element SW1 is turned on is generally set to a certain time in accordance with the resonance frequency determined by the resonance inductor Lr and the resonance capacitor Cr. That is, after the switching element SW1 is turned on by frequency modulation control, the switching element SW1 is turned off at a timing when a certain time set in accordance with the resonance frequency has elapsed. The timing of turning off is most preferably a timing T [pi and T 2 [pi resonance current ILr is zero, typically, these timing T [pi including margin, opposite between T 2 [pi i.e. switching element SW1 It is set to the timing when the directional current is flowing.
JP-A-9-103070

しかしながら、共振用インダクタのインダクタンス値や共振用コンデンサの容量値にはある程度のバラツキが生じる。また、動作温度によってもこれらの値は変化してしまう。そのため、スイッチング素子をオンする期間を共振用インダクタと共振用コンデンサにより決定される共振周波数に合わせて一定の期間に設定してしまうと、スイッチング素子がオフされる実際のタイミングは、予め設定した所望のタイミングからずれてしまうという問題があった。   However, there is some variation in the inductance value of the resonance inductor and the capacitance value of the resonance capacitor. These values also change depending on the operating temperature. Therefore, if the period during which the switching element is turned on is set to a certain period in accordance with the resonance frequency determined by the resonance inductor and the resonance capacitor, the actual timing at which the switching element is turned off is set to a predetermined desired value. There was a problem that it deviated from the timing.

このスイッチング素子をオフするタイミングが、スイッチング素子に逆方向電流が流れている間(図7のTπ〜T2π)になれば、オフした後の電流がスイッチング素子の内蔵ダイオードに流れるためその損失分が問題となるだけである。しかしながら、オフするタイミングが早まって図7のタイミングTπよりも前のタイミングとなったり、オフするタイミングが遅くなってタイミングT2πより後のタイミングになったりすると、スイッチング素子に順方向電流が流れている状態でスイッチング素子がターンオフするため、共振形コンバータの利点であるスイッチング損失の低減やスイッチング雑音の低減という効果が得られなくなる。さらに、共振用インダクタLrに流れる電流が急激に変化するため、共振用インダクタLrに非常に大きな起電力が発生し、それによりスイッチング素子SW1が破壊されるおそれが生じる。 The timing of turning off the switching element, the reverse if during (T [pi through T 2 [pi in FIG. 7) direction current is flowing, therefore the current after turning off flows in the internal diode of switch losses in the switching element Minutes only matter. However, or a timing before the timing T [pi 7 prematurely timing of turning off, when or become timing later than the timing T 2 [pi and timing slow to OFF, the switching element is a forward current flows In this state, the switching element is turned off, so that the effects of reducing the switching loss and switching noise, which are the advantages of the resonant converter, cannot be obtained. Furthermore, since the current flowing through the resonance inductor Lr changes abruptly, a very large electromotive force is generated in the resonance inductor Lr, which may destroy the switching element SW1.

このような問題は、上記のような全波形共振形コンバータに限られず、半波形タイプの共振形コンバータであっても同様に生じるものである。すなわち、スイッチング素子のオフタイミングが早まって、共振電流の流れている期間(T〜Tπ)にスイッチング素子がターンオフされた場合に、上記と同様の問題が生じる。 Such a problem is not limited to the full-waveform resonance type converter as described above, and similarly occurs even in a half-waveform type resonance type converter. That is, when the switching element is turned off during the period (T 0 to T π ) during which the resonance current flows, the same problem as described above occurs.

また、共振形コンバータにおいては、上述のようにスイッチング素子をターンオフするタイミング制御が難しいため、整流ダイオードD1の代わりにスイッチング素子を用いて整流を行う同期整流方式を適用した場合に、この同期整流用のスイッチング素子のスイッチング制御にも同様の困難性が生じるという問題もある。同期整流方式では、整流ダイオードにおける損失を低減できる分、コンバータの電力変換の効率が向上するという効果がある。   Further, in the resonant converter, since it is difficult to control the timing for turning off the switching element as described above, this synchronous rectification method is applied when the synchronous rectification method using the switching element instead of the rectifier diode D1 is applied. There is also a problem that the same difficulty occurs in the switching control of the switching element. The synchronous rectification method has an effect of improving the power conversion efficiency of the converter by reducing the loss in the rectifier diode.

この発明の目的は、共振用インダクタのインダクタンス値や共振用コンデンサの容量値にバラツキがあったり、温度特性により値の変化が生じた場合でも、適切なタイミングでスイッチング制御を行うことの出来る共振形コンバータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a resonance type that can perform switching control at an appropriate timing even when the inductance value of the resonance inductor and the capacitance value of the resonance capacitor vary or the value changes due to temperature characteristics. To provide a converter.

本発明は、上記目的を達成するため、電流共振形コンバータにおいて、スイッチング素子を流れる共振電流を間接的に検出してスイッチング素子のオフタイミングを制御するようにしたものである。共振電流の検出には、検出抵抗などを用いて共振電流を直に検出するのではなく、共振電流と共振用コンデンサの電極間電圧とが同期して変化することを利用して共振用コンデンサの電圧から間接的に共振電流の検出を行う構成とした。   In order to achieve the above object, according to the present invention, in a current resonance type converter, a resonance current flowing through a switching element is indirectly detected to control an off timing of the switching element. For the detection of the resonance current, the resonance current is not directly detected by using a detection resistor or the like, but the resonance current and the voltage between the electrodes of the resonance capacitor are changed synchronously to take advantage of the resonance capacitor. The resonance current is indirectly detected from the voltage.

すなわち、第1スイッチング素子(SW1)のオン・オフにより入力電圧(Vin)から間歇的に電力を取り込んで、この電力に基づき出力電圧(Vout)を生成するとともに、共振用インダクタ(Lr)と共振用コンデンサ(Cr)とを有する共振回路が前記第1スイッチング素子(SW1)に結合されて該第1スイッチング素子に流れる電流が共振するようにされた共振形コンバータ(10)において、前記共振用コンデンサの電圧(VCr)に基づき前記第1スイッチング素子(SW1)に流れる電流がゼロ電流或いは逆方向電流となる第1のタイミングを検出する検出回路(2)を備え、前記検出回路の検出出力に基づいて前記第1スイッチング素子をオフする構成とした。   In other words, power is intermittently taken from the input voltage (Vin) by turning on / off the first switching element (SW1), and an output voltage (Vout) is generated based on this power, and resonance with the resonance inductor (Lr) is achieved. In the resonant converter (10) in which a resonance circuit having a capacitor (Cr) is coupled to the first switching element (SW1) so that a current flowing through the first switching element resonates, the resonance capacitor And a detection circuit (2) for detecting a first timing when the current flowing through the first switching element (SW1) becomes a zero current or a reverse current based on the voltage (VCr) of the first switching element (SWr), and based on the detection output of the detection circuit Thus, the first switching element is turned off.

具体的には、前記検出回路(2)は、前記共振用コンデンサ(Cr)の共振電圧の中心電位となる第1電圧(Vin)と当該共振用コンデンサの電圧(VCr)とを比較する第1比較器(Comp1)と、前記第1スイッチング素子(SW1)がオンされた第2のタイミングから前記第1比較器(Comp1)の比較結果が変化した第3のタイミングまでの所定倍(具体的には2倍±20%)の期間を計時する計時手段とを備え、前記計時手段の計時結果に基づいて前記第1タイミングを検出する構成とすると良い。   Specifically, the detection circuit (2) compares the first voltage (Vin), which is the center potential of the resonance voltage of the resonance capacitor (Cr), with the voltage (VCr) of the resonance capacitor. A predetermined multiple from the second timing when the comparator (Comp1) and the first switching element (SW1) are turned on to the third timing when the comparison result of the first comparator (Comp1) changes (specifically, Is preferably configured to detect the first timing based on the time measurement result of the time measuring means.

このような構成によれば、共振用インダクタや共振用コンデンサの値のバラツキや動作温度に起因する値の変化によって共振周波数が変化しても、共振電流の実際の周波数に対応した所望のタイミングで第1スイッチング素子をターンオフすることが出来る。   According to such a configuration, even if the resonance frequency changes due to variations in the values of the resonance inductor or the resonance capacitor or changes in the value due to the operating temperature, at a desired timing corresponding to the actual frequency of the resonance current. The first switching element can be turned off.

ここで、上記の第1比較器で比較される第1電圧は、共振形コンバータの種類(降圧形、昇圧形、昇降圧形等)により、それぞれ入力電圧、出力電圧、入力電圧と出力電圧とを加算した電圧と異なった電圧となる。   Here, the first voltage to be compared by the first comparator depends on the type of the resonant converter (step-down type, step-up type, step-up / step-down type, etc.), and the input voltage, output voltage, input voltage and output voltage, respectively. The voltage is different from the voltage obtained by adding.

また、上記の計時手段としては、コンデンサ(C11)と、該コンデンサに充電と放電を行う1個又は複数の定電流源(16,17)と、前記コンデンサの電圧を基準電圧と比較する比較手段(Comp3)と、を備え、前記第1スイッチング素子がオンされたことに基づき前記定電流源により前記コンデンサの充電を開始し、前記第1比較手段による比較結果が変化したことに基づき前記コンデンサの放電を開始し、前記比較手段による前記コンデンサの電圧と前記基準電圧との比較の結果が変化したことに基づき計時完了とする構成とすると良い。   Further, as the above-mentioned time measuring means, a capacitor (C11), one or a plurality of constant current sources (16, 17) for charging and discharging the capacitor, and a comparing means for comparing the voltage of the capacitor with a reference voltage (Comp3), the charging of the capacitor is started by the constant current source based on the first switching element being turned on, and the comparison result of the first comparing means is changed It is preferable that the discharge is started and the timing is completed based on a change in the result of comparison between the voltage of the capacitor and the reference voltage by the comparison means.

なお、この項目において、実施形態との対応関係を表わす符号を括弧書きで記したが、本発明はこれに制限されるものではない。   In addition, in this item, although the code | symbol showing the corresponding relationship with embodiment was described in the parenthesis, this invention is not restrict | limited to this.

本発明に従うと、共振形コンバータにおいて、共振電流の実際の周波数に対応した所望のタイミングで第1スイッチング素子をターンオフすることができ、それにより、共振回路を構成する素子の特性の許容誤差を特別に小さくすることなく、また、動作温度が比較的大きく変化しても、常に安定した動作を得られるという効果がある。   According to the present invention, in the resonance type converter, the first switching element can be turned off at a desired timing corresponding to the actual frequency of the resonance current, whereby the tolerance of the characteristics of the elements constituting the resonance circuit can be increased. In addition, there is an effect that a stable operation can always be obtained even when the operating temperature changes relatively large.

また、全波形タイプと半波形タイプの共振形コンバータを比較した場合に、全波形タイプの方が、負荷の変動に対してスイッチング周波数の変化を小さく出来るという利点を有している一方、共振スイッチのオフタイミングの制御が難しいという欠点を有しているが、このような全波形タイプの共振形コンバータにおいて、上記の利点を減じることなく、スイッチング制御の困難さを解消することが出来るという効果がある。   Also, when comparing full-wave type and half-wave type resonant converters, the full-wave type has the advantage that the change in switching frequency can be reduced with respect to load fluctuations. However, in such a full-waveform type resonant converter, it is possible to eliminate the difficulty of switching control without reducing the above-mentioned advantages. is there.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態の電流共振形コンバータの基本構成を示す回路図、図2はこの電流共振形コンバータの制御回路を含めた全体構成を示す回路図である。
この実施の形態の電流共振形コンバータ10は、第1スイッチング素子SW1のスイッチング動作により入力電圧Vinを間歇的に入力してリアクトルLにエネルギーを蓄積するとともに、この蓄積されたエネルギーに基づく電圧を平滑して負荷31に出力電圧Voutを供給するスイッチング電源装置である。さらに、共振用インダクタLrと共振用コンデンサCrとからなる共振回路が第1スイッチング素子SW1に結合され、これにより第1スイッチング素子SW1に流れる電流を共振させてソフトスイッチングを実現するものである。この共振形コンバータ10は、共振電流が正弦波状に変化し、1回の共振期間に1周期分の正弦波状の電流波形が現れる全波形タイプの電流共振形コンバータである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of a current resonance type converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an entire configuration including a control circuit of the current resonance type converter.
In the current resonance type converter 10 of this embodiment, the input voltage Vin is intermittently input by the switching operation of the first switching element SW1 to accumulate energy in the reactor L, and the voltage based on the accumulated energy is smoothed. Thus, the switching power supply device supplies the output voltage Vout to the load 31. Further, a resonance circuit composed of a resonance inductor Lr and a resonance capacitor Cr is coupled to the first switching element SW1, thereby resonating the current flowing through the first switching element SW1 to realize soft switching. This resonant converter 10 is a full-wave-type current resonant converter in which the resonant current changes in a sine wave shape and a sinusoidal current waveform for one cycle appears in one resonance period.

この電流共振形コンバータ10は、図1に示すように、入力電圧Vinの入力端子にソース端子が接続されたPチャネルMOSFETからなる第1スイッチング素子SW1と、この第1スイッチング素子SW1のドレイン端子とグランド(フレームグランド)との間に直列に接続された共振用インダクタLrおよび共振用コンデンサCrと、共振用インダクタLrと共振用コンデンサCrとの接続点と出力電圧Voutの出力端子との間に接続されたエネルギー蓄積用のリアクトルLと、リアクトルLの出力電圧を平滑化する平滑コンデンサCと、前記共振用コンデンサCrと並列に接続され第1スイッチング素子SW1のオフ期間にリアクトルLに電流を供給する同期整流用の第2スイッチング素子(例えばNチャネルMOSFET)SW2と、第1と第2のスイッチング素子SW1,SW2をそれぞれ駆動する駆動回路20,23等を備えている。   As shown in FIG. 1, the current resonance type converter 10 includes a first switching element SW1 composed of a P-channel MOSFET having a source terminal connected to an input terminal of the input voltage Vin, and a drain terminal of the first switching element SW1. A resonance inductor Lr and a resonance capacitor Cr connected in series between the ground (frame ground) and a connection point between the resonance inductor Lr and the resonance capacitor Cr and an output terminal of the output voltage Vout. The reactor L for energy storage, the smoothing capacitor C for smoothing the output voltage of the reactor L, and the current connected to the reactor L during the off period of the first switching element SW1 connected in parallel with the resonance capacitor Cr. Second switching element (for example, N-channel MOSFET) SW for synchronous rectification When, and a driving circuit 20, 23 for driving the first and second switching elements SW1, SW2, respectively.

さらに、この電流共振形コンバータ10は、図2に示すように、第1と第2のスイッチング素子SW1,SW2のスイッチング制御を行う制御回路として、出力電圧Voutを抵抗分割して検出する検出抵抗R11,R12と、基準電圧を生成する定電流源13およびツェナダイオードZ1と、基準電圧と出力電圧Voutの検出電圧との差電圧を増幅する誤差増幅回路11と、この誤差増幅回路11の出力に応じて発振周波数を変化させるVCO(電圧制御発振器)12と、共振用コンデンサCrの電極間電圧に基づき第1スイッチング素子SW1をターンオフするタイミングを決定する第1制御回路2と、共振用コンデンサCrの電極間電圧に基づき第2スイッチング素子SW2をターンオンするタイミングを決定する第2制御回路3とを備えている。   Further, as shown in FIG. 2, the current resonance type converter 10 is a control circuit that performs switching control of the first and second switching elements SW1 and SW2, and a detection resistor R11 that detects the output voltage Vout by resistance division. , R12, a constant current source 13 and a Zener diode Z1 for generating a reference voltage, an error amplifying circuit 11 for amplifying a difference voltage between the reference voltage and a detection voltage of the output voltage Vout, and an output of the error amplifying circuit 11 A VCO (voltage controlled oscillator) 12 that changes the oscillation frequency, a first control circuit 2 that determines a timing for turning off the first switching element SW1 based on a voltage between electrodes of the resonance capacitor Cr, and an electrode of the resonance capacitor Cr A second control circuit 3 for determining the timing for turning on the second switching element SW2 based on the inter-voltage; It is provided.

上記の誤差増幅回路11とVCO12と検出抵抗R11,R12とは、出力電圧Voutが所定値に保たれるように周波数変調方式により第1と第2のスイッチング素子SW1,SW2のスイッチング周期を制御するものである。   The error amplifier circuit 11, the VCO 12, and the detection resistors R11 and R12 control the switching period of the first and second switching elements SW1 and SW2 by a frequency modulation method so that the output voltage Vout is maintained at a predetermined value. Is.

上記の第1制御回路2は、入力電圧Vinと共振用コンデンサCrの電圧とを比較するヒステリシスコンパレータなどの第1比較器Comp1と、第1定電流源15とツェナダイオードZ11とを直列接続してなる基準電圧生成回路と、これら基準電圧生成回路の各素子と同一構造および同一サイズに形成された第2定電流源16およびツェナダイオードZ12と、このツェナダイオードZ12に直列に接続されたスイッチS11と、第2定電流源16とグランドとの間に接続されたコンデンサC11と、このコンデンサC11と並列で且つ第2定電流源16とグランドとの間に直列に接続された第3定電流源17およびスイッチS12と、ツェナダイオードZ11のカソード端子の電圧(基準電圧Vref)とツェナダイオードZ12のカソード端子の電圧とを比較するヒステリシスコンパレータなどの第3比較器Comp3と、第1スイッチング素子SW1を駆動するタイミング信号を生成する非同期式のフリップフロップ19と、スイッチS11とスイッチS12の駆動信号を生成するNAND回路14およびインバータ18等を備えている。   The first control circuit 2 includes a first comparator Comp1 such as a hysteresis comparator that compares the input voltage Vin and the voltage of the resonance capacitor Cr, a first constant current source 15 and a Zener diode Z11 connected in series. A reference voltage generating circuit, a second constant current source 16 and a Zener diode Z12 formed in the same structure and size as each element of the reference voltage generating circuit, and a switch S11 connected in series to the Zener diode Z12. A capacitor C11 connected between the second constant current source 16 and the ground, and a third constant current source 17 connected in parallel with the capacitor C11 and in series between the second constant current source 16 and the ground. And the switch S12, the voltage at the cathode terminal of the Zener diode Z11 (reference voltage Vref), and the Zener diode Z12 voltage. A third comparator Comp3 such as a hysteresis comparator for comparing the voltage at the node terminal, an asynchronous flip-flop 19 for generating a timing signal for driving the first switching element SW1, and drive signals for the switches S11 and S12. A NAND circuit 14 to be generated, an inverter 18 and the like are provided.

これらのうち、定電流源15〜17、コンデンサC11、ツェナダイオードZ11,Z12、第1と第3の比較器Comp1,Comp3、NAND回路14、インバータ18により、共振開始からコンデンサ電圧VCrが中心電位に達する期間の約2倍の期間を計時する計時回路が構成される。   Among these, the constant voltage sources 15 to 17, the capacitor C11, the Zener diodes Z11 and Z12, the first and third comparators Comp1 and Comp3, the NAND circuit 14, and the inverter 18 cause the capacitor voltage VCr to become the central potential from the start of resonance. A time measuring circuit for measuring a period of about twice as long as the reaching period is configured.

フリップフロップ19は、VCO12の出力がローレベルに変ったときに"1"がセットされ、第3比較器Comp3の出力がハイレベルに変ったときに"0"にリセットされるように、そのセット端子SにVCO12の信号が入力され、リセット端子Rに第3比較器Comp3の出力に基づく信号が入力される。そして、出力端子Qの信号がNAND回路14の一方の入力端子に出力され、反転出力端子NQの信号が駆動回路20に出力される。   The flip-flop 19 is set so that “1” is set when the output of the VCO 12 changes to a low level and reset to “0” when the output of the third comparator Comp3 changes to a high level. A signal of the VCO 12 is input to the terminal S, and a signal based on the output of the third comparator Comp3 is input to the reset terminal R. Then, the signal at the output terminal Q is output to one input terminal of the NAND circuit 14, and the signal at the inverting output terminal NQ is output to the drive circuit 20.

第1比較器Comp1は、入力電圧Vinを非反転入力端子に、共振用コンデンサCrの電圧VCrを反転入力端子に受けて、その比較結果の信号をNAND回路14の他方の入力端子とインバータ18に出力する。   The first comparator Comp1 receives the input voltage Vin at the non-inverting input terminal and the voltage VCr of the resonance capacitor Cr at the inverting input terminal, and sends the comparison result signal to the other input terminal of the NAND circuit 14 and the inverter 18. Output.

第2スイッチング素子SW2のスイッチング制御を行う第2制御回路3は、共振用コンデンサCrの電圧VCrとグランド電位とを比較するヒステリシスコンパレータなどの第2比較器Comp2と、第2スイッチング素子SW2を駆動する信号を生成するフリップフロップ22とから構成される。   The second control circuit 3 that performs switching control of the second switching element SW2 drives the second comparator Comp2 such as a hysteresis comparator that compares the voltage VCr of the resonance capacitor Cr and the ground potential, and the second switching element SW2. And a flip-flop 22 for generating a signal.

フリップフロップ22は、VCO12の出力がローレベルに変ったときに"0"にリセットされ、第2比較器Comp2の出力がハイレベルに変ったときに"1"がセットされるように、そのリセット端子RにVCO12の信号が入力され、セット端子Sに第2比較器Comp2の出力に基づく信号が入力される。そして、出力端子Qの信号が駆動回路23に出力される。   The flip-flop 22 is reset to “0” when the output of the VCO 12 changes to low level, and is reset to “1” when the output of the second comparator Comp2 changes to high level. A signal of the VCO 12 is input to the terminal R, and a signal based on the output of the second comparator Comp2 is input to the set terminal S. Then, the signal at the output terminal Q is output to the drive circuit 23.

図3には、電流共振形コンバータ10のスイッチング動作を説明するタイムチャートを示す。
この実施の形態の電流共振形コンバータ10においては、図3に示すように、VCO12の出力がローレベルになると、第1制御回路2のフリップフロップ19に"1"がセットされて第1スイッチング素子SW1がターンオンされ、且つ、第2制御回路3のフリップフロップ22に"0"がリセットされて第2スイッチング素子SW2がターンオフされる。そして、これらにより、第1スイッチング素子SW1に電流(=インダクタ電流ILr)が流れ、この電流の共振が開始される。また、共振用コンデンサCrの電圧VCrも共振を開始する。
FIG. 3 shows a time chart for explaining the switching operation of the current resonance type converter 10.
In the current resonance type converter 10 of this embodiment, as shown in FIG. 3, when the output of the VCO 12 becomes low level, "1" is set in the flip-flop 19 of the first control circuit 2, and the first switching element SW1 is turned on, and "0" is reset in the flip-flop 22 of the second control circuit 3, so that the second switching element SW2 is turned off. As a result, a current (= inductor current ILr) flows through the first switching element SW1, and resonance of this current is started. The voltage VCr of the resonance capacitor Cr also starts to resonate.

インダクタ電流ILrは、共振回路のインダクタンス値と容量値とにより決定される共振周波数に応じた周期で正弦波状に変化し、共振用コンデンサCrの電圧VCrは、上記インダクタ電流ILrとπ/2の位相分遅れて同期した正弦波状の波形で変化する。このコンデンサ電圧VCrは、入力電圧Vinを中心電位として共振する。   The inductor current ILr changes in a sine wave shape with a period corresponding to the resonance frequency determined by the inductance value and the capacitance value of the resonance circuit, and the voltage VCr of the resonance capacitor Cr is a phase of π / 2 with the inductor current ILr. It changes with a sinusoidal waveform synchronized with a minute delay. The capacitor voltage VCr resonates with the input voltage Vin as the center potential.

フリップフロップ19に"1"がセットされて、その出力がNAND回路14に送られると、スイッチS11がオンされて計時回路の第2定電流源16によりコンデンサC11の充電が開始される(タイミングT)。それより以前のVCO12の出力がハイレベルの期間では、スイッチS11がオンの状態に、且つ、スイッチS12がオフの状態にされて、第3比較器Comp3の反転入力端子(a点)の電位は基準電圧Vrefとほぼ同じ電圧になっている。従って、上記の充電開始により、a点の電位が基準電圧Vrefから時間に比例して上昇する。 When "1" is set in the flip-flop 19 and the output is sent to the NAND circuit 14, the switch S11 is turned on, and charging of the capacitor C11 is started by the second constant current source 16 of the timing circuit (timing T 0 ). Before the output of the VCO 12 is high, the switch S11 is turned on and the switch S12 is turned off, and the potential of the inverting input terminal (point a) of the third comparator Comp3 is The voltage is almost the same as the reference voltage Vref. Therefore, the potential at the point a rises from the reference voltage Vref in proportion to the time when the charging is started.

次に、上記コンデンサ電圧VCrが入力電圧Vinを超えると(タイミングTπ/2)、これが第1比較器Comp1により検出されて、その出力に基づきスイッチS11がオンされ、且つ、スイッチS12がオフされる。すると、計時回路のコンデンサC11から第3定電流源17の電流(2I)と第2定電流源16の電流(I)との差分の電流が引き抜かれ、これに伴いa点の電位が時間に比例して下降する。ここで、コンデンサC11から引き抜かれる電流は充電のときの電流と同一になるので、a点の電位の変化は充電時と放電時とで正負逆の向きで傾きの大きさは同じになる。 Next, when the capacitor voltage VCr exceeds the input voltage Vin (timing Tπ / 2 ), this is detected by the first comparator Comp1, and the switch S11 is turned on and the switch S12 is turned off based on the output. The Then, the difference current between the current (2I) of the third constant current source 17 and the current (I) of the second constant current source 16 is extracted from the capacitor C11 of the timing circuit. Decreases in proportion. Here, since the current drawn from the capacitor C11 is the same as the current at the time of charging, the change in the potential at the point a has the same magnitude in the opposite direction between charging and discharging.

第3比較器Comp3は、a点の電位と基準電圧Vrefとを比較することにより、a点の電位が再び基準電圧Vrefになるタイミング(Tπ)、すなわち、共振開始からコンデンサ電圧VCrが入力電圧Vinとなるまでの期間の2倍の期間で出力を変化させる。そして、この第3比較器Comp3の出力により、フリップフロップ19がリセットされて第1スイッチング素子SW1がターンオフされる。 Third comparator Comp3, by comparing the potential with a reference voltage Vref of a point, the timing of the potential of the point a becomes again the reference voltage Vref (T [pi), i.e., the capacitor voltage VCr the input voltage from the resonance start The output is changed in a period twice as long as the period until it becomes Vin. The output of the third comparator Comp3 resets the flip-flop 19 and turns off the first switching element SW1.

第1スイッチング素子SW1がターンオフした後は、第1スイッチング素子SW1の内蔵ダイオードDi1を通して逆方向にのみ電流が流れ、それによりインダクタ電流ILrが1周期分共振してゼロ電流で停止される。   After the first switching element SW1 is turned off, a current flows only in the reverse direction through the built-in diode Di1 of the first switching element SW1, whereby the inductor current ILr resonates for one cycle and stops at zero current.

また、第1比較器Comp1は、コンデンサ電圧VCrが再び入力電圧Vinを下回ったときに出力をハイレベルにしてスイッチS12をオフし、それによりa点の電位は基準電圧Vrefに戻される。   Further, the first comparator Comp1 turns the output high when the capacitor voltage VCr falls below the input voltage Vin again to turn off the switch S12, whereby the potential at the point a is returned to the reference voltage Vref.

さらに、コンデンサ電圧VCrが、共振開始より上昇下降して再びグランド電位となると(タイミングT2π)、第2比較器Comp2の出力が変化してフリップフロップ22に"1"をセットする。そして、このフリップフロップ22の出力により、第2スイッチング素子SW2がターンオンされる。 Further, when the capacitor voltage VCr rises and falls from the start of resonance and becomes the ground potential again (timing T ), the output of the second comparator Comp2 changes and “1” is set in the flip-flop 22. Then, the output of the flip-flop 22 turns on the second switching element SW2.

図4には、上記電流共振形コンバータ10において負荷電流が流れている場合のスイッチング動作を説明するタイムチャートを示す。
図4に示すように、負荷電流が比較的大きくなってくると、第1スイッチング素子SW1がオンされて電流共振が開始されたときに、共振用コンデンサCrはリアクトルLの起電力の影響ですぐに充電が開始されず、そのコンデンサ電圧VCrは位相が少し遅れて共振する。
FIG. 4 shows a time chart for explaining the switching operation when a load current flows in the current resonance type converter 10.
As shown in FIG. 4, when the load current becomes relatively large, the resonance capacitor Cr is immediately affected by the electromotive force of the reactor L when the first switching element SW1 is turned on and the current resonance is started. The capacitor voltage VCr resonates with a slight delay in phase.

さらに、第1スイッチング素子SW1に流れるインダクタ電流ILrは、コンデンサ電圧VCrの位相が遅れた分、同様に共振波形の位相が遅れる方に少しずれる。また、共振波形の中心電流はゼロより大きな値(Io)となる。   Further, the inductor current ILr flowing through the first switching element SW1 is slightly shifted in the same manner as the phase of the resonance waveform is delayed due to the delay of the phase of the capacitor voltage VCr. Further, the center current of the resonance waveform has a value (Io) larger than zero.

この実施の形態の電流共振形コンバータ10においては、このように負荷電流が比較的大きくなったときでも、第1制御回路2により、タイミングTにおいて第1スイッチング素子SW1がオンされて共振動作が開始された後、コンデンサ電圧VCrが入力電圧Vinを超えたタイミング(T)が検出され、その2倍の期間(タイミングT)で第1スイッチング素子SW1がオフされる。
従って、第1スイッチング素子SW1は該素子SW1に流れる電流がゼロ又は逆電流となっているタイミングでターンオフされることとなる。
In current resonant converter 10 of this embodiment, in this manner when the load current is relatively large, the first control circuit 2, the first switching element SW1 at the timing T 0 is the resonance operation is turned on After the start, the timing (T 1 ) at which the capacitor voltage VCr exceeds the input voltage Vin is detected, and the first switching element SW1 is turned off in a period twice that (timing T 2 ).
Therefore, the first switching element SW1 is turned off at the timing when the current flowing through the element SW1 is zero or reverse.

以上のように、この実施の形態の電流共振形コンバータ10によれば、共振用インダクタLrのインダクタンス値や共振用コンデンサCrの容量値にバラツキがあったり、これらの値が温度特性により変化した場合でも、実際の共振周波数に応じて所望のタイミングで第1スイッチング素子SW1や第2スイッチング素子SW2のスイッチング制御を行うことが出来る。従って、構成素子の許容誤差を特別小さくすることなく、また、動作温度が比較的大きく変化しても、常に安定した動作が得られ、いわゆるソフトスイッチングによりスイッチング損失やスイッチングノイズを低減したスイッチング電源装置を実現することが出来る。   As described above, according to the current resonance type converter 10 of this embodiment, the inductance value of the resonance inductor Lr and the capacitance value of the resonance capacitor Cr vary, or these values change due to temperature characteristics. However, the switching control of the first switching element SW1 and the second switching element SW2 can be performed at a desired timing according to the actual resonance frequency. Therefore, a switching power supply device that does not have a particularly small tolerance of the constituent elements and that can always obtain stable operation even when the operating temperature changes relatively large, and that reduces switching loss and switching noise by so-called soft switching. Can be realized.

また、全波形タイプと半波形タイプの共振形コンバータを比較した場合、一般に、全波形タイプの方が、負荷変動に対してスイッチング周波数の変化を小さく出来るという利点を有している一方、共振スイッチのオフタイミングの制御が難しいという欠点を有していたが、上記実施の形態の電流共振形コンバータ10によれば、全波形タイプの共振形コンバータにおいて上記の利点を減じることなく、スイッチング制御の困難さを解消することが出来るという効果がある。   In addition, when comparing a full-wave type and a half-wave type resonant converter, the full-wave type generally has the advantage that the change in switching frequency can be reduced with respect to load fluctuations, while the resonant switch However, according to the current resonance type converter 10 of the above-described embodiment, switching control is difficult without reducing the above-described advantages in the full-waveform type resonance converter. There is an effect that can be eliminated.

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。図5には、本発明に係る電流共振形コンバータの基本構成のバリエーションを示す。図中(a)は降圧形DC−DCコンバータ、(b)は昇圧形DC−DCコンバータ、(c)昇降圧形DC−DCコンバータあり、図1と対応する構成については同一の符号を付している。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. FIG. 5 shows a variation of the basic configuration of the current resonance type converter according to the present invention. In the figure, (a) is a step-down DC-DC converter, (b) is a step-up DC-DC converter, and (c) a step-up / step-down DC-DC converter. Components corresponding to those in FIG. ing.

すなわち、Vinは入力電圧、Voutは出力電圧、Lは電気エネルギーを蓄積するリアクトル、SW1はリアクトルLに入力電圧Vinを間歇的に供給するスイッチング素子,SW2は同期整流用のスイッチング素子、Lrは共振用インダクタ、Crは共振用コンデンサ、Cは平滑コンデンサ、31は負荷である。   That is, Vin is an input voltage, Vout is an output voltage, L is a reactor that accumulates electric energy, SW1 is a switching element that intermittently supplies the input voltage Vin to the reactor L, SW2 is a switching element for synchronous rectification, and Lr is a resonance. Inductor, Cr is a resonance capacitor, C is a smoothing capacitor, and 31 is a load.

本発明の電流共振形コンバータは、図1や図5(a)に示すような降圧形DC−DCコンバータに限られず、図5(b)に示すような昇圧形DC−DCコンバータ、或いは、図5(c)に示すような昇降圧形DC−DCコンバータにも同様に適用することが出来る。   The current resonance type converter of the present invention is not limited to the step-down DC-DC converter as shown in FIG. 1 and FIG. 5A, but is a step-up DC-DC converter as shown in FIG. The same can be applied to a step-up / step-down DC-DC converter as shown in FIG.

すなわち、図5(b)や図5(c)の基本構成に、図2と同様の制御回路を付加してスイッチング素子SW1,SW2の制御を行わせるように構成すれば良い。但し、図5(a)〜(c)の各構成では共振する共振用コンデンサCrの電極間電圧の中心電位がそれぞれ異なるため、第1比較器Comp1に入力する比較基準電圧を各構成に応じて変更する必要がある。   In other words, a control circuit similar to that shown in FIG. 2 may be added to the basic configuration shown in FIGS. 5B and 5C so as to control the switching elements SW1 and SW2. However, since the center potential of the interelectrode voltage of the resonance capacitor Cr that resonates is different in each configuration of FIGS. 5A to 5C, the comparison reference voltage input to the first comparator Comp1 depends on each configuration. Need to change.

具体的には、図1や図5(a)の降圧形DC−DCコンバータでは上記中心電位は入力電圧Vinとなるため、入力電圧Vinを比較基準電圧として第1比較器Comp1に入力している。これに対して、図5(b)の昇圧型DC−DCコンバータでは、上記中心電位は出力電圧Voutとなるため、この出力電圧Voutを比較基準電圧として入力する。また、図5(c)の昇降圧形DC−DCコンバータでは、中心電位は入力電圧Vinと負の出力電圧Voutとを加算した電圧となるため、入力電圧Vinと出力電圧Voutからこの加算電圧を生成して比較基準電圧として入力して構成する。   Specifically, in the step-down DC-DC converter of FIG. 1 or FIG. 5A, the center potential is the input voltage Vin, so the input voltage Vin is input to the first comparator Comp1 as a comparison reference voltage. . On the other hand, in the step-up DC-DC converter of FIG. 5B, since the center potential is the output voltage Vout, the output voltage Vout is input as a comparison reference voltage. Further, in the step-up / step-down DC-DC converter of FIG. 5C, the center potential is a voltage obtained by adding the input voltage Vin and the negative output voltage Vout. Therefore, the added voltage is calculated from the input voltage Vin and the output voltage Vout. Generate and input as a comparison reference voltage.

また、上記の実施の形態では、非絶縁型のコンバータを例示しているが、トランスを介して電力を出力側に供給する絶縁型のコンバータに対しても本発明を同様に適用することが出来る。また、第1スイッチング素子と直列にダイオードを接続して第1スイッチング素子に逆電流が流れないようにした半波形タイプの電流共振形コンバータに対しても本発明を同様に適用することが出来る。   In the above embodiment, a non-insulated converter is illustrated, but the present invention can be similarly applied to an isolated converter that supplies power to the output side via a transformer. . The present invention can be similarly applied to a half-wave type current resonance type converter in which a diode is connected in series with the first switching element so that a reverse current does not flow through the first switching element.

その他、実施の形態で具体的に示した細部構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   In addition, the detailed configuration specifically shown in the embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the invention.

本発明の実施の形態の電流共振形コンバータの基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition of the current resonance type | mold converter of embodiment of this invention. 実施の形態の電流共振形コンバータの制御回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the control circuit of the current resonance type | mold converter of embodiment. 実施の形態の電流共振形コンバータのスイッチング動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the switching operation of the current resonance type | mold converter of embodiment. 負荷電流が流れている場合のスイッチング動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows switching operation in case load current is flowing. 本発明に係る電流共振形コンバータの基本構成のバリエーションを示すもので、(a)は降圧形コンバータ、(b)は昇圧形コンバータ、(c)昇降圧形コンバータある。The variation of the basic composition of the current resonance type converter concerning the present invention is shown, (a) is a step-down type converter, (b) is a step-up type converter, and (c) A buck-boost type converter. 従来の電流共振形コンバータを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional current resonance type | mold converter. 従来の電流共振形コンバータのスイッチング動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the switching operation of the conventional current resonance type | mold converter.

符号の説明Explanation of symbols

10 電流共振形コンバータ
11 誤差増幅回路
12 VCO
19,22 フリップフロップ
SW1 第1スイッチング素子
SW2 第2スイッチング素子
L リアクトル
C 平滑コンデンサ
Lr 共振用インダクタ
Cr 共振用コンデンサ
Comp1 第1比較器
Comp2 第2比較器
Comp3 第3比較器
15〜17 定電流源
C11 計時回路のコンデンサ
Z11,Z12 ツェナダイオード
S11,S12 スイッチ
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
10 Current Resonant Type Converter 11 Error Amplifier 12 VCO
19, 22 Flip-flop SW1 1st switching element SW2 2nd switching element L reactor C Smoothing capacitor Lr Resonance inductor Cr Resonance capacitor Comp1 1st comparator Comp2 2nd comparator Comp3 3rd comparator 15-17 Constant current source C11 Time circuit capacitor Z11, Z12 Zener diode S11, S12 Switch Vin Input voltage Vout Output voltage

Claims (12)

第1スイッチング素子のオン・オフにより共振用インダクタと共振用コンデンサに対して間歇的に電力を送出する共振形コンバータにおいて、
第1スイッチング素子を流れる共振電流を間接的に検出してスイッチング素子のオフタイミングを制御するようにしたことを特徴とする共振形コンバータ。
In a resonant converter that intermittently sends power to a resonant inductor and a resonant capacitor by turning on and off the first switching element,
A resonant converter characterized by indirectly detecting a resonance current flowing through a first switching element to control an OFF timing of the switching element.
第1スイッチング素子のオン・オフにより入力電圧から間歇的に電力を取り込んで、この電力に基づき出力電圧を生成するとともに、共振用インダクタと共振用コンデンサとを有する共振回路が前記第1スイッチング素子に結合されて該第1スイッチング素子に流れる電流が共振するようにされた共振形コンバータにおいて、
前記共振用コンデンサの電圧に基づき前記第1スイッチング素子に流れる電流がゼロ電流或いは逆方向電流となる第1のタイミングを検出する検出回路を備え、
前記検出回路の検出出力に基づいて前記第1スイッチング素子をオフするように構成されていることを特徴とする共振形コンバータ。
An electric power is intermittently taken from an input voltage by turning on and off the first switching element, an output voltage is generated based on the electric power, and a resonance circuit having a resonance inductor and a resonance capacitor is provided in the first switching element. In a resonant converter coupled to resonate a current flowing through the first switching element,
A detection circuit for detecting a first timing at which a current flowing through the first switching element becomes a zero current or a reverse current based on a voltage of the resonance capacitor;
A resonance type converter configured to turn off the first switching element based on a detection output of the detection circuit.
前記検出回路は、
前記共振用コンデンサの共振電圧の中心電位となる第1電圧と当該共振用コンデンサの電圧とを比較する第1比較器と、
前記第1スイッチング素子がオンされた第2のタイミングから前記第1比較器による比較結果が変化した第3のタイミングまでの所定倍の期間を計時する計時手段と、を備え、
前記計時手段の計時結果に基づいて前記第1のタイミングを検出することを特徴とする請求項2記載の共振形コンバータ。
The detection circuit includes:
A first comparator that compares a first voltage that is a central potential of a resonance voltage of the resonance capacitor with a voltage of the resonance capacitor;
Timing means for timing a predetermined multiple period from the second timing when the first switching element is turned on to the third timing when the comparison result by the first comparator is changed,
3. The resonant converter according to claim 2, wherein the first timing is detected based on a timing result of the timing means.
前記第1スイッチング素子と前記共振用インダクタと前記共振用コンデンサとが、前記入力電圧の入力端子と該入力電圧の基準電位が印加される端子との間に直列に接続された降圧形の共振形コンバータであって、
前記第1比較器で比較される前記第1電圧は前記入力電圧であることを特徴とする請求項3記載の共振形コンバータ。
A step-down resonance type in which the first switching element, the resonance inductor, and the resonance capacitor are connected in series between an input terminal of the input voltage and a terminal to which a reference potential of the input voltage is applied. A converter,
4. The resonant converter according to claim 3, wherein the first voltage compared by the first comparator is the input voltage.
前記第1スイッチング素子と前記共振用インダクタと前記共振用コンデンサとが、出力電圧の出力端子と該出力電圧の基準電位が印加される端子との間に直列に接続された昇圧形の共振形コンバータであって、
前記第1比較器で比較される前記第1電圧は前記出力電圧であることを特徴とする請求項3記載の共振形コンバータ。
A step-up resonance converter in which the first switching element, the resonance inductor, and the resonance capacitor are connected in series between an output terminal of an output voltage and a terminal to which a reference potential of the output voltage is applied. Because
4. The resonant converter according to claim 3, wherein the first voltage compared by the first comparator is the output voltage.
前記第1スイッチング素子と前記共振用インダクタと前記共振用コンデンサとが、前記入力電圧の入力端子と出力電圧の出力端子との間に直列に接続された昇降圧形の共振形コンバータであって、
前記第1比較器で比較される前記第1電圧は前記入力電圧と前記出力電圧とを加算した電圧であることを特徴とする請求項3記載の共振形コンバータ。
The first switching element, the resonant inductor, and the resonant capacitor are step-up / step-down resonant converters connected in series between the input terminal of the input voltage and the output terminal of the output voltage,
4. The resonant converter according to claim 3, wherein the first voltage compared by the first comparator is a voltage obtained by adding the input voltage and the output voltage.
前記計時手段は、
コンデンサと、
該コンデンサに充電と放電を行う1個又は複数の定電流源と、
前記コンデンサの電圧と所定の基準電圧とを比較する比較手段と、を備え、
前記第1スイッチング素子がオンされたことに基づき前記定電流源により前記コンデンサの充電を開始し、前記第1比較手段による比較結果が変化したことに基づき前記コンデンサの放電を開始し、前記比較手段による前記コンデンサの電圧と前記基準電圧との比較の結果が変化したことに基づき計時完了とすることを特徴とする請求項3〜6の何れかに記載の共振形コンバータ。
The timing means is
A capacitor,
One or more constant current sources for charging and discharging the capacitor;
Comparing means for comparing the voltage of the capacitor with a predetermined reference voltage,
When the first switching element is turned on, charging of the capacitor is started by the constant current source, and discharging of the capacitor is started when a comparison result by the first comparing means is changed. 7. The resonant converter according to claim 3, wherein the time measurement is completed based on a change in a result of comparison between the capacitor voltage and the reference voltage.
前記第1スイッチング素子がオフの期間にオンされて出力側に電流を供給する同期整流用の第2スイッチング素子を備え、
前記共振用コンデンサの電圧に基づいて前記第2スイッチング素子をターンオンさせることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の共振形コンバータ。
A second switching element for synchronous rectification that is turned on during a period in which the first switching element is off and supplies a current to the output side;
8. The resonant converter according to claim 1, wherein the second switching element is turned on based on a voltage of the resonance capacitor.
前記第1スイッチング素子と直列に該第1スイッチング素子に逆電流が流れるのを防止するダイオードが接続されていない全波形タイプであることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の共振形コンバータ。   The resonance according to any one of claims 1 to 8, wherein a diode that prevents a reverse current from flowing through the first switching element in series with the first switching element is not connected. Shape converter. 電気エネルギーを蓄積するリアクトルと、
スイッチング動作により入力電圧をリアクトルに供給して電気エネルギーを蓄積させる第1電界効果トランジスタと、
リアクトルに蓄積された電気エネルギーに基づく電圧を平滑して出力する平滑回路と、
前記第1電界効果トランジスタに流れる電流が共振するように該第1電界効果トランジスタに接続された共振用インダクタおよび共振用コンデンサからなる共振回路と、
前記第1電界効果トランジスタのスイッチングを開始させるタイミング信号を出力するとともに出力電圧又は出力電流の検出値に基づきこのタイミング信号の周波数を変化させる周波数変調回路と、
前記共振用コンデンサの電圧と前記入力電圧とを比較する第1比較器と、
前記タイミング信号の出力タイミングから前記第1比較器の出力が変化するタイミングまでの所定倍の期間を計時する計時回路と、
前記タイミング信号の出力に基づき前記第1電界効果トランジスタをオンさせて前記計時回路の計時完了に基づき当該第1電界効果トランジスタをオフさせる第1論理回路と、
を備えていることを特徴とする共振形コンバータ。
A reactor that stores electrical energy;
A first field effect transistor for storing electric energy by supplying an input voltage to the reactor by a switching operation;
A smoothing circuit that smoothes and outputs a voltage based on the electrical energy accumulated in the reactor;
A resonance circuit comprising a resonance inductor and a resonance capacitor connected to the first field effect transistor so that a current flowing through the first field effect transistor resonates;
A frequency modulation circuit that outputs a timing signal for starting switching of the first field effect transistor and changes a frequency of the timing signal based on a detected value of an output voltage or an output current;
A first comparator for comparing the voltage of the resonance capacitor and the input voltage;
A timing circuit that counts a predetermined period from the output timing of the timing signal to the timing at which the output of the first comparator changes;
A first logic circuit that turns on the first field effect transistor based on the output of the timing signal and turns off the first field effect transistor based on completion of timing of the timing circuit;
A resonance type converter characterized by comprising:
前記第1電界効果トランジスタがオフの期間に前記リアクトルへ電流を供給する同期整流用の第2電界効果トランジスタと、
前記共振用コンデンサの電圧とグランド電位とを比較する第2比較器と、
前記タイミング信号の出力に基づき前記第2電界効果トランジスタをオフさせて前記第2比較器の出力が変化したことに基づき当該第2電界効果トランジスタをオンさせる第2論理回路と、
を備えていることを特徴とする請求項10記載の共振形コンバータ。
A second field effect transistor for synchronous rectification that supplies current to the reactor during a period when the first field effect transistor is off;
A second comparator for comparing the voltage of the resonance capacitor and the ground potential;
A second logic circuit that turns off the second field effect transistor based on the output of the timing signal and turns on the second field effect transistor based on a change in the output of the second comparator;
11. The resonant converter according to claim 10, further comprising:
前記計時回路は、
互いに同一の第1電流を流す第1定電流源および第2定電流源と、
前記第1定電圧源に直列に接続された第1ツェナダイオードと、
前記第2定電流源に直列に接続された第2ツェナダイオードおよび第1スイッチと、
前記第2ツェナダイオードおよび第1スイッチと並列に接続されたコンデンサと、
当該コンデンサから前記第1電流の2倍の電流を引き抜く第3定電流源と、
前記第3定電流源の電流パスを切断/導通させる第2スイッチと、
前記第1ツェナダイオードのカソード電圧と前記コンデンサの電圧とを比較する第3比較器とを備え、
前記タイミング信号の出力タイミングから前記第1比較器の出力が変化するタイミングまで前記第1スイッチがオフされて前記第2定電流源の電流により前記コンデンサが充電され、前記第1比較器の出力が変化したタイミングから前記第2スイッチがオンされて前記第3定電流源と前記第2定電流源の差電流が前記コンデンサから引き抜かれるとともに、前記第3比較器の比較結果の変化により計時完了の信号が出力されることを特徴とする請求項10又は11に記載の共振形コンバータ。
The timing circuit is
A first constant current source and a second constant current source for flowing the same first current;
A first Zener diode connected in series to the first constant voltage source;
A second Zener diode and a first switch connected in series to the second constant current source;
A capacitor connected in parallel with the second Zener diode and the first switch;
A third constant current source that draws twice the first current from the capacitor;
A second switch for disconnecting / conducting a current path of the third constant current source;
A third comparator for comparing the cathode voltage of the first Zener diode and the voltage of the capacitor;
The first switch is turned off from the output timing of the timing signal to the timing when the output of the first comparator changes, and the capacitor is charged by the current of the second constant current source, and the output of the first comparator is The second switch is turned on from the changed timing, and the difference current between the third constant current source and the second constant current source is drawn from the capacitor, and the time measurement is completed due to the change in the comparison result of the third comparator. 12. The resonant converter according to claim 10, wherein a signal is output.
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