JP2007295745A - Dc converter - Google Patents

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Shinji Aso
真司 麻生
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC converter which can be downsized with high efficiency whose with input voltage is lower than its output voltage. <P>SOLUTION: This DC converter includes a transformer T2 which has a first primary winding P1, a second primary winding P2 reverse in polarity from that of the first primary winding, and a secondary winding S, a series circuit where the first primary winding and a switching element Q1 are connected in series to both ends of a DC power source Vin, a series circuit where the second primary winding and a switching element Q2 are connected to both ends of the DC power source, a voltage resonant capacitor Cv which is connected to both ends of the secondary winding S, a series resonance circuit which is connected to both ends of the secondary winding and in which a reactor L1 and a reactor L2 and a current resonant capacitor Ci are connected in series, and besides, which resonates a current, rectifying-smoothing circuits D3-D6 and C4 which rectify and smooth the voltage across the reactor L2, and a control circuit 10a which switches on or switches off the switching element Q1 and the switching element Q2 alternately, based on the output voltage of the rectifying-smoothing circuits. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、高効率で低ノイズな直流変換装置に関する。   The present invention relates to a DC converter having high efficiency and low noise.

図4に従来の直流変換装置の回路構成図を示す(特許文献1)。図4に示す直流変換装置は、ハーフブリッジ回路で構成されており、直流電源Vinの両端には、MOSFETからなるスイッチング素子Q1とMOSFETからなるスイッチング素子Q2との直列回路が接続されている。スイッチング素子Q2のドレインが直流電源Vinの正極に接続され、スイッチング素子Q1のソースが直流電源Vinの負極に接続されている。   FIG. 4 shows a circuit configuration diagram of a conventional DC converter (Patent Document 1). The DC converter shown in FIG. 4 is configured by a half-bridge circuit, and a series circuit of a switching element Q1 made of MOSFET and a switching element Q2 made of MOSFET is connected to both ends of the DC power supply Vin. The drain of the switching element Q2 is connected to the positive electrode of the DC power supply Vin, and the source of the switching element Q1 is connected to the negative electrode of the DC power supply Vin.

スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間には、ダイオードD1及び電圧共振コンデンサCvが並列に接続されるとともに、リアクトルLrとトランスT1の1次巻線Pと電流共振コンデンサCiとの直列回路が接続されている。リアクトルLrはトランスT1の1次2次間のリーケージインダクタンスからなり、1次巻線Pには励磁インダクタンスがリアクトルLpとして等価的に接続されている。スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間には、ダイオードD2が並列に接続されている。   A diode D1 and a voltage resonance capacitor Cv are connected in parallel between the drain and source of the switching element Q1, and a series circuit of the reactor Lr, the primary winding P of the transformer T1, and the current resonance capacitor Ci is connected. Yes. The reactor Lr includes a leakage inductance between the primary and secondary sides of the transformer T1, and an excitation inductance is equivalently connected to the primary winding P as a reactor Lp. A diode D2 is connected in parallel between the drain and source of the switching element Q2.

トランスT1の2次巻線Sの一端(●側)には、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のカソードとが接続され、ダイオードD3のカソードは平滑用のコンデンサC4の一端に接続され、ダイオードD4のアノードはコンデンサC4の他端に接続されている。   The anode of the diode D3 and the cathode of the diode D4 are connected to one end (● side) of the secondary winding S of the transformer T1, and the cathode of the diode D3 is connected to one end of the smoothing capacitor C4. The anode is connected to the other end of the capacitor C4.

トランスT1の2次巻線Sの他端には、ダイオードD5のアノードとダイオードD6のカソードとが接続され、ダイオードD5のカソードはコンデンサC4の一端に接続され、ダイオードD6のアノードはコンデンサC4の他端に接続されている。コンデンサC4の両端には負荷RLが接続されている。   The other end of the secondary winding S of the transformer T1 is connected to the anode of the diode D5 and the cathode of the diode D6. The cathode of the diode D5 is connected to one end of the capacitor C4. Connected to the end. A load RL is connected to both ends of the capacitor C4.

制御回路10は、コンデンサC4からの出力電圧Voに基づきスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とを交互にオン/オフさせてPFM制御(周波数制御)を行い、コンデンサC4の出力電圧Voが一定になるように制御する。   The control circuit 10 performs PFM control (frequency control) by alternately turning on / off the switching elements Q1 and Q2 based on the output voltage Vo from the capacitor C4 so that the output voltage Vo of the capacitor C4 becomes constant. To control.

次にこのように構成された従来の直流変換装置の動作を図5に示すタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。   Next, the operation of the conventional DC converter configured as described above will be described in detail with reference to the timing chart shown in FIG.

図5において、Vds1はスイッチング素子Q1のドレイン−ソース間電圧、Id1はスイッチング素子Q1のドレイン電流、ID1はダイオードD1の電流、Vds2はスイッチング素子Q2のドレイン−ソース間電圧、Id2はスイッチング素子Q2のドレイン電流、ID2はダイオードD2の電流、Vcvは電圧共振コンデンサCvの両端電圧、Icvは電圧共振コンデンサCvの電流、IL1はリアクトルL1の電流、IL2はリアクトルL2の電流、Vciは電流共振コンデンサCiの電流、ID3はダイオードD3の電流、ID5はダイオードD5の電流である。 In FIG. 5, Vds1 is the drain-source voltage of the switching element Q1, Id1 is the drain current of the switching element Q1, ID1 is the current of the diode D1, Vds2 is the drain-source voltage of the switching element Q2, and Id2 is the switching element Q2. drain current, current I D2 is a diode D2 of, Vcv voltage across the voltage resonant capacitor Cv, Icv the current of the voltage resonant capacitor Cv, current I L1 is a reactor L1, I L2 is the current of the reactor L2, Vci current current in the resonant capacitor Ci, current I D3 are diodes D3, I D5 is the current of the diode D5.

なお、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との両方が共にオフ状態となるデットタイムを有し、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とが交互にオン/オフ動作するものとする。   Note that it is assumed that both the switching element Q1 and the switching element Q2 have a dead time during which both the switching elements Q1 and Q2 are turned off, and the switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on / off.

まず、時刻t0〜時刻t1の期間では、時刻t0において、スイッチング素子Q1がオンからオフになる。スイッチング素子Q1がオンしている状態では、トランスT1の1次側はCi→Lp→Lr→Q1→Ciの経路で電流が流れており、トランスT1の2次側はC4→RL→C4の経路で電流が流れている。スイッチング素子Q1がオフすると、トランスT1の1次側に流れていた電流は、スイッチング素子Q1から電圧共振コンデンサCvに転流され、Ci→L2→Lr→Cv→Ciの経路で電流が流れる。   First, in the period from time t0 to time t1, the switching element Q1 is turned off from on at time t0. In the state where the switching element Q1 is turned on, current flows through the path of Ci → Lp → Lr → Q1 → Ci on the primary side of the transformer T1, and the path of C4 → RL → C4 flows on the secondary side of the transformer T1. The current is flowing. When the switching element Q1 is turned off, the current flowing to the primary side of the transformer T1 is commutated from the switching element Q1 to the voltage resonance capacitor Cv, and the current flows through a path of Ci → L2 → Lr → Cv → Ci.

従って、電圧共振コンデンサCvは、スイッチング素子Q1がオンしていた状態では略0Vであったが、Vinの電圧まで充電される。従って、電圧共振コンデンサCvの電圧Vcvはスイッチング素子Q1の電圧Vds1と等しいので、スイッチング素子Q1の電圧Vds1は、0VからVinまで上昇する。また、スイッチング素子Q2の電圧Vds2は、(Vin−Vcv)であるので、Vinから0Vに減少する。   Therefore, the voltage resonance capacitor Cv is charged to a voltage of Vin, although it is approximately 0 V when the switching element Q1 is on. Accordingly, since the voltage Vcv of the voltage resonant capacitor Cv is equal to the voltage Vds1 of the switching element Q1, the voltage Vds1 of the switching element Q1 rises from 0V to Vin. Further, since the voltage Vds2 of the switching element Q2 is (Vin−Vcv), it decreases from Vin to 0V.

時刻t1〜時刻t2の期間では、時刻t1において、電圧共振コンデンサCvの電圧VcvがVinまで上昇すると、ダイオードD2が導通して、Ci→Lp(P)→Lr→D2→Vin→Ciの経路で電流が流れる。また、トランスT1の2次巻線Sの電圧が出力電圧Voに達し、トランスT1の2次側はC4→RL→C4の経路の電流とS→D3→C4→D6→Sの経路の電流とが流れる。また、時刻t1〜時刻t2の期間において、スイッチング素子Q2のゲート信号をオンすることにより、スイッチング素子Q2はゼロ電圧スイッチング(ZVS)及びゼロ電流スイッチング(ZCS)動作となる。   In the period from time t1 to time t2, when the voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv rises to Vin at time t1, the diode D2 becomes conductive and follows the path of Ci → Lp (P) → Lr → D2 → Vin → Ci. Current flows. Further, the voltage of the secondary winding S of the transformer T1 reaches the output voltage Vo, and the secondary side of the transformer T1 has a current of a path of C4 → RL → C4 and a current of a path of S → D3 → C4 → D6 → S. Flows. Further, by turning on the gate signal of the switching element Q2 during the period from time t1 to time t2, the switching element Q2 performs a zero voltage switching (ZVS) and a zero current switching (ZCS) operation.

時刻t2〜時刻t3の期間では、スイッチング素子Q2がオンしているので、Vin→Q2→Lr→Lp(P)→Ci→Vinの経路で電流が流れ、電流共振コンデンサCiの電圧Vciは上昇していく。また、トランスT1の2次側にはS→D3→C4→D6→Sの経路の電流と、C4→RL→C4の経路の電流とが流れる。2次巻線Sは出力電圧Voの電圧でクランプされ、1次巻線Pは、出力電圧Voの巻数比の電圧でクランプされるので、トランスT1の1次側はリアクトルLrと電流共振コンデンサCiとによる共振電流が流れている。   In the period from time t2 to time t3, since the switching element Q2 is on, a current flows through a route of Vin → Q2 → Lr → Lp (P) → Ci → Vin, and the voltage Vci of the current resonance capacitor Ci increases. To go. On the secondary side of the transformer T1, a current in the path S → D3 → C4 → D6 → S and a current in the path C4 → RL → C4 flow. Since the secondary winding S is clamped by the voltage of the output voltage Vo and the primary winding P is clamped by the voltage of the turn ratio of the output voltage Vo, the primary side of the transformer T1 is the reactor Lr and the current resonance capacitor Ci. Resonant current is flowing.

時刻t3〜時刻t4の期間では、時刻t3において、2次巻線Sの電圧は出力電圧Vo以下になり、トランスT1の2次側はC4→RL→C4の経路で電流が流れる。また、1次側はVin→Q2→Lr→Lp→Ci→Vinの経路で電流が流れ、トランスT1の1次側には、2つのリアクトルLr,Lpの和(Lr+Lp)と電流共振コンデンサCiとによる共振電流が流れる。   In the period from time t3 to time t4, at time t3, the voltage of the secondary winding S becomes equal to or lower than the output voltage Vo, and current flows through the secondary side of the transformer T1 along the path C4 → RL → C4. On the primary side, a current flows through a route of Vin → Q2 → Lr → Lp → Ci → Vin. On the primary side of the transformer T1, the sum of two reactors Lr and Lp (Lr + Lp) and a current resonance capacitor Ci The resonance current due to.

時刻t4〜時刻t5の期間では、時刻t4において、スイッチング素子Q2がオフすると、トランスT1の1次側に流れていた電流は、スイッチング素子Q2から電圧共振コンデンサCvに転流され、Lr→Lp→Ci→Cv→Lrの経路で電流が流れる。   In the period from time t4 to time t5, when the switching element Q2 is turned off at time t4, the current flowing to the primary side of the transformer T1 is commutated from the switching element Q2 to the voltage resonance capacitor Cv, and Lr → Lp → A current flows through a route of Ci → Cv → Lr.

従って、電圧共振コンデンサCvは、スイッチング素子Q2がオンしていた状態では、略Vinであったが0Vまで放電される。従って、電圧共振コンデンサCvの電圧Vcvは、スイッチング素子Q1の電圧Vds1と等しいので、スイッチング素子Q1はVinから0Vまで減少する。また、スイッチング素子Q2の電圧Vds2は、(Vin−Vcv)であるので、0VからVinに上昇する。   Therefore, the voltage resonance capacitor Cv is discharged to 0V although it is approximately Vin when the switching element Q2 is turned on. Accordingly, since the voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv is equal to the voltage Vds1 of the switching element Q1, the switching element Q1 decreases from Vin to 0V. Further, since the voltage Vds2 of the switching element Q2 is (Vin−Vcv), it rises from 0V to Vin.

時刻t5〜時刻t6の期間では、時刻t5において、電圧共振コンデンサCvの電圧Vcvが0Vまで減少すると、ダイオードD1が導通して、Lr→Lp(P)→Ci→D1→Lrの経路で電流が流れる。また、トランスT1の2次巻線Sの電圧が出力電圧Voに達し、トランスT1の2次側はC4→RL→C4の経路の電流とS→D5→C4→D4→Sの経路の電流とが流れる。また、時刻t5〜時刻t6の期間において、スイッチング素子Q1のゲート信号をオンすることにより、スイッチング素子Q1はゼロ電圧スイッチング及びゼロ電流スイッチング動作となる。   In the period from time t5 to time t6, when the voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv decreases to 0 V at time t5, the diode D1 becomes conductive, and current flows through the path of Lr → Lp (P) → Ci → D1 → Lr. Flowing. Further, the voltage of the secondary winding S of the transformer T1 reaches the output voltage Vo, and the secondary side of the transformer T1 has a current of a path of C4 → RL → C4 and a current of a path of S → D5 → C4 → D4 → S. Flows. Further, by turning on the gate signal of the switching element Q1 during the period from time t5 to time t6, the switching element Q1 performs zero voltage switching and zero current switching operations.

時刻t6〜時刻t7の期間では、スイッチング素子Q1がオンしているので、Ci→Lp(P)→Lr→Q1→Ciの経路で電流が流れ、電流共振コンデンサCiの電圧Vciは減少していく。また、トランスT1の2次側にはS→D5→C4→D4→Sの経路の電流と、C4→RL→C4の経路の電流とが流れる。2次巻線Sは出力電圧Voの電圧でクランプされ、1次巻線Pは、出力電圧Voの巻数比の電圧でクランプされるので、トランスT1の1次側は、リアクトルLrと電流共振コンデンサCiとによる共振電流が流れている。   In the period from time t6 to time t7, since the switching element Q1 is on, a current flows through a route of Ci → Lp (P) → Lr → Q1 → Ci, and the voltage Vci of the current resonance capacitor Ci decreases. . On the secondary side of the transformer T1, a current in a path S → D5 → C4 → D4 → S and a current in a path C4 → RL → C4 flow. Since the secondary winding S is clamped by the voltage of the output voltage Vo and the primary winding P is clamped by the voltage of the turn ratio of the output voltage Vo, the primary side of the transformer T1 is the reactor Lr and the current resonance capacitor. A resonance current due to Ci flows.

時刻t7〜時刻t0の期間では、時刻t7において、2次巻線Sの電圧は出力電圧Vo以下になり、トランスT1の2次側はC4→RL→C4の経路で電流が流れる。また、1次側はCi→Lp→Lr→Q1→Ciの経路で電流が流れ、トランスT1の1次側には2つのリアクトルLr,Lpの和(Lr+Lp)と電流共振コンデンサCiとによる共振電流が流れる。
特開2003−319650号公報
In the period from time t7 to time t0, at time t7, the voltage of the secondary winding S becomes equal to or lower than the output voltage Vo, and a current flows on the secondary side of the transformer T1 through a path of C4 → RL → C4. On the primary side, a current flows through a route of Ci → Lp → Lr → Q1 → Ci, and on the primary side of the transformer T1, a resonance current is generated by the sum of two reactors Lr and Lp (Lr + Lp) and a current resonance capacitor Ci. Flows.
JP 2003-319650 A

このように図4に示す従来の直流変換装置では、デューティを50%一定としたパルス信号を用いて、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2のスイッチング周波数を制御することにより、リアクトルL1,L2と電流共振コンデンサCiによる共振電流を変化させ、出力電圧を制御している。このため、スイッチング周波数を高くすると、出力電圧は低くなる。   As described above, in the conventional DC converter shown in FIG. 4, the reactors L1 and L2 and the current resonance are controlled by controlling the switching frequency of the switching elements Q1 and Q2 using a pulse signal with a constant duty of 50%. The resonant voltage by the capacitor Ci is changed to control the output voltage. For this reason, when the switching frequency is increased, the output voltage is decreased.

また、図4に示す従来の直流変換装置では、入力電圧が低い場合にはトランスT1の1次側の共振電流が大きくなり、共振回路のリアクトルL1、電流共振コンデンサCiの電流も大きくなる。例えば、直流電源Vinの電圧値が20Vで、負荷RLにおいて、100V、1Aを消費している場合には、スイッチング素子Q1がオン時には10Aの共振電流が流れ、スイッチング素子Q2がオン時には10Aの共振電流が流れて、合計で10Aの共振電流が流れる。   In the conventional DC converter shown in FIG. 4, when the input voltage is low, the resonance current on the primary side of the transformer T1 increases, and the currents in the reactor L1 of the resonance circuit and the current resonance capacitor Ci also increase. For example, when the voltage value of the DC power source Vin is 20 V and 100 V and 1 A are consumed in the load RL, a resonance current of 10 A flows when the switching element Q1 is on, and a resonance of 10 A when the switching element Q2 is on. A current flows, and a resonance current of 10 A in total flows.

このため、入力電圧が低い場合にはリアクトルL1、電流共振コンデンサCiの損失が大きくなって、効率の低下を招いたり、リアクトルL1、電流共振コンデンサCiの部品が大きくなり、直流変換装置の大型化を招いたりするという課題を有していた。   For this reason, when the input voltage is low, the loss of the reactor L1 and the current resonance capacitor Ci increases, leading to a reduction in efficiency, and the components of the reactor L1 and the current resonance capacitor Ci increase, resulting in an increase in the size of the DC converter. Or had a problem of inviting.

本発明の課題は、入力電圧が出力電圧より低く、高効率で小型化を図ることができる直流変換装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a DC converter that has an input voltage lower than an output voltage and can be miniaturized with high efficiency.

前記課題を解決するために本発明は以下の手段を採用した。請求項1の発明は、第1の1次巻線とこの第1の1次巻線の極性とは逆極性の第2の1次巻線と2次巻線とを有するトランスと、直流電源の両端に前記トランスの第1の1次巻線と第1スイッチング素子が直列に接続された第1直列回路と、前記直流電源の両端に前記トランスの第2の1次巻線と第2スイッチング素子とが接続された第2直列回路と、前記トランスの2次巻線の両端に接続された電圧共振コンデンサと、前記トランスの2次巻線の両端に接続され、第1リアクトルと第2リアクトルと電流共振コンデンサとが直列に接続され且つ電流を共振させる直列共振回路と、前記第1リアクトル又は前記第2リアクトルの両端電圧を整流及び平滑する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを交互にオン/オフさせる制御回路とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. A first aspect of the present invention is a transformer having a first primary winding, a second primary winding having a polarity opposite to the polarity of the first primary winding, and a secondary winding, and a DC power source. A first series circuit in which a first primary winding of the transformer and a first switching element are connected in series at both ends of the transformer, and a second primary winding and a second switching of the transformer at both ends of the DC power supply. A second series circuit connected to the element, a voltage resonant capacitor connected to both ends of the secondary winding of the transformer, and a first reactor and a second reactor connected to both ends of the secondary winding of the transformer. And a current resonant capacitor connected in series and resonating current, a rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the voltage across the first reactor or the second reactor, and an output voltage of the rectifying / smoothing circuit Based on the first switching element Characterized in that it comprises a control circuit for alternately turning on / off said second switching element.

請求項2の発明は、直流電源の両端に第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが直列に接続された直列回路と、前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子の両端に接続されたトランスの1次巻線と、前記トランスの2次巻線の両端に接続された電圧共振コンデンサと、前記トランスの2次巻線の両端に接続され、第1リアクトルと第2リアクトルと電流共振コンデンサとが直列に接続され且つ電流を共振させる直列共振回路と、前記第1リアクトル又は前記第2リアクトルの両端電圧を整流及び平滑する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを交互にオン/オフさせる制御回路とを備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a series circuit in which a first switching element and a second switching element are connected in series to both ends of a DC power source, and a transformer connected to both ends of the first switching element or the second switching element. A primary winding, a voltage resonant capacitor connected to both ends of the secondary winding of the transformer, a first reactor, a second reactor, and a current resonant capacitor connected to both ends of the secondary winding of the transformer, Are connected in series and resonate current, a rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the voltage across the first reactor or the second reactor, and the first voltage based on the output voltage of the rectifying / smoothing circuit. And a control circuit for alternately turning on / off the switching element and the second switching element.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2記載の直流変換装置において、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の各々の両端には、ダイオードが接続されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the DC converter according to the first or second aspect, a diode is connected to both ends of each of the first switching element and the second switching element. .

請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の直流変換装置において、前記制御回路は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とのデューティを50%に設定し、スイッチング周波数を制御することにより前記出力電圧を制御することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the DC converter according to any one of the first to third aspects, the control circuit sets a duty ratio of the first switching element and the second switching element to 50%. The output voltage is controlled by controlling the switching frequency.

本発明によれば、第1リアクトルと第2リアクトルと電流共振コンデンサとを有する直列共振回路がトランスの2次側に構成されているので、トランスの2次側出力電圧がトランスの1次側入力電圧より高い場合においては、直列共振回路に流れる電流を従来回路に比べて少なくできる。   According to the present invention, since the series resonant circuit having the first reactor, the second reactor, and the current resonant capacitor is configured on the secondary side of the transformer, the secondary side output voltage of the transformer is the primary side input of the transformer. When the voltage is higher than the voltage, the current flowing through the series resonant circuit can be reduced as compared with the conventional circuit.

具体的には、2つのリアクトル及び電流共振コンデンサに流れる電流は、直流電源の電圧Vin/(2×出力電圧Vo)と少なくなる。また、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子に流れる電流も従来回路の1/2となり、入力電圧が低い直流変換装置では、それらの損失が低減し、高効率で小型化を図ることができる。   Specifically, the current flowing through the two reactors and the current resonance capacitor is reduced to the voltage Vin / (2 × output voltage Vo) of the DC power supply. In addition, the current flowing through the first switching element and the second switching element is also ½ that of the conventional circuit, and in a DC converter with a low input voltage, these losses are reduced, and high efficiency and downsizing can be achieved.

以下、本発明の直流変換装置のいくつかの実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, some embodiments of the DC converter of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1の直流変換装置は、トランスの1次側をセンタータップ構成とし、トランスの2次側で共振回路を構成することを特徴とする。   The DC converter according to the first embodiment is characterized in that the primary side of the transformer has a center tap configuration, and a resonance circuit is configured on the secondary side of the transformer.

図1は本発明の実施例1の直流変換装置の回路構成図である。図1に示す直流変換装置において、トランスT2は、第1の1次巻線P1とこの第1の1次巻線P1の極性とは逆極性の第2の1次巻線P2と2次巻線Sとを有する。直流電源Vinの両端には、トランスT2の第1の1次巻線P1とMOSFETからなるスイッチング素子Q1との直列回路が接続されている。直流電源Vinの両端には、トランスT2の第2の1次巻線P2とMOSFETからなるスイッチング素子Q2との直列回路が接続されている。   FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a DC converter according to Embodiment 1 of the present invention. In the DC converter shown in FIG. 1, the transformer T2 includes a first primary winding P1 and a second primary winding P2 having a polarity opposite to that of the first primary winding P1 and a secondary winding. Line S. A series circuit of a first primary winding P1 of the transformer T2 and a switching element Q1 composed of a MOSFET is connected to both ends of the DC power supply Vin. A series circuit of a second primary winding P2 of the transformer T2 and a switching element Q2 made of a MOSFET is connected to both ends of the DC power supply Vin.

スイッチング素子Q1のソース及びスイッチング素子Q2のソースが直流電源Vinの負極に接続されている。スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間には、ダイオードD1が並列に接続され、スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間には、ダイオードD2が並列に接続されている。   The source of the switching element Q1 and the source of the switching element Q2 are connected to the negative electrode of the DC power supply Vin. A diode D1 is connected in parallel between the drain and source of the switching element Q1, and a diode D2 is connected in parallel between the drain and source of the switching element Q2.

トランスT2の2次巻線Sの両端には、電圧共振コンデンサCvが接続されている。また、トランスT2の2次巻線Sの両端には、リアクトルL1とリアクトルL2と電流共振コンデンサCiとの直列回路が接続され、電流を共振させる共振回路を構成している。リアクトルL2はリアクトルL1よりも十分に大きい値である。電流共振コンデンサCiは、電圧共振コンデンサCvよりも十分に大きい値である。   A voltage resonant capacitor Cv is connected to both ends of the secondary winding S of the transformer T2. Further, a series circuit of a reactor L1, a reactor L2, and a current resonance capacitor Ci is connected to both ends of the secondary winding S of the transformer T2, thereby constituting a resonance circuit that resonates current. Reactor L2 is a value sufficiently larger than reactor L1. The current resonance capacitor Ci is a value sufficiently larger than the voltage resonance capacitor Cv.

リアクトルL2の両端には、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のカソードとが接続され、ダイオードD3のカソードは平滑用のコンデンサC4の一端に接続され、ダイオードD4のアノードはコンデンサC4の他端に接続されている。   The anode of the diode D3 and the cathode of the diode D4 are connected to both ends of the reactor L2, the cathode of the diode D3 is connected to one end of the smoothing capacitor C4, and the anode of the diode D4 is connected to the other end of the capacitor C4. ing.

トランスT2の2次巻線Sの他端には、ダイオードD5のアノードとダイオードD6のカソードとが接続され、ダイオードD5のカソードはコンデンサC4の一端に接続され、ダイオードD6のアノードはコンデンサC4の他端に接続されている。コンデンサC4の両端には負荷RLが接続されている。   The other end of the secondary winding S of the transformer T2 is connected to the anode of the diode D5 and the cathode of the diode D6. The cathode of the diode D5 is connected to one end of the capacitor C4. Connected to the end. A load RL is connected to both ends of the capacitor C4.

制御回路10aは、コンデンサC4からの出力電圧Voに基づきスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とを交互にオン/オフさせてPFM制御を行い、コンデンサC4の出力電圧Voが一定になるように制御する。制御回路10aは、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とのデューティを50%に設定し、スイッチング周波数を制御することにより出力電圧Voを制御する。即ち、スイッチング周波数を高くすると、出力電圧Voは低くなる。   The control circuit 10a performs PFM control by alternately turning on / off the switching elements Q1 and Q2 based on the output voltage Vo from the capacitor C4, and controls the output voltage Vo of the capacitor C4 to be constant. The control circuit 10a controls the output voltage Vo by setting the duty of the switching elements Q1 and Q2 to 50% and controlling the switching frequency. That is, when the switching frequency is increased, the output voltage Vo is decreased.

次にこのように構成された従来の直流変換装置の動作を図2に示すタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。図2に示す各部の名称は、図5に示す各部の名称と同一であるので、ここでは、その説明は省略する。   Next, the operation of the conventional DC converter configured as described above will be described in detail with reference to the timing chart shown in FIG. The names of the parts shown in FIG. 2 are the same as the names of the parts shown in FIG.

なお、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との両方が共にオフ状態となるデットタイムを有し、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とが交互にオン/オフ動作するものとする。   It is assumed that both switching element Q1 and switching element Q2 have a dead time during which both switching elements Q1 and OFF are turned off, and switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on / off.

まず、時刻t0〜時刻t1の期間では、時刻t0において、スイッチング素子Q1がオンからオフになる。スイッチング素子Q1がオンしている状態では、トランスT2の1次側はVin→P1→Q1→Vinの経路で電流が流れており、第1の1次巻線P1にはVinの電圧が印加されている。従って、トランスT2の2次巻線Sの電圧は、巻数比倍の電圧となり、巻数比をP1:P2:S=1:1:Nとすると、2次巻線SにはN・Vinの電圧が発生する。   First, in the period from time t0 to time t1, the switching element Q1 is turned off from on at time t0. In the state where the switching element Q1 is on, current flows through the path of Vin → P1 → Q1 → Vin on the primary side of the transformer T2, and the voltage of Vin is applied to the first primary winding P1. ing. Accordingly, the voltage of the secondary winding S of the transformer T2 is a voltage multiplied by the turns ratio. When the turns ratio is P1: P2: S = 1: 1: N, the secondary winding S has a voltage of N · Vin. Will occur.

トランスT2の2次側では、S→L1→L2→Ci→Sの経路で電流が流れ、負荷RLにはC4→RL→C4の経路で電流が供給されている。スイッチング素子Q1がオフすると、トランスT2の1次側に流れていた電流はなくなり、トランスT2の2次巻線Sの電流もなくなる。従って、リアクトルL1、リアクトルL2に流れていた電流は、L1→L2→Ci→Cv→L1と流れて、電圧共振コンデンサCvは放電される。そして、電圧共振コンデンサCvの電圧Vcvは、N・Vinの電圧から−N・Vinの電圧まで減少する。電圧Vcvは、トランスT2の2次巻線Sの電圧と等しいので、第1の1次巻線P1及び第2の1次巻線P2の電圧は−Vinまで減少する。従って、スイッチング素子Q2の電圧Vds2は、0Vに達し、スイッチング素子Q1の電圧Vds1は2・Vinまで上昇する。   On the secondary side of the transformer T2, a current flows through a path of S → L1 → L2 → Ci → S, and a current is supplied to the load RL through a path of C4 → RL → C4. When the switching element Q1 is turned off, the current that has flowed to the primary side of the transformer T2 disappears, and the current of the secondary winding S of the transformer T2 also disappears. Accordingly, the current flowing through the reactor L1 and the reactor L2 flows in the order L1-> L2-> Ci-> Cv-> L1, and the voltage resonance capacitor Cv is discharged. The voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv decreases from the voltage N · Vin to the voltage −N · Vin. Since the voltage Vcv is equal to the voltage of the secondary winding S of the transformer T2, the voltages of the first primary winding P1 and the second primary winding P2 decrease to −Vin. Therefore, the voltage Vds2 of the switching element Q2 reaches 0V, and the voltage Vds1 of the switching element Q1 rises to 2 · Vin.

次に、時刻t1〜時刻t2の期間では、時刻t1において、電圧共振コンデンサCvの電圧Vcvが−N・Vinまで減少すると、第1の1次巻線P1及び第2の1次巻線P2が−Vinまで減少するので、ダイオードD2が導通し、トランスT2の1次側は、P2→Vin→D2→P2の経路で電流ID2が流れる。また、リアクトルL2の電圧VL2がコンデンサC4の両端電圧である出力電圧Voに達し、トランスT2の2次側では、C4→RL→C4の経路の電流が流れるとともに、S→L1→L2→Ci→Sの経路の電流と、L2→D5→C4→D4→L2の経路の電流とが流れる。また、時刻t2において、スイッチング素子Q2のゲート信号をオンすることにより、スイッチング素子Q2はゼロ電圧スイッチング(ZVS)及びゼロ電流スイッチング(ZCS)動作となる。 Next, in the period from time t1 to time t2, when the voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv decreases to −N · Vin at time t1, the first primary winding P1 and the second primary winding P2 are changed. Since the voltage decreases to −Vin, the diode D2 becomes conductive, and the current I D2 flows through the path P2 → Vin → D2 → P2 on the primary side of the transformer T2. Further, the voltage V L2 of the reactor L2 reaches the output voltage Vo which is the voltage across the capacitor C4, and on the secondary side of the transformer T2, a current in the path C4 → RL → C4 flows, and S → L1 → L2 → Ci. The current in the path of S and the current in the path of L2, D5, C4, D4, and L2 flow. Further, by turning on the gate signal of the switching element Q2 at time t2, the switching element Q2 performs a zero voltage switching (ZVS) and a zero current switching (ZCS) operation.

次に、時刻t2〜時刻t3の期間では、スイッチング素子Q2がオンしているので、1次側はVin→P2→Q2→Vinの経路で電流が流れる。トランスT2の2次側では、S→Ci→L2→L1→Sの経路で電流が流れて、電流共振コンデンサCiの電圧Vciは減少していく。また、L2→D5→C4→D4→L2の経路の電流と、C4→RL→C4の経路の電流とが流れる。リアクトルL2の電圧は、出力電圧Voの電圧でクランプされるので、2次巻線SにはリアクトルL1と電流共振コンデンサCiによる共振電流が流れている。また、トランスT2の第2の1次巻線P2には、2次巻線Sに流れる電流の1/N倍の電流が流れる。   Next, in the period from time t2 to time t3, since the switching element Q2 is on, a current flows through the path of Vin → P2 → Q2 → Vin on the primary side. On the secondary side of the transformer T2, a current flows through a path of S → Ci → L2 → L1 → S, and the voltage Vci of the current resonance capacitor Ci decreases. In addition, a current in the path L2-> D5-> C4-> D4-> L2 and a current in the path C4-> RL-> C4 flow. Since the voltage of the reactor L2 is clamped by the voltage of the output voltage Vo, the secondary winding S has a resonance current flowing through the reactor L1 and the current resonance capacitor Ci. In addition, a current that is 1 / N times the current flowing through the secondary winding S flows through the second primary winding P2 of the transformer T2.

次に、時刻t3〜時刻t4の期間では、時刻t3において、リアクトルL2の電圧が出力電圧Vo以下になり、トランスT2の2次側はS→Ci→L2→L1→Sの経路で電流が流れる。また、1次側はVin→P2→Q2→Vinの経路で2次巻線Sに流れる電流の1/N倍の電流が流れ、負荷RLにはC4→RL→C4の経路で電流が流れる。   Next, in the period from time t3 to time t4, the voltage of the reactor L2 becomes equal to or lower than the output voltage Vo at the time t3, and the current flows on the secondary side of the transformer T2 through the path of S → Ci → L2 → L1 → S. . On the primary side, a current that is 1 / N times the current flowing through the secondary winding S flows through a path of Vin → P2 → Q2 → Vin, and a current flows through the load RL through a path of C4 → RL → C4.

時刻t4〜時刻t5の期間では、時刻t4において、スイッチング素子Q2がオンからオフになる。スイッチング素子Q2がオンしている状態では、トランスT2の1次側はVin→P2→Q2→Vinの経路で電流が流れており、第2の1次巻線P2にはVinの電圧が印加されている。従って、トランスT2の2次巻線Sの電圧は巻数比倍の電圧となり、2次巻線Sには−N・Vinの電圧が発生している。トランスT2の2次側はS→Ci→L2→L1→Sの経路で電流が流れ、負荷RLにはC4→RL→C4の経路で電流が供給されている。   In the period from time t4 to time t5, the switching element Q2 is turned off from on at time t4. In the state where the switching element Q2 is turned on, the current flows through the path of Vin → P2 → Q2 → Vin on the primary side of the transformer T2, and the voltage of Vin is applied to the second primary winding P2. ing. Therefore, the voltage of the secondary winding S of the transformer T2 is a voltage that is twice the turn ratio, and a voltage of −N · Vin is generated in the secondary winding S. On the secondary side of the transformer T2, a current flows through a path of S → Ci → L2 → L1 → S, and a current is supplied to the load RL through a path of C4 → RL → C4.

スイッチング素子Q2がオフすると、トランスT2の1次側に流れていた電流はなくなり、トランスT2の2次巻線Sの電流もなくなる。従って、リアクトルL1、リアクトルL2に流れていた電流は、L2→L1→Cv→Ci→L2と流れて、電圧共振コンデンサCvは充電される。電圧共振コンデンサCvの電圧Vcvは−N・Vinの電圧からN・Vinの電圧まで上昇する。電圧Vcvは、トランスT2の2次巻線Sの電圧と等しいので、第1の1次巻線P1及び第2の1次巻線P2の電圧はVinまで上昇する。従って、スイッチング素子Q1の電圧Vds1は0Vに達し、スイッチング素子Q2の電圧Vds2は2・Vinまで上昇する。   When the switching element Q2 is turned off, the current flowing on the primary side of the transformer T2 disappears and the current of the secondary winding S of the transformer T2 disappears. Therefore, the current flowing through the reactor L1 and the reactor L2 flows in the order L2-> L1-> Cv-> Ci-> L2, and the voltage resonance capacitor Cv is charged. The voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv increases from the voltage of −N · Vin to the voltage of N · Vin. Since the voltage Vcv is equal to the voltage of the secondary winding S of the transformer T2, the voltages of the first primary winding P1 and the second primary winding P2 rise to Vin. Accordingly, the voltage Vds1 of the switching element Q1 reaches 0 V, and the voltage Vds2 of the switching element Q2 increases to 2 · Vin.

時刻t5〜時刻t6の期間では、時刻t5において、電圧共振コンデンサCvの電圧VcvがN・Vinまで上昇すると、第1の1次巻線P1及び第2の1次巻線P2がVinまで上昇するので、ダイオードD1が導通し、トランスT2の1次側はP1→Vin→D1→P1の経路で電流ID1が流れる。また、リアクトルL2の電圧が出力電圧Voに達し、トランスT2の2次側の電流では、C4→RL→C4の経路の電流が流れるとともに、S→Ci→L2→L1→Sの経路の電流と、L2→D3→C4→D6→L2の経路の電流とが流れる。また、時刻t5において、スイッチング素子Q1のゲート信号をオンすることにより、スイッチング素子Q1はゼロ電圧スイッチング及びゼロ電流スイッチング動作となる。 In the period from time t5 to time t6, when the voltage Vcv of the voltage resonance capacitor Cv rises to N · Vin at time t5, the first primary winding P1 and the second primary winding P2 rise to Vin. Therefore, the diode D1 becomes conductive, and the current I D1 flows through the path of P1 → Vin → D1 → P1 on the primary side of the transformer T2. Further, the voltage of the reactor L2 reaches the output voltage Vo, and the current on the secondary side of the transformer T2 flows along the path C4 → RL → C4, and the current on the path S → Ci → L2 → L1 → S , The current in the path of L2->D3->C4->D6-> L2 flows. Further, by turning on the gate signal of the switching element Q1 at time t5, the switching element Q1 performs zero voltage switching and zero current switching operation.

時刻t6〜時刻t7の期間では、スイッチング素子Q1がオンしているので、1次側はVin→P1→Q1→Vinの経路で電流が流れる。トランスT2の2次側はS→L1→L2→Ci→Sの経路で電流が流れて、電流共振コンデンサCiの電圧Vc1は上昇していく。また、L2→D3→C4→D6→L2の経路の電流と、C4→RL→C4の経路の電流とが流れる。リアクトルL2の電圧は、出力電圧Voの電圧でクランプされるので、2次巻線SにはリアクトルL1と電流共振コンデンサCiによる共振電流が流れている。また、トランスT2の第1の1次巻線P1には、2次巻線Sに流れる電流の1/N倍の電流が流れる。   In the period from time t6 to time t7, since the switching element Q1 is on, a current flows through the path of Vin → P1 → Q1 → Vin on the primary side. On the secondary side of the transformer T2, a current flows through a path of S → L1 → L2 → Ci → S, and the voltage Vc1 of the current resonance capacitor Ci increases. In addition, a current in a path L2-> D3-> C4-> D6-> L2 and a current in a path C4-> RL-> C4 flow. Since the voltage of the reactor L2 is clamped by the voltage of the output voltage Vo, the secondary winding S has a resonance current flowing through the reactor L1 and the current resonance capacitor Ci. In addition, a current that is 1 / N times the current flowing through the secondary winding S flows through the first primary winding P1 of the transformer T2.

時刻t7〜時刻t0の期間では、時刻t7において、リアクトルL2の電圧が出力電圧Vo以下になり、トランスT2の2次側はS→L1→L2→Ci→Sの経路で電流が流れる。また、1次側はVin→P1→Q1→Vinの経路で2次巻線Sに流れる電流の1/N倍の電流が流れる。また、負荷RLにはC4→RL→C4の経路で電流が流れる。   In the period from time t7 to time t0, at time t7, the voltage of the reactor L2 becomes equal to or lower than the output voltage Vo, and current flows through the secondary side of the transformer T2 through the path S → L1 → L2 → Ci → S. On the primary side, a current that is 1 / N times the current flowing through the secondary winding S flows through the path of Vin → P1 → Q1 → Vin. In addition, a current flows through the load RL through a path of C4 → RL → C4.

このように実施例1の直流変換装置によれば、リアクトルL1とリアクトルL2と電流共振コンデンサCiとを有する直列共振回路がトランスT2の2次側に構成されているので、トランスT2の2次側出力電圧がトランスT2の1次側入力電圧より高い場合においては、直列共振回路に流れる電流を従来回路に比べて少なくできる。   As described above, according to the direct-current converter of the first embodiment, the series resonant circuit including the reactor L1, the reactor L2, and the current resonant capacitor Ci is configured on the secondary side of the transformer T2. When the output voltage is higher than the primary side input voltage of the transformer T2, the current flowing through the series resonant circuit can be reduced as compared with the conventional circuit.

具体的には、2つのリアクトルL1,L2及び電流共振コンデンサCiに流れる電流は、Vin/(2×Vo)と少なくなる。   Specifically, the current flowing through the two reactors L1 and L2 and the current resonance capacitor Ci is reduced to Vin / (2 × Vo).

図4に示す従来の直流変換装置では、直流電源Vinの電圧値が20Vで、負荷RLにおいて、100V、1Aを消費している場合には、スイッチング素子Q1がオン時には10Aの共振電流が流れ、スイッチング素子Q2がオン時には10Aの共振電流が流れて、合計で10Aの共振電流が流れる。   In the conventional DC converter shown in FIG. 4, when the voltage value of the DC power source Vin is 20 V and 100 V and 1 A are consumed in the load RL, a resonance current of 10 A flows when the switching element Q1 is turned on, When the switching element Q2 is turned on, a resonance current of 10A flows, and a total resonance current of 10A flows.

これに対して、実施例1の直流変換装置では、直流電源Vinの電圧値が20Vで、負荷RLにおいて、100V、1Aを消費している場合には、直列共振回路をトランスT2の2次側に設けたので、スイッチング素子Q1がオン時には1Aの共振電流が流れ、スイッチング素子Q2がオン時には1Aの共振電流が流れて、合計で1Aの共振電流が流れる。このため、実施例1の共振電流は、従来の共振電流の1/10になる。これはVin/(2×Vo)=20/(2×100)=1/10から求められる。   On the other hand, in the DC converter of the first embodiment, when the voltage value of the DC power source Vin is 20V and 100V, 1A is consumed in the load RL, the series resonance circuit is connected to the secondary side of the transformer T2. Therefore, when the switching element Q1 is turned on, a resonance current of 1A flows. When the switching element Q2 is turned on, a resonance current of 1A flows, and a total resonance current of 1A flows. For this reason, the resonance current of Example 1 becomes 1/10 of the conventional resonance current. This is obtained from Vin / (2 × Vo) = 20 / (2 × 100) = 1/10.

また、図4に示す従来の直流変換装置では、スイッチング素子Q1にはオン時に10Aが流れ、スイッチング素子Q2にはオン時に10Aが流れたが、実施例1の直流変換装置では、スイッチング素子Q1にはオン時に5Aが流れ、スイッチング素子Q2にはオン時に5Aが流れる。即ち、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2に流れる電流も従来回路の1/2となる。従って、直流電源の電圧Vinが低い直流変換装置では、それらの損失が低減し、高効率で小型化を図ることができる。   Further, in the conventional DC converter shown in FIG. 4, 10A flows through the switching element Q1 when turned on, and 10A flows through the switching element Q2 when turned on. In the DC converter according to the first embodiment, the switching element Q1 flows through the switching element Q1. 5A flows when turned on, and 5A flows through the switching element Q2 when turned on. That is, the current flowing through the switching element Q1 and the switching element Q2 is also ½ that of the conventional circuit. Therefore, in the DC converter having a low voltage Vin of the DC power supply, those losses are reduced, and the size can be reduced with high efficiency.

また、トランスT2の1次側をセンタータップ構成とし、スイッチング素子Q1のソースとスイッチング素子Q2のソースとをグランド共通に接続したので、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2の耐圧を小さくできるとともに、ハイサイドドライバが不要となる。   In addition, since the primary side of the transformer T2 has a center tap configuration and the source of the switching element Q1 and the source of the switching element Q2 are connected in common to the ground, the breakdown voltage of the switching element Q1 and the switching element Q2 can be reduced, and the high side No driver is required.

図3は本発明の実施例2の直流変換装置の回路構成図である。図3に示す実施例2の直流変換装置は、トランスT3の1次側回路がハーフブリッジ回路であり、トランスT3の2次側回路を図1に示すようなリアクトルL1とリアクトルL2と電流共振コンデンサCiとからなる共振回路で構成したことを特徴とする。   FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a DC converter according to Embodiment 2 of the present invention. In the DC converter of Embodiment 2 shown in FIG. 3, the primary side circuit of the transformer T3 is a half-bridge circuit, and the secondary side circuit of the transformer T3 is a reactor L1, a reactor L2, and a current resonance capacitor as shown in FIG. It is characterized by comprising a resonance circuit composed of Ci.

実施例2の直流変換装置の動作は、図1に示す実施例1の直流変換装置の動作と略同様であるので、その説明は省略する。実施例2の直流変換装置によれば、実施例1の直流変換装置の効果と同様な効果が得られる。   Since the operation of the DC converter of the second embodiment is substantially the same as the operation of the DC converter of the first embodiment shown in FIG. According to the DC converter of the second embodiment, the same effect as that of the DC converter of the first embodiment can be obtained.

本発明は、DC−DC変換型の電源回路やAC−DC変換型の電源回路に適用可能である。   The present invention can be applied to a DC-DC conversion type power supply circuit and an AC-DC conversion type power supply circuit.

本発明の実施例1の直流変換装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the direct-current converter of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1の直流変換装置の各部の信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the signal of each part of the direct-current converter of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2の直流変換装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the DC converter of Example 2 of this invention. 従来の直流変換装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional DC converter. 図4に示す従来の直流変換装置の各部の信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the signal of each part of the conventional DC converter shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Vin 直流電源
Lr,Lp,L1,L2 リアクトル
RL 負荷
Q1,Q2 スイッチング素子
T1,T2,T3 トランス
P 1次巻線
P1 第1の1次巻線
P2 第2の1次巻線
S 2次巻線
10,10a,10b 制御回路
D1,D2,D3,D4,D5,D6 ダイオード
Ci 電流共振コンデンサ
Cv 電圧共振コンデンサ
C4 コンデンサ
Vin DC power supply Lr, Lp, L1, L2 Reactor RL Load Q1, Q2 Switching elements T1, T2, T3 Transformer P Primary winding P1 First primary winding P2 Second primary winding S Secondary winding 10, 10a, 10b Control circuit D1, D2, D3, D4, D5, D6 Diode Ci Current resonance capacitor Cv Voltage resonance capacitor C4 Capacitor

Claims (4)

第1の1次巻線とこの第1の1次巻線の極性とは逆極性の第2の1次巻線と2次巻線とを有するトランスと、
直流電源の両端に前記トランスの第1の1次巻線と第1スイッチング素子が直列に接続された第1直列回路と、
前記直流電源の両端に前記トランスの第2の1次巻線と第2スイッチング素子とが接続された第2直列回路と、
前記トランスの2次巻線の両端に接続された電圧共振コンデンサと、
前記トランスの2次巻線の両端に接続され、第1リアクトルと第2リアクトルと電流共振コンデンサとが直列に接続され且つ電流を共振させる直列共振回路と、
前記第1リアクトル又は前記第2リアクトルの両端電圧を整流及び平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを交互にオン/オフさせる制御回路と、
を備えることを特徴とする直流変換装置。
A transformer having a first primary winding and a second primary winding and a secondary winding having opposite polarities to the polarity of the first primary winding;
A first series circuit in which a first primary winding of the transformer and a first switching element are connected in series to both ends of a DC power source;
A second series circuit in which a second primary winding and a second switching element of the transformer are connected to both ends of the DC power supply;
A voltage resonant capacitor connected across the secondary winding of the transformer;
A series resonant circuit connected to both ends of the secondary winding of the transformer, a first reactor, a second reactor, and a current resonant capacitor connected in series and resonating current;
A rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the voltage across the first reactor or the second reactor;
A control circuit that alternately turns on and off the first switching element and the second switching element based on an output voltage of the rectifying and smoothing circuit;
A direct current conversion device comprising:
直流電源の両端に第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが直列に接続された直列回路と、
前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子の両端に接続されたトランスの1次巻線と、
前記トランスの2次巻線の両端に接続された電圧共振コンデンサと、
前記トランスの2次巻線の両端に接続され、第1リアクトルと第2リアクトルと電流共振コンデンサとが直列に接続され且つ電流を共振させる直列共振回路と、
前記第1リアクトル又は前記第2リアクトルの両端電圧を整流及び平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とを交互にオン/オフさせる制御回路と、
を備えることを特徴とする直流変換装置。
A series circuit in which a first switching element and a second switching element are connected in series to both ends of a DC power supply;
A primary winding of a transformer connected to both ends of the first switching element or the second switching element;
A voltage resonant capacitor connected across the secondary winding of the transformer;
A series resonant circuit connected to both ends of the secondary winding of the transformer, a first reactor, a second reactor, and a current resonant capacitor connected in series and resonating current;
A rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the voltage across the first reactor or the second reactor;
A control circuit that alternately turns on and off the first switching element and the second switching element based on an output voltage of the rectifying and smoothing circuit;
A direct current conversion device comprising:
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の各々の両端には、ダイオードが接続されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の直流変換装置。   3. The DC converter according to claim 1, wherein a diode is connected to both ends of each of the first switching element and the second switching element. 前記制御回路は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とのデューティを50%に設定し、スイッチング周波数を制御することにより前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の直流変換装置。   2. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit controls the output voltage by setting a duty ratio of the first switching element and the second switching element to 50% and controlling a switching frequency. 4. The DC converter according to any one of items 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104242657A (en) * 2014-08-29 2014-12-24 南京航空航天大学 Non-contact resonant converter with primary side parallel and series connection compensation and secondary side series connection compensation
JP2019080390A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 新電元工業株式会社 Switching power supply device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104242657A (en) * 2014-08-29 2014-12-24 南京航空航天大学 Non-contact resonant converter with primary side parallel and series connection compensation and secondary side series connection compensation
CN104242657B (en) * 2014-08-29 2017-05-03 南京航空航天大学 Non-contact resonant converter with primary side parallel and series connection compensation and secondary side series connection compensation
JP2019080390A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 新電元工業株式会社 Switching power supply device
JP7094685B2 (en) 2017-10-20 2022-07-04 新電元工業株式会社 Switching power supply

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