JP2010088245A - 部分共振型昇圧コンバータ制御回路 - Google Patents
部分共振型昇圧コンバータ制御回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010088245A JP2010088245A JP2008256572A JP2008256572A JP2010088245A JP 2010088245 A JP2010088245 A JP 2010088245A JP 2008256572 A JP2008256572 A JP 2008256572A JP 2008256572 A JP2008256572 A JP 2008256572A JP 2010088245 A JP2010088245 A JP 2010088245A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- partial resonance
- boosting
- control signal
- inductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】マルチフェーズの部分共振型コンバータにおける昇圧用スイッチング素子のオン、オフを制御するためのPWM制御信号のデューティが非常に小さいときでも昇圧後の電圧を所望な電圧にさせることが可能な部分共振型昇圧コンバータを提供することを目的とする。
【解決手段】制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1のハイレベル時間が制御信号SR1のハイレベル時間よりも短い場合、昇圧用スイッチング素子46、部分共振用スイッチング素子52、及びスイッチング素子56を停止させ、制御信号PWM1、2の1周期内において、制御信号PWM2のハイレベル時間が制御信号SR2のハイレベル時間よりも短い場合、昇圧用スイッチング素子45、部分共振用スイッチング素子51、及びスイッチング素子55を停止させる。
【選択図】図1
【解決手段】制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1のハイレベル時間が制御信号SR1のハイレベル時間よりも短い場合、昇圧用スイッチング素子46、部分共振用スイッチング素子52、及びスイッチング素子56を停止させ、制御信号PWM1、2の1周期内において、制御信号PWM2のハイレベル時間が制御信号SR2のハイレベル時間よりも短い場合、昇圧用スイッチング素子45、部分共振用スイッチング素子51、及びスイッチング素子55を停止させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、マルチフェーズの部分共振型昇圧コンバータを制御する部分共振型昇圧コンバータ制御回路に関する。
図3は、従来のマルチフェーズの部分共振型昇圧コンバータ制御回路を示す図である。
図3に示す部分共振型昇圧コンバータ40は、平滑用のコンデンサ41、42と、昇圧用インダクタ43(第1の昇圧用インダクタ)と、昇圧用インダクタ44(第2の昇圧用インダクタ)と、昇圧用スイッチング素子45(第1の昇圧用スイッチング素子)と、昇圧用スイッチング素子46(第2の昇圧用スイッチング素子)と、コンデンサ47、48と、部分共振用インダクタ49(第1の部分共振用インダクタ)と、部分共振用インダクタ50(第2の部分共振用インダクタ)と、部分共振用スイッチング素子51(第1の部分共振用スイッチング素子)と、部分共振用スイッチング素子52(第2の部分共振用スイッチング素子)と、ダイオード53、54と、スイッチング素子55(第1の降圧用スイッチング素子)と、スイッチング素子56(第2の降圧用スイッチング素子)とを備えて構成されている。なお、昇圧用スイッチング素子45、46、部分共振用スイッチング素子51、52、及びスイッチング素子55、56は、それぞれ、MOSFETにより構成されているものとする。
図3に示す部分共振型昇圧コンバータ40は、平滑用のコンデンサ41、42と、昇圧用インダクタ43(第1の昇圧用インダクタ)と、昇圧用インダクタ44(第2の昇圧用インダクタ)と、昇圧用スイッチング素子45(第1の昇圧用スイッチング素子)と、昇圧用スイッチング素子46(第2の昇圧用スイッチング素子)と、コンデンサ47、48と、部分共振用インダクタ49(第1の部分共振用インダクタ)と、部分共振用インダクタ50(第2の部分共振用インダクタ)と、部分共振用スイッチング素子51(第1の部分共振用スイッチング素子)と、部分共振用スイッチング素子52(第2の部分共振用スイッチング素子)と、ダイオード53、54と、スイッチング素子55(第1の降圧用スイッチング素子)と、スイッチング素子56(第2の降圧用スイッチング素子)とを備えて構成されている。なお、昇圧用スイッチング素子45、46、部分共振用スイッチング素子51、52、及びスイッチング素子55、56は、それぞれ、MOSFETにより構成されているものとする。
図3に示す部分共振型昇圧コンバータ制御回路57は、ゲート制御ロジック部58、59を備えて構成されている。
ゲート制御ロジック部58は、制御信号PWM1(第1の制御信号)(外部から入力されるパルス信号)、昇圧用スイッチング素子45にかかる電圧VSW1、及びダイオード53を介して部分共振用スイッチング素子51にかかる電圧VSWR1に基づいて、昇圧用スイッチング素子45のオン、オフを制御するための制御信号S1、部分共振用スイッチング素子51のオン、オフを制御するための制御信号SR1、及びスイッチング素子55のオン、オフを制御するための制御信号SS1を出力する。
ゲート制御ロジック部58は、制御信号PWM1(第1の制御信号)(外部から入力されるパルス信号)、昇圧用スイッチング素子45にかかる電圧VSW1、及びダイオード53を介して部分共振用スイッチング素子51にかかる電圧VSWR1に基づいて、昇圧用スイッチング素子45のオン、オフを制御するための制御信号S1、部分共振用スイッチング素子51のオン、オフを制御するための制御信号SR1、及びスイッチング素子55のオン、オフを制御するための制御信号SS1を出力する。
ゲート制御ロジック部59は、制御信号PWM2(第2の制御信号)(外部から入力されるパルス信号)、昇圧用スイッチング素子46にかかる電圧VSW2、及びダイオード54を介して部分共振用スイッチング素子52にかかる電圧VSWR2に基づいて、昇圧用スイッチング素子46のオン、オフを制御するための制御信号S2、部分共振用スイッチング素子52のオン、オフを制御するための制御信号SR2、及びスイッチング素子56のオン、オフを制御するための制御信号SS2を出力する。
図4は、制御信号PWM1、制御信号SR1、制御信号S1、制御信号SS1、電圧VSW1、電圧VSWR1(破線)、昇圧用インダクタ43に流れる電流IL1、及び部分共振用インダクタ49に流れる電流ILR1(破線)のタイミングチャートを示す図である。なお、制御信号PWM2、制御信号SR2、制御信号S2、制御信号SS2、電圧VSW2、電圧VSWR2、昇圧用インダクタ44に流れる電流IL2、及び部分共振用インダクタ50に流れる電流ILR2は、それぞれ、図4に示すタイミングチャートと180度位相が異なるだけであるため図示を省略する。
まず、ゲート制御ロジック部58は、制御信号PWM1がハイレベルになると、部分共振用スイッチング素子51をオンさせるために制御信号SR1をハイレベルにして、所定
のデッドタイム経過後、スイッチング素子55をオフさせるために制御信号SS1をローレベルにする。
のデッドタイム経過後、スイッチング素子55をオフさせるために制御信号SS1をローレベルにする。
次に、部分共振用スイッチング素子51がオンすると、電圧VSWR1が電源60の電圧Vinよりも下降し、電流ILR1が増加する。このとき、昇圧用インダクタ43と部分共振用インダクタ49とのトランス結合により、電流IL1は減少する。
次に、電流ILR1が電流IL1よりも増加すると、電圧VSW1が下降する。
そして、電圧VSW1が電圧Vth1(第1の所定電圧)(ゼロよりも少し高い正の電圧)以下になると、ゲート制御ロジック部58は、昇圧用スイッチング素子45をオンさせるために制御信号S1をハイレベルにする。
そして、電圧VSW1が電圧Vth1(第1の所定電圧)(ゼロよりも少し高い正の電圧)以下になると、ゲート制御ロジック部58は、昇圧用スイッチング素子45をオンさせるために制御信号S1をハイレベルにする。
次に、電圧VSW1がゼロになると、昇圧用インダクタ43と部分共振用インダクタ49とのトランス結合により、電流ILR1が減少する。
次に、電流ILR1がゼロになると、昇圧用インダクタ43と部分共振用インダクタ49との巻線比により、電圧VSWR1がさらに下降する。
次に、電流ILR1がゼロになると、昇圧用インダクタ43と部分共振用インダクタ49との巻線比により、電圧VSWR1がさらに下降する。
次に、電圧VSWR1が電圧Vth2(第2の所定電圧)(ゼロよりも少し低い負の電圧)以下になると、ゲート制御ロジック部58は、部分共振用スイッチング素子51をオフさせるために制御信号SR1をローレベルにする。
そして、制御信号PWM1がローレベルになると、ゲート制御ロジック部58は、昇圧用スイッチング素子45をオフさせるために制御信号S1をローレベルにして、所定のデッドタイム経過後、スイッチング素子55をオンさせるために制御信号SS1をハイレベルにする。昇圧用スイッチング素子45がオフすると、電圧VSW1及び電圧VSWR1がそれぞれ電圧Voutまで上昇する。
すなわち、制御信号PWM1がハイレベル(制御信号PWM2がローレベル)のとき、昇圧用スイッチング素子45とスイッチング素子56とがオンすると共に昇圧用スイッチング素子46とスイッチング素子55とがオフし、制御信号PWM1がローレベル(制御信号PWM2がハイレベル)のとき、昇圧用スイッチング素子45とスイッチング素子56とがオフすると共に昇圧用スイッチング素子46とスイッチング素子55とがオンする。これにより、電源60の電圧Vinを電圧Voutに昇圧して負荷61に印加させることができる。(例えば、特許文献1参照)
また、制御信号PWM1がハイレベルになると、昇圧用スイッチング素子45よりも先に部分共振用スイッチング素子51をオンさせて電圧VSW1がゼロになった後、昇圧用スイッチング素子45をオンさせているので、昇圧用スイッチング素子45をZVS(ゼロボルトスイッチング)制御でオンさせることができる。また、昇圧用スイッチング素子45をオンさせて電流ILR1がゼロになった後、部分共振用スイッチング素子51をオフさせているので、部分共振用スイッチング素子51をZCS(ゼロカレントスイッチング)制御でオフさせることができる。なお、昇圧用スイッチング素子46のZVS制御や部分共振用スイッチング素子52のZCS制御も同様である。
また、制御信号PWM1がハイレベルになると、昇圧用スイッチング素子45よりも先に部分共振用スイッチング素子51をオンさせて電圧VSW1がゼロになった後、昇圧用スイッチング素子45をオンさせているので、昇圧用スイッチング素子45をZVS(ゼロボルトスイッチング)制御でオンさせることができる。また、昇圧用スイッチング素子45をオンさせて電流ILR1がゼロになった後、部分共振用スイッチング素子51をオフさせているので、部分共振用スイッチング素子51をZCS(ゼロカレントスイッチング)制御でオフさせることができる。なお、昇圧用スイッチング素子46のZVS制御や部分共振用スイッチング素子52のZCS制御も同様である。
また、部分共振用スイッチング素子51、52がオフして電流ILR1、ILR2がゼロになった後、昇圧用スイッチング素子45、46がオフするため、制御信号PWM1のデューティが非常に小さいとき(図4参照)や制御信号PWM2のデューティが非常に小さいときでも、昇圧用スイッチング素子45、46をZCS制御でオフさせることができる。
また、上記ZVS制御及び上記ZCS制御を行うために必要な部分共振用インダクタ49、50がそれぞれ昇圧用インダクタ43、44と共にトランスとして一体に構成されるため、部品点数の削減が図られている。
また、スイッチング素子55、56を備えているため、制御信号PWM1、2のそれぞれのデューティを制御することにより、負荷61から出力される電圧を降圧して電源60に印加させることができる。すなわち、部分共振用昇圧コンバータ40を降圧コンバータとして使用することができる。
特開2005−261059号公報
しかしなから、上記部分共振型昇圧コンバータ制御回路57では、上述したように、昇圧用スイッチング素子45がオンしてから電流ILR1がゼロになるまでの時間(部分共振時間)の間、部分共振用スイッチング素子51をオフさせることができないため、制御信号PWM1のデューティが非常に小さく制御信号PWM1のハイレベル時間が部分共振時間よりも短い場合、部分共振用スイッチング素子51のオン時間や昇圧用スイッチング素子45のオン時間が制御信号PWM1のハイレベル時間よりも長くなってしまい昇圧後の電圧Voutが所望な電圧にならなくなるおそれがあるという問題がある。このことは制御信号PWM2のハイレベル時間が部分共振時間よりも短くなる場合も同様である。
そこで、本発明では、マルチフェーズの部分共振型コンバータにおける昇圧用スイッチング素子のオン、オフを制御するためのPWM制御信号のデューティが非常に小さいときでも昇圧後の電圧を所望な電圧にさせることが可能な部分共振型昇圧コンバータを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明は、電源と負荷との間に並列接続される第1及び第2の昇圧用インダクタと、前記第1の昇圧用インダクタ及び前記負荷の接続点とグランドとの間に設けられる第1の昇圧用スイッチング素子と、前記第2の昇圧用インダクタ及び前記負荷の接続点と前記グランドとの間に設けられる第2の昇圧用スイッチング素子と、前記第1の昇圧用インダクタと共にトランスを構成し前記第1の昇圧用インダクタ及び前記第1の昇圧用スイッチング素子の接続点に一方端が接続される第1の部分共振用インダクタと、前記第1の部分共振用インダクタの他方端と前記グランドとの間に設けられる第1の部分共振用スイッチング素子と、前記第2の昇圧用インダクタと共にトランスを構成し前記第2の昇圧用インダクタと前記第2の昇圧用スイッチング素子との接続点に一方端が接続される第2の部分共振用インダクタと、前記第2の部分共振用インダクタの他方端と前記グランドとの間に設けられる第2の部分共振用スイッチング素子とを備え、第1の制御信号に基づいて前記第1の昇圧用スイッチング素子及び前記第1の部分共振用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフが制御されると共に、前記第1の制御信号と所定の位相差をもつ第2の制御信号に基づいて前記第2の昇圧用スイッチング素子及び前記第2の部分共振用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフが制御されることにより前記電源の電圧が昇圧されて前記負荷に印加される部分共振型昇圧コンバータにおいて、前記第1の制御信号がハイレベルになると、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオンさせ、前記第1の昇圧用スイッチング素子に印加される電圧が第1の所定電圧以下になると、前記第1の昇圧用スイッチング素子をオンさせ、前記第1の部分共振用スイッチング素子に印加される電圧が第2の所定電圧以下になると、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオフさせ、前記第
1の制御信号がローレベルになり、かつ、前記第1の部分共振用スイッチング素子がオフすると、前記第1の昇圧用スイッチング素子をオフさせると共に、前記第2の制御信号がハイレベルになると、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオンさせ、前記第2の昇圧用スイッチング素子に印加される電圧が前記第1の所定電圧以下になると、前記第2の昇圧用スイッチング素子をオンさせ、前記第2の部分共振用スイッチング素子に印加される電圧が前記第2の所定電圧以下になると、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオフさせ、前記第2の制御信号がローレベルになり、かつ、前記第2の部分共振用スイッチング素子がオフすると、前記第2の昇圧用スイッチング素子をオフさせる部分共振型昇圧コンバータ制御回路であって、前記第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、前記第1の制御信号のハイレベル時間が前記第1の部分共振用スイッチング素子のオン時間よりも短いとき、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオンさせないと共に、前記第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、前記第2の制御信号のハイレベル時間が前記第2の部分共振用スイッチング素子のオン時間よりも短いとき、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオンさせない。
すなわち、本発明は、電源と負荷との間に並列接続される第1及び第2の昇圧用インダクタと、前記第1の昇圧用インダクタ及び前記負荷の接続点とグランドとの間に設けられる第1の昇圧用スイッチング素子と、前記第2の昇圧用インダクタ及び前記負荷の接続点と前記グランドとの間に設けられる第2の昇圧用スイッチング素子と、前記第1の昇圧用インダクタと共にトランスを構成し前記第1の昇圧用インダクタ及び前記第1の昇圧用スイッチング素子の接続点に一方端が接続される第1の部分共振用インダクタと、前記第1の部分共振用インダクタの他方端と前記グランドとの間に設けられる第1の部分共振用スイッチング素子と、前記第2の昇圧用インダクタと共にトランスを構成し前記第2の昇圧用インダクタと前記第2の昇圧用スイッチング素子との接続点に一方端が接続される第2の部分共振用インダクタと、前記第2の部分共振用インダクタの他方端と前記グランドとの間に設けられる第2の部分共振用スイッチング素子とを備え、第1の制御信号に基づいて前記第1の昇圧用スイッチング素子及び前記第1の部分共振用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフが制御されると共に、前記第1の制御信号と所定の位相差をもつ第2の制御信号に基づいて前記第2の昇圧用スイッチング素子及び前記第2の部分共振用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフが制御されることにより前記電源の電圧が昇圧されて前記負荷に印加される部分共振型昇圧コンバータにおいて、前記第1の制御信号がハイレベルになると、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオンさせ、前記第1の昇圧用スイッチング素子に印加される電圧が第1の所定電圧以下になると、前記第1の昇圧用スイッチング素子をオンさせ、前記第1の部分共振用スイッチング素子に印加される電圧が第2の所定電圧以下になると、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオフさせ、前記第
1の制御信号がローレベルになり、かつ、前記第1の部分共振用スイッチング素子がオフすると、前記第1の昇圧用スイッチング素子をオフさせると共に、前記第2の制御信号がハイレベルになると、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオンさせ、前記第2の昇圧用スイッチング素子に印加される電圧が前記第1の所定電圧以下になると、前記第2の昇圧用スイッチング素子をオンさせ、前記第2の部分共振用スイッチング素子に印加される電圧が前記第2の所定電圧以下になると、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオフさせ、前記第2の制御信号がローレベルになり、かつ、前記第2の部分共振用スイッチング素子がオフすると、前記第2の昇圧用スイッチング素子をオフさせる部分共振型昇圧コンバータ制御回路であって、前記第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、前記第1の制御信号のハイレベル時間が前記第1の部分共振用スイッチング素子のオン時間よりも短いとき、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオンさせないと共に、前記第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、前記第2の制御信号のハイレベル時間が前記第2の部分共振用スイッチング素子のオン時間よりも短いとき、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオンさせない。
これにより、PWM制御信号のハイレベル時間が部分共振時間よりも短い場合において、第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、第1の昇圧用スイッチング素子及び第1の部分共振用スイッチング素子と、第2の昇圧用スイッチング素子及び第2の部分共振用スイッチング素子のどちらかを停止させることができるので、その周期内におけるスイッチング素子全体のデューティを見かけ上小さくさせることができ、PWM制御信号のハイレベル時間が部分共振時間よりも短い場合でも昇圧後の電圧を所望な電圧にさせることができる。
また、上記部分共振型昇圧コンバータ制御回路は、前記第1の昇圧用インダクタと前記負荷との間に設けられる第1の降圧用スイッチング素子及び前記第2の昇圧用インダクタと前記負荷との間に設けられる第2の降圧用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御することにより前記負荷から出力される電圧を降圧して前記電源に印加させるように構成してもよい。
本発明によれば、マルチフェーズの部分共振型コンバータにおける昇圧用スイッチング素子のオン、オフを制御するためのPWM制御信号のデューティが非常に小さいときでも昇圧後の電圧を所望な電圧にさせることができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態の部分共振型昇圧コンバータ制御回路を示す図である。なお、図3に示す構成と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。
図1は、本発明の実施形態の部分共振型昇圧コンバータ制御回路を示す図である。なお、図3に示す構成と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。
図1に示す部分共振型昇圧コンバータ制御回路1は、ゲート制御ロジック部58、59と、PWM低デューティ判定回路2とを備えて構成されている。
ゲート制御ロジック部58、59は、それぞれ、1ショットパルス回路3と、コンパレータ4〜6と、電圧Vth2を出力する定電圧源7と、電圧Vth1を出力する定電圧源8と、インバータ9、10と、OR回路11、12と、NAND回路13〜16と、NOR回路17〜20とを備えて構成されている。
ゲート制御ロジック部58、59は、それぞれ、1ショットパルス回路3と、コンパレータ4〜6と、電圧Vth2を出力する定電圧源7と、電圧Vth1を出力する定電圧源8と、インバータ9、10と、OR回路11、12と、NAND回路13〜16と、NOR回路17〜20とを備えて構成されている。
PWM低デューティ判定回路2は、1ショットパルス回路21、22と、SR型のフリップフロップ23、24と、インバータ25〜28と、AND回路29〜32とを備えて
構成されている。
構成されている。
図2は、制御信号PWM1、制御信号PWM2、フリップフロップ23のQ_端子から出力される信号QB1、フリップフロップ24のQ_から出力される信号QB2、制御信号SR1、SR2、制御信号S1、S2、及び制御信号SS1、SS2のタイミングチャートを示す図である。
まず、制御信号PWM1がハイレベルになると、PWM低デューティ判定回路2のAND回路29からゲート制御ロジック部58の1ショットパルス回路3に出力される信号がハイレベルになり、1ショットパルス回路3からOR回路11にパルスが1つ出力され、そのパルスの立上りタイミングでOR回路11から部分共振型昇圧コンバータ40の部分共振用スイッチング素子51のゲートに出力される制御信号SR1がハイレベルになり、部分共振用スイッチング素子51がオンする。
部分共振用スイッチング素子51は、ZCS制御のため、部分共振時間の間、オンした後、部分共振用スイッチング素子51に流れる電流ILR1がゼロになるまでオフしないため、制御信号PWM1のハイレベル時間が部分共振時間よりも短いと、制御信号PWM1がローレベルで、且つ、制御信号SR1がハイレベルの期間(1)が発生する。この期間(1)では、PWM低デューティ判定回路2のAND回路30に入力される2つの信号は共にハイレベルになり、AND回路30からフリップフロップ23のS端子に入力される信号はハイレベルになる。
そして、フリップフロップ23のS端子に入力される信号がハイレベルになると、フリップフロップ23のQ_端子からAND回路31に出力される信号がローレベルになる。このフリップフロップ23のQ_端子からAND回路31に出力されるローレベルの信号は、制御信号PWM2がハイレベルからローレベルに切り替わり、インバータ27から1ショットパルス回路21に出力される信号がハイレベルになり、1ショットパルス回路21からフリップフロップ23のR端子にパルスが出力されるまで保持される。すなわち、制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1のハイレベル時間が制御信号SR1のハイレベル時間よりも短いと、制御信号PWM2がハイレベルになっても、AND回路31からゲート制御ロジック部59の1ショットパルス回路3に出力される信号がローレベルに保持される。
従って、制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1のハイレベル時間が制御信号SR1のハイレベル時間よりも短くなるような制御信号PWM1のデューティが非常に小さい場合、制御信号PWM2のハイレベルに対応するハイレベルの制御信号SR2がゲート制御ロジック部59から部分共振型昇圧コンバータ40のスイッチング素子52のゲートに出力されず、その制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、部分共振用スイッチング素子52や昇圧用スイッチング素子46などが停止する。
すなわち、制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1のデューティが非常に小さい場合、昇圧用スイッチング素子46、部分共振用スイッチング素子52、及びスイッチング素子56のそれぞれのオン動作が無視される。
同様に、制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM2のデューティが非常に小さい場合、昇圧用スイッチング素子45、部分共振用スイッチング素子51、及びスイッチング素子55のそれぞれのオン動作が無視される。
これにより、制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1又は制御信号PWM2のデューティが非常に小さい場合、昇圧用スイッチング素子45、部分
共振用スイッチング素子51、及びスイッチング素子55と、昇圧用スイッチング素子46、部分共振用スイッチング素子52、及びスイッチング素子56のどちらかを停止させることができるので、その1周期内におけるスイッチング素子全体のデューティを見かけ上小さくさせることができ、ZVS制御による昇圧用スイッチング素子45、46のオン動作やZCS制御による部分共振用スイッチング素子51、52のオフ動作を行う場合において、制御信号PWM1、2のデューティが非常に小さいときでも昇圧後の電圧Voutを所望な電圧にさせることができる。
共振用スイッチング素子51、及びスイッチング素子55と、昇圧用スイッチング素子46、部分共振用スイッチング素子52、及びスイッチング素子56のどちらかを停止させることができるので、その1周期内におけるスイッチング素子全体のデューティを見かけ上小さくさせることができ、ZVS制御による昇圧用スイッチング素子45、46のオン動作やZCS制御による部分共振用スイッチング素子51、52のオフ動作を行う場合において、制御信号PWM1、2のデューティが非常に小さいときでも昇圧後の電圧Voutを所望な電圧にさせることができる。
また、制御信号PWM1、2の同一の1周期内において、制御信号PWM1又は制御信号PWM2のデューティが非常に小さい場合、その1周期内におけるスイッチング素子全体のデューティを見かけ上小さくさせることができるので、PFM(Pulse Frequency Modulation)制御により昇圧用スイッチング素子45、46などのオン、オフを制御する場合に比べて、高速にスイッチング素子全体のデューティを見かけ上小さくさせることができる。
なお、本実施形態の部分共振型昇圧コンバータ40において、スイッチング素子55、56の代わりにアノードが昇圧用インダクタ43、44に接続されるダイオードを採用してもよい。
また、本実施形態の部分共振型昇圧コンバータ40は、昇圧用インダクタ43及び昇圧用スイッチング素子45などからなるフェーズと、昇圧用インダクタ44及び昇圧用スイッチング素子46などからなるフェーズとを備える2フェーズの部分共振型昇圧コンバータであるが、3フェーズ以上を備える部分共振型昇圧コンバータ40を構成してもよい。3フェーズ以上を備える場合、スイッチング素子全体の見かけ上の最低デューティは、(部分共振時間)×(PWM制御信号の周波数)/(フェーズ数)になる。
以下、部分共振型昇圧コンバータ40の各素子の接続関係を説明する。
昇圧用インダクタ43、44はスイッチング素子55、56を介して互いに並列接続され電源60と負荷61との間に設けられている。コンデンサ41は昇圧用インダクタ43の一方端及び昇圧用インダクタ44の一方端の接続点とグランドとの間に設けられている。コンデンサ42はスイッチング素子55、56の接続点とグランドとの間に設けられている。昇圧用スイッチング素子45のドレインは昇圧用インダクタ43の他方端に接続され、昇圧用スイッチング素子45のソースはグランドに接続されている。昇圧用スイッチング素子46のドレインは昇圧用インダクタ44の他方端に接続され、昇圧用スイッチング素子46のソースはグランドに接続されている。部分共振用インダクタ49の一方端は昇圧用インダクタ43及び昇圧用スイッチング素子45の接続点に接続され、部分共振用インダクタ49の他方端はダイオード53のアノードに接続されている。部分共振用インダクタ50の一方端は昇圧用インダクタ44及び昇圧用スイッチング素子46の接続点に接続され、部分共振用インダクタ50の他方端はダイオード54のアノードに接続されている。部分共振用スイッチング素子51のドレインはダイオード53のカソードに接続され、部分共振用スイッチング素子51のソースはグランドに接続されている。部分共振用スイッチング素子52のドレインはダイオード54のカソードに接続され、部分共振用スイッチング素子52のソースはグランドに接続されている。コンデンサ47は昇圧用インダクタ43及び昇圧用スイッチング素子45の接続点とグランドとの間に設けられ、コンデンサ48は昇圧用インダクタ44及び昇圧用スイッチング素子46の接続点とグランドとの間に設けられている。
昇圧用インダクタ43、44はスイッチング素子55、56を介して互いに並列接続され電源60と負荷61との間に設けられている。コンデンサ41は昇圧用インダクタ43の一方端及び昇圧用インダクタ44の一方端の接続点とグランドとの間に設けられている。コンデンサ42はスイッチング素子55、56の接続点とグランドとの間に設けられている。昇圧用スイッチング素子45のドレインは昇圧用インダクタ43の他方端に接続され、昇圧用スイッチング素子45のソースはグランドに接続されている。昇圧用スイッチング素子46のドレインは昇圧用インダクタ44の他方端に接続され、昇圧用スイッチング素子46のソースはグランドに接続されている。部分共振用インダクタ49の一方端は昇圧用インダクタ43及び昇圧用スイッチング素子45の接続点に接続され、部分共振用インダクタ49の他方端はダイオード53のアノードに接続されている。部分共振用インダクタ50の一方端は昇圧用インダクタ44及び昇圧用スイッチング素子46の接続点に接続され、部分共振用インダクタ50の他方端はダイオード54のアノードに接続されている。部分共振用スイッチング素子51のドレインはダイオード53のカソードに接続され、部分共振用スイッチング素子51のソースはグランドに接続されている。部分共振用スイッチング素子52のドレインはダイオード54のカソードに接続され、部分共振用スイッチング素子52のソースはグランドに接続されている。コンデンサ47は昇圧用インダクタ43及び昇圧用スイッチング素子45の接続点とグランドとの間に設けられ、コンデンサ48は昇圧用インダクタ44及び昇圧用スイッチング素子46の接続点とグランドとの間に設けられている。
1 部分共振型昇圧コンバータ制御回路
2 PWM低デューティ判定回路
3 1ショットパルス回路
4〜6 コンパレータ
7、8 定電圧源
9、10 インバータ
11、12 OR回路
13〜16 NAND回路
17〜20 NOR回路
21、22 1ショットパルス回路
23、24 フリップフロップ
25〜28 インバータ
29〜32 AND回路
40 部分共振型昇圧コンバータ
41、42 コンデンサ
43、44 昇圧用インダクタ
45、46 昇圧用スイッチング素子
47、48 コンデンサ
49、50 部分共振用インダクタ
51、52 部分共振用スイッチング素子
53、54 ダイオード
55、56 スイッチング素子
57 部分共振型昇圧コンバータ制御回路
58、59 ゲート制御ロジック部
60 電源
61 負荷
2 PWM低デューティ判定回路
3 1ショットパルス回路
4〜6 コンパレータ
7、8 定電圧源
9、10 インバータ
11、12 OR回路
13〜16 NAND回路
17〜20 NOR回路
21、22 1ショットパルス回路
23、24 フリップフロップ
25〜28 インバータ
29〜32 AND回路
40 部分共振型昇圧コンバータ
41、42 コンデンサ
43、44 昇圧用インダクタ
45、46 昇圧用スイッチング素子
47、48 コンデンサ
49、50 部分共振用インダクタ
51、52 部分共振用スイッチング素子
53、54 ダイオード
55、56 スイッチング素子
57 部分共振型昇圧コンバータ制御回路
58、59 ゲート制御ロジック部
60 電源
61 負荷
Claims (2)
- 電源と負荷との間に並列接続される第1及び第2の昇圧用インダクタと、前記第1の昇圧用インダクタ及び前記負荷の接続点とグランドとの間に設けられる第1の昇圧用スイッチング素子と、前記第2の昇圧用インダクタ及び前記負荷の接続点と前記グランドとの間に設けられる第2の昇圧用スイッチング素子と、前記第1の昇圧用インダクタと共にトランスを構成し前記第1の昇圧用インダクタ及び前記第1の昇圧用スイッチング素子の接続点に一方端が接続される第1の部分共振用インダクタと、前記第1の部分共振用インダクタの他方端と前記グランドとの間に設けられる第1の部分共振用スイッチング素子と、前記第2の昇圧用インダクタと共にトランスを構成し前記第2の昇圧用インダクタと前記第2の昇圧用スイッチング素子との接続点に一方端が接続される第2の部分共振用インダクタと、前記第2の部分共振用インダクタの他方端と前記グランドとの間に設けられる第2の部分共振用スイッチング素子とを備え、第1の制御信号に基づいて前記第1の昇圧用スイッチング素子及び前記第1の部分共振用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフが制御されると共に、前記第1の制御信号と所定の位相差をもつ第2の制御信号に基づいて前記第2の昇圧用スイッチング素子及び前記第2の部分共振用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフが制御されることにより前記電源の電圧が昇圧されて前記負荷に印加される部分共振型昇圧コンバータにおいて、前記第1の制御信号がハイレベルになると、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオンさせ、前記第1の昇圧用スイッチング素子に印加される電圧が第1の所定電圧以下になると、前記第1の昇圧用スイッチング素子をオンさせ、前記第1の部分共振用スイッチング素子に印加される電圧が第2の所定電圧以下になると、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオフさせ、前記第1の制御信号がローレベルになり、かつ、前記第1の部分共振用スイッチング素子がオフすると、前記第1の昇圧用スイッチング素子をオフさせると共に、前記第2の制御信号がハイレベルになると、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオンさせ、前記第2の昇圧用スイッチング素子に印加される電圧が前記第1の所定電圧以下になると、前記第2の昇圧用スイッチング素子をオンさせ、前記第2の部分共振用スイッチング素子に印加される電圧が前記第2の所定電圧以下になると、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオフさせ、前記第2の制御信号がローレベルになり、かつ、前記第2の部分共振用スイッチング素子がオフすると、前記第2の昇圧用スイッチング素子をオフさせる部分共振型昇圧コンバータ制御回路であって、
前記第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、前記第1の制御信号のハイレベル時間が前記第1の部分共振用スイッチング素子のオン時間よりも短いとき、前記第2の部分共振用スイッチング素子をオンさせないと共に、前記第1及び第2の制御信号の同一の1周期内において、前記第2の制御信号のハイレベル時間が前記第2の部分共振用スイッチング素子のオン時間よりも短いとき、前記第1の部分共振用スイッチング素子をオンさせない、
ことを特徴とする部分共振型昇圧コンバータ制御回路。 - 請求項1に記載の部分共振型昇圧コンバータ制御回路であって、
前記第1の昇圧用インダクタと前記負荷との間に設けられる第1の降圧用スイッチング素子及び前記第2の昇圧用インダクタと前記負荷との間に設けられる第2の降圧用スイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御することにより前記負荷から出力される電圧を降圧して前記電源に印加させる
ことを特徴とする部分共振型昇圧コンバータ制御回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008256572A JP2010088245A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 部分共振型昇圧コンバータ制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008256572A JP2010088245A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 部分共振型昇圧コンバータ制御回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010088245A true JP2010088245A (ja) | 2010-04-15 |
Family
ID=42251645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008256572A Withdrawn JP2010088245A (ja) | 2008-10-01 | 2008-10-01 | 部分共振型昇圧コンバータ制御回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010088245A (ja) |
-
2008
- 2008-10-01 JP JP2008256572A patent/JP2010088245A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9893622B2 (en) | Multi-level step-up converter topologies, control and soft start systems and methods | |
US9088211B2 (en) | Buck-boost converter with buck-boost transition switching control | |
US8000117B2 (en) | Buck boost function based on a capacitor bootstrap input buck converter | |
JP4997891B2 (ja) | Dc−dcコンバータ及びdc−dcコンバータの制御方法 | |
US9041372B2 (en) | Wide output voltage range switching power converter | |
JP2007259599A (ja) | スイッチングレギュレータ | |
JP2010110070A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP2010068671A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP2009148111A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
US8638082B2 (en) | Control circuit for step-down and boost type switching supply circuit and method for switching supply circuit | |
JP5865028B2 (ja) | Dcーdcコンバータ | |
CN111614238B (zh) | 多相直流对直流电源转换器及其驱动方法 | |
JP2016019455A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP2007124850A (ja) | Dc/dcコンバータ | |
JP2017147787A (ja) | 多出力dc−dcコンバータ | |
JP2009254009A (ja) | Dc−dcコンバータおよび電源制御用半導体集積回路 | |
JP2006014559A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP2011097732A (ja) | 昇降圧回路 | |
JP5304173B2 (ja) | 電源電圧制御回路及びdc−dcコンバータ | |
JP2009225642A (ja) | 電源装置および半導体集積回路装置 | |
JP2010004704A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP6253344B2 (ja) | 昇降圧dc/dcコンバータおよびその制御回路、制御方法、それを用いた電子機器 | |
JP5584092B2 (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP5719404B2 (ja) | 電源電圧制御回路及び電源電圧制御方法 | |
JP2010273446A (ja) | 電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20111206 |