JP2011139587A - Multi-current resonant converter and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多重電流共振型コンバータ、及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、家電製品や事務機器等の電子機器製品における電源制御装置に関するものであり、特に、LLC電流共振型コンバータの低消費電力化技術に関するものである。 The present invention relates to a multiple current resonance type converter and an image forming apparatus, and more particularly to a power supply control device in electronic equipment products such as home appliances and office equipment, and in particular, low power consumption of an LLC current resonance type converter. Is related to the technology.
近年、地球温暖化による環境問題に対処するために、大量消費型社会から省エネ型社会への転換が切望されている。その一環として、一般家庭及び企業で使用される家電製品や事務機器等の電子機器製品の低消費電力化が進んでいる。従って、これらに使用されている電源装置においても電力変換効率の高効率化の要求が強く、特に、スイッチング損失の少ない電流共振型コンバータが注目されている。この電流共振型コンバータの代表例として、非特許文献1に紹介されているLLC電流共振型コンバータがある。
In recent years, a shift from a mass-consumption society to an energy-saving society has been eagerly desired in order to cope with environmental problems caused by global warming. As part of such efforts, power consumption of electronic devices such as home appliances and office equipment used in general households and businesses has been reduced. Therefore, there is a strong demand for higher power conversion efficiency in the power supply devices used in these devices, and in particular, current resonance converters with low switching loss are attracting attention. As a typical example of this current resonance type converter, there is an LLC current resonance type converter introduced in Non-Patent
図9は従来のLLC電流共振型コンバータの基本回路図であり、図10は重負荷でのLLC電流共振型コンバータの動作を示すタイミングチャートである。
VG1はMOSFET102のゲート信号、VG2はMOSFET103のゲート信号、VT1はトランス1次側インダクタンス104、105、直列共振コンデンサ106の直列回路の両端電圧、Icrは直列回路に流れる電流、Id1とId2は出力整流ダイオード109と110それぞれに流れる電流、VT2はトランス2次側インダクタンス107、108の両端電圧である。
スイッチング動作は、MOSFET102と103を交互にON/OFFし、その切り替え間には、MOSFET102と103が共にOFFしているデッドタイム201、202(図10)が設けられる。このデッドタイム期間中でのトランスへの電流供給は、MOSFET102もしくは103のボディダイオードによって行われ、トランス1次側電圧VT1は、Vin+Vfもしくは0−Vf(Vfはボディダイオードの順方向電圧)にクランプされる。この状態(ドレイン・ソース間電圧がVf)で、MOSFET102またはMOSFET103がONするので、MOSFETによる電圧損失は非常に少なくすることが出来る(図10の203、204で示すZVS)。
FIG. 9 is a basic circuit diagram of a conventional LLC current resonant converter, and FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the LLC current resonant converter under heavy load.
VG1 is a gate signal of the
In the switching operation,
また、LLC電流共振型コンバータの電流共振波形Icrは、図9に示すように、漏れインダクタンス104・励磁インダクタンス105と直列共振コンデンサ106よる共振、及び2次側出力回路の状態によって共振状態が変化するものであり、その基本成分である漏れインダクタンス104と直流共振コンデンサ106による共振成分が、2次側インダクタンス107・108に伝えられる。このため出力整流ダイオード109・110の電流波形Id1とId2は正弦波の半波に近い状態になる(図10参照)。よって、ダイオードの極性反転による損失も非常に少なくすることが出来る(ZCS)。また、電流波形が正弦波に近いことから低ノイズ特性であることも注目される大きな要素である。
このような電流共振型コンバータを利用した従来技術として、特許文献1などがあり、特許文献1では、無負荷時に出力電圧を低下させ、無負荷での損失を低減させたものであり、プリンタの待機状態での電源消費電力の削減を目指したものである。
Further, as shown in FIG. 9, the resonance state of the current resonance waveform Icr of the LLC current resonance type converter changes depending on the resonance by the
As a conventional technique using such a current resonance type converter, there is
上記で説明したとおり、従来の電流共振型コンバータは、MOSFETによる電圧損失や、ダイオードの極性反転による損失を非常に少なくするといった優れた点もあるが、以下で説明する問題点を含んでいる。
即ち、図9に示した従来の電流共振コンバータのトランス1次側電圧VT1は、矩形波であり、式1のように表すことが出来る。
・・・(式1)
ここで、Vinは直流入力電圧振幅、Tswは矩形波の周期(スイッチング周期)、nは整数である。
電流共振型コンバータのトランス1次側から2次側へのエネルギーの伝達は、式1の基本波成分である正弦波(Sin波)となる。このため、電流共振型コンバータの2次側インダクタンスの出力電流は、図10のId1・Id2のように正弦波の半波となり、また出力電流の休止期間もあるため、電流波形のピーク電流は、負荷電流に対して、√2×(出力電流周期)/(出力電流供給期間×2)となる。
As described above, the conventional current resonance type converter has an excellent point that the voltage loss due to the MOSFET and the loss due to the polarity inversion of the diode are extremely reduced, but includes the problems described below.
That is, the transformer primary-side voltage VT1 of the conventional current resonance converter shown in FIG. 9 is a rectangular wave and can be expressed as
... (Formula 1)
Here, Vin is a DC input voltage amplitude, Tsw is a rectangular wave period (switching period), and n is an integer.
Transmission of energy from the transformer primary side to the secondary side of the current resonance type converter becomes a sine wave (Sin wave) which is a fundamental wave component of
しかし、電流波形のピーク電流が高くなると、出力整流ダイオードや出力平滑コンデンサでのエネルギー損失が増え、また、出力電圧に乗るリップル電圧も大きくなる等の影響により、低消費電力化を図る点で問題が発生する。
また、特許文献1に開示されている従来技術は、無負荷時に出力電圧を低下させ、無負荷での損失を低減させる技術であり、重負荷時での損失を低減することについてはあまり寄与しないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電流共振波形の基本成分のピーク電流に高調波電流の重畳もしくはピーク電流と逆特性の電圧をバイアスすることにより、回路を簡略化してピーク電流を小さくして低消費電力化を図った多重電流共振型コンバータを提供することを目的とする。
However, when the peak current of the current waveform increases, energy loss at the output rectifier diode and output smoothing capacitor increases, and the ripple voltage on the output voltage also increases. Will occur.
The prior art disclosed in
The present invention has been made in view of such a problem, and by simplifying the circuit by superimposing a harmonic current on the peak current of the basic component of the current resonance waveform or biasing a voltage having a characteristic opposite to that of the peak current, It is an object of the present invention to provide a multiple current resonance type converter in which current is reduced to reduce power consumption.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、直流電圧源の出力端子とGND端子との間に直列接続された第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子と、該第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子の中点において前記第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子を交互にON/OFFすることで電流が供給される1次巻き線と、該1次巻き線と該1次巻き線に直列接続した第1のコンデンサとを備えて構成される電流共振回路と、該電流共振回路の共振動作によって電圧が誘起される2次巻き線と、該2次巻き線の出力を平滑する平滑回路と、を有した多重電流共振型コンバータであって、前記直流電圧源の出力端子と前記第1のスイッチ素子間にインダクタを挿入し、該インダクタからの出力と前記GND端子間に第2のコンデンサ及び第3のコンデンサを直列接続し、該第2のコンデンサ及び第3コンデンサの中点を前記電流共振回路に接続して構成される高調波用共振回路を備え、前記電流共振回路の共振電流に前記高調波用共振回路の共振電流を重畳することで、該共振電流のピーク電流を低減することを特徴とする。 In order to solve this problem, the present invention provides a first switch element and a second switch element connected in series between an output terminal and a GND terminal of a DC voltage source, and the first switch element, A primary winding to which a current is supplied by alternately turning on and off the first switch element and the second switch element at a midpoint between the switch element and the second switch element; and A current resonance circuit including a first capacitor connected in series to the primary winding; a secondary winding in which a voltage is induced by a resonance operation of the current resonance circuit; and A multi-current resonant converter having a smoothing circuit for smoothing an output, wherein an inductor is inserted between an output terminal of the DC voltage source and the first switch element, and an output from the inductor and the GND terminal In between A harmonic resonance circuit configured by connecting a sensor and a third capacitor in series, and connecting a midpoint of the second capacitor and the third capacitor to the current resonance circuit, the resonance current of the current resonance circuit The peak current of the resonance current is reduced by superimposing the resonance current of the harmonic resonance circuit on the resonance current.
請求項2は、直流電圧源の出力端子とGND端子との間に直列接続された第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子と、該第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子の中点において前記第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子を交互にON/OFFすることで電流が供給される1次巻き線と、該1次巻き線と該1次巻き線に直列接続した第1のコンデンサとを備えて構成される電流共振回路と、該電流共振回路の共振動作によって電圧が誘起される2次巻き線と、該2次巻き線の出力を平滑する平滑回路と、を有した多重電流共振型コンバータであって、前記直流電圧源の出力端子とGND端子間に第2のコンデンサ及び第3のコンデンサを直列接続し、該第2のコンデンサ及び第3のコンデンサの中点を前記電流共振回路に接続し、更に、前記直流電圧源の出力端子とGND端子間に第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子を直列接続し、前記第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子の中点と前記第2のコンデンサ及び第3のコンデンサの中点との間にインダクタを接続し、前記第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子を交互にON/OFFすることで前記電流共振回路にバイアス電流を加えて、前記共振電流のピーク電流を低減することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the first switch element and the second switch element connected in series between the output terminal and the GND terminal of the DC voltage source, and the midpoint of the first switch element and the second switch element The primary winding to which a current is supplied by alternately turning on and off the first switching element and the second switching element in the first winding, and the first winding connected in series to the primary winding and the primary winding. And a secondary winding in which a voltage is induced by the resonance operation of the current resonance circuit, and a smoothing circuit that smoothes the output of the secondary winding. A multiple current resonance type converter, wherein a second capacitor and a third capacitor are connected in series between an output terminal and a GND terminal of the DC voltage source, and a midpoint of the second capacitor and the third capacitor is Connect to current resonance circuit Further, a third switch element and a fourth switch element are connected in series between the output terminal and the GND terminal of the DC voltage source, and the midpoint of the third switch element and the fourth switch element are connected to the second switch element. An inductor is connected between the middle point of the capacitor and the third capacitor, and a bias current is applied to the current resonance circuit by alternately turning on and off the third switch element and the fourth switch element, The peak current of the resonance current is reduced.
請求項3は、前記第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子のON/OFFタイミングは、前記第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子のON/OFFタイミング信号をn分周して得たn分周期間の任意タイミングにより制御することを特徴とする。
請求項4は、請求項1乃至3の何れか一項に記載の多重電流共振型コンバータを電源制御装置として備えたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the ON / OFF timing of the third switch element and the fourth switch element is obtained by dividing the ON / OFF timing signal of the first switch element and the second switch element by n. Control is performed at an arbitrary timing between n minutes.
According to a fourth aspect of the present invention, the multiple current resonance type converter according to any one of the first to third aspects is provided as a power supply control device.
本発明によれば、インダクタと2つのコンデンサでエネルギー伝搬の基本波の3次高調波を作り、その高調波を基本波に重畳させるので、簡単な回路で且つピーク電流を低減することができる。
また、2つのスイッチング素子のON/OFFタイミングに同期して、基本波と逆特性の信号を作り、その信号を基本波に重畳させるので、負荷条件などに影響されることなく、ピーク電流を低減することができる。
また、2つのスイッチング素子のON/OFFタイミングを任意としているので、最適な条件でピーク電流を低減することができる。
According to the present invention, the third harmonic of the fundamental wave of energy propagation is generated by the inductor and the two capacitors, and the harmonic is superimposed on the fundamental wave, so that the peak current can be reduced with a simple circuit.
In addition, in synchronization with the ON / OFF timing of the two switching elements, a signal with a characteristic opposite to that of the fundamental wave is created and superimposed on the fundamental wave, reducing peak current without being affected by load conditions. can do.
In addition, since the ON / OFF timing of the two switching elements is arbitrary, the peak current can be reduced under optimum conditions.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
図1は本発明の第1の実施形態に係る多重電流共振型コンバータを説明するための基本回路図である。この多重電流共振型コンバータ50は、直流電圧源の出力端子30とGND端子31間に直列接続して設けられたMOSFET2(第1のスイッチ素子)及びMOSFET3(第2のスイッチ素子)と、MOSFET2、3の中点AからMOSFET2、3が信号VG1とVG2により交互にON/OFFすることで電流が供給される漏れインダクタ4(以下、単にインダクタと呼ぶ)、励磁インダクタ5(以下、単にインダクタと呼ぶ)(1次巻き線)と、インダクタ4、インダクタ5と、それらに直列接続した直列共振コンデンサ6(以下、単にコンデンサと呼ぶ)(第1のコンデンサ)とを備えて構成される電流共振回路32と、電流共振回路32の共振動作によって電圧が誘起される2次側インダクタ7、8(以下、単にインダクタと呼ぶ)(2次巻き線)と、インダクタ7、8の出力を平滑する出力整流ダイオード9、10(以下、単にダイオードと呼ぶ)及び出力平滑コンデンサ11(以下、単にコンデンサと呼ぶ)(平滑回路34)と、を有した多重電流共振型コンバータ50であって、直流電圧源の出力端子30とMOSFET2間にインダクタ16を挿入し、インダクタ16からの出力とGND端子31間にコンデンサ14(第2のコンデンサ)及びコンデンサ15(第3のコンデンサ)を直列接続し、コンデンサ14と15の中点Bをコンデンサ6(電流共振回路32)の一端に接続して構成される高調波用共振回路33を備え、電流共振回路32の共振電流に高調波用共振回路33の共振電流を重畳することで、共振電流のピーク電流を低減する。
FIG. 1 is a basic circuit diagram for explaining a multiple current resonance type converter according to a first embodiment of the present invention. The multiple current
即ち、高周波トランス13の2次側は、2次側インダクタ7、8と出力整流ダイオード9、10、出力平滑用コンデンサ11によりセンタータップを構成する。高周波トランス13の1次側は、トランス1次側インダクタ4、5と直列共振コンデンサ6で従来と同等の電流共振回路を構成する。
本発明においては更に、MOSFET2、3にコンデンサ14、15をハーフブリッチの構成で接続して、更にコンデンサ14、15と合わせて電圧共振するインダクタ16をVinラインに挿入する。このコンデンサ14、15とインダクタ16の値は、漏れインダクタンス4と直列共振コンデンサ6の共振周波数の3次高調波になるように設定されている。
That is, the secondary side of the
Further, in the present invention,
図2は基本波、3次高調波、重畳波の関係を示す図である。この図から明らかな通り、基本波35に3次高調波37が重畳すると、重畳波36が生成される。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the fundamental wave, the third harmonic, and the superimposed wave. As is apparent from this figure, when the third harmonic 37 is superimposed on the fundamental wave 35, a superimposed wave 36 is generated.
図3は本発明の第1の実施形態に係る多重電流共振型コンバータのタイミングチャートである。本タイミングチャートは、図9に示した従来の電流共振型コンバータと同一条件で想定しており、動作タイミングも同じにしている。VG1はMOSFET2のゲート信号、VG2はMOSFET3のゲート信号、VT1はトランス1次側インダクタンス4、5の電圧波形、Icrはインダクタ4、5とコンデンサ6で構成される直列回路に流れる電流、Id1とId2は出力整流ダイオード9、10それぞれに流れる電流、VT2はトランス2次側インダクタンス7、8の両端電圧である。
図1の回路構成において、トランス13に流れる電流Icrには、インダクタ16とコンデンサ14もしくはコンデンサ15による共振電流が重畳される。このため、2次側出力電流Id1とId2にも3次高調波電流が重畳され、更にトランスによって積分された電流波形となり、正弦波に比較してピーク電流が小さい電流を得ることが出来る。
FIG. 3 is a timing chart of the multiple current resonance type converter according to the first embodiment of the present invention. This timing chart is assumed under the same conditions as the conventional current resonance type converter shown in FIG. 9, and the operation timing is also the same. VG1 is a gate signal of MOSFET2, VG2 is a gate signal of MOSFET3, VT1 is a voltage waveform of transformer
In the circuit configuration of FIG. 1, the resonance current from the
図4は本発明の第2の実施形態に係る多重電流共振型コンバータを説明するための基本回路図である。同じ構成要素には図1と同じ参照番号を付して説明する。この多重電流共振型コンバータ51は、直流電圧源の出力端子30とGND端子31間に直列接続して設けられたMOSFET2(第1のスイッチ素子)及びMOSFET3(第2のスイッチ素子)と、MOSFET2、3の中点aからMOSFET2、3が信号VG1とVG2により交互にON/OFFすることで電流が供給されるインダクタ4、5(1次巻き線)と、インダクタ4、5とインダクタ4、5に直列接続したコンデンサ6(第1のコンデンサ)とを備えて構成される電流共振回路32と、電流共振回路32の共振動作によって電圧が誘起されるインダクタ7、8(2次巻き線)と、インダクタ7、8の出力を平滑するダイオード9、10及びコンデンサ11(平滑回路34)と、を有した多重電流共振型コンバータ51であって、直流電圧源の出力端子30とGND端子31間にコンデンサ14(第2コンデンサ)及びコンデンサ15(第3のコンデンサ)を直列接続し、コンデンサ14、15の中点dを電流共振回路32に接続し、更に、直流電圧源の出力端子30とGND端子31間にMOSFET17(第3のスイッチ素子)及びMOSFET18(第4のスイッチ素子)を直列接続し、MOSFET17、18の中点bとコンデンサ14、15の中点dとの間にインダクタ16を接続し、MOSFET17、18を交互に信号VG3とVG4でON/OFFすることで、電流共振回路32にバイアス電流を加えて、共振電流のピーク電流を低減する。
FIG. 4 is a basic circuit diagram for explaining a multiple current resonance type converter according to a second embodiment of the present invention. The same components will be described with the same reference numerals as in FIG. The multiple current
即ち、高周波トランス13の2次側は、2次側インダクタ7、8と出力整流ダイオード9、10、出力平滑用コンデンサ11によりセンタータップを構成する。
高周波トランス13の1次側は、漏れインダクタンス4と励磁インダクタンス5と直列共振コンデンサ6で従来と同等の電流共振回路を構成し、図1と同様に、MOSFET2、3にハーフブリッチの構成で接続して、更にコンデンサ14、15の中点dにバイアス電流を加えるインダクタ16が接続され、インダクタ16は、MOSFET17、18のON/OFF制御で駆動される。
That is, the secondary side of the
On the primary side of the high-
図5は本発明の第2の実施形態に係る多重電流共振型コンバータのタイミングチャートである。本タイミングチャートは、図9に示した従来の電流共振型コンバータと同一条件で想定しており、動作タイミングも同じにしている。VG1はMOSFET2のゲート信号、VG2はMOSFET3のゲート信号、VG3はMOSFET17のゲート信号、VG4はMOSFET18のゲート信号、aは図4記入のポイントでの電圧波形、bは図4記入のポイントでの電圧波形、b´は図4記入のポイントでの電流波形、Icrはトランス1次側インダクタ4、5と直列共振コンデンサ6に流れる電流、Id1は出力ダイオード9の電流波形、図中cで記入されている点線は従来のLLC電流共振型コンバータの電流波形で、比較のため記入した。
図4では、MOSFET17、18のON/OFF制御タイミングをMOSFET2、3のタイミングから90°進めて制御している。これによって、インダクタ16に加えられる電圧はbのようになり、流れる電流はb´のようになる。また、図4中d点において、トランス13に流れる電流Icrとインダクタ16に流れる電流が合成される。ここで、d点の電圧は、インダクタ16に流れる電流増加があるため、従来の電圧値より高くなり、結果、トランス1次側インダクタ4、5と直列共振コンデンサ6の両端電圧がb´に反比例して減少し、インダクタ16のピーク電流が抑えられ、2次側出力電流Id1とId2のピーク電流も減少する。
FIG. 5 is a timing chart of the multiple current resonance type converter according to the second embodiment of the present invention. This timing chart is assumed under the same conditions as the conventional current resonance type converter shown in FIG. 9, and the operation timing is also the same. VG1 is the gate signal of MOSFET2, VG2 is the gate signal of MOSFET3, VG3 is the gate signal of MOSFET17, VG4 is the gate signal of MOSFET18, a is the voltage waveform at the points shown in FIG. 4, and b is the voltage at the points shown in FIG. Waveform, b 'is a current waveform at the point shown in FIG. 4, Icr is a current flowing through the transformer
In FIG. 4, the ON / OFF control timing of the
図6は本発明の第3の実施形態に係る多重電流共振型コンバータのタイミングチャートである。本発明による基本回路図は図4と同じであるが、MOSFET17、18のON/OFF制御の方法で動作は異なる。即ち、MOSFET17、18のON/OFFタイミングは、MOSFET2、3のON/OFFタイミング信号をn(本実施形態ではn=16)分周して得た16分周期間の任意タイミングにより制御する。
VG1はMOSFET2のゲート信号、VG2はMOSFET3のゲート信号、VG3はMOSFET17のゲート信号、VG4はMOSFET18のゲート信号、aは図4記入のポイントでの電圧波形、bは図4記入のポイントでの電圧波形、b´は図4記入のポイントでの電流波形、Icrはトランス1次側インダクタ4、5と直列共振コンデンサ6に流れる電流、Id1・Id2は出力ダイオード9、10の電流波形、図中cで記入されている点線は従来のLLC電流共振型コンバータの電流波形で、比較のため記入した。
第3の実施形態においては、MOSFET2、3、17、18のスイッチング分解能を微細化し、ピーク電流が発生するタイミングのピンポイントにMOSFET17、18によって電流バイアスを加えて、トランス1次側インダクタ4、5と直列共振コンデンサ6の両端電圧を低下させる。
FIG. 6 is a timing chart of the multiple current resonance type converter according to the third embodiment of the present invention. The basic circuit diagram according to the present invention is the same as that shown in FIG. That is, the ON / OFF timing of the
VG1 is the gate signal of MOSFET2, VG2 is the gate signal of MOSFET3, VG3 is the gate signal of MOSFET17, VG4 is the gate signal of MOSFET18, a is the voltage waveform at the points shown in FIG. 4, and b is the voltage at the points shown in FIG. Waveform, b 'is a current waveform at the point indicated in FIG. 4, Icr is a current flowing through the transformer
In the third embodiment, the switching resolution of the
<実施例>
図7は第1の実施形態に係る多重電流共振型コンバータを使用したコンバータの実施例を示す図である。尚、第2の実施形態及び第3の実施形態に関して、その特徴とする構成以外は第1の実施形態と何ら変わらない。
本発明においては、従来のLLC電流共振型コンバータに高調波用共振コンデンサ14、15、高調波用共振インダクタ16を加えた形で構成され、スイッチング制御IC25は従来からある汎用ICにて実施できる。
図7の回路は商用交流電源(AC100V)が入力され、ダイオードブリッジ26によって全波整流され、入力平滑コンデンサ1によって、直流電圧(DC141V)を得る。
LLC電流共振型コンバータでは、直流電圧を2つのMOSFET2、3で交互にON/OFFを繰り返すことで、1次側インダクタ5と電流共振コンデンサ6の直列回路に矩形波の電圧を加え電流共振させる。このときMOSFET2、3の制御はスイッチング制御IC25によってなされ、スイッチング制御IC25では、MOSFET2、3が同時にONしないデッドタイムの制御(これによってボディダイオードによる通電期間が出来、ZVS動作が可能になる。)や出力電圧からのフィードバック信号に応じたスイッチング周波数の調整等が行われる。
また、出力からのフィードバック信号は、出力に付加されているシャントレギュレータ23の基準電圧と分圧抵抗20、21で得られた電圧との差を増幅して、フォトカプラ24のフォトダイオードに加えられ、フォトトランジスタのON抵抗として伝えられる。このフィードバック制御によって、負荷によらず任意に設定した一定の電圧を得ることが出来る。
<Example>
FIG. 7 is a diagram showing an example of a converter using the multiple current resonance type converter according to the first embodiment. The second embodiment and the third embodiment are the same as those of the first embodiment except for the characteristic configuration.
In the present invention, the conventional LLC current resonance type converter is added with the
The circuit shown in FIG. 7 receives a commercial AC power supply (AC 100 V), is full-wave rectified by the
In the LLC current resonance type converter, the DC voltage is alternately turned on / off by the two
Further, the feedback signal from the output amplifies the difference between the reference voltage of the
図8は、本発明の多重電流共振型コンバータを電源制御装置として使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図である。この画像形成装置は、レーザにより感光体に潜像を書き込むレーザ書き込み部121と、レーザ書き込み部121により表面に帯電された電荷を露光し、潜像を形成する感光体122と、感光体122上の残存トナーを除去するクリーナ123と、感光体122上を一様に帯電する帯電チャージャ124と、感光体の潜像にトナー像を形成する現像器125と、トナー像を記録紙に転写する転写ドラム126と、トナー像を記録紙側に引き寄せるための電荷を発生する転写チャージャ127と、記録紙上に転写されたトナー像を固着する定着装置128と、外部からの記録情報を制御する情報処理部129と、記録紙を収納し、1枚ずつ給紙する給紙装置130と、定着された記録紙を排紙する排紙トレイ131と、外部とのインターフェースを司る通信ポート132と、本発明に係る電源装置133と、から構成されている。尚、本画像形成装置の動作については、公知であるので説明を省略する。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic structure of an image forming apparatus using the multiple current resonance type converter of the present invention as a power supply control device. The image forming apparatus includes a
1 入力平滑コンデンサ、2 MOSFET、3 MOSFET、4 漏れインダクタ、5 励磁インダクタ、6 直列共振コンデンサ、7 2次側インダクタ、8 2次側インダクタ、9 出力整流ダイオード、10 出力整流ダイオード、11 出力平滑コンデンサ、12 負荷抵抗、13 高周波トランス、14 コンデンサ、15 コンデンサ、16 インダクタ、17 MOSFET、18 MOSFET、19 シャントレギュレータ、20 分圧抵抗、21 分圧抵抗、24 フォトカプラ、25 スイッチング制御IC、26 ダイオードブリッジ、30 出力端子、31 GND端子、32 電流共振回路、33 高調波用共振回路、34 平滑回路、50 多重電流共振型コンバータ 1 input smoothing capacitor, 2 MOSFET, 3 MOSFET, 4 leakage inductor, 5 excitation inductor, 6 series resonant capacitor, 7 secondary inductor, 8 secondary inductor, 9 output rectifier diode, 10 output rectifier diode, 11 output smoothing capacitor , 12 Load resistance, 13 High-frequency transformer, 14 capacitor, 15 capacitor, 16 inductor, 17 MOSFET, 18 MOSFET, 19 shunt regulator, 20 voltage divider resistor, 21 voltage divider resistor, 24 photocoupler, 25 switching control IC, 26 diode bridge , 30 Output terminal, 31 GND terminal, 32 Current resonance circuit, 33 Harmonic resonance circuit, 34 Smoothing circuit, 50 Multiple current resonance type converter
Claims (4)
該第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子の中点において前記第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子を交互にON/OFFすることで電流が供給される1次巻き線と、
該1次巻き線と該1次巻き線に直列接続した第1のコンデンサとを備えて構成される電流共振回路と、
該電流共振回路の共振動作によって電圧が誘起される2次巻き線と、
該2次巻き線の出力を平滑する平滑回路と、を有した多重電流共振型コンバータであって、
前記直流電圧源の出力端子と前記第1のスイッチ素子間にインダクタを挿入し、該インダクタからの出力と前記GND端子間に第2のコンデンサ及び第3のコンデンサを直列接続し、該第2のコンデンサ及び第3コンデンサの中点を前記電流共振回路に接続して構成される高調波用共振回路を備え、前記電流共振回路の共振電流に前記高調波用共振回路の共振電流を重畳することで、該共振電流のピーク電流を低減することを特徴とする多重電流共振型コンバータ。 A first switch element and a second switch element connected in series between the output terminal of the DC voltage source and the GND terminal;
A primary winding to which a current is supplied by alternately turning on and off the first switch element and the second switch element at a midpoint between the first switch element and the second switch element;
A current resonance circuit comprising the primary winding and a first capacitor connected in series to the primary winding;
A secondary winding in which a voltage is induced by the resonant operation of the current resonant circuit;
A multi-current resonant converter having a smoothing circuit for smoothing the output of the secondary winding,
An inductor is inserted between the output terminal of the DC voltage source and the first switch element, and a second capacitor and a third capacitor are connected in series between the output from the inductor and the GND terminal, and the second capacitor A harmonic resonance circuit configured by connecting a middle point of a capacitor and a third capacitor to the current resonance circuit, and superimposing the resonance current of the harmonic resonance circuit on the resonance current of the current resonance circuit; A multiple current resonance type converter that reduces the peak current of the resonance current.
該第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子の中点において前記第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子を交互にON/OFFすることで電流が供給される1次巻き線と、
該1次巻き線と該1次巻き線に直列接続した第1のコンデンサとを備えて構成される電流共振回路と、
該電流共振回路の共振動作によって電圧が誘起される2次巻き線と、
該2次巻き線の出力を平滑する平滑回路と、を有した多重電流共振型コンバータであって、
前記直流電圧源の出力端子とGND端子間に第2のコンデンサ及び第3のコンデンサを直列接続し、該第2のコンデンサ及び第3のコンデンサの中点を前記電流共振回路に接続し、更に、前記直流電圧源の出力端子とGND端子間に第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子を直列接続し、前記第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子の中点と前記第2のコンデンサ及び第3のコンデンサの中点との間にインダクタを接続し、前記第3のスイッチ素子及び第4のスイッチ素子を交互にON/OFFすることで前記電流共振回路にバイアス電流を加えて、前記共振電流のピーク電流を低減することを特徴とする多重電流共振型コンバータ。 A first switch element and a second switch element connected in series between the output terminal of the DC voltage source and the GND terminal;
A primary winding to which a current is supplied by alternately turning on and off the first switch element and the second switch element at a midpoint between the first switch element and the second switch element;
A current resonance circuit comprising the primary winding and a first capacitor connected in series to the primary winding;
A secondary winding in which a voltage is induced by the resonant operation of the current resonant circuit;
A multi-current resonant converter having a smoothing circuit for smoothing the output of the secondary winding,
A second capacitor and a third capacitor are connected in series between the output terminal and the GND terminal of the DC voltage source, and a midpoint of the second capacitor and the third capacitor is connected to the current resonance circuit; A third switch element and a fourth switch element are connected in series between the output terminal and the GND terminal of the DC voltage source, and a midpoint of the third switch element and the fourth switch element, the second capacitor, An inductor is connected to the middle point of the third capacitor, and a bias current is applied to the current resonance circuit by alternately turning on and off the third switch element and the fourth switch element, and the resonance A multi-current resonance converter characterized by reducing a peak current.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015014142A1 (en) * | 2013-08-02 | 2015-02-05 | Tao Shunzhu | Integrated inductor resonant converter |
JP2016213996A (en) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | Tdk株式会社 | Resonance converter and switching power supply device |
CN108832890A (en) * | 2018-07-30 | 2018-11-16 | 浙江人和光伏科技有限公司 | A kind of photovoltaic component terminal box rapidly switched off |
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- 2009-12-28 JP JP2009297685A patent/JP2011139587A/en active Pending
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