JP2013048553A - 昇圧チョッパ回路の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入出力間にリアクトル11およびブロッキングダイオード12が直列接続され、入出力間に単一のスイッチング素子13が並列接続され、スイッチング素子13のオンオフにより入力電圧VINを所定の昇圧比でもって昇圧した固定値の出力電圧VOUTを生成し、スイッチング素子13のオン時間TONを演算式TON=ILA×2L/VINで算出し、オン時間TONに基づいて、スイッチング素子13のスイッチング周期Tを演算式T=TON×VOUT/(VOUT−VIN)で算出すると共に、スイッチング素子13の両端電圧をそのスイッチング素子13がオンする直前で検出し、両端電圧が入力電圧に近似する不連続モードでスイッチング素子13をオンさせ、スイッチング素子13を零電流スイッチングする。
【選択図】図1
Description
IL=(VIN/L)×t・・・(1)
となり、ここで、Lはリアクトル11のリアクタンスである。TON<t<Tにおいて、
IL=(VIN/L)×TON−{(VOUT−VIN)/L×(t−TON)}
となる。従って、スイッチング素子13を零電流スイッチングで制御するためには、t=Tで上記(2)式のIL=0であることが条件となる。つまり、(2)式より、
(1/L)×{VIN×TON+(VOUT−VIN)×(TON−T)}=0
T=TON×VOUT/(VOUT−VIN)・・・(3)
また、上記(1)式からt=TONのとき、リアクトル電流ILは最大となり、その平均電流、つまり、固定値の出力電圧VOUTを生成するための電流指令値ILAは、
ILA=ILP/2=TON×VIN/2L・・・(4)
この上記(4)式から、
TON=ILA×2L/VIN・・・(5)
となり、固定値の出力電圧VOUTを生成するための電流指令値ILAから、スイッチング素子13のオン時間TONを算出することができる。また、このスイッチング素子13のオン時間TONに基づいて、上記(3)式からスイッチング素子13のスイッチング周期Tを算出することにより、スイッチング素子13を零電流スイッチングで制御することができる。
が零となる点Pでスイッチング素子13をオンさせる零電流スイッチングを実現する。ここで、前述の所定時間Δtは、スイッチング素子ターンオフ動作時間以上に設定すればよ
い。
ことにより、従来のように昇圧チョッパ回路に付属回路を設けることなく、単純な回路構成でスイッチング損失を低減したソフトスイッチングを実現できる。
IL={(VIN−VOUT)/L}×t・・・(6)
となり、ここで、Lはリアクトル21のリアクタンスである。TON<t<Tにおいて、
IL={(VIN−VOUT)/L}×TON−{(VOUT/L)×(t−TON)}
となる。従って、スイッチング素子23を零電流スイッチングで制御するためには、t=Tで上記(7)式のIL=0であることが条件となる。つまり、(7)式より、
(1/L)×{(VIN−VOUT)×TON+VOUT×(TON−t)}=0
T=TON×VIN/VOUT・・・(8)
また、上記(6)式からt=TONのとき、リアクトル電流ILは最大となり、その平均電流、つまり、出力電圧VOUTを生成するための電流指令値ILAは、
ILA=ILP/2=TON×(VIN−VOUT)/2L・・・(9)
この上記(9)式から、
TON=ILA×2L/(VIN−VOUT)・・・(10)
となり、出力電圧VOUTを生成するための電流指令値ILAから、スイッチング素子23のオン時間TONを算出することができる。また、このスイッチング素子23のオン時間TONに基づいて、上記(8)式からスイッチング素子23のスイッチング周期Tを算出することにより、スイッチング素子23を零電流スイッチングで制御することができる。
る点Qでスイッチング素子23をオンさせる零電流スイッチングを実現する。ここで、前述の所定時間Δtは、スイッチング素子ターンオフ動作時間以上に設定すればよい。
させることにより、従来のように降圧チョッパ回路に付属回路を設けることなく、単純な回路構成でスイッチング損失を低減したソフトスイッチングを実現できる。
12,22 ブロッキングダイオード
13,23 スイッチング素子
VSW スイッチング素子の両端電圧
VL リアクトルの両端電圧
VD ブロッキングダイオードの両端電圧
Δt 所定時間
VIN 入力電圧
VOUT 出力電圧
Claims (3)
- 入出力間にリアクトルおよびブロッキングダイオードが直列接続され、かつ、前記入出力間に単一のスイッチング素子が並列接続された回路構成を備え、前記スイッチング素子のオンオフにより入力電圧を所定の昇圧比でもって昇圧した固定値の出力電圧を生成する昇圧チョッパ回路の制御方法であって、
前記リアクトルのリアクタンスをL、スイッチング素子のオン時間をTON、スイッチング周期をT、入力電圧をVIN、出力電圧をVOUT、固定値の出力電圧を生成するための電流指令値をILAとした場合、スイッチング素子のオン時間TONを演算式TON=ILA×2L/VINで算出し、その算出されたスイッチング素子のオン時間TONに基づいて、スイッチング素子のスイッチング周期Tを演算式T=TON×VOUT/(VOUT−VIN)で算出すると共に、前記スイッチング素子の両端電圧をそのスイッチング素子がオンする直前で検出し、その検出された両端電圧が出力電圧に近似する連続モードで前記スイッチング素子を所定時間だけ遅延させてオンさせ、前記両端電圧が入力電圧に近似する不連続モードで前記スイッチング素子をオンさせることにより、前記スイッチング素子を零電流スイッチングで制御することを特徴とする昇圧チョッパ回路の制御方法。 - 入出力間にリアクトルおよびブロッキングダイオードが直列接続され、かつ、前記入出力間に単一のスイッチング素子が並列接続された回路構成を備え、前記スイッチング素子のオンオフにより入力電圧を所定の昇圧比でもって昇圧した固定値の出力電圧を生成する昇圧チョッパ回路の制御方法であって、
前記リアクトルのリアクタンスをL、スイッチング素子のオン時間をTON、スイッチング周期をT、入力電圧をVIN、出力電圧をVOUT、固定値の出力電圧を生成するための電流指令値をILAとした場合、スイッチング素子のオン時間TONを演算式TON=ILA×2L/VINで算出し、その算出されたスイッチング素子のオン時間TONに基づいて、スイッチング素子のスイッチング周期Tを演算式T=TON×VOUT/(VOUT−VIN)で算出すると共に、前記リアクトルの両端電圧をそのスイッチング素子がオンする直前で検出し、その検出された両端電圧が負となる連続モードで前記スイッチング素子を所定時間だけ遅延させてオンさせ、前記両端電圧が零に近似する不連続モードで前記スイッチング素子をオンさせることにより、前記スイッチング素子を零電流スイッチングで制御することを特徴とする昇圧チョッパ回路の制御方法。 - 前記昇圧チョッパ回路が並列多重接続されている請求項1又は2に記載の昇圧チョッパ回路の制御方法。
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