JP2015002668A - 電源供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】軽負荷領域における出力効率を改善させることができる電源供給装置を提供する。【解決手段】入力電源をスイッチングする第1スイッチQ1から第4スイッチQ4のフルブリッジ回路10と、第1スイッチ及び第2スイッチ間の第1接続ノードN1と第3スイッチQ3及び第4スイッチQ4間の第2接続ノードN2との間の共振部20と、共振部と直列接続された一次巻線及び二次巻線を備えたトランスフォーマ30と、二次巻線からの電圧を整流する整流回路40と、整流回路からの出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つを獲得するセンシング部と、出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいてフルブリッジ回路に備えられた第1スイッチから第3スイッチを制御したり、フルブリッジ回路に備えられた第2スイッチから第4スイッチを制御する制御部50と、を含む電源供給装置に関する。【選択図】図1

Description

本発明は、軽負荷領域における出力効率を改善させることができる電源供給装置に関する。
一般に、電子装置を駆動させるためには、動作に必要な駆動電源を供給する電源供給装置が必需的である。
電源供給装置のうち、共振型LLC DC/DCコンバータは、共振特性を用いて周波数に応じて所定の電源を負荷に供給することができる。但し、LLC DC/DCコンバータが軽負荷に電源を供給する場合、上記LLC DC/DCコンバータは高い周波数領域において制御される。即ち、軽負荷領域において、上記LLC DC/DCコンバータの制御周波数が高まるにつれ、パワー素子のスイッチング損失が急激に増加し、トランスフォーマまたはコイル類の表皮効果によって交流抵抗による損失が増加するという短所がある。
下記先行技術文献に記載された特許文献1、2には軽負荷駆動のための方法が開示されているが、本明細書で提案するスイッチング制御方式は開示されていない。
特開2003−018857号公報 特開2011−151949号公報
本明細書は、軽負荷領域におけるスイッチング損失を低減するフルブリッジコンバータを提供する。
また、本明細書は、軽負荷領域における磁性体損失を低減するフルブリッジコンバータを提供する。
本発明の一様相による電源供給装置は、電源入力部からの入力電源をスイッチングする第1から第4スイッチを含み、上記第1スイッチ及び上記第2スイッチ、上記第3スイッチ及び上記第4スイッチが上記電源入力部の両端に並列接続されたフルブリッジ回路と、上記第1スイッチ及び上記第2スイッチ間の第1接続ノードと上記第3スイッチ及び上記第4スイッチ間の第2接続ノードとの間に連結された共振部と、上記共振部と直列接続された一次巻線及び二次巻線を備えたトランスフォーマと、上記二次巻線から伝達された電圧を整流して出力する整流回路と、上記整流回路から出力された出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つを獲得するセンシング部と、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチを制御したり、上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチを制御する制御部と、を含むことができる。
上記制御部は、上記出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つが所定値以下である場合、上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチを制御したり、上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチを制御することができる。
上記制御部は、第1区間において上記第1スイッチ及び上記第3スイッチをオンさせ、上記第2スイッチをオフさせ、第2区間において上記第1スイッチ及び上記第3スイッチをオフさせ、上記第2スイッチをオンさせることができる。
上記制御部は、上記第4スイッチをオフさせることができる。
上記制御部は、第1区間において上記第2スイッチ及び上記第4スイッチをオンさせ、上記第3スイッチをオフさせ、第2区間において上記第2スイッチ及び上記第4スイッチをオフさせ、上記第3スイッチをオンさせることができる。
上記制御部は、上記第1スイッチをオフさせることができる。
本発明の他の様相による電源供給装置は、入力電源をスイッチングする複数のスイッチを有するフルブリッジ回路及びスイッチングされた電源の伝達を受けるトランスフォーマを備え、上記複数のスイッチはスイッチングされた電源を上記トランスフォーマに伝達し、上記トランスフォーマは伝達された電源を予め設定された電圧レベルを有する出力電源に変換して出力する電源部と、上記電源部の出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つを獲得するセンシング部と、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた複数のスイッチングのうち少なくとも一つをオフさせる制御部と、を含むことができる。
上記フルブリッジ回路は、第1、第2、第3及び第4スイッチを備え、上記制御部は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチを制御したり、上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチを制御することができる。
上記制御部は、上記出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つが所定値以下である場合、上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチを制御したり、上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチを制御することができる。
上記制御部は、第1区間において上記第1スイッチ及び上記第3スイッチをオンさせ、上記第2スイッチをオフさせ、第2区間において上記第1スイッチ及び上記第3スイッチをオフさせ、上記第2スイッチをオンさせることができる。
上記制御部は、上記第4スイッチをオフさせることができる。
上記制御部は、第1区間において上記第2スイッチ及び上記第4スイッチをオンさせ、上記第3スイッチをオフさせ、第2区間において上記第2スイッチ及び上記第4スイッチをオフさせ、上記第3スイッチをオンさせることができる。
上記制御部は、上記第1スイッチをオフさせることができる。
本発明の開示により、軽負荷領域におけるスイッチング損失を低減させることができるフルブリッジコンバータを提供することができる。
また、本発明の開示により、軽負荷領域における磁性体損失を低減させることができるフルブリッジコンバータを提供することができる。
本発明の一実施例による電源供給装置の回路図である。 一般的な共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を示した図面である。 一般的な共振型LLC DC/DCコンバータにおいて、周波数による出力比(出力電圧/入力電圧)を示した図面である。 本発明の一実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を示した図面である。 本発明の他の実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を示した図面である。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。なお、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図1は本発明の一実施例による電源供給装置の回路図である。
図1を参照すると、上記電源供給装置は、電源入力部Vs、フルブリッジ回路10、共振部20、トランスフォーマ30、整流回路40、制御部50及びセンシング部を含むことができる。
上記電源入力部Vsは、上記フルブリッジ回路に入力電源を提供することができる。上記入力電源は直流電源であることができる。
上記フルブリッジ回路10は、第1スイッチQ1から第4スイッチらQ4を含むことができる。上記第1スイッチQ1及び上記第2スイッチQ2は直列連結されることができる。また、上記第3スイッチQ3及び上記第4スイッチQ4も直列連結されることができる。なお、上記第1スイッチQ1及び上記第2スイッチQ2、上記第4スイッチQ4及び第3スイッチQ3は入力電源を伝達する電源入力部のプラス端とマイナス端との間に並列連結されることができる。
上記フルブリッジ回路10は、電源入力部Vsからの入力電源をスイッチングしてトランスフォーマ30に伝達することができる。
一方、上記第1スイッチQ1と上記第2スイッチQ2との接続点を第1接続ノードNと定義する。また、上記第4スイッチQ4と上記第3スイッチQ3との接続点を第2接続ノードNと定義する。
上記共振部20は、上記第1接続ノードNと上記第2接続ノードNとの間に形成されることができる。
また、上記共振部20は、共振用インダクタL及び共振用キャパシタCを含むことができる。
上記トランスフォーマ30は、予め設定された巻線数をそれぞれ有する一次巻線Np及び二次巻線Nsを含むことができる。
一次巻線Npは上記第1接続ノードNと上記第2接続ノードNとの間に電気的に連結され、二次巻線Nsは一次巻線Npと予め設定された巻線比を形成して一次巻線Npに入力されるスイッチングされた電源を変圧することで出力することができる。
上記共振用インダクタL、上記一次巻線Np及び上記共振用キャパシタCは直列連結されることができる。
一方、上記電源入力部Vs、フルブリッジ回路10、共振部20及びトランスフォーマ30を電源部と称する。
上記整流回路40は、ブリッジダイオードDs1からDs4及び出力キャパシタCoを含むことができる。
ブリッジダイオードDs1からDs4は、四つのダイオードDs1からDs4で構成されることができる。また、第1及び第3ダイオードDs1、Ds3は直列連結されることができる。なお、第4及び第2ダイオードDs4、Ds2は直列連結されることができ、第1及び第3ダイオードDs1、Ds3と並列連結されることができる。
第1及び第3ダイオードDs1、Ds3の連結端と第4及び第2ダイオードDs4、Ds2の連結端との間には二次巻線Nsが電気的に連結されることができる。これにより、ブリッジダイオードDs1からDs4は二次巻線から伝達された電源を全波または半波整流することができる。
出力キャパシタCoは、ブリッジダイオードDs1からDs4から整流された電源を安定化させて出力することができる。
上記センシング部は、上記整流回路40から出力された出力電流及び出力電圧を獲得することができる。
上記制御部50は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧に基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチQ1からQ3を制御することができる。このとき、上記制御部50は、上記第4スイッチQ4をオフさせることができる。
具体的には、上記制御部50は、電源供給装置に連結された負荷が軽負荷である場合、上記フルブリッジ回路に備えられた第4スイッチQ4をオフさせ、上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチQ1からQ3を制御することができる。
このとき、フルブリッジ回路のハイサイド(high side)に備えられたパワー素子Q1、Q4のうち一つをオフさせ、一つのみを制御することを非対称制御とする。
また、上記制御部50は、出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つが所定値以下である場合、電源供給装置が軽負荷に連結されていると判断することができる。上記所定値は、必要に応じて適切に選択されることができる。
なお、上記制御部50は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧に基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチQ2からQ4を制御することができる。このとき、上記制御部50は、上記第1スイッチQ1をオフさせることができる。
具体的には、上記制御部50は、電源供給装置に連結された負荷が軽負荷である場合、上記フルブリッジ回路に備えられた第1スイッチQ1をオフさせ、上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチQ2からQ4を制御することができる。
即ち、軽負荷領域において、上記電源供給装置は非対称制御を行うことができる。
図2は一般的な共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を示した図面である。
図1及び図2を参照すると、第1から第4スイッチQ1からQ4のゲート−ソース端に印加されるスイッチ印加信号S1からS4に応じて第1から第4スイッチQ1からQ4はターンオン/ターンオフされる。
即ち、第1区間において、第1スイッチQ1及び第3スイッチQ3が第1スイッチ制御信号S1及び第3スイッチ制御信号S3によってオン(ON)されることができる。このとき、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4は第2スイッチ制御信号S2及び第4スイッチ制御信号S4によってオフ(OFF)されることができる。
また、第2区間において、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4が第2スイッチ制御信号S2及び第4スイッチ制御信号S4によってオン(ON)されることができる。このとき、第1スイッチQ1及び第3スイッチQ3は第1スイッチ制御信号S1及び第3スイッチ制御信号S3によってオフ(OFF)されることができる。
その後、上記のスイッチング動作が繰り返されることができる。
図3は一般的な共振型LLC DC/DCコンバータにおいて、周波数による出力比(出力電圧/入力電圧)を示した図面である。
共振型LLC DC/DCコンバータは、共振特性を用いて周波数に応じて出力比を調節することができる。
図3を参照すると、所定の周波数f1を基準にしたとき、電源供給装置が軽負荷駆動を行う場合、共振周波数を高める必要があることが分かる。
例えば、入力DC電圧が100Vであると、70Vの出力を出すためには、第1周波数f1においてパワー素子を駆動しなければならないが、30Vの出力を出すためには、第2周波数f2においてパワー素子を駆動しなければならなくなる。
しかし、軽負荷領域において、上記LLC DC/DCコンバータの周波数が高まるにつれ、パワー素子のスイッチング損失が急激に増加する。また、一般的な受動素子(トランスフォーマ、共振コイル)は、周波数に応じた表皮効果によって交流抵抗が急激に増加する可能性がある。なお、交流抵抗によって巻線損失が増加するようになる。即ち、軽負荷領域において、共振型LLC DC/DCコンバータは、トランスフォーマまたはコイル類の表皮効果により、交流抵抗による損失が増加するという短所がある。
図4は本発明の一実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を示した図面である。
図1及び図4を参照すると、上記制御部50は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて軽負荷であるか否かを判断することができる。具体的には、上記制御部50は、出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つが所定値以下である場合、電源供給装置が軽負荷に連結されていると判断することができる。上記所定値は、必要に応じて適切に選択されることができる。
上記制御部50が負荷の連結状態を軽負荷状態であると判断しない場合、上記電源供給装置は一般的な共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法によって駆動されることができる。例えば、図2に示された制御波形によって上記電源供給装置は駆動されることができる。
上記制御部50が負荷の連結状態を軽負荷状態であると判断する場合、上記電源供給装置は図4に示された制御波形によって駆動されることができる。
即ち、本発明の一実施例によると、上記制御部50は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち一つに基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた第2から第4スイッチを制御することができる。このとき、上記制御部50は、上記第1スイッチをオフさせることができる。
第1区間において、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4が第2スイッチ制御信号S2及び第4スイッチ制御信号S4によってオン(ON)されることができる。このとき、第3スイッチQ3は、第3スイッチ制御信号S3によってオフ(OFF)されることができる。
また、第2区間において、第3スイッチQ3は、第3スイッチ制御信号S3によってオン(ON)されることができる。このとき、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4は、第2スイッチ制御信号S2及び第4スイッチ制御信号S4によってオフ(OFF)されることができる。
その後、上記のスイッチング動作が繰り返されることができる。
一方、上記第1スイッチは、第1区間及び第2区間においてオフ(OFF)されることができる。
即ち、軽負荷領域において、上記電源供給装置は非対称制御を行うことができる。
第1区間において、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4がオン(ON)されるようになり、第3スイッチQ3及び第4スイッチQ4はオフ状態で、上記フルブリッジ回路は上記電源入力部Vsから提供された直流電流を共振部20及びトランスフォーマ30に伝達することができる。これにより、上記共振部20にはエネルギーが蓄積されるとともに、上記トランスフォーマ30の二次巻線Nsにエネルギーが伝達されることができる。
また、第2区間において、第3スイッチQ3がオンされるようになり、第1スイッチQ1、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4はオフ状態で、上記フルブリッジ回路は上記共振部20に保存されたエネルギーをトランスフォーマ30に伝達することができる。これにより、上記トランスフォーマ30の二次巻線Nsにエネルギーが伝達されることができる。
このように、電源供給装置を非対称に駆動する場合は、一般的な共振型LLC DC/DCコンバータに比べて低周波数における制御が可能になる。
また、本発明の一実施例によると、パワー素子のスイッチング周波数が低くなるため、スイッチング損失を減らすことができる。また、周波数減少によってトランスフォーマや共振コイルなどの巻線の交流抵抗が低くなり、巻線損失を低減させることができる。
図5は本発明の他の実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を示した図面である。
図1及び図5を参照すると、上記制御部50は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて軽負荷であるか否かを判断することができる。具体的には、上記制御部50は、出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つが所定値以下である場合、電源供給装置が軽負荷に連結されていると判断することができる。上記所定値は、必要に応じて適切に選択されることができる。
上記制御部50が負荷の連結状態を軽負荷状態であると判断しない場合、上記電源供給装置は一般的な共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法によって駆動されることができる。例えば、図2に示された制御波形によって上記電源供給装置は駆動されることができる。
上記制御部50が負荷の連結状態を軽負荷状態であると判断する場合、上記電源供給装置は図5に示された制御波形によって駆動されることができる。
即ち、本発明の一実施例によると、上記制御部50は、上記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち一つに基づいて上記フルブリッジ回路に備えられた第1から第3スイッチを制御することができる。このとき、上記制御部50は、上記第4スイッチをオフさせることができる。
第1区間において、第1スイッチQ1及び第3スイッチQ3が第1スイッチ制御信号S1及び第3スイッチ制御信号S3によってオン(ON)されることができる。このとき、第2スイッチQ2は第2スイッチ制御信号S2によって(OFF)されることができる。
また、第2区間において、第2スイッチQ2は、第2スイッチ制御信号S2によってオン(ON)されることができる。このとき、第1スイッチQ1及び第3スイッチQ3は、第1スイッチ制御信号S1及び第3スイッチ制御信号S3によってオフ(OFF)されることができる。
その後、上記のスイッチング動作が繰り返されることができる。
一方、上記第4スイッチは、第1区間及び第2区間においてオフ(OFF)されることができる。
即ち、軽負荷領域において、上記電源供給装置は非対称制御を行うことができる。
第1区間において、第1スイッチQ1及び第3スイッチQ3がオン(ON)されるようになり、第2スイッチQ2及び第4スイッチQ4はオフ状態で、上記フルブリッジ回路は上記電源入力部Vsから提供された直流電流を共振部20及びトランスフォーマ30に伝達することができる。これにより、上記共振部20にはエネルギーが蓄積されるとともに、上記トランスフォーマ30の二次巻線Nsにエネルギーが伝達されることができる。
また、第2区間において、第2スイッチQ2がオンされるようになり、第1スイッチQ1、第2スイッチQ2及び第3スイッチQ3がオフ状態で、上記フルブリッジ回路は上記共振部20に保存されたエネルギーをトランスフォーマ30に伝達することができる。これにより、上記トランスフォーマ30の二次巻線Nsにエネルギーが伝達されることができる。
このように、電源供給装置を非対称に駆動する場合、一般的な共振型LLC DC/DCコンバータに比べて低周波数における制御が可能になる。
一般的な共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を適用した場合、400Vの入力電圧に対して出力電圧250Vを獲得するためには、123.6kHzの周波数制御を必要とする。
これに対し、本発明の一実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を適用する場合、400Vの入力電圧に対して出力電圧250Vを獲得するためには、49.32kHzの周波数制御を必要とすることが確認できた。
また、一般的な共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を適用する場合、400Vの入力電圧に対して出力電圧150Vを獲得するためには、245kHzの周波数制御を必要とする。
これに対し、本発明の一実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法を適用する場合、400Vの入力電圧に対して出力電圧150Vを獲得するためには、84.97kHzの周波数制御を必要とすることが確認できた。
このように、本発明の一実施例による共振型LLC DC/DCコンバータの制御方法は、軽負荷領域における低周波数の制御が可能になる。
よって、本発明の一実施例によると、軽負荷領域においてパワー素子のスイッチング周波数が低くなるため、スイッチング損失を減少させることができるようになる。また、周波数減少によってトランスフォーマや共振コイルなどの巻線の交流抵抗が低くなるため、巻線損失も低減させることができるようになる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。
10 フルブリッジ回路
20 共振部
30 トランスフォーマ
40 整流回路
50 制御部

Claims (13)

  1. 電源入力部からの入力電源をスイッチングする第1スイッチ、第2スイッチ、第3スイッチ及び第4スイッチを含み、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチ、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチが前記電源入力部の両端に並列接続されたフルブリッジ回路と、
    前記第1スイッチ及び前記第2スイッチ間の第1接続ノードと前記第3スイッチ及び前記第4スイッチ間の第2接続ノードとの間に連結された共振部と、
    前記共振部と直列接続された一次巻線及び二次巻線を備えたトランスフォーマと、
    前記二次巻線から伝達された電圧を整流して出力する整流回路と、
    前記整流回路から出力された出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つを獲得するセンシング部と、
    前記センシング部が獲得した前記出力電流及び前記出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて、前記フルブリッジ回路に備えられた前記第1スイッチ、前記第2スイッチ及び前記第3スイッチを制御する又は前記フルブリッジ回路に備えられた前記第2スイッチ、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチを制御する制御部と、
    を含む、電源供給装置。
  2. 前記制御部は、
    前記出力電流及び前記出力電圧のうち少なくとも一つが予め定められた値以下である場合、前記フルブリッジ回路に備えられた前記第1スイッチ、前記第2スイッチ及び前記第3スイッチを制御する又は前記フルブリッジ回路に備えられた前記第2スイッチ、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチを制御する、請求項1に記載の電源供給装置。
  3. 前記制御部は、
    第1区間において前記第1スイッチ及び前記第3スイッチをオンさせ、前記第2スイッチをオフさせ、
    第2区間において前記第1スイッチ及び前記第3スイッチをオフさせ、前記第2スイッチをオンさせる、請求項2に記載の電源供給装置。
  4. 前記制御部は、
    前記第4スイッチをオフさせる、請求項3に記載の電源供給装置。
  5. 前記制御部は、
    第1区間において前記第2スイッチ及び前記第4スイッチをオンさせ、前記第3スイッチをオフさせ、
    第2区間において前記第2スイッチ及び前記第4スイッチをオフさせ、前記第3スイッチをオンさせる、請求項2に記載の電源供給装置。
  6. 前記制御部は、
    前記第1スイッチをオフさせる、請求項5に記載の電源供給装置。
  7. 入力電源をスイッチングする複数のスイッチを有するフルブリッジ回路及びスイッチングされた電源の伝達を受けるトランスフォーマを備え、前記複数のスイッチは、スイッチングされた電源を前記トランスフォーマに伝達し、前記トランスフォーマは、伝達された電源を予め設定された電圧レベルを有する出力電源に変換して出力する電源部と、
    前記電源部の出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つを獲得するセンシング部と、
    前記センシング部が獲得した前記出力電流及び前記出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記フルブリッジ回路に備えられた前記複数のスイッチのうち少なくとも一つをオフさせる制御部と、
    を含む、電源供給装置。
  8. 前記フルブリッジ回路は、第1スイッチ、第2スイッチ、第3スイッチ及び第4スイッチを備え、
    前記制御部は、前記センシング部が獲得した出力電流及び出力電圧のうち少なくとも一つに基づいて前記フルブリッジ回路に備えられた前記第1スイッチ、前記第2スイッチ及び前記第3スイッチを制御する又は前記フルブリッジ回路に備えられた前記第2スイッチ、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチを制御する、請求項7に記載の電源供給装置。
  9. 前記制御部は、
    前記出力電流及び前記出力電圧のうち少なくとも一つが予め定められた値以下である場合、前記フルブリッジ回路に備えられた前記第1スイッチ、前記第2スイッチ及び前記第3スイッチを制御する又は前記フルブリッジ回路に備えられた前記第2スイッチ、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチを制御する、請求項8に記載の電源供給装置。
  10. 前記制御部は、
    第1区間において前記第1スイッチ及び前記第3スイッチをオンさせ、前記第2スイッチをオフさせ、
    第2区間において前記第1スイッチ及び前記第3スイッチをオフさせ、前記第2スイッチをオンさせる、請求項9に記載の電源供給装置。
  11. 前記制御部は、
    前記第4スイッチをオフさせる、請求項10に記載の電源供給装置。
  12. 前記制御部は、
    第1区間において前記第2スイッチ及び前記第4スイッチをオンさせ、前記第3スイッチをオフさせ、
    第2区間において前記第2スイッチ及び前記第4スイッチをオフさせ、前記第3スイッチをオンさせる、請求項9に記載の電源供給装置。
  13. 前記制御部は、
    前記第1スイッチをオフさせる、請求項12に記載の電源供給装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10211719B2 (en) * 2015-03-03 2019-02-19 Mitsubishi Electric Corporation Power converter
CN106558995A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 株式会社村田制作所 Dc/dc转换装置
KR101769335B1 (ko) 2015-10-22 2017-08-18 월드탑텍(주) 멀티 토플러지를 이용한 dc/dc 컨버터
CN109075713B (zh) * 2016-03-15 2020-11-06 Abb瑞士股份有限公司 双向dc-dc变流器及其控制方法
CN105978342A (zh) * 2016-06-03 2016-09-28 中国人民解放军海军工程大学 模块化并联组合式全桥直流变换器
US10020752B1 (en) 2017-09-26 2018-07-10 Vlt, Inc. Adaptive control of resonant power converters
CN107947570B (zh) * 2017-11-14 2020-04-21 成都芯源系统有限公司 一种隔离型供电电路及其控制方法
CN113964923B (zh) * 2021-09-15 2024-04-19 许继电源有限公司 一种基于切档控制的大功率充电机装置及其切档控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3694256B2 (ja) 2001-06-29 2005-09-14 Tdk株式会社 スイッチング電源装置及びこれに用いられる制御回路
US8541997B2 (en) * 2009-10-30 2013-09-24 Delta Electronics, Inc. Current sensing signal comparing device, and current sensing signal comparing method
JP5238731B2 (ja) 2010-01-21 2013-07-17 國立台北科技大學 位相シフト式フルブリッジ電源転換システム
JP5678344B2 (ja) * 2010-07-13 2015-03-04 ミネベア株式会社 スイッチング電源装置の制御方法
CN102904322B (zh) * 2011-07-28 2015-05-27 台达电子企业管理(上海)有限公司 电池充电系统
EP2811638B1 (en) * 2012-02-03 2017-12-20 Fuji Electric Co., Ltd. Control device for resonance-type dc-dc converter

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