JP2015053746A - Resonant dc/dc converter and multiphase resonant dc/dc converter - Google Patents

Resonant dc/dc converter and multiphase resonant dc/dc converter Download PDF

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夫馬 弘雄
Hiroo Fuma
弘雄 夫馬
梅野 孝治
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonant DC/DC converter that implements improved output controllability while suppressing an increase in the number of components.SOLUTION: A resonant DC/DC converter 20 includes a transformer including a primary coil L1 and a secondary coil L3, and rectification diodes connected to the secondary coil L3. The rectification diodes are provided with an assist circuit 22 for assisting a resonant operation, and an LC filter connected subsequently to the assist circuit 22. The assist circuit 22 comprises a capacitor C2 and an inductor L5. In a multiphase resonant DC/DC converter, outputs are coupled in the assist circuit 22 or the LC filter and a phase difference between multiple phases is changed to control an output voltage.

Description

本発明は、共振型DC/DCコンバータ及び多相共振型DC/DCコンバータに関し、特に出力制御に関する。   The present invention relates to a resonant DC / DC converter and a multiphase resonant DC / DC converter, and more particularly to output control.

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両、産業用ロボット、工作機械、昇降機等の電動機を用いる動力機械には、直流電圧を変換するDC/DCコンバータが用いられている。DC/DCコンバータは、電力供給源からの直流電圧を所望の電圧まで昇圧あるいは降圧し、電動車両や動力機械を駆動する。   A DC / DC converter that converts a DC voltage is used in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, an industrial robot, a machine tool, and a power machine using an electric motor such as an elevator. The DC / DC converter boosts or steps down a DC voltage from a power supply source to a desired voltage, and drives an electric vehicle or a power machine.

DC/DCコンバータには、電磁誘導及び共振を利用する共振型コンバータがある。特許文献1には、一石電流共振型DC/DCコンバータが記載されている。直流入力電源から共振用インダクタンスに流れる電流が半導体スイッチ素子によりスイッチングされ、共振用インダクタンス及び共振用コンデンサから構成される共振回路を共振させる。共振及び電磁誘導に基づいて共振用インダクタンスに現われた電圧と、直流入力電源の出力電圧とに基づく電圧が高周波トランスの1次側に印加され、高周波トランスの2次側から負荷電圧が出力される。   As the DC / DC converter, there is a resonance type converter using electromagnetic induction and resonance. Patent Document 1 describes a one-stone current resonance type DC / DC converter. The current flowing from the DC input power source to the resonance inductance is switched by the semiconductor switch element, and the resonance circuit composed of the resonance inductance and the resonance capacitor is resonated. A voltage based on the resonance and electromagnetic induction appears on the resonance inductance and the output voltage of the DC input power supply is applied to the primary side of the high-frequency transformer, and a load voltage is output from the secondary side of the high-frequency transformer. .

また、特許文献2には、共振型のLLCコンバータが記載されている。   Patent Document 2 describes a resonance type LLC converter.

特開平5−260745号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-260745 米国特許第6344979号明細書US Pat. No. 6,344,795

共振型DC/DCコンバータでは、一般に、回路構成が複雑化及び高コスト化する傾向にあることから、可能な限り部品点数の増大を抑制しつつ、出力制御性の向上を図ることが求められる。   In general, a resonance type DC / DC converter tends to have a complicated and expensive circuit configuration, and thus it is required to improve output controllability while suppressing an increase in the number of components as much as possible.

本発明の目的は、部品点数の増加を抑制しつつ、出力制御性の向上を図ることができる共振型DC/DCコンバータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a resonant DC / DC converter capable of improving output controllability while suppressing an increase in the number of parts.

本発明は、直流電源に接続される1次側コイル、及び出力負荷に接続される2次側コイルを備えるトランスと、前記1次側コイルに接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続されるコンデンサと、前記2次側コイルに接続される整流回路とを備える共振型DC/DCコンバータであって、前記整流回路に接続され、共振動作を補助する補助回路と、前記補助回路に接続されるLCフィルタとを備え、前記補助回路は、コンデンサ及びインダクタから構成されることを特徴とする。   The present invention provides a transformer including a primary side coil connected to a DC power source and a secondary side coil connected to an output load, a switch element connected to the primary side coil, and a parallel connection to the switch element. A resonant DC / DC converter including a capacitor to be connected to the secondary coil, an auxiliary circuit connected to the rectifier circuit for assisting a resonance operation, and connected to the auxiliary circuit The auxiliary circuit includes a capacitor and an inductor.

また、本発明は、直流電源に接続される1次側コイル、及び出力負荷に接続される2次側コイルを備えるトランスと、前記1次側コイルに接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続されるコンデンサと、前記2次側コイルに接続される整流回路とを備える共振型DC/DCコンバータを複数個有して多相を構成する多相共振型DC/DCコンバータであって、複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記整流回路に接続され、共振動作を補助する補助回路と、前記補助回路に接続されるLCフィルタとを備え、前記補助回路は、コンデンサ及びインダクタから構成され、かつ、複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記整流回路の後段において出力が互いに結合されることを特徴とする。   The present invention also provides a transformer including a primary side coil connected to a DC power source and a secondary side coil connected to an output load, a switch element connected to the primary side coil, and the switch element. A multi-phase resonant DC / DC converter comprising a plurality of resonant DC / DC converters including a capacitor connected in parallel and a rectifier circuit connected to the secondary coil, and constituting a multi-phase; The plurality of resonant DC / DC converters are connected to the rectifier circuit and include an auxiliary circuit for assisting a resonance operation and an LC filter connected to the auxiliary circuit, and the auxiliary circuit includes a capacitor and an inductor. The plurality of resonant DC / DC converters are characterized in that outputs are coupled to each other at a subsequent stage of the rectifier circuit.

本発明の1つの実施形態では、前記補助回路及びLCフィルタは、複数の前記共振型DC/DCコンバータに共通して設けられ、複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記補助回路を構成する前記コンデンサにおいて出力が互いに結合されることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the auxiliary circuit and the LC filter are provided in common to the plurality of resonant DC / DC converters, and the plurality of resonant DC / DC converters constitute the auxiliary circuit. In the capacitor, outputs are coupled to each other.

本発明の他の実施形態では、前記補助回路は、複数の前記共振型DC/DCコンバータ毎に設けられ、前記LCフィルタは、複数の前記共振型DC/DCコンバータに共通して設けられ、複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記LCフィルタを構成するコンデンサにおいて出力が互いに結合されるとともに、前記補助回路を構成する前記インダクタが互いに磁気結合されることを特徴とする。   In another embodiment of the present invention, the auxiliary circuit is provided for each of the plurality of resonant DC / DC converters, and the LC filter is provided in common for the plurality of resonant DC / DC converters. The resonant DC / DC converter is characterized in that outputs are coupled to each other in a capacitor constituting the LC filter, and the inductors constituting the auxiliary circuit are magnetically coupled to each other.

本発明のさらに他の実施形態では、多相間の位相差が0°と180°の間で変化することを特徴とする。   Yet another embodiment of the invention is characterized in that the phase difference between the polyphases varies between 0 ° and 180 °.

本発明の共振型DC/DCコンバータによれば、トランスの2次側にLCフィルタに加えてその前段に補助回路を設けることで、出力制御性の向上を図ることができる。   According to the resonance type DC / DC converter of the present invention, output controllability can be improved by providing an auxiliary circuit in front of the LC filter in addition to the LC filter.

また、本発明の多相共振型DC/DCコンバータによれば、トランスの2次側にLCフィルタに加えてその前段に補助回路を設けることで出力制御性の向上を図るとともに、多相間において2次側の出力を互いに結合することで、部品点数の増大を抑制することができる。   Further, according to the multiphase resonant DC / DC converter of the present invention, an auxiliary circuit is provided in front of the transformer in addition to the LC filter on the secondary side of the transformer, thereby improving the output controllability. By combining the outputs on the secondary side with each other, an increase in the number of parts can be suppressed.

さらに、本発明の多相共振型DC/DCコンバータによれば、多相間の位相差を変化させることで出力電圧を容易に変化させることができ、負荷の大小に応じて適応的に出力を制御できる。   Furthermore, according to the multiphase resonant DC / DC converter of the present invention, the output voltage can be easily changed by changing the phase difference between the polyphases, and the output is adaptively controlled according to the size of the load. it can.

実施形態の前提となる共振型DC/DCコンバータの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the resonance type DC / DC converter used as the premise of embodiment. 実施形態の共振型DC/DCコンバータの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the resonance type DC / DC converter of embodiment. 実施形態のコンデンサC2電圧の時間変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time change of the capacitor | condenser C2 voltage of embodiment. 比較例のコンデンサC2電圧の時間変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time change of the capacitor | condenser C2 voltage of a comparative example. 実施形態のインダクタL4電圧の時間変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time change of the inductor L4 voltage of embodiment. 比較例のインダクタL4電圧の時間変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time change of the inductor L4 voltage of a comparative example. 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 出力結合していない回路構成図である。It is a circuit block diagram which is not output-coupled. 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 位相と出力電圧の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between a phase and an output voltage. 出力電流と周波数との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between an output current and a frequency. 出力電流と最大電圧Vp及びトランス電流Ip(1),Ip(2)との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between output current, maximum voltage Vp, and transformer current Ip (1), Ip (2). 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<前提となる1石共振型DC/DCコンバータの構成>
まず、本実施形態の前提となる、1石共振型DC/DCコンバータについて説明する。本実施形態の共振型DC/DCコンバータは、このような1石共振型DC/DCコンバータを拡張ないし改良したものとして位置付けることができる。
<Structure of pre-requisite single-stone resonant DC / DC converter>
First, a one-stone resonance type DC / DC converter which is a premise of the present embodiment will be described. The resonance type DC / DC converter of this embodiment can be positioned as an extension or improvement of such a one-stone resonance type DC / DC converter.

図1に、1石共振型DC/DCコンバータ10の回路構成図を示す。トランスは、1次側コイルL1と2次側コイルL3を備えている。   FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of a one-stone resonance type DC / DC converter 10. The transformer includes a primary coil L1 and a secondary coil L3.

トランスの1次側に関しては、1次側コイルL1の一端は、補助共振コイルL2を介して直流電源Vinの正極側に接続される。1次側コイルL1の他端は、スイッチ素子T1の一端に接続される。スイッチ素子T1にはダイオードD1が逆並列接続され、かつ、スイッチ素子T1には共振用のコンデンサC1が並列接続される。1次側コイルL1の他端は、スイッチ素子T1の一端に接続されるとともにコンデンサC1の一端にも接続される。スイッチ素子T1の他端及びコンデンサC1の他端は、ともに直流電源Vinの負極側に接続される。スイッチ素子T1は例えばスイッチングトランジスタであり、ゲート端子に制御信号が印加されてスイッチング制御される。   Regarding the primary side of the transformer, one end of the primary side coil L1 is connected to the positive side of the DC power source Vin via the auxiliary resonance coil L2. The other end of the primary coil L1 is connected to one end of the switch element T1. A diode D1 is connected in reverse parallel to the switch element T1, and a resonance capacitor C1 is connected in parallel to the switch element T1. The other end of the primary coil L1 is connected to one end of the switch element T1 and is also connected to one end of the capacitor C1. The other end of the switch element T1 and the other end of the capacitor C1 are both connected to the negative electrode side of the DC power supply Vin. The switch element T1 is a switching transistor, for example, and is controlled by applying a control signal to the gate terminal.

トランスの2次側に関しては、2次側コイルL3は整流ダイオードを介して平滑用コンデンサC3に接続され、コンデンサC3はフィルタ用のコイルL4を介して負荷RLに接続される。コンデンサC3及びコイル(インダクタ)L4により非常に高い周波数成分のノイズが除去される。   Regarding the secondary side of the transformer, the secondary coil L3 is connected to a smoothing capacitor C3 via a rectifier diode, and the capacitor C3 is connected to a load RL via a filter coil L4. The capacitor C3 and the coil (inductor) L4 remove noise with very high frequency components.

スイッチ素子T1がオンからオフに切り替わるとき、コンデンサC1の電位はゼロ電位であり、このときの1次側コイルに流れる電流IをIonとする。この状態でスイッチ素子T1をオフとすると、1次側コイルとコンデンサC1で共振動作が開始され、コンデンサC1の電位、すなわちスイッチ素子T1の電位は上昇するが、直流電源Vinの電圧を超えると1次側コイルL1に負の電圧が印加され始め、1側コイルL1の電流Iが減少に転じ、負電流になるとコンデンサC1電位が下がり始め、ついにはゼロになる。その後、1次側コイルL1の負電流はダイオードD1を流れるためコンデンサC1の電位はゼロのままである。スイッチ素子T1をオンにすると、1次側コイルL1の電流は再び増加し、再びIonとなったときにスイッチ素子T1をオフにすると、上記の動作を繰り返す。   When the switch element T1 switches from on to off, the potential of the capacitor C1 is zero, and the current I flowing through the primary coil at this time is Ion. When the switch element T1 is turned off in this state, the resonance operation is started by the primary coil and the capacitor C1, and the potential of the capacitor C1, that is, the potential of the switch element T1 rises. A negative voltage starts to be applied to the secondary coil L1, and the current I of the first coil L1 starts to decrease. When the negative current is reached, the potential of the capacitor C1 starts to decrease and finally becomes zero. Thereafter, since the negative current of the primary coil L1 flows through the diode D1, the potential of the capacitor C1 remains zero. When the switch element T1 is turned on, the current of the primary coil L1 increases again. When the switch element T1 is turned off when the switch element T1 is turned on again, the above operation is repeated.

従って、図1の回路において、上記のような共振が生じるタイミングと同じ周波数とデューティ比でスイッチ素子T1のゲート端子を駆動することで共振が生じ、DC/DCコンバータとして機能する。   Accordingly, in the circuit of FIG. 1, resonance occurs when the gate terminal of the switch element T1 is driven at the same frequency and duty ratio as the above-described resonance occurs, and functions as a DC / DC converter.

しかしながら、図1の構成のように、整流ダイオードの後に直ぐに平滑コンデンサC3を接続する構成の場合、共振系の定数に対して十分大きな容量のコンデンサとなるため、動作時のコンデンサ電圧はほぼ出力電圧と同等の直流電圧となり、単に平滑機能を有するのみとなる。また、高周波駆動では大容量コンデンサはリアクトル成分となるため、別途、高周波特性のよりセラミックコンデンサ等を並列接続する必要がある等、本来不要である高周波用コンデンサ部品の増加を招く。   However, in the configuration in which the smoothing capacitor C3 is connected immediately after the rectifier diode as in the configuration of FIG. 1, the capacitor voltage is sufficiently large with respect to the resonance system constant. The DC voltage is equivalent to the above, and it simply has a smoothing function. In addition, since a high-capacity capacitor becomes a reactor component in high-frequency driving, it is necessary to separately connect a ceramic capacitor or the like in parallel with high-frequency characteristics.

<本実施形態のDC/DCコンバータ>
図2に、本実施形態のDC/DCコンバータ20の回路構成を示す。1次側の構成は図1と同様である。
<DC / DC converter of this embodiment>
FIG. 2 shows a circuit configuration of the DC / DC converter 20 of the present embodiment. The configuration on the primary side is the same as in FIG.

他方、2次側の回路構成に関しては、2次側コイルL3にインダクタL4が接続され、さらに整流回路としての整流ダイオードD2、D3が接続される。図1の構成では、整流ダイオードD2の後段に高周波ノイズを除去するためのLCフィルタとしてコンデンサC3及びインダクタL4を接続しているが、図2の構成では、同様に高周波ノイズを除去するためコンデンサC3及びインダクタL6からなるLCフィルタを接続するとともに、その前段、つまり整流ダイオードD2、D3と、LCフィルタとの間に、共振動作を補助増幅するための補助回路22が接続される。補助回路22は、図に示すようにコンデンサC2及びインダクタL5から構成される。   On the other hand, regarding the circuit configuration on the secondary side, the inductor L4 is connected to the secondary coil L3, and further rectifier diodes D2 and D3 as rectifier circuits are connected. In the configuration of FIG. 1, a capacitor C3 and an inductor L4 are connected as an LC filter for removing high frequency noise after the rectifier diode D2. In the configuration of FIG. 2, the capacitor C3 is similarly removed to remove high frequency noise. In addition, an LC filter including the inductor L6 is connected, and an auxiliary circuit 22 for auxiliary amplification of resonance operation is connected between the preceding stage, that is, between the rectifier diodes D2 and D3 and the LC filter. The auxiliary circuit 22 includes a capacitor C2 and an inductor L5 as shown in the figure.

本実施形態の回路構成において、トランスの1次側コイルL1に交流電圧が印加されると、トランスの2次側コイルL3に同相の交流電圧が発生する。その電圧が補助回路22のコンデンサC2の電圧より大きくなると、整流ダイオードが順方向にバイアスされるため通電が開始される。通電が開始されるとコンデンサC2が充電され、コンデンサC2の電圧が上昇する。   In the circuit configuration of this embodiment, when an AC voltage is applied to the primary coil L1 of the transformer, an in-phase AC voltage is generated in the secondary coil L3 of the transformer. When the voltage becomes larger than the voltage of the capacitor C2 of the auxiliary circuit 22, the rectifier diode is biased in the forward direction, and energization is started. When energization is started, the capacitor C2 is charged, and the voltage of the capacitor C2 increases.

その後、トランス側の電圧がコンデンサC2の電圧より低くなると、整流ダイオードは逆バイアスされるため電流はオフ状態になる。一方、補助回路22のインダクタL5には常時負荷RLに流れる直流電流とほぼ同じ電流、あるいは直流電流より小さい交流電流を加算した電流が流れているため、整流ダイオードがオフ時にはインダクタL5の電流によりコンデンサC2が放電し、電圧が低下する。この動作は共振過程と同じサイクルで発生し、コンデンサC2には共振周波数と同じ電圧成分が発生する。コンデンサC2に発生するこの交流電圧は、コンデンサC2とインダクタL5の定数を最適化することにより、コンバータの最大出力付近で十分大きな交流電圧とすることができる。   Thereafter, when the voltage on the transformer side becomes lower than the voltage of the capacitor C2, the current is turned off because the rectifier diode is reverse-biased. On the other hand, the inductor L5 of the auxiliary circuit 22 always has a current that is substantially the same as the direct current flowing through the load RL or a sum of alternating currents smaller than the direct current. C2 is discharged and the voltage drops. This operation occurs in the same cycle as the resonance process, and the same voltage component as the resonance frequency is generated in the capacitor C2. This AC voltage generated in the capacitor C2 can be made a sufficiently large AC voltage near the maximum output of the converter by optimizing the constants of the capacitor C2 and the inductor L5.

また、コンデンサC2に発生する交流電圧の位相は、トランスの1次側に印加される交流電圧とは逆の位相成分を含むため、図1に示す構成と比較して、コイルL1とL3の結合率を1とした場合の寄生成分に相当するインダクタL4に印加される電圧は増加し、2次側電流が増大する。このため出力が増大する。すなわち、コンデンサC2とインダクタL5から構成される補助回路22により共振現象が増幅されることになり、コンデンサC2とインダクタL5は共振現象を増幅する効果を有する。   Further, since the phase of the AC voltage generated in the capacitor C2 includes a phase component opposite to the AC voltage applied to the primary side of the transformer, the coupling of the coils L1 and L3 is compared with the configuration shown in FIG. When the rate is 1, the voltage applied to the inductor L4 corresponding to the parasitic component increases, and the secondary current increases. This increases the output. That is, the resonance phenomenon is amplified by the auxiliary circuit 22 including the capacitor C2 and the inductor L5, and the capacitor C2 and the inductor L5 have an effect of amplifying the resonance phenomenon.

本実施形態における補助回路22は、その後段に接続されるLCフィルタと同様のフィルタ機能を有するだけでなく、共振動作を補助増幅する機能を有する点に留意すべきである。   It should be noted that the auxiliary circuit 22 in the present embodiment has not only a filter function similar to the LC filter connected to the subsequent stage, but also a function of auxiliary amplification of the resonance operation.

なお、コンデンサC2の容量は小さくて済むため、高周波特性に優れたセラミックコンデンサあるいはフィルムコンデンサ等で対応可能であり、高周波駆動に適したものとなる。   Since the capacitor C2 has a small capacity, it can be handled by a ceramic capacitor or a film capacitor having excellent high-frequency characteristics, and is suitable for high-frequency driving.

また、インダクタL5はフィルタ効果も併せて有するため、純粋にLCフィルタとして付加するコンデンサC3及びインダクタL6の容量は小さくて済み、2次側回路全体を小型化することもできる。   Further, since the inductor L5 also has a filter effect, the capacities of the capacitor C3 and the inductor L6 which are added purely as an LC filter can be reduced, and the entire secondary side circuit can be downsized.

次に、図2に示す回路構成をより具体的に説明する。   Next, the circuit configuration shown in FIG. 2 will be described more specifically.

図2の各回路素子の定数は、例えば以下のように設定する。
L1=L3=1.5μH
L2=0.8μH
L4=0.1μH
L5=L6=1μH
C1=2.6nF
C2=30nF
C3=2μF
RL=20Ω
The constants of the circuit elements in FIG. 2 are set as follows, for example.
L1 = L3 = 1.5 μH
L2 = 0.8μH
L4 = 0.1μH
L5 = L6 = 1 μH
C1 = 2.6nF
C2 = 30nF
C3 = 2μF
RL = 20Ω

図3に、入力電圧を200Vとし、周波数1.5MHzで駆動した場合の補助回路22のコンデンサC2の電圧波形を示す。また、図4に、比較のためコンデンサC2を平滑用の容量(2μF)とした図1の回路構成の電圧波形を示す。両図において、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。   FIG. 3 shows a voltage waveform of the capacitor C2 of the auxiliary circuit 22 when the input voltage is 200 V and driving is performed at a frequency of 1.5 MHz. FIG. 4 shows a voltage waveform of the circuit configuration of FIG. 1 in which the capacitor C2 is a smoothing capacitor (2 μF) for comparison. In both figures, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage.

図3に示すように、本実施形態の回路構成では、約250Vpp、1.5MHzの交流電圧が発生しているが、図4では平滑用のため直流となっている。   As shown in FIG. 3, in the circuit configuration of this embodiment, an alternating voltage of about 250 Vpp and 1.5 MHz is generated, but in FIG.

また、解析により求めたインダクタL4の電圧に関し、図5に、本実施形態の回路構成の場合を示し、図6に、図1の回路構成の場合を示す。両図において、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。本実施形態の回路構成では、最大電圧Vp=75V程度の電圧が印加されているのに対し、図1の回路構成では、最大電圧Vp=54V〜56Vとなっており、本実施形態では2次側電流が3〜4割増大している。この結果、同じ20Ωの負荷でありながら、出力電圧は図1の回路構成では195Vの電圧しか得られないのに対し、本実施形態の回路構成では237Vと約47%出力が増大することになる。本実施形態における補助回路22の共振増幅作用は明らかである。   Further, regarding the voltage of the inductor L4 obtained by analysis, FIG. 5 shows the case of the circuit configuration of the present embodiment, and FIG. 6 shows the case of the circuit configuration of FIG. In both figures, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. In the circuit configuration of the present embodiment, a voltage of about the maximum voltage Vp = 75V is applied, whereas in the circuit configuration of FIG. 1, the maximum voltage Vp = 54V to 56V. The side current is increased by 30 to 40%. As a result, while the load is the same 20Ω, an output voltage of only 195 V can be obtained with the circuit configuration of FIG. 1, whereas in the circuit configuration of this embodiment, the output is increased to 237 V and about 47%. . The resonance amplification effect of the auxiliary circuit 22 in this embodiment is clear.

なお、以上の説明では出力電圧が変動しているが、出力電圧を一定とする制御を行うことも勿論可能である。   Although the output voltage fluctuates in the above description, it is of course possible to perform control to keep the output voltage constant.

<他の実施形態の共振型DC/DCコンバータ>
上記の実施形態では、単相共振型DC/DCコンバータについて説明したが、単相駆動では低負荷時に効率が低下する場合がある。このため、低負荷時の効率低下を抑制すべく多相駆動とすることが考えられるが、単に多相化、例えば2相化したのでは部品点数の増大を招く。
<Resonant DC / DC Converter of Other Embodiment>
In the above embodiment, the single-phase resonance type DC / DC converter has been described. However, in the single-phase drive, the efficiency may be reduced at a low load. For this reason, it is conceivable that multi-phase driving is performed to suppress a decrease in efficiency at low load.

そこで、本実施形態では、多相駆動にするとともに、2次側部品を共通化して低コスト化を図ることができる多相共振型DC/DCコンバータについて説明する。多相駆動においても、上記の実施形態のようにLCフィルタの前段に補助回路22を設けることで共振増幅を行うことが可能である。   Therefore, in the present embodiment, a multi-phase resonance type DC / DC converter capable of reducing the cost by using the multi-phase drive and sharing the secondary side components will be described. Even in multi-phase driving, resonance amplification can be performed by providing the auxiliary circuit 22 in the previous stage of the LC filter as in the above-described embodiment.

図7及び図8に、本実施形態の多相共振型DC/DCコンバータの回路構成を示す。図2に示す回路構成を2つ並列に接続して2相駆動とし、かつ、2次側出力部の所定箇所で2相の出力を結合した回路構成である。   7 and 8 show the circuit configuration of the multiphase resonant DC / DC converter of this embodiment. The circuit configuration shown in FIG. 2 is a circuit configuration in which two circuit configurations are connected in parallel for two-phase driving, and two-phase outputs are combined at a predetermined location on the secondary side output unit.

図7に示す2相共振型DC/DCコンバータ30は、2つのコンバータの2次側を補助回路22を構成するコンデンサC2で結合した構成である。2相構成のうちの第1相の2次側は2次側コイルL2、インダクタL4及び整流ダイオードを備え、整流ダイオードに補助回路22が接続され、さらに補助回路22の後段にLCフィルタ用のコンデンサC3及びインダクタL6が接続される。また、2相構成のうちの第2相の2次側も2次側コイルL2、インダクタL4及び整流ダイオードを備え、整流ダイオードに第1相の補助回路22が接続される。すなわち、補助回路22及びLCフィルタは、第1相と第2相で共通化され、第1相と第2相の2次側出力は、補助回路22のコンデンサC2で互いに結合される。   The two-phase resonance type DC / DC converter 30 shown in FIG. 7 has a configuration in which the secondary sides of the two converters are coupled by a capacitor C <b> 2 that constitutes the auxiliary circuit 22. The secondary side of the first phase of the two-phase configuration includes a secondary coil L2, an inductor L4, and a rectifier diode, and the auxiliary circuit 22 is connected to the rectifier diode, and a capacitor for the LC filter is provided at the subsequent stage of the auxiliary circuit 22. C3 and the inductor L6 are connected. The secondary side of the second phase in the two-phase configuration also includes a secondary coil L2, an inductor L4, and a rectifier diode, and the first phase auxiliary circuit 22 is connected to the rectifier diode. That is, the auxiliary circuit 22 and the LC filter are shared by the first phase and the second phase, and the secondary side outputs of the first phase and the second phase are coupled to each other by the capacitor C2 of the auxiliary circuit 22.

また、図8に示す2相共振型DC/DCコンバータ40は、2つのコンバータの2次側をLCフィルタのコンデンサC3で結合するとともに、その前段の補助回路22のインダクタL5を2相間で磁気結合した構成である。2相構成のうちの第1相の2次側は2次側コイルL2、コイルL4及び整流ダイオードを備え、整流ダイオードに補助回路22が接続され、さらに補助回路22の後段にフィルタ用のコンデンサC3及びコイルL6が接続される。2相構成のうちの第2相の2次側も2次側コイルL2,コイルL4及び整流ダイオードを備え、整流ダイオードに補助回路22’が接続される。補助回路22’は、コンデンサC2’及びインダクタL5’から構成され、インダクタL5’は補助回路22のインダクタL5と磁気結合する。補助回路22’はコンデンサC3に接続される。すなわち、補助回路22、22’は各相毎に設けられ、LCフィルタは第1相と第2相で共通化される。第1相と第2相の2次側出力は、LCフィルタのコンデンサC3及び補助回路22、22’のインダクタL5、L5’で互いに結合される。   Further, in the two-phase resonant DC / DC converter 40 shown in FIG. 8, the secondary side of the two converters is coupled by the capacitor C3 of the LC filter, and the inductor L5 of the auxiliary circuit 22 in the preceding stage is magnetically coupled between the two phases. This is the configuration. Of the two-phase configuration, the secondary side of the first phase includes a secondary coil L2, a coil L4, and a rectifier diode, and the auxiliary circuit 22 is connected to the rectifier diode, and a filter capacitor C3 is provided downstream of the auxiliary circuit 22. And the coil L6 are connected. The secondary side of the second phase of the two-phase configuration also includes a secondary coil L2, a coil L4, and a rectifier diode, and an auxiliary circuit 22 'is connected to the rectifier diode. The auxiliary circuit 22 ′ includes a capacitor C 2 ′ and an inductor L 5 ′, and the inductor L 5 ′ is magnetically coupled to the inductor L 5 of the auxiliary circuit 22. The auxiliary circuit 22 'is connected to the capacitor C3. That is, the auxiliary circuits 22 and 22 'are provided for each phase, and the LC filter is shared by the first phase and the second phase. The secondary side outputs of the first phase and the second phase are coupled to each other by the capacitor C3 of the LC filter and the inductors L5 and L5 'of the auxiliary circuits 22 and 22'.

まず、図7に示す2相共振型DC/DCコンバータ30についてその動作を説明する。   First, the operation of the two-phase resonant DC / DC converter 30 shown in FIG. 7 will be described.

図9に、2つのコンバータを並列に接続した場合の回路構成を示す。また、図10に、図7の回路構成と同一の回路構成を示す。図9において、2つのコンバータの整流ダイオード側から見たコンデンサC2以降のインピーダンスZをZ=2×Zoとする。2つのコンバータが同じ仕様で、同じ動作をした場合、各部のポイントは同じ電位のため両者を接続しても電流は流れず、同じ回路とみなすことができる。従って、図9と図10は実質的に同一回路になる。   FIG. 9 shows a circuit configuration when two converters are connected in parallel. FIG. 10 shows the same circuit configuration as that of FIG. In FIG. 9, the impedance Z after the capacitor C2 as seen from the rectifier diode side of the two converters is assumed to be Z = 2 × Zo. When the two converters have the same specifications and the same operation, the points of each part are the same potential, so no current flows even if they are connected, and can be regarded as the same circuit. Therefore, FIG. 9 and FIG. 10 are substantially the same circuit.

次に、2つのコンバータが同じ仕様であっても片側のみが動作する場合を考える。この場合、コンデンサC2以降のインピーダンスZは図9の場合にはZ=2×Zoであるが、図10の場合にはインピーダンスZはZ=Zoとなる。すなわち、図10の構成(つまり図7の構成)に着目すると、整流ダイオード以降のインピーダンスZは2つのコンバータが同時に動作した場合にはZ=2×Zoであるのに対し、片側動作のみの場合はZ=Zoとなり、動作条件に応じてインピーダンスZが変化することになる。   Next, consider the case where only one side operates even if the two converters have the same specifications. In this case, the impedance Z after the capacitor C2 is Z = 2 × Zo in the case of FIG. 9, but the impedance Z is Z = Zo in the case of FIG. That is, paying attention to the configuration of FIG. 10 (that is, the configuration of FIG. 7), the impedance Z after the rectifier diode is Z = 2 × Zo when two converters operate simultaneously, whereas only one-side operation is performed. Z = Zo, and the impedance Z changes according to the operating conditions.

ここで、図10の構成(図7の構成)において、2次側の整流ダイオードが通電するオン状態と通電しないオフ状態があり、半波整流のため通電期間は全周期の1/2以下となる。このため、2相間で同じ動作をしても、位相差が0°と位相差が180°の場合で状況が異なることになる。   Here, in the configuration of FIG. 10 (configuration of FIG. 7), there are an ON state in which the secondary rectifier diode is energized and an OFF state in which it is not energized. Become. For this reason, even if the same operation is performed between the two phases, the situation differs when the phase difference is 0 ° and the phase difference is 180 °.

位相差が0°の場合、2相が同じ動作のため、上記のように整流ダイオード以降のインピーダンスZはZ=2×Zoとなり、位相差が180°の場合、片側の整流ダイオードが通電時には他方は非通電のため等価的な片側動作となり、上記のように整流ダイオード以降のインピーダンスZはZ=Zoとなる。但し、通電開始時に他方の動作の影響が通電開始時の初期状態の変化として残っているので、純粋な片側動作とは若干異なる。結局、図10の構成(図7の構成)では、位相差が180°から0°に変化するに従って、2次側のインピーダンスZがZoから2×Zoへと最大2倍に増加することになる。   When the phase difference is 0 °, the two phases have the same operation, so the impedance Z after the rectifier diode is Z = 2 × Zo as described above. When the phase difference is 180 °, the other rectifier diode is energized when the other side is energized. Is equivalent to one-sided operation due to non-energization, and the impedance Z after the rectifier diode is Z = Zo as described above. However, since the influence of the other operation remains as a change in the initial state at the start of energization, it is slightly different from the pure one-side operation. Eventually, in the configuration of FIG. 10 (configuration of FIG. 7), as the phase difference changes from 180 ° to 0 °, the secondary-side impedance Z increases from Zo to 2 × Zo at most twice. .

図10の構成(図7の構成)は2相駆動であるため、低負荷時は単相のみの動作とすることで高効率化を図ることができる。また、2次側部品が整流ダイオード以降で共通化されているので、部品点数の削減も可能である。さらに、上記のように2相間の位相差によりインピーダンスが変化するため、同じ条件でも2相間の位相差が180°でインピーダンスが小さくなる場合には出力電圧は低下し、2相間の位相差が0°でインピーダンスが大きくなる場合には出力電圧は増加する。結果として、2相間の位相差により出力電圧を制御することが可能となり、制御性が向上する。   Since the configuration of FIG. 10 (configuration of FIG. 7) is a two-phase drive, high efficiency can be achieved by operating only a single phase at low load. Further, since the secondary side parts are shared after the rectifier diode, the number of parts can be reduced. Furthermore, since the impedance changes due to the phase difference between the two phases as described above, the output voltage is lowered and the phase difference between the two phases is 0 when the impedance is small when the phase difference between the two phases is 180 ° even under the same conditions. When the impedance increases at °, the output voltage increases. As a result, the output voltage can be controlled by the phase difference between the two phases, and the controllability is improved.

位相差による出力電圧の制御は、2次側が低インピーダンス領域で変化する場合の方が制御域が広いため、高出力側領域で有効である。EMI(電磁妨害)は高出力領域で支配的となるため、高出力側で同一周波数で出力制御可能であることは、周波数を変化させて制御する方式と比較して、予め高周波領域で効果的なフィルタを設けることでEMI低減が可能となる理由でより好ましいといえる。   The control of the output voltage by the phase difference is effective in the high output side region because the control range is wider when the secondary side changes in the low impedance region. Since EMI (electromagnetic interference) is dominant in the high output region, the ability to control the output at the same frequency on the high output side is effective in advance in the high frequency region compared to the control method by changing the frequency. It can be said that providing a simple filter is more preferable because EMI can be reduced.

次に、図8の回路構成について説明する。   Next, the circuit configuration of FIG. 8 will be described.

図8の回路構成では、さらに2相がインダクタL5、L5’で磁気結合した効果が付加される。インダクタL5、L5’を結合係数(K)が正となるようにすると、位相差0°での2つのコンバータ動作により同時に同じ電流をインダクタL5、L5’に流そうとすると、磁気結合の効果によりインダクタL5、L5’は最大2倍のインダクタンス成分となる。   In the circuit configuration of FIG. 8, the effect of magnetically coupling the two phases by the inductors L5 and L5 'is added. When the inductors L5 and L5 ′ have a positive coupling coefficient (K), if two converter operations at a phase difference of 0 ° are caused to simultaneously flow the same current to the inductors L5 and L5 ′, the effect of magnetic coupling The inductors L5 and L5 ′ have an inductance component that is twice as much as the maximum.

一方、片側動作に近い位相差180°動作の場合については、インダクタL5にインダクタL5’とコンデンサC2’が付加されることになる。しかし、コンデンサC3の容量がコンデンサC2の容量に対して十分大きくなっているので(コンデンサC3はフィルタ用であり、コンデンサC2はインピーダンス変換用であるため、C2<<C3である)、インダクタL5’とコンデンサC2’の影響は無視でき、結局片側動作とみなすことができる。   On the other hand, in the case of the phase difference operation of 180 ° close to the one-side operation, the inductor L5 'and the capacitor C2' are added to the inductor L5. However, since the capacity of the capacitor C3 is sufficiently larger than the capacity of the capacitor C2 (since the capacitor C3 is for filtering and the capacitor C2 is for impedance conversion, C2 << C3), the inductor L5 ′ And the influence of the capacitor C2 ′ can be ignored and can be regarded as a one-sided operation.

次に、図8に示す回路構成をより具体的に説明する。   Next, the circuit configuration shown in FIG. 8 will be described more specifically.

図11に、DC/DCコンバータ40の構成を示す。2次側の第1相の図中Aの構成は、2次側の第2相の構成にも同一の構成として存在する。各素子の定数は、例えば以下の通りである。
C1=2.6nF
C2=C2’=30nF
C3=2μF
L1=L2=1.5μH
L3=0.8μH
L4=0.1μH
L5=L5’=L6=1μH
K(L5/L5’)=1
FIG. 11 shows the configuration of the DC / DC converter 40. The configuration of the secondary side first phase A in the figure also exists as the same configuration as the configuration of the secondary side second phase. The constants of each element are as follows, for example.
C1 = 2.6nF
C2 = C2 ′ = 30 nF
C3 = 2μF
L1 = L2 = 1.5 μH
L3 = 0.8μH
L4 = 0.1μH
L5 = L5 ′ = L6 = 1 μH
K (L5 / L5 ′) = 1

図12に、1.7MHzで駆動し、2相間の位相差を変化させた場合の位相差と出力電圧の関係を示す。図において、横軸は位相差、縦軸は出力電圧を表す。負荷抵抗が500Ωと大きい場合には1次側定数への影響がもともと小さいため、2相間の位相差を変えても出力電圧の変化は小さい。他方、負荷抵抗が10Ωと小さい場合には、2相間の位相差を変えることにより出力電圧が変化し、位相差0°の方がインピーダンスは大きくなり、出力電圧は大きくなる。500Ωの条件で電圧変化が小さいのは、1次側のインピーダンスが負荷インピーダンスに対して小さいために、負荷側のインピーダンス変化が出力電圧の変化として現れないからである。必要な負荷領域に合わせて、1次側及びトランスのインピーダンスを設定することで、必要な負荷領域において常に位相差により出力電圧を制御することが可能となる。   FIG. 12 shows the relationship between the phase difference and the output voltage when driving at 1.7 MHz and changing the phase difference between the two phases. In the figure, the horizontal axis represents the phase difference and the vertical axis represents the output voltage. When the load resistance is as large as 500Ω, the influence on the primary side constant is small, so the change in the output voltage is small even if the phase difference between the two phases is changed. On the other hand, when the load resistance is as small as 10Ω, the output voltage changes by changing the phase difference between the two phases, and the impedance becomes larger and the output voltage becomes larger when the phase difference is 0 °. The reason why the voltage change is small under the condition of 500Ω is that the impedance change on the load side does not appear as the change in output voltage because the impedance on the primary side is smaller than the load impedance. By setting the impedance of the primary side and the transformer in accordance with the necessary load region, it becomes possible to always control the output voltage by the phase difference in the necessary load region.

図13に、駆動周波数と出力電流の関係を示す。図において、横軸は出力電流、縦軸は駆動周波数とデューティを表す。入力電圧170V〜230V、出力電圧200Vの条件で、出力電流0〜20Aの制御が、駆動周波数1.46MHz〜1.9MHzで達成できていることが分かる。この制御周波数範囲は、従来のLLCコンバータ(単相駆動)での制御周波数範囲と比較して大幅に小さな制御周波数範囲である。また、図13の範囲では全てソフトスイッチング動作を保持している。   FIG. 13 shows the relationship between the drive frequency and the output current. In the figure, the horizontal axis represents output current, and the vertical axis represents drive frequency and duty. It can be seen that the control of the output current of 0 to 20 A can be achieved at the drive frequency of 1.46 MHz to 1.9 MHz under the conditions of the input voltage of 170 V to 230 V and the output voltage of 200 V. This control frequency range is a control frequency range that is significantly smaller than the control frequency range in the conventional LLC converter (single-phase drive). Further, all the soft switching operations are held in the range of FIG.

2相間の位相差は、10A〜20Aの出力の範囲内で位相差0°であり、それ以下では位相差180°である。10A以下の中負荷域では位相差180°であり、位相差180°時には電源からの入力電流は2相間で位相差180°となり基本波が打ち消し合うために位相差0°に対して電流リップルが小さくなるため、中負荷域では180°位相差動作が望ましい。また、図12では2相動作時の制御性を示すため2相動作となっているが、低負荷域では単相動作とすることで高効率化が可能である。以上をまとめると、
低負荷域:単相動作
中負荷域:2相動作で位相差180°
高負荷域:2相動作で位相差0°
が望ましいといえる。
The phase difference between the two phases is 0 ° in the output range of 10A to 20A, and 180 ° below that. The phase difference is 180 ° in the medium load range of 10A or less. When the phase difference is 180 °, the input current from the power source is 180 ° between the two phases, and the fundamental wave cancels out. Therefore, 180 ° phase difference operation is desirable in the middle load range. In FIG. 12, the two-phase operation is shown in order to show the controllability at the time of the two-phase operation. However, the efficiency can be improved by the single-phase operation in the low load region. In summary,
Low load range: Single phase operation Medium load range: 2-phase operation with phase difference of 180 °
High load range: 2-phase operation with 0 ° phase difference
Is desirable.

なお、位相差180°での周波数範囲は1.3MHz〜1.9MHz、位相差0°での周波数範囲は1.46MHz〜1.9MHzであるが、位相差180°の利点は、奇数倍波が打ち消されるため入力側の電流リップルが小さいこと、及び出力側の電圧リップルが小さいことである。このことからも、定常出力域(中負荷域)は位相差180°で制御し、否定常時の最大出力(高負荷時)は位相差0°での制御が望ましいといえる。   The frequency range at a phase difference of 180 ° is 1.3 MHz to 1.9 MHz, and the frequency range at a phase difference of 0 ° is 1.46 MHz to 1.9 MHz. The current ripple on the input side is small and the voltage ripple on the output side is small. From this, it can be said that the steady output range (medium load range) is controlled with a phase difference of 180 °, and the negative maximum output (during high load) is preferably controlled with a phase difference of 0 °.

図14に、素子電圧の最大値Vp及びトランス電流の最大値(1次側Ip(1)、2次側Ip(2))と出力電流との関係を示す。図において、横軸は出力電流、縦軸はVp、Ip(1)、Ip(2)を表す。スイッチング素子としてSiC製のMOSFETを用いた結果であるが、素子電圧は1kV以下、Ip(1)と同じである素子電流の最大値は35A以下であるため、Si製のMOSFETを用いることもできる。また、GaN製のMOSFETでもよい。   FIG. 14 shows the relationship between the maximum value Vp of the element voltage, the maximum value of the transformer current (primary side Ip (1), secondary side Ip (2)) and the output current. In the figure, the horizontal axis represents output current, and the vertical axis represents Vp, Ip (1), Ip (2). This is a result of using a SiC MOSFET as a switching element. However, since the element voltage is 1 kV or less and the maximum value of the element current that is the same as Ip (1) is 35 A or less, a Si MOSFET can also be used. . Alternatively, a GaN MOSFET may be used.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible.

例えば、本実施形態では2相のDC/DCコンバータについて説明したが、3相以上の構成としてもよく、第1相に対して同相となる他の相と、第1相に対して180°位相差となる他の相の数を切り替える等により、制御範囲を拡大することができる。また、3相構成として例えば中負荷域では2相動作とし、動作している2相間では位相差制御により出力電圧を制御する等も可能である。   For example, in the present embodiment, a two-phase DC / DC converter has been described. However, a configuration of three or more phases may be used, and another phase that is in phase with the first phase and about 180 ° with respect to the first phase. The control range can be expanded by switching the number of other phases that are phase differences. Further, as a three-phase configuration, for example, a two-phase operation can be performed in an intermediate load region, and an output voltage can be controlled by phase difference control between two operating phases.

また、図7と図8の回路構成を比較すると、図7の回路構成の方が部品点数が少なくて済む反面、位相差制御を実行する際にハードスイッチングになりやすい。他方、図8の回路構成では逆に部品点数は図7よりも多いが、上記のように位相差制御を実行する際にソフトスイッチングを実現できる。従って、これらの特性を考慮し、用途に応じて図7あるいは図8のいずれかを選択すればよい。   Further, when the circuit configurations of FIGS. 7 and 8 are compared, the circuit configuration of FIG. 7 requires fewer parts, but hard switching tends to occur when the phase difference control is executed. On the other hand, in the circuit configuration of FIG. 8, the number of parts is larger than that of FIG. 7, but soft switching can be realized when the phase difference control is executed as described above. Therefore, considering these characteristics, either FIG. 7 or FIG. 8 may be selected according to the application.

さらに、図2の回路構成は半波整流であるが、これを両波整流に拡張することも可能である。   Furthermore, although the circuit configuration of FIG. 2 is half-wave rectification, it can be extended to double-wave rectification.

図15及び図16に、図2の回路構成を両波整流に拡張した場合の回路構成を示す。図15は、C結合の場合であり、図16はL結合の場合である。   15 and 16 show circuit configurations in the case where the circuit configuration in FIG. 2 is extended to double-wave rectification. FIG. 15 shows the case of C coupling, and FIG. 16 shows the case of L coupling.

図15において、2次側コイルL3は2つのコイルL3−1、L3−2から構成され、コイルL4もコイルL4−1、L4−2から構成される。コイルL4−1,L4−2の出力端はともに整流ダイオードを介してコンデンサC2に接続される。コンデンサC2とインダクタL5が補助回路22を構成する点は図2と同様である。   In FIG. 15, the secondary coil L3 is composed of two coils L3-1 and L3-2, and the coil L4 is also composed of coils L4-1 and L4-2. The output ends of the coils L4-1 and L4-2 are both connected to the capacitor C2 via a rectifier diode. The point that the capacitor C2 and the inductor L5 form the auxiliary circuit 22 is the same as in FIG.

図16において、2次側コイルL3は2つのコイルL3−1,L3−2から構成され、コイルL4もコイルL4−1,L4−2から構成される。コイルL4−1の出力端は整流ダイオードを介して補助回路22に接続され、コイルL4−2の出力端は整流ダイオードを介して補助回路22’に接続される。補助回路22はコンデンサC2及びインダクタL5から構成され、補助回路22’はコンデンサC2’及びインダクタL5’から構成され、インダクタL5、L5’は磁気結合される。   In FIG. 16, the secondary coil L3 is composed of two coils L3-1 and L3-2, and the coil L4 is also composed of coils L4-1 and L4-2. The output end of the coil L4-1 is connected to the auxiliary circuit 22 via a rectifier diode, and the output end of the coil L4-2 is connected to the auxiliary circuit 22 'via a rectifier diode. The auxiliary circuit 22 includes a capacitor C2 and an inductor L5, the auxiliary circuit 22 'includes a capacitor C2' and an inductor L5 ', and the inductors L5 and L5' are magnetically coupled.

10,20,30,40 DC/DCコンバータ、22,22’ 補助回路。   10, 20, 30, 40 DC / DC converter, 22, 22 'auxiliary circuit.

Claims (5)

直流電源に接続される1次側コイル、及び出力負荷に接続される2次側コイルを備えるトランスと、
前記1次側コイルに接続されるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に並列接続されるコンデンサと、
前記2次側コイルに接続される整流回路と、
を備える共振型DC/DCコンバータであって、
前記整流回路に接続され、共振動作を補助する補助回路と、
前記補助回路に接続されるLCフィルタと、
を備え、前記補助回路は、コンデンサ及びインダクタから構成される
ことを特徴とする共振型DC/DCコンバータ。
A transformer comprising a primary coil connected to a DC power source and a secondary coil connected to an output load;
A switch element connected to the primary coil;
A capacitor connected in parallel to the switch element;
A rectifier circuit connected to the secondary coil;
A resonant DC / DC converter comprising:
An auxiliary circuit connected to the rectifier circuit and assisting a resonance operation;
An LC filter connected to the auxiliary circuit;
And the auxiliary circuit is composed of a capacitor and an inductor.
直流電源に接続される1次側コイル、及び出力負荷に接続される2次側コイルを備えるトランスと、
前記1次側コイルに接続されるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に並列接続されるコンデンサと、
前記2次側コイルに接続される整流回路と、
を備える共振型DC/DCコンバータを複数個有して多相を構成する多相共振型DC/DCコンバータであって、
複数の前記共振型DC/DCコンバータは、
前記整流回路に接続され、共振動作を補助する補助回路と、
前記補助回路に接続されるLCフィルタと、
を備え、前記補助回路は、コンデンサ及びインダクタから構成され、かつ、
複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記整流回路の後段において出力が互いに結合される
ことを特徴とする多相共振型DC/DCコンバータ。
A transformer comprising a primary coil connected to a DC power source and a secondary coil connected to an output load;
A switch element connected to the primary coil;
A capacitor connected in parallel to the switch element;
A rectifier circuit connected to the secondary coil;
A multiphase resonant DC / DC converter having a plurality of resonant DC / DC converters comprising
The plurality of resonant DC / DC converters are:
An auxiliary circuit connected to the rectifier circuit and assisting a resonance operation;
An LC filter connected to the auxiliary circuit;
The auxiliary circuit comprises a capacitor and an inductor, and
The plurality of resonant DC / DC converters have outputs coupled to each other at a subsequent stage of the rectifier circuit.
請求項2記載の多相共振型DC/DCコンバータにおいて、
前記補助回路及びLCフィルタは、複数の前記共振型DC/DCコンバータに共通して設けられ、
複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記補助回路を構成する前記コンデンサにおいて出力が互いに結合される
ことを特徴とする多相共振型DC/DCコンバータ。
The multiphase resonant DC / DC converter according to claim 2,
The auxiliary circuit and the LC filter are provided in common for the plurality of resonant DC / DC converters,
A plurality of the resonance type DC / DC converters have outputs coupled to each other in the capacitor constituting the auxiliary circuit.
請求項2記載の多相共振型DC/DCコンバータにおいて、
前記補助回路は、複数の前記共振型DC/DCコンバータ毎に設けられ、
前記LCフィルタは、複数の前記共振型DC/DCコンバータに共通して設けられ、
複数の前記共振型DC/DCコンバータは、前記LCフィルタを構成するコンデンサにおいて出力が互いに結合されるとともに、前記補助回路を構成する前記インダクタが互いに磁気結合される
ことを特徴とする多相共振型DC/DCコンバータ。
The multiphase resonant DC / DC converter according to claim 2,
The auxiliary circuit is provided for each of the plurality of resonant DC / DC converters,
The LC filter is provided in common for the plurality of resonant DC / DC converters,
The plurality of resonance type DC / DC converters are characterized in that outputs are coupled to each other in a capacitor constituting the LC filter, and the inductors constituting the auxiliary circuit are magnetically coupled to each other. DC / DC converter.
請求項2,3のいずれかに記載の多相共振型DC/DCコンバータにおいて、
多相間の位相差が0°と180°の間で変化することを特徴とする多相共振型DC/DCコンバータ。
The multiphase resonant DC / DC converter according to any one of claims 2 and 3,
A multiphase resonant DC / DC converter characterized in that a phase difference between polyphases varies between 0 ° and 180 °.
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