JP2016105666A - Power conversion device - Google Patents

Power conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP2016105666A
JP2016105666A JP2014242808A JP2014242808A JP2016105666A JP 2016105666 A JP2016105666 A JP 2016105666A JP 2014242808 A JP2014242808 A JP 2014242808A JP 2014242808 A JP2014242808 A JP 2014242808A JP 2016105666 A JP2016105666 A JP 2016105666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
auxiliary switch
turned
switching
auxiliary
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.)
Pending
Application number
JP2014242808A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
山田 剛
Takeshi Yamada
剛 山田
壮平 岡本
Sohei Okamoto
壮平 岡本
慶治 赤松
Keiji Akamatsu
慶治 赤松
大祐 福田
Daisuke Fukuda
大祐 福田
孝彰 則定
Takaaki Norisada
孝彰 則定
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2014242808A priority Critical patent/JP2016105666A/en
Publication of JP2016105666A publication Critical patent/JP2016105666A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably reduce a loss of a switching power supply device that implements soft switching by using an auxiliary inductor on the primary side.SOLUTION: A power conversion device according to an embodiment comprises: a bridge circuit including a first switching element and second switching element; a first auxiliary switch; a first auxiliary inductor; a controller; a transformer; a secondary side inductor; a switching circuit unit; a smoothing circuit; and an output detection circuit. The controller controls amplitude of at least either of output voltage and output current from the smoothing circuit, by controlling ON/OFF of a secondary side switching element of the switching circuit unit. The controller makes the first auxiliary switch perform ON/OFF operation when a detection value of the output detection circuit is equal to or lower than a setting value, and makes the first auxiliary switch be kept in an OFF state when the detection value is higher than the setting value.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本開示は、電力変換装置に関する。   The present disclosure relates to a power conversion device.

近年、ソフトスイッチング回路を備える絶縁型DC−DCコンバータ回路が提案されている。ソフトスイッチング回路において、例えば、スイッチング素子は、当該スイッチング素子に印加される電圧の変化率が小さくなるようにターンオン及び/又はターンオフされる。これによりスイッチング損失が低減されうる。   In recent years, an insulation type DC-DC converter circuit including a soft switching circuit has been proposed. In the soft switching circuit, for example, the switching element is turned on and / or turned off so that the rate of change of the voltage applied to the switching element becomes small. Thereby, switching loss can be reduced.

特許文献1は、インバータの各スイッチング素子に対して、ソフトスイッチングに必要な補助電流を流す技術を開示している。この技術において、補助電流の供給量は、サブスイッチのオン期間の長さによって制御される。   Patent Document 1 discloses a technique for supplying an auxiliary current necessary for soft switching to each switching element of an inverter. In this technique, the supply amount of the auxiliary current is controlled by the length of the ON period of the sub switch.

特開2004−159419号公報JP 2004-159419 A

電力損失を安定的に低減しうる電力変換装置を提供する。   Provided is a power conversion device capable of stably reducing power loss.

第1スイッチング素子、前記第1スイッチング素子に直列に接続された第2スイッチング素子、前記第1スイッチング素子に並列に接続された第1キャパシタ、および前記第2スイッチング素子に並列に接続された第2キャパシタを含み、入力される直流電圧を第1交流電圧に変換するブリッジ回路と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の間の第1ノードに一端が接続される第1補助スイッチと、前記第1補助スイッチの他端に接続される第1補助インダクタと、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、及び前記第1補助スイッチのオンオフを制御する制御装置と、前記ブリッジ回路に接続される一次巻線と、前記一次巻線に電磁結合される二次巻線とを含み、前記第1交流電圧を第2交流電圧に変換するトランスと、前記二次巻線に一端が接続される二次側インダクタと、前記二次側インダクタの他端に接続される二次側スイッチング素子を含むスイッチング回路部と、前記スイッチング回路部に接続され、前記スイッチング回路部から出力される電圧を平滑化する平滑回路と、前記平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方に基づく検出値を取得する出力検出回路と、を備え、前記制御装置は、前記スイッチング回路部の前記二次側スイッチング素子のオンオフを制御することにより、前記平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方の振幅を制御し、前記制御装置は、前記出力検出回路の前記検出値が所定の設定値以下の場合、前記第1スイッチング素子をターンオフさせてから前記第2スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第1補助スイッチをオフ状態にさせ、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第1補助スイッチをオフ状態に維持させる、電力変換装置。   A first switching element; a second switching element connected in series to the first switching element; a first capacitor connected in parallel to the first switching element; and a second connected in parallel to the second switching element. A bridge circuit including a capacitor and converting an input DC voltage into a first AC voltage; a first auxiliary switch having one end connected to a first node between the first switching element and the second switching element; A first auxiliary inductor connected to the other end of the first auxiliary switch, a control device for controlling on / off of the first switching element, the second switching element, and the first auxiliary switch, and connected to the bridge circuit And a secondary winding electromagnetically coupled to the primary winding, the first AC voltage being changed to a second AC voltage. A transformer, a secondary inductor having one end connected to the secondary winding, a switching circuit unit including a secondary switching element connected to the other end of the secondary inductor, and the switching circuit unit A smoothing circuit for smoothing a voltage output from the switching circuit unit, and an output detection circuit for obtaining a detection value based on at least one of an output voltage and an output current from the smoothing circuit, and the control The apparatus controls the amplitude of at least one of the output voltage and the output current from the smoothing circuit by controlling on / off of the secondary side switching element of the switching circuit unit, and the control apparatus includes the output detection circuit When the detected value is equal to or lower than a predetermined set value, the second switching element is turned on after the first switching element is turned off. Until the first auxiliary switch is turned on, the first auxiliary switch is turned off while the first switching element or the second switching element is turned on, and the output detection is performed. The power conversion device that maintains the first auxiliary switch in an off state when the detected value of the circuit exceeds the set value.

本開示の一態様に係る電力変換装置によれば、電力損失を安定的に低減できる。   According to the power converter concerning one mode of this indication, power loss can be reduced stably.

図1は、実施の形態1に係る電力変換装置の構成例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the power conversion device according to the first embodiment. 図2は、図1の制御装置の構成例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the control device in FIG. 1. 図3は、図1のスイッチング電源装置の動作例を模式的に示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart schematically showing an operation example of the switching power supply device of FIG. 図4は、ゼロ電圧スイッチング(ZVS)を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining zero voltage switching (ZVS). 図5は、実施の形態2に係る電力変換装置の構成例を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the power conversion device according to the second embodiment. 図6は、図5の制御装置の構成例を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the control device in FIG. 5. 図7は、図5のスイッチング電源装置の動作例を模式的に示すタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart schematically showing an operation example of the switching power supply device of FIG. 図8は、実施の形態3に係る電力変換装置の構成例を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the power conversion device according to the third embodiment. 図9は、実施の形態5に係る蓄電システムの構成例を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the power storage system according to the fifth embodiment. 図10は、実施の形態5に係る車両の構成例を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a vehicle according to the fifth embodiment. 図11は、実施の形態5に係る充電器の構成例を模式的に示す図である。FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a charger according to the fifth embodiment. 図12は、実施の形態1〜5に係る補助スイッチの変形例を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a modification of the auxiliary switch according to the first to fifth embodiments. 図13は、検討例の電力変換装置における共振電流の波形を模式的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a waveform of a resonance current in the power conversion device of the study example. 図14は、実施の形態4における電力変換装置100zの構成例を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the power conversion device 100z according to the fourth embodiment. 図15は、出力電圧と出力電流との波形を示す波形図である。FIG. 15 is a waveform diagram showing waveforms of output voltage and output current. 図16は、図15(a)に示す期間T10での電力供給モードのタイムチャートである。FIG. 16 is a time chart of the power supply mode in the period T10 shown in FIG. 図17は、図15(b)に示す期間T12での電力回生モードのタイムチャートである。FIG. 17 is a time chart of the power regeneration mode in the period T12 shown in FIG. 図18は、実施の形態4におけるスイッチング電源装置の動作例を模式的に示すタイミングチャートである。FIG. 18 is a timing chart schematically showing an operation example of the switching power supply device according to the fourth embodiment. 図19は、二次側回路の電流位相に応じて生じる3つの動作モードを示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating three operation modes that occur according to the current phase of the secondary circuit. 図20は、補助スイッチの制御信号の生成方法を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart illustrating a method for generating a control signal for the auxiliary switch. 図21は、図14の制御装置20zの構成例を模式的に示す図である。FIG. 21 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the control device 20z in FIG.

(本開示の基礎となった知見)
本開示の基礎となった知見について説明する。なお、以下の説明は本開示を理解するための一助とするものであり、本開示を限定するものではない。
(Knowledge that became the basis of this disclosure)
The knowledge on which the present disclosure was based will be described. The following description is intended to help understand the present disclosure, and does not limit the present disclosure.

本発明者らは、補助的な共振電流を供給する期間を変化させることによって電力損失を低減できる電力変換装置について検討した。検討例の電力変換装置は、フルブリッジ回路と、補助スイッチと、補助インダクタと、制御装置とを含む。補助スイッチは、制御装置からの入力に応じて、フルブリッジ回路と補助インダクタとの間の導通を切り替える。制御装置は、例えば、フルブリッジ回路のアームを構成する2つのスイッチがともにオフ状態となるタイミングで、補助スイッチをターンオンさせる。これにより、補助インダクタは、共振電流を発生させ、共振電流をフルブリッジ回路に供給する。フルブリッジ回路は、共振電流を利用してソフトスイッチング制御を実現する。制御装置は、補助スイッチがオン状態となる期間Δtを制御することにより、共振電流の量を最適化する。これにより、共振電流が補助インダクタを流れることによる損失が低減される。   The present inventors have studied a power conversion device that can reduce power loss by changing a period during which an auxiliary resonance current is supplied. The power converter of the study example includes a full bridge circuit, an auxiliary switch, an auxiliary inductor, and a control device. The auxiliary switch switches conduction between the full bridge circuit and the auxiliary inductor in response to an input from the control device. For example, the control device turns on the auxiliary switch at a timing when both of the two switches constituting the arm of the full bridge circuit are turned off. As a result, the auxiliary inductor generates a resonance current and supplies the resonance current to the full bridge circuit. The full bridge circuit realizes soft switching control using a resonance current. The control device optimizes the amount of resonance current by controlling the period Δt during which the auxiliary switch is in the ON state. Thereby, the loss due to the resonance current flowing through the auxiliary inductor is reduced.

検討例の電力変換装置は、以下の課題を有する。   The power conversion device of the study example has the following problems.

図13の(a)は、共振周期Trが長く設計された共振回路において、補助スイッチのオン期間Δtが短く設定された場合の波形を例示し、図13の(b)は、同共振回路において、オン期間Δtが長く設定された場合の波形を例示する。図13の(c)は、共振周期Trが短く設計された共振回路において、補助スイッチのオン期間Δtが短く設定された場合の波形を例示し、図13の(d)は、同共振回路において、オン期間Δtが長く設定された場合の波形を例示する。図13中、破線は、共振回路に流すことが可能な共振電流の波形を示し、実線は、補助スイッチのオン期間Δtに共振回路に実際に流れる共振電流の波形を示す。   FIG. 13A illustrates a waveform when the ON period Δt of the auxiliary switch is set short in a resonance circuit designed with a long resonance period Tr, and FIG. 13B illustrates the waveform in the resonance circuit. The waveform when the ON period Δt is set long is illustrated. FIG. 13C illustrates a waveform when the auxiliary switch ON period Δt is set short in a resonance circuit designed with a short resonance period Tr, and FIG. 13D illustrates the waveform in the resonance circuit. The waveform when the ON period Δt is set long is illustrated. In FIG. 13, the broken line indicates the waveform of the resonance current that can flow through the resonance circuit, and the solid line indicates the waveform of the resonance current that actually flows through the resonance circuit during the ON period Δt of the auxiliary switch.

共振電流のピーク値は、補助インダクタ等の素子の特性ばらつきによって、ばらつくおそれがある。共振電流が立ち上がる途中で補助スイッチがターンオフされる場合(図13(a)参照)、共振電流の供給量は、素子の特性ばらつきによる影響を大きく受ける。その結果、共振電流の不足によりソフトスイッチングが行われず、大きな損失が発生するおそれがある。   The peak value of the resonance current may vary due to variations in characteristics of elements such as the auxiliary inductor. When the auxiliary switch is turned off in the middle of the rise of the resonance current (see FIG. 13A), the supply amount of the resonance current is greatly affected by variations in element characteristics. As a result, soft switching is not performed due to a shortage of resonance current, and a large loss may occur.

一方、共振周期Trが短く設計された共振回路は、共振電流が短時間で立ち上がるため、素子の特性ばらつきによる影響を低減できる(図13(c)参照)。しかし、共振周期Trが短く設計された共振回路は、共振電流が早く立ち下がってしまう。そのため、補助スイッチのオン期間Δtを長くしても、共振電流を増加させることができない(図13(d)参照)。その結果、共振電流の不足によりソフトスイッチングが行われず、大きな損失が発生するおそれがある。   On the other hand, in a resonance circuit designed with a short resonance period Tr, the resonance current rises in a short time, so that the influence due to variations in element characteristics can be reduced (see FIG. 13C). However, in a resonance circuit designed with a short resonance period Tr, the resonance current falls quickly. Therefore, even if the auxiliary switch ON period Δt is lengthened, the resonance current cannot be increased (see FIG. 13D). As a result, soft switching is not performed due to a shortage of resonance current, and a large loss may occur.

要するに、共振回路の共振周期を長く設計しても短く設計しても、損失の低減効果が得られないおそれがある。   In short, even if the resonance period of the resonance circuit is designed to be long or short, the loss reduction effect may not be obtained.

これに対して、補助スイッチのオン期間Δtに応じて、共振周期Trも変動するように設計することが考えられる。例えば、補助インダクタおよびキャパシタの特性が可変となる回路が考えられる。あるいは、共振回路に供給される電圧を可変とする回路が考えられる。しかし、これらの方法は、回路構成の複雑化、およびコストの増大を招く。   On the other hand, it can be considered that the resonance period Tr is also changed according to the ON period Δt of the auxiliary switch. For example, a circuit in which the characteristics of the auxiliary inductor and the capacitor are variable can be considered. Alternatively, a circuit that makes the voltage supplied to the resonance circuit variable is conceivable. However, these methods cause a complicated circuit configuration and an increase in cost.

以上の知見に基づき、本発明者らは、シンプルな回路構成で、電力損失を安定的に低減できる電力変換装置を検討し、本開示に至った。   Based on the above knowledge, the present inventors have studied a power conversion device capable of stably reducing power loss with a simple circuit configuration, and have reached the present disclosure.

(実施の形態の概要)
本開示の一態様に係る電力変換装置は、例えば、第1スイッチング素子、前記第1スイッチング素子に直列に接続された第2スイッチング素子、前記第1スイッチング素子に並列に接続された第1キャパシタ、および前記第2スイッチング素子に並列に接続された第2キャパシタを含み、入力される直流電圧を第1交流電圧に変換するブリッジ回路と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の間の第1ノードに一端が接続される第1補助スイッチと、前記第1補助スイッチの他端に接続される第1補助インダクタと、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、及び前記第1補助スイッチのオンオフを制御する制御装置と、前記ブリッジ回路に接続される一次巻線と、前記一次巻線に電磁結合される二次巻線とを含み、前記第1交流電圧を第2交流電圧に変換するトランスと、前記二次巻線に一端が接続される二次側インダクタと、前記二次側インダクタの他端に接続される二次側スイッチング素子を含むスイッチング回路部と、前記スイッチング回路部に接続され、前記スイッチング回路部から出力される電圧を平滑化する平滑回路と、前記平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方に基づく検出値を取得する出力検出回路と、を備える。前記制御装置は、前記スイッチング回路部の前記二次側スイッチング素子のオンオフを制御することにより、前記平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が所定の設定値以下の場合、前記第1スイッチング素子をターンオフさせてから前記第2スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第1補助スイッチをオフ状態にさせる。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第1補助スイッチをオフ状態に維持させる。
(Outline of the embodiment)
A power conversion device according to an aspect of the present disclosure includes, for example, a first switching element, a second switching element connected in series to the first switching element, a first capacitor connected in parallel to the first switching element, And a second capacitor connected in parallel to the second switching element, and a bridge circuit for converting an input DC voltage into a first AC voltage, and a first circuit between the first switching element and the second switching element. A first auxiliary switch having one end connected to one node, a first auxiliary inductor connected to the other end of the first auxiliary switch, the first switching element, the second switching element, and the first auxiliary switch A control device for controlling on / off of the power source, a primary winding connected to the bridge circuit, and a secondary winding electromagnetically coupled to the primary winding A transformer for converting the first AC voltage into a second AC voltage, a secondary inductor having one end connected to the secondary winding, and a secondary connected to the other end of the secondary inductor A switching circuit unit including a side switching element, a smoothing circuit connected to the switching circuit unit for smoothing a voltage output from the switching circuit unit, and at least one of an output voltage and an output current from the smoothing circuit An output detection circuit for acquiring a detection value. The control device controls the amplitude of at least one of the output voltage and the output current from the smoothing circuit by controlling on / off of the secondary side switching element of the switching circuit unit. For example, when the detected value of the output detection circuit is equal to or less than a predetermined set value, the control device may perform the first auxiliary operation from when the first switching element is turned off to when the second switching element is turned on. While the switch is turned on and the first switching element or the second switching element is turned on, the first auxiliary switch is turned off. For example, when the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the control device maintains the first auxiliary switch in an off state.

この構成によれば、検出値の大小に応じて、第1補助インダクタによる共振電流が、各キャパシタに安定的に供給される。これにより、スイッチング損失が低減され、かつ、過剰な共振電流による損失が低減されうる。   According to this configuration, the resonance current from the first auxiliary inductor is stably supplied to each capacitor according to the detected value. Thereby, switching loss can be reduced and loss due to excessive resonance current can be reduced.

なお、第1スイッチング素子は、ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子のいずれかであればよく、下記で詳細に説明される特定のスイッチング素子に限定されない。第1スイッチング素子は、例えば、下記においてS1〜S4で示されるいずれのスイッチング素子であってもよい。第2スイッチング素子についても同様である。   The first switching element may be any one of a plurality of switching elements constituting the bridge circuit, and is not limited to a specific switching element described in detail below. The first switching element may be any switching element indicated by S1 to S4 below, for example. The same applies to the second switching element.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記ブリッジ回路は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第1キャパシタ、および前記第2キャパシタを含む第1アームと、第3スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に直列に接続された第4スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に並列に接続された第3キャパシタ、および前記第4スイッチング素子に並列に接続された第4キャパシタを含む第2アームとを備えてもよい。前記電力変換装置は、例えば、前記第3スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子の間の第2ノードに一端が接続される第2補助スイッチと、前記第2補助スイッチの他端に接続される第2補助インダクタと、をさらに備えてもよい。前記制御装置は、例えば、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、及び前記第2補助スイッチのオンオフをさらに制御してもよい。制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第3スイッチング素子をターンオフさせてから前記第4スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第2補助スイッチをオン状態にさせ、前記第3スイッチング素子または前記第4スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第2補助スイッチをオフ状態にさせてもよい。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第2補助スイッチをオフ状態に維持させてもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the bridge circuit includes a first arm including the first switching element, the second switching element, the first capacitor, and the second capacitor; A switching element; a fourth switching element connected in series to the third switching element; a third capacitor connected in parallel to the third switching element; and a fourth capacitor connected in parallel to the fourth switching element. A second arm that includes the second arm. The power converter includes, for example, a second auxiliary switch having one end connected to a second node between the third switching element and the fourth switching element, and a second auxiliary switch connected to the other end of the second auxiliary switch. And two auxiliary inductors. For example, the control device may further control ON / OFF of the third switching element, the fourth switching element, and the second auxiliary switch. For example, when the detected value of the output detection circuit is equal to or less than the set value, the control device may switch the second auxiliary switch between turning off the third switching element and turning on the fourth switching element. While the third switching element or the fourth switching element is turned on, the second auxiliary switch may be turned off. For example, when the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the control device may maintain the second auxiliary switch in an off state.

この構成によれば、検出値の大小に応じて、第1補助インダクタおよび第2補助インダクタによる共振電流が、各キャパシタに安定的に供給される。これにより、スイッチング損失が低減され、かつ、過剰な共振電流による損失が低減されうる。   According to this configuration, the resonance current from the first auxiliary inductor and the second auxiliary inductor is stably supplied to each capacitor according to the detected value. Thereby, switching loss can be reduced and loss due to excessive resonance current can be reduced.

本開示の一態様に係る電力変換装置は、例えば、前記ブリッジ回路に前記直流電圧を供給する電圧源と、前記電圧源と前記第1補助インダクタとの間に接続される第3補助スイッチと、前記電圧源と前記第2補助インダクタとの間に接続される第4補助スイッチと、をさらに備えてもよい。前記制御装置は、例えば、前記第3補助スイッチおよび前記第4補助スイッチのオンオフをさらに制御してもよい。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第2スイッチング素子をターンオフさせてから前記第1スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第3補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第3補助スイッチをオフ状態にさせ、前記第4スイッチング素子をターンオフさせてから前記第3スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第4補助スイッチをオン状態にさせ、前記第3スイッチング素子または前記第4スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第4補助スイッチをオフ状態にさせてもよい。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第3補助スイッチおよび前記第4補助スイッチをオフ状態に維持させてもよい。   The power conversion device according to an aspect of the present disclosure includes, for example, a voltage source that supplies the DC voltage to the bridge circuit, a third auxiliary switch connected between the voltage source and the first auxiliary inductor, A fourth auxiliary switch connected between the voltage source and the second auxiliary inductor may be further included. For example, the control device may further control ON / OFF of the third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch. For example, when the detection value of the output detection circuit is equal to or less than the set value, the control device may include the third auxiliary switch between the time when the second switching element is turned off and the time when the first switching element is turned on. The third auxiliary switch is turned off and the fourth switching element is turned off while the first switching element or the second switching element is turned on, and then the fourth switching element is turned off. The fourth auxiliary switch may be turned on while the fourth auxiliary switch is turned on, and the fourth auxiliary switch may be turned off while the third switching element or the fourth switching element is turned on. For example, when the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the control device may maintain the third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch in an off state.

この構成によれば、検出値の大小に応じて、第1補助インダクタおよび第2補助インダクタによる共振電流が、各キャパシタに安定的に供給される。これにより、スイッチング損失が低減され、かつ、過剰な共振電流による損失が低減されうる。   According to this configuration, the resonance current from the first auxiliary inductor and the second auxiliary inductor is stably supplied to each capacitor according to the detected value. Thereby, switching loss can be reduced and loss due to excessive resonance current can be reduced.

なお、電圧源は、第1補助インダクタに直流電圧を供給する第1電圧源と、第2補助インダクタに直流電圧を供給する第2電圧源とを個別に有していてもよい。   The voltage source may individually include a first voltage source that supplies a DC voltage to the first auxiliary inductor and a second voltage source that supplies a DC voltage to the second auxiliary inductor.

本開示の一態様に係る電力変換装置は、例えば、前記ブリッジ回路に前記直流電圧を供給する電圧源と、前記電圧源と前記第1補助インダクタとの間に接続される第3補助スイッチとをさらに備えてもよい。前記第2補助インダクタは、例えば、前記第2補助スイッチと前記第3補助スイッチとの間に接続されてもよい。前記制御装置は、例えば、前記第3補助スイッチのオンオフをさらに制御してもよい。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第2スイッチング素子をターンオフさせてから前記第1スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、および、前記第4スイッチング素子をターンオフさせてから前記第3スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第3補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせ、かつ、前記第3スイッチング素子または前記第4スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第3補助スイッチをオフ状態にさせてもよい。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第3補助スイッチをオフ状態に維持させてもよい。   A power conversion device according to an aspect of the present disclosure includes, for example, a voltage source that supplies the DC voltage to the bridge circuit, and a third auxiliary switch that is connected between the voltage source and the first auxiliary inductor. Further, it may be provided. For example, the second auxiliary inductor may be connected between the second auxiliary switch and the third auxiliary switch. For example, the control device may further control on / off of the third auxiliary switch. For example, when the detection value of the output detection circuit is equal to or less than the set value, the control device may turn on the first switching element after turning off the second switching element, and the fourth The third auxiliary switch is turned on until the third switching element is turned on after the switching element is turned off, the first switching element or the second switching element is turned on, and While the third switching element or the fourth switching element is turned on, the third auxiliary switch may be turned off. For example, when the detected value of the output detection circuit exceeds the set value, the control device may maintain the third auxiliary switch in an off state.

この構成によれば、検出値の大小に応じて、第1補助インダクタおよび第2補助インダクタによる共振電流が、各キャパシタに安定的に供給される。これにより、スイッチング損失が低減され、かつ、過剰な共振電流による損失が低減されうる。また、第1補助インダクタに直流電圧を供給するためのスイッチと、第2補助インダクタに直流電圧を供給するためのスイッチとが、第3補助スイッチに共通化されている。これにより、スイッチの数が削減され、回路規模が低減されうる。さらに、例えば、スイッチの削減に伴って、制御装置の回路規模が低減されうる。   According to this configuration, the resonance current from the first auxiliary inductor and the second auxiliary inductor is stably supplied to each capacitor according to the detected value. Thereby, switching loss can be reduced and loss due to excessive resonance current can be reduced. Further, a switch for supplying a DC voltage to the first auxiliary inductor and a switch for supplying a DC voltage to the second auxiliary inductor are shared by the third auxiliary switch. Thereby, the number of switches can be reduced and the circuit scale can be reduced. Furthermore, for example, the circuit scale of the control device can be reduced with the reduction of switches.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記電圧源は、第1電圧源キャパシタと、前記第1電圧源キャパシタに直列に接続される第2電圧源キャパシタとを含んでもよい。前記第3補助スイッチは、例えば、前記第1電圧源キャパシタ及び前記第2電圧源キャパシタの間の中間ノードに接続されてもよい。あるいは、前記第3補助スイッチおよび前記第4補助スイッチは、例えば、前記第1電圧源キャパシタ及び前記第2電圧源キャパシタの間の中間ノードに接続されてもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the voltage source may include a first voltage source capacitor and a second voltage source capacitor connected in series to the first voltage source capacitor. For example, the third auxiliary switch may be connected to an intermediate node between the first voltage source capacitor and the second voltage source capacitor. Alternatively, the third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch may be connected to an intermediate node between the first voltage source capacitor and the second voltage source capacitor, for example.

これにより、中間ノードから、第3補助スイッチ、及び/又は、第4補助スイッチを介して、直流電圧が供給される。この直流電圧により、第1補助インダクタおよび第2補助インダクタにおいて共振電流が発生しうる。その結果、電力変換装置の損失が安定的に低減されうる。   Thereby, a DC voltage is supplied from the intermediate node via the third auxiliary switch and / or the fourth auxiliary switch. Due to this DC voltage, a resonance current can be generated in the first auxiliary inductor and the second auxiliary inductor. As a result, the loss of the power conversion device can be stably reduced.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記第1補助スイッチは第1双方向スイッチング素子である。前記制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が所定の設定値以下の場合、前記第1スイッチング素子をターンオフさせてから前記第2スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1双方向スイッチング素子の2つのゲートの一方をオン状態にさせ、前記第2スイッチング素子をターンオフさせてから前記第1スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1双方向スイッチング素子の2つのゲートの他方をオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第1双方向スイッチング素子の前記2つのゲートをオフ状態にさせてもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the first auxiliary switch is a first bidirectional switching element. For example, when the detection value of the output detection circuit is equal to or lower than a predetermined set value, the control device may perform the first both steps from turning off the first switching element to turning on the second switching element. One of the two gates of the directional switching element is turned on, and the other of the two gates of the first bidirectional switching element between the time when the second switching element is turned off and the time when the first switching element is turned on. May be turned on, and the two gates of the first bidirectional switching element may be turned off while the first switching element or the second switching element is turned on.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記ブリッジ回路は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第1キャパシタ、および前記第2キャパシタを含む第1アームと、第3スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に直列に接続された第4スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に並列に接続された第3キャパシタ、および前記第4スイッチング素子に並列に接続された第4キャパシタを含む第2アームとを備える。前記電力変換装置は、例えば、前記第3スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子の間の第2ノードに一端が接続される第2双方向スイッチング素子と、前記第2補助スイッチの他端に接続される第2補助インダクタと、をさらに備え、前記制御装置は、例えば、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、及び前記第2双方向スイッチング素子のオンオフをさらに制御する。制御装置は、例えば、前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第3スイッチング素子をターンオフさせてから前記第4スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第2双方向スイッチング素子の2つのゲートの一方をオン状態にさせ、前記第4スイッチング素子をターンオフさせてから前記第3スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第2双方向スイッチング素子の2つのゲートの他方をオン状態にさせてもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the bridge circuit includes a first arm including the first switching element, the second switching element, the first capacitor, and the second capacitor; A switching element; a fourth switching element connected in series to the third switching element; a third capacitor connected in parallel to the third switching element; and a fourth capacitor connected in parallel to the fourth switching element. Including a second arm. The power converter is connected to, for example, a second bidirectional switching element having one end connected to a second node between the third switching element and the fourth switching element, and the other end of the second auxiliary switch. A second auxiliary inductor, and the control device further controls on / off of the third switching element, the fourth switching element, and the second bidirectional switching element, for example. For example, when the detection value of the output detection circuit is equal to or less than the set value, the control device may perform the second bidirectional switching from when the third switching element is turned off to when the fourth switching element is turned on. One of the two gates of the device is turned on, and the other of the two gates of the second bidirectional switching device is turned on after the fourth switching device is turned off until the third switching device is turned on. You may make it a state.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記制御装置は、前記第1補助スイッチをオン状態にさせることによって、前記第1補助インダクタ、前記第1キャパシタおよび前記第2キャパシタを流れる共振電流を発生させ、前記補助スイッチをオフ状態にさせることによって、前記共振電流を発生させなくてもよい。例えば、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子がオフ状態の期間に、前記二次側インダクタを流れる電流が前記二次側インダクタにエネルギーを蓄積させ、前記エネルギーにより発生した他の共振電流が、前記第1キャパシタおよび前記第2キャパシタを充放電させてもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the control device causes the first auxiliary switch, the resonance to flow through the first capacitor, and the second capacitor by turning on the first auxiliary switch. The resonance current may not be generated by generating a current and turning off the auxiliary switch. For example, during a period in which the first switching element and the second switching element are in an OFF state, a current flowing through the secondary inductor causes energy to be accumulated in the secondary inductor, and another resonance current generated by the energy is generated. The first capacitor and the second capacitor may be charged and discharged.

これにより、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子がオフ状態の期間に、二次側インダクタから共振電流が供給される。加えて、検出値の大小に応じて、第1補助インダクタからも共振電流が選択的に供給されうる。その結果、スイッチング損失が安定的に低減され、かつ、過剰な共振電流による損失が低減されうる。   Thereby, a resonance current is supplied from the secondary inductor during a period in which the first switching element and the second switching element are in the OFF state. In addition, the resonance current can be selectively supplied also from the first auxiliary inductor according to the magnitude of the detected value. As a result, switching loss can be stably reduced, and loss due to excessive resonance current can be reduced.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記第1スイッチング素子の基準端子と、前記第1補助スイッチの基準端子とが等電位であってもよい。例えば、前記第3スイッチング素子の基準端子と、前記第2補助スイッチの基準端子とが等電位であってもよい。例えば、前記第2スイッチング素子の基準端子と、前記第4スイッチング素子の基準端子とが等電位であってもよい。例えば、前記第3補助スイッチの基準端子と、前記第4補助スイッチの基準端子とが等電位であってもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the reference terminal of the first switching element and the reference terminal of the first auxiliary switch may be equipotential. For example, the reference terminal of the third switching element and the reference terminal of the second auxiliary switch may be equipotential. For example, the reference terminal of the second switching element and the reference terminal of the fourth switching element may be equipotential. For example, the reference terminal of the third auxiliary switch and the reference terminal of the fourth auxiliary switch may be equipotential.

複数のスイッチの基準端子が等電位となることにより、制御装置内の直流電圧を共用でき、制御装置の回路規模を低減できる。   Since the reference terminals of the plurality of switches are equipotential, the DC voltage in the control device can be shared, and the circuit scale of the control device can be reduced.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第1補助スイッチ、前記第2補助スイッチ、前記第3補助スイッチ、および前記第4補助スイッチは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the first auxiliary switch, the second auxiliary switch, The third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch may be IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

なお、各スイッチがIGBTである場合、基準端子はエミッタ端子である。あるいは、各スイッチがMOSFETである場合、基準端子はソース端子である。   When each switch is an IGBT, the reference terminal is an emitter terminal. Alternatively, when each switch is a MOSFET, the reference terminal is a source terminal.

本開示の一態様に係る電力変換装置において、例えば、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子は、位相シフト制御されてもよい。   In the power conversion device according to an aspect of the present disclosure, for example, the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element may be phase-shift controlled.

なお、本開示において「制御装置は、期間Aの間に、状態Bにさせる」とは、制御装置が期間Aの間の少なくとも一部において状態Bにさせる態様、および、制御装置が期間Aを包含する期間において状態Bにさせるものをも含む。   In the present disclosure, “the control device makes the state B during the period A” means that the control device makes the state B in at least part of the period A, and the control device makes the period A Also included are those to be in state B during the included period.

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、波形、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, waveforms, materials, components, component arrangement positions and connection forms, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present disclosure. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.

「上」、「下」、「左」や「右」といった方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とする。したがって、これらの用語は、限定的に解釈されるべきものではない。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号が付され、重複する説明は省略される場合がある。   The terms representing directions such as “up”, “down”, “left” and “right” are merely for the purpose of clarifying the explanation. Accordingly, these terms should not be construed as limiting. Note that, in all the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

(実施の形態1)
[電力変換装置100の構成]
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置100の構成の一例を示す図である。電力変換装置100は、スイッチング電源装置10、出力電圧検出回路11、出力電流検出回路12、制御装置20を備える。スイッチング電源装置10は、位相シフト方式の絶縁型DC−DCコンバータである。スイッチング電源装置10は、フルブリッジ回路、第1補助インダクタL1、第2補助インダクタL2、第3インダクタL3、第4インダクタL4、第6キャパシタC6、第7キャパシタC7、第5補助スイッチS5、第6補助スイッチS6、第7補助スイッチS7、第8補助スイッチS8、トランスT、整流回路、平滑回路、出力抵抗R1を含む。
(Embodiment 1)
[Configuration of Power Conversion Device 100]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of the power conversion device 100 according to the first embodiment. The power conversion device 100 includes a switching power supply device 10, an output voltage detection circuit 11, an output current detection circuit 12, and a control device 20. The switching power supply device 10 is a phase shift type isolated DC-DC converter. The switching power supply 10 includes a full bridge circuit, a first auxiliary inductor L1, a second auxiliary inductor L2, a third inductor L3, a fourth inductor L4, a sixth capacitor C6, a seventh capacitor C7, a fifth auxiliary switch S5, a sixth It includes an auxiliary switch S6, a seventh auxiliary switch S7, an eighth auxiliary switch S8, a transformer T, a rectifier circuit, a smoothing circuit, and an output resistor R1.

フルブリッジ回路は、直流電源Eから供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータである。フルブリッジ回路は、第1スイッチング素子S1、第2スイッチング素子S2、第3スイッチング素子S3及び第4スイッチング素子S4を含み、それらはフルブリッジ接続されている。具体的には、フルブリッジ回路は、上側に第1スイッチング素子S1及び下側に第2スイッチング素子S2を含む第1アームと、上側に第3スイッチング素子S3及び下側に第4スイッチング素子S4を含む第2アームで構成される。第1アームと第2アームが並列接続される。   The full bridge circuit is an inverter that converts a DC voltage supplied from the DC power source E into an AC voltage. The full bridge circuit includes a first switching element S1, a second switching element S2, a third switching element S3, and a fourth switching element S4, which are full bridge connected. Specifically, the full bridge circuit includes a first arm including a first switching element S1 on the upper side and a second switching element S2 on the lower side, a third switching element S3 on the upper side, and a fourth switching element S4 on the lower side. It is comprised with the 2nd arm containing. The first arm and the second arm are connected in parallel.

図1に示される例において、フルブリッジ回路は、第1スイッチング素子S1に並列に接続される第1キャパシタC1と、第2スイッチング素子S2に並列に接続される第2キャパシタC2と、第3スイッチング素子S3に並列に接続される第3キャパシタC3と、第4スイッチング素子S4に並列に接続される第4キャパシタC4とを含む。図1に示される例において、フルブリッジ回路は、第1スイッチング素子S1に並列に接続される第1ダイオードD1と、第2スイッチング素子S2に並列に接続される第2ダイオードD2と、第3スイッチング素子S3に並列に接続される第3ダイオードD3と、第4スイッチング素子S4に並列に接続される第4ダイオードD4とを含む。   In the example shown in FIG. 1, the full bridge circuit includes a first capacitor C1 connected in parallel to the first switching element S1, a second capacitor C2 connected in parallel to the second switching element S2, and a third switching circuit. A third capacitor C3 connected in parallel to the element S3 and a fourth capacitor C4 connected in parallel to the fourth switching element S4 are included. In the example shown in FIG. 1, the full bridge circuit includes a first diode D1 connected in parallel to the first switching element S1, a second diode D2 connected in parallel to the second switching element S2, and a third switching circuit. A third diode D3 connected in parallel to the element S3 and a fourth diode D4 connected in parallel to the fourth switching element S4 are included.

第1ダイオードD1〜第4ダイオードD4は、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4に対して、それぞれ逆バイアスに接続される。第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4は、例えば、ロスレススナバキャパシタである。第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4は、例えばMOSFETやIGBT等の半導体スイッチング素子である。   The first diode D1 to the fourth diode D4 are connected in reverse bias to the first switching element S1 to the fourth switching element S4, respectively. The first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 are, for example, lossless snubber capacitors. The first switching element S1 to the fourth switching element S4 are semiconductor switching elements such as MOSFETs and IGBTs, for example.

図1に示される例では、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4は、nチャンネル型のIGBTである。この場合、第1スイッチング素子S1のコレクタ端子が直流電源Eの高電位側基準線に接続される。第1スイッチング素子S1のエミッタ端子が第2スイッチング素子S2のコレクタ端子に接続される。第2スイッチング素子S2のエミッタ端子は直流電源Eの低電位側基準線に接続される。第3スイッチング素子S3のコレクタ端子が直流電源Eの高電位側基準線に接続される。第3スイッチング素子S3のエミッタ端子が第4スイッチング素子S4のコレクタ端子に接続される。第4スイッチング素子S4のエミッタ端子は直流電源Eの低電位側基準線に接続される。なお、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4がMOSFETである場合、エミッタをソースに、コレクタをドレインにそれぞれ読み替えればよい。   In the example shown in FIG. 1, the first switching element S1 to the fourth switching element S4 are n-channel IGBTs. In this case, the collector terminal of the first switching element S1 is connected to the high potential side reference line of the DC power supply E. The emitter terminal of the first switching element S1 is connected to the collector terminal of the second switching element S2. The emitter terminal of the second switching element S2 is connected to the low potential side reference line of the DC power supply E. The collector terminal of the third switching element S3 is connected to the high potential side reference line of the DC power supply E. The emitter terminal of the third switching element S3 is connected to the collector terminal of the fourth switching element S4. The emitter terminal of the fourth switching element S4 is connected to the low potential side reference line of the DC power supply E. When the first switching element S1 to the fourth switching element S4 are MOSFETs, the emitter may be read as the source, and the collector may be read as the drain.

図1に示される一次側回路は、部分共振型のフルブリッジ回路である。部分共振型のフルブリッジ回路は、第1アームのデッドタイム及び第2アームのデッドタイムにのみ共振動作を利用して転流し、その他の期間では非共振で動作する。「第1アームのデッドタイム」とは、第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2の両方がオフ状態である期間を意味する。「第1アームのデッドタイム」とは、第3スイッチング素子S3及び第4スイッチング素子S4の両方がオフ状態である期間を意味する。図1に示される一次側回路は、共振ポール型の構成を有する。直列接続された第6キャパシタC6及び第7キャパシタC7は直流電源Eに並列接続され、直流電源Eを分圧する。図1の例において、第6キャパシタC6に分圧された電圧、及び第7キャパシタC7に分圧された電圧は、それぞれ直流電源Eの中間電圧に相当する。第6キャパシタC6及び第7キャパシタC7は、直流電源Eの高電位側基準線、直流電源Eの低電位側基準線、および直流電源Eの中間電位線の電位を平滑化する。   The primary circuit shown in FIG. 1 is a partial resonance type full bridge circuit. The partial resonance type full bridge circuit performs commutation using the resonance operation only during the dead time of the first arm and the dead time of the second arm, and operates in a non-resonance manner during other periods. The “dead time of the first arm” means a period in which both the first switching element S1 and the second switching element S2 are in the off state. The “dead time of the first arm” means a period in which both the third switching element S3 and the fourth switching element S4 are in the off state. The primary circuit shown in FIG. 1 has a resonant pole type configuration. The sixth capacitor C6 and the seventh capacitor C7 connected in series are connected in parallel to the DC power source E and divide the DC power source E. In the example of FIG. 1, the voltage divided by the sixth capacitor C <b> 6 and the voltage divided by the seventh capacitor C <b> 7 correspond to the intermediate voltage of the DC power supply E, respectively. The sixth capacitor C6 and the seventh capacitor C7 smooth the potentials of the high potential side reference line of the DC power source E, the low potential side reference line of the DC power source E, and the intermediate potential line of the DC power source E.

なお、第6キャパシタC6は、本開示における「第1電圧源キャパシタ」の一例である。第7キャパシタC7は、本開示における「第2電圧源キャパシタ」の一例である。第6キャパシタC6と第7キャパシタC7の特性は同じであってもよく、異なっていてもよい。すなわち、中間ノードが供給する電圧は、直流電源Eの半分であってもよく、それ以外であってもよい。   The sixth capacitor C6 is an example of the “first voltage source capacitor” in the present disclosure. The seventh capacitor C7 is an example of the “second voltage source capacitor” in the present disclosure. The characteristics of the sixth capacitor C6 and the seventh capacitor C7 may be the same or different. That is, the voltage supplied by the intermediate node may be half that of the DC power supply E or may be other than that.

第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2の間のノードは、第1ノードNaと呼ばれる。第3スイッチング素子S3と第4スイッチング素子S4の間のノードは、第2ノードNbと呼ばれる。第6キャパシタC6と第7キャパシタC7の間のノードは、中間ノードNcと呼ばれる。   A node between the first switching element S1 and the second switching element S2 is called a first node Na. A node between the third switching element S3 and the fourth switching element S4 is referred to as a second node Nb. A node between the sixth capacitor C6 and the seventh capacitor C7 is called an intermediate node Nc.

中間ノードNcと第1ノードNaとの間に第1補助インダクタL1が接続される。中間ノードNcと第2ノードNbとの間に第1補助インダクタL1が接続される。   A first auxiliary inductor L1 is connected between the intermediate node Nc and the first node Na. The first auxiliary inductor L1 is connected between the intermediate node Nc and the second node Nb.

中間ノードNcと第1補助インダクタL1の一端との間に、第5補助スイッチS5が接続される。具体的には、第5補助スイッチS5のエミッタ端子が中間ノードNcに接続され、第5補助スイッチS5のコレクタ端子が第1補助インダクタL1の一端に接続される。第1補助インダクタL1の他端と第1ノードNaとの間に、第6補助スイッチS6が接続される。具体的には、第6補助スイッチS6のエミッタ端子が第1ノードNaに接続され、第6補助スイッチS6のコレクタ端子が第1補助インダクタL1の他端に接続される。第1補助インダクタL1を介して直列接続された第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6は、双方向スイッチとして機能する。   A fifth auxiliary switch S5 is connected between the intermediate node Nc and one end of the first auxiliary inductor L1. Specifically, the emitter terminal of the fifth auxiliary switch S5 is connected to the intermediate node Nc, and the collector terminal of the fifth auxiliary switch S5 is connected to one end of the first auxiliary inductor L1. A sixth auxiliary switch S6 is connected between the other end of the first auxiliary inductor L1 and the first node Na. Specifically, the emitter terminal of the sixth auxiliary switch S6 is connected to the first node Na, and the collector terminal of the sixth auxiliary switch S6 is connected to the other end of the first auxiliary inductor L1. The fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 connected in series via the first auxiliary inductor L1 function as a bidirectional switch.

中間ノードNcと第2補助インダクタL2の一端との間に、第7補助スイッチS7が接続される。具体的には、第7補助スイッチS7のエミッタ端子が中間ノードNcに接続され、第7補助スイッチS7のコレクタ端子が第2補助インダクタL2の一端に接続される。第2補助インダクタL2の他端と第2ノードNbとの間に、第7補助スイッチS7が接続される。具体的には、第7補助スイッチS7のエミッタ端子が第2ノードNbに接続され、第7補助スイッチS7のコレクタ端子が第2補助インダクタL2の他端に接続される。第2補助インダクタL2を介して直列接続された第7補助スイッチS7及び第8補助スイッチS8は、双方向スイッチとして機能する。   A seventh auxiliary switch S7 is connected between the intermediate node Nc and one end of the second auxiliary inductor L2. Specifically, the emitter terminal of the seventh auxiliary switch S7 is connected to the intermediate node Nc, and the collector terminal of the seventh auxiliary switch S7 is connected to one end of the second auxiliary inductor L2. A seventh auxiliary switch S7 is connected between the other end of the second auxiliary inductor L2 and the second node Nb. Specifically, the emitter terminal of the seventh auxiliary switch S7 is connected to the second node Nb, and the collector terminal of the seventh auxiliary switch S7 is connected to the other end of the second auxiliary inductor L2. The seventh auxiliary switch S7 and the eighth auxiliary switch S8 connected in series via the second auxiliary inductor L2 function as a bidirectional switch.

第5ダイオードD5は第5補助スイッチS5に逆バイアスで接続される。第6ダイオードD6は第6補助スイッチS6に逆バイアスで接続される。第7ダイオードD7は第7補助スイッチS7に逆バイアスで接続される。第8ダイオードD8は第8補助スイッチS8に逆バイアスで接続される。   The fifth diode D5 is connected to the fifth auxiliary switch S5 with a reverse bias. The sixth diode D6 is connected to the sixth auxiliary switch S6 with a reverse bias. The seventh diode D7 is connected to the seventh auxiliary switch S7 with a reverse bias. The eighth diode D8 is connected to the eighth auxiliary switch S8 with a reverse bias.

各補助スイッチS5〜S8は、例えば、MOSFETやIGBT等の半導体スイッチング素子であってもよい。図1に示される例において、各補助スイッチS5〜S8は、nチャンネル型のIGBTである。   Each of the auxiliary switches S5 to S8 may be a semiconductor switching element such as a MOSFET or an IGBT. In the example shown in FIG. 1, each of the auxiliary switches S5 to S8 is an n-channel type IGBT.

第6補助スイッチS6は、本開示における「第1補助スイッチ」の一例である。第8補助スイッチS8は、本開示における「第2補助スイッチ」の一例である。第5補助スイッチS5は、本開示における「第3補助スイッチ」の一例である。第7補助スイッチS7は、本開示における「第4補助スイッチ」の一例である。   The sixth auxiliary switch S6 is an example of the “first auxiliary switch” in the present disclosure. The eighth auxiliary switch S8 is an example of the “second auxiliary switch” in the present disclosure. The fifth auxiliary switch S5 is an example of a “third auxiliary switch” in the present disclosure. The seventh auxiliary switch S7 is an example of the “fourth auxiliary switch” in the present disclosure.

トランスTは、一次巻線N1及び二次巻線N2を含む高周波トランスである。一次巻線N1と二次巻線N2とは電磁誘導により結合される。トランスTは一次側と二次側とを絶縁する。トランスTは、一次巻線N1と二次巻線N2の巻線比に応じて、一次巻線N1から入力される第1交流電圧を、二次巻線N2へ出力される第2交流電圧に変圧する。一次巻線N1の両端は、上記フルブリッジ回路の両出力端に接続される。具体的には、一次巻線N1の両端は、第1ノードNaと第2ノードNbとの間に接続される。   The transformer T is a high-frequency transformer including a primary winding N1 and a secondary winding N2. The primary winding N1 and the secondary winding N2 are coupled by electromagnetic induction. The transformer T insulates the primary side from the secondary side. The transformer T converts the first AC voltage input from the primary winding N1 into the second AC voltage output to the secondary winding N2 according to the turns ratio of the primary winding N1 and the secondary winding N2. Transform. Both ends of the primary winding N1 are connected to both output ends of the full bridge circuit. Specifically, both ends of the primary winding N1 are connected between the first node Na and the second node Nb.

第3インダクタL3及び第4インダクタL4は、トランスTの二次巻線N2と整流回路の間の電流経路に接続される。第3インダクタL3及び第4インダクタL4は、第3コイルL3及び第4コイルL4であってもよい。第3インダクタL3及び第4インダクタL4は、二次巻線N2の漏れインダクタンスであってもよい。   The third inductor L3 and the fourth inductor L4 are connected to a current path between the secondary winding N2 of the transformer T and the rectifier circuit. The third inductor L3 and the fourth inductor L4 may be the third coil L3 and the fourth coil L4. The third inductor L3 and the fourth inductor L4 may be a leakage inductance of the secondary winding N2.

整流回路は、二次巻線N2から入力される第2交流電圧を整流し、整流電圧を生成する。整流回路は、第9ダイオードD9、第10ダイオードD10、第11ダイオードD11、第12ダイオードD12を含み、それらはフルブリッジ接続されている。   The rectifier circuit rectifies the second AC voltage input from the secondary winding N2, and generates a rectified voltage. The rectifier circuit includes a ninth diode D9, a tenth diode D10, an eleventh diode D11, and a twelfth diode D12, which are connected in a full bridge.

平滑回路は、整流電圧を平滑化し、出力電圧を生成する。図1の平滑回路は、第5インダクタL5及び第5キャパシタC5を含むLCフィルタで構成されている。第5インダクタL5は、例えば、第5コイルL5である。なお、図1に示される平滑回路は一例であり、これに限定されない。平滑回路は、例えば、第5インダクタL5を有していなくてもよい。   The smoothing circuit smoothes the rectified voltage and generates an output voltage. The smoothing circuit in FIG. 1 includes an LC filter including a fifth inductor L5 and a fifth capacitor C5. The fifth inductor L5 is, for example, a fifth coil L5. The smoothing circuit shown in FIG. 1 is an example, and the present invention is not limited to this. For example, the smoothing circuit may not have the fifth inductor L5.

出力抵抗R1は、平滑回路から負荷30に供給される電流の値を検出するための電流検出素子である。なお、出力抵抗R1の代わりにホール素子が用いられてもよい。   The output resistor R1 is a current detection element for detecting the value of the current supplied from the smoothing circuit to the load 30. A Hall element may be used instead of the output resistor R1.

出力電圧検出回路11は、スイッチング電源装置10から負荷30に出力される出力電圧を検出する。出力電圧検出回路11は、例えば、誤差増幅回路であってもよい。誤差増幅回路は、オペアンプとパッシブ素子とを含んでもよい。出力電圧検出回路11は、検出結果を制御装置20に出力する。   The output voltage detection circuit 11 detects the output voltage output from the switching power supply device 10 to the load 30. The output voltage detection circuit 11 may be an error amplification circuit, for example. The error amplifier circuit may include an operational amplifier and a passive element. The output voltage detection circuit 11 outputs the detection result to the control device 20.

なお、出力電圧検出回路11は、本開示における「出力検出回路」の一例である。   The output voltage detection circuit 11 is an example of the “output detection circuit” in the present disclosure.

出力電流検出回路12は、スイッチング電源装置10から負荷30に出力される出力電流を検出する。出力電流検出回路12は、例えば、出力抵抗R1の両端電圧を入力とする誤差増幅回路であってもよい。出力電流検出回路12は、検出結果を制御装置20に出力する。   The output current detection circuit 12 detects the output current output from the switching power supply device 10 to the load 30. The output current detection circuit 12 may be, for example, an error amplification circuit that receives the voltage across the output resistor R1. The output current detection circuit 12 outputs the detection result to the control device 20.

なお、出力電流検出回路12は、本開示における「出力検出回路」の一例である。   The output current detection circuit 12 is an example of the “output detection circuit” in the present disclosure.

制御装置20は、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4及び第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8のオン/オフを制御する。言い換えると、スイッチング電源装置10は、制御装置20によって駆動される。制御装置20は、例えば、出力電圧検出回路11から供給される出力電圧および/または出力電流検出回路12から供給される出力電流に応じて、第1アームのスイッチング動作の位相と第2アームのスイッチング動作の位相との位相差を制御する。制御装置20は、この制御を位相シフトPWM(Pulse Width Modulation)方式で実行する。例えば、制御装置20は、出力電圧検出回路11からフィードバックされた出力電圧と、予め設定された目標電圧を比較する。制御装置20は、出力電圧が目標電圧よりも小さい場合に位相差を小さくし、出力電圧が目標電圧よりも大きい場合に位相差を大きくする。この制御によれば、位相差が大きくなるほど一次側から二次側に供給される電力が小さくなる。なお、制御装置は、スイッチング電源装置10を、定電流駆動または定電力駆動してもよい。   The control device 20 controls on / off of the first switching element S1 to the fourth switching element S4 and the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8. In other words, the switching power supply device 10 is driven by the control device 20. For example, the control device 20 switches the phase of the switching operation of the first arm and the switching of the second arm according to the output voltage supplied from the output voltage detection circuit 11 and / or the output current supplied from the output current detection circuit 12. Controls the phase difference from the phase of operation. The control device 20 executes this control by a phase shift PWM (Pulse Width Modulation) method. For example, the control device 20 compares the output voltage fed back from the output voltage detection circuit 11 with a preset target voltage. The control device 20 reduces the phase difference when the output voltage is smaller than the target voltage, and increases the phase difference when the output voltage is larger than the target voltage. According to this control, the power supplied from the primary side to the secondary side decreases as the phase difference increases. The control device may drive the switching power supply device 10 with constant current drive or constant power drive.

図2は、制御装置20の構成例を示す。制御装置20は、CPU21及び駆動回路22を備える。図1のスイッチング電源装置10において、第1スイッチング素子S1のエミッタ端子と第6補助スイッチS6のエミッタ端子とは、等電位である。第3スイッチング素子S3のエミッタ端子と第8補助スイッチS8のエミッタ端子とは、等電位である。第5補助スイッチS5のエミッタ端子と第7補助スイッチS7のエミッタ端子とは、等電位である。第2スイッチング素子S2と第4スイッチング素子S4のエミッタ端子とは、等電位である。このとき、駆動回路は、例えば、ハイレベルの電圧とローレベルの電圧とから構成される一対の駆動電圧を、4対生成すれば足りる。言い換えると、複数のスイッチ間のエミッタ電位が共通化されることにより、電源電圧を生成するための回路が共通化されうる。これにより、回路規模の低減、コスト削減が実現されうる。   FIG. 2 shows a configuration example of the control device 20. The control device 20 includes a CPU 21 and a drive circuit 22. In the switching power supply device 10 of FIG. 1, the emitter terminal of the first switching element S1 and the emitter terminal of the sixth auxiliary switch S6 are equipotential. The emitter terminal of the third switching element S3 and the emitter terminal of the eighth auxiliary switch S8 are equipotential. The emitter terminal of the fifth auxiliary switch S5 and the emitter terminal of the seventh auxiliary switch S7 are equipotential. The emitter terminals of the second switching element S2 and the fourth switching element S4 are equipotential. At this time, it is sufficient for the drive circuit to generate, for example, four pairs of drive voltages composed of a high level voltage and a low level voltage. In other words, a circuit for generating a power supply voltage can be shared by sharing the emitter potential between a plurality of switches. Thereby, reduction in circuit scale and cost reduction can be realized.

外部電源からの電力が、CPU21及び駆動回路22に供給される。外部電源は、例えば、商用電源または蓄電池であってもよい。CPU21は、出力電圧検出回路11から供給される出力電圧および/または出力電流検出回路12から供給される出力電流に応じて、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4、及び第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8の各制御信号を生成し、駆動回路22に出力する。各制御信号は、例えばデジタル信号である。   Power from an external power source is supplied to the CPU 21 and the drive circuit 22. The external power source may be, for example, a commercial power source or a storage battery. In accordance with the output voltage supplied from the output voltage detection circuit 11 and / or the output current supplied from the output current detection circuit 12, the CPU 21 performs the first switching element S1 to the fourth switching element S4 and the fifth auxiliary switch S5. The control signals for the eighth auxiliary switch S8 are generated and output to the drive circuit 22. Each control signal is, for example, a digital signal.

以下、駆動回路の具体例を説明する。駆動回路22は、第1駆動部と、第2駆動部と、第3駆動部と、第4駆動部とを備える。ただし、各駆動部は、回路上にまとまって形成されていなくてもよい。   Hereinafter, a specific example of the drive circuit will be described. The drive circuit 22 includes a first drive unit, a second drive unit, a third drive unit, and a fourth drive unit. However, each drive part does not need to be formed collectively on the circuit.

第1駆動部は、第1ハイサイドDC−DCコンバータ241、第1ローサイドDC−DCコンバータ251、第1ゲートバッファ231、第2ゲートバッファ236、第1制御ロジック回路261、第2制御ロジック回路266、第1フォトカプラ271、第2フォトカプラ276を備える。第1駆動部は、第1スイッチング素子S1及び第6補助スイッチS6を駆動する。   The first driver includes a first high-side DC-DC converter 241, a first low-side DC-DC converter 251, a first gate buffer 231, a second gate buffer 236, a first control logic circuit 261, and a second control logic circuit 266. , A first photocoupler 271 and a second photocoupler 276 are provided. The first drive unit drives the first switching element S1 and the sixth auxiliary switch S6.

第1制御ロジック回路261は、入力された制御信号に応じて、駆動信号を生成する。第1フォトカプラ271は、第1制御ロジック回路261と第1ゲートバッファ231とが絶縁された状態で、駆動信号を第1制御ロジック回路261から第1ゲートバッファ231に伝送する。第1ゲートバッファ231は、入力された駆動信号に応じて第1スイッチング素子S1を駆動する。第1ゲートバッファ231の出力端子は、電流制限素子(図示せず)を介して、第1スイッチング素子S1のゲート端子に接続される。電流制御素子は、例えばゲート抵抗である。第1ゲートバッファ231は、例えば、pチャンネルMOSFETとnチャンネルMOSFETとが直列に接続されたインバータである。   The first control logic circuit 261 generates a drive signal in accordance with the input control signal. The first photocoupler 271 transmits a drive signal from the first control logic circuit 261 to the first gate buffer 231 in a state where the first control logic circuit 261 and the first gate buffer 231 are insulated. The first gate buffer 231 drives the first switching element S1 according to the input drive signal. The output terminal of the first gate buffer 231 is connected to the gate terminal of the first switching element S1 via a current limiting element (not shown). The current control element is, for example, a gate resistance. For example, the first gate buffer 231 is an inverter in which a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET are connected in series.

第2制御ロジック回路266は、入力された制御信号に応じて、駆動信号を生成する。第2フォトカプラ276は、第2制御ロジック回路266と第2ゲートバッファ236とが絶縁された状態で、駆動信号を第2制御ロジック回路266から第2ゲートバッファ236に伝送する。第2ゲートバッファ236は、入力された駆動信号に応じて第6補助スイッチS6を駆動する。第2ゲートバッファ236の出力端子は、電流制限素子(図示せず)を介して、第6補助スイッチS6のゲート端子に接続される。電流制御素子は、例えばゲート抵抗である。第2ゲートバッファ236は、例えば、pチャンネルMOSFETとnチャンネルMOSFETとが直列に接続されたインバータである。   The second control logic circuit 266 generates a drive signal in accordance with the input control signal. The second photocoupler 276 transmits a drive signal from the second control logic circuit 266 to the second gate buffer 236 in a state where the second control logic circuit 266 and the second gate buffer 236 are insulated. The second gate buffer 236 drives the sixth auxiliary switch S6 according to the input drive signal. The output terminal of the second gate buffer 236 is connected to the gate terminal of the sixth auxiliary switch S6 via a current limiting element (not shown). The current control element is, for example, a gate resistance. The second gate buffer 236 is, for example, an inverter in which a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET are connected in series.

第1ハイサイドDC−DCコンバータ241は、外部電源からハイサイド電源電位を生成する。第1ローサイドDC−DCコンバータ251は、外部電源からローサイド電源電位を生成する。第1ハイサイドDC−DCコンバータ241及び第1ローサイドDC−DCコンバータ251は、例えば、降圧チョッパであってもよい。例えば、第1ゲートバッファ231がインバータであるとき、ハイサイド電源電位はpチャンネルMOSFETのソース端子に印加され、ローサイド電源電位はnチャンネルMOSFETのソース端子に印加される。   The first high side DC-DC converter 241 generates a high side power supply potential from an external power supply. The first low side DC-DC converter 251 generates a low side power supply potential from an external power supply. The first high-side DC-DC converter 241 and the first low-side DC-DC converter 251 may be a step-down chopper, for example. For example, when the first gate buffer 231 is an inverter, the high-side power supply potential is applied to the source terminal of the p-channel MOSFET, and the low-side power supply potential is applied to the source terminal of the n-channel MOSFET.

第1ハイサイドDC−DCコンバータ241は、基準電位に対して+15Vの電位を生成し、これを第1ゲートバッファ231および第2ゲートバッファ236に供給する。第1ローサイドDC−DCコンバータ251は、基準電位に対して−5Vの電位を生成し、これを第1ゲートバッファ231および第2ゲートバッファ236に供給する。すなわち、第1ゲートバッファ231および第2ゲートバッファ236は、20Vの電源電圧で制御される。第1ゲートバッファ231は、第1スイッチング素子S1に、エミッタ電位を基準として+15Vのゲート電位を印加する。第2ゲートバッファ236は、第6補助スイッチS6に、エミッタ電位を基準として‐5Vのゲート電位を印加する。ただし、電源電圧、ゲート電位の値は、これに限定されない。   The first high side DC-DC converter 241 generates a potential of +15 V with respect to the reference potential, and supplies this to the first gate buffer 231 and the second gate buffer 236. The first low-side DC-DC converter 251 generates a potential of −5 V with respect to the reference potential, and supplies this to the first gate buffer 231 and the second gate buffer 236. That is, the first gate buffer 231 and the second gate buffer 236 are controlled by a power supply voltage of 20V. The first gate buffer 231 applies a gate potential of + 15V with respect to the emitter potential to the first switching element S1. The second gate buffer 236 applies a gate potential of −5 V with respect to the emitter potential to the sixth auxiliary switch S6. However, the values of the power supply voltage and the gate potential are not limited to this.

第2駆動部は、第2ハイサイドDC−DCコンバータ242、第2ローサイドDC−DCコンバータ252、第3ゲートバッファ233、第4ゲートバッファ238、第3制御ロジック回路263、第4制御ロジック回路268、第3フォトカプラ273、第4フォトカプラ278を備える。第2駆動部は、第3スイッチング素子S3及び第8補助スイッチS8を駆動する。第2駆動部の各構成は、例えば、第1駆動部と同様に説明されうる。   The second driving unit includes a second high-side DC-DC converter 242, a second low-side DC-DC converter 252, a third gate buffer 233, a fourth gate buffer 238, a third control logic circuit 263, and a fourth control logic circuit 268. , A third photocoupler 273 and a fourth photocoupler 278 are provided. The second drive unit drives the third switching element S3 and the eighth auxiliary switch S8. Each configuration of the second drive unit can be described in the same manner as the first drive unit, for example.

第3駆動部は、第3ハイサイドDC−DCコンバータ243、第3ローサイドDC−DCコンバータ253、第5ゲートバッファ235、第6ゲートバッファ237、第5制御ロジック回路265、第6制御ロジック回路267、第5フォトカプラ275、第6フォトカプラ277を備える。第3駆動部は、第5補助スイッチS5及び第7補助スイッチS7を駆動する。第3駆動部の各構成は、例えば、第1駆動部と同様に説明されうる。   The third driving unit includes a third high-side DC-DC converter 243, a third low-side DC-DC converter 253, a fifth gate buffer 235, a sixth gate buffer 237, a fifth control logic circuit 265, and a sixth control logic circuit 267. The fifth photocoupler 275 and the sixth photocoupler 277 are provided. The third drive unit drives the fifth auxiliary switch S5 and the seventh auxiliary switch S7. Each configuration of the third drive unit can be described, for example, similarly to the first drive unit.

第4駆動部は、第4ハイサイドDC−DCコンバータ244、第4ローサイドDC−DCコンバータ254、第7ゲートバッファ232、第8ゲートバッファ234、第7制御ロジック回路262、第8制御ロジック回路264、第7フォトカプラ272、第8フォトカプラ274を備える。第4駆動部は、第2スイッチング素子S2及び第4スイッチング素子S4を駆動する。第4駆動部の各構成は、例えば、第1駆動部と同様に説明されうる。   The fourth driving unit includes a fourth high-side DC-DC converter 244, a fourth low-side DC-DC converter 254, a seventh gate buffer 232, an eighth gate buffer 234, a seventh control logic circuit 262, and an eighth control logic circuit 264. The seventh photocoupler 272 and the eighth photocoupler 274 are provided. The fourth driving unit drives the second switching element S2 and the fourth switching element S4. Each configuration of the fourth drive unit can be described in the same manner as the first drive unit, for example.

スイッチング電源装置10を構成する各スイッチング素子が、図1に示される接続関係を有することにより、駆動回路22の構成が簡素化されうる。複数のスイッチング素子のエミッタ端子同士が接続されることにより、例えば、ハイサイドDC−DCコンバータ及びローサイドDC−DCコンバータの数を減らすことができる。図2に示される例において、駆動回路は、4個のハイサイドDC−DCコンバータ、4個のローサイドDC−DCコンバータ、8個のゲートバッファ、8個の制御ロジック回路、8個のフォトカプラから構成される。   Since each switching element constituting the switching power supply device 10 has the connection relationship shown in FIG. 1, the configuration of the drive circuit 22 can be simplified. By connecting the emitter terminals of a plurality of switching elements, for example, the number of high-side DC-DC converters and low-side DC-DC converters can be reduced. In the example shown in FIG. 2, the drive circuit is composed of four high-side DC-DC converters, four low-side DC-DC converters, eight gate buffers, eight control logic circuits, and eight photocouplers. Composed.

[スイッチング電源装置10の駆動方法]
スイッチング電源装置10の駆動方法、すなわち、制御装置20の動作方法について例示的に説明する。
[Driving Method of Switching Power Supply Device 10]
A driving method of the switching power supply device 10, that is, an operation method of the control device 20 will be described as an example.

スイッチング電源装置10は部分共振型のフルブリッジ回路を有するため、制御装置20は、フルブリッジ回路の第1アームのデッドタイム中、および第2アームのデッドタイム中にのみ、共振動作を許す。   Since the switching power supply device 10 has a partial resonance type full bridge circuit, the control device 20 allows the resonance operation only during the dead time of the first arm and the second arm of the full bridge circuit.

制御装置20は、第1スイッチング素子S1または第2スイッチング素子S2がオン状態である期間に、第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6の両方をオフ状態にさせる。制御装置20は、第3スイッチング素子S3または第4スイッチング素子S4がオンである期間に、第7補助スイッチS7及び第8補助スイッチS8の両方をオフ状態にさせる。これにより、第1補助インダクタL1または第2補助インダクタL2に不要な電流が流れなくなり、損失が低減されうる。   The control device 20 turns off both the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 during a period in which the first switching element S1 or the second switching element S2 is in the on state. The control device 20 turns off both the seventh auxiliary switch S7 and the eighth auxiliary switch S8 during a period in which the third switching element S3 or the fourth switching element S4 is on. Thereby, an unnecessary current does not flow through the first auxiliary inductor L1 or the second auxiliary inductor L2, and the loss can be reduced.

制御装置20は、例えば、スイッチング電源装置10の出力電圧および出力電流の少なくとも一方にもとづく検出値を取得し、これを設定値と比較する。制御装置20は、その結果に応じて、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8をオン/オフ動作するか否かを決定する。   For example, the control device 20 acquires a detection value based on at least one of the output voltage and the output current of the switching power supply device 10 and compares it with a set value. The control device 20 determines whether or not to turn on / off the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 according to the result.

制御装置20は、検出値が設定値を超える場合、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8は、オフ状態に維持される。すなわち、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8のオン/オフ動作は無効化され、第1補助インダクタL1および第2補助インダクタL2による共振電流の発生が阻止される。   When the detected value exceeds the set value, the control device 20 maintains the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 in the off state. That is, the on / off operations of the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 are invalidated, and the generation of the resonance current by the first auxiliary inductor L1 and the second auxiliary inductor L2 is prevented.

制御装置20は、検出値が設定値以下である場合、第1アームのデッドタイム中に第5補助スイッチS5または第6補助スイッチS6をオン状態にさせる。具体的には、制御装置20は、第1アームのデッドタイムが到来する度に、第5補助スイッチS5または第6補助スイッチS6を交互にターンオンさせる。第5補助スイッチS5がオン状態で第6補助スイッチS6がオフ状態のとき、第2キャパシタC2が放電され、第1キャパシタC1が充電される。すなわち、第2キャパシタC2に蓄積された電荷が、第1キャパシタC1に転流される。第6補助スイッチS6がオン状態で第5補助スイッチS5がオフ状態のとき、第1キャパシタC1が放電され、第2キャパシタC2が充電される。すなわち、第1キャパシタC1に蓄積された電荷が、第2キャパシタC2に転流される。これらの充放電動作によって、放電されたキャパシタに並列接続されているスイッチング素子が、ゼロ電圧スイッチングされうる。   When the detected value is equal to or smaller than the set value, the control device 20 turns on the fifth auxiliary switch S5 or the sixth auxiliary switch S6 during the dead time of the first arm. Specifically, the control device 20 alternately turns on the fifth auxiliary switch S5 or the sixth auxiliary switch S6 every time the first arm dead time comes. When the fifth auxiliary switch S5 is on and the sixth auxiliary switch S6 is off, the second capacitor C2 is discharged and the first capacitor C1 is charged. That is, the electric charge accumulated in the second capacitor C2 is commutated to the first capacitor C1. When the sixth auxiliary switch S6 is on and the fifth auxiliary switch S5 is off, the first capacitor C1 is discharged and the second capacitor C2 is charged. That is, the electric charge accumulated in the first capacitor C1 is commutated to the second capacitor C2. By these charge / discharge operations, the switching elements connected in parallel to the discharged capacitors can be zero-voltage switched.

制御装置20は、検出値が設定値以下である場合、第2アームのデッドタイム中に第7補助スイッチS7または第8補助スイッチS8をオン状態にさせる。具体的には、制御装置20は、第2アームのデッドタイムが到来する度に、第7補助スイッチS7または第8補助スイッチS8を交互にターンオンさせる。第7補助スイッチS7がオン状態で第8補助スイッチS8がオフ状態のとき、第4キャパシタC4が放電され、第3キャパシタC3が充電される。すなわち、第4キャパシタC4に蓄積された電荷が、第3キャパシタC3に転流される。第8補助スイッチS8がオン状態で第7補助スイッチS7がオフ状態のとき、第3キャパシタC3が放電され、第4キャパシタC4が充電される。すなわち、第3キャパシタC3に蓄積された電荷が、第4キャパシタC4に転流される。これらの充放電動作によって、放電されたキャパシタに並列接続されているスイッチング素子が、ゼロ電圧スイッチングされうる。   When the detected value is equal to or smaller than the set value, the control device 20 turns on the seventh auxiliary switch S7 or the eighth auxiliary switch S8 during the dead time of the second arm. Specifically, the control device 20 alternately turns on the seventh auxiliary switch S7 or the eighth auxiliary switch S8 every time the second arm dead time comes. When the seventh auxiliary switch S7 is on and the eighth auxiliary switch S8 is off, the fourth capacitor C4 is discharged and the third capacitor C3 is charged. That is, the electric charge accumulated in the fourth capacitor C4 is commutated to the third capacitor C3. When the eighth auxiliary switch S8 is on and the seventh auxiliary switch S7 is off, the third capacitor C3 is discharged and the fourth capacitor C4 is charged. That is, the electric charge accumulated in the third capacitor C3 is commutated to the fourth capacitor C4. By these charge / discharge operations, the switching elements connected in parallel to the discharged capacitors can be zero-voltage switched.

第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4の充放電によって生じる電流量は、LC共振周波数、第1補助インダクタL1または第2補助インダクタL2に印加される直流電圧、並びに第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8のオン時間Δtによって決定される。実施の形態1において、LCの定数、直流電圧、及びオン時間Δは、全て固定値である。したがって、第1補助インダクタL1または第2補助インダクタL2から第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4に供給可能な電流量は、スイッチング電源装置10の出力電圧および出力電流の状態に関わらず一定である。また、LCの定数、直流電圧、及びオン時間Δtが固定されるため、共振電流の波形が安定化され、部品バラツキの影響を少なくできる。   The amount of current generated by charging / discharging the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 includes the LC resonance frequency, the DC voltage applied to the first auxiliary inductor L1 or the second auxiliary inductor L2, and the fifth auxiliary switch S5 to eighth auxiliary. It is determined by the ON time Δt of the switch S8. In the first embodiment, the LC constant, the DC voltage, and the on-time Δ are all fixed values. Therefore, the amount of current that can be supplied from the first auxiliary inductor L1 or the second auxiliary inductor L2 to the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 is constant regardless of the state of the output voltage and output current of the switching power supply device 10. In addition, since the LC constant, the DC voltage, and the on-time Δt are fixed, the waveform of the resonance current is stabilized, and the influence of component variations can be reduced.

図1に示される例において、第3インダクタL3及び第4インダクタL4も、第1アーム又は第2アームのデッドタイム中に共振電流を発生させる。この共振電流によっても、第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4の充放電動作が行われる。第3インダクタL3又は第4インダクタL4から第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4に供給される電流量は、スイッチング電源装置10の出力電流(すなわち、負荷状態)によって変化する。   In the example shown in FIG. 1, the third inductor L3 and the fourth inductor L4 also generate a resonance current during the dead time of the first arm or the second arm. The charging / discharging operation of the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 is also performed by this resonance current. The amount of current supplied from the third inductor L3 or the fourth inductor L4 to the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 varies depending on the output current (that is, the load state) of the switching power supply device 10.

制御装置20は、スイッチング電源装置10からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方に応じて、第1補助インダクタL1および第2補助インダクタL2を利用して共振電流を発生させるか否かが選択される。例えば、制御装置20は、出力電流が設定値より大きい場合に、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8をオフ状態に維持し、スイッチング電源装置10の出力電流が設定値以下の場合に、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8のオン/オフ動作を有効にする。前者が重負荷の場合に相当し、後者が軽負荷の場合に相当する。   The control device 20 selects whether to generate a resonance current using the first auxiliary inductor L1 and the second auxiliary inductor L2 according to at least one of the output voltage and the output current from the switching power supply device 10. . For example, when the output current is larger than the set value, the control device 20 maintains the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 in the off state, and when the output current of the switching power supply device 10 is less than the set value, The on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 is validated. The former corresponds to a heavy load, and the latter corresponds to a light load.

第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8がオフ状態に維持される場合、第3インダクタL3及び第4インダクタL4のみから、第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4に共振電流が供給される。このとき、スイッチング電源装置10は、第3インダクタL3及び第4インダクタL4が発生させる電流を用いて、ソフトスイッチングを実現しうる。あるいは、ソフトスイッチングが完全に実現されない場合であっても、スイッチング損失が効果的に低減されうる。   When the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 are maintained in the OFF state, the resonance current is supplied to the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 only from the third inductor L3 and the fourth inductor L4. At this time, the switching power supply device 10 can realize soft switching using the current generated by the third inductor L3 and the fourth inductor L4. Alternatively, even if soft switching is not completely realized, switching loss can be effectively reduced.

例えば、スイッチング電源装置10の出力電流が小さい場合、第3インダクタL3及び第4インダクタL4からの電流供給のみではソフトスイッチングが実現できない場合がある。このような場合に、制御装置20は、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8のオン/オフ動作を有効にする。これにより、第3インダクタL3及び第4インダクタL4からだけでなく、第1補助インダクタL1または第2補助インダクタL2からも、第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4に共振電流が供給される。すなわち、第1補助インダクタL1または第2補助インダクタL2からの共振電流により、第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4に供給される電流量が増加する。これにより、例えば、スイッチング電源装置10の出力電流が大きい場合であっても、ソフトスイッチングが実現されうる。あるいは、ソフトスイッチングが完全に実現されない場合であっても、スイッチング損失が効果的に低減されうる。   For example, when the output current of the switching power supply device 10 is small, soft switching may not be realized only by supplying current from the third inductor L3 and the fourth inductor L4. In such a case, the control device 20 enables the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8. Thereby, the resonance current is supplied to the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 not only from the third inductor L3 and the fourth inductor L4 but also from the first auxiliary inductor L1 or the second auxiliary inductor L2. That is, the amount of current supplied to the first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 increases due to the resonance current from the first auxiliary inductor L1 or the second auxiliary inductor L2. Thereby, for example, even when the output current of the switching power supply device 10 is large, soft switching can be realized. Alternatively, even if soft switching is not completely realized, switching loss can be effectively reduced.

スイッチング電源装置10の出力電圧、出力電流、または出力電力の大小関係を判定するための設定値は、設計者による実験またはシミュレーションに基づき予め導出した値であってもよい。   The set value for determining the magnitude relationship between the output voltage, output current, or output power of the switching power supply device 10 may be a value derived in advance based on an experiment or simulation by a designer.

図3は、図1のスイッチング電源装置10の動作例を示すタイミングチャートを示す。図3(a)は軽負荷時のタイミングチャートを示し、図3(b)は重負荷時のタイミングチャートを示している。負荷30の軽重は、出力電圧及び出力電流の少なくとも一方により判断されうる。例えば、スイッチング電源装置10の出力電圧および出力電流の少なくとも一方にもとづく検出値が所定の設定値以下の状態は、軽負荷に区分され、検出値が設定値を超える状態は、重負荷に区分される。   FIG. 3 is a timing chart showing an operation example of the switching power supply device 10 of FIG. FIG. 3A shows a timing chart at a light load, and FIG. 3B shows a timing chart at a heavy load. The weight of the load 30 can be determined by at least one of the output voltage and the output current. For example, a state where the detected value based on at least one of the output voltage and output current of the switching power supply device 10 is equal to or lower than a predetermined set value is classified as a light load, and a state where the detected value exceeds the set value is classified as a heavy load. The

図3(a)に示される例では、軽負荷時において、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8のオンオフ動作は有効である。具体的には、第1スイッチング素子S1がターンオフしてから、第2スイッチング素子S2がターンオンするまでの間、第6補助スイッチS6がオン状態となる。第2スイッチング素子S2がターンオフしてから、第1スイッチング素子S1がターンオンするまでの間、第5補助スイッチS5がオン状態となる。第4スイッチング素子S4がターンオフしてから、第3スイッチング素子S3がターンオンするまでの間、第7補助スイッチS7がオン状態となる。第3スイッチング素子S3がターンオフしてから、第4スイッチング素子S4がターンオンするまでの間、第8補助スイッチS8がオン状態となる。この動作例において、第5補助スイッチS5〜第8補助スイッチS8の、それぞれのオン期間Δtは固定である。   In the example shown in FIG. 3A, the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 is effective at light load. Specifically, the sixth auxiliary switch S6 is turned on after the first switching element S1 is turned off until the second switching element S2 is turned on. The fifth auxiliary switch S5 is turned on after the second switching element S2 is turned off until the first switching element S1 is turned on. The seventh auxiliary switch S7 is turned on after the fourth switching element S4 is turned off until the third switching element S3 is turned on. The eighth auxiliary switch S8 is turned on after the third switching element S3 is turned off until the fourth switching element S4 is turned on. In this operation example, the ON periods Δt of the fifth auxiliary switch S5 to the eighth auxiliary switch S8 are fixed.

図3(b)に示される例では、重負荷時において、第1アームのデッドタイムにおける第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6のオンオフ動作が無効であり、第2アームのデッドタイムにおける第7補助スイッチS7及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作が有効である。あるいは、第2アームのデッドタイムにおいても第7補助スイッチS7及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作が無効であってもよい。あるいは、第1アームのデッドタイムにおける第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6のオンオフ動作が有効であり、第2アームのデッドタイムにおける第7補助スイッチS7及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作が無効であってもよい。これらのうち、いずれが選択されるかは、出力電圧および出力電流の少なくとも一方に基づいて決定されてもよい。   In the example shown in FIG. 3B, the ON / OFF operation of the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 during the first arm dead time is invalid during heavy load, and the second arm dead time during the second arm dead time is invalid. The on / off operation of the seventh auxiliary switch S7 and the eighth auxiliary switch S8 is effective. Alternatively, the on / off operation of the seventh auxiliary switch S7 and the eighth auxiliary switch S8 may be invalid even in the dead time of the second arm. Alternatively, the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 in the dead time of the first arm is effective, and the on / off operation of the seventh auxiliary switch S7 and the eighth auxiliary switch S8 in the dead time of the second arm is effective. It may be invalid. Which of these is selected may be determined based on at least one of the output voltage and the output current.

図4は、ゼロ電圧スイッチング(ZVS)を説明するための図である。図4(a)はZVSが成立している場合のタイミングチャートの一例を示す。図4(b)及び図4(c)は、ZVSが不成立の場合のタイミングチャートの一例を示す。   FIG. 4 is a diagram for explaining zero voltage switching (ZVS). FIG. 4A shows an example of a timing chart when ZVS is established. 4B and 4C show an example of a timing chart when ZVS is not established.

第1スイッチング素子S1においてZVSが成立する場合について説明する。第1スイッチング素子S1のゲート端子にオン信号が印加される前に、補助インダクタ及び第1キャパシタC1を流れる共振電流により、第1キャパシタC1の電荷が全て放電される。これにより、第1スイッチング素子S1のコレクタ−エミッタ間の電圧がゼロになる。この状態で、第1スイッチング素子S1がターンオンされると、ZVSが実現される。この場合、図4(a)に示されるように、スイッチング損失もサージ電圧も発生しない。   A case where ZVS is established in the first switching element S1 will be described. Before the ON signal is applied to the gate terminal of the first switching element S1, all charges of the first capacitor C1 are discharged by the resonance current flowing through the auxiliary inductor and the first capacitor C1. As a result, the voltage between the collector and the emitter of the first switching element S1 becomes zero. In this state, when the first switching element S1 is turned on, ZVS is realized. In this case, as shown in FIG. 4A, neither switching loss nor surge voltage is generated.

第3スイッチング素子S3においてZVSが成立しない場合について説明する。第3スイッチング素子S3のゲート端子にオン信号が印加される前に、第3キャパシタC3の電荷の一部が放電されないことがある。この状態で、第3スイッチング素子S3がターンオンされると、ZVSが実現されず、スイッチング損失およびサージ電圧が発生する。第3スイッチング素子S3がターンオンする直前における第3スイッチング素子S3のコレクタ‐エミッタ間の電圧が0に近いほど、スイッチング損失およびサージ電圧が小さくなる。図4(b)は、補助インダクタの利用によって、スイッチング損失およびサージ電圧が効果的に低減されている例を示している。   A case where ZVS is not established in the third switching element S3 will be described. Before the ON signal is applied to the gate terminal of the third switching element S3, a part of the charge of the third capacitor C3 may not be discharged. When the third switching element S3 is turned on in this state, ZVS is not realized, and switching loss and surge voltage are generated. As the voltage between the collector and the emitter of the third switching element S3 immediately before the third switching element S3 is turned on is closer to 0, the switching loss and the surge voltage are reduced. FIG. 4B shows an example in which the switching loss and the surge voltage are effectively reduced by using the auxiliary inductor.

実施の形態1の電力変換装置によれば、共振電流が不足する場合に、補助インダクタによる共振電流が、各キャパシタに安定的に供給される。これにより、スイッチング損失およびサージ電圧がゼロになる、あるいは効果的に低減されうる。一方、共振電流が過剰な場合には、補助インダクタと各キャパシタとの間の補助スイッチをオフにすることにより、不要な共振電流の供給が停止される。これにより、共振電流が補助インダクタを流れることによって発生する損失が、安定的に低減されうる。   According to the power conversion device of the first embodiment, when the resonance current is insufficient, the resonance current by the auxiliary inductor is stably supplied to each capacitor. Thereby, the switching loss and the surge voltage can be reduced to zero or can be effectively reduced. On the other hand, when the resonance current is excessive, the supply of unnecessary resonance current is stopped by turning off the auxiliary switch between the auxiliary inductor and each capacitor. Thereby, the loss generated by the resonance current flowing through the auxiliary inductor can be stably reduced.

(実施の形態2)
[電力変換装置100xの構成]
図5は、実施の形態2に係る電力変換装置100xの構成の一例を示す。以下、実施の形態2に係る電力変換装置100xと、実施の形態1に係る電力変換装置100との相違点が説明される。両者の間で重複する説明は適宜省略される。
(Embodiment 2)
[Configuration of Power Conversion Device 100x]
FIG. 5 shows an example of the configuration of the power conversion device 100x according to the second embodiment. Hereinafter, differences between the power conversion device 100x according to the second embodiment and the power conversion device 100 according to the first embodiment will be described. A duplicate description between the two is omitted as appropriate.

図5に示される第5補助スイッチS5は、図1に示される第5補助スイッチS5と第7補助スイッチS7との機能を共有する。図5に示される例において、第5補助スイッチS5は、中間ノードNcと、第1補助インダクタL1及び第2補助インダクタL2が接続される共通端子との間に接続される。具体的には第5補助スイッチS5のエミッタ端子が中間ノードNcに接続され、第5補助スイッチS5のコレクタ端子が第1補助インダクタL1の一端及び第2補助インダクタL2の一端に共通接続される。   The fifth auxiliary switch S5 shown in FIG. 5 shares the functions of the fifth auxiliary switch S5 and the seventh auxiliary switch S7 shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, the fifth auxiliary switch S5 is connected between the intermediate node Nc and a common terminal to which the first auxiliary inductor L1 and the second auxiliary inductor L2 are connected. Specifically, the emitter terminal of the fifth auxiliary switch S5 is connected to the intermediate node Nc, and the collector terminal of the fifth auxiliary switch S5 is commonly connected to one end of the first auxiliary inductor L1 and one end of the second auxiliary inductor L2.

図6は、制御装置20xの構成例を示す。図6に示される制御装置20xは、図2に示される制御装置20と比べて、第6ゲートバッファ237、第6制御ロジック回路267、第6フォトカプラ277を備えない点で異なる。中間ノードNcに接続される補助スイッチが、第5補助スイッチS5で共通化されることにより、図2に示される制御装置20に比べて、さらなる回路規模の低減が実現されうる。   FIG. 6 shows a configuration example of the control device 20x. The control device 20x shown in FIG. 6 is different from the control device 20 shown in FIG. 2 in that the sixth gate buffer 237, the sixth control logic circuit 267, and the sixth photocoupler 277 are not provided. Since the auxiliary switch connected to the intermediate node Nc is shared by the fifth auxiliary switch S5, the circuit scale can be further reduced as compared with the control device 20 shown in FIG.

[スイッチング電源装置10xの駆動方法]
スイッチング電源装置10xの駆動方法、すなわち、制御装置20xの動作方法について例示的に説明する。
[Driving Method of Switching Power Supply Device 10x]
A driving method of the switching power supply device 10x, that is, an operation method of the control device 20x will be exemplarily described.

制御装置20xは、第1スイッチング素子S1または第2スイッチング素子S2がオン状態である期間に、第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6の両方をオフ状態にさせる。制御装置20xは、第3スイッチング素子S3または第4スイッチング素子S4がオン状態である期間に、第5補助スイッチS5及び第8補助スイッチS8の両方をオフ状態にさせる。これにより、第1補助インダクタL1または第2補助インダクタL2に不要な電流が流れなくなり、損失が低減されうる。   The control device 20x turns off both the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 during a period in which the first switching element S1 or the second switching element S2 is in the on state. The control device 20x turns off both the fifth auxiliary switch S5 and the eighth auxiliary switch S8 during a period in which the third switching element S3 or the fourth switching element S4 is in the on state. Thereby, an unnecessary current does not flow through the first auxiliary inductor L1 or the second auxiliary inductor L2, and the loss can be reduced.

制御装置20xは、例えば、スイッチング電源装置10xの出力電圧および出力電流の少なくとも一方にもとづく検出値を取得し、これを設定値と比較する。制御装置20xは、その結果に応じて、第5補助スイッチS5、第6補助スイッチS6、及び第8補助スイッチS8をオン/オフ動作するか否かを決定する。   For example, the control device 20x acquires a detection value based on at least one of the output voltage and the output current of the switching power supply device 10x, and compares this with a set value. The control device 20x determines whether to turn on / off the fifth auxiliary switch S5, the sixth auxiliary switch S6, and the eighth auxiliary switch S8 according to the result.

制御装置20は、検出値が設定値を超える場合、第5補助スイッチS5、第6補助スイッチS6、及び第8補助スイッチS8は、オフ状態に維持される。すなわち、第5補助スイッチS5、第6補助スイッチS6、及び第8補助スイッチS8のオン/オフ動作は無効化され、第1補助インダクタL1および第2補助インダクタL2による共振電流の発生が阻止される。   When the detected value exceeds the set value, the control device 20 maintains the fifth auxiliary switch S5, the sixth auxiliary switch S6, and the eighth auxiliary switch S8 in the off state. That is, the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5, the sixth auxiliary switch S6, and the eighth auxiliary switch S8 is invalidated, and the generation of the resonance current by the first auxiliary inductor L1 and the second auxiliary inductor L2 is prevented. .

制御装置20xは、検出値が設定値以下である場合、第1アームのデッドタイム中に第5補助スイッチS5または第6補助スイッチS6をオン状態にさせる。具体的には、制御装置20xは、第1アームのデッドタイムが到来する度に第5補助スイッチS5または第6補助スイッチS6を交互にターンオンさせる。   When the detected value is equal to or smaller than the set value, the control device 20x turns on the fifth auxiliary switch S5 or the sixth auxiliary switch S6 during the dead time of the first arm. Specifically, the control device 20x alternately turns on the fifth auxiliary switch S5 or the sixth auxiliary switch S6 every time the first arm dead time comes.

制御装置20xは、検出値が設定値以下である場合、第2アームのデッドタイム中に第5補助スイッチS5または第8補助スイッチS8をオン状態にさせる。具体的には、制御装置20xは、第2アームのデッドタイムが到来する度に第5補助スイッチS5または第8補助スイッチS8を交互にターンオンさせる。   When the detected value is equal to or smaller than the set value, the control device 20x turns on the fifth auxiliary switch S5 or the eighth auxiliary switch S8 during the dead time of the second arm. Specifically, the control device 20x alternately turns on the fifth auxiliary switch S5 or the eighth auxiliary switch S8 every time the second arm dead time comes.

図7は、図5のスイッチング電源装置10xの動作例を示すタイミングチャートである。図7(a)は軽負荷時のタイミングチャートを示し、図5(b)は重負荷時のタイミングチャートを示している。   FIG. 7 is a timing chart showing an operation example of the switching power supply device 10x of FIG. FIG. 7A shows a timing chart at a light load, and FIG. 5B shows a timing chart at a heavy load.

図7(a)に示される例では、軽負荷時において、第5補助スイッチS5、第6補助スイッチS6、及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作は有効である。具体的には、第1スイッチング素子S1がターンオフしてから、第2スイッチング素子S2がターンオンするまでの間、第6補助スイッチS6がオン状態となる。第2スイッチング素子S2がターンオフしてから、第1スイッチング素子S1がターンオンするまでの間、第5補助スイッチS5がオン状態となる。第4スイッチング素子S4がターンオフしてから、第3スイッチング素子S3がターンオンするまでの間、第5補助スイッチS5がオン状態となる。第3スイッチング素子S3がターンオフしてから、第4スイッチング素子S4がターンオンするまでの間、第8補助スイッチS8がオン状態となる。第5補助スイッチS5〜第7補助スイッチS7の、それぞれのオン期間Δtは固定である。   In the example shown in FIG. 7A, the ON / OFF operation of the fifth auxiliary switch S5, the sixth auxiliary switch S6, and the eighth auxiliary switch S8 is effective at light load. Specifically, the sixth auxiliary switch S6 is turned on after the first switching element S1 is turned off until the second switching element S2 is turned on. The fifth auxiliary switch S5 is turned on after the second switching element S2 is turned off until the first switching element S1 is turned on. The fifth auxiliary switch S5 is turned on after the fourth switching element S4 is turned off until the third switching element S3 is turned on. The eighth auxiliary switch S8 is turned on after the third switching element S3 is turned off until the fourth switching element S4 is turned on. The on periods Δt of the fifth auxiliary switch S5 to the seventh auxiliary switch S7 are fixed.

図7(b)に示される例では、重負荷時において、第1アームのデッドタイムにおける第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6のオンオフ動作が無効であり、第2アームのデッドタイムにおける第5補助スイッチS5及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作が有効である。あるいは、第2アームのデッドタイムにおいても第5補助スイッチS5及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作が無効であってもよい。あるいは、第1アームのデッドタイムにおける第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6のオンオフ動作が有効であり、第2アームのデッドタイムにおける第5補助スイッチS5及び第8補助スイッチS8のオンオフ動作が無効であってもよい。これらのうち、いずれが選択されるかは、出力電圧および出力電流の少なくとも一方に基づいて決定されてもよい。   In the example shown in FIG. 7B, the ON / OFF operation of the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 in the dead time of the first arm is invalid during heavy load, and the second time in the dead time of the second arm is invalid. The on / off operation of the five auxiliary switches S5 and the eighth auxiliary switch S8 is effective. Alternatively, the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 and the eighth auxiliary switch S8 may be invalid even in the dead time of the second arm. Alternatively, the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 during the dead time of the first arm is effective, and the on / off operation of the fifth auxiliary switch S5 and the eighth auxiliary switch S8 during the dead time of the second arm is effective. It may be invalid. Which of these is selected may be determined based on at least one of the output voltage and the output current.

実施の形態2の電力変換装置によれば、共振電流が不足する場合に、補助インダクタによる共振電流を、各キャパシタに安定的に供給できる。これにより、スイッチング損失およびサージ電圧がゼロになる、あるいは効果的に低減されうる。一方、共振電流が過剰な場合には、補助インダクタと各キャパシタとの間の補助スイッチをオフにすることにより、不要な共振電流を停止できる。これにより、共振電流が補助インダクタを流れることによる損失が、安定的に低減されうる。   According to the power conversion device of the second embodiment, when the resonance current is insufficient, the resonance current from the auxiliary inductor can be stably supplied to each capacitor. Thereby, the switching loss and the surge voltage can be reduced to zero or can be effectively reduced. On the other hand, when the resonance current is excessive, unnecessary resonance current can be stopped by turning off the auxiliary switch between the auxiliary inductor and each capacitor. Thereby, the loss due to the resonance current flowing through the auxiliary inductor can be stably reduced.

(実施の形態3)
図8は、実施の形態3に係る電力変換装置100yの構成の一例を示す。電力変換装置100yのスイッチング電源装置10yは、二次側位相シフト方式によって駆動される。以下、実施の形態3に係る電力変換装置100yと、実施の形態2に係る電力変換装置100xとの相違点が説明される。両者の間で重複する説明は適宜省略される。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows an example of the configuration of the power conversion device 100y according to the third embodiment. The switching power supply device 10y of the power conversion device 100y is driven by the secondary side phase shift method. Hereinafter, differences between the power conversion device 100y according to the third embodiment and the power conversion device 100x according to the second embodiment will be described. A duplicate description between the two is omitted as appropriate.

スイッチング電源装置10yの整流回路は、トランスTの二次巻線N2からの順方向電流を導通または遮断するための第9スイッチング素子S9、及び二次巻線N2からの逆方向電流を導通または遮断するための第10スイッチング素子S10をさらに備える。制御装置20yは、一次側のスイッチング素子S1〜S4の位相を固定し、二次側のスイッチング素子S9,S10の位相を可変とする。制御装置20yは、出力電圧検出回路11から供給される出力電圧および/または出力電流検出回路12から供給される出力電流に応じて、一次側のスイッチング素子S1〜S4の位相に対する二次側のスイッチング素子S9、S10の位相の位相差を制御する。   The rectifier circuit of the switching power supply 10y conducts or interrupts the ninth switching element S9 for conducting or interrupting the forward current from the secondary winding N2 of the transformer T and the reverse current from the secondary winding N2. A tenth switching element S10 is further provided. The control device 20y fixes the phase of the primary side switching elements S1 to S4 and makes the phase of the secondary side switching elements S9 and S10 variable. The control device 20y switches the secondary side to the phase of the primary side switching elements S1 to S4 according to the output voltage supplied from the output voltage detection circuit 11 and / or the output current supplied from the output current detection circuit 12. The phase difference between the phases of the elements S9 and S10 is controlled.

一次側のスイッチング素子S1〜S4の位相が固定されることにより、補助スイッチS5,S6及びS8の位相も固定される。これにより、一次側回路の駆動が安定化されうる。   By fixing the phases of the switching elements S1 to S4 on the primary side, the phases of the auxiliary switches S5, S6, and S8 are also fixed. Thereby, the drive of the primary side circuit can be stabilized.

なお、図1に示されるスイッチング電源装置10の一次側回路と、図8に示されるスイッチング電源装置10yの二次側回路とが組み合わされ、これが二次側位相シフト方式で駆動されてもよい。   1 may be combined with the secondary circuit of the switching power supply 10y shown in FIG. 8, and this may be driven by the secondary phase shift method.

(実施の形態4)
以下、実施の形態4が説明される。実施の形態1〜3と実施の形態4との間で重複する説明は適宜省略される。
(Embodiment 4)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described. The description which overlaps between Embodiment 1-3 and Embodiment 4 is abbreviate | omitted suitably.

図14は、実施の形態4における電力変換装置100zの構成例を示す回路図である。   FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the power conversion device 100z according to the fourth embodiment.

実施の形態4における電力変換装置100zは、スイッチング回路部1000を備える。   The power conversion device 100z in the fourth embodiment includes a switching circuit unit 1000.

スイッチング回路部1000は、二次側インダクタの他端に接続される。   The switching circuit unit 1000 is connected to the other end of the secondary inductor.

スイッチング回路部1000は、二次側スイッチング素子を含む。   The switching circuit unit 1000 includes a secondary side switching element.

実施の形態4における電力変換装置100zにおいては、平滑回路は、スイッチング回路部1000に接続される。平滑回路は、スイッチング回路部1000から出力される電圧を平滑化する。   In power conversion device 100z in the fourth embodiment, the smoothing circuit is connected to switching circuit unit 1000. The smoothing circuit smoothes the voltage output from the switching circuit unit 1000.

実施の形態4における電力変換装置100zにおいては、制御装置20zは、スイッチング回路部1000の二次側スイッチング素子のオンオフを制御することにより、平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。   In power conversion device 100z according to the fourth embodiment, control device 20z controls the on / off state of the secondary-side switching element of switching circuit unit 1000, thereby increasing the amplitude of at least one of the output voltage and output current from the smoothing circuit. Control.

なお、実施の形態4においては、負荷30zは、商用電力系統であってもよい。   In the fourth embodiment, the load 30z may be a commercial power system.

実施の形態4の構成であれば、一次側から二次側への電力供給、および、二次側から一次側への電力供給が可能な、双方向型のDCACコンバータを実現できる。   With the configuration of the fourth embodiment, a bidirectional DCAC converter capable of supplying power from the primary side to the secondary side and supplying power from the secondary side to the primary side can be realized.

スイッチング回路部1000の二次側スイッチング素子は、第1双方向スイッチング部と、第2双方向スイッチング部と、第3双方向スイッチング部と、第4双方向スイッチング部と、を含む。   The secondary side switching element of the switching circuit unit 1000 includes a first bidirectional switching unit, a second bidirectional switching unit, a third bidirectional switching unit, and a fourth bidirectional switching unit.

第1双方向スイッチング部は、平滑回路の第1端と二次巻線の第1端との間に挿入される。第1双方向スイッチング部は、スイッチング素子S21を備える。   The first bidirectional switching unit is inserted between the first end of the smoothing circuit and the first end of the secondary winding. The first bidirectional switching unit includes a switching element S21.

第2双方向スイッチング部は、平滑回路の第2端と二次巻線の第1端との間に挿入される。第2双方向スイッチング部は、スイッチング素子S22を備える。   The second bidirectional switching unit is inserted between the second end of the smoothing circuit and the first end of the secondary winding. The second bidirectional switching unit includes a switching element S22.

第3双方向スイッチング部は、平滑回路の第1端と二次巻線の第2端との間に挿入される。第3双方向スイッチング部は、スイッチング素子S23を備える。   The third bidirectional switching unit is inserted between the first end of the smoothing circuit and the second end of the secondary winding. The third bidirectional switching unit includes a switching element S23.

第4双方向スイッチング部は、平滑回路の第2端と二次巻線の第2端との間に挿入される。第4双方向スイッチング部は、スイッチング素子S24を備える。   The fourth bidirectional switching unit is inserted between the second end of the smoothing circuit and the second end of the secondary winding. The fourth bidirectional switching unit includes a switching element S24.

スイッチング素子S21〜S24は、それぞれ、双方向スイッチで構成されてもよい。   Each of the switching elements S21 to S24 may be configured by a bidirectional switch.

もしくは、スイッチング素子S21〜S24は、それぞれ、互いに電流を流す向きが逆である2つのスイッチング素子を、並列に備えた構成であってもよい。   Alternatively, each of the switching elements S21 to S24 may have a configuration in which two switching elements having opposite directions of flowing current are provided in parallel.

図15(a)は、位相差が0°である出力電圧と出力電流との波形を示す波形図である。   FIG. 15A is a waveform diagram showing waveforms of an output voltage and an output current having a phase difference of 0 °.

出力電圧Voと出力電流ioとの極性が同じとき、電力供給モードとなる。電力供給モードには、(1)で示す出力電圧Voと出力電流ioとが正であるモードと、(3)で示す出力電圧Voと出力電流ioとが負であるモードとがある。   When the polarities of the output voltage Vo and the output current io are the same, the power supply mode is set. The power supply mode includes a mode in which the output voltage Vo and the output current io shown in (1) are positive, and a mode in which the output voltage Vo and the output current io shown in (3) are negative.

図15(b)は、位相差が180°である出力電圧と出力電流との波形を示す波形図である。   FIG. 15B is a waveform diagram showing waveforms of an output voltage and an output current having a phase difference of 180 °.

出力電圧Voと出力電流ioとの極性が異なるとき、電力回生モードとなる。電力回生モードには、(2)で示す出力電圧Voが負であり、出力電流ioが正であるモードと、(4)で示す出力電圧Voが正であり、出力電流ioが負であるモードとがある。   When the polarities of the output voltage Vo and the output current io are different, the power regeneration mode is set. In the power regeneration mode, the output voltage Vo shown in (2) is negative and the output current io is positive, and the output voltage Vo shown in (4) is positive and the output current io is negative. There is.

図16は、図15(a)に示す期間T10での電力供給モードのタイムチャートである。   FIG. 16 is a time chart of the power supply mode in the period T10 shown in FIG.

図17は、図15(b)に示す期間T12での電力回生モードのタイムチャートである。   FIG. 17 is a time chart of the power regeneration mode in the period T12 shown in FIG.

実施の形態4における電力変換装置100zにおいては、制御装置20zは、スイッチング素子S21とスイッチング素子S24との内の少なくとも一方を、二次巻線の電圧が正である第1期間における第1オン時点(Ton1、または、Ton4)において、オフからオンに切り替える。   In power conversion device 100z in the fourth embodiment, control device 20z selects at least one of switching element S21 and switching element S24 as the first ON time point in the first period in which the voltage of the secondary winding is positive. In (Ton1 or Ton4), switching from off to on.

また、制御装置20zは、スイッチング素子S22とスイッチング素子S23との内の少なくとも一方を、第1期間に続く二次巻線の電圧が負である第2期間における第2オン時点(Ton2、または、Ton6)において、オフからオンに切り替える。   Further, the control device 20z sets at least one of the switching element S22 and the switching element S23 to the second on time point (Ton2 or Ton2) in the second period in which the voltage of the secondary winding following the first period is negative. In Ton6), switching from off to on.

このとき、第1オン時点または第2オン時点の内の少なくともいずれか一方をシフトさせることにより、平滑回路からの出力電圧または出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。   At this time, the amplitude of at least one of the output voltage or the output current from the smoothing circuit is controlled by shifting at least one of the first on time and the second on time.

以上の構成によれば、電力変換装置100zの二次側に配置されたスイッチング素子S21〜S24を制御することによって、出力電圧または出力電流の少なくとも一方の振幅を制御できる。このため、一次側のブリッジ回路では、出力電圧または出力電流の少なくとも一方の振幅を制御するための処理が不要となる。すなわち、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を駆動させる信号の位相を固定できる。このため、一次側のブリッジ回路において、循環電流が発生しないようにすることができる。   According to the above configuration, the amplitude of at least one of the output voltage and the output current can be controlled by controlling the switching elements S21 to S24 arranged on the secondary side of the power conversion device 100z. For this reason, in the bridge circuit on the primary side, processing for controlling the amplitude of at least one of the output voltage and the output current is not necessary. That is, the phase of the signal that drives the switching elements that constitute the bridge circuit can be fixed. For this reason, it is possible to prevent the circulating current from being generated in the bridge circuit on the primary side.

出力電圧電流条件に応じて、補助スイッチS5、S6、S8を停止することで、補助インダクタからの電流供給が停止される。これにより、二次側インダクタから電流が供給される。   By stopping the auxiliary switches S5, S6, and S8 according to the output voltage current condition, the current supply from the auxiliary inductor is stopped. Thereby, a current is supplied from the secondary inductor.

図18は、実施の形態4におけるスイッチング電源装置の動作例を模式的に示すタイミングチャートである。   FIG. 18 is a timing chart schematically showing an operation example of the switching power supply device according to the fourth embodiment.

図18(a)に示されるように、出力電流が小さい場合(軽負荷時)には、補助スイッチS5、S6、S8の動作を有効にする。   As shown in FIG. 18A, when the output current is small (light load), the operations of the auxiliary switches S5, S6, and S8 are validated.

図18(b)に示されるように、出力電流が大きい場合(重負荷時)には、補助スイッチS5、S6、S8の動作を無効にする。これにより、二次側インダクタからの電流供給のみで、ソフトスイッチング動作を実現する。   As shown in FIG. 18B, when the output current is large (when the load is heavy), the operations of the auxiliary switches S5, S6, and S8 are invalidated. As a result, the soft switching operation is realized only by the current supply from the secondary inductor.

なお、出力電流が大きい場合(重負荷時)においても、二次側インダクタからの電流供給のみではソフトスイッチング動作が実現不可能な場合などでは、補助スイッチS5、S6、S8の動作を有効にし、電流量を増加させてもよい。これにより、スイッチング素子S1〜S4に印加される電圧の変化率を、より小さくすることができる。   In addition, even when the output current is large (during heavy load), when the soft switching operation cannot be realized only by the current supply from the secondary inductor, the operation of the auxiliary switches S5, S6, and S8 is made effective. The amount of current may be increased. Thereby, the change rate of the voltage applied to switching element S1-S4 can be made smaller.

図19は、二次側回路の電流位相に応じて生じる3つの動作モードを示す図である。   FIG. 19 is a diagram illustrating three operation modes that occur according to the current phase of the secondary circuit.

図19(a)は、電流が商用電圧と同位相であるインバータモード(電力供給モード)である。   FIG. 19A shows an inverter mode (power supply mode) in which the current is in phase with the commercial voltage.

図19(b)は、電流が商用電圧と逆位相であるコンバータモード(電力回生モード)である。   FIG. 19B shows a converter mode (power regeneration mode) in which the current has a phase opposite to that of the commercial voltage.

図19における、RaおよびRbは、補助スイッチの制御の有効範囲を示す。   In FIG. 19, Ra and Rb indicate the effective range of control of the auxiliary switch.

インバータモードおよびコンバータモードにおける補助スイッチのオンオフ動作の設定条件は、電流の絶対値によって一義に決定されてもよい。   The setting conditions for the on / off operation of the auxiliary switch in the inverter mode and the converter mode may be uniquely determined by the absolute value of the current.

なお、インバータモードおよびコンバータモードの設定条件は、同一値が設定されてもよい。もしくは、インバータモードおよびコンバータモードの設定条件は、それぞれ、異なる値が設定されてもよい。   Note that the same value may be set as the setting condition of the inverter mode and the converter mode. Alternatively, different values may be set for the setting conditions of the inverter mode and the converter mode, respectively.

図19(c)は、インバータモードおよびコンバータモードが混在する混在モードである。混在モードにおいては、インバータモードおよびコンバータモードの切り替わりとともに、補助スイッチのオンオフ動作の設定条件も切り替える。   FIG. 19C shows a mixed mode in which the inverter mode and the converter mode are mixed. In the mixed mode, the setting condition of the on / off operation of the auxiliary switch is switched together with the switching between the inverter mode and the converter mode.

図20は、補助スイッチの制御信号の生成方法を示すフローチャートである。   FIG. 20 is a flowchart illustrating a method for generating a control signal for the auxiliary switch.

インバータモードまたはコンバータモードにおいては、図20(a)のように、動作モードを考慮せずに、補助スイッチの制御信号を生成してもよい。   In the inverter mode or the converter mode, as shown in FIG. 20A, the control signal for the auxiliary switch may be generated without considering the operation mode.

混在モードにおいては、図20(b)のように、動作モードを判別するステップに基づいて、補助スイッチの制御信号を生成してもよい。   In the mixed mode, as shown in FIG. 20B, the control signal for the auxiliary switch may be generated based on the step of determining the operation mode.

図21は、図14の制御装置20zの構成例を模式的に示す図である。   FIG. 21 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the control device 20z in FIG.

なお、実施の形態4の構成は、実施の形態1〜3として説明された構成と、適宜、組み合わされてもよい。   The configuration of the fourth embodiment may be appropriately combined with the configuration described as the first to third embodiments.

また、実施の形態1〜4においては、補助スイッチのオンオフ動作の設定条件は、予め、実験等によって決定されてもよい。   In the first to fourth embodiments, the setting conditions for the on / off operation of the auxiliary switch may be determined in advance by experiments or the like.

また、実施の形態1〜4においては、高周波トランスと直列に接続された二次側インダクタは、単独部品であるコイルで構成してもよい。もしくは、二次側インダクタは、高周波トランスのリーケージインダクタンスにより実現されてもよい。   Moreover, in Embodiment 1-4, you may comprise the secondary side inductor connected in series with the high frequency transformer with the coil which is a single component. Alternatively, the secondary inductor may be realized by a leakage inductance of a high frequency transformer.

また、実施の形態1〜4においては、電圧検出手段と電流検出手段は、一次側に設けられてもよい。もしくは、電圧検出手段と電流検出手段は、一次側と二次側の両方に設けられてもよい。   In the first to fourth embodiments, the voltage detection unit and the current detection unit may be provided on the primary side. Alternatively, the voltage detection unit and the current detection unit may be provided on both the primary side and the secondary side.

(実施の形態5)
以上に説明した実施の形態1〜4に係る電力変換装置は、様々な用途に使用されうる。以下、実施の形態1〜4に係る電力変換装置が、蓄電システム、車両および充電器で使用される例を挙げる。その他、本開示の電力変換装置は、高効率な電力変換と絶縁性が要求される用途、例えばデータセンタの電源装置にも使用されうる。
(Embodiment 5)
The power converters according to Embodiments 1 to 4 described above can be used for various purposes. Hereinafter, examples in which the power conversion devices according to Embodiments 1 to 4 are used in a power storage system, a vehicle, and a charger will be given. In addition, the power conversion device of the present disclosure can also be used in applications that require high-efficiency power conversion and insulation, for example, a data center power supply device.

図9は、実施の形態1〜4に係る電力変換装置を有する蓄電システム400の構成例を示す。図9に示す蓄電システム400は、太陽電池200a、蓄電池200b、DC−DCコンバータ100a、DC−DCコンバータ100b、インバータ300aを備える。蓄電池200bは据置型の蓄電池であってもよいし、車載電池など可搬性のある蓄電池であってもよい。太陽電池200aは第1の直流電力を発電する。DC−DCコンバータ100aは、第1の直流電力を第2の直流電力に変換する。インバータ300aは、第2の直流電力を交流電力に変換する。あるいは、DC−DCコンバータ100bは、第2の直流電力を、蓄電用の直流電力に変換し、蓄電池200bに蓄積する。DC−DCコンバータ100a及びDC−DCコンバータ100bの少なくとも一方は、実施の形態1〜4に係る電力変換装置を含む。   FIG. 9 shows a configuration example of a power storage system 400 having the power conversion device according to the first to fourth embodiments. A power storage system 400 illustrated in FIG. 9 includes a solar battery 200a, a storage battery 200b, a DC-DC converter 100a, a DC-DC converter 100b, and an inverter 300a. The storage battery 200b may be a stationary storage battery or a portable storage battery such as an in-vehicle battery. Solar cell 200a generates first DC power. The DC-DC converter 100a converts the first DC power into second DC power. Inverter 300a converts the second DC power into AC power. Alternatively, the DC-DC converter 100b converts the second direct-current power into direct-current power for storage and stores it in the storage battery 200b. At least one of DC-DC converter 100a and DC-DC converter 100b includes the power conversion device according to Embodiments 1 to 4.

蓄電池200b及びDC−DCコンバータ100bは、省略されてもよい。この場合、蓄電機能のない太陽光発電システムが実現される。太陽電池200a及びDC−DCコンバータ100aが省略されてもよい。この場合、発電機能のない蓄電システムが実現される。   The storage battery 200b and the DC-DC converter 100b may be omitted. In this case, a solar power generation system without a power storage function is realized. Solar cell 200a and DC-DC converter 100a may be omitted. In this case, a power storage system without a power generation function is realized.

図10は、実施の形態1〜4に係る電力変換装置を有する車両700の構成例を示す。図10に示す車両700は、例えば、走行用のモータ600を搭載するハイブリッドカー(HV)、プラグインハイブリッドカー(PHV)または電気自動車(EV)である。モータ600は、自走可能な高出力モータであってもよい、マイルドハイブリッドカーに搭載される走行アシストモータであってもよい。モータ600は、例えば、交流同期モータである。   FIG. 10 shows a configuration example of a vehicle 700 having the power conversion device according to the first to fourth embodiments. A vehicle 700 shown in FIG. 10 is, for example, a hybrid car (HV), a plug-in hybrid car (PHV), or an electric car (EV) on which a traveling motor 600 is mounted. Motor 600 may be a high-output motor capable of self-running or a travel assist motor mounted on a mild hybrid car. The motor 600 is, for example, an AC synchronous motor.

図10に示す車両700は、走行用電池200c、補機電池200d、DC−DCコンバータ100c、双方向DC−DCコンバータ150、インバータ300b、モータ600を備える。走行用電池200cは、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池である。力行時、双方向DC−DCコンバータ150は、走行用電池200cから供給される第1の直流電力を第2の直流電力に変換する。インバータ300bは、第2の直流電力を交流電力に変換して、モータ600に供給する。回生時、インバータ300bは、減速エネルギーにもとづき発電された交流電力を第3の直流電力に変換する。双方向DC−DCコンバータ150は、第3の直流電力を、電池用の直流電力に変換して走行用電池200cに充電する。   A vehicle 700 shown in FIG. 10 includes a traveling battery 200c, an auxiliary battery 200d, a DC-DC converter 100c, a bidirectional DC-DC converter 150, an inverter 300b, and a motor 600. The traveling battery 200c is, for example, a storage battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. During power running, bidirectional DC-DC converter 150 converts the first DC power supplied from traveling battery 200c into second DC power. The inverter 300 b converts the second DC power into AC power and supplies the AC power to the motor 600. During regeneration, inverter 300b converts AC power generated based on deceleration energy into third DC power. Bidirectional DC-DC converter 150 converts the third DC power into battery DC power and charges battery for traveling 200c.

補機電池200dは、例えば、12V出力の鉛電池である。マイルドハイブリッドカーにおいて、走行用電池200cは、例えば、48V出力に設計される。補機電池200dが接続される12V系統と、走行用電池200cが接続される48V系統とは、DC−DCコンバータ100cを介して接続される。DC−DCコンバータ100cは、補機電池200dの電圧を、走行用電池200cの電圧まで昇圧する。これにより、走行用電池200cの容量が不足した場合、補機電池200dからモータ600に給電できる。DC−DCコンバータ100cは、走行用電池200cの電圧を、補機電池200dの電圧に降圧する。DC−DCコンバータ100cは、実施の形態1〜4に係る電力変換装置を含む。   The auxiliary battery 200d is, for example, a 12V output lead battery. In the mild hybrid car, the traveling battery 200c is designed to output 48V, for example. The 12V system to which the auxiliary battery 200d is connected and the 48V system to which the traveling battery 200c is connected are connected via the DC-DC converter 100c. The DC-DC converter 100c boosts the voltage of the auxiliary battery 200d to the voltage of the traveling battery 200c. Thus, when the capacity of the traveling battery 200c is insufficient, power can be supplied to the motor 600 from the auxiliary battery 200d. The DC-DC converter 100c steps down the voltage of the traveling battery 200c to the voltage of the auxiliary battery 200d. DC-DC converter 100c includes the power converters according to the first to fourth embodiments.

図11は、実施の形態1〜4に係る電力変換装置が使用される充電器800の構成を示す図である。図11に示す車両700は、図10に示す車両に対してプラグイン充電機能が追加されている。充電器800は、整流回路810、PFC回路820、DC−DCコンバータ100dを備える。整流回路810は、系統500から供給される交流電圧を整流する。PFC回路820は、整流された電力の力率を改善する。DC−DCコンバータ100dは、PFC回路820からの入力電圧を充電電圧に変換する。DC−DCコンバータ100dは、実施の形態1〜4に係る電力変換装置を含む。充電器800は、図11に示されるように車両外に設置される充電器であってもよいし、車両700内に搭載される車載充電器であってもよい。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a charger 800 in which the power conversion device according to Embodiments 1 to 4 is used. A vehicle 700 shown in FIG. 11 has a plug-in charging function added to the vehicle shown in FIG. The charger 800 includes a rectifier circuit 810, a PFC circuit 820, and a DC-DC converter 100d. The rectifier circuit 810 rectifies the AC voltage supplied from the system 500. The PFC circuit 820 improves the power factor of the rectified power. The DC-DC converter 100d converts the input voltage from the PFC circuit 820 into a charging voltage. DC-DC converter 100d includes the power converters according to Embodiments 1 to 4. The charger 800 may be a charger installed outside the vehicle as shown in FIG. 11 or an in-vehicle charger mounted in the vehicle 700.

以上説明したように、蓄電システム400内、車両700内、又は充電器800内で使用されるDC−DCコンバータは、実施の形態1〜4に係る電力変換装置を備える。これにより、シンプル、低コスト、低損失の電源系が構築されうる。   As described above, the DC-DC converter used in power storage system 400, vehicle 700, or charger 800 includes the power conversion device according to the first to fourth embodiments. As a result, a simple, low-cost, low-loss power supply system can be constructed.

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。本開示における各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは、当業者によって理解される。   The present disclosure has been described based on the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of components and processing processes in the present disclosure, and such modifications are within the scope of the present disclosure.

例えば、スイッチング電源装置の一次側のインバータは、フルブリッジ型ではなく、ハーフブリッジ型であってもよい。スイッチング電源装置10の二次側の整流回路は、ブリッジ型ではなく、センタ・タップ型であってもよい。   For example, the inverter on the primary side of the switching power supply device may be a half bridge type instead of a full bridge type. The rectifier circuit on the secondary side of the switching power supply device 10 may be a center tap type instead of a bridge type.

第1キャパシタC1〜第4キャパシタC4は、ロスレススナバキャパシタではなく、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4のそれぞれの寄生容量であってもよい。第1ダイオードD1〜第4ダイオードD4は、第1スイッチング素子S1〜第4スイッチング素子S4のそれぞれの寄生ダイオードであってもよい。   The first capacitor C1 to the fourth capacitor C4 may not be lossless snubber capacitors, but may be the respective parasitic capacitances of the first switching element S1 to the fourth switching element S4. The first diode D1 to the fourth diode D4 may be parasitic diodes of the first switching element S1 to the fourth switching element S4.

第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6は、中間ノードNcと第1ノードNaとの間に延びる電流経路に配置される限り、その他の接続配置であってもよい。図12は、中間ノードNcと第1ノードNaとの間における、第5補助スイッチS5、第6補助スイッチS6、第1補助インダクタL1の接続例を示す。このとき、実施の形態1に記載のスイッチング電源装置10に比べて共通化される基準電位の数が減るものの、実施の形態1〜4に記載の電力変換装置と同様にスイッチング損失が安定的に低減されうる。さらに、図12に示される第5補助スイッチS5と第6補助スイッチS6とは、1つの双方向スイッチング素子であってもよい。言い換えると、実施の形態1〜4に記載のスイッチング電源装置における第5補助スイッチS5及び第6補助スイッチS6の一方を省き、他方を双方向スイッチング素子としてもよい。この場合、上記説明において、第5補助スイッチS5のオンオフは、双方向スイッチング素子の第1ゲートのオンオフに読み替えられ、第6補助スイッチS6のオンオフは、双方向スイッチング素子の第2ゲートのオンオフに読み替えられる。第7補助スイッチS7及び第8補助スイッチS8についても同様に、双方向スイッチング素子に置き換えられうる。   The fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 may have other connection arrangements as long as they are arranged in the current path extending between the intermediate node Nc and the first node Na. FIG. 12 shows a connection example of the fifth auxiliary switch S5, the sixth auxiliary switch S6, and the first auxiliary inductor L1 between the intermediate node Nc and the first node Na. At this time, although the number of common reference potentials is reduced as compared with the switching power supply device 10 described in the first embodiment, the switching loss is stable as in the power conversion devices described in the first to fourth embodiments. Can be reduced. Further, the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 shown in FIG. 12 may be one bidirectional switching element. In other words, one of the fifth auxiliary switch S5 and the sixth auxiliary switch S6 in the switching power supply device described in the first to fourth embodiments may be omitted, and the other may be a bidirectional switching element. In this case, in the above description, ON / OFF of the fifth auxiliary switch S5 is read as ON / OFF of the first gate of the bidirectional switching element, and ON / OFF of the sixth auxiliary switch S6 is ON / OFF of the second gate of the bidirectional switching element. It can be read. Similarly, the seventh auxiliary switch S7 and the eighth auxiliary switch S8 can be replaced with bidirectional switching elements.

なお、本開示において「双方向スイッチ」は、単一の双方向スイッチング素子であってもよいし、複数のスイッチング素子から構成された回路要素であってもよい。本開示において、「双方向スイッチのオン状態」とは、双方向スイッチをいずれかの方向に電流が流れる状態を意味し、「双方向スイッチのオフ状態」とは、双方向スイッチのいずれの方向にも電流が流れない状態を意味する。   In the present disclosure, the “bidirectional switch” may be a single bidirectional switching element or a circuit element configured by a plurality of switching elements. In the present disclosure, the “on state of the bidirectional switch” means a state in which a current flows in either direction of the bidirectional switch, and the “off state of the bidirectional switch” means any direction of the bidirectional switch. This means that no current flows.

本開示は、上記回路構成と同様に、本開示の特徴的な機能を実現できる回路も含む。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列または並列に、スイッチング素子(トランジスタ)、抵抗素子、または容量素子等の素子を接続したものも本開示に含まれる。言い換えれば、本開示における「接続される」は、2つの端子(ノード)が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該2つの端子(ノード)が、素子を介して接続される場合が含まれる。   The present disclosure also includes a circuit capable of realizing the characteristic function of the present disclosure, similarly to the circuit configuration described above. For example, the present disclosure also includes an element such as a switching element (transistor), a resistor element, or a capacitor element connected in series or in parallel to a certain element within a range in which the same function as the above circuit configuration can be realized. It is. In other words, “connected” in the present disclosure is not limited to the case where two terminals (nodes) are directly connected, and the two terminals (nodes) are within a range in which a similar function can be realized. The case of being connected via an element is included.

本開示に係る電力変換装置は、蓄電システム、車両などで使用されるDC−DCコンバータに利用可能である。   The power conversion device according to the present disclosure can be used for a DC-DC converter used in a power storage system, a vehicle, and the like.

本開示の電力変換装置は、例えば、定置用蓄電池のパワーコンディショナ等にとって有用である。   The power conversion device of the present disclosure is useful for, for example, a power conditioner of a stationary storage battery.

100,100x,100y,100z 電力変換装置   100, 100x, 100y, 100z Power converter

Claims (16)

第1スイッチング素子、前記第1スイッチング素子に直列に接続された第2スイッチング素子、前記第1スイッチング素子に並列に接続された第1キャパシタ、および前記第2スイッチング素子に並列に接続された第2キャパシタを含み、入力される直流電圧を第1交流電圧に変換するブリッジ回路と、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の間の第1ノードに一端が接続される第1補助スイッチと、
前記第1補助スイッチの他端に接続される第1補助インダクタと、
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、及び前記第1補助スイッチのオンオフを制御する制御装置と、
前記ブリッジ回路に接続される一次巻線と、前記一次巻線に電磁結合される二次巻線とを含み、前記第1交流電圧を第2交流電圧に変換するトランスと、
前記二次巻線に一端が接続される二次側インダクタと、
前記二次側インダクタの他端に接続される二次側スイッチング素子を含むスイッチング回路部と、
前記スイッチング回路部に接続され、前記スイッチング回路部から出力される電圧を平滑化する平滑回路と、
前記平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方に基づく検出値を取得する出力検出回路と、
を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング回路部の前記二次側スイッチング素子のオンオフを制御することにより、前記平滑回路からの出力電圧および出力電流の少なくとも一方の振幅を制御し、
前記制御装置は、
前記出力検出回路の前記検出値が所定の設定値以下の場合、前記第1スイッチング素子をターンオフさせてから前記第2スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第1補助スイッチをオフ状態にさせ、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第1補助スイッチをオフ状態に維持させる、
電力変換装置。
A first switching element; a second switching element connected in series to the first switching element; a first capacitor connected in parallel to the first switching element; and a second connected in parallel to the second switching element. A bridge circuit including a capacitor and converting an input DC voltage to a first AC voltage;
A first auxiliary switch having one end connected to a first node between the first switching element and the second switching element;
A first auxiliary inductor connected to the other end of the first auxiliary switch;
A control device for controlling on / off of the first switching element, the second switching element, and the first auxiliary switch;
A transformer including a primary winding connected to the bridge circuit, and a secondary winding electromagnetically coupled to the primary winding, the first AC voltage being converted to a second AC voltage;
A secondary inductor having one end connected to the secondary winding;
A switching circuit unit including a secondary side switching element connected to the other end of the secondary side inductor;
A smoothing circuit connected to the switching circuit unit and smoothing a voltage output from the switching circuit unit;
An output detection circuit for obtaining a detection value based on at least one of an output voltage and an output current from the smoothing circuit;
With
The control device controls the amplitude of at least one of the output voltage and the output current from the smoothing circuit by controlling on / off of the secondary side switching element of the switching circuit unit,
The controller is
When the detection value of the output detection circuit is equal to or lower than a predetermined set value, the first auxiliary switch is turned on until the second switching element is turned on after the first switching element is turned off. While the first switching element or the second switching element is turned on, the first auxiliary switch is turned off,
When the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the first auxiliary switch is maintained in an off state;
Power conversion device.
前記ブリッジ回路は、
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第1キャパシタ、および前記第2キャパシタを含む第1アームと、
第3スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に直列に接続された第4スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に並列に接続された第3キャパシタ、および前記第4スイッチング素子に並列に接続された第4キャパシタを含む第2アームと、
を備え、
前記電力変換装置は、
前記第3スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子の間の第2ノードに一端が接続される第2補助スイッチと、
前記第2補助スイッチの他端に接続される第2補助インダクタと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、及び前記第2補助スイッチのオンオフをさらに制御し、
制御装置は、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第3スイッチング素子をターンオフさせてから前記第4スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第2補助スイッチをオン状態にさせ、前記第3スイッチング素子または前記第4スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第2補助スイッチをオフ状態にさせ、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第2補助スイッチをオフ状態に維持させる、
請求項1に記載の電力変換装置。
The bridge circuit is
A first arm including the first switching element, the second switching element, the first capacitor, and the second capacitor;
A third switching element; a fourth switching element connected in series to the third switching element; a third capacitor connected in parallel to the third switching element; and a fourth connected in parallel to the fourth switching element. A second arm including a capacitor;
With
The power converter is
A second auxiliary switch having one end connected to a second node between the third switching element and the fourth switching element;
A second auxiliary inductor connected to the other end of the second auxiliary switch;
Further comprising
The control device further controls on / off of the third switching element, the fourth switching element, and the second auxiliary switch,
The control device
When the detection value of the output detection circuit is less than or equal to the set value, the second auxiliary switch is turned on between the time when the third switching element is turned off and the time when the fourth switching element is turned on. While the third switching element or the fourth switching element is turned on, the second auxiliary switch is turned off,
When the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the second auxiliary switch is maintained in an OFF state;
The power conversion device according to claim 1.
前記ブリッジ回路に前記直流電圧を供給する電圧源と、
前記電圧源と前記第1補助インダクタとの間に接続される第3補助スイッチと、
前記電圧源と前記第2補助インダクタとの間に接続される第4補助スイッチと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記第3補助スイッチおよび前記第4補助スイッチのオンオフをさらに制御し、
前記制御装置は、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第2スイッチング素子をターンオフさせてから前記第1スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第3補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第3補助スイッチをオフ状態にさせ、前記第4スイッチング素子をターンオフさせてから前記第3スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第4補助スイッチをオン状態にさせ、前記第3スイッチング素子または前記第4スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第4補助スイッチをオフ状態にさせ、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第3補助スイッチおよび前記第4補助スイッチをオフ状態に維持させる、
請求項2に記載の電力変換装置。
A voltage source for supplying the DC voltage to the bridge circuit;
A third auxiliary switch connected between the voltage source and the first auxiliary inductor;
A fourth auxiliary switch connected between the voltage source and the second auxiliary inductor;
Further comprising
The control device further controls on / off of the third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch,
The controller is
When the detection value of the output detection circuit is less than or equal to the set value, the third auxiliary switch is turned on between the time when the second switching element is turned off and the time when the first switching element is turned on. While the first switching element or the second switching element is turned on, the third auxiliary switch is turned off, and the fourth switching element is turned off until the third switching element is turned on. While the fourth auxiliary switch is turned on and the third switching element or the fourth switching element is turned on, the fourth auxiliary switch is turned off,
When the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch are maintained in an off state;
The power conversion device according to claim 2.
前記ブリッジ回路に前記直流電圧を供給する電圧源と、
前記電圧源と前記第1補助インダクタとの間に接続される第3補助スイッチと、
をさらに備え、
前記第2補助インダクタは、前記第2補助スイッチと前記第3補助スイッチとの間に接続され、
前記制御装置は、前記第3補助スイッチのオンオフをさらに制御し、
前記制御装置は、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第2スイッチング素子をターンオフさせてから前記第1スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、および、前記第4スイッチング素子をターンオフさせてから前記第3スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第3補助スイッチをオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせ、かつ、前記第3スイッチング素子または前記第4スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第3補助スイッチをオフ状態にさせ、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値を超える場合、前記第3補助スイッチをオフ状態に維持させる、
請求項2に記載の電力変換装置。
A voltage source for supplying the DC voltage to the bridge circuit;
A third auxiliary switch connected between the voltage source and the first auxiliary inductor;
Further comprising
The second auxiliary inductor is connected between the second auxiliary switch and the third auxiliary switch;
The control device further controls on / off of the third auxiliary switch;
The controller is
When the detection value of the output detection circuit is less than or equal to the set value, the time between turning off the second switching element and turning on the first switching element, and after turning off the fourth switching element. Until the third switching element is turned on, the third auxiliary switch is turned on, the first switching element or the second switching element is turned on, and the third switching element or the second switching element is turned on. While the 4 switching elements are turned on, the third auxiliary switch is turned off,
If the detection value of the output detection circuit exceeds the set value, the third auxiliary switch is maintained in an off state;
The power conversion device according to claim 2.
前記電圧源は、第1電圧源キャパシタと、前記第1電圧源キャパシタに直列に接続される第2電圧源キャパシタとを含み、
前記第3補助スイッチは、前記第1電圧源キャパシタ及び前記第2電圧源キャパシタの間の中間ノードに接続される、
請求項3に記載の電力変換装置。
The voltage source includes a first voltage source capacitor and a second voltage source capacitor connected in series to the first voltage source capacitor;
The third auxiliary switch is connected to an intermediate node between the first voltage source capacitor and the second voltage source capacitor.
The power conversion device according to claim 3.
前記電圧源は、第1電圧源キャパシタと、前記第1電圧源キャパシタに直列に接続される第2電圧源キャパシタとを含み、
前記第3補助スイッチおよび前記第4補助スイッチは、前記第1電圧源キャパシタ及び前記第2電圧源キャパシタの間の中間ノードに接続される、
請求項4に記載の電力変換装置。
The voltage source includes a first voltage source capacitor and a second voltage source capacitor connected in series to the first voltage source capacitor;
The third auxiliary switch and the fourth auxiliary switch are connected to an intermediate node between the first voltage source capacitor and the second voltage source capacitor.
The power conversion device according to claim 4.
前記第1補助スイッチは第1双方向スイッチング素子であり、
前記制御装置は、
前記出力検出回路の前記検出値が所定の設定値以下の場合、前記第1スイッチング素子をターンオフさせてから前記第2スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1双方向スイッチング素子の2つのゲートの一方をオン状態にさせ、前記第2スイッチング素子をターンオフさせてから前記第1スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第1双方向スイッチング素子の2つのゲートの他方をオン状態にさせ、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子をオン状態にさせる間、前記第1双方向スイッチング素子の前記2つのゲートをオフ状態にさせる、
請求項1に記載の電力変換装置。
The first auxiliary switch is a first bidirectional switching element;
The controller is
When the detection value of the output detection circuit is equal to or less than a predetermined set value, the two gates of the first bidirectional switching element are between the time when the first switching element is turned off and the time when the second switching element is turned on. One of the two switching elements is turned on, and the other one of the two gates of the first bidirectional switching element is turned on between the time when the second switching element is turned off and the time when the first switching element is turned on. While the first switching element or the second switching element is turned on, the two gates of the first bidirectional switching element are turned off.
The power conversion device according to claim 1.
前記ブリッジ回路は、
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第1キャパシタ、および前記第2キャパシタを含む第1アームと、
第3スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に直列に接続された第4スイッチング素子、前記第3スイッチング素子に並列に接続された第3キャパシタ、および前記第4スイッチング素子に並列に接続された第4キャパシタを含む第2アームと、
を備え、
前記電力変換装置は、
前記第3スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子の間の第2ノードに一端が接続される第2双方向スイッチング素子と、
前記第2補助スイッチの他端に接続される第2補助インダクタと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、及び前記第2双方向スイッチング素子のオンオフをさらに制御し、
制御装置は、
前記出力検出回路の前記検出値が前記設定値以下の場合、前記第3スイッチング素子をターンオフさせてから前記第4スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第2双方向スイッチング素子の2つのゲートの一方をオン状態にさせ、前記第4スイッチング素子をターンオフさせてから前記第3スイッチング素子をターンオンさせるまでの間、前記第2双方向スイッチング素子の2つのゲートの他方をオン状態にさせる、
請求項7に記載の電力変換装置。
The bridge circuit is
A first arm including the first switching element, the second switching element, the first capacitor, and the second capacitor;
A third switching element; a fourth switching element connected in series to the third switching element; a third capacitor connected in parallel to the third switching element; and a fourth connected in parallel to the fourth switching element. A second arm including a capacitor;
With
The power converter is
A second bidirectional switching element having one end connected to a second node between the third switching element and the fourth switching element;
A second auxiliary inductor connected to the other end of the second auxiliary switch;
Further comprising
The control device further controls on / off of the third switching element, the fourth switching element, and the second bidirectional switching element,
The control device
When the detection value of the output detection circuit is less than or equal to the set value, the time period between the two gates of the second bidirectional switching element between the time when the third switching element is turned off and the time when the fourth switching element is turned on. One is turned on, and the other one of the two gates of the second bidirectional switching element is turned on after the fourth switching element is turned off until the third switching element is turned on.
The power conversion device according to claim 7.
前記制御装置は、
前記第1補助スイッチをオン状態にさせることによって、前記第1補助インダクタ、前記第1キャパシタおよび前記第2キャパシタを流れる共振電流を発生させ、
前記第1補助スイッチをオフ状態にさせることによって、前記共振電流を発生させない、
請求項1に記載の電力変換装置。
The controller is
By turning on the first auxiliary switch, a resonance current flowing through the first auxiliary inductor, the first capacitor, and the second capacitor is generated,
The resonance current is not generated by turning off the first auxiliary switch.
The power conversion device according to claim 1.
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子がオフ状態の期間に、前記二次側インダクタを流れる電流が前記二次側インダクタにエネルギーを蓄積させ、前記エネルギーにより発生した他の共振電流が、前記第1キャパシタおよび前記第2キャパシタを充放電させる、
請求項9に記載の電力変換装置。
During the period in which the first switching element and the second switching element are in the off state, the current flowing through the secondary inductor causes the secondary inductor to store energy, and the other resonance current generated by the energy is Charging and discharging the first capacitor and the second capacitor;
The power conversion device according to claim 9.
前記第1スイッチング素子の基準端子と、前記第1補助スイッチの基準端子とが等電位である、
請求項1に記載の電力変換装置。
The reference terminal of the first switching element and the reference terminal of the first auxiliary switch are equipotential.
The power conversion device according to claim 1.
前記第1スイッチング素子の基準端子と、前記第1補助スイッチの基準端子とが等電位であり、
前記第3スイッチング素子の基準端子と、前記第2補助スイッチの基準端子とが等電位であり、
前記第2スイッチング素子の基準端子と、前記第4スイッチング素子の基準端子とが等電位である、
請求項2に記載の電力変換装置。
The reference terminal of the first switching element and the reference terminal of the first auxiliary switch are equipotential;
The reference terminal of the third switching element and the reference terminal of the second auxiliary switch are equipotential;
The reference terminal of the second switching element and the reference terminal of the fourth switching element are equipotential.
The power conversion device according to claim 2.
前記第1スイッチング素子の基準端子と、前記第1補助スイッチの基準端子とが等電位であり、
前記第3スイッチング素子の基準端子と、前記第2補助スイッチの基準端子とが等電位であり、
前記第2スイッチング素子の基準端子と、前記第4スイッチング素子の基準端子とが等電位であり、
前記第3補助スイッチの基準端子と、前記第4補助スイッチの基準端子とが等電位である、
請求項3に記載の電力変換装置。
The reference terminal of the first switching element and the reference terminal of the first auxiliary switch are equipotential;
The reference terminal of the third switching element and the reference terminal of the second auxiliary switch are equipotential;
The reference terminal of the second switching element and the reference terminal of the fourth switching element are equipotential;
The reference terminal of the third auxiliary switch and the reference terminal of the fourth auxiliary switch are equipotential;
The power conversion device according to claim 3.
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第1補助スイッチ、前記第2補助スイッチ、前記第3補助スイッチ、および前記第4補助スイッチは、Insulated Gate Bipolar Transistor、または、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorである、
請求項3に記載の電力変換装置。
The first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the first auxiliary switch, the second auxiliary switch, the third auxiliary switch, and the fourth auxiliary switch are: Insulated Gate Bipolar Transistor, or Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,
The power conversion device according to claim 3.
前記平滑回路は、第1端と第2端とを備え、
前記スイッチング回路部の前記二次側スイッチング素子は、
前記平滑回路の第1端と前記二次巻線の第1端との間に挿入されるスイッチング素子S21を含む第1双方向スイッチング部と、
前記平滑回路の第2端と前記二次巻線の第1端との間に挿入されるスイッチング素子S22を含む第2双方向スイッチング部と、
前記平滑回路の第1端と前記二次巻線の第2端との間に挿入されるスイッチング素子S23を含む第3双方向スイッチング部と、
前記平滑回路の第2端と前記二次巻線の第2端との間に挿入されるスイッチング素子S24を含む第4双方向スイッチング部と、
を含む、
請求項1〜14のいずれかに記載の電力変換装置。
The smoothing circuit includes a first end and a second end,
The secondary side switching element of the switching circuit unit is:
A first bidirectional switching unit including a switching element S21 inserted between a first end of the smoothing circuit and a first end of the secondary winding;
A second bidirectional switching unit including a switching element S22 inserted between the second end of the smoothing circuit and the first end of the secondary winding;
A third bidirectional switching unit including a switching element S23 inserted between the first end of the smoothing circuit and the second end of the secondary winding;
A fourth bidirectional switching unit including a switching element S24 inserted between the second end of the smoothing circuit and the second end of the secondary winding;
including,
The power converter device in any one of Claims 1-14.
前記スイッチング素子S21と前記スイッチング素子S24との内の少なくとも一方を、前記二次巻線の電圧が正である第1期間における第1オン時点において、オフからオンに切り替え、
前記スイッチング素子S22と前記スイッチング素子S23との内の少なくとも一方を、前記第1期間に続く前記二次巻線の電圧が負である第2期間における第2オン時点において、オフからオンに切り替え、
前記第1オン時点または前記第2オン時点の内の少なくともいずれか一方をシフトさせることにより、前記出力電圧または前記出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する、
請求項15に記載の電力変換装置。
At least one of the switching element S21 and the switching element S24 is switched from OFF to ON at a first ON time point in a first period in which the voltage of the secondary winding is positive,
At least one of the switching element S22 and the switching element S23 is switched from OFF to ON at a second ON time point in a second period in which the voltage of the secondary winding following the first period is negative,
Controlling the amplitude of at least one of the output voltage or the output current by shifting at least one of the first on time and the second on time;
The power conversion device according to claim 15.
JP2014242808A 2014-12-01 2014-12-01 Power conversion device Pending JP2016105666A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014242808A JP2016105666A (en) 2014-12-01 2014-12-01 Power conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014242808A JP2016105666A (en) 2014-12-01 2014-12-01 Power conversion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016105666A true JP2016105666A (en) 2016-06-09

Family

ID=56102840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014242808A Pending JP2016105666A (en) 2014-12-01 2014-12-01 Power conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016105666A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5590124B2 (en) DC-DC converter
US9431917B2 (en) Switching power supply including a rectifier circuit having switching elements, and electric power converter
JP2015181329A (en) Electric power conversion system
US9287790B2 (en) Electric power converter
US8130515B2 (en) Bi-directional DC-DC converter and method for controlling the same
JP5558631B2 (en) Power conversion device and in-vehicle power supply device including the same
JP6660579B2 (en) Power converter
US9866129B2 (en) Power conversion device including primary inverter, transformer, secondary converter, and controller
US20080037290A1 (en) Ac-dc converter and method for driving for ac-dc converter
US9543823B2 (en) Power conversion apparatus having a switching circuit unit that includes a switching device and an auxiliary switching device
KR20100115087A (en) A bidirectional dc-dc converter and methods of controlling the same
US11296607B2 (en) DC-DC converter
JP2015122903A (en) Switching power-supply device and power conversion device
US9548676B2 (en) Power conversion apparatus
JP2019009848A (en) Dc-dc converter, power supply system employing the same, and automobile employing the power supply system
JP2015139312A (en) Switching power supply arrangement and electric power converter unit
JP4635584B2 (en) Switching power supply
JP2016105666A (en) Power conversion device
JP2014003827A (en) Charging/discharging system
JP6996661B1 (en) Power converter, vehicle including it and control method
WO2021079625A1 (en) Isolated dc-dc converter
JP6234651B1 (en) Power converter
JP5962717B2 (en) DC-DC converter
WO2019208008A1 (en) Power conversion device
JP2022121050A (en) Power conversion device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20160520