JP2016220423A - Power supply device and power supply control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置、及び電源制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply device and a power supply control method.
近年、高効率化のために、トランスの二次側を同期整流するDC/DCコンバータを備える電源装置が知られている(特許文献1参照)。 In recent years, a power supply device including a DC / DC converter that synchronously rectifies the secondary side of a transformer is known for high efficiency (see Patent Document 1).
ところで、上述した電源装置では、フルブリッジ方式のDC/DCコンバータ(以下、フルブリッジコンバータという)を備え、一次側のスイッチング素子をZVS(Zero Voltage Switching)動作させる。しかしながら、上述した電源装置では、軽負荷時に、ZVS動作がされずに、一次側のスイッチング素子に過大な電流(貫通電流)が流れる場合があった。 By the way, the power supply apparatus described above includes a full-bridge DC / DC converter (hereinafter referred to as a full-bridge converter), and operates a primary-side switching element in a ZVS (Zero Voltage Switching) manner. However, in the power supply device described above, an excessive current (through current) may flow through the primary-side switching element without performing the ZVS operation at a light load.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、軽負荷時において一次側のスイッチング素子に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる電源装置、及び電源制御方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus and a power supply that can prevent an excessive current (through current) from flowing through the switching element on the primary side at a light load. It is to provide a control method.
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、DC/DCコンバータを備える電源装置であって、前記DC/DCコンバータは、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直列接続し、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とを直列接続し、当該4つのスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路が直接的又は間接的に接続される一次側コイルと、前記一次側コイルと絶縁された二次側コイルとを有するトランスと、第5のスイッチング素子と、第6のスイッチング素子とを有し、当該2つのスイッチング素子が前記二次側コイルに接続された同期整流回路と、前記フルブリッジ回路と、前記同期整流回路とが有するスイッチング素子のオン・オフを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記一次側コイルの第1端に接続される前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を所定の固定のデューティにより制御するとともに、前記一次側コイルの第2端に接続される前記第3のスイッチング素子及び第4のスイッチング素子をパルス幅変調により制御し、前記第3のスイッチング素子又は前記第4のスイッチング素子がオフする直前の少なくとも所定の期間、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子をオン状態にすることを特徴とする電源装置である。 In order to solve the above problem, an aspect of the present invention is a power supply device including a DC / DC converter, wherein the DC / DC converter includes a first switching element and a second switching element connected in series. A full-bridge circuit in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series, and the four switching elements are bridge-connected, and a primary coil to which the full-bridge circuit is connected directly or indirectly; A transformer having a primary side coil and an insulated secondary side coil, a fifth switching element, and a sixth switching element, wherein the two switching elements are connected to the secondary side coil. A synchronous rectifier circuit, a full bridge circuit, and a controller that controls on / off of a switching element included in the synchronous rectifier circuit. The control unit controls the first switching element and the second switching element connected to the first end of the primary coil with a predetermined fixed duty, and controls the first switching element and the second switching element to the second end of the primary coil. The third switching element and the fourth switching element to be connected are controlled by pulse width modulation, and the fifth switching element or the fourth switching element is at least for a predetermined period immediately before the third switching element or the fourth switching element is turned off. The power supply device is characterized in that the switching element and the sixth switching element are turned on.
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記第5のスイッチング素子のオフ状態の期間が、前記第4のスイッチング素子がオン状態である期間のうちの一部期間を含むように、前記第5のスイッチング素子をオフさせるとともに、前記第4のスイッチング素子がオフする前記所定の期間前に、前記第5のスイッチング素子をオンさせ、前記第6のスイッチング素子のオフ状態の期間が、前記第3のスイッチング素子がオン状態である期間のうちの一部期間を含むように、前記第6のスイッチング素子をオフさせるとともに、前記第3のスイッチング素子がオフする前記所定の期間前に、前記第6のスイッチング素子をオンさせることを特徴とする。 According to one embodiment of the present invention, in the above power supply device, the control unit can determine that the period in which the fifth switching element is off is part of the period in which the fourth switching element is on. The fifth switching element is turned off so as to include a period, and the fifth switching element is turned on before the predetermined period during which the fourth switching element is turned off. The sixth switching element is turned off and the third switching element is turned off so that the off-state period includes a part of the period in which the third switching element is on. The sixth switching element is turned on before a predetermined period.
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、少なくとも軽負荷時に、前記所定の期間、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子をオン状態にすることを特徴とする。 Further, according to one embodiment of the present invention, in the above power supply device, the control unit may turn on the fifth switching element and the sixth switching element for the predetermined period at least at a light load. Features.
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記第5のスイッチング素子がオンするタイミングより前記所定の期間遅れて第4のスイッチング素子がオフするように、第4のスイッチング素子の制御信号を遅延させるとともに、前記第6のスイッチング素子がオンするタイミングより前記所定の期間遅れて第3のスイッチング素子がオフするように、第3のスイッチング素子の制御信号を遅延させる遅延調整部を備えることを特徴とする。 Further, according to one aspect of the present invention, in the power supply device described above, the control unit may be configured so that the fourth switching element is turned off after a predetermined period of time from the timing at which the fifth switching element is turned on. The control signal of the third switching element is delayed so that the third switching element is turned off with a delay of the predetermined period from the timing when the sixth switching element is turned on. A delay adjustment unit is provided.
また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記所定の期間は、前記フルブリッジ回路が有する前記スイッチング素子の寄生容量に充電された電荷を引き抜ける電流が発生するように定められていることを特徴とする。 In addition, according to one embodiment of the present invention, in the power supply device described above, it is determined that a current that pulls out a charge charged in a parasitic capacitance of the switching element included in the full bridge circuit is generated in the predetermined period. It is characterized by that.
また、本発明の一態様は、DC/DCコンバータを備える電源装置の電源制御方法であって、前記DC/DCコンバータは、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直列接続し、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とを直列接続し、当該4つのスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路が直接的又は間接的に接続される一次側コイルと、前記一次側コイルと絶縁された二次側コイルとを有するトランスと、第5のスイッチング素子と、第6のスイッチング素子とを有し、当該2つのスイッチング素子が前記二次側コイルに接続された同期整流回路と、前記フルブリッジ回路と、前記同期整流回路とが有するスイッチング素子のオン・オフを制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記一次側コイルの第1端に接続される前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を所定の固定のデューティにより制御するとともに、前記一次側コイルの第2端に接続される前記第3のスイッチング素子及び第4のスイッチング素子をパルス幅変調により制御し、前記第3のスイッチング素子又は前記第4のスイッチング素子がオフする前の少なくとも所定の期間、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子をオン状態にすることを特徴とする電源制御方法である。 Another embodiment of the present invention is a power supply control method for a power supply device including a DC / DC converter, wherein the DC / DC converter includes a first switching element and a second switching element connected in series, 3 switching elements and a fourth switching element are connected in series, and the four switching elements are bridge-connected, a primary side coil to which the full bridge circuit is connected directly or indirectly, A synchronization having a transformer having a primary side coil and an insulated secondary side coil, a fifth switching element, and a sixth switching element, wherein the two switching elements are connected to the secondary side coil. A control unit that controls ON / OFF of a switching element included in the rectifier circuit, the full bridge circuit, and the synchronous rectifier circuit; The control unit controls the first switching element and the second switching element connected to the first end of the primary side coil with a predetermined fixed duty and is connected to the second end of the primary side coil. The third switching element and the fourth switching element to be controlled are controlled by pulse width modulation, and the fifth switching element is at least for a predetermined period before the third switching element or the fourth switching element is turned off. The power supply control method is characterized in that an element and the sixth switching element are turned on.
本発明によれば、二次側を所定の期間短絡させることで、一次側に回生電流を増加させることができ、軽負荷時であっても一次側のスイッチング素子の寄生容量に充電された電荷を放電することができ、ZVS動作させることができる。よって、軽負荷時において、スイッチング素子に過大な電流が流れることを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to increase the regenerative current to the primary side by short-circuiting the secondary side for a predetermined period, and the charge charged in the parasitic capacitance of the primary side switching element even at light load Can be discharged and a ZVS operation can be performed. Therefore, it is possible to prevent an excessive current from flowing through the switching element at a light load.
以下、本発明の一実施形態による電源装置について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態による電源装置1の一例を示すブロック図である。
Hereinafter, a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a
この図に示すように、電源装置1は、DC/DCコンバータ10を備えている。また、DC/DCコンバータ10は、電圧検出部12と、制御部13と、フルブリッジ回路20と、ドライバ部40と、平滑コンデンサ(Ci、Co)と、トランスTL1と、共振コンデンサC5と、直列リアクトルL1と、ダイオード(D5、D6)と、同期整流回路30と、チョークコイルL2とを備えている。
As shown in the figure, the
平滑コンデンサCiは、入力の電源線VI(第1の電源線)と、電源線GND1(第2の電源線)との間に接続され、入力電圧を平滑化する。
フルブリッジ回路20は、スイッチング素子Q1〜Q4と、寄生容量C1〜C4と、ボディダイオードD1〜D4とを備えている。すなわち、フルブリッジ回路20は、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、及びスイッチング素子Q4を有し、当該4つのスイッチング素子Q1〜Q4をブリッジ接続して構成されている。具体的に、フルブリッジ回路20は、例えば、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とを直列接続し、スイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4とを直列接続し、当該4つのスイッチング素子Q1〜Q4をブリッジ接続して構成されている。
The smoothing capacitor Ci is connected between the input power supply line VI (first power supply line) and the power supply line GND1 (second power supply line), and smoothes the input voltage.
The
スイッチング素子Q1(第1のスイッチング素子の一例)は、ドレイン端子が電源線VIに、ソース端子がノードN1に、ゲート端子が駆動信号G1の信号線に、それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子Q1は、電源線VIと、共振コンデンサC5を介して後述する一次側コイルTL11の第1端との間に接続されている。また、スイッチング素子Q1は、ドレイン端子−ソース端子間に、寄生容量C1及びボディダイオードD1を有している。 The switching element Q1 (an example of the first switching element) has a drain terminal connected to the power supply line VI, a source terminal connected to the node N1, and a gate terminal connected to the signal line of the drive signal G1. That is, the switching element Q1 is connected between the power supply line VI and a first end of a primary side coil TL11 described later via a resonance capacitor C5. Further, the switching element Q1 has a parasitic capacitance C1 and a body diode D1 between the drain terminal and the source terminal.
スイッチング素子Q2(第2のスイッチング素子の一例)は、ドレイン端子がノードN1に、ソース端子が電源線GND1に、ゲート端子が駆動信号G2の信号線に、それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子Q2は、電源線GND1と、後述する一次側コイルTL11の第1端との間に接続されている。また、スイッチング素子Q2は、共振コンデンサC5を介して、後述する一次側コイルTL11の第1端との間に接続されている。また、スイッチング素子Q2は、ドレイン端子−ソース端子間に、寄生容量C2及びボディダイオードD2を有している。 The switching element Q2 (an example of the second switching element) has a drain terminal connected to the node N1, a source terminal connected to the power supply line GND1, and a gate terminal connected to the signal line of the drive signal G2. That is, the switching element Q2 is connected between the power supply line GND1 and a first end of a primary side coil TL11 described later. Moreover, the switching element Q2 is connected between the 1st end of the primary side coil TL11 mentioned later via the resonant capacitor C5. Further, the switching element Q2 has a parasitic capacitance C2 and a body diode D2 between the drain terminal and the source terminal.
スイッチング素子Q3(第3のスイッチング素子の一例)は、ドレイン端子が電源線VIに、ソース端子がノードN2に、ゲート端子が駆動信号G3の信号線に、それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子Q3は、電源線VIと、直列リアクトルL1を介して後述する一次側コイルTL11の第2端(ノードN3)との間に接続されている。また、スイッチング素子Q3は、ドレイン端子−ソース端子間に、寄生容量C3及びボディダイオードD3を有している。 Switching element Q3 (an example of a third switching element) has a drain terminal connected to power supply line VI, a source terminal connected to node N2, and a gate terminal connected to a signal line for drive signal G3. That is, the switching element Q3 is connected between the power supply line VI and a second end (node N3) of a primary side coil TL11 described later via the series reactor L1. Further, the switching element Q3 has a parasitic capacitance C3 and a body diode D3 between the drain terminal and the source terminal.
スイッチング素子Q4(第4のスイッチング素子の一例)は、ドレイン端子がノードN2に、ソース端子が電源線GND1に、ゲート端子が駆動信号G4の信号線に、それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子Q4は、電源線GND1と、直列リアクトルL1を介して後述する一次側コイルTL11の第2端(ノードN3)との間に接続されている。また、スイッチング素子Q4は、ドレイン端子−ソース端子間に、寄生容量C4及びボディダイオードD4を有している。
なお、駆動信号G1〜G4は、スイッチング素子Q1〜Q4を制御する制御信号である。
The switching element Q4 (an example of the fourth switching element) has a drain terminal connected to the node N2, a source terminal connected to the power supply line GND1, and a gate terminal connected to the signal line of the drive signal G4. That is, the switching element Q4 is connected between the power supply line GND1 and a second end (node N3) of a primary side coil TL11 described later via the series reactor L1. Further, the switching element Q4 has a parasitic capacitance C4 and a body diode D4 between the drain terminal and the source terminal.
The drive signals G1 to G4 are control signals for controlling the switching elements Q1 to Q4.
トランスTL1は、一次側コイルTL11と、センタタップ付きの二次側コイル(TL12、TL13)とを有し、一次側コイルTL11に供給された電力を変換して二次側コイル(TL12、TL13)に出力する。トランスTL1は、例えば、フルブリッジ回路20が直接的又は間接的に接続される一次側コイルTL11と、一次側コイルTL11と絶縁された二次側コイル(TL12、TL13)とを有している。
The transformer TL1 has a primary side coil TL11 and a secondary side coil (TL12, TL13) with a center tap, and converts the power supplied to the primary side coil TL11 to convert the secondary side coil (TL12, TL13). Output to. The transformer TL1 includes, for example, a primary coil TL11 to which the
一次側コイルTL11は、フルブリッジ回路20に接続される。一次側コイルTL11は、例えば、第1端が、共振コンデンサC5を介してスイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2に接続されている。すなわち、一次側コイルTL11の第1端は、共振コンデンサC5を介してノードN1に接続されている。また、一次側コイルTL11の第2端が、ノードN3に接続され、直列リアクトルL1を介してスイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4に接続されている。すなわち、一次側コイルTL11の第2端は、直列リアクトルL1を介してノードN2に接続されている。
The primary coil TL11 is connected to the
なお、本実施形態では、一例として、一次側コイルTL11は、共振コンデンサC5を介して間接的にフルブリッジ回路20に接続される例を説明するが、共振コンデンサC5を介さずに、直接的にフルブリッジ回路20に接続されるようにしてもよい。
直列リアクトルL1は、一次側コイルTL11と直列に接続され、寄生容量C1〜C4、及び配線容量との共振により、スイッチング素子Q1〜Q4のZVS(Zero Voltage Switching)動作を実現する。
In the present embodiment, as an example, the primary coil TL11 is described as being indirectly connected to the
The series reactor L1 is connected in series with the primary side coil TL11, and realizes ZVS (Zero Voltage Switching) operation of the switching elements Q1 to Q4 by resonance with the parasitic capacitances C1 to C4 and the wiring capacitance.
二次側コイル(TL12、TL13)は、一次側コイルTL11と絶縁されており、二次側コイルTL13の第1端がノードN4に、第2端が二次側コイルTL12の第1端にそれぞれ接続され、二次側コイルTL12の第2端がノードN5に接続されている。また、二次側コイル(TL12、TL13)は、センタタップ(二次側コイルTL13の第2端及び二次側コイルTL12の第1端)を有し、センタタップがノードN6に接続されている。なお、センタタップは、チョークコイルL2に接続されている。また、二次側コイル(TL12、TL13)は、後述する同期整流回路30に接続されている。
The secondary side coils (TL12, TL13) are insulated from the primary side coil TL11. The first end of the secondary side coil TL13 is connected to the node N4, and the second end is connected to the first end of the secondary side coil TL12. The second end of the secondary coil TL12 is connected to the node N5. The secondary side coils (TL12, TL13) have a center tap (second end of the secondary side coil TL13 and first end of the secondary side coil TL12), and the center tap is connected to the node N6. . The center tap is connected to the choke coil L2. Further, the secondary side coils (TL12, TL13) are connected to a
ダイオードD5は、アノード端子が一次側コイルTL11の第1端であるノードN3に接続され、カソード端子が電源線VIに接続されている。ダイオードD5は、クランプダイオードとして機能する。
ダイオードD6は、アノード端子が電源線GND1に接続され、カソード端子が一次側コイルTL11の第1端であるノードN3に接続されている。ダイオードD5は、クランプダイオードとして機能する。
The diode D5 has an anode terminal connected to the node N3 that is the first end of the primary coil TL11, and a cathode terminal connected to the power supply line VI. The diode D5 functions as a clamp diode.
The diode D6 has an anode terminal connected to the power supply line GND1 and a cathode terminal connected to the node N3 that is the first end of the primary coil TL11. The diode D5 functions as a clamp diode.
同期整流回路30は、スイッチング素子(Q5、Q6)と、寄生容量(C6、C7)と、ボディダイオード(D7、D8)とを備えている。すなわち、同期整流回路30は、スイッチング素子Q5と、スイッチング素子Q6とを有し、当該2つのスイッチング素子(Q5、Q6)が二次側コイル(TL12、TL13)に接続されて構成されている。
The
スイッチング素子Q5(第5のスイッチング素子の一例)は、ドレイン端子が二次側コイルTL13の第1端であるノードN4に、ソース端子が出力の電源線GND2に、ゲート端子が駆動信号G5の信号線に、それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子Q5は、電源線GND2と、二次側コイルTL13の第1端(ノードN4)との間に接続されている。また、スイッチング素子Q5は、ドレイン端子−ソース端子間に、寄生容量C6及びボディダイオードD7を有している。 The switching element Q5 (an example of a fifth switching element) has a drain terminal connected to the node N4 that is the first end of the secondary coil TL13, a source terminal connected to the output power line GND2, and a gate terminal connected to the signal of the drive signal G5. Each is connected to a line. That is, the switching element Q5 is connected between the power supply line GND2 and the first end (node N4) of the secondary coil TL13. Further, the switching element Q5 has a parasitic capacitance C6 and a body diode D7 between the drain terminal and the source terminal.
スイッチング素子Q6(第6のスイッチング素子の一例)は、ドレイン端子が二次側コイルTL12の第2端であるノードN5に、ソース端子が出力の電源線GND2に、ゲート端子が駆動信号G6の信号線に、それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子Q6は、電源線GND2と、二次側コイルTL12の第2端(ノードN5)との間に接続されている。また、スイッチング素子Q6は、ドレイン端子−ソース端子間に、寄生容量C7及びボディダイオードD8を有している。
なお、駆動信号G5は、スイッチング素子Q5を制御する制御信号であり、駆動信号G6は、スイッチング素子Q6を制御する制御信号である。
The switching element Q6 (an example of a sixth switching element) has a drain terminal connected to the node N5 that is the second end of the secondary coil TL12, a source terminal connected to the output power line GND2, and a gate terminal connected to the signal of the drive signal G6. Each is connected to a line. That is, the switching element Q6 is connected between the power supply line GND2 and the second end (node N5) of the secondary coil TL12. Further, the switching element Q6 has a parasitic capacitance C7 and a body diode D8 between the drain terminal and the source terminal.
The drive signal G5 is a control signal for controlling the switching element Q5, and the drive signal G6 is a control signal for controlling the switching element Q6.
チョークコイルL2は、二次側コイル(TL12、TL13)のセンタタップに接続されたノードN6に第1端が接続され、第2端が出力の電源線VOに接続されている。チョークコイルL2は、後述する平滑コンデンサCoとともに、DC/DCコンバータ10が出力する直流電力の平滑化に利用される。
The choke coil L2 has a first end connected to a node N6 connected to the center tap of the secondary side coils (TL12, TL13), and a second end connected to the output power line VO. The choke coil L2 is used for smoothing the DC power output from the DC /
平滑コンデンサCoは、出力の電源線VOと、電源線GND2との間に接続され、出力電圧を平滑化する。
ここで、負荷RLは、DC/DCコンバータ10が出力する直流電力を消費する負荷を示している。
電圧検出部12は、DC/DCコンバータ10の出力電圧を、基準電圧Vrefと比較するためにレベル変換して、信号Voを制御部13に出力する。
The smoothing capacitor Co is connected between the output power supply line VO and the power supply line GND2, and smoothes the output voltage.
Here, the load RL indicates a load that consumes DC power output from the DC /
The
制御部13は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)などを含むプロセッサであり、フルブリッジ回路20と、同期整流回路30とが有するスイッチング素子Q1〜Q6のオン・オフを制御する。すなわち、制御部13は、フルブリッジ回路20が有するスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、及びスイッチング素子Q4と、同期整流回路30が有するスイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6とをON(オン)状態(導通状態)及びOFF(オフ)状態(非導通状態)を制御する。
The
また、制御部13は、例えば、一次側コイルTL11の第1端に接続されるスイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2を所定のデューティ(所定の固定のデューティ)により制御するとともに、一次側コイルTL11の第2端に接続されるスイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4をPWM(パルス幅変調)により制御する。制御部13は、基準電圧Vrefと、電圧検出部12が出力するフィードバック電圧信号である信号Voとに基づいて、スイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4のON状態のパルス幅を変更する。
また、制御部13は、例えば、スイッチング素子Q3又はスイッチング素子Q4がOFFする直前の少なくとも所定の期間(例えば、後述する期間Δt)、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6をON状態にする制御を行う。ここで、制御部13は、少なくとも軽負荷時に、所定の期間(期間Δt)、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6をON状態にする。
For example, the
Further, for example, the
具体的に、制御部13は、スイッチング素子Q5のOFF状態(オフ状態)の期間が、スイッチング素子Q4がON状態(オン状態)である期間のうちの一部期間を含むように、スイッチング素子Q5をOFF状態にする(オフさせる)とともに、スイッチング素子Q4がOFFする所定の期間(期間Δt)前に、スイッチング素子Q5をON状態にする(オンさせる)。また、制御部13は、スイッチング素子Q6のOFF状態の期間が、スイッチング素子Q3がON状態である期間のうちの一部期間を含むように、スイッチング素子Q6をOFF状態にする(オフさせる)とともに、スイッチング素子Q3がOFFする所定の期間(期間Δt)前に、スイッチング素子Q6をON状態にする(オンさせる)。
Specifically, the
このように、制御部13は、スイッチング素子Q3又はスイッチング素子Q4をOFFする直前の所定の期間、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6の両方をON状態にして、二次側コイル(TL12、TL13)の両端(ノードN4及びノードN5)を短絡させる。制御部13は、二次側コイル(TL12、TL13)の両端(ノードN4及びノードN5)を短絡させることで、一次側コイルTL11に流れる回生電流を一時的に増大させる。ここで、所定の期間(期間Δt)は、フルブリッジ回路20が有するスイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を引き抜ける電流が発生するように定められている。
As described above, the
ドライバ部40は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、スイッチング素子Q4、スイッチング素子Q5、及びスイッチング素子Q6の制御用の信号を、各スイッチング素子の駆動用の電圧に変換して、各スイッチング素子のゲート端子に供給する。すなわち、ドライバ部40は、制御部13が生成した制御用の信号に基づいて、駆動信号G1〜G6を出力する。なお、制御部13及びドライバ部40により生成する駆動信号G1〜G6の詳細については、図2を参照して後述する。
また、ドライバ部40は、例えば、ドライバ41〜46を備えている。なお、本実施形態のDC/DCコンバータ10は、トランスTL1で絶縁しているため、制御部13又はドライバ部40で絶縁する必要がある。
The
The
ドライバ41は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q1の制御信号に基づいて、スイッチング素子Q1を駆動する駆動信号G1をスイッチング素子Q1のゲート信号に供給する。
ドライバ42は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q2の制御信号に基づいて、スイッチング素子Q2を駆動する駆動信号G2をスイッチング素子Q2のゲート信号に供給する。
ドライバ43は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q3の制御信号に基づいて、スイッチング素子Q3を駆動する駆動信号G3をスイッチング素子Q3のゲート信号に供給する。
The
The
The
ドライバ44は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q4の制御信号に基づいて、スイッチング素子Q4を駆動する駆動信号G4をスイッチング素子Q4のゲート信号に供給する。
ドライバ45は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q5の制御信号に基づいて、スイッチング素子Q5を駆動する駆動信号G5をスイッチング素子Q5のゲート信号に供給する。
ドライバ46は、制御部13から出力されたスイッチング素子Q6の制御信号に基づいて、スイッチング素子Q6を駆動する駆動信号G6をスイッチング素子Q6のゲート信号に供給する。
The
The
The
ここで、図2を参照して、本実施形態によるDC/DCコンバータ10の制御(駆動信号G1〜G6)について説明する。
図2は、本実施形態によるDC/DCコンバータ10の制御の一例を示すタイムチャートである。
この図において、波形W1〜W6の各波形は、上から順に、駆動信号G1〜G6の電圧波形を示している。また、この図において、横軸は時間を示し、縦軸は論理レベルを示している。
Here, with reference to FIG. 2, the control (drive signals G1 to G6) of the DC /
FIG. 2 is a time chart showing an example of control of the DC /
In this figure, each of the waveforms W1 to W6 indicates the voltage waveform of the drive signals G1 to G6 in order from the top. In this figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the logical level.
時刻T1において、制御部13は、まず、スイッチング素子Q1の駆動信号G1、及びスイッチング素子Q4の駆動信号G4をH(High:ハイ)状態にし、スイッチング素子Q5の駆動信号G5をL(Low:ロウ)状態にする。なお、時刻T1において、制御部13は、スイッチング素子Q2の駆動信号G2、及びスイッチング素子Q3の駆動信号G3を予めL状態にしており、スイッチング素子Q6の駆動信号G6を予めH状態にしている。
At time T1, the
これにより、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q4、及びスイッチング素子Q6がON状態になり、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、及びスイッチング素子Q5がOFF状態になる。その結果、電源線VIからスイッチング素子Q1、共振コンデンサC5、一次側コイルTL11、直列リアクトルL1、及びスイッチング素子Q4の経路により電流が流れる。これにより、一次側コイルTL11から二次側コイルTL12に電力が発生する。また、二次側コイルTL12に接続されている同期整流回路30では、スイッチング素子Q6を介してこの電力を整流し、チョークコイルL2及び平滑コンデンサCoを介して、平滑化された直流電圧を電源線VOに出力する。
また、制御部13は、電圧検出部12が検出した出力信号Voと、基準電圧Vrefとが一致するように、駆動信号G4のパルス幅(H状態の期間DT2)を決定し、スイッチング素子Q4のON状態を維持する。また、制御部13は、スイッチング素子Q1のON状態の期間(ターンオン期間)が所定のデューティ(所定の固定のデューティ)になるようにスイッチング素子Q1のON状態を維持する。
Thereby, the switching element Q1, the switching element Q4, and the switching element Q6 are turned on, and the switching element Q2, the switching element Q3, and the switching element Q5 are turned off. As a result, a current flows from the power supply line VI through the path of the switching element Q1, the resonance capacitor C5, the primary side coil TL11, the series reactor L1, and the switching element Q4. As a result, electric power is generated from the primary coil TL11 to the secondary coil TL12. The
Further, the
次に、時刻T2において、制御部13は、駆動信号G5をH状態にして、スイッチング素子Q5をON状態にする。ここで、制御部13は、駆動信号G4をL状態にする直前の期間Δt前に、駆動信号G5をH状態する。この期間Δtの間、スイッチング素子Q5と、スイッチング素子Q6との両方が、ON状態となり、二次側コイル(TL12、TL13)の両端(ノードN4及びノードN5)を短絡させる。その結果、一次側コイルTL11に流れる回生電流が一時的に増大する。
Next, at time T2, the
次に、時刻T3において、制御部13は、駆動信号G4をL状態にして、スイッチング素子Q4をOFF状態にする。このスイッチング素子Q4のON状態の期間DT2は、出力信号Vo及び負荷RLの消費電流により変化する。すなわち、制御部13は、PWM(パルス幅変調)により、スイッチング素子Q4のON状態の期間DT2を制御する。
Next, at time T3, the
また、時刻T4において、スイッチング素子Q1のON状態の期間が所定のデューティに達し、制御部13は、駆動信号G1をL状態にして、スイッチング素子Q1をOFF状態にする。ここで、所定のデューティとは、例えば、期間TT1におけるON状態の期間DT1の割合(例えば、40%など)であり、予め定められた1周期(期間TT1)当たりの導通時間(期間DT1)の比率(DT1/TT1×100)を示す時比率である。
At time T4, the ON state period of the switching element Q1 reaches a predetermined duty, and the
次に、時刻T5において、制御部13は、まず、スイッチング素子Q2の駆動信号G2、及びスイッチング素子Q3の駆動信号G3をH状態にし、スイッチング素子Q6の駆動信号G6をL状態にする。
これにより、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、及びスイッチング素子Q5がON状態になり、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q4、及びスイッチング素子Q6がOFF状態になる。その結果、電源線VIからスイッチング素子Q3、直列リアクトルL1、一次側コイルTL11、共振コンデンサC5、及びスイッチング素子Q2の経路により電流が流れる。これにより、一次側コイルTL11から二次側コイルTL12に電力が発生する。また、二次側コイルTL13に接続されている同期整流回路30では、スイッチング素子Q5を介してこの電力を整流し、チョークコイルL2及び平滑コンデンサCoを介して、平滑化された直流電圧を電源線VOに出力する。
Next, at time T5, the
Thereby, the switching element Q2, the switching element Q3, and the switching element Q5 are turned on, and the switching element Q1, the switching element Q4, and the switching element Q6 are turned off. As a result, a current flows from the power line VI through the switching element Q3, the series reactor L1, the primary coil TL11, the resonance capacitor C5, and the switching element Q2. As a result, electric power is generated from the primary coil TL11 to the secondary coil TL12. The
また、制御部13は、電圧検出部12が検出した出力信号Voと、基準電圧Vrefとが一致するように、駆動信号G3のパルス幅(H状態の期間DT4)を決定し、スイッチング素子Q3のON状態を維持する。また、制御部13は、スイッチング素子Q2のON状態の期間(ターンオン期間)が所定のデューティ(所定の固定のデューティ)になるようにスイッチング素子Q2のON状態を維持する。
Further, the
次に、時刻T6において、制御部13は、駆動信号G6をH状態にして、スイッチング素子Q6をON状態にする。ここで、制御部13は、駆動信号G3をL状態にする直前の期間Δt前に、駆動信号G6をH状態する。この期間Δtの間、スイッチング素子Q5と、スイッチング素子Q6との両方が、ON状態となり、二次側コイル(TL12、TL13)の両端(ノードN4及びノードN5)を短絡させる。その結果、一次側コイルTL11に流れる回生電流が一時的に増大する。
Next, at time T6, the
次に、時刻T7において、制御部13は、駆動信号G3をL状態にして、スイッチング素子Q3をOFF状態にする。このスイッチング素子Q3のON状態の期間DT4は、出力信号Vo及び負荷RLの消費電流により変化する。すなわち、制御部13は、PWM(パルス幅変調)により、スイッチング素子Q3のON状態の期間DT2を制御する。
また、時刻T8において、スイッチング素子Q2のON状態の期間が所定のデューティに達し、制御部13は、駆動信号G2をL状態にして、スイッチング素子Q2をOFF状態にする。
Next, at time T7, the
Further, at time T8, the ON period of the switching element Q2 reaches a predetermined duty, and the
続く、時刻T9〜時刻T17までの処理は、上述した時刻T1〜時刻T9までの処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。 The subsequent processing from time T9 to time T17 is the same as the processing from time T1 to time T9 described above, and therefore description thereof is omitted here.
次に、図面を参照して、本実施形態による制御部13の構成及び動作について説明する。
図3は、本実施形態による制御部13の一例を示すブロック図である。
なお、本実施形態では、制御部13が、遅延調整部50を備え、遅延調整部50により、駆動信号G1〜G6の信号遅延を調整する一例を説明する。
Next, the configuration and operation of the
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the
In the present embodiment, an example will be described in which the
図3に示すように、制御部13は、制御信号生成部130と、インバータ回路(131、132)と、遅延調整部50とを備えている。
制御信号生成部130は、駆動信号G1〜G6を制御するための各種制御信号を生成する。制御信号生成部130は、例えば、内部で基準となる所定の周波数のキャリア信号を生成し、当該キャリア信号に基づいて、各種制御信号S1〜S4を生成する。
As shown in FIG. 3, the
The control
制御信号生成部130は、例えば、駆動信号G1を生成するための信号S1、及び駆動信号G2を生成するための信号S2を生成する。ここで、信号S1、及び信号S2は、所定のデューティの信号である。
また、制御信号生成部130は、例えば、駆動信号G3及び駆動信号G6を生成するための信号S3と、駆動信号G4及び駆動信号G5を生成するための信号S4を生成する。なお、信号S3、及び信号S4は、PWMによりパルス幅が制御された信号である。制御信号生成部130は、例えば、基準電圧Vrefと、フィードバック電圧信号である信号Voとに基づいて、PWMのパルス幅を変更した信号S3、及び信号S4を生成する。制御信号生成部130は、例えば、PID(Proportional-Integral-Derivative)制御に基づいて、信号S3、及び信号S4のパルス幅を変更する。ここで、制御信号生成部130は、負荷RLが重い(大きい)場合に、信号S3、及び信号S4のパルス幅を長くし、負荷RLが軽い(小さい)場合(軽負荷時)に、信号S3、及び信号S4のパルス幅を短くする。
For example, the control
For example, the control
インバータ回路131は、例えば、論理反転回路であり、信号S4を入力信号として、信号S4を論理反転した信号S5をドライバ45に出力する。ドライバ45は、信号S5に基づいて、駆動信号G5を出力する。
インバータ回路132は、例えば、論理反転回路であり、信号S3を入力信号として、信号S3を論理反転した信号S6をドライバ46に出力する。ドライバ46は、信号S6に基づいて、駆動信号G6を出力する。
The
The
遅延調整部50は、スイッチング素子Q5がONするタイミングより期間Δt遅れてスイッチング素子Q4がOFFするように、スイッチング素子Q4の駆動信号G4を遅延させる。すなわち、遅延調整部50は、信号S4を期間Δtだけ遅延させた信号S42を生成し、当該信号S42をドライバ44に出力する。ドライバ44は、信号S42に基づいて、駆動信号G4を出力する。
また、遅延調整部50は、スイッチング素子Q6がONするタイミングより期間Δt遅れてスイッチング素子Q3がOFFするように、スイッチング素子Q3の駆動信号G3を遅延させる。すなわち、遅延調整部50は、信号S3を期間Δtだけ遅延させた信号S32を生成し、当該信号S32をドライバ43に出力する。ドライバ43は、信号S32に基づいて、駆動信号G3を出力する。
The
Further, the
また、遅延調整部50は、スイッチング素子Q1がONするタイミングを駆動信号G4と同様に期間Δt遅れるように、駆動信号G1を遅延させる。すなわち、遅延調整部50は、信号S1を期間Δtだけ遅延させた信号S12を生成し、当該信号S12をドライバ41に出力する。ドライバ41は、信号S12に基づいて、駆動信号G1を出力する。
また、遅延調整部50は、スイッチング素子Q2がONするタイミングを駆動信号G3と同様に期間Δt遅れるように、駆動信号G2を遅延させる。すなわち、遅延調整部50は、信号S2を期間Δtだけ遅延させた信号S22を生成し、当該信号S22をドライバ42に出力する。ドライバ42は、信号S22に基づいて、駆動信号G2を出力する。
Further, the
Further, the
また、遅延調整部50は、バッファ回路(511、514、521、524、531、534、541、544)と、抵抗(512、522、532、542)と、コンデンサ(513、523、533、543)とを備えている。
The
バッファ回路511は、入力端子が信号S1の信号線に、出力端子が抵抗512の第1端にそれぞれ接続され、入力されたS1と同相の信号を出力する。
抵抗512は、第1端がバッファ回路511の出力端子に、第2端がノードN7にそれぞれ接続されている。また、コンデンサ513は、第1端がノードN7に、第2端が電源線GND1にそれぞれ接続されている。なお、抵抗512及びコンデンサ513は、RC回路を構成している。
バッファ回路514は、入力端子がノードN7に、出力端子がドライバ41の入力端子にそれぞれ接続され、信号S12を出力する。
このように、バッファ回路(511、514)と、抵抗512と、コンデンサ513とは、信号S1を期間Δt遅延させた信号S12を出力する遅延回路を構成している。ここで、遅延値である期間Δtは、抵抗512と抵抗値と、コンデンサ513の静電容量値との時定数により定められている。
The
The
The
As described above, the buffer circuits (511, 514), the
バッファ回路521は、入力端子が信号S2の信号線に、出力端子が抵抗522の第1端にそれぞれ接続され、入力されたS2と同相の信号を出力する。
抵抗522は、第1端がバッファ回路521の出力端子に、第2端がノードN8にそれぞれ接続されている。また、コンデンサ523は、第1端がノードN8に、第2端が電源線GND1にそれぞれ接続されている。なお、抵抗522及びコンデンサ523は、RC回路を構成している。
バッファ回路524は、入力端子がノードN8に、出力端子がドライバ42の入力端子にそれぞれ接続され、信号S22を出力する。
このように、バッファ回路(521、524)と、抵抗522と、コンデンサ523とは、信号S2を期間Δt遅延させた信号S22を出力する遅延回路を構成している。
The
The
The
Thus, the buffer circuits (521, 524), the
バッファ回路531は、入力端子が信号S3の信号線に、出力端子が抵抗532の第1端にそれぞれ接続され、入力されたS3と同相の信号を出力する。
抵抗532は、第1端がバッファ回路531の出力端子に、第2端がノードN9にそれぞれ接続されている。また、コンデンサ533は、第1端がノードN9に、第2端が電源線GND1にそれぞれ接続されている。なお、抵抗532及びコンデンサ533は、RC回路を構成している。
バッファ回路534は、入力端子がノードN9に、出力端子がドライバ43の入力端子にそれぞれ接続され、信号S32を出力する。
このように、バッファ回路(531、534)と、抵抗532と、コンデンサ533とは、信号S3を期間Δt遅延させた信号S32を出力する遅延回路を構成している。
The
The
As described above, the buffer circuits (531, 534), the
バッファ回路541は、入力端子が信号S4の信号線に、出力端子が抵抗542の第1端にそれぞれ接続され、入力されたS4と同相の信号を出力する。
抵抗542は、第1端がバッファ回路541の出力端子に、第2端がノードN10にそれぞれ接続されている。また、コンデンサ543は、第1端がノードN10に、第2端が電源線GND1にそれぞれ接続されている。なお、抵抗542及びコンデンサ543は、RC回路を構成している。
バッファ回路544は、入力端子がノードN10に、出力端子がドライバ44の入力端子にそれぞれ接続され、信号S42を出力する。
このように、バッファ回路(541、544)と、抵抗542と、コンデンサ543とは、信号S4を期間Δt遅延させた信号S42を出力する遅延回路を構成している。
The
The
The
Thus, the buffer circuits (541, 544), the
次に、図4を参照して、上述した制御部13の動作について説明する。
図4は、図3に示す制御部13による制御の一例を示すタイムチャートである。
この図において、波形W11〜W22の各信号は、上から順に、信号S1〜S6、駆動信号G1〜G6を示している。なお、駆動信号G1〜G4のそれぞれの波形は、上から順に、信号S12、信号S22、信号S32、信号S42と同様の波形となる。
また、この図において、横軸は時間を示し、縦軸は、論理レベルを示している。
Next, the operation of the
FIG. 4 is a time chart showing an example of control by the
In this figure, each signal of the waveforms W11 to W22 indicates signals S1 to S6 and drive signals G1 to G6 in order from the top. The waveforms of the drive signals G1 to G4 are the same as the signals S12, S22, S32, and S42 in order from the top.
In this figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the logical level.
まず、初期状態において、制御部13の制御信号生成部130は、信号S1〜S4をL状態にしており、ドライバ部40は、駆動信号G1〜G4をL状態、駆動信号G5及び駆動信号G6をH状態にしているものとする。
First, in the initial state, the control
次に、時刻T21において、制御信号生成部130が、信号S1及び信号S4をH状態にする(波形W11及び波形W14参照)。また、インバータ回路131が、信号S4に基づいて、信号S5をL状態にする(波形W15参照)。その結果、ドライバ45は、信号S5に基づいて、駆動信号G5をL状態にする。
Next, at time T21, the
次に、時刻T22において、遅延調整部50が、信号S1及び信号S4に基づいて、期間Δt遅延した信号S12及び信号S42をH状態にする(波形W17及び波形W20参照)。ここで、バッファ回路(511、514)、抵抗512、及びコンデンサ513は、信号S1を期間Δt遅延させて、信号S12をH状態にする。また、バッファ回路(541、544)、抵抗542、及びコンデンサ543は、信号S4を期間Δt遅延させて、信号S42をH状態にする。その結果、ドライバ41は、信号S12に基づいて、駆動信号G1をH状態にし、ドライバ44は、信号S42に基づいて、駆動信号G4をH状態にする。
Next, at time T22, the
次に、時刻T23において、制御信号生成部130が、PWMにより信号S4をL状態にする(波形W14参照)。これにより、インバータ回路131が、信号S4に基づいて、信号S5をH状態にする(波形W15参照)。その結果、ドライバ45は、信号S5に基づいて、駆動信号G5をH状態にする。
Next, at time T23, the control
次に、時刻T24において、遅延調整部50が、信号S4に基づいて、期間Δt遅延した信号S42をL状態にする(波形W20参照)。ここで、バッファ回路(541、544)、抵抗542、及びコンデンサ543は、信号S4を期間Δt遅延させて、信号S42をL状態にする。その結果、ドライバ44は、信号S42に基づいて、駆動信号G4をL状態にする。
このように、制御部13は、駆動信号G4をL状態にする(スイッチング素子Q4をOFFする)前の期間Δtの間、駆動信号G5及び駆動信号G6がH状態にする。その結果、時刻T23から時刻T24の期間Δtの間、スイッチング素子Q4、スイッチング素子Q5、及びスイッチング素子Q6が、すべてON状態になる。
Next, at time T24, the
In this way, the
次に、時刻T25において、制御信号生成部130が、固定のデューティにより信号S1をL状態にする(波形W11参照)。
次に、時刻T26において、遅延調整部50が、信号S1に基づいて、期間Δt遅延した信号S12をL状態にする(波形W17参照)。ここで、バッファ回路(511、514)、抵抗512、及びコンデンサ513は、信号S1を期間Δt遅延させて、信号S12をL状態にする。その結果、ドライバ41は、信号S12に基づいて、駆動信号G1をL状態にする。
Next, at time T25, the control
Next, at time T26, the
次に、時刻T27において、制御信号生成部130が、信号S2及び信号S3をH状態にする(波形W12及び波形W13参照)。また、インバータ回路132が、信号S3に基づいて、信号S6をL状態にする(波形W16参照)。その結果、ドライバ46は、信号S6に基づいて、駆動信号G6をL状態にする。
Next, at time T27, the control
次に、時刻T28において、遅延調整部50が、信号S2及び信号S3に基づいて、期間Δt遅延した信号S22及び信号S32をH状態にする(波形W18及び波形W19参照)。ここで、バッファ回路(521、524)、抵抗522、及びコンデンサ523は、信号S2を期間Δt遅延させて、信号S22をH状態にする。また、バッファ回路(531、534)、抵抗532、及びコンデンサ533は、信号S3を期間Δt遅延させて、信号S32をH状態にする。その結果、ドライバ42は、信号S22に基づいて、駆動信号G2をH状態にし、ドライバ43は、信号S43に基づいて、駆動信号G3をH状態にする。
Next, at time T28, the
次に、時刻T29において、制御信号生成部130が、PWMにより信号S3をL状態にする(波形W13参照)。これにより、インバータ回路132が、信号S3に基づいて、信号S6をH状態にする(波形W16参照)。その結果、ドライバ46は、信号S6に基づいて、駆動信号G6をH状態にする。
Next, at time T29, the control
次に、時刻T30において、遅延調整部50が、信号S3に基づいて、期間Δt遅延した信号S32をL状態にする(波形W19参照)。ここで、バッファ回路(531、534)、抵抗532、及びコンデンサ533は、信号S3を期間Δt遅延させて、信号S32をL状態にする。その結果、ドライバ43は、信号S32に基づいて、駆動信号G3をL状態にする。
このように、制御部13は、駆動信号G3をL状態にする(スイッチング素子Q3をOFFする)前の期間Δtの間、駆動信号G5及び駆動信号G6がH状態にする。その結果、時刻T29から時刻T30の期間Δtの間、スイッチング素子Q3、スイッチング素子Q5、及びスイッチング素子Q6が、すべてON状態になる。
Next, at time T30, the
In this way, the
次に、時刻T31において、制御信号生成部130が、固定のデューティにより信号S2をL状態にする(波形W12参照)。
次に、時刻T32において、遅延調整部50が、信号S2に基づいて、期間Δt遅延した信号S22をL状態にする(波形W18参照)。ここで、バッファ回路(521、524)、抵抗522、及びコンデンサ523は、信号S2を期間Δt遅延させて、信号S22をL状態にする。その結果、ドライバ42は、信号S22に基づいて、駆動信号G2をL状態にする。
Next, at time T31, the control
Next, at time T32, the
このように、制御部13は、RC回路を含む遅延調整部50を備え、遅延調整部50により遅延信号を生成することにより、図4に示すような駆動信号G1〜G6を生成する。
As described above, the
次に、図5及び図6を参照して、本実施形態による電源装置1の軽負荷時の動作について説明する。
ここではまず、比較のために、従来の電源装置の軽負荷時の動作について、図5を参照して説明する。
Next, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the operation at the time of light load of the
Here, first, for comparison, the operation of a conventional power supply device at a light load will be described with reference to FIG.
図5は、従来の電源装置の軽負荷時の動作を示すタイムチャートである。
この図において、波形W31〜W38の各信号は、上から順に、駆動信号G1〜G6、スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間の電圧Vds、及びスイッチング素子Q2のドレイン−ソース間の電流Idsを示している。なお、電圧Vdsの波形W37、及び電流Idsの波形W38は、シミュレーション波形である。
また、この図において、横軸は時間を示し、縦軸は、駆動信号G1〜G6が論理レベルを示し、電圧Vdsが電圧を示し、電流Idsが電流を示している。また、初期状態において、駆動信号G1、駆動信号G4及び駆動信号G6がH状態であり、駆動信号G2〜G4がL状態である。
FIG. 5 is a time chart showing the operation of the conventional power supply device at a light load.
In this figure, each signal of the waveforms W31 to W38 indicates the drive signals G1 to G6, the drain-source voltage Vds of the switching element Q2, and the drain-source current Ids of the switching element Q2 in order from the top. Yes. The waveform V37 of the voltage Vds and the waveform W38 of the current Ids are simulation waveforms.
In this figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates drive signals G1 to G6 indicate logic levels, voltage Vds indicates voltage, and current Ids indicates current. In the initial state, the drive signal G1, the drive signal G4, and the drive signal G6 are in the H state, and the drive signals G2 to G4 are in the L state.
図5に示すように、従来の電源装置では、時刻T41において、駆動信号G1がL状態にされ、時刻T42において、駆動信号G2及び駆動信号G3がH状態にされるとともに、駆動信号G6がL状態にされる。また、時刻T43において、駆動信号G3がPWMによりL状態にされ、時刻T44において、駆動信号G6がH状態にされる。そして、時刻T45において、駆動信号G2がL状態にされ、時刻T46において、駆動信号G1及び駆動信号G4がH状態にされるとともに、駆動信号G5がL状態にされる。 As shown in FIG. 5, in the conventional power supply device, the drive signal G1 is set to the L state at time T41, the drive signal G2 and the drive signal G3 are set to the H state at time T42, and the drive signal G6 is set to L. Put into a state. Further, at time T43, the drive signal G3 is set to the L state by PWM, and at time T44, the drive signal G6 is set to the H state. At time T45, the drive signal G2 is set to the L state. At time T46, the drive signal G1 and the drive signal G4 are set to the H state, and the drive signal G5 is set to the L state.
このような制御が行われる従来の電源装置では、軽負荷時に、時刻T41から時刻T42、及び時刻T45から時刻T46に示の波形W37に示すように、ZVS動作がされずにスイッチング素子Q2及びスイッチング素子Q3(スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q4)がON状態にされる。そのため、時刻T42及び時刻T46において、波形W38に示すように、過大な電流である貫通電流がスイッチング素子Q2に流れる。これは、軽負荷時のため、例えば、スイッチング素子Q2に流れる電流I1が少ないため、スイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を引き抜けずに、ZVS動作がされないことが主な原因である。なお、スイッチング素子Q1〜Q4が、例えば、スーパージャンクション構造のFET(Field effect transistor:電界効果トランジスタ)の場合、電圧Vdsが低い程、寄生容量が大きくなる傾向にあり、軽負荷時に、貫通電流が流れる問題が顕著に現れる。 In the conventional power supply apparatus that performs such control, the ZVS operation is not performed and the switching element Q2 and the switching are performed at the time of light load, as indicated by the waveform W37 from time T41 to time T42 and from time T45 to time T46. Element Q3 (switching element Q1 and switching element Q4) is turned on. Therefore, at time T42 and time T46, as shown by the waveform W38, a through current that is an excessive current flows to the switching element Q2. This is because the load is light and, for example, the current I1 flowing through the switching element Q2 is small. Therefore, the ZVS operation may not be performed without pulling out the charges charged in the parasitic capacitors C1 to C4 of the switching elements Q1 to Q4. The main cause. Note that when the switching elements Q1 to Q4 are, for example, super junction FETs (field effect transistors), the lower the voltage Vds, the greater the parasitic capacitance tends to increase. The flowing problem appears prominently.
これに対して、本実施形態による電源装置1では、図6に示すように、貫通電流が発生しない。
図6は、本実施形態による電源装置1の軽負荷時の動作の一例を示すタイムチャートである。
この図において、波形W41〜W48の各信号は、上から順に、駆動信号G1〜G6、スイッチング素子Q2のドレイン−ソース間の電圧Vds、及びスイッチング素子Q2のドレイン−ソース間の電流Idsを示している。なお、電圧Vdsの波形W47、及び電流Idsの波形W48は、シミュレーション波形である。
また、この図において、横軸は時間を示し、縦軸は、駆動信号G1〜G6が論理レベルを示し、電圧Vdsが電圧を示し、電流Idsが電流を示している。また、初期状態において、駆動信号G1、駆動信号G4及び駆動信号G6がH状態であり、駆動信号G2〜G4がL状態である。
On the other hand, in the
FIG. 6 is a time chart showing an example of the operation of the
In this figure, the signals of the waveforms W41 to W48 indicate the drive signals G1 to G6, the drain-source voltage Vds of the switching element Q2, and the drain-source current Ids of the switching element Q2 in order from the top. Yes. Note that the waveform V47 of the voltage Vds and the waveform W48 of the current Ids are simulation waveforms.
In this figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates drive signals G1 to G6 indicate logic levels, voltage Vds indicates voltage, and current Ids indicates current. In the initial state, the drive signal G1, the drive signal G4, and the drive signal G6 are in the H state, and the drive signals G2 to G4 are in the L state.
図6に示すように、本実施形態による電源装置1は、時刻T51において、駆動信号G1をL状態にし、時刻T52において、駆動信号G2及び駆動信号G3をH状態にするとともに、駆動信号G6をL状態にする。また、時刻T53において、電源装置1は、駆動信号G6をH状態にし、時刻T54において、駆動信号G3をPWMによりL状態にする。
As shown in FIG. 6, the
ここで、時刻T53から時刻T54の期間Δt、電源装置1は、駆動信号G5及び駆動信号G6がH状態にして、二次側コイル(TL12、TL13)の両端(ノードN4及びノードN5)を短絡させる。これにより回生電流が増大し、波形W48に示すように、スイッチング素子Q2の電流Idsに、電流I2が流れる。この電流I2は、図5に示す従来の電源装置の場合の電流I1よりも大きい。また、期間Δtは、この電流I2により、スイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を引き抜けるように定めされている。
Here, during a period Δt from time T53 to time T54, the
また、時刻T55において、電源装置1は、駆動信号G2をL状態にし、時刻T56において、駆動信号G1及び駆動信号G4をH状態にするとともに、駆動信号G5をL状態にする。ここでは、スイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷が引き抜かれて、ZVS動作が可能になるので、電源装置1では、時刻T56において、貫通電流がスイッチング素子Q2に流れない。また、時刻T52においても、同様に、ZVS動作が可能になるので、電源装置1では、貫通電流がスイッチング素子Q2に流れない。
At time T55, the
なお、図6に示す動作は、他のスイッチング素子(Q1、Q3、Q4)についても同様であり、このように、電源装置1は、軽負荷時に、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
The operation shown in FIG. 6 is the same for the other switching elements (Q1, Q3, Q4). Thus, the
以上説明したように、本実施形態による電源装置1は、DC/DCコンバータ10を備え、当該DC/DCコンバータ10は、フルブリッジ回路20と、トランスTL1と、同期整流回路30と、フルブリッジ回路20と、同期整流回路30とが有するスイッチング素子Q1〜Q6のオン・オフを制御する制御部13とを備えている。フルブリッジ回路20は、スイッチング素子Q1(第1のスイッチング素子)とスイッチング素子Q2(第2のスイッチング素子)とを直列接続し、スイッチング素子Q3(第3のスイッチング素子)とスイッチング素子Q4(第4のスイッチング素子)とを直列接続し、当該4つのスイッチング素子をブリッジ接続した構成である。トランスTL1は、フルブリッジ回路20が直接的又は間接的に接続される一次側コイルTL11と、一次側コイルTL11と絶縁された二次側コイル(TL12、TL13)とを有する。同期整流回路30は、スイッチング素子Q5(第5のスイッチング素子)と、スイッチング素子Q6(第6のスイッチング素子)とを有し、当該2つのスイッチング素子が二次側コイル(TL12、TL13)に接続された構成である。そして、制御部13は、一次側コイルTL11の第1端に接続されるスイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2を所定の固定のデューティにより制御するとともに、一次側コイルTL11の第2端に接続されるスイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4をパルス幅変調により制御する。また、制御部13は、スイッチング素子Q3又はスイッチング素子Q4がOFF(オフ)する直前の少なくとも所定の期間(例えば、期間Δt)、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6をON状態(オン状態)にする。
As described above, the
これにより、本実施形態による電源装置1は、上記の所定の期間、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6の両方をON状態にすることで、二次側コイル(TL12、TL13)の両端(ノードN4及びノードN5)を短絡させることで、一次側コイルTL11に流れる回生電流を一時的に増大させる。そのため、本実施形態による電源装置1は、軽負荷時においても一次側のスイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を放電することができ、ZVS動作が可能になる。よって、本実施形態による電源装置1は、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
Thereby, the
また、本実施形態では、制御部13は、スイッチング素子Q5のOFF状態の期間(例えば、図2の時刻T1から時刻T2の期間)が、スイッチング素子Q4がON状態である期間(例えば、図2の期間DT2)のうちの一部期間を含むように、スイッチング素子Q5をOFFさせるとともに、スイッチング素子Q4がOFFする所定の期間(期間Δt)前に、スイッチング素子Q5をONさせる。すなわち、制御部13は、スイッチング素子Q5をONさせた後の所定の期間(期間Δt)後に、スイッチング素子Q4がOFFさせる。また、制御部13は、スイッチング素子Q6のOFF状態の期間(例えば、図2の時刻T5から時刻T6の期間)が、スイッチング素子Q3がON状態である期間(例えば、図2の期間DT4)のうちの一部期間を含むように、スイッチング素子Q6をOFFさせるとともに、スイッチング素子Q3がOFFする所定の期間(期間Δt)前に、スイッチング素子Q6をONさせる。すなわち、制御部13は、スイッチング素子Q6をONさせた後の所定の期間(期間Δt)後に、スイッチング素子Q3がOFFさせる。
これにより、本実施形態による電源装置1は、簡易な手法により、所定の期間(期間Δt)、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6の両方をON状態にすることができる。
In this embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、制御部13は、少なくとも軽負荷時に、所定の期間(期間Δt)、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6をオン状態にする。
これにより、本実施形態による電源装置1は、軽負荷時において、確実にZVS動作が可能になり、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
なお、本実施形態では、制御部13は、軽負荷時と、軽負荷時よりも負荷が大きい通常負荷時とで、同一の制御を行っている。すなわち、本実施形態による電源装置1は、軽負荷時と通常負荷時とで制御を変更することなしに、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
In the present embodiment, the
As a result, the
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、制御部13は、遅延調整部50を備えている。遅延調整部50は、スイッチング素子Q5がONするタイミングより所定の期間(期間Δt)遅れてスイッチング素子Q4がOFFするように、スイッチング素子Q4の制御信号(駆動信号G4)を遅延させる。また、遅延調整部50は、スイッチング素子Q6がONするタイミングより所定の期間(期間Δt)遅れてスイッチング素子Q3がOFFするように、スイッチング素子Q3の制御信号(駆動信号G3)を遅延させる。
これにより、本実施形態による電源装置1は、遅延調整部50を備えるという簡易な構成により、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、所定の期間(期間Δt)は、フルブリッジ回路20が有するスイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を引き抜ける電流(回生電流)が発生するように定められている。
これにより、本実施形態による電源装置1は、軽負荷時において、一次側のスイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を適切に放電することができ、ZVS動作が可能になる。
In the present embodiment, in a predetermined period (period Δt), a current (regenerative current) that pulls out the charges charged in the parasitic capacitors C1 to C4 of the switching elements Q1 to Q4 included in the
Thereby, the
また、本実施形態による電源制御方法は、DC/DCコンバータ10を備える電源装置1の電源制御方法である。この電源制御方法では、制御部13が、一次側コイルTL11の第1端に接続されるスイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2を所定の固定のデューティにより制御するとともに、一次側コイルTL11の第2端に接続されるスイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4をPWM(パルス幅変調)により制御する。そして、制御部13が、スイッチング素子Q3又はスイッチング素子Q4がオフする前の少なくとも所定の期間(例えば、期間Δt)、スイッチング素子Q5及びスイッチング素子Q6をON状態にする。
これにより、本実施形態による電源制御方法は、軽負荷時においても一次側のスイッチング素子Q1〜Q4の寄生容量C1〜C4に充電された電荷を放電することができ、ZVS動作が可能になる。よって、本実施形態による電源制御方法は、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
The power control method according to the present embodiment is a power control method for the
Thereby, the power supply control method according to the present embodiment can discharge the charges charged in the parasitic capacitances C1 to C4 of the switching elements Q1 to Q4 on the primary side even at a light load, thereby enabling a ZVS operation. Therefore, the power supply control method according to the present embodiment can prevent an excessive current (through current) from flowing through the switching elements Q1 to Q4 at light load.
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、制御部13は、軽負荷時と、通常負荷時とで同一の制御を行う例を説明したが、軽負荷時と、通常負荷時とで異なる制御を切り替えて行うようにしてもよい。この場合、例えば、図3において、軽負荷時に、信号S12〜S42に基づいて駆動信号G1〜G4を出力し、通常負荷時に、遅延調整部50により遅延される前の信号S1〜S4に基づいて駆動信号G1〜G4を出力するように、切り替えて制御してもよい。
このように、制御部13が、軽負荷時と、通常負荷時とで異なる制御を切り替えて行うことで、電源装置1は、通常負荷時の変換効率を高めつつ、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the
As described above, the
また、上記の実施形態において、一例として、図3に示す遅延調整部50を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御部13は、図7に示すような遅延調整部50aを備えるようにしてもよい。
図7は、本実施形態による別の一例の遅延調整部50aを示すブロック図である。
図7において、図3に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す例では、遅延調整部50aは、バッファ回路(511、514、521、524、531、534、541、544)と、抵抗(512、522、532、542)と、コンデンサ(513、523、533、543)と、OR(オア)回路(515、525、535、545)とを備えている。
In the above embodiment, the
FIG. 7 is a block diagram illustrating another example of the
7, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the example shown in this figure, the
OR回路515は、論理和回路であり、信号S1と、バッファ回路514の出力信号とを論理和した信号S12を出力する。OR回路515は、立ち上がりのタイミンが信号S1と同様で、立ち下がりのタイミングのみ信号S1から期間Δt遅延した信号S12を出力する。
OR回路525は、論理和回路であり、信号S2と、バッファ回路524の出力信号とを論理和した信号S22を出力する。OR回路525は、立ち上がりのタイミンが信号S2と同様で、立ち下がりのタイミングのみ信号S2から期間Δt遅延した信号S22を出力する。
The OR
The OR
OR回路535は、論理和回路であり、信号S3と、バッファ回路534の出力信号とを論理和した信号S32を出力する。OR回路535は、立ち上がりのタイミンが信号S3と同様で、立ち下がりのタイミングのみ信号S3から期間Δt遅延した信号S32を出力する。
OR回路545は、論理和回路であり、信号S4と、バッファ回路544の出力信号とを論理和した信号S42を出力する。OR回路545は、立ち上がりのタイミンが信号S4と同様で、立ち下がりのタイミングのみ信号S4から期間Δt遅延した信号S42を出力する。
このように、制御部13が、遅延調整部50aを備えることにより、上述した図2に示す制御を実行することが可能になる。
なお、上述した図7に示す例では、遅延調整部50aは、信号S1及び信号S2の立ち下がりタイミングを期間Δtだけ遅延させる例を説明したが、これに限定されるものではない。遅延調整部50aは、例えば、信号S1及び信号S2を直接ドライバ部40に出力し、信号S3及び信号S4の立ち下がりタイミングのみ期間Δtだけ遅延させるようにしてもよい。この場合も、制御部13は、上述した図2に示す制御と同様の制御を実行することが可能になる。
The OR
The OR
As described above, the
In the example illustrated in FIG. 7 described above, the
また、上記の実施形態において、制御部13は、PWMによりスイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4を制御する例を説明したが、カレント制御モードのPWMによりスイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4を制御するようにしてもよい。また、本発明に係る電源装置は、例えば、図8に示すように、三相の制御の電源装置1aであってもよい。
In the above embodiment, the
図8は、本実施形態による三相制御の電源装置1aの一例を示すブロック図である。
この図に示す電源装置1aは、三相交流電源(R、S、T)から所定の直流電圧を出力する。電源装置1は、PFC(Power Factor Correction:力率改善)部2−1〜2−3と、DC/DCコンバータ10−1〜10−3とを備えている。
PFC部2−1は、U相用のPFC回路であり、PFC部2−2は、V相用のPFC回路であり、PFC部2−3は、W相用のPFC回路である。なお、この図において、PFC部2−1〜2−3は、同一の構成であり、例えば、力率改善回路である。PFC部2−1〜2−3は、高周波電流成分を除去して、入力された交流電力を直流電力に変換して出力する。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a three-phase control power supply device 1a according to the present embodiment.
The power supply device 1a shown in this figure outputs a predetermined DC voltage from a three-phase AC power supply (R, S, T). The
The PFC unit 2-1 is a U-phase PFC circuit, the PFC unit 2-2 is a V-phase PFC circuit, and the PFC unit 2-3 is a W-phase PFC circuit. In this figure, the PFC units 2-1 to 2-3 have the same configuration, and are, for example, power factor correction circuits. The PFC units 2-1 to 2-3 remove high-frequency current components, convert the input AC power into DC power, and output the DC power.
DC/DCコンバータ10−1〜10−3は、上述したDC/DCコンバータ10と同一の構成である。DC/DCコンバータ10−1は、PFC部2−1から供給されるU相から変換した直流電力を、所定の直流電圧に変換して出力する。また、DC/DCコンバータ10−2は、PFC部2−2から供給されるV相から変換した直流電力を、所定の直流電圧に変換して出力する。また、DC/DCコンバータ10−3は、PFC部2−3から供給されるW相から変換した直流電力を、所定の直流電圧に変換して出力する。
なお、電源装置1aは、PFC部2−1〜2−3、及びDC/DCコンバータ10−1〜10−3を備えることにより、高変換効率の電源装置を実現できるとともに、軽負荷時において、スイッチング素子Q1〜Q4に過大な電流(貫通電流)が流れることを防止することができる。さらに、DC/DCコンバータ10−1〜10−3に、カレント制御モードによるPWMを適用することにより、電源装置1aは、各相電流のバランスが取れるため、電源の変換効率をさらに向上させることができる。
The DC / DC converters 10-1 to 10-3 have the same configuration as the DC /
The power supply device 1a includes the PFC units 2-1 to 2-3 and the DC / DC converters 10-1 to 10-3, thereby realizing a power supply device with high conversion efficiency. It is possible to prevent an excessive current (through current) from flowing through the switching elements Q1 to Q4. Furthermore, by applying PWM in the current control mode to the DC / DC converters 10-1 to 10-3, the power supply device 1a can balance the currents of the respective phases, so that the power conversion efficiency can be further improved. it can.
また、上記の実施形態において、一例として、DC/DCコンバータ10は、直列リアクトルL1、共振コンデンサC5、及びダイオード(D5、D6)を備える構成を説明したが、これに限定されるものではない。DC/DCコンバータ10は、例えば、直列リアクトルL1、共振コンデンサC5、及びダイオード(D5、D6)の一部又は全部を備えない構成であってもよい。
Moreover, in said embodiment, although the DC /
また、トランスTL1は、センタタップ付きの二次側コイル(TL12、TL13)を備える例を説明したが、センタタップを有さないものであってもよい。
また、同期整流回路30は、両波整流回路である例を説明したが、これに限定されるものではなく、フルブリッジなどの全波整流回路であってもよい。
また、上記の実施形態において、制御部13は、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2を40%の固定のデューティにより制御する例を説明したが、これに限定されるものではなく、他のデューティにより制御するようにしてもよい。
Moreover, although the transformer TL1 has been described with the example including the secondary coil (TL12, TL13) with the center tap, the transformer TL1 may not have the center tap.
Further, although the example in which the
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態において、制御信号生成部130は、PID制御に基づいて、PWMにより制御する例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の制御方式によりPWMにより制御するようにしてもよい。
また、上記の実施形態において、遅延調整部50(50a)は、図3(図7)に示す回路構成に限定されるものではなく、他の回路構成により実現されてもよい。
Further, in the above embodiment, the example in which the control
In the above embodiment, the delay adjustment unit 50 (50a) is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 3 (FIG. 7), and may be realized by other circuit configurations.
また、上記の実施形態において、制御部13の各部の処理は、IC(Integrated Circuit)などの専用のハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェア処理によって実現されてもよい。
In the above embodiment, the processing of each unit of the
上述の電源装置1(1a)は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部13の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
The power supply device 1 (1a) described above has a computer system therein. The process of the
1、1a 電源装置
2、2−1、2−2、2−3 PFC部
10、10−1、10−2、10−3 DC/DCコンバータ
12 電圧検出部
13 制御部
20 フルブリッジ回路
30 同期整流回路
40 ドライバ部
41、42、43、44、45、46 ドライバ
50、50a 遅延調整部
130 制御信号生成部
131、132 インバータ回路
511、514、521、524、531、534、541、544 バッファ回路
512、522、532、542 抵抗
513、523、533、543 コンデンサ
515、525、535、545 OR回路
C1、C2、C3、C4、C6、C7 寄生容量
C5 共振コンデンサ
Ci、Co 平滑コンデンサ
D1、D2、D3、D4、D7、D8 ボディダイオード
D5、D6 ダイオード
L1 直列リアクトル
L2 チョークコイル
Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 スイッチング素子
TL1 トランス
TL11 一次側コイル
TL12、TL13 二次側コイル
RL 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記DC/DCコンバータは、
第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直列接続し、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とを直列接続し、当該4つのスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路が直接的又は間接的に接続される一次側コイルと、前記一次側コイルと絶縁された二次側コイルとを有するトランスと、
第5のスイッチング素子と、第6のスイッチング素子とを有し、当該2つのスイッチング素子が前記二次側コイルに接続された同期整流回路と、
前記フルブリッジ回路と、前記同期整流回路とが有するスイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記一次側コイルの第1端に接続される前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を所定の固定のデューティにより制御するとともに、前記一次側コイルの第2端に接続される前記第3のスイッチング素子及び第4のスイッチング素子をパルス幅変調により制御し、
前記第3のスイッチング素子又は前記第4のスイッチング素子がオフする直前の少なくとも所定の期間、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子をオン状態にする
ことを特徴とする電源装置。 A power supply device comprising a DC / DC converter,
The DC / DC converter is
A full-bridge circuit in which a first switching element and a second switching element are connected in series, a third switching element and a fourth switching element are connected in series, and the four switching elements are bridge-connected;
A transformer having a primary side coil to which the full bridge circuit is directly or indirectly connected, and a secondary side coil insulated from the primary side coil;
A synchronous rectifier circuit having a fifth switching element and a sixth switching element, the two switching elements being connected to the secondary coil;
A control unit that controls on / off of a switching element included in the full bridge circuit and the synchronous rectifier circuit;
The controller is
The first switching element and the second switching element connected to the first end of the primary side coil are controlled by a predetermined fixed duty, and the first switching element connected to the second end of the primary side coil is controlled. 3 switching elements and the fourth switching element are controlled by pulse width modulation,
The power supply device, wherein the fifth switching element and the sixth switching element are turned on for at least a predetermined period immediately before the third switching element or the fourth switching element is turned off.
前記第5のスイッチング素子のオフ状態の期間が、前記第4のスイッチング素子がオン状態である期間のうちの一部期間を含むように、前記第5のスイッチング素子をオフさせるとともに、前記第4のスイッチング素子がオフする前記所定の期間前に、前記第5のスイッチング素子をオンさせ、
前記第6のスイッチング素子のオフ状態の期間が、前記第3のスイッチング素子がオン状態である期間のうちの一部期間を含むように、前記第6のスイッチング素子をオフさせるとともに、前記第3のスイッチング素子がオフする前記所定の期間前に、前記第6のスイッチング素子をオンさせる
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The controller is
The fifth switching element is turned off so that the period of the fifth switching element in the off state includes a part of the period in which the fourth switching element is in the on state. Before the predetermined period when the switching element is turned off, the fifth switching element is turned on,
The sixth switching element is turned off so that the period in which the sixth switching element is in the off state includes a part of the period in which the third switching element is in the on state. The power supply device according to claim 1, wherein the sixth switching element is turned on before the predetermined period when the switching element is turned off.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 3. The power supply device according to claim 1, wherein the control unit turns on the fifth switching element and the sixth switching element for the predetermined period at least at a light load. 4. .
前記第5のスイッチング素子がオンするタイミングより前記所定の期間遅れて第4のスイッチング素子がオフするように、第4のスイッチング素子の制御信号を遅延させるとともに、前記第6のスイッチング素子がオンするタイミングより前記所定の期間遅れて第3のスイッチング素子がオフするように、第3のスイッチング素子の制御信号を遅延させる遅延調整部を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電源装置。 The controller is
The control signal of the fourth switching element is delayed and the sixth switching element is turned on so that the fourth switching element is turned off after a predetermined period of time from the timing when the fifth switching element is turned on. The delay adjustment part which delays the control signal of a 3rd switching element so that a 3rd switching element may turn off after the said predetermined period from timing may be provided. The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The power supply device according to one item.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電源装置。 5. The method according to claim 1, wherein the predetermined period is determined such that a current that pulls out a charge charged in a parasitic capacitance of the switching element included in the full bridge circuit is generated. The power supply device according to one item.
前記DC/DCコンバータは、
第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直列接続し、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とを直列接続し、当該4つのスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路が直接的又は間接的に接続される一次側コイルと、前記一次側コイルと絶縁された二次側コイルとを有するトランスと、
第5のスイッチング素子と、第6のスイッチング素子とを有し、当該2つのスイッチング素子が前記二次側コイルに接続された同期整流回路と、
前記フルブリッジ回路と、前記同期整流回路とが有するスイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と
を備え、
前記制御部が、
前記一次側コイルの第1端に接続される前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を所定の固定のデューティにより制御するとともに、前記一次側コイルの第2端に接続される前記第3のスイッチング素子及び第4のスイッチング素子をパルス幅変調により制御し、
前記第3のスイッチング素子又は前記第4のスイッチング素子がオフする前の少なくとも所定の期間、前記第5のスイッチング素子及び前記第6のスイッチング素子をオン状態にする
ことを特徴とする電源制御方法。 A power supply control method for a power supply device including a DC / DC converter,
The DC / DC converter is
A full-bridge circuit in which a first switching element and a second switching element are connected in series, a third switching element and a fourth switching element are connected in series, and the four switching elements are bridge-connected;
A transformer having a primary side coil to which the full bridge circuit is directly or indirectly connected, and a secondary side coil insulated from the primary side coil;
A synchronous rectifier circuit having a fifth switching element and a sixth switching element, the two switching elements being connected to the secondary coil;
A control unit that controls on / off of a switching element included in the full bridge circuit and the synchronous rectifier circuit;
The control unit is
The first switching element and the second switching element connected to the first end of the primary side coil are controlled by a predetermined fixed duty, and the first switching element connected to the second end of the primary side coil is controlled. 3 switching elements and the fourth switching element are controlled by pulse width modulation,
The power supply control method, wherein the fifth switching element and the sixth switching element are turned on for at least a predetermined period before the third switching element or the fourth switching element is turned off.
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