JP2021083185A - Insulation type dc-dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、絶縁型DCDCコンバータに関するものである。 The present disclosure relates to an isolated DCDC converter.
特許文献1には、位相シフト方式のフルブリッジ型DCDCコンバータが開示されている、この種のDCDCコンバータは、ZVS(Zero Voltage Switching)制御を行うことによってスイッチングロスの低減を図っている。さらに、特許文献1で開示されるDCDCコンバータは、入出力の変化に基づく共振波形の変化によって電力変換効率が低下することを抑えるためにデッドタイムを動的に変化させている。
位相シフト方式のフルブリッジ型DCDCコンバータでは、特許文献1のようにデッドタイムを動的に変化させる場合、デッドタイムの変化に伴い出力電流の大きさを変化させることができる。しかし、フルブリッジを構成する2つのアームの位相差を一定のままとしてデッドタイムを変化させると、伝送期間の長さが変化することになり、これによって、2次側における出力電圧の大きさが変動してしまうおそれがある。
In the phase shift type full bridge type DCDC converter, when the dead time is dynamically changed as in
そこで、本開示では、デッドタイムを変化させ得る位相シフト方式の絶縁型DCDCコンバータに関し、デッドタイムを変化させても出力を安定させ易い技術を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a technique for easily stabilizing the output even if the dead time is changed, with respect to the phase shift type isolated DCDC converter capable of changing the dead time.
本開示の絶縁型DCDCコンバータは、
一次側コイル及び二次側コイルを有するトランスと、
第1スイッチ素子と第2スイッチ素子と第3スイッチ素子と第4スイッチ素子とを備えるフルブリッジ型のスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の動作を制御する制御部と、
インダクタと、
前記二次側コイルに接続される出力回路と、
を備え、
第1導電路と第2導電路との間に前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とが直列に接続されて第1アームが構成され、
前記第1導電路と前記第2導電路との間に前記第3スイッチ素子と前記第4スイッチ素子とが直列に接続されて第2アームが構成され、
前記インダクタの一端が、前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子との間の第1接続点に電気的に接続され、
前記インダクタの他端が、前記一次側コイルの一端に電気的に接続され、
前記一次側コイルの他端が、前記第3スイッチ素子と前記第4スイッチ素子との間の第2接続点に電気的に接続された位相シフト方式の絶縁型DCDCコンバータであって、
前記制御部は、前記第1スイッチ素子のオン期間と前記第2スイッチ素子のオン期間との間の時間及び前記第3スイッチ素子のオン期間と前記第4スイッチ素子のオン期間との間の時間であるデッドタイムを調整し、前記デッドタイムが大きくなるほど前記第1アームと前記第2アームとの位相差を大きくし、前記デッドタイムが小さくなるほど前記位相差を小さくする。
The isolated DCDC converter of the present disclosure is
A transformer with a primary coil and a secondary coil,
A full-bridge type switching circuit including a first switch element, a second switch element, a third switch element, and a fourth switch element, and
A control unit that controls the operation of the switching circuit,
With an inductor
The output circuit connected to the secondary coil and
With
The first switch element and the second switch element are connected in series between the first conductive path and the second conductive path to form a first arm.
The third switch element and the fourth switch element are connected in series between the first conductive path and the second conductive path to form a second arm.
One end of the inductor is electrically connected to a first connection point between the first switch element and the second switch element.
The other end of the inductor is electrically connected to one end of the primary coil.
The other end of the primary coil is a phase-shift type isolated DCDC converter electrically connected to a second connection point between the third switch element and the fourth switch element.
In the control unit, the time between the on period of the first switch element and the on period of the second switch element and the time between the on period of the third switch element and the on period of the fourth switch element. The dead time is adjusted so that the larger the dead time is, the larger the phase difference between the first arm and the second arm is, and the smaller the dead time is, the smaller the phase difference is.
本開示によれば、デッドタイムを変化させても出力を安定させ易い絶縁型DCDCコンバータを実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to realize an isolated DCDC converter that can easily stabilize the output even if the dead time is changed.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の絶縁型DCDCコンバータは、トランスと、フルブリッジ型のスイッチング回路と、制御部と、インダクタと、出力回路とを備えている。トランスは一次側コイル及び二次側コイルを有する。フルブリッジ型のスイッチング回路は第1スイッチ素子と第2スイッチ素子と第3スイッチ素子と第4スイッチ素子とを備える。制御部はスイッチング回路の動作を制御する。出力回路は二次側コイルに接続される。第1導電路と第2導電路との間に第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とが直列に接続されて第1アームが構成されている。第1導電路と第2導電路との間に第3スイッチ素子と第4スイッチ素子とが直列に接続されて第2アームが構成されている。インダクタの一端が、第1スイッチ素子と第2スイッチ素子との間の第1接続点に電気的に接続されている。インダクタの他端が、一次側コイルの一端に電気的に接続されている。一次側コイルの他端が、第3スイッチ素子と第4スイッチ素子との間の第2接続点に電気的に接続されている。制御部は、第1スイッチ素子のオン期間と第2スイッチ素子のオン期間との間の時間及び第3スイッチ素子のオン期間と第4スイッチ素子のオン期間との間の時間であるデッドタイムを調整する。制御部はデッドタイムが大きくなるほど第1アームと第2アームとの位相差を大きくする。制御部はデッドタイムが小さくなるほど位相差を小さくする。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1) The isolated DCDC converter of the present disclosure includes a transformer, a full-bridge type switching circuit, a control unit, an inductor, and an output circuit. The transformer has a primary coil and a secondary coil. The full bridge type switching circuit includes a first switch element, a second switch element, a third switch element, and a fourth switch element. The control unit controls the operation of the switching circuit. The output circuit is connected to the secondary coil. The first switch element and the second switch element are connected in series between the first conductive path and the second conductive path to form the first arm. A third switch element and a fourth switch element are connected in series between the first conductive path and the second conductive path to form a second arm. One end of the inductor is electrically connected to the first connection point between the first switch element and the second switch element. The other end of the inductor is electrically connected to one end of the primary coil. The other end of the primary coil is electrically connected to a second connection point between the third switch element and the fourth switch element. The control unit sets a dead time, which is the time between the on period of the first switch element and the on period of the second switch element, and the time between the on period of the third switch element and the on period of the fourth switch element. adjust. The control unit increases the phase difference between the first arm and the second arm as the dead time increases. The control unit reduces the phase difference as the dead time decreases.
このため、この絶縁型DCDCコンバータはデッドタイムの変化に応じて位相差を変更することができ、これによって伝送期間の変化を抑えて出力電圧の変動を抑えることができる。 Therefore, this isolated DCDC converter can change the phase difference according to the change in the dead time, thereby suppressing the change in the transmission period and suppressing the fluctuation of the output voltage.
本開示において、「電気的に接続される」とは、接続対象の両方の電位が等しくなるように互いに導通した状態(電流を流せる状態)で接続される構成であることが望ましい。ただし、この構成に限定されない。例えば、「電気的に接続される」とは、両接続対象の間に電気部品が介在しつつ両接続対象が導通し得る状態で接続された構成であってもよい。 In the present disclosure, "electrically connected" is preferably configured to be connected in a state of being electrically connected to each other (a state in which a current can flow) so that both potentials of the connection target are equal. However, the configuration is not limited to this. For example, "electrically connected" may be a configuration in which both connection targets are connected in a state in which both connection targets can be electrically connected while electrical components are interposed between the two connection targets.
(2)1つ目の開示の絶縁型DCDCコンバータは、電圧検出部及び電流検出部の少なくとも一方を備えている。電圧検出部は第1導電路と第2導電路との間に印加される入力電圧又は出力回路から出力される出力電圧の少なくともいずれかの電圧値を検出する。電流検出部はスイッチング回路を流れる入力電流又は出力回路を流れる出力電流の少なくともいずれかの電流値を検出する。制御部は、電圧値及び電流値の少なくとも一方に基づいてデッドタイムを決定し得る。
この構成によれば、スイッチング回路の動作の状況に応じたデッドタイムを決定することができる。
(2) The isolated DCDC converter of the first disclosure includes at least one of a voltage detection unit and a current detection unit. The voltage detection unit detects at least one of the input voltage applied between the first conductive path and the second conductive path or the output voltage output from the output circuit. The current detector detects at least one of the input current flowing through the switching circuit and the output current flowing through the output circuit. The control unit may determine the dead time based on at least one of the voltage value and the current value.
According to this configuration, the dead time can be determined according to the operation status of the switching circuit.
(3)2つ目の開示の絶縁型DCDCコンバータの制御部は、電圧値及び電流値の少なくとも一方に基づいてデッドタイムの候補となる第1値を算出する第1算出部と、第1算出部が算出した第1値に基づいて位相差の候補となる第2値を算出する第2算出部とを備え得る。制御部は、第2算出部が算出した第2値が閾値未満である場合に第1値に基づいてデッドタイムを決定し、第2値が閾値以上である場合には、第1算出部による第1値の算出を再度行い得る。
この構成によれば、デッドタイムを再計算してデッドタイムを変化させることによって伝送期間の変化を抑えて出力電圧の変動を抑えることができる。
(3) The control unit of the isolated DCDC converter of the second disclosure is a first calculation unit that calculates a first value that is a candidate for a dead time based on at least one of a voltage value and a current value, and a first calculation unit. A second calculation unit that calculates a second value that is a candidate for a phase difference based on the first value calculated by the unit may be provided. The control unit determines the dead time based on the first value when the second value calculated by the second calculation unit is less than the threshold value, and when the second value is equal to or more than the threshold value, the first calculation unit determines the dead time. The first value can be calculated again.
According to this configuration, the change in the transmission period can be suppressed and the fluctuation of the output voltage can be suppressed by recalculating the dead time and changing the dead time.
(4)2つ目の開示の絶縁型DCDCコンバータの制御部は、電圧値及び電流値の少なくとも一方に基づいてデッドタイムの候補となる第1値を算出する第1算出部と、第1算出部が算出した第1値に基づいて位相差の候補となる第2値を算出する第2算出部とを備え得る。第2算出部が算出した第2値が閾値未満である場合に第1値に基づいてデッドタイムを決定し、第2値が閾値以上である場合には、デッドタイムを予め定められた固定値にし得る。
この構成によれば、デッドタイムを再計算することがないため制御部における制御を簡単にすることができる。
(4) The control unit of the isolated DCDC converter of the second disclosure is a first calculation unit that calculates a first value that is a candidate for a dead time based on at least one of a voltage value and a current value, and a first calculation unit. A second calculation unit that calculates a second value that is a candidate for a phase difference based on the first value calculated by the unit may be provided. When the second value calculated by the second calculation unit is less than the threshold value, the dead time is determined based on the first value, and when the second value is equal to or more than the threshold value, the dead time is set to a predetermined fixed value. Can be.
According to this configuration, the dead time is not recalculated, so that the control in the control unit can be simplified.
(5)3つ目又は4つ目の開示の絶縁型DCDCコンバータの制御部は、第1スイッチ素子、第2スイッチ素子、第3スイッチ素子、及び第4スイッチ素子の各々のオンオフ動作を所定周期で行わせ、閾値は、周期の半分の時間であり得る。
この構成によれば、スイッチング回路の動作を昇圧動作及び降圧動作のいずれかに維持しつつ伝送期間の変化を抑えることができる。
[本開示の実施形態の詳細]
(5) The control unit of the third or fourth disclosed insulated DCDC converter performs on / off operation of each of the first switch element, the second switch element, the third switch element, and the fourth switch element at a predetermined cycle. The threshold can be half the time of the cycle.
According to this configuration, it is possible to suppress a change in the transmission period while maintaining the operation of the switching circuit as either a step-up operation or a step-down operation.
[Details of Embodiments of the present disclosure]
<実施形態1>
〔絶縁型DCDCコンバータの概要〕
<
[Overview of isolated DCDC converter]
実施形態1の絶縁型DCDCコンバータ100(以下、単にコンバータ100ともいう)は、ハイブリッド自動車又は電気自動車(EV(Electric Vehicle))などの車両における電動駆動装置(モータ等)を駆動するための電力を出力する電源として用いられる。コンバータ100は第1導電路1と第2導電路2との間に与えられる入力電圧Vinを変圧して出力電圧Voutを生成し、これを第3導電路3と第4導電路4との間に印加する。コンバータ100は、図1に示すように、トランス10、第1導電路1とトランス10との間に設けられたスイッチング回路20、トランス10と第3導電路3との間に接続された出力回路30、及びスイッチング回路20の動作を制御する制御部40を備えている。実使用時においては、第1導電路1と第2導電路2との間には直流電源(図示せず)が接続され、第3導電路3と第4導電路4との間には負荷6が接続される。また、第1導電路1と第2導電路2との間には入力電圧Vinを安定化させるための入力コンデンサ7が接続されている。
The
トランス10は、一次側コイル11及び二次側コイル12A,12Bを備えている。一次側コイル11の巻き数はN1である。二次側コイル12A,12Bの巻き数は共にN2である。二次側コイル12A,12Bは第3接続点P3において互いに電気的に直列に接続されている。トランス10の巻数比NはN2/N1で表される。トランス10には一次側コイル11に対して並列に励磁インダクタンスが形成されている(図示せず。)。励磁インダクタンスはトランス10の寄生成分である。
The
スイッチング回路20は、第1導電路1と第2導電路2とに与えられる直流電圧である入力電圧Vinを交流に変換し、トランス10の一次側コイル11に供給する。スイッチング回路20は第1スイッチ素子20A、第2スイッチ素子20B、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20D(以下、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dともいう)がフルブリッジ接続された構成を有する。
The switching
スイッチング回路20は、スイッチ素子20A,20B,20C,20D、及びインダクタ13を有している。スイッチ素子20A,20B,20C,20Dには、種々のスイッチ素子を用いることができるが、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いることが好ましい。
The switching
スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれには寄生成分である寄生ダイオード20G,20H,20J,20Kが設けられた構成とされている。具体的には、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれにおいて、各寄生ダイオード20G,20H,20J,20Kのカソードはドレイン側、アノードがソース側に電気的に接続される構成とされている。なお、寄生ダイオード20G,20H,20J,20Kに加えて、ダイオードを別個の素子として付加してもよい。
Each of the
スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれには寄生成分である寄生コンデンサが電気的に並列に接続されている(図示せず。)。具体的には、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのそれぞれのドレインに各寄生コンデンサの一方の端子が電気的に接続され、ソースに各寄生コンデンサの他方の端子が電気的に接続されている。なお、寄生コンデンサに加えて、コンデンサを別個の素子として付加してもよい。
Parasitic capacitors, which are parasitic components, are electrically connected in parallel to each of the
第1スイッチ素子20A及び第2スイッチ素子20Bは、スイッチング回路20に入力電圧を入力する第1導電路1と第2導電路2との間に直列に接続され、互いが第1接続点P1において電気的に接続している。第3スイッチ素子20C及び第4スイッチ素子20Dは、第1導電路1と第2導電路2との間に直列に接続され、互いが第2接続点P2において電気的に接続している。スイッチング回路20は第1スイッチ素子20A及び第2スイッチ素子20Bによって第1アームA1が構成され、第3スイッチ素子20C及び第4スイッチ素子20Dによって第2アームA2が構成されている。
The
インダクタ13の一端は第1接続点P1に電気的に接続されている。インダクタ13の他端は、トランス10の一次側コイル11の一端に電気的に接続されている。第2接続点P2は一次側コイル11の他端に電気的に接続されている。インダクタ13はスイッチング回路20において発生するスイッチングロスを低減するために寄生コンデンサとLC共振させる目的で設けられている。
One end of the
出力回路30は、トランス10の二次側コイル12A,12Bに現れる交流電圧を整流・平滑して直流電圧である出力電圧Voutを生成し、この出力電圧Voutを第3導電路3と第4導電路4との間に印加する。出力回路30は第5スイッチ素子30A、第6スイッチ素子30B、整流出力経路30C、チョークコイル33、及び出力コンデンサ34を備えている。第5スイッチ素子30Aはトランス10の二次側コイル12Aの一端とグラウンド経路Gとの間に接続されている。第6スイッチ素子30Bはトランス10の二次側コイル12Bの一端とグラウンド経路Gとの間に接続されている。
The
整流出力経路30Cの一端は二次側コイル12Aの他端と二次側コイル12Bの他端とが電気的に接続する第3接続点P3に電気的に接続される。整流出力経路30Cの他端にはチョークコイル33の一端が電気的に接続される。チョークコイル33の他端(すなわち、第3接続点P3側から離れた側の端)は第3導電路3に電気的に接続されると共に、出力コンデンサ34を介して第4導電路4に電気的に接続されている。つまり、チョークコイル33は第3接続点P3と第3導電路3との間に介在する。出力コンデンサ34は第3導電路3と第4導電路4との間に電気的に接続されている。第4導電路4はグラウンド経路Gに電気的に接続されている。
One end of the rectified
第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bには、種々のスイッチ素子を用いることができるが、MOSFETを用いることが好ましい。第5スイッチ素子30Aのドレインは二次側コイル12Aの一端に電気的に接続され、ソースはグラウンド経路Gに電気的に接続されている。第6スイッチ素子30Bのドレインは二次側コイル12Bの一端に電気的に接続され、ソースはグラウンド経路Gに電気的に接続されている。第5スイッチ素子30A、及び第6スイッチ素子30Bのそれぞれには寄生成分である寄生ダイオードが設けられた構成とされている。具体的には、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bのそれぞれにおいて、寄生ダイオードのカソードはドレイン側、アノードがソース側に電気的に接続される構成とされている。
Although various switch elements can be used for the
このような構成を有する出力回路30の内、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bはトランス10の二次側コイル12A,12Bに現れる交流電圧を整流する整流回路を構成する。チョークコイル33及び出力コンデンサ34は整流出力経路30Cに現れる整流出力を平滑する。
Among the
制御部40は、例えば、マイクロコンピュータを主体として構成されており、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)などのメモリ、A/D変換器等を有している。制御部40は第1電圧検出部40Aによって第1導電路1と第2導電路2との電位差を電圧値として把握し得る構成とされている。制御部40は第2電圧検出部40Bによって第3導電路3と第4導電路4との電位差を電圧値として把握し得る構成とされている。第2電圧検出部40Bは出力回路30から出力される出力電圧の電圧値を検出する。第1電圧検出部40A及び第2電圧検出部40Bは電圧検出部40Gを構成している。つまり、電圧検出部40Gは、第1導電路1と第2導電路2との間に印加される入力電圧、及び出力回路30から出力される出力電圧の電圧値を検出する。第1電圧検出部40A及び第2電圧検出部40Bは電圧検出回路として構成される。
The
制御部40は第1電流検出部40Cによって第1導電路1に流れる電流値を把握し得る構成とされている。つまり、第1電流検出部40Cはスイッチング回路20を流れる入力電流の電流値を検出する。制御部40は第2電流検出部40Dによって第3導電路3に流れる電流値を把握し得る構成とされている。第2電流検出部40Dは出力回路30を流れる出力電流の電流値を検出する。第1電流検出部40C及び第2電流検出部40Dは電流検出部40Hを構成している。電流検出部40Hは、スイッチング回路20を流れる入力電流、及び出力回路30を流れる出力電流の電流値を検出する。第1電流検出部40C及び第2電流検出部40Dは、例えばカレントトランスやシャント抵抗等を用いた電流検出回路として構成される。
The
制御部40は、第1電圧検出部40A、第2電圧検出部40B、第1電流検出部40C、及び第2電流検出部40Dから入力される値に基づいて位相シフト方式によってスイッチ素子20A,20B,20C,20Dの各々のゲートに向けてPWM信号を出力する。制御部40は、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dの各々のオンオフ動作を所定周期で行わせる。これにより、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dは位相シフト方式によりスイッチング動作をする。制御部40は第1電圧検出部40A、第2電圧検出部40B、第1電流検出部40C、及び第2電流検出部40Dから入力される値等に基づいて第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bの各々のゲートに向けて所定のタイミングのスイッチング信号を出力し得る。
The
制御部40は、第1算出部40E、及び第2算出部40Fを有している。第1算出部40Eは第1電圧検出部40A、第2電圧検出部40B、第1電流検出部40C、及び第2電流検出部40Dから入力される電圧値及び電流値の少なくとも一方に基づいてデッドタイムの候補となる第1値を算出することができる。デッドタイムは第1スイッチ素子20Aのオン期間と第2スイッチ素子20Bのオン期間との間の時間、及び第3スイッチ素子20Cのオン期間と第4スイッチ素子20Dのオン期間との間の時間である。つまり、制御部40は、電圧値及び電流値の少なくとも一方に基づいて、デッドタイム決定する。
The
第2算出部40Fは、第1算出部40Eが算出した第1値に基づいて第1アームA1と第2アームA2との間の位相差(以下、単に位相差ともいう)の候補となる第2値を算出することができる。実施形態1における位相差は、第1スイッチ素子20Aのターンオンの時刻と第3スイッチ素子20Cのターンオンの時刻との間の時間である。制御部40は、算出した第1値及び第2値に基づいてデッドタイムや位相差を設定したり、第1算出部40Eによる第1値の算出を再度行ったりすることができる。
The
〔絶縁型DCDCコンバータの動作〕
次に、コンバータ100の動作を図2から図6等を参照しつつ説明する。コンバータ100が搭載された車両において、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられる。すると、制御部40からスイッチ素子20A,20B,20C,20DのそれぞれにPWM信号が出力され、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30Bのそれぞれに所定のタイミングのスイッチング信号を出力する。
[Operation of isolated DCDC converter]
Next, the operation of the
コンバータ100は、第1アームA1及び第2アームA2が、それぞれを構成するスイッチ素子のターンオン及びターンオフするタイミングが互いに所定の位相ずれて動作する位相シフト方式によりスイッチング動作をする。位相シフト方式は、第1アームA1及び第2アームA2の内の一方のアームのスイッチ素子が先にターンオン及びターンオフし、このアームに対して所定の時間(位相差)遅れて他方のアームがターンオン及びターンオフする。
The
具体的には、コンバータ100は、第1スイッチ素子20Aと第3スイッチ素子20Cとの間、第2スイッチ素子20Bと第4スイッチ素子20Dとの間、及びスイッチ素子20A,20B,20C,20Dの互いの間においてオンオフ動作のタイミングをずらして動作する。図2において、時刻T4と時刻T6との間の時間は第1アームA1と第2アームA2との間の位相差である。
Specifically, the
スイッチ素子20A,20B,20C,20Dが図2に示すタイミングでオンオフ動作をすることによって、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dがターンオンする際にZVSを実現し、コンバータ100をより高効率に動作させることができる。図2において、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのオン状態にはPWM信号のハイレベル又はローレベルの何れか一方が対応し、スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのオフ状態にはPWM信号のハイレベル又はローレベルの何れか他方が対応する。
By turning on and off the
図2において、時刻T0から時刻T1の間は、第2スイッチ素子20Bと第3スイッチ素子20Cとがオン状態である。このとき、スイッチング回路20側(トランス10の一次側)には矢印C1に示す経路で電流が流れる(図3参照。)。矢印C1に示す経路は、第1導電路1→第3スイッチ素子20C→一次側コイル11→インダクタ13→第2スイッチ素子20B→第2導電路2の経路である。矢印C1に示す経路に流れる電流に対応して出力回路30側(トランス10の二次側)に矢印C2に示す経路で電流が流れる(図3参照。)。矢印C2に示す経路は、第4導電路4→第5スイッチ素子30A→二次側コイル12A→整流出力経路30C→チョークコイル33→第3導電路3の経路である。時刻T0から時刻T1の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送する伝送期間である。
In FIG. 2, the
図2において、時刻T1から時刻T2の間は、第3スイッチ素子20Cがオン状態からオフ状態に切り替わり、第4スイッチ素子20Dがオフ状態からオン状態に切り替わるために設けられたデッドタイムである。時刻T1から時刻T2の間は、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20Dがオフ状態である。このとき、第2スイッチ素子20Bはオン状態であり、第1スイッチ素子20Aはオフ状態である。このとき、スイッチング回路20側(トランス10の一次側)に矢印C3に示す経路で電流が流れる(図4参照。)。矢印C3に示す経路はインダクタ13→第2スイッチ素子20B→第2導電路2→第4スイッチ素子20D→一次側コイル11の経路である。このとき、第4スイッチ素子20Dはオフ状態であるが、寄生ダイオード20Kに電流が流れる。時刻T1から時刻T2の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送しない非伝送期間である。
In FIG. 2, between the time T1 and the time T2, there is a dead time provided for the
図2において、時刻T2から時刻T3の間は、第2スイッチ素子20B、及び第4スイッチ素子20Dがオン状態であり、第1スイッチ素子20A、及び第3スイッチ素子20Cがオフ状態である。このとき、スイッチング回路20側(トランス10の一次側)には継続して矢印C3に示す経路で電流が流れる(図4参照。)。時刻T2から時刻T3の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送しない非伝送期間である。
In FIG. 2, between the time T2 and the time T3, the
図2において、時刻T3から時刻T4の間は、第2スイッチ素子20Bがオン状態からオフ状態に切り替わり、第1スイッチ素子20Aがオフ状態からオン状態に切り替わるために設けられたデッドタイムである。時刻T3から時刻T4の間は、第1スイッチ素子20A、及び第2スイッチ素子20Bがオフ状態である。このとき、第4スイッチ素子20Dはオン状態であり、第3スイッチ素子20Cはオフ状態である。時刻T3から時刻T4の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送しない非伝送期間である。
In FIG. 2, between the time T3 and the time T4, there is a dead time provided for the
図2において、時刻T4から時刻T5の間は、第1スイッチ素子20Aと第4スイッチ素子20Dとがオン状態であり、第2スイッチ素子20Bと第3スイッチ素子20Cとがオフ状態である。このとき、スイッチング回路20側(トランス10の一次側)には矢印C4に示す経路で電流が流れる(図5参照。)。矢印C4に示す経路は第1導電路1→第1スイッチ素子20A→インダクタ13→一次側コイル11→第4スイッチ素子20D→第2導電路2の経路である。矢印C4に示す経路に流れる電流に対応して出力回路30側(トランス10の二次側)に矢印C5に示す経路で電流が流れる(図5参照。)。矢印C5に示す経路は、第4導電路4→第6スイッチ素子30B→二次側コイル12B→整流出力経路30C→チョークコイル33→第3導電路3の経路である。時刻T4から時刻T5の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送する伝送期間である。
In FIG. 2, between the time T4 and the time T5, the
図2において、時刻T5から時刻T6の間は、第4スイッチ素子20Dがオン状態からオフ状態に切り替わり、第3スイッチ素子20Cがオフ状態からオン状態に切り替わるために設けられたデッドタイムである。時刻T5から時刻T6の間は、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20Dがオフ状態である。このとき、第1スイッチ素子20Aはオン状態であり、第2スイッチ素子20Bはオフ状態である。このとき、スイッチング回路20側(トランス10の一次側)に矢印C6に示す経路で電流が流れる(図6参照。)矢印C6に示す経路はインダクタ13→一次側コイル11→第3スイッチ素子20C→第1導電路1→第1スイッチ素子20Aの経路である。このとき、第3スイッチ素子20Cはオフ状態であるが、寄生ダイオード20Jに電流が流れる。時刻T5から時刻T6の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送しない非伝送期間である。
In FIG. 2, between the time T5 and the time T6, there is a dead time provided for the
図2において、時刻T6から時刻T7の間は、第1スイッチ素子20A、及び第3スイッチ素子20Cがオン状態であり、第2スイッチ素子20B、及び第4スイッチ素子20Dがオフ状態である。このとき、スイッチング回路20側(トランス10の一次側)には継続して矢印C6に示す経路で電流が流れる(図6参照。)。時刻T6から時刻T7の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送しない非伝送期間である。
In FIG. 2, between the time T6 and the time T7, the
図2において、時刻T7から時刻T8の間は、第1スイッチ素子20Aがオン状態からオフ状態に切り替わり、第2スイッチ素子20Bがオフ状態からオン状態に切り替わるために設けられたデッドタイムである。時刻T7から時刻T8の間は、第1スイッチ素子20A、及び第2スイッチ素子20Bがオフ状態である。このとき、第3スイッチ素子20Cはオン状態であり、第4スイッチ素子20Dはオフ状態である。時刻T7から時刻T8の間は、トランス10の一次側から二次側へ電力を伝送しない非伝送期間である。例えば、イグニッションスイッチがオン状態であり、デッドタイムや位相が変動しない場合、制御部40によって各スイッチ素子20A,20B,20C,20Dは、時刻T0から時刻T8までの動作を繰り返す。
In FIG. 2, between the time T7 and the time T8, there is a dead time provided for the
〔ZVSの動作〕
次に、時刻T1、T2の間のデッドタイムに着目して、第4スイッチ素子20Dがオフからオンに切り替わる場合について図7等を参照しつつ説明する。図7に示すように、時刻T2Sより前(すなわち、第3スイッチ素子20Cがオン)において、第4スイッチ素子20Dのドレインとソースとの間には直流の入力電圧Vinが印加された状態である(図7の下側参照。)。このとき、第4スイッチ素子20Dの寄生コンデンサにも直流の入力電圧Vinが印加された状態である。
[Operation of ZVS]
Next, focusing on the dead time between the times T1 and T2, the case where the
そして、時刻T2Sにおいて、第3スイッチ素子20Cがオンからオフに切り替わると、第3スイッチ素子20Cには電流が流れなくなる。このとき、第4スイッチ素子20Dの寄生コンデンサとインダクタ13との間でLC共振が開始し、第4スイッチ素子20Dのドレインとソースとの間の電圧が直流の入力電圧Vinの半分の大きさに近づいていく。第4スイッチ素子20Dのドレインとソースとの間の電圧はLC共振が開始して最初に電圧が降下した時刻T2Eに0Vに最も近くなる(図7下側参照。)。従って、第4スイッチ素子20Dをオフからオンに切り替える時刻をT2Eとすることによって、第4スイッチ素子20DのターンオンにおけるZVSを実現することができるのである。このZVSの動作は図2における他のデッドタイムについても同様である。ZVSの動作は、出力電流が小さくなるほど、時刻T2Sと時刻T2Eとの間の電圧の変化が緩やかになる傾向を示し、出力電流が大きくなるほど、時刻T2Sと時刻T2Eとの間の電圧の変化が急峻になる傾向を示す。また、ZVSの動作は、入力電圧が大きくなるほど、時刻T2Sと時刻T2Eとの間の電圧の変化が緩やかになる傾向を示し、入力電圧が小さくなるほど、時刻T2Sと時刻T2Eとの間の電圧の変化が急峻になる傾向を示す。このため、ZVSを実現する場合、第1電圧検出部40Aが検出した電圧値が大きくなるほどデッドタイムを大きくし、第2電流検出部40Dが検出した電流値が大きくなるほどデッドタイムを小さくする方式でデッドタイムを決定する。
Then, at time T2S, when the
〔制御部の動作〕
制御部40における動作について図8、9等を参照しつつ説明する。制御部40は、第1電圧検出部40A又は第2電圧検出部40Bによって検出された電圧値、及び第2電流検出部40Dによって検出された電流値と、予め定められた目標電圧値とに基づいてPI演算方式やPID演算方式等のフィードバック演算方式により出力電圧が目標電圧値に近づくようにデューティを算出するフィードバック演算を周期的に繰り返す。制御部40はデューティを算出する毎に、新たなデューティのPWMを出力する構成とされている。
[Operation of control unit]
The operation of the
先ず、図8に示すように、制御部40は、第1電圧検出部40Aによって検出された電圧値、及び第2電流検出部40Dによって検出された電流値を取得する(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 8, the
次に、制御部40は、ステップS1で取得した電圧値、及び電流値に基づいて、デッドタイムを算出する(ステップS2)。制御部40におけるデッドタイムの算出は、第1スイッチ素子20A、第2スイッチ素子20B、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20Dの各々のオンオフ動作の周期毎に実行する構成でも、この周期よりも長い所定の時間毎に実行する構成でもよい。
Next, the
制御部40内のROM等には、例えば、図9に示すデータテーブルが記憶されている。このデータテーブルは、第1電圧検出部40Aによって検出された電圧値、及び第2電流検出部40Dによって検出された電流値に対してデッドタイムの候補となる第1値が対応付けられている。例えば、第1値は、第1電圧検出部40Aが検出した電圧値が大きくなるほど大きく、第2電流検出部40Dが検出した電流値が大きくなるほど小さくなるように決定される。ステップS2では、制御部40の第1算出部40Eが、このデータテーブルに基づいて、デッドタイムの候補となる第1値を算出する。例えば、第1電圧検出部40Aによって検出された電圧値がXXX、及び第2電流検出部40Dによって検出された電流値がYYYYである場合、第1算出部40Eはこれら電圧値及び電流値に対応するデッドタイムDt34をデッドタイムの候補である第1値として算出する。
For example, the data table shown in FIG. 9 is stored in the ROM or the like in the
次に、制御部40はステップS3に移行して、第1アームA1と第2アームA2との位相差を算出する。例えば、制御部40は現在の位相差から現在のデッドタイムを差し引くことによって現在の伝送期間の時間を算出する。そして、制御部40の第2算出部40Fはこうして算出された伝送期間の時間に、ステップS2において算出された第1値を加算する。こうして制御部40の第2算出部40Fは、新たな位相差の候補となる第2値を算出する。第2値は伝送期間の時間と第1値とを合算した合算値である。第2値はデッドタイムの候補となる第1値が大きくなると、これに伴い大きい値となり、第1値が小さくなるとこれに伴い小さい値になる。
Next, the
次に、制御部40はステップS4に移行して、第2値と自身のROM等に記憶した閾値とを比較する。閾値は、例えば、第1スイッチ素子20A、第2スイッチ素子20B、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20Dの各々がオンオフ動作する周期の半分の時間(すなわち、1周期の1/2)に対応した値である。制御部40は、第2値が閾値以上(すなわち、1周期の1/2以上)であると判別する(ステップS4におけるNo)と、ステップS5に移行して、第1算出部40Eによる第1値の算出を再度行う。
Next, the
例えば、ステップS5では、閾値と伝送期間との差の範囲内の時間を第1値として再算出する。第2値(伝送期間の時間と第1値とを合算した合算値)が閾値より大きくなることは、第1アームA1及び第2アームA2の進相及び遅相の関係を逆転させることになる。このため、第2値が閾値を跨ぐことは昇圧動作を行っていたコンバータ100の動作が降圧動作に切り替わったり、降圧動作を行っていたコンバータ100の動作が昇圧動作に切り替わったりするおそれがあるため好ましくない。従って、第1値を再び算出することによって、伝送期間の時間と第1値との合算値(第2値)を閾値未満の値に維持するのである。
For example, in step S5, the time within the range of the difference between the threshold value and the transmission period is recalculated as the first value. When the second value (the total value of the time of the transmission period and the first value) becomes larger than the threshold value, the relationship between the phase advance and the slow phase of the first arm A1 and the second arm A2 is reversed. .. Therefore, if the second value crosses the threshold value, the operation of the
ステップS4において、制御部40が、第2値が閾値以上であると判別した場合、予め定められた固定値をデッドタイムの候補である第1値に採用してもよい。この場合、固定値は、例えば、制御部40のROM等に記憶しておくことが考えられる。固定値は、例えば、デッドタイムとして機能し得る最も短い時間とすることが考えられる。
When the
ステップS4において、第2算出部40Fが算出した第2値が閾値未満である(ステップS4におけるYes)と判別すると、ステップS6に移行して制御部40は各スイッチ素子20A,20B,20C,20Dに向けて信号を出力する。具体的には、制御部40は、各スイッチ素子20A,20B,20C,20Dに向けて出力するPWM信号に対して、ステップS2で算出した第1値をデッドタイムとして設定し、ステップS3で算出した第2値を位相差として設定する。つまり、制御部40は第1値に基づいてデッドタイムを設定する。
When it is determined in step S4 that the second value calculated by the
制御部40は、こうして第1値及び第2値が設定されたPWM信号を各スイッチ素子20A,20B,20C,20Dのゲートに向けて出力する。第2値は伝送期間の時間と第1値とを合算した合算値である。第2値はデッドタイムの候補となる第1値が大きくなると、これに伴い大きい値となり、第1値が小さくなるとこれに伴い小さい値になる。つまり、制御部40はデッドタイム(すなわち、第1値)が大きくなるほど第1アームA1と第2アームA2との位相差(すなわち、第2値)を大きくし、デッドタイム(すなわち、第1値)が小さくなるほど位相差(すなわち、第2値)を小さくする制御を行う。
The
PWM信号に第1値及び第2値を反映する一例について図2を参照しつつ説明する。図2に示すように、時刻Cより前において、伝送期間である時刻T0と時刻T1との間の時間、時刻T4と時刻T5との間の時間、及び時刻T8と時刻T9との間の時間は共に時間Aである。時刻Cより前において、デッドタイムである時刻T1と時刻T2との間の時間、時刻T3と時刻T4との間の時間、時刻T5と時刻T6との間の時間、時刻T7と時刻T8との間の時間、及び時刻T9と時刻T10との間の時間は同じである。 An example of reflecting the first value and the second value in the PWM signal will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, before the time C, the time between the time T0 and the time T1 which is the transmission period, the time between the time T4 and the time T5, and the time between the time T8 and the time T9. Are both time A. Before time C, the time between time T1 and time T2, which is the dead time, the time between time T3 and time T4, the time between time T5 and time T6, and the time between time T7 and time T8. The time between and the time between time T9 and time T10 are the same.
時刻Cより後において、制御部40は、時刻T11と時刻T12との間の時間を第1値に設定する。そして、制御部40は、時刻T12と時刻T14との間の時間(すなわち第1アームA1と第2アームA2との位相差)を第2値に設定する。第2値は、時刻Cより前における伝送期間の時間Aと第1値とを合算した合算値である。このため、時刻T12と時刻T14との間において、伝送期間である時刻T12と時刻T13との間の時間が時刻Cより前の伝送期間の長さと同じ時間Aとなり、時刻T13と時刻T14との間の時間は第1値となる。つまり、制御部40は第1アームA1と第2アームA2との位相差を第2値に設定することによって、伝送期間の長さを変化させることなくデッドタイムを変化させるのである。
After the time C, the
さらに、制御部40は、時刻T15と時刻T17との間の時間を第2値に設定する。時刻T15と時刻T17との間において、時刻T15と時刻T16との間の時間は第1値になり、伝送期間である時刻T16と時刻T17との間の時間が時刻Cより前の伝送期間の長さと同じ時間Aとなる。そして、制御部40は、時刻T17と時刻T18との間の時間を第1値に設定する。こうして、制御部40は、時刻Cより後において、時刻Cより前における伝送期間の長さを維持しつつデッドタイムを変化させるのである。時刻T18以降、イグニッションスイッチがオン状態であり、第1電圧検出部40Aによって検出された電圧値、及び第2電流検出部40Dによって検出された電流値が変動しない場合、制御部40によって各スイッチ素子20A,20B,20C,20Dは、時刻T11から時刻T18までの動作を繰り返す。
Further, the
次に、本構成の効果を例示する。
本開示の絶縁型DCDCコンバータ100は、トランス10と、フルブリッジ型のスイッチング回路20と、制御部40と、インダクタ13と、出力回路30とを備えている。トランス10は一次側コイル11及び二次側コイル12A,12Bを有する。フルブリッジ型のスイッチング回路20は第1スイッチ素子20Aと第2スイッチ素子20Bと第3スイッチ素子20Cと第4スイッチ素子20Dとを備える。
Next, the effect of this configuration will be illustrated.
The
制御部40はスイッチング回路20の動作を制御する。出力回路30は二次側コイル12A,12Bに接続される。第1導電路1と第2導電路2との間に第1スイッチ素子20Aと第2スイッチ素子20Bとが直列に接続されて第1アームA1が構成されている。第1導電路1と第2導電路2との間に第3スイッチ素子20Cと第4スイッチ素子20Dとが直列に接続されて第2アームA2が構成されている。第1スイッチ素子20Aと第2スイッチ素子20Bとの間の第1接続点P1にインダクタ13の一端が電気的に接続されている。インダクタ13の他端が、一次側コイル11の一端に電気的に接続されている。一次側コイル11の他端が、第3スイッチ素子20Cと第4スイッチ素子20Dとの間の第2接続点P2に電気的に接続されている。
The
制御部40は、第1スイッチ素子20Aのオン期間と第2スイッチ素子20Bのオン期間との間の時間及び第3スイッチ素子20Cのオン期間と第4スイッチ素子20Dのオン期間との間の時間であるデッドタイムを調整する。制御部40はデッドタイムが大きくなるほど第1アームA1と第2アームA2との位相差を大きくする。制御部40はデッドタイムが小さくなるほど位相差を小さくする。
The
このため、この絶縁型DCDCコンバータ100はデッドタイムの変化に応じて位相差を変更することができ、これによって伝送期間の変化を抑えて出力電圧の変動を抑えることができる。
Therefore, the
本開示の絶縁型DCDCコンバータ100は、第1導電路1と第2導電路2との間に印加される入力電圧の電圧値を検出する第1電圧検出部40A、及び出力回路30を流れる出力電流の電流値を検出する第2電流検出部40Dを備える。制御部40は、電圧値及び電流値に基づいてデッドタイムを決定する。
この構成によれば、スイッチング回路20の動作の状況に応じたデッドタイムを決定することができる。
The
According to this configuration, the dead time can be determined according to the operation status of the switching
本開示の絶縁型DCDCコンバータ100の制御部40は、第1算出部40Eと第2算出部40Fとを備える。第1算出部40Eは電圧値及び電流値に基づいてデッドタイムの候補となる第1値を算出する。第2算出部40Fは第1算出部40Eが算出した第1値に基づいて位相差の候補となる第2値を算出する。制御部40は、第2算出部40Fが算出した第2値が閾値未満である場合に第1値に基づいてデッドタイムを決定し、第2値が閾値以上である場合には、第1算出部40Eによる第1値の算出を再度行う。
この構成によれば、デッドタイムを再計算してデッドタイムを変化させることによって伝送期間の変化を抑えて出力電圧の変動を抑えることができる。
The
According to this configuration, the change in the transmission period can be suppressed and the fluctuation of the output voltage can be suppressed by recalculating the dead time and changing the dead time.
本開示の絶縁型DCDCコンバータ100の制御部40は、第1算出部40Eと第2算出部40Fとを備える。第1算出部40Eは電圧値及び電流値に基づいてデッドタイムの候補となる第1値を算出する。第2算出部40Fは第1算出部40Eが算出した第1値に基づいて位相差の候補となる第2値を算出する。制御部40は、第2算出部40Fが算出した第2値が閾値未満である場合に第1値に基づいてデッドタイムを決定し、第2値が閾値以上である場合には、デッドタイムを予め定められた固定値にする。
この構成によれば、デッドタイムを再計算することがないため制御部40における制御を簡単にすることができる。
The
According to this configuration, the dead time is not recalculated, so that the control in the
本開示の絶縁型DCDCコンバータ100の制御部40は、第1スイッチ素子20A、第2スイッチ素子20B、第3スイッチ素子20C、及び第4スイッチ素子20Dの各々のオンオフ動作を所定周期で行わせ、閾値は、周期の半分の時間である。
この構成によれば、スイッチング回路20の動作を昇圧動作及び降圧動作のいずれかに維持しつつ伝送期間の変化を抑えることができる。
The
According to this configuration, it is possible to suppress a change in the transmission period while maintaining the operation of the switching
<他の実施形態>
本構成は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other Embodiments>
The present configuration is not limited to the embodiments described in the above description and drawings, and for example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
実施形態1では、時刻T10と時刻T11との間の時刻Cにおいてデッドタイムの変化点が設けられている。これに限らず、デッドタイムの変化点は他のタイミングで行ってもよい。 In the first embodiment, a change point of the dead time is provided at the time C between the time T10 and the time T11. Not limited to this, the change point of the dead time may be performed at another timing.
実施形態1では、位相差を第1スイッチ素子のターンオンの時刻と第3スイッチ素子のターンオンの時刻との間の時間としている。これに限らず、位相差を第1スイッチ素子のターンオフの時刻と第3スイッチ素子のターンオフの時刻との間、第2スイッチ素子のターンオンの時刻と第4スイッチ素子のターンオンの時刻との間の時間、又は第2スイッチ素子のターンオフの時刻と第4スイッチ素子のターンオフの時刻との間の時間としてもよい。 In the first embodiment, the phase difference is the time between the turn-on time of the first switch element and the turn-on time of the third switch element. Not limited to this, the phase difference is between the turn-off time of the first switch element and the turn-off time of the third switch element, and the turn-on time of the second switch element and the turn-on time of the fourth switch element. It may be the time, or the time between the turn-off time of the second switch element and the turn-off time of the fourth switch element.
実施形態1では、第5スイッチ素子30A及び第6スイッチ素子30BにMOSFETを用いているが、ダイオードを用いる構成としてもよい。
In the first embodiment, the MOSFET is used for the
実施形態1では、制御部40がマイクロコンピュータを主体として構成されているが、マイクロコンピュータ以外の複数のハードウェア回路によって実現されてもよい。
In the first embodiment, the
実施形態1では、第1電圧検出部40Aで検出した電圧値と、第2電流検出部40Dで検出した電流値に基づいてデッドタイムを算出している。これに限らず、第1電圧検出部で検出した電圧値、及び第2電流検出部で検出した電流値のいずれかに基づいてデッドタイムを算出してもよい。また、第2電圧検出部で検出した電圧値や第1電流検出部で検出した電流値に基づいてデッドタイムを算出する構成としてもよい。
In the first embodiment, the dead time is calculated based on the voltage value detected by the first
実施形態1では、データテーブルに基づいてデッドタイムの候補となる第1値を算出している。これに限らず、第1電圧検出部によって検出された電圧値、及び第2電流検出部によって検出された電流値に基づいて所定の演算式(例えば、比例式等の一次式や二次式等)によって第1値を算出してもよい。 In the first embodiment, the first value that is a candidate for the dead time is calculated based on the data table. Not limited to this, a predetermined calculation formula (for example, a linear formula such as a proportional formula, a quadratic formula, etc.) based on the voltage value detected by the first voltage detection unit and the current value detected by the second current detection unit, etc. ) May be used to calculate the first value.
実施形態1の制御に限らず、第1アームの各スイッチ素子のターンオフのタイミングを早めることによって伝送期間を維持しつつデッドタイムを変化させてもよい。第2アームの各スイッチ素子のターンオンのタイミングを遅らせることによって伝送期間を維持しつつデッドタイムを変化させてもよい。また、これらの制御を併用してもよい。 Not limited to the control of the first embodiment, the dead time may be changed while maintaining the transmission period by accelerating the turn-off timing of each switch element of the first arm. The dead time may be changed while maintaining the transmission period by delaying the turn-on timing of each switch element of the second arm. Moreover, you may use these controls together.
実施形態1では、フィードバック制御によって算出した位相差と第1値とを合算して第2値を算出している。これに限らず、データテーブルに基づいて第1値に対応する第2値を算出してもよく、第1値を用いた所定の演算式(例えば、比例式等の一次式や二次式等)に基づいて第2値を算出してもよい。 In the first embodiment, the second value is calculated by adding up the phase difference calculated by the feedback control and the first value. Not limited to this, the second value corresponding to the first value may be calculated based on the data table, and a predetermined arithmetic expression using the first value (for example, a linear expression such as a proportional expression or a quadratic expression, etc.) may be calculated. ) May be used to calculate the second value.
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed here, but may be indicated by the claims and include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims. Intended.
1…第1導電路
2…第2導電路
3…第3導電路
4…第4導電路
6…負荷
7…入力コンデンサ
10…トランス
11…一次側コイル
12A,12B…二次側コイル
13…インダクタ
20…スイッチング回路
20A…第1スイッチ素子
20B…第2スイッチ素子
20C…第3スイッチ素子
20D…第4スイッチ素子
20G,20H,20J,20K…寄生ダイオード
30…出力回路
30A…第5スイッチ素子
30B…第6スイッチ素子
30C…整流出力経路
33…チョークコイル
34…出力コンデンサ
40…制御部
40A…第1電圧検出部(電圧検出部)
40B…第2電圧検出部(電圧検出部)
40C…第1電流検出部(電流検出部)
40D…第2電流検出部(電流検出部)
40E…第1算出部
40F…第2算出部
40G…電圧検出部
40H…電流検出部
100…絶縁型DCDCコンバータ
A1…第1アーム
A2…第2アーム
C1,C2,C3,C4,C5,C6…矢印
G…グラウンド経路
P1…第1接続点
P2…第2接続点
P3…第3接続点
Vin…入力電圧
Vout…出力電圧
1 ... 1st
40B ... Second voltage detection unit (voltage detection unit)
40C ... First current detection unit (current detection unit)
40D ... Second current detection unit (current detection unit)
40E ...
Claims (5)
第1スイッチ素子と第2スイッチ素子と第3スイッチ素子と第4スイッチ素子とを備えるフルブリッジ型のスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の動作を制御する制御部と、
インダクタと、
前記二次側コイルに接続される出力回路と、
を備え、
第1導電路と第2導電路との間に前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とが直列に接続されて第1アームが構成され、
前記第1導電路と前記第2導電路との間に前記第3スイッチ素子と前記第4スイッチ素子とが直列に接続されて第2アームが構成され、
前記インダクタの一端が、前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子との間の第1接続点に電気的に接続され、
前記インダクタの他端が、前記一次側コイルの一端に電気的に接続され、
前記一次側コイルの他端が、前記第3スイッチ素子と前記第4スイッチ素子との間の第2接続点に電気的に接続された位相シフト方式の絶縁型DCDCコンバータであって、
前記制御部は、前記第1スイッチ素子のオン期間と前記第2スイッチ素子のオン期間との間の時間及び前記第3スイッチ素子のオン期間と前記第4スイッチ素子のオン期間との間の時間であるデッドタイムを調整し、前記デッドタイムが大きくなるほど前記第1アームと前記第2アームとの位相差を大きくし、前記デッドタイムが小さくなるほど前記位相差を小さくする絶縁型DCDCコンバータ。 A transformer with a primary coil and a secondary coil,
A full-bridge type switching circuit including a first switch element, a second switch element, a third switch element, and a fourth switch element, and
A control unit that controls the operation of the switching circuit,
With an inductor
The output circuit connected to the secondary coil and
With
The first switch element and the second switch element are connected in series between the first conductive path and the second conductive path to form a first arm.
The third switch element and the fourth switch element are connected in series between the first conductive path and the second conductive path to form a second arm.
One end of the inductor is electrically connected to a first connection point between the first switch element and the second switch element.
The other end of the inductor is electrically connected to one end of the primary coil.
The other end of the primary coil is a phase-shift type isolated DCDC converter electrically connected to a second connection point between the third switch element and the fourth switch element.
In the control unit, the time between the on period of the first switch element and the on period of the second switch element and the time between the on period of the third switch element and the on period of the fourth switch element. An isolated DCDC converter that adjusts the dead time, increases the phase difference between the first arm and the second arm as the dead time increases, and decreases the phase difference as the dead time decreases.
前記制御部は、前記電圧値及び前記電流値の少なくとも一方に基づいて前記デッドタイムを決定する請求項1に記載の絶縁型DCDCコンバータ。 It flows through a voltage detection unit that detects at least one of an input voltage applied between the first conductive path and the second conductive path or an output voltage output from the output circuit, and the switching circuit. It includes at least one of a current detectors for detecting at least one of an input current and an output current flowing through the output circuit.
The isolated DCDC converter according to claim 1, wherein the control unit determines the dead time based on at least one of the voltage value and the current value.
前記第1算出部が算出した前記第1値に基づいて前記位相差の候補となる第2値を算出する第2算出部と、
を備え、
前記第2算出部が算出した前記第2値が閾値未満である場合に前記第1値に基づいて前記デッドタイムを決定し、前記第2値が前記閾値以上である場合には、前記第1算出部による前記第1値の算出を再度行う請求項2に記載の絶縁型DCDCコンバータ。 The control unit includes a first calculation unit that calculates a first value that is a candidate for the dead time based on at least one of the voltage value and the current value.
A second calculation unit that calculates a second value that is a candidate for the phase difference based on the first value calculated by the first calculation unit.
With
When the second value calculated by the second calculation unit is less than the threshold value, the dead time is determined based on the first value, and when the second value is equal to or more than the threshold value, the first value is determined. The isolated DCDC converter according to claim 2, wherein the calculation unit calculates the first value again.
前記第1算出部が算出した前記第1値に基づいて前記位相差の候補となる第2値を算出する第2算出部と、
を備え、
前記第2算出部が算出した前記第2値が閾値未満である場合に前記第1値に基づいて前記デッドタイムを決定し、前記第2値が前記閾値以上である場合には、前記デッドタイムを予め定められた固定値にする請求項2に記載の絶縁型DCDCコンバータ。 The control unit includes a first calculation unit that calculates a first value that is a candidate for the dead time based on at least one of the voltage value and the current value.
A second calculation unit that calculates a second value that is a candidate for the phase difference based on the first value calculated by the first calculation unit.
With
When the second value calculated by the second calculation unit is less than the threshold value, the dead time is determined based on the first value, and when the second value is equal to or more than the threshold value, the dead time is determined. The isolated DCDC converter according to claim 2, wherein the value is set to a predetermined fixed value.
前記閾値は、前記周期の半分の時間である請求項3又は請求項4に記載の絶縁型DCDCコンバータ。 The control unit causes the first switch element, the second switch element, the third switch element, and the fourth switch element to perform on / off operations at predetermined cycles.
The isolated DCDC converter according to claim 3 or 4, wherein the threshold value is half the time of the cycle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019207153A JP2021083185A (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Insulation type dc-dc converter |
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