JP2022131146A - power supply - Google Patents

power supply Download PDF

Info

Publication number
JP2022131146A
JP2022131146A JP2021029943A JP2021029943A JP2022131146A JP 2022131146 A JP2022131146 A JP 2022131146A JP 2021029943 A JP2021029943 A JP 2021029943A JP 2021029943 A JP2021029943 A JP 2021029943A JP 2022131146 A JP2022131146 A JP 2022131146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
primary winding
power supply
transformer
switching elements
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021029943A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
勇 蒲生
Isamu Gamo
和裕 田中
Kazuhiro Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP2021029943A priority Critical patent/JP2022131146A/en
Publication of JP2022131146A publication Critical patent/JP2022131146A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

To provide a power supply capable of suppressing the occurrence of problems due to the lack of leakage inductance and also capable of suppressing a decrease in maximum output current.SOLUTION: A welding power supply A1 includes: a DC power supply 1; an inverter circuit 2 converting DC voltage input from the DC power supply 1 into high frequency voltage; a transformer 3 transforming the high frequency voltage; a rectification circuit 4 rectifying high frequency voltage transformed by the transformer 3; and a control circuit 5 controlling the inverter circuit 2. The transformer 3 includes a secondary coil 33, a first primary coil 31 arranged to be magnetically coupled with the secondary coil 33, and a second primary coil 32 arranged to be magnetically coupled with the secondary coil 33 with a degree of coupling higher than that of the first primary coil 31. The control circuit 5 excites the first primary coil 31 when the output current of the rectification circuit 4 is less than a predetermined value, and excites the second primary coil 32 when the output current of the rectification circuit 4 is equal to or more than the predetermined value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.

インバータ回路が直流電源から入力される直流電圧を高周波電圧に変換し、トランスが高周波電圧を変圧し、整流回路が整流して出力する電源装置が知られている。単相フルブリッジ型のインバータ回路の制御方法として、位相シフト制御が知られている。特許文献1には、位相シフト制御によって制御される電源装置が開示されている。位相シフト制御では、インバータ回路の一方のアームのハイサイドスイッチング素子と他方のアームのローサイドスイッチング素子とでオン期間に位相差を設け、位相差によって出力を調整する。 A power supply device is known in which an inverter circuit converts a DC voltage input from a DC power supply into a high-frequency voltage, a transformer transforms the high-frequency voltage, and a rectifier circuit rectifies and outputs the high-frequency voltage. Phase shift control is known as a control method for a single-phase full-bridge inverter circuit. Patent Literature 1 discloses a power supply controlled by phase shift control. In phase shift control, a phase difference is provided in the ON period between the high-side switching element of one arm and the low-side switching element of the other arm of the inverter circuit, and the output is adjusted by the phase difference.

図6は、位相シフト制御を説明するための図である。同図(a)は、電源装置A10の全体構成を示す図である。同図(b)は、各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す波形図である。同図(a)に示すように、インバータ回路20は、スイッチング素子TR1とスイッチング素子TR3とからなる第1アームと、スイッチング素子TR2とスイッチング素子TR4とからなる第2アームとを備えている。制御回路50で生成された駆動信号P1~P4は、ドライブ回路60で増幅されて、スイッチング素子TR1~TR4にそれぞれ入力される。同図(b)に示すように、駆動信号P1の位相は、駆動信号P4の位相より遅れている。また、駆動信号P3の位相は、駆動信号P2の位相より遅れている。駆動信号P1(P3)のパルスと駆動信号P4(P2)のパルスとが重なる部分が大きいほど、出力が大きくなる。また、スイッチング素子TR1とスイッチング素子TR3(スイッチング素子TR2とスイッチング素子TR4)が同時にオンしないように、駆動信号P1のパルスと駆動信号P3のパルスとの間(駆動信号P2のパルスと駆動信号P4のパルスとの間)には、デッドタイムが設けられている。 FIG. 6 is a diagram for explaining phase shift control. FIG. 1(a) is a diagram showing the overall configuration of the power supply device A10. FIG. 4(b) is a waveform diagram showing an example of the drive signal input to each switching element. As shown in FIG. 4A, the inverter circuit 20 has a first arm composed of switching elements TR1 and TR3, and a second arm composed of switching elements TR2 and TR4. Drive signals P1 to P4 generated by control circuit 50 are amplified by drive circuit 60 and input to switching elements TR1 to TR4, respectively. As shown in (b) of the figure, the phase of the drive signal P1 lags behind the phase of the drive signal P4. Also, the phase of the driving signal P3 is delayed from the phase of the driving signal P2. The larger the overlapping portion between the pulse of the drive signal P1 (P3) and the pulse of the drive signal P4 (P2), the larger the output. Between the pulse of the drive signal P1 and the pulse of the drive signal P3 (the pulse of the drive signal P2 and the pulse of the drive signal P4), the switching element TR1 and the switching element TR3 (the switching element TR2 and the switching element TR4) are not turned on at the same time. pulse), a dead time is provided.

図6(b)に示す期間Aでは、スイッチング素子TR1,TR4がオンになっており、スイッチング素子TR1,TR4を介して、トランス30の一次巻線に電流が流れる。期間Bでは、スイッチング素子TR4がオフになるが、トランス30の一次巻線の漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギーによって、スイッチング素子TR2の還流ダイオードおよびスイッチング素子TR1を介して、一次巻線に電流が流れ続ける。期間Cでは、スイッチング素子TR2がオンになる。したがって、期間Cでは、ハイサイドスイッチング素子であるスイッチング素子TR1,TR2が同時にオンになっている。スイッチング素子TR2がオンに切り替わるとき、還流ダイオードに電流が流れているので、スイッチング素子TR2のドレイン-ソース間の電圧は「0」である。したがって、ゼロボルトスイッチングとなる。期間Dでは、スイッチング素子TR1がオフになるが、スイッチング素子TR2の還流ダイオード、直流電源1の平滑コンデンサ、およびスイッチング素子TR3の還流ダイオードを介して、一次巻線に電流が流れ続ける。期間Eでは、スイッチング素子TR3がオンになっており、スイッチング素子TR2,TR3を介して、一次巻線に期間Aとは逆向きの電流が流れる。スイッチング素子TR3がオンに切り替わるとき、還流ダイオードに電流が流れているので、スイッチング素子TR3のドレイン-ソース間の電圧は「0」である。したがって、ゼロボルトスイッチングとなる。以下、上記期間B,C,Dのハイサイドとローサイドとを反対にした状態になって、期間Aに戻る。このように、位相シフト制御では、各スイッチング素子TR1~TR4がオンに切り替わるときに、ゼロボルトスイッチングが実現できる。 In a period A shown in FIG. 6B, the switching elements TR1 and TR4 are on, and current flows through the primary winding of the transformer 30 via the switching elements TR1 and TR4. In the period B, the switching element TR4 is turned off, but the energy stored in the leakage inductance of the primary winding of the transformer 30 causes a current to flow through the primary winding via the free wheel diode of the switching element TR2 and the switching element TR1. continue. In period C, the switching element TR2 is turned on. Therefore, in period C, the switching elements TR1 and TR2, which are high-side switching elements, are turned on at the same time. When the switching element TR2 is switched on, current flows through the freewheeling diode, so the drain-source voltage of the switching element TR2 is "0". Therefore, it becomes zero volt switching. In period D, switching element TR1 is turned off, but current continues to flow through the primary winding via the freewheeling diode of switching element TR2, the smoothing capacitor of DC power supply 1, and the freewheeling diode of switching element TR3. During the period E, the switching element TR3 is turned on, and a current in the direction opposite to that during the period A flows through the primary winding via the switching elements TR2 and TR3. When the switching element TR3 is switched on, current flows through the freewheeling diode, so the drain-source voltage of the switching element TR3 is "0". Therefore, it becomes zero volt switching. Thereafter, the high side and low side of the periods B, C, and D are reversed, and the period A returns. Thus, in phase shift control, zero-volt switching can be achieved when each of the switching elements TR1-TR4 is switched on.

特開2004-322189号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-322189

しかしながら、トランス3の一次巻線の漏れインダクタンスが小さく、かつ、一次巻線に流れる電流が小さい場合、一次巻線の漏れインダクタンスに蓄えられるエネルギーは少ない。この場合、期間Eに達する前にエネルギーが消費されてしまう。期間Dまでにエネルギーが消費されてしまうと、スイッチング素子TR1がオフになったときに、スイッチング素子TR1のスナバコンデンサとスイッチング素子TR3のスナバコンデンサとが共振回路発振を行い、スイッチング素子TR1のドレイン-ソース間の電圧が高周波で発振し、ノイズが発生する。また、期間Eまでにエネルギーが消費されてしまうと、スイッチング素子TR4のスナバコンデンサに十分充電できなくなる。この場合、スイッチング素子TR3がオンに切り替わったときに、直流電源1の電圧がスイッチング素子TR4に一気に印加されて、スイッチング素子TR4が故障する場合がある。また、期間Eまでにエネルギーが消費されてしまうと、スイッチング素子TR3がオンに切り替わるときに、還流ダイオードに電流が流れておらず、ゼロボルトスイッチングが実現できない。トランス3の一次巻線にコイルを直列接続して漏れインダクタンスを大きくすれば、上述した問題は解消する。しかし、漏れインダクタンスが大きくなると、二次側に伝達するエネルギーが低下して、二次側に流れる電流が低下するので、電源装置A10の最大出力電流が低下する。 However, when the leakage inductance of the primary winding of the transformer 3 is small and the current flowing through the primary winding is small, little energy is stored in the leakage inductance of the primary winding. In this case, the energy is consumed before the period E is reached. If the energy is consumed by the period D, when the switching element TR1 is turned off, the snubber capacitor of the switching element TR1 and the snubber capacitor of the switching element TR3 perform resonance circuit oscillation, and the drain of the switching element TR1 becomes negative. The voltage between the sources oscillates at high frequencies, generating noise. Further, if the energy is consumed by the period E, the snubber capacitor of the switching element TR4 cannot be sufficiently charged. In this case, when the switching element TR3 is switched on, the voltage of the DC power supply 1 may be applied to the switching element TR4 all at once, causing the switching element TR4 to malfunction. Also, if the energy is consumed by the period E, no current flows through the free wheel diode when the switching element TR3 is switched on, and zero-volt switching cannot be achieved. If a coil is connected in series with the primary winding of the transformer 3 to increase the leakage inductance, the above problem can be solved. However, when the leakage inductance increases, the energy transmitted to the secondary side decreases and the current flowing in the secondary side decreases, so the maximum output current of the power supply A10 decreases.

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、漏れインダクタンスの不足による問題の発生を抑制し、かつ、最大出力電流の低下を抑制できる電源装置を提供することをその目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of suppressing problems caused by insufficient leakage inductance and suppressing a decrease in maximum output current. and

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第1の側面によって提供される電源装置は、直流電源と、前記直流電源から入力される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記高周波電圧を変圧するトランスと、前記トランスによって変圧された高周波電圧を整流する整流回路と、前記インバータ回路を制御する制御回路とを備え、前記トランスは、二次巻線と、前記二次巻線に磁気結合するように配置された第1の一次巻線と、前記第1の一次巻線より高い結合度で前記二次巻線に磁気結合するように配置された第2の一次巻線とを備えており、前記制御回路は、前記整流回路の出力電流が所定未満の場合は、前記第1の一次巻線を励磁させ、前記整流回路の出力電流が所定以上の場合は、前記第2の一次巻線を励磁させる。 A power supply device provided by a first aspect of the present invention includes a DC power supply, an inverter circuit that converts a DC voltage input from the DC power supply into a high frequency voltage, a transformer that transforms the high frequency voltage, and the transformer. A rectifier circuit that rectifies a transformed high-frequency voltage; and a control circuit that controls the inverter circuit. The transformer includes a secondary winding and a first transformer arranged to be magnetically coupled to the secondary winding. and a second primary winding arranged to be magnetically coupled to the secondary winding with a degree of coupling greater than that of the first primary winding, the control circuit comprising: The first primary winding is excited when the output current of the rectifier circuit is less than a predetermined value, and the second primary winding is excited when the output current of the rectifier circuit is greater than or equal to the predetermined value.

本発明の第2の側面によって提供される電源装置は、直流電源と、前記直流電源から入力される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記高周波電圧を変圧するトランスと、前記トランスによって変圧された高周波電圧を整流する整流回路と、前記インバータ回路を制御する制御回路とを備え、前記トランスは、二次巻線と、前記二次巻線に磁気結合するように配置された第1の一次巻線および第2の一次巻線とを備えており、前記制御回路は、前記整流回路の出力電流が所定未満の場合は、前記第1の一次巻線のみを励磁させ、前記整流回路の出力電流が所定以上の場合は、前記第1の一次巻線および前記第2の一次巻線の両方を励磁させる。 A power supply device provided by a second aspect of the present invention includes a DC power supply, an inverter circuit that converts a DC voltage input from the DC power supply into a high frequency voltage, a transformer that transforms the high frequency voltage, and the transformer. A rectifier circuit that rectifies a transformed high-frequency voltage; and a control circuit that controls the inverter circuit. The transformer includes a secondary winding and a first transformer arranged to be magnetically coupled to the secondary winding. a primary winding and a second primary winding, and the control circuit excites only the first primary winding when the output current of the rectifier circuit is less than a predetermined value, thereby energizing the rectifier circuit. When the output current of is greater than or equal to a predetermined value, both the first primary winding and the second primary winding are excited.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の一次巻線は、前記二次巻線に重ねて巻回されており、前記二次巻線との間隔の大きさにより、漏れインダクタンスが調整される。 In a preferred embodiment of the present invention, the first primary winding is wound over the secondary winding, and the leakage inductance is adjusted by the size of the gap from the secondary winding. be done.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の一次巻線は、前記二次巻線に重ねて巻回されており、前記二次巻線との重なり面積により、漏れインダクタンスが調整される。 In a preferred embodiment of the present invention, the first primary winding is wound over the secondary winding, and the area of overlap with the secondary winding adjusts the leakage inductance. .

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の一次巻線は、前記二次巻線に重ねて巻回されており、前記二次巻線と間隔の大きさ及び重なり面積により、漏れインダクタンスが調整される。 In a preferred embodiment of the present invention, the first primary winding is overwound on the secondary winding, the leakage inductance is is adjusted.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路は、前記直流電源の正極側に接続された2個のハイサイドスイッチング素子と、前記直流電源の負極側に接続された2個のローサイドスイッチング素子とを備え、前記制御回路は、前記2個のハイサイドスイッチング素子を同時にオンにさせ、または、前記2個のローサイドスイッチング素子を同時にオンにさせる。 In a preferred embodiment of the present invention, the inverter circuit includes two high-side switching elements connected to the positive side of the DC power supply and two low-side switching elements connected to the negative side of the DC power supply. and the control circuit turns on the two high-side switching elements at the same time, or turns on the two low-side switching elements at the same time.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路は、直列接続された2個のスイッチング素子を有する第1アーム、第2アーム、および第3アームを備え、前記制御回路は、前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を駆動させることで、前記第1の一次巻線を励磁させ、前記第1アームおよび前記第3アームの各スイッチング素子を駆動させることで、前記第2の一次巻線を励磁させる。 In a preferred embodiment of the present invention, the inverter circuit includes a first arm, a second arm, and a third arm having two switching elements connected in series, and the control circuit comprises and driving the switching elements of the second arm to excite the first primary winding, and driving the switching elements of the first arm and the third arm to drive the switching elements of the second primary Energize the windings.

本発明によると、トランスは、二次巻線に磁気結合する第1の一次巻線および第2の一次巻線を備えている。制御回路は、出力電流が小さいときには、結合度が比較的低い第1の一次巻線を励磁させる。この場合、第2の一次巻線を励磁させるより漏れインダクタンスを大きくできるので、漏れインダクタンスの不足による問題の発生を抑制できる。一方、制御回路は、出力電流が大きい場合には、結合度が比較的高い第2の一次巻線を励磁させる。この場合、第1の一次巻線を励磁させるより漏れインダクタンスを小さくできるので、二次側に流れる電流の低下を抑制できる。したがって、電源装置の最大出力電流の低下を抑制できる。 According to the invention, a transformer comprises a first primary winding and a second primary winding magnetically coupled to a secondary winding. The control circuit energizes the first primary winding, which has a relatively low degree of coupling, when the output current is small. In this case, since the leakage inductance can be made larger than when the second primary winding is excited, the occurrence of problems due to insufficient leakage inductance can be suppressed. On the other hand, the control circuit excites the second primary winding, which has a relatively high degree of coupling, when the output current is large. In this case, since the leakage inductance can be made smaller than when the first primary winding is excited, it is possible to suppress a decrease in the current flowing through the secondary side. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the maximum output current of the power supply device.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

第1実施形態に係る溶接電源装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram showing the overall configuration of a welding power supply according to a first embodiment; FIG. トランスを説明するための簡略化した外観図である。1 is a simplified external view for explaining a transformer; FIG. トランスの変形例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the transformer; トランスの変形例を説明するための簡略化した外観図である。FIG. 5 is a simplified external view for explaining a modified example of the transformer; 第2実施形態に係る溶接電源装置の全体構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the overall configuration of a welding power supply according to a second embodiment; (a)は従来の溶接電源装置の全体構成を示す外観図であり、(b)は各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す波形図である。1(a) is an external view showing the overall configuration of a conventional welding power supply, and FIG. 1(b) is a waveform diagram showing an example of a drive signal input to each switching element.

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る電源装置を溶接電源装置として用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example a case where a power source device according to the present invention is used as a welding power source device.

〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係る溶接電源装置A1を説明するための図であり、溶接電源装置A1の全体構成を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining the welding power supply A1 according to the first embodiment, and shows the overall configuration of the welding power supply A1.

溶接電源装置A1は、溶接トーチTの電極の先端と、被加工物Wとの間にアークを発生させ、アークに電力を供給するものである。図1に示すように、溶接電源装置A1は、直流電源1、インバータ回路2、トランス3、整流回路4、制御回路5、ドライブ回路6、および、電流センサ7を備えている。 The welding power supply A1 generates an arc between the tip of the electrode of the welding torch T and the workpiece W, and supplies power to the arc. As shown in FIG. 1, the welding power supply A1 includes a DC power supply 1, an inverter circuit 2, a transformer 3, a rectifier circuit 4, a control circuit 5, a drive circuit 6, and a current sensor 7.

直流電源1は、直流電圧を出力するものであり、例えば、電力系統から入力される交流電圧を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備えている。なお、直流電源1の構成は限定されず、インバータ回路2に直流電圧を出力するものであればよい。 A DC power supply 1 outputs a DC voltage, and includes, for example, a rectifier circuit that rectifies an AC voltage that is input from a power system, and a smoothing capacitor that smoothes the voltage. Note that the configuration of the DC power supply 1 is not limited as long as it outputs a DC voltage to the inverter circuit 2 .

インバータ回路2は、直流電源1から入力される直流電圧を高周波電圧に変換して、トランス3に出力する。インバータ回路2は、単相フルブリッジ型のインバータであり、6個のスイッチング素子TR1~TR6を備えている。本実施形態では、スイッチング素子TR1~TR6としてMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を使用している。なお、スイッチング素子TR1~TR6はMOSFETに限定されず、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ)などであってもよい。 The inverter circuit 2 converts the DC voltage input from the DC power supply 1 into a high frequency voltage and outputs the high frequency voltage to the transformer 3 . The inverter circuit 2 is a single-phase full-bridge inverter, and includes six switching elements TR1 to TR6. In this embodiment, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are used as the switching elements TR1 to TR6. The switching elements TR1 to TR6 are not limited to MOSFETs, and may be bipolar transistors, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), or the like.

スイッチング素子TR1とスイッチング素子TR3とは、スイッチング素子TR1のソース端子とスイッチング素子TR3のドレイン端子とが接続されて、直列接続されている。スイッチング素子TR1のドレイン端子は直流電源1の正極側に接続され、スイッチング素子TR3のソース端子は直流電源1の負極側に接続されて、ブリッジ構造を形成している。同様に、スイッチング素子TR2とスイッチング素子TR4とが直列接続されてブリッジ構造を形成し、スイッチング素子TR5とスイッチング素子TR6とが直列接続されてブリッジ構造を形成している。スイッチング素子TR1とスイッチング素子TR3とで形成されているブリッジ構造を第1アームとし、スイッチング素子TR2とスイッチング素子TR4とで形成されているブリッジ構造を第2アームとし、スイッチング素子TR5とスイッチング素子TR6とで形成されているブリッジ構造を第3アームとする。第1アームのスイッチング素子TR1とスイッチング素子TR3の接続点には出力ラインC1が接続され、第2アームのスイッチング素子TR2とスイッチング素子TR4の接続点には出力ラインC2が接続され、第3アームのスイッチング素子TR5とスイッチング素子TR6の接続点には出力ラインC3が接続されている。スイッチング素子TR1,TR2,TR5が、本発明の「ハイサイドスイッチング素子」に相当し、スイッチング素子TR3,TR4,TR6が、本発明の「ローサイドスイッチング素子」に相当する。本実施形態では、スイッチング素子TR5,TR6は、スイッチング素子TR1,TR3より定格電流の小さい素子を使用している。また、スイッチング素子TR2,TR4は、スイッチング素子TR5,TR6より定格電流の小さい素子を使用している。 The switching element TR1 and the switching element TR3 are connected in series by connecting the source terminal of the switching element TR1 and the drain terminal of the switching element TR3. The drain terminal of the switching element TR1 is connected to the positive electrode side of the DC power supply 1, and the source terminal of the switching element TR3 is connected to the negative electrode side of the DC power supply 1, forming a bridge structure. Similarly, the switching element TR2 and the switching element TR4 are connected in series to form a bridge structure, and the switching element TR5 and the switching element TR6 are connected in series to form a bridge structure. A first arm is a bridge structure formed by the switching elements TR1 and TR3, a second arm is a bridge structure formed by the switching elements TR2 and TR4, and a switching element TR5 and a switching element TR6. Let the bridge structure formed by be a 3rd arm. An output line C1 is connected to a connection point between the switching elements TR1 and TR3 of the first arm, an output line C2 is connected to a connection point of the switching elements TR2 and TR4 of the second arm, and an output line C2 is connected to the connection point of the switching elements TR2 and TR4 of the second arm. An output line C3 is connected to the connection point between the switching element TR5 and the switching element TR6. The switching elements TR1, TR2 and TR5 correspond to the "high side switching element" of the invention, and the switching elements TR3, TR4 and TR6 correspond to the "low side switching element" of the invention. In this embodiment, the switching elements TR5 and TR6 use elements having a smaller rated current than the switching elements TR1 and TR3. Also, the switching elements TR2 and TR4 use elements having a smaller rated current than the switching elements TR5 and TR6.

各スイッチング素子TR1~TR6には、それぞれ逆並列に還流ダイオードが接続されている。また、各スイッチング素子TR1~TR6のドレイン端子とソース端子との間には、それぞれスナバコンデンサが接続されている。各スイッチング素子TR1~TR6のゲート端子には、ドライブ回路6から出力される駆動信号P1~P6(後述)がそれぞれ入力される。各スイッチング素子TR1~TR6は、それぞれ駆動信号P1~P6に基づいて、オンとオフとを切り替えられる。これにより、直流電流が交流電流に変換される。なお、インバータ回路2の構成は限定されない。 Free wheel diodes are connected in anti-parallel to the switching elements TR1 to TR6. A snubber capacitor is connected between the drain terminal and the source terminal of each of the switching elements TR1 to TR6. Drive signals P1 to P6 (described later) output from the drive circuit 6 are input to the gate terminals of the switching elements TR1 to TR6, respectively. The switching elements TR1-TR6 are switched between on and off based on drive signals P1-P6, respectively. This converts the direct current into an alternating current. Note that the configuration of the inverter circuit 2 is not limited.

トランス3は、インバータ回路2が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路4に出力する。図2は、トランス3を説明するための簡略化した外観図である。トランス3は、第1の一次巻線31、第2の一次巻線32、二次巻線33、およびコア34を備えている。コア34は、第1の一次巻線31および第2の一次巻線32と二次巻線33との磁気的なカップリングを向上させるためのフェライト等の磁性部材であり、本実施形態では、図2に示すように略矩形の環形状である。 The transformer 3 transforms the high-frequency voltage output by the inverter circuit 2 and outputs the transformed high-frequency voltage to the rectifier circuit 4 . FIG. 2 is a simplified external view for explaining the transformer 3. FIG. The transformer 3 comprises a first primary winding 31, a second primary winding 32, a secondary winding 33 and a core 34. The core 34 is a magnetic member such as ferrite for improving the magnetic coupling between the first primary winding 31 and the second primary winding 32 and the secondary winding 33. In this embodiment, As shown in FIG. 2, it has a substantially rectangular ring shape.

図1に示すように、第1の一次巻線31の一方の入力端子は出力ラインC1に接続され、他方の入力端子は出力ラインC2に接続されている。また、第2の一次巻線32の一方の入力端子は出力ラインC1に接続され、他方の入力端子は出力ラインC3に接続されている。二次巻線33の一方の出力端子は整流回路4の一方の入力端子に接続され、他方の出力端子は整流回路4の他方の入力端子に接続されている。二次巻線33には、2つの出力端子とは別にセンタタップが設けられている。第1の一次巻線31、第2の一次巻線32、および二次巻線33は、それぞれコア34に巻回されており、互いに磁気結合可能である。 As shown in FIG. 1, one input terminal of the first primary winding 31 is connected to the output line C1 and the other input terminal is connected to the output line C2. One input terminal of the second primary winding 32 is connected to the output line C1, and the other input terminal is connected to the output line C3. One output terminal of secondary winding 33 is connected to one input terminal of rectifier circuit 4 , and the other output terminal is connected to the other input terminal of rectifier circuit 4 . The secondary winding 33 is provided with a center tap in addition to the two output terminals. A first primary winding 31, a second primary winding 32, and a secondary winding 33 are each wound around a core 34 and can be magnetically coupled with each other.

本実施形態では、図2に示すように、第2の一次巻線32と二次巻線33とが、コア34に重ねて巻回されている。したがって、第2の一次巻線32と二次巻線33との結合度は高く、漏れインダクタンスが小さい。なお、第2の一次巻線32と二次巻線33との巻回方法は、限定されず、結合度が高く、漏れインダクタンスが小さければよい。例えば、第2の一次巻線32と二次巻線33との巻回方法は、バイファイラ巻きであってもよい。一方、第1の一次巻線31は、二次巻線33から離れて巻回されている。したがって、第1の一次巻線31は、第2の一次巻線32より、二次巻線33との結合度が低く、漏れインダクタンスが大きい。なお、第1の一次巻線31と二次巻線33との巻回方法は、限定されず、結合度が比較的低く、所望の漏れインダクタンスが得られればよい。また、トランス3の構成は、これに限られない。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, a second primary winding 32 and a secondary winding 33 are wound around a core 34 in an overlapping manner. Therefore, the degree of coupling between the second primary winding 32 and the secondary winding 33 is high and the leakage inductance is small. The method of winding the second primary winding 32 and the secondary winding 33 is not limited as long as the degree of coupling is high and the leakage inductance is small. For example, the method of winding the second primary winding 32 and the secondary winding 33 may be bifilar winding. On the other hand, the first primary winding 31 is wound away from the secondary winding 33 . Therefore, the first primary winding 31 has a lower degree of coupling with the secondary winding 33 and a larger leakage inductance than the second primary winding 32 . The method of winding the first primary winding 31 and the secondary winding 33 is not limited as long as the degree of coupling is relatively low and the desired leakage inductance is obtained. Also, the configuration of the transformer 3 is not limited to this.

図3は、トランス3の変形例を示す断面図である。当該変形例では、コア34に第2の一次巻線32が巻回され、その外側に二次巻線33が重ねて巻回されている。また、二次巻線33の外側に、第1の一次巻線31が重ねて巻回されている。図3(a)では、二次巻線33と第1の一次巻線31との間の図示しない絶縁部材を厚くすることで、二次巻線33と第1の一次巻線31との間隔Lを大きくしている。これにより、第1の一次巻線31は、第2の一次巻線32より、二次巻線33との結合度が低くなり、漏れインダクタンスが大きくなっている。当該変形例では、間隔Lの大きさによって、第1の一次巻線31と二次巻線33との結合度を調整して、漏れインダクタンスを調整できる。図3(b)では、二次巻線33と第1の一次巻線31とをずらして巻回することで、二次巻線33と第1の一次巻線31との重なり面積Sを小さくしている。これにより、第1の一次巻線31は、第2の一次巻線32より、二次巻線33との結合度が低くなり、漏れインダクタンスが大きくなっている。当該変形例では、重なり面積Sによって、第1の一次巻線31と二次巻線33との結合度を調整して、漏れインダクタンスを調整できる。もちろん、上記した間隔Lおよび重なり面積Sの両方を調整して、第1の一次巻線31と二次巻線33との結合度を調整してもよい。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the transformer 3. As shown in FIG. In this modified example, a second primary winding 32 is wound around a core 34, and a secondary winding 33 is wound in an overlapping manner on the outside thereof. A first primary winding 31 is wound around the secondary winding 33 . In FIG. 3A, the distance between the secondary winding 33 and the first primary winding 31 is increased by increasing the thickness of the insulating member (not shown) between the secondary winding 33 and the first primary winding 31. increasing L. As a result, the degree of coupling between the first primary winding 31 and the secondary winding 33 is lower than that of the second primary winding 32, and the leakage inductance is increased. In this modified example, the degree of coupling between the first primary winding 31 and the secondary winding 33 can be adjusted according to the size of the interval L, thereby adjusting the leakage inductance. In FIG. 3B, by winding the secondary winding 33 and the first primary winding 31 with a shift, the overlapping area S between the secondary winding 33 and the first primary winding 31 is reduced. is doing. As a result, the degree of coupling between the first primary winding 31 and the secondary winding 33 is lower than that of the second primary winding 32, and the leakage inductance is increased. In this modified example, the degree of coupling between the first primary winding 31 and the secondary winding 33 can be adjusted by the overlapping area S, thereby adjusting the leakage inductance. Of course, the degree of coupling between the first primary winding 31 and the secondary winding 33 may be adjusted by adjusting both the spacing L and the overlapping area S described above.

整流回路4は、トランス3のセンタタップを用いた両波整流回路であり、トランス3が出力する高周波電流を整流して、直流電流として出力する。整流回路4は、2個の整流用ダイオード41,42と、直流リアクトル43とを備えている。整流用ダイオード41,42は、トランス3の二次巻線33の各出力端子に、それぞれアノード端子が接続されて、それぞれのカソード端子が互いに接続されている。直流リアクトル43は、整流用ダイオード41,42のカソード端子側での接続点と、溶接電源装置A1の出力端子aとの間に直列接続されており、出力電流を安定させる。トランス3のセンタタップは、溶接電源装置A1の出力端子bに接続されている。整流回路4が出力する直流電流が、溶接電流として溶接トーチTに流れる。なお、整流回路4の構成は限定されない。 The rectifier circuit 4 is a full-wave rectifier circuit using the center tap of the transformer 3, rectifies the high-frequency current output from the transformer 3, and outputs it as a direct current. The rectifier circuit 4 includes two rectifier diodes 41 and 42 and a DC reactor 43 . The rectifying diodes 41 and 42 have their anode terminals connected to the output terminals of the secondary winding 33 of the transformer 3, and their cathode terminals connected to each other. The DC reactor 43 is connected in series between the connection point on the cathode terminal side of the rectifying diodes 41 and 42 and the output terminal a of the welding power source A1, and stabilizes the output current. A center tap of the transformer 3 is connected to an output terminal b of the welding power supply A1. A DC current output from the rectifier circuit 4 flows through the welding torch T as a welding current. Note that the configuration of the rectifier circuit 4 is not limited.

電流センサ7は、トランス3のセンタタップと出力端子bとの間の接続線に配置されており、溶接電源装置A1の出力電流を検出して、電流信号として制御回路5に出力する。なお、電流センサ7の配置位置は限定されず、整流回路4の出力電流を検出できればよい。 The current sensor 7 is arranged on the connection line between the center tap of the transformer 3 and the output terminal b, detects the output current of the welding power source A1, and outputs it to the control circuit 5 as a current signal. The arrangement position of the current sensor 7 is not limited as long as the output current of the rectifier circuit 4 can be detected.

制御回路5は、インバータ回路2を制御するものであり、インバータ回路2を制御するための駆動信号を生成して、ドライブ回路6に出力する。制御回路5は、出力電流制御を行っており、電流センサ7より入力される電流信号に基づいて、溶接電源装置A1の出力電流をフィードバック制御する。また、制御回路5は、位相シフト制御を行う。制御回路5は、目標設定部51および駆動信号生成部52を備えている。 The control circuit 5 controls the inverter circuit 2 , generates a drive signal for controlling the inverter circuit 2 , and outputs the drive signal to the drive circuit 6 . The control circuit 5 performs output current control, and feedback-controls the output current of the welding power source A1 based on the current signal input from the current sensor 7 . The control circuit 5 also performs phase shift control. The control circuit 5 includes a target setting section 51 and a drive signal generation section 52 .

目標設定部51は、溶接電源装置A1の出力電流の目標値である目標電流値を設定する。目標設定部51は、設定された目標電流値を、駆動信号生成部52に出力する。目標設定部51は、作業者によって入力されたり、あらかじめプログラミングされている溶接条件に基づいて、目標電流値を設定する。 Target setting unit 51 sets a target current value, which is the target value of the output current of welding power supply A1. The target setting unit 51 outputs the set target current value to the drive signal generation unit 52 . The target setting unit 51 sets the target current value based on the welding conditions input by the operator or programmed in advance.

駆動信号生成部52は、所定のデューティ比で所定の周波数のパルス信号を生成して、駆動信号P1~P6としてドライブ回路6に出力する。このとき、駆動信号生成部52は、電流センサ7より入力される電流信号と、目標設定部51より入力される目標電流値との偏差に基づいて、駆動信号P1と駆動信号P4(または駆動信号P6)とで位相差を設けて出力し、駆動信号P3と駆動信号P2(または駆動信号P5)とで位相差を設けて出力する。駆動信号P1~P4の波形は、図6(b)の波形図に示す各波形と同様になる。駆動信号P5の波形は駆動信号P2と同様であり、駆動信号P6の波形は駆動信号P4と同様である。駆動信号P1~P6は、ドライブ回路6で増幅されて、スイッチング素子TR1~TR6のゲート端子にそれぞれ入力される。位相差を設けることで、駆動信号P1のパルスと駆動信号P4(P6)のパルスとが重なる部分、および、駆動信号P3のパルスと駆動信号P2(P5)のパルスとが重なる部分が小さくなる。したがって、パルス幅が同じでも、位相差を設けない場合より出力を小さくすることができる。駆動信号生成部52は、電流信号と目標電流値との偏差が大きいほど、位相差を大きくすることにより、出力を減少させる。一方、駆動信号生成部52は、当該偏差が小さいほど、位相差を小さくすることにより、出力を増加させる。なお、駆動信号生成部52による駆動信号P1~P6の生成方法は限定されない。 The driving signal generator 52 generates pulse signals having a predetermined duty ratio and a predetermined frequency, and outputs the generated pulse signals to the drive circuit 6 as the driving signals P1 to P6. At this time, the drive signal generation unit 52 generates the drive signal P1 and the drive signal P4 (or the drive signal P6) and output with a phase difference, and output with a phase difference between the driving signal P3 and the driving signal P2 (or the driving signal P5). The waveforms of the drive signals P1 to P4 are similar to the waveforms shown in the waveform diagram of FIG. 6(b). The waveform of the driving signal P5 is similar to that of the driving signal P2, and the waveform of the driving signal P6 is similar to that of the driving signal P4. The drive signals P1-P6 are amplified by the drive circuit 6 and input to the gate terminals of the switching elements TR1-TR6, respectively. By providing a phase difference, the portion where the pulse of the drive signal P1 and the pulse of the drive signal P4 (P6) overlap and the portion where the pulse of the drive signal P3 and the pulse of the drive signal P2 (P5) overlap become small. Therefore, even if the pulse width is the same, the output can be made smaller than when no phase difference is provided. The drive signal generator 52 reduces the output by increasing the phase difference as the deviation between the current signal and the target current value increases. On the other hand, the drive signal generator 52 increases the output by decreasing the phase difference as the deviation is smaller. The method of generating the drive signals P1 to P6 by the drive signal generator 52 is not limited.

また、駆動信号生成部52は、目標設定部51より入力される目標電流値に基づいて、出力する駆動信号を変更する。駆動信号生成部52は、目標電流値をあらかじめ設定されている閾値と比較する。駆動信号生成部52は、目標電流値が閾値未満の場合、溶接電源装置A1(整流回路4)の出力電流が小さい状態(小出力状態)であると判断する。駆動信号生成部52は、小出力状態の場合には、駆動信号P1~P4を出力し、駆動信号P5~P6を出力しない。一方、駆動信号生成部52は、目標電流値が閾値以上の場合、溶接電源装置A1(整流回路4)の出力電流が大きい状態(大出力状態)であると判断する。駆動信号生成部52は、大出力状態の場合には、駆動信号P1,P3,P5,P6を出力し、駆動信号P2,P4を出力しない。つまり、駆動信号生成部52は、駆動信号P1,P3を常に出力するが、小出力状態の場合には駆動信号P2,P4を出力し、大出力状態の場合には駆動信号P5,P6を出力する。閾値は、小出力状態と大出力状態とを切り分けるための電流値が、実験やシミュレーションに基づいて設定される。具体的には、閾値は、第2の一次巻線32に電流を流した場合でも、漏れインダクタンスの不足による問題の発生が抑制できる状態を大出力状態とするように設定され、例えば、溶接電源装置A1の定格電流の50~60%程度の値が設定される。なお、閾値は限定されない。 Further, the drive signal generation unit 52 changes the drive signal to be output based on the target current value input from the target setting unit 51 . The drive signal generator 52 compares the target current value with a preset threshold value. When the target current value is less than the threshold value, drive signal generator 52 determines that the output current of welding power supply A1 (rectifier circuit 4) is small (small output state). In the small output state, the drive signal generator 52 outputs the drive signals P1 to P4 and does not output the drive signals P5 to P6. On the other hand, when the target current value is equal to or greater than the threshold value, drive signal generator 52 determines that the output current of welding power supply A1 (rectifier circuit 4) is large (high output state). In the high output state, the drive signal generator 52 outputs the drive signals P1, P3, P5 and P6 and does not output the drive signals P2 and P4. That is, the drive signal generator 52 always outputs the drive signals P1 and P3, outputs the drive signals P2 and P4 in the low output state, and outputs the drive signals P5 and P6 in the high output state. do. As for the threshold value, a current value for separating a low output state and a high output state is set based on experiments and simulations. Specifically, the threshold value is set so that the high output state is a state in which problems due to insufficient leakage inductance can be suppressed even when a current is passed through the second primary winding 32. For example, the welding power source A value of about 50 to 60% of the rated current of the device A1 is set. Note that the threshold is not limited.

なお、駆動信号生成部52は、電流センサ7より入力される電流信号に基づいて、小出力状態と大出力状態とを判断してもよい。また、駆動信号生成部52は、溶接電源装置A1(整流回路4)の出力電力に基づいて、小出力状態と大出力状態とを判断してもよい。また、駆動信号生成部52(ドライブ回路6)は、大出力状態の場合には、駆動信号P2をスイッチング素子TR2ではなく、スイッチング素子TR5に出力し、駆動信号P4をスイッチング素子TR4ではなく、スイッチング素子TR6に出力してもよい。 Note that the drive signal generator 52 may determine the low output state and the high output state based on the current signal input from the current sensor 7 . Further, drive signal generator 52 may determine the low output state and the high output state based on the output power of welding power supply A1 (rectifier circuit 4). Further, in the high output state, the drive signal generator 52 (drive circuit 6) outputs the drive signal P2 to the switching element TR5 instead of the switching element TR2, and outputs the drive signal P4 to the switching element TR4 instead of the switching element TR4. It may be output to element TR6.

駆動信号生成部52は、小出力状態の場合には、駆動信号P1~P4を出力して、スイッチング素子TR1~TR4を駆動させる。これにより、インバータ回路2は、第1の一次巻線31に高周波電流を流して励磁させる。一方、駆動信号生成部52は、大出力状態の場合には、P1,P3,P5,P6を出力して、スイッチング素子TR1,TR3,TR5,TR6を駆動させる。これにより、インバータ回路2は、第2の一次巻線32に高周波電流を流して励磁させる。 In the small output state, the drive signal generator 52 outputs the drive signals P1 to P4 to drive the switching elements TR1 to TR4. As a result, the inverter circuit 2 supplies a high-frequency current to the first primary winding 31 to excite it. On the other hand, in the high output state, the drive signal generator 52 outputs P1, P3, P5 and P6 to drive the switching elements TR1, TR3, TR5 and TR6. As a result, the inverter circuit 2 supplies a high-frequency current to the second primary winding 32 to excite it.

次に、溶接電源装置A1の作用効果について説明する。 Next, the effects of welding power supply A1 will be described.

本実施形態によると、トランス3は、二次巻線33に磁気結合する第1の一次巻線31および第2の一次巻線32を備えている。第1の一次巻線31は、第2の一次巻線32より、二次巻線33との結合度が低く、漏れインダクタンスが大きい。制御回路5は、小出力状態の場合には、駆動信号P1~P4を出力して、スイッチング素子TR1~TR4を駆動させる。これにより、インバータ回路2は、第1の一次巻線31に高周波電流を流して励磁させる。この場合、第2の一次巻線32を励磁させるより漏れインダクタンスを大きくできるので、漏れインダクタンスの不足による問題の発生を抑制できる。一方、制御回路5は、大出力状態の場合には、駆動信号P1,P3,P5,P6を出力して、スイッチング素子TR1,TR3,TR5,TR6を駆動させる。これにより、インバータ回路2は、第2の一次巻線32に高周波電流を流して励磁させる。この場合、第1の一次巻線31を励磁させるより漏れインダクタンスを小さくできるので、二次側に流れる電流の低下を抑制できる。したがって、溶接電源装置A1の最大出力電流の低下を抑制できる。 According to this embodiment, the transformer 3 comprises a first primary winding 31 and a second primary winding 32 magnetically coupled to a secondary winding 33 . The first primary winding 31 has a lower degree of coupling with the secondary winding 33 and a larger leakage inductance than the second primary winding 32 . In the small output state, the control circuit 5 outputs drive signals P1 to P4 to drive the switching elements TR1 to TR4. As a result, the inverter circuit 2 supplies a high-frequency current to the first primary winding 31 to excite it. In this case, since the leakage inductance can be made larger than when the second primary winding 32 is excited, problems due to insufficient leakage inductance can be suppressed. On the other hand, the control circuit 5 outputs drive signals P1, P3, P5 and P6 in the high output state to drive the switching elements TR1, TR3, TR5 and TR6. As a result, the inverter circuit 2 supplies a high-frequency current to the second primary winding 32 to excite it. In this case, since the leakage inductance can be made smaller than when the first primary winding 31 is excited, it is possible to suppress the decrease in the current flowing to the secondary side. Therefore, a decrease in the maximum output current of welding power supply A1 can be suppressed.

また、本実施形態によると、制御回路5は、位相シフト制御を行う。したがって、インバータ回路2は、ハイサイドのスイッチング素子TR1とスイッチング素子TR2(または、スイッチング素子TR5)とが同時にオンになる期間(図6(b)期間C参照)、および、ローサイドのスイッチング素子TR3とスイッチング素子TR4(または、スイッチング素子TR6)とが同時にオンになる期間を有する。漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギーによって、これらの期間に電流が循環されることで、インバータ回路2は、スイッチング素子TR1~TR6のゼロボルトスイッチングを実現できる。また、小出力状態では、漏れインダクタンスが大きい第1の一次巻線31が利用されるので、ゼロボルトスイッチングが行えない状態になることが抑制される。 Further, according to this embodiment, the control circuit 5 performs phase shift control. Therefore, the inverter circuit 2 has a period in which the high-side switching element TR1 and the switching element TR2 (or the switching element TR5) are simultaneously turned on (see period C in FIG. 6B), and a period in which the low-side switching element TR3 and It has a period in which the switching element TR4 (or the switching element TR6) is turned on at the same time. Energy stored in the leakage inductance causes current to circulate during these periods, allowing the inverter circuit 2 to achieve zero-volt switching of the switching elements TR1-TR6. In addition, in the low output state, the first primary winding 31 having a large leakage inductance is used, so that a state in which zero-volt switching cannot be performed is suppressed.

なお、本実施形態においては、溶接電源装置A1は、小出力状態の場合には第1の一次巻線31を励磁させ、大出力状態の場合には第2の一次巻線32を励磁させる場合について説明したが、これに限られない。溶接電源装置A1は、大出力状態の場合には、第1の一次巻線31および第2の一次巻線32の両方を励磁させてもよい。具体的には、駆動信号生成部52は、大出力状態の場合には、駆動信号P1~P6をすべて出力して、スイッチング素子TR1~TR6をすべて駆動させる。スイッチング素子TR2とスイッチング素子TR5とは同じ動作を行い、スイッチング素子TR4とスイッチング素子TR6とは同じ動作を行う。したがって、インバータ回路2は、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とに高周波電流を流し、第1の一次巻線31および第2の一次巻線32の両方を励磁させる。これにより、溶接電源装置A1は、大出力状態において、第2の一次巻線32だけを励磁させる場合と比較して、結合度をより高めることができる。したがって、溶接電源装置A1は、大出力状態において、漏れインダクタンスをより小さくできるので、二次側に流れる電流の低下をより抑制できる。この場合、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とは、二次巻線33との結合度が同程度であってもよい。したがって、図4に示すように、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とが二次巻線33から同じくらい離れた位置に配置されてもよい。 In this embodiment, the welding power source A1 excites the first primary winding 31 in the low output state, and excites the second primary winding 32 in the high output state. has been described, but it is not limited to this. Welding power supply A1 may excite both first primary winding 31 and second primary winding 32 in the high output state. Specifically, in the high output state, the drive signal generator 52 outputs all the drive signals P1 to P6 to drive all the switching elements TR1 to TR6. The switching element TR2 and the switching element TR5 perform the same operation, and the switching element TR4 and the switching element TR6 perform the same operation. Therefore, the inverter circuit 2 causes high-frequency current to flow through the first primary winding 31 and the second primary winding 32 to excite both the first primary winding 31 and the second primary winding 32 . As a result, welding power supply A1 can further increase the degree of coupling in the high output state, as compared with the case where only second primary winding 32 is excited. Therefore, the welding power source A1 can further reduce the leakage inductance in the high output state, thereby further suppressing the decrease in the current flowing to the secondary side. In this case, the first primary winding 31 and the second primary winding 32 may have the same degree of coupling with the secondary winding 33 . Thus, as shown in FIG. 4, the first primary winding 31 and the second primary winding 32 may be positioned equally distant from the secondary winding 33 .

〔第2実施形態〕
図5は、第2実施形態に係る溶接電源装置A2を説明するための図であり、溶接電源装置A2の全体構成を示す図である。同図において、溶接電源装置A1(図1参照)と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態にかかる溶接電源装置A2は、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32との切り替え方法が、溶接電源装置A1と異なる。
[Second embodiment]
FIG. 5 is a diagram for explaining the welding power supply A2 according to the second embodiment, and shows the overall configuration of the welding power supply A2. In the figure, elements identical or similar to those of the welding power source A1 (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. The welding power source A2 according to this embodiment differs from the welding power source A1 in the switching method between the first primary winding 31 and the second primary winding 32 .

本実施形態では、インバータ回路2は、スイッチング素子TR5およびスイッチング素子TR6(第3アーム)を備えていない。また、トランス3において、第2の一次巻線32は、第1の一次巻線31に対して並列に接続されている。すなわち、第2の一次巻線32の一方の入力端子が出力ラインC1に接続され、他方の入力端子が出力ラインC2に接続されている。そして、第2の一次巻線32には、スイッチ35が直列に接続されている。スイッチ35は、制御回路5によって、オンとオフとを切り替えられる。スイッチ35がオンの場合、第2の一次巻線32は第1の一次巻線31に並列接続した状態となる。一方、スイッチ35がオフの場合、第2の一次巻線32は第1の一次巻線31から切り離された状態となる。なお、スイッチ35は、半導体スイッチであってもよいし、機械的なスイッチであってもよい。 In this embodiment, the inverter circuit 2 does not include the switching element TR5 and the switching element TR6 (third arm). Also, in the transformer 3 , the second primary winding 32 is connected in parallel with the first primary winding 31 . That is, one input terminal of the second primary winding 32 is connected to the output line C1, and the other input terminal is connected to the output line C2. A switch 35 is connected in series to the second primary winding 32 . The switch 35 is switched on and off by the control circuit 5 . When the switch 35 is on, the second primary winding 32 is connected in parallel with the first primary winding 31 . On the other hand, when the switch 35 is off, the second primary winding 32 is disconnected from the first primary winding 31 . The switch 35 may be a semiconductor switch or a mechanical switch.

また、本実施形態では、制御回路5は、切替部53をさらに備えている。本実施形態の駆動信号生成部52は、小出力状態であるか大出力状態であるかにかかわらず、駆動信号P1~P4を出力する。切替部53は、目標設定部51より入力される目標電流値に基づいて、スイッチ35の切り替えを行う。切替部53は、第1実施形態の駆動信号生成部52と同様に、小出力状態であるか大出力状態であるかを判断する。切替部53は、小出力状態の場合には、スイッチ35をオフにする。この場合、インバータ回路2が出力する高周波電流は、第1の一次巻線31のみに流れて、第1の一次巻線31のみを励磁させる。一方、切替部53は、大出力状態の場合には、スイッチ35をオンにする。この場合、インバータ回路2が出力する高周波電流は、第1の一次巻線31と第2の一次巻線32とに流れて、第1の一次巻線31および第2の一次巻線32の両方を励磁させる。 Moreover, in this embodiment, the control circuit 5 further includes a switching section 53 . The drive signal generator 52 of this embodiment outputs the drive signals P1 to P4 regardless of whether it is in the low output state or the high output state. The switching section 53 switches the switch 35 based on the target current value input from the target setting section 51 . The switching unit 53 determines whether the output state is the low output state or the high output state, similarly to the drive signal generation unit 52 of the first embodiment. The switching unit 53 turns off the switch 35 in the low output state. In this case, the high-frequency current output by the inverter circuit 2 flows only through the first primary winding 31 and excites only the first primary winding 31 . On the other hand, the switching unit 53 turns on the switch 35 in the high output state. In this case, the high-frequency current output by the inverter circuit 2 flows through the first primary winding 31 and the second primary winding 32, causing both the first primary winding 31 and the second primary winding 32 to to excite

本実施形態によると、制御回路5は、小出力状態の場合には、スイッチ35をオフにして第1の一次巻線31のみを励磁させる。これにより、漏れインダクタンスの不足による問題の発生が抑制される。一方、制御回路5は、大出力状態の場合には、スイッチ35をオンにして第1の一次巻線31および第2の一次巻線32の両方を励磁させる。これにより、漏れインダクタンスが小さくなり、二次側に流れる電流の低下が抑制されるので、溶接電源装置A2の最大出力電流の低下を抑制できる。また、本実施形態においても、制御回路5が位相シフト制御を行うので、インバータ回路2はゼロボルトスイッチングを実現できる。 According to this embodiment, the control circuit 5 turns off the switch 35 and excites only the first primary winding 31 in the low output state. This suppresses the occurrence of problems due to insufficient leakage inductance. On the other hand, in the high output state, the control circuit 5 turns on the switch 35 to excite both the first primary winding 31 and the second primary winding 32 . This reduces the leakage inductance and suppresses the decrease in the current flowing through the secondary side, thereby suppressing the decrease in the maximum output current of the welding power source A2. Also in this embodiment, since the control circuit 5 performs phase shift control, the inverter circuit 2 can realize zero-volt switching.

なお、本実施形態においては、溶接電源装置A2は、小出力状態の場合には第1の一次巻線31を励磁させ、大出力状態の場合には第1の一次巻線31および第2の一次巻線32の両方を励磁させる場合について説明したが、これに限られない。溶接電源装置A2は、大出力状態の場合には、第2の一次巻線32のみを励磁させてもよい。具体的には、トランス3が第1の一次巻線31に直列接続するスイッチをさらに備え、切替部53が当該スイッチの切り替えも行ってもよい。 In this embodiment, the welding power supply A2 excites the first primary winding 31 in the low output state, and excites the first primary winding 31 and the second primary winding 31 in the high output state. Although the case where both primary windings 32 are excited has been described, the present invention is not limited to this. Welding power supply A2 may excite only second primary winding 32 in the high output state. Specifically, the transformer 3 may further include a switch connected in series with the first primary winding 31, and the switching unit 53 may also switch the switch.

上記第1~2実施形態においては、本発明を溶接電源装置に適用した場合について説明したが、これに限られない。本発明は、インバータ回路で直流電圧を高周波電圧に変換して、トランスで高周波電圧を変圧するすべての電源装置に適用可能である。 In the first and second embodiments described above, the case where the present invention is applied to the welding power source has been described, but the present invention is not limited to this. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to all power supply devices in which an inverter circuit converts a DC voltage into a high-frequency voltage and a transformer transforms the high-frequency voltage.

本発明に係る電源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The power supply device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the power supply device according to the present invention can be changed in various ways.

A1,A2:溶接電源装置、1:直流電源、2:インバータ回路、3:トランス、31:第1の一次巻線、32:第2の一次巻線、33:二次巻線、4:整流回路、5:制御回路 A1, A2: Welding power supply, 1: DC power supply, 2: Inverter circuit, 3: Transformer, 31: First primary winding, 32: Second primary winding, 33: Secondary winding, 4: Rectification circuit, 5: control circuit

Claims (6)

直流電源と、
前記直流電源から入力される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記高周波電圧を変圧するトランスと、
前記トランスによって変圧された高周波電圧を整流する整流回路と、
前記インバータ回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記トランスは、二次巻線と、前記二次巻線に磁気結合するように配置された第1の一次巻線と、前記第1の一次巻線より高い結合度で前記二次巻線に磁気結合するように配置された第2の一次巻線と、を備えており、
前記制御回路は、前記整流回路の出力電流が所定未満の場合は、前記第1の一次巻線を励磁させ、前記整流回路の出力電流が所定以上の場合は、前記第2の一次巻線を励磁させる、
電源装置。
a DC power supply;
an inverter circuit that converts a DC voltage input from the DC power supply into a high-frequency voltage;
a transformer that transforms the high-frequency voltage;
a rectifier circuit that rectifies the high-frequency voltage transformed by the transformer;
a control circuit that controls the inverter circuit;
with
The transformer includes a secondary winding, a first primary winding arranged to be magnetically coupled to the secondary winding, and a higher degree of coupling to the secondary winding than the first primary winding. a second primary winding arranged for magnetic coupling;
The control circuit excites the first primary winding when the output current of the rectifier circuit is less than a predetermined value, and excites the second primary winding when the output current of the rectifier circuit is greater than or equal to a predetermined value. to excite,
Power supply.
直流電源と、
前記直流電源から入力される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記高周波電圧を変圧するトランスと、
前記トランスによって変圧された高周波電圧を整流する整流回路と、
前記インバータ回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記トランスは、二次巻線と、前記二次巻線に磁気結合するように配置された第1の一次巻線および第2の一次巻線と、を備えており、
前記制御回路は、前記整流回路の出力電流が所定未満の場合は、前記第1の一次巻線のみを励磁させ、前記整流回路の出力電流が所定以上の場合は、前記第1の一次巻線および前記第2の一次巻線の両方を励磁させる、
電源装置。
a DC power supply;
an inverter circuit that converts a DC voltage input from the DC power supply into a high-frequency voltage;
a transformer that transforms the high-frequency voltage;
a rectifier circuit that rectifies the high-frequency voltage transformed by the transformer;
a control circuit that controls the inverter circuit;
with
the transformer comprises a secondary winding, a first primary winding and a second primary winding arranged to be magnetically coupled to the secondary winding;
The control circuit excites only the first primary winding when the output current of the rectifier circuit is less than a predetermined value, and excites the first primary winding when the output current of the rectifier circuit is greater than or equal to the predetermined value. and energizing both the second primary winding;
Power supply.
前記第1の一次巻線は、前記二次巻線に重ねて巻回されており、前記二次巻線との間隔の大きさにより、漏れインダクタンスが調整される、
請求項1または2に記載の電源装置。
The first primary winding is wound over the secondary winding, and the leakage inductance is adjusted by the size of the distance from the secondary winding.
The power supply device according to claim 1 or 2.
前記第1の一次巻線は、前記二次巻線に重ねて巻回されており、前記二次巻線との重なり面積により、漏れインダクタンスが調整される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の電源装置。
The first primary winding is wound so as to overlap the secondary winding, and the leakage inductance is adjusted by the overlapping area with the secondary winding.
The power supply device according to any one of claims 1 to 3.
前記インバータ回路は、前記直流電源の正極側に接続された2個のハイサイドスイッチング素子と、前記直流電源の負極側に接続された2個のローサイドスイッチング素子と、を備え、
前記制御回路は、前記2個のハイサイドスイッチング素子を同時にオンにさせ、または、前記2個のローサイドスイッチング素子を同時にオンにさせる、
請求項1ないし4のいずれかに記載の電源装置。
The inverter circuit includes two high-side switching elements connected to the positive electrode side of the DC power supply and two low-side switching elements connected to the negative electrode side of the DC power supply,
The control circuit turns on the two high-side switching elements at the same time, or turns on the two low-side switching elements at the same time.
The power supply device according to any one of claims 1 to 4.
前記インバータ回路は、直列接続された2個のスイッチング素子を有する第1アーム、第2アーム、および第3アームを備え、
前記制御回路は、前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を駆動させることで、前記第1の一次巻線を励磁させ、前記第1アームおよび前記第3アームの各スイッチング素子を駆動させることで、前記第2の一次巻線を励磁させる、
請求項1ないし5のいずれかに記載の電源装置。
The inverter circuit includes a first arm, a second arm, and a third arm having two switching elements connected in series,
The control circuit drives the switching elements of the first arm and the second arm to excite the first primary winding and drive the switching elements of the first arm and the third arm. exciting the second primary winding by causing
The power supply device according to any one of claims 1 to 5.
JP2021029943A 2021-02-26 2021-02-26 power supply Pending JP2022131146A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021029943A JP2022131146A (en) 2021-02-26 2021-02-26 power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021029943A JP2022131146A (en) 2021-02-26 2021-02-26 power supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022131146A true JP2022131146A (en) 2022-09-07

Family

ID=83153341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021029943A Pending JP2022131146A (en) 2021-02-26 2021-02-26 power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022131146A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4844674B2 (en) Switching power supply
US7388760B2 (en) Switching power supply circuit
US7242595B2 (en) Switching power supply circuit
US20080025052A1 (en) Switching power supply circuit
KR20000035380A (en) Switching power supply
JP2001314079A (en) Switching power supply circuit
KR100720305B1 (en) Switching power circuit and insulating converter transformer
KR100961763B1 (en) Switching power supply circuit
JP6667750B1 (en) DC-DC converter
JP2012010528A (en) Load driving device
US7298633B2 (en) Switching power supply circuit
JP4110477B2 (en) DC-DC converter
JP2004266976A (en) Power supply device
JPH0591736A (en) Power source circuit
JP2022131146A (en) power supply
JP2002262568A (en) Switching power circuit
JP6406330B2 (en) Power supply
JP2008048484A (en) Driving method of dc/ac converter
JP2001178127A (en) Switching power supply circuit
JP2006296054A (en) Switching power supply circuit
JP2022190981A (en) Power supply device
JP4218092B2 (en) Switching power supply circuit
JP2024060638A (en) Power Supplies
JP2005045961A (en) Dc converter
JP2022177970A (en) Power supply device