JP2023082523A - Power supply device - Google Patents

Power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP2023082523A
JP2023082523A JP2021196354A JP2021196354A JP2023082523A JP 2023082523 A JP2023082523 A JP 2023082523A JP 2021196354 A JP2021196354 A JP 2021196354A JP 2021196354 A JP2021196354 A JP 2021196354A JP 2023082523 A JP2023082523 A JP 2023082523A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
bridge circuit
duty ratio
power supply
supply device
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
JP2021196354A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
輝男 鎌倉
Teruo Kamakura
貴之 小林
Takayuki Kobayashi
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.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2021196354A priority Critical patent/JP2023082523A/en
Publication of JP2023082523A publication Critical patent/JP2023082523A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

To provide a power supply device capable of suppressing cyclic current of an input side circuit.SOLUTION: A power supply device comprises: a first bridge circuit; a transformer to whose first coil an AC voltage outputted from the first bridge circuit is inputted, and from whose second coil an induced AC voltage is outputted; a second bridge circuit that converts the AC voltage outputted from the second coil of the transformer into a DC voltage and outputs the resultant to a load; and a controller that controls a phase difference between a first drive pulse to be outputted to switch elements in the first bridge circuit and a second drive pulse to be outputted to switch elements in the second bridge circuit to control the DC voltage to be outputted from the second bridge circuit. The controller performs control of increasing or decreasing a duty ratio of the first drive pulse to be larger or lower than a standard value on the basis of a first voltage inputted to the first bridge circuit and a second voltage of the load.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.

特許文献1には、DAB(Dual Active Bridge)方式のDC-DCコンバータが記載されている。DABは、絶縁が可能であり、昇降圧動作、双方向電力変換が容易に可能である。 Patent Document 1 describes a DAB (Dual Active Bridge) type DC-DC converter. DAB can be isolated, and can easily perform step-up/step-down operation and bidirectional power conversion.

しかし、DABは、入力側(1次側)と出力側(2次側)との間の電圧差が大きい場合、入力側回路内に循環する電流が増大する特性がある。この特性は、出力電流の指令値である、入力側と出力側との間の位相差を0°にしても低下しない。 However, DAB has the characteristic that when the voltage difference between the input side (primary side) and the output side (secondary side) is large, the current circulating in the input side circuit increases. This characteristic does not deteriorate even if the phase difference between the input side and the output side, which is the command value of the output current, is 0°.

そのため、出力側垂下(短絡)等の著しい入出力電圧差が発生する条件では、電流が流れているほぼ全ての素子において、通常動作範囲時以上の電流増大が発生する。これにより、回路のストレスや損失の著しい増大が発生する問題がある。 Therefore, under conditions such as drooping (short circuit) on the output side, where a significant input-output voltage difference occurs, the current increases beyond the normal operating range in almost all elements in which current is flowing. As a result, there is a problem that circuit stress and loss significantly increase.

特許文献2には、アーム内のスイッチ素子の位相(相間の位相)を制御することで上記問題を解決する、スイッチング電源装置が記載されている。 Patent Literature 2 describes a switching power supply device that solves the above problem by controlling the phase (phase between phases) of switch elements in an arm.

米国特許第5027264号明細書U.S. Pat. No. 5,027,264 特開2018-26961号公報JP 2018-26961 A

3相の電源装置では、3相間の位相差が120°固定である。従って、特許文献2記載のスイッチング電源装置は、3相の場合に適用できない。 In a three-phase power supply, the phase difference between the three phases is fixed at 120°. Therefore, the switching power supply device described in Patent Document 2 cannot be applied to the three-phase case.

本発明は、入力側回路の循環電流を抑制できる、電源装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power supply device capable of suppressing a circulating current in an input-side circuit.

本発明の一態様の電源装置は、
各々がハイサイドのスイッチ素子及びローサイドのスイッチ素子を有する複数のアームを含み、直流電圧を交流電圧に変換して出力する、第1ブリッジ回路と、
第1巻線及び第2巻線を含み、前記第1ブリッジ回路から出力される交流電圧が前記第1巻線に入力され、誘起された交流電圧を前記第2巻線から出力する、変圧器と、
各々がハイサイドのスイッチ素子及びローサイドのスイッチ素子を有する複数のアームを含み、前記変圧器の前記第2巻線から出力される交流電圧を直流電圧に変換して負荷に出力する、第2ブリッジ回路と、
複数の第1駆動パルスを前記第1ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子に出力して、前記第1ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子をスイッチング動作させ、複数の第2駆動パルスを前記第2ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子に出力して、前記第2ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子をスイッチング動作させ、前記複数の第1駆動パルスと前記複数の第2駆動パルスとの間の位相差を制御することにより、前記第2ブリッジ回路から出力される直流電圧を制御する、制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1ブリッジ回路に入力される第1電圧及び前記負荷の第2電圧に基づいて、前記複数の第1駆動パルスのデューティ比を標準値よりも小さくする又は大きくする制御を行う、
ことを特徴とする。
A power supply device according to one embodiment of the present invention includes
a first bridge circuit including a plurality of arms each having a high-side switching element and a low-side switching element, and converting a DC voltage into an AC voltage for output;
A transformer including a first winding and a second winding, wherein an alternating voltage output from the first bridge circuit is input to the first winding and an induced alternating voltage is output from the second winding. and,
A second bridge that includes a plurality of arms each having a high-side switch element and a low-side switch element, and converts an AC voltage output from the second winding of the transformer to a DC voltage for output to a load. a circuit;
outputting a plurality of first drive pulses to the switch elements in the first bridge circuit to switch the switch elements in the first bridge circuit, and outputting a plurality of second drive pulses to the second bridge; output to the switch elements in the circuit to cause the switch elements in the second bridge circuit to perform a switching operation to determine the phase difference between the plurality of first drive pulses and the plurality of second drive pulses. a control unit that controls the DC voltage output from the second bridge circuit by controlling the
with
The control unit
Based on the first voltage input to the first bridge circuit and the second voltage of the load, control is performed to make the duty ratio of the plurality of first drive pulses smaller or larger than a standard value;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記第1電圧に対する前記第2電圧の比の値に基づいて、前記デューティ比を前記標準値よりも小さくする又は大きくする制御を行う、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The control unit
performing control to make the duty ratio smaller or larger than the standard value based on the value of the ratio of the second voltage to the first voltage;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記比の値が小さくなるほど、前記デューティ比を前記標準値よりも小さくする又は大きくする制御を行う、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The control unit
As the value of the ratio becomes smaller, control is performed such that the duty ratio is made smaller or larger than the standard value;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記比の値が1を含む予め定められた範囲内である場合には、前記デューティ比を前記標準値に維持する制御を行う、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The control unit
When the value of the ratio is within a predetermined range including 1, performing control to maintain the duty ratio at the standard value;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記位相差に応じて、前記デューティ比を調整する制御を行う、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The control unit
performing control to adjust the duty ratio according to the phase difference;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の各々は、3相ブリッジ回路であり、
前記変圧器は、3相変圧器であり、
前記制御部は、
前記第1ブリッジ回路の内の3個のアーム間及び前記第2ブリッジ回路の内の3個のアーム間の位相差を120°固定とする制御を行う、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
each of the first bridge circuit and the second bridge circuit is a three-phase bridge circuit,
The transformer is a three-phase transformer,
The control unit
Perform control to fix the phase difference between the three arms of the first bridge circuit and the three arms of the second bridge circuit at 120°;
It is characterized by

本発明の一態様の電源装置は、入力側回路の循環電流を抑制できるという効果を奏する。 The power supply device of one embodiment of the present invention has the effect of suppressing circulating current in the input-side circuit.

図1は、実施の形態の電源装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to an embodiment. 図2は、比較例の電源装置の1次側の各部の波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing waveforms of respective parts on the primary side of the power supply device of the comparative example. 図3は、実施の形態の電源装置の制御部の機能ブロックを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating functional blocks of a control unit of the power supply device according to the embodiment; 図4は、実施の形態の電源装置の、位相差が0°の場合のデューティ比の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a duty ratio of the power supply device according to the embodiment when the phase difference is 0°. 図5は、実施の形態の電源装置の、位相差が0°の場合のデューティ比の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the duty ratio of the power supply device according to the embodiment when the phase difference is 0°. 図6は、実施の形態の電源装置の1次側の各部の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing waveforms of respective parts on the primary side of the power supply device according to the embodiment. 図7は、実施の形態の、デューティ比と第1ブリッジ回路の出力交流電圧の実効値との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the duty ratio and the effective value of the output AC voltage of the first bridge circuit in the embodiment.

以下に、本発明の電源装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a power supply device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.

<実施の形態>
(全体構成)
図1は、実施の形態の電源装置の構成を示す図である。電源装置1は、DAB(Dual Active Bridge)方式であり、双方向のDC-DCコンバータである。実施の形態では、電源装置1は、電源2から出力されコンデンサ3で平滑化後の直流の電圧Vinの供給を受けて、直流の電圧Voutを負荷4に出力するものとする。
<Embodiment>
(overall structure)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to an embodiment. The power supply device 1 is of the DAB (Dual Active Bridge) type and is a bidirectional DC-DC converter. In the embodiment, the power supply device 1 receives the DC voltage Vin output from the power supply 2 and smoothed by the capacitor 3 , and outputs the DC voltage Vout to the load 4 .

電圧Vinが、本開示の「第1電圧」の一例に相当する。電圧Voutが、本開示の「第2電圧」の一例に相当する。 The voltage Vin corresponds to an example of the "first voltage" of the present disclosure. The voltage Vout corresponds to an example of the "second voltage" of the present disclosure.

電源装置1は、第1電圧センサ11と、1次側の第1ブリッジ回路12と、リアクトル13と、トランス14と、2次側の第2ブリッジ回路15と、コンデンサ16と、第2電圧センサ17と、制御部18と、を含む。 The power supply device 1 includes a first voltage sensor 11, a primary-side first bridge circuit 12, a reactor 13, a transformer 14, a secondary-side second bridge circuit 15, a capacitor 16, and a second voltage sensor. 17 and a control unit 18 .

第1電圧センサ11は、電圧Vinを検出して、制御部18に出力する。 The first voltage sensor 11 detects the voltage Vin and outputs it to the controller 18 .

第1ブリッジ回路12は、トランジスタTr1からTr4までを含む単相フルブリッジ回路である。 The first bridge circuit 12 is a single-phase full bridge circuit including transistors Tr1 to Tr4.

なお、実施の形態では、第1ブリッジ回路12は単相フルブリッジ回路としたが、本開示はこれに限定されない。第1ブリッジ回路12は、3個のアームを含む3相ブリッジ回路であっても良い。 Although the first bridge circuit 12 is a single-phase full bridge circuit in the embodiment, the present disclosure is not limited to this. The first bridge circuit 12 may be a three-phase bridge circuit including three arms.

本開示では、各トランジスタがMOSFETであることとしたが、これに限定されない。各トランジスタは、シリコンパワーデバイス、GaNパワーデバイス、SiCパワーデバイス(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))などでも良い。 Although each transistor is a MOSFET in the present disclosure, it is not limited to this. Each transistor may be a silicon power device, a GaN power device, a SiC power device (eg, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)), or the like.

各トランジスタは、積極的に電流を流すことができる寄生ダイオード(ボディダイオード)を有する、又は、逆並列にダイオードが接続されている。寄生ダイオードとは、MOSFETのバックゲートとソース及びドレインとの間のpn接合である。 Each transistor has a parasitic diode (body diode) that allows current to actively flow, or has a diode connected in anti-parallel. A parasitic diode is a pn junction between the back gate and the source and drain of a MOSFET.

トランジスタTr1のソースは、トランジスタTr2のドレインに電気的に接続されている。トランジスタTr1のドレインは、トランジスタTr3のドレインに電気的に接続されている。トランジスタTr3のソースは、トランジスタTr4のドレインに電気的に接続されている。トランジスタTr2のソースは、トランジスタTr4のソースに電気的に接続されている。 The source of transistor Tr1 is electrically connected to the drain of transistor Tr2. A drain of the transistor Tr1 is electrically connected to a drain of the transistor Tr3. The source of transistor Tr3 is electrically connected to the drain of transistor Tr4. The source of transistor Tr2 is electrically connected to the source of transistor Tr4.

トランジスタTr1からTr4までの各々が、本開示の「スイッチ素子」の一例に相当する。 Each of the transistors Tr1 to Tr4 corresponds to an example of the "switch element" of the present disclosure.

トランジスタTr1及びTr3の各々が、本開示の「ハイサイドのスイッチ素子」の一例に相当する。トランジスタTr2及びTr4の各々が、本開示の「ローサイドのスイッチ素子」の一例に相当する。 Each of the transistors Tr1 and Tr3 corresponds to an example of the "high-side switch element" of the present disclosure. Each of the transistors Tr2 and Tr4 corresponds to an example of the "low-side switch element" of the present disclosure.

トランジスタTr1及びTr2が、本開示の「アーム」の一例に相当する。同様に、トランジスタTr3及びTr4が、本開示の「アーム」の一例に相当する。 The transistors Tr1 and Tr2 correspond to an example of the "arm" of the present disclosure. Similarly, the transistors Tr3 and Tr4 correspond to an example of the "arm" of the present disclosure.

トランジスタTr1のドレインとトランジスタTr3のドレインとの接続点が、第1ブリッジ回路12の一方の入力端子12aである。トランジスタTr2のソースとトランジスタTr4のソースとの接続点が、第1ブリッジ回路12の他方の入力端子12bである。 One input terminal 12a of the first bridge circuit 12 is a connection point between the drain of the transistor Tr1 and the drain of the transistor Tr3. The other input terminal 12b of the first bridge circuit 12 is a connection point between the source of the transistor Tr2 and the source of the transistor Tr4.

トランジスタTr1のソースとトランジスタTr2のドレインとの接続点が、第1ブリッジ回路12の一方の出力端子12cである。トランジスタTr3のソースとトランジスタTr4のドレインとの接続点が、第1ブリッジ回路12の他方の出力端子12dである。 One output terminal 12c of the first bridge circuit 12 is a connection point between the source of the transistor Tr1 and the drain of the transistor Tr2. The other output terminal 12d of the first bridge circuit 12 is a connection point between the source of the transistor Tr3 and the drain of the transistor Tr4.

入力端子12aは、コンデンサ3の一端(高電位側端)に電気的に接続されている。入力端子12bは、コンデンサ3の他端(低電位側端)に電気的に接続されている。 The input terminal 12a is electrically connected to one end (high potential side end) of the capacitor 3 . The input terminal 12b is electrically connected to the other end (low potential side end) of the capacitor 3 .

入力端子12aと入力端子12bとの間には、電圧Vinが供給される。 A voltage Vin is supplied between the input terminal 12a and the input terminal 12b.

リアクトル13の一端は、出力端子12cに電気的に接続されている。なお、実施の形態では、リアクトル13を1次側に配置したが、本開示はこれに限定されない。リアクトル13は、2次側に配置しても良いし、1次側及び2次側の両方に配置しても良い。 One end of the reactor 13 is electrically connected to the output terminal 12c. Although the reactor 13 is arranged on the primary side in the embodiment, the present disclosure is not limited to this. The reactor 13 may be arranged on the secondary side, or may be arranged on both the primary side and the secondary side.

トランス14は、第1巻線14aと、第2巻線14bと、コア14cと、を含む。第1巻線14a及び第2巻線14bは、コア14cに巻回されている。 The transformer 14 includes a first winding 14a, a second winding 14b, and a core 14c. The first winding 14a and the second winding 14b are wound around the core 14c.

トランス14が、本開示の「変圧器」の一例に相当する。 The transformer 14 corresponds to an example of the "transformer" of the present disclosure.

なお、実施の形態では、トランス14は単相トランスとしたが、本開示はこれに限定されない。トランス14は、第1ブリッジ回路12及び第2ブリッジ回路15が3相ブリッジ回路である場合には、3相トランスとすると良い。 Although the transformer 14 is a single-phase transformer in the embodiment, the present disclosure is not limited to this. The transformer 14 is preferably a three-phase transformer when the first bridge circuit 12 and the second bridge circuit 15 are three-phase bridge circuits.

第1巻線14aと第2巻線14bとの巻数比は、1:1が例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The turns ratio between the first winding 14a and the second winding 14b is exemplified as 1:1, but the present disclosure is not limited to this.

第1巻線14aの一端は、リアクトル13の他端に電気的に接続されている。第1巻線14aの他端は、出力端子12dに電気的に接続されている。 One end of the first winding 14 a is electrically connected to the other end of the reactor 13 . The other end of the first winding 14a is electrically connected to the output terminal 12d.

第1ブリッジ回路12は、電圧Vin、又は、電圧-Vinを、出力端子12cと出力端子12dとの間に出力する。 The first bridge circuit 12 outputs the voltage Vin or the voltage -Vin between the output terminal 12c and the output terminal 12d.

例えば、第1ブリッジ回路12は、トランジスタTr1及びトランジスタTr4がオン状態、且つ、トランジスタTr2及びトランジスタTr3がオフ状態に制御されている場合、電圧Vinを、出力端子12cと出力端子12dとの間に出力する。 For example, when the transistors Tr1 and Tr4 are turned on and the transistors Tr2 and Tr3 are turned off, the first bridge circuit 12 applies the voltage Vin between the output terminals 12c and 12d. Output.

また例えば、第1ブリッジ回路12は、トランジスタTr1及びトランジスタTr4がオフ状態、且つ、トランジスタTr2及びトランジスタTr3がオン状態に制御されている場合、電圧-Vinを、出力端子12cと出力端子12dとの間に出力する。 For example, when the transistors Tr1 and Tr4 are controlled to be off and the transistors Tr2 and Tr3 are controlled to be on, the first bridge circuit 12 applies the voltage -Vin between the output terminals 12c and 12d. output between

第2ブリッジ回路15は、トランジスタTr5からTr8までを含む単相フルブリッジ回路である。 The second bridge circuit 15 is a single-phase full bridge circuit including transistors Tr5 to Tr8.

なお、実施の形態では、第2ブリッジ回路15は単相フルブリッジ回路としたが、本開示はこれに限定されない。第2ブリッジ回路15は、3個のアームを含む3相ブリッジ回路であっても良い。 Although the second bridge circuit 15 is a single-phase full bridge circuit in the embodiment, the present disclosure is not limited to this. The second bridge circuit 15 may be a three-phase bridge circuit including three arms.

トランジスタTr5のソースは、トランジスタTr6のドレインに電気的に接続されている。トランジスタTr5のドレインは、トランジスタTr7のドレインに電気的に接続されている。トランジスタTr7のソースは、トランジスタTr8のドレインに電気的に接続されている。トランジスタTr6のソースは、トランジスタTr8のソースに電気的に接続されている。 The source of transistor Tr5 is electrically connected to the drain of transistor Tr6. A drain of the transistor Tr5 is electrically connected to a drain of the transistor Tr7. The source of transistor Tr7 is electrically connected to the drain of transistor Tr8. The source of transistor Tr6 is electrically connected to the source of transistor Tr8.

トランジスタTr5からTr8までの各々が、本開示の「スイッチ素子」の一例に相当する。 Each of the transistors Tr5 to Tr8 corresponds to an example of the "switch element" of the present disclosure.

トランジスタTr5及びTr7の各々が、本開示の「ハイサイドのスイッチ素子」の一例に相当する。トランジスタTr6及びTr8の各々が、本開示の「ローサイドのスイッチ素子」の一例に相当する。 Each of the transistors Tr5 and Tr7 corresponds to an example of the "high-side switch element" of the present disclosure. Each of the transistors Tr6 and Tr8 corresponds to an example of the "low-side switch element" of the present disclosure.

トランジスタTr5及びTr6が、本開示の「アーム」の一例に相当する。同様に、トランジスタTr7及びTr8が、本開示の「アーム」の一例に相当する。 Transistors Tr5 and Tr6 correspond to an example of the "arm" of the present disclosure. Similarly, the transistors Tr7 and Tr8 correspond to an example of the "arm" of the present disclosure.

トランジスタTr5のソースとトランジスタTr6のドレインとの接続点が、第2ブリッジ回路15の一方の入力端子15aである。トランジスタTr7のソースとトランジスタTr8のドレインとの接続点が、第2ブリッジ回路15の他方の入力端子15bである。 One input terminal 15a of the second bridge circuit 15 is a connection point between the source of the transistor Tr5 and the drain of the transistor Tr6. The other input terminal 15b of the second bridge circuit 15 is a connection point between the source of the transistor Tr7 and the drain of the transistor Tr8.

トランジスタTr5のドレインとトランジスタTr7のドレインとの接続点が、第2ブリッジ回路15の一方の出力端子15cである。トランジスタTr6のソースとトランジスタTr8のソースとの接続点が、第2ブリッジ回路15の他方の出力端子15dである。 One output terminal 15c of the second bridge circuit 15 is a connection point between the drain of the transistor Tr5 and the drain of the transistor Tr7. The other output terminal 15d of the second bridge circuit 15 is a connection point between the source of the transistor Tr6 and the source of the transistor Tr8.

入力端子15aは、第2巻線14bの一端に電気的に接続されている。入力端子15bは、第2巻線14bの他端に電気的に接続されている。 The input terminal 15a is electrically connected to one end of the second winding 14b. The input terminal 15b is electrically connected to the other end of the second winding 14b.

出力端子15cは、コンデンサ16の一端(高電位側端)に電気的に接続されている。出力端子15dは、コンデンサ16の他端(低電位側端)に電気的に接続されている。 The output terminal 15c is electrically connected to one end (high potential side end) of the capacitor 16 . The output terminal 15d is electrically connected to the other end (low potential side end) of the capacitor 16 .

コンデンサ16の電圧が、電圧Voutである。コンデンサ16の一端(高電位側端)は、負荷4の一端(高電位側端)に電気的に接続されている。コンデンサ16の他端(低電位側端)は、負荷4の他端(低電位側端)に電気的に接続されている。 The voltage across capacitor 16 is voltage Vout. One end (high potential side end) of the capacitor 16 is electrically connected to one end (high potential side end) of the load 4 . The other end (low potential side end) of the capacitor 16 is electrically connected to the other end (low potential side end) of the load 4 .

第2電圧センサ17は、電圧Voutを検出して、制御部18に出力する。 The second voltage sensor 17 detects the voltage Vout and outputs it to the controller 18 .

制御部18は、第1ブリッジ回路12及び第2ブリッジ回路15を制御する。 The control section 18 controls the first bridge circuit 12 and the second bridge circuit 15 .

例えば、制御部18は、トランジスタTr1からTr8までのスイッチング周波数を同一、且つ、デューティ比を0.5に制御することが例示される。 For example, the control unit 18 controls the switching frequencies of the transistors Tr1 to Tr8 to be the same and the duty ratio to 0.5.

デューティ比は、制御の1周期に対するスイッチ素子のオン時間(又はオフ時間)の比率である。本開示では、デューティ比は、制御の1周期に対するハイサイドのトランジスタTr1及びTr3のオン時間(ローサイドのトランジスタTr2及びTr4のオフ時間)とする。 The duty ratio is the ratio of the ON time (or OFF time) of the switch element to one cycle of control. In the present disclosure, the duty ratio is the on-time of the high-side transistors Tr1 and Tr3 (the off-time of the low-side transistors Tr2 and Tr4) for one cycle of control.

また、DABでは、入力側ブリッジ回路と出力側ブリッジ回路との間の位相差が出力電流の指令値である。従って、制御部18は、第1ブリッジ回路12と第2ブリッジ回路15との間の位相差を制御することにより、出力電流(電力)を制御する。 In DAB, the phase difference between the input side bridge circuit and the output side bridge circuit is the command value of the output current. Therefore, the control section 18 controls the output current (power) by controlling the phase difference between the first bridge circuit 12 and the second bridge circuit 15 .

(比較例の制御)
特許文献1では、駆動パルス(ゲート信号)のデューティ比が0.5(以降、「標準値」と称する)とされている。
(Control of Comparative Example)
In Patent Document 1, the duty ratio of the drive pulse (gate signal) is set to 0.5 (hereinafter referred to as "standard value").

図2は、比較例の電源装置の1次側の各部の波形を示す図である。図2は、負荷4が短絡状態(電圧Voutが0V)、且つ、トランジスタTr1からTr8までのデューティ比が標準値の場合の、電源装置1の1次側の各部の波形を示す図である。なお、負荷4が短絡状態であり、トランジスタTr5からTr8までのゲート信号は、どのようになっていても結果に差異が発生しない(入力端子15a及び入力端子15b側に電圧が発生しない)ので、図示及び説明を省略する。 FIG. 2 is a diagram showing waveforms of respective parts on the primary side of the power supply device of the comparative example. FIG. 2 is a diagram showing waveforms of respective parts on the primary side of the power supply device 1 when the load 4 is short-circuited (voltage Vout is 0 V) and the duty ratios of the transistors Tr1 to Tr8 are standard values. It should be noted that the load 4 is in a short-circuited state, and the gate signals from the transistors Tr5 to Tr8 do not produce any difference in results (no voltage is generated on the input terminals 15a and 15b). Illustration and description are omitted.

波形101は、トランジスタTr1のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形102は、トランジスタTr2のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形103は、トランジスタTr3のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形104は、トランジスタTr4のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形105は、リアクトル13に印加される電圧を示す。波形106は、リアクトル13に流れる電流を示す。 A waveform 101 indicates a drive pulse input to the gate of the transistor Tr1. A waveform 102 represents a drive pulse input to the gate of the transistor Tr2. A waveform 103 represents a drive pulse input to the gate of the transistor Tr3. A waveform 104 indicates a drive pulse input to the gate of the transistor Tr4. A waveform 105 indicates the voltage applied to the reactor 13 . A waveform 106 indicates the current flowing through the reactor 13 .

なお、図2では、デッドタイムの記載を省略している。 Note that the description of the dead time is omitted in FIG.

タイミングtからタイミングtまでの期間が、制御の1周期である。トランジスタTr1からTr8までのデューティ比が標準値の場合であるので、タイミングtからタイミングtまでの期間と、タイミングtからタイミングtまでの期間と、は同じ長さである。 A period from timing t0 to timing t2 is one cycle of control. Since the duty ratios of transistors Tr1 to Tr8 are standard values, the period from timing t0 to timing t1 and the period from timing t1 to timing t2 have the same length.

タイミングtにおいて、波形101で示すように、トランジスタTr1のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形102で示すように、トランジスタTr2のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形103で示すように、トランジスタTr3のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形104で示すように、トランジスタTr4のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。 At timing t0 , as indicated by a waveform 101, a high level drive pulse is input to the gate of the transistor Tr1. As indicated by waveform 102, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr2. As indicated by waveform 103, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr3. As indicated by waveform 104, a high-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr4.

このとき、波形105で示すように、リアクトル13には、電圧Vinが印加される。従って、波形106で示すように、リアクトル13に流れるリアクトル電流は、直線状に増加する。 At this time, as indicated by waveform 105 , voltage Vin is applied to reactor 13 . Therefore, as indicated by waveform 106, the reactor current flowing through reactor 13 increases linearly.

タイミングtにおいて、波形101で示すように、トランジスタTr1のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形102で示すように、トランジスタTr2のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形103で示すように、トランジスタTr3のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形104で示すように、トランジスタTr4のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。 At timing t1 , as indicated by waveform 101, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr1. As indicated by waveform 102, a high-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr2. As indicated by a waveform 103, a high level drive pulse is input to the gate of the transistor Tr3. As indicated by waveform 104, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr4.

このとき、波形105で示すように、リアクトル13には、電圧-Vinが印加される。従って、波形106で示すように、リアクトル13に流れるリアクトル電流は、直線状に減少する。 At this time, a voltage -Vin is applied to the reactor 13 as indicated by a waveform 105 . Therefore, as indicated by a waveform 106, the reactor current flowing through the reactor 13 linearly decreases.

比較例は、電圧Vinに対する電圧Voutの比の値が小さい場合(或いは、電圧Vinと電圧Voutとの間の電圧差が大きい場合)に、波形105で示すように、1周期の全体にわたって、リアクトル13に電圧を印加する。従って、比較例では、波形106で示すように、リアクトル13に大きなリアクトル電流(循環電流)が流れる。 In the comparative example, when the ratio of the voltage Vout to the voltage Vin is small (or when the voltage difference between the voltage Vin and the voltage Vout is large), the reactor 13 is energized. Therefore, in the comparative example, a large reactor current (circulating current) flows through the reactor 13 as indicated by the waveform 106 .

(実施の形態の制御)
実施の形態では、制御部18は、電圧Vinに対する電圧Voutの比の値(以降、「入出力電圧比」と称する場合がある)に基づいて、1次側のトランジスタTr1からTr4までに与える駆動パルスのデューティ比を標準値よりも小さく、或いは、大きくする。
(Control of embodiment)
In the embodiment, the control unit 18 drives the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side based on the ratio of the voltage Vout to the voltage Vin (hereinafter sometimes referred to as "input/output voltage ratio"). The pulse duty ratio is made smaller or larger than the standard value.

なお、リアクトル13に電圧が印加される期間の観点では、駆動パルスのデューティ比を標準値よりも小さくすることと、大きくすることとは、等価である。例えば、駆動パルスのデューティ比を0.9にする場合と、駆動パルスのデューティ比を0.1にする場合とは、リアクトル13に電圧が印加される期間が同じになるので、等価である。 From the viewpoint of the period during which the voltage is applied to the reactor 13, making the duty ratio of the driving pulse smaller than the standard value is equivalent to making it larger. For example, setting the duty ratio of the drive pulse to 0.9 and setting the duty ratio of the drive pulse to 0.1 are equivalent because the period during which the voltage is applied to the reactor 13 is the same.

図3は、実施の形態の電源装置の制御部の機能ブロックを示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating functional blocks of a control unit of the power supply device according to the embodiment;

制御部18は、偏差算出部21と、位相差算出部22と、デューティ比算出部23と、信号出力部24と、パルス生成部25と、1次側パルス駆動部26と、2次側パルス駆動部27と、を含む。 The control unit 18 includes a deviation calculation unit 21, a phase difference calculation unit 22, a duty ratio calculation unit 23, a signal output unit 24, a pulse generation unit 25, a primary side pulse drive unit 26, and a secondary side pulse and a drive unit 27 .

偏差算出部21は、電圧指令値Vcomから電圧Voutを減算することにより、電圧指令値Vcomと電圧Voutとの間の偏差εを算出する。 The deviation calculator 21 calculates a deviation ε between the voltage command value Vcom and the voltage Vout by subtracting the voltage Vout from the voltage command value Vcom.

位相差算出部22は、偏差εに基づいて、1次側の第1ブリッジ回路12と2次側の第2ブリッジ回路15との間の位相差φを算出する。先に説明したように、DABでは、1次側の第1ブリッジ回路12と2次側の第2ブリッジ回路15との間の位相差φによって、電圧Vout及び出力電流Ioutが制御される。 The phase difference calculator 22 calculates the phase difference φ between the first bridge circuit 12 on the primary side and the second bridge circuit 15 on the secondary side based on the deviation ε. As described above, in DAB, the voltage Vout and the output current Iout are controlled by the phase difference φ between the first bridge circuit 12 on the primary side and the second bridge circuit 15 on the secondary side.

デューティ比算出部23は、電圧Vin及び電圧Voutに基づき、位相差φを加味し、デューティ比を算出する。 The duty ratio calculator 23 calculates the duty ratio based on the voltage Vin and the voltage Vout, taking into consideration the phase difference φ.

図4及び図5は、実施の形態の電源装置の、位相差が0°の場合のデューティ比の一例を示す図である。 4 and 5 are diagrams showing an example of the duty ratio of the power supply device according to the embodiment when the phase difference is 0°.

図4において、波形111は、1次側のトランジスタTr1からTr4までに入力される駆動パルスのデューティ比を標準値よりも小さくする場合の、入出力電圧比とデューティ比との関係の一例を示す。波形112は、1次側のトランジスタTr1からTr4までに入力される駆動パルスのデューティ比を標準値よりも大きくする場合の、入出力電圧比とデューティ比との関係の一例を示す。 In FIG. 4, a waveform 111 shows an example of the relationship between the input/output voltage ratio and the duty ratio when the duty ratio of the drive pulse input to the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side is made smaller than the standard value. . A waveform 112 shows an example of the relationship between the input/output voltage ratio and the duty ratio when the duty ratio of the drive pulse input to the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side is made larger than the standard value.

デューティ比算出部23は、波形111及び112に示すように、入出力電圧比が1.0から0.9までの間は、不感帯113としても良い。 As shown by waveforms 111 and 112 , the duty ratio calculator 23 may set the input/output voltage ratio between 1.0 and 0.9 as a dead zone 113 .

デューティ比算出部23は、入出力電圧比が1.0から0.9までの間は、デューティ比を0.5(標準値)とすることが、例示される。 As an example, the duty ratio calculator 23 sets the duty ratio to 0.5 (standard value) when the input/output voltage ratio is between 1.0 and 0.9.

波形111で示すように、デューティ比算出部23は、入出力電圧比が0.9よりも小さくなるほど、デューティ比を小さくすることが、例示される。 As shown by a waveform 111, the duty ratio calculator 23 reduces the duty ratio as the input/output voltage ratio becomes smaller than 0.9.

波形111で示すように、デューティ比算出部23は、デューティ比を直線状に減少させているが、本開示はこれに限定されない。デューティ比算出部23は、デューティ比を単調減少させると良い。 As indicated by the waveform 111, the duty ratio calculator 23 linearly decreases the duty ratio, but the present disclosure is not limited to this. It is preferable that the duty ratio calculation unit 23 monotonically decrease the duty ratio.

波形112で示すように、デューティ比算出部23は、入出力電圧比が0.9よりも小さくなるほど、デューティ比を大きくすることが、例示される。 As shown by a waveform 112, the duty ratio calculator 23 increases the duty ratio as the input/output voltage ratio becomes smaller than 0.9.

波形112で示すように、デューティ比算出部23は、デューティ比を直線状に増加させているが、本開示はこれに限定されない。デューティ比算出部23は、デューティ比を単調増加させると良い。 As shown by the waveform 112, the duty ratio calculator 23 linearly increases the duty ratio, but the present disclosure is not limited to this. It is preferable that the duty ratio calculation unit 23 monotonically increases the duty ratio.

図5において、波形116は、1次側のトランジスタTr1からTr4までに入力される駆動パルスのデューティ比を標準値よりも小さくする場合の、入出力電圧比とデューティ比との関係の一例を示す。波形117は、1次側のトランジスタTr1からTr4までに入力される駆動パルスのデューティ比を標準値よりも大きくする場合の、入出力電圧比とデューティ比との関係の一例を示す。 In FIG. 5, a waveform 116 shows an example of the relationship between the input/output voltage ratio and the duty ratio when the duty ratio of the drive pulse input to the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side is made smaller than the standard value. . A waveform 117 shows an example of the relationship between the input/output voltage ratio and the duty ratio when the duty ratio of the drive pulse input to the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side is made larger than the standard value.

波形116で示すように、デューティ比算出部23は、入出力電圧比が1.0よりも小さくなるほど、デューティ比を小さくすることが、例示される。 As shown by a waveform 116, the duty ratio calculator 23 reduces the duty ratio as the input/output voltage ratio becomes smaller than 1.0.

波形116で示すように、デューティ比算出部23は、デューティ比を直線状に減少させているが、本開示はこれに限定されない。デューティ比算出部23は、デューティ比を単調減少させると良い。 As shown by the waveform 116, the duty ratio calculator 23 linearly decreases the duty ratio, but the present disclosure is not limited to this. It is preferable that the duty ratio calculation unit 23 monotonically decrease the duty ratio.

波形117で示すように、デューティ比算出部23は、入出力電圧比が1.0よりも小さくなるほど、デューティ比を大きくすることが、例示される。 As shown by a waveform 117, the duty ratio calculator 23 increases the duty ratio as the input/output voltage ratio becomes smaller than 1.0.

波形117で示すように、デューティ比算出部23は、デューティ比を直線状に増加させているが、本開示はこれに限定されない。デューティ比算出部23は、デューティ比を単調増加させると良い。 As shown by the waveform 117, the duty ratio calculator 23 linearly increases the duty ratio, but the present disclosure is not limited to this. It is preferable that the duty ratio calculation unit 23 monotonically increases the duty ratio.

デューティ比算出部23は、波形116及び117に示すように、不感帯113(図4参照)を無くしても良い。 The duty ratio calculator 23 may eliminate the dead zone 113 (see FIG. 4), as shown by waveforms 116 and 117 .

ところで、位相差φが0°でない場合というのは、負荷4側に電力を出力することが要求されている場合である。 By the way, the case where the phase difference φ is not 0° means the case where power is required to be output to the load 4 side.

そこで、デューティ比算出部23は、位相差φに応じた値を波形111又は116に加算し、デューティ比を標準値に近づける方向に調整(図4の矢印114及び図5の矢印118参照)しても良い。 Therefore, the duty ratio calculator 23 adds a value corresponding to the phase difference φ to the waveform 111 or 116, and adjusts the duty ratio so as to approach the standard value (see arrow 114 in FIG. 4 and arrow 118 in FIG. 5). can be

また、デューティ比算出部23は、位相差φに応じた値を波形112又は117から減算し、デューティ比を標準値に近づける方向に調整(図4の矢印115及び図5の矢印119参照)しても良い。 Further, the duty ratio calculator 23 subtracts a value corresponding to the phase difference φ from the waveform 112 or 117, and adjusts the duty ratio so as to approach the standard value (see arrow 115 in FIG. 4 and arrow 119 in FIG. 5). can be

再び図3を参照すると、信号出力部24は、デューティ比算出部23によって算出されたデューティ比を夫々有するとともに、互いの間に位相差φを有する、第1信号S1及び第2信号S2を出力する。第1信号S1は、1次側のトランジスタTr1からTr4までのゲートに入力される駆動パルスの基になる基準信号である。第2信号S2は、2次側のトランジスタTr5からTr8までのゲートに入力される駆動パルスの基になる基準信号である。 Referring to FIG. 3 again, the signal output unit 24 outputs the first signal S1 and the second signal S2 each having the duty ratio calculated by the duty ratio calculation unit 23 and having a phase difference φ between them. do. The first signal S1 is a reference signal that serves as a basis for drive pulses input to the gates of the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side. The second signal S2 is a reference signal that is the basis of the drive pulse that is input to the gates of the transistors Tr5 to Tr8 on the secondary side.

パルス生成部25は、第1信号S1に基づいて、1次側のトランジスタTr1からTr4までのゲートに入力される波形を夫々有する4つのパルスを含む第1パルス群S3を生成する。パルス生成部25は、第2信号S2に基づいて、2次側のトランジスタTr5からTr8までのゲートに入力される波形を夫々有する4つのパルスを含む第2パルス群S4を生成する。 Based on the first signal S1, the pulse generator 25 generates a first pulse group S3 including four pulses each having a waveform input to the gates of the transistors Tr1 to Tr4 on the primary side. Based on the second signal S2, the pulse generator 25 generates a second pulse group S4 including four pulses each having a waveform to be input to the gates of the transistors Tr5 to Tr8 on the secondary side.

1次側パルス駆動部26は、第1パルス群S3の電圧レベルを変換した第1駆動パルス群S5を、トランジスタTr1からTr4までのゲートに出力する。 The primary side pulse driving section 26 outputs the first driving pulse group S5 obtained by converting the voltage level of the first pulse group S3 to the gates of the transistors Tr1 to Tr4.

2次側パルス駆動部27は、第2パルス群S4の電圧レベルを変換した第2駆動パルス群S6を、トランジスタTr5からTr8までのゲートに出力する。 The secondary pulse driving section 27 outputs the second driving pulse group S6 obtained by converting the voltage level of the second pulse group S4 to the gates of the transistors Tr5 to Tr8.

図6は、実施の形態の電源装置の1次側の各部の波形を示す図である。図6は、負荷4が短絡状態(電圧Voutが0V)、且つ、トランジスタTr1からTr8までのデューティ比が0.9(0.1と等価)の場合の、電源装置の1次側の各部の波形を示す図である。なお、負荷4が短絡状態であり、トランジスタTr5からTr8までのゲート信号は、どのようになっていても結果に差異が発生しない(入力端子15a及び入力端子15b側に電圧が発生しない)ので、図示及び説明を省略する。 FIG. 6 is a diagram showing waveforms of respective parts on the primary side of the power supply device according to the embodiment. FIG. 6 shows each part on the primary side of the power supply when the load 4 is short-circuited (voltage Vout is 0 V) and the duty ratio of the transistors Tr1 to Tr8 is 0.9 (equivalent to 0.1). FIG. 4 is a diagram showing waveforms; It should be noted that the load 4 is in a short-circuited state, and the gate signals from the transistors Tr5 to Tr8 do not produce any difference in results (no voltage is generated on the input terminals 15a and 15b). Illustration and description are omitted.

波形121は、トランジスタTr1のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形122は、トランジスタTr2のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形123は、トランジスタTr3のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形124は、トランジスタTr4のゲートに入力される駆動パルスを示す。波形125は、リアクトル13に印加される電圧を示す。波形126は、リアクトル13に流れる電流を示す。 A waveform 121 indicates a drive pulse input to the gate of the transistor Tr1. A waveform 122 represents a drive pulse input to the gate of the transistor Tr2. A waveform 123 represents a drive pulse input to the gate of the transistor Tr3. A waveform 124 represents the drive pulse input to the gate of the transistor Tr4. A waveform 125 indicates the voltage applied to the reactor 13 . A waveform 126 indicates the current flowing through the reactor 13 .

なお、図6では、デッドタイムの記載を省略している。 Note that the dead time is omitted in FIG.

タイミングt10からタイミングt14までの期間が、制御の1周期である。 A period from timing t10 to timing t14 is one cycle of control.

図6では、波形121から波形124までの位相は、比較例のままで変更していない。但し、本開示はこれに限定されない。波形121から波形124までの位相は、変更しても良い。 In FIG. 6, the phases from waveform 121 to waveform 124 are unchanged as in the comparative example. However, the present disclosure is not limited to this. The phases of waveforms 121 through 124 may be changed.

タイミングt10において、波形121で示すように、トランジスタTr1のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形122で示すように、トランジスタTr2のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形123で示すように、トランジスタTr3のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形124で示すように、トランジスタTr4のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。 At timing t10 , as indicated by waveform 121, a high-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr1. As indicated by waveform 122, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr2. As indicated by a waveform 123, a high level drive pulse is input to the gate of the transistor Tr3. As indicated by waveform 124, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr4.

このとき、波形125で示すように、リアクトル13には、電圧が印加されない。従って、波形126で示すように、リアクトル13に流れるリアクトル電流は、増加も減少もしない。 At this time, no voltage is applied to the reactor 13 as indicated by a waveform 125 . Therefore, as indicated by waveform 126, the reactor current flowing through reactor 13 neither increases nor decreases.

タイミングt11において、波形121で示すように、トランジスタTr1のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形122で示すように、トランジスタTr2のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形123で示すように、トランジスタTr3のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形124で示すように、トランジスタTr4のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。 At timing t11 , as indicated by waveform 121, a high-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr1. As indicated by waveform 122, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr2. As indicated by waveform 123, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr3. As indicated by waveform 124, a high level drive pulse is input to the gate of transistor Tr4.

このとき、波形125で示すように、リアクトル13には、電圧Vinが印加される。従って、波形126で示すように、リアクトル13に流れるリアクトル電流は、直線状に増加する。 At this time, a voltage Vin is applied to the reactor 13 as indicated by a waveform 125 . Therefore, as indicated by a waveform 126, the reactor current flowing through the reactor 13 increases linearly.

タイミングt12において、波形121で示すように、トランジスタTr1のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形122で示すように、トランジスタTr2のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形123で示すように、トランジスタTr3のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形124で示すように、トランジスタTr4のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。 At timing t12 , as indicated by waveform 121, a high-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr1. As indicated by waveform 122, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr2. As indicated by a waveform 123, a high level drive pulse is input to the gate of the transistor Tr3. As indicated by waveform 124, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr4.

このとき、波形125で示すように、リアクトル13には、電圧が印加されない。従って、波形126で示すように、リアクトル13に流れるリアクトル電流は、増加も減少もしない。 At this time, no voltage is applied to the reactor 13 as indicated by a waveform 125 . Therefore, as indicated by waveform 126, the reactor current flowing through reactor 13 neither increases nor decreases.

タイミングt13において、波形121で示すように、トランジスタTr1のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。波形122で示すように、トランジスタTr2のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形123で示すように、トランジスタTr3のゲートにハイレベルの駆動パルスが入力される。波形124で示すように、トランジスタTr4のゲートにローレベルの駆動パルスが入力される。 At timing t13 , as indicated by waveform 121, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr1. As indicated by a waveform 122, a high level driving pulse is input to the gate of the transistor Tr2. As indicated by a waveform 123, a high level drive pulse is input to the gate of the transistor Tr3. As indicated by waveform 124, a low-level drive pulse is input to the gate of transistor Tr4.

このとき、波形125で示すように、リアクトル13には、電圧-Vinが印加される。従って、波形126で示すように、リアクトル13に流れるリアクトル電流は、直線状に減少する。 At this time, as indicated by a waveform 125, the voltage -Vin is applied to the reactor 13. FIG. Therefore, as indicated by a waveform 126, the reactor current flowing through the reactor 13 linearly decreases.

実施の形態の電源装置1は、波形125で示すように、1周期の10分の2の期間だけ、リアクトル13に電圧を印加する。つまり、実施の形態の電源装置1は、比較例(図2の波形106参照)と比較して、リアクトル13に電圧が印加される期間を抑制できる。従って、実施の形態の電源装置1は、波形126で示すように、比較例と比較して、リアクトル13に流れるリアクトル電流を抑制できる。 Power supply device 1 according to the embodiment applies a voltage to reactor 13 only for a period of 2/10 of one cycle, as indicated by waveform 125 . That is, power supply device 1 according to the embodiment can suppress the period during which voltage is applied to reactor 13 as compared with the comparative example (see waveform 106 in FIG. 2). Therefore, the power supply device 1 of the embodiment can suppress the reactor current flowing through the reactor 13 as compared with the comparative example, as indicated by the waveform 126 .

図7は、実施の形態の、デューティ比と第1ブリッジ回路の出力交流電圧の実効値との関係を示す図である。1次側の第1ブリッジ回路12の出力交流電圧の実効値は、デューティ比が標準値(0.5)の場合の出力交流電圧の値を1として、正規化している。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the duty ratio and the effective value of the output AC voltage of the first bridge circuit in the embodiment. The effective value of the output AC voltage of the first bridge circuit 12 on the primary side is normalized by setting the value of the output AC voltage to 1 when the duty ratio is the standard value (0.5).

波形131に示すように、デューティ比が標準値から大きくなるほど又は小さくなるほど、1次側の第1ブリッジ回路12の出力交流電圧の実効値は、小さくなる。つまり、デューティ比が標準値から大きくなるほど又は小さくなるほど、リアクトル13に印加される電圧の実効値が、抑制される。従って、リアクトル13に流れるリアクトル電流が、抑制される。 As shown by the waveform 131, as the duty ratio increases or decreases from the standard value, the effective value of the output AC voltage of the first bridge circuit 12 on the primary side decreases. That is, as the duty ratio increases or decreases from the standard value, the effective value of the voltage applied to the reactor 13 is suppressed. Therefore, the reactor current flowing through the reactor 13 is suppressed.

以上説明したように、実施の形態の電源装置1は、入出力電圧比が小さい場合の、1次側回路の循環電流を抑制できる。 As described above, the power supply device 1 of the embodiment can suppress the circulating current in the primary side circuit when the input/output voltage ratio is small.

これにより、実施の形態の電源装置1は、1次側の回路のストレスや損失の著しい増大を抑制することができる。 As a result, the power supply device 1 according to the embodiment can suppress significant increases in stress and loss in the primary-side circuit.

なお、制御部18は、入出力電圧比に代えて、電圧Vinと電圧Voutとの差である入出力電圧差に基づいて、デューティ比を標準値よりも小さくする又は大きくすることとしても良い。つまり、制御部18は、入出力電圧差が大きくなるほど、デューティ比を標準値よりも小さくする又は大きくすることとしても良い。 Note that the control unit 18 may reduce or increase the duty ratio from the standard value based on the input/output voltage difference, which is the difference between the voltage Vin and the voltage Vout, instead of the input/output voltage ratio. That is, the controller 18 may make the duty ratio smaller or larger than the standard value as the input/output voltage difference increases.

また、本開示は、トランジスタTr1からTr4までに入力される駆動パルスの位相の変更を必要とせず、デューティ比だけを変更すれば足りる。従って、本開示は、第1ブリッジ回路12の内の3個のアーム間及び第2ブリッジ回路15の内の3個のアーム間の位相差が120°固定である3相DABにも、適用可能である。 In addition, the present disclosure does not require changing the phase of the drive pulse input to the transistors Tr1 to Tr4, and it is sufficient to change only the duty ratio. Therefore, the present disclosure is also applicable to a three-phase DAB in which the phase difference between three arms in the first bridge circuit 12 and between three arms in the second bridge circuit 15 is fixed at 120°. is.

本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1 電源装置
2 電源
3、16 コンデンサ
4 負荷
11 第1電圧センサ
12 第1ブリッジ回路
13 リアクトル
14 トランス
15 第2ブリッジ回路
17 第2電圧センサ
18 制御部
21 偏差算出部
22 位相差算出部
23 デューティ比算出部
24 信号出力部
25 パルス生成部
26 1次側パルス駆動部
27 2次側パルス駆動部
1 power supply device 2 power supply 3, 16 capacitor 4 load 11 first voltage sensor 12 first bridge circuit 13 reactor 14 transformer 15 second bridge circuit 17 second voltage sensor 18 control section 21 deviation calculation section 22 phase difference calculation section 23 duty ratio Calculation section 24 Signal output section 25 Pulse generation section 26 Primary side pulse drive section 27 Secondary side pulse drive section

Claims (6)

各々がハイサイドのスイッチ素子及びローサイドのスイッチ素子を有する複数のアームを含み、直流電圧を交流電圧に変換して出力する、第1ブリッジ回路と、
第1巻線及び第2巻線を含み、前記第1ブリッジ回路から出力される交流電圧が前記第1巻線に入力され、誘起された交流電圧を前記第2巻線から出力する、変圧器と、
各々がハイサイドのスイッチ素子及びローサイドのスイッチ素子を有する複数のアームを含み、前記変圧器の前記第2巻線から出力される交流電圧を直流電圧に変換して負荷に出力する、第2ブリッジ回路と、
複数の第1駆動パルスを前記第1ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子に出力して、前記第1ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子をスイッチング動作させ、複数の第2駆動パルスを前記第2ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子に出力して、前記第2ブリッジ回路の内の前記スイッチ素子をスイッチング動作させ、前記複数の第1駆動パルスと前記複数の第2駆動パルスとの間の位相差を制御することにより、前記第2ブリッジ回路から出力される直流電圧を制御する、制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1ブリッジ回路に入力される第1電圧及び前記負荷の第2電圧に基づいて、前記複数の第1駆動パルスのデューティ比を標準値よりも小さくする又は大きくする制御を行う、
ことを特徴とする、電源装置。
a first bridge circuit including a plurality of arms each having a high-side switching element and a low-side switching element, and converting a DC voltage into an AC voltage for output;
A transformer including a first winding and a second winding, wherein an alternating voltage output from the first bridge circuit is input to the first winding and an induced alternating voltage is output from the second winding. and,
A second bridge that includes a plurality of arms each having a high-side switch element and a low-side switch element, and converts an AC voltage output from the second winding of the transformer to a DC voltage for output to a load. a circuit;
outputting a plurality of first drive pulses to the switch elements in the first bridge circuit to switch the switch elements in the first bridge circuit, and outputting a plurality of second drive pulses to the second bridge; output to the switch elements in the circuit to cause the switch elements in the second bridge circuit to perform a switching operation to determine the phase difference between the plurality of first drive pulses and the plurality of second drive pulses. a control unit that controls the DC voltage output from the second bridge circuit by controlling the
with
The control unit
Based on the first voltage input to the first bridge circuit and the second voltage of the load, control is performed to make the duty ratio of the plurality of first drive pulses smaller or larger than a standard value;
A power supply device characterized by:
前記制御部は、
前記第1電圧に対する前記第2電圧の比の値に基づいて、前記デューティ比を前記標準値よりも小さくする又は大きくする制御を行う、
ことを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。
The control unit
performing control to make the duty ratio smaller or larger than the standard value based on the value of the ratio of the second voltage to the first voltage;
The power supply device according to claim 1, characterized in that:
前記制御部は、
前記比の値が小さくなるほど、前記デューティ比を前記標準値よりも小さくする又は大きくする制御を行う、
ことを特徴とする、請求項2に記載の電源装置。
The control unit
As the value of the ratio becomes smaller, control is performed such that the duty ratio is made smaller or larger than the standard value;
3. The power supply device according to claim 2, characterized by:
前記制御部は、
前記比の値が1を含む予め定められた範囲内である場合には、前記デューティ比を前記標準値に維持する制御を行う、
ことを特徴とする、請求項2又は3に記載の電源装置。
The control unit
When the value of the ratio is within a predetermined range including 1, performing control to maintain the duty ratio at the standard value;
4. The power supply device according to claim 2 or 3, characterized in that:
前記制御部は、
前記位相差に応じて、前記デューティ比を調整する制御を行う、
ことを特徴とする、請求項2から4のいずれか1項に記載の電源装置。
The control unit
performing control to adjust the duty ratio according to the phase difference;
The power supply device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that:
前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の各々は、3相ブリッジ回路であり、
前記変圧器は、3相変圧器であり、
前記制御部は、
前記第1ブリッジ回路の内の3個のアーム間及び前記第2ブリッジ回路の内の3個のアーム間の位相差を120°固定とする制御を行う、
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の電源装置。
each of the first bridge circuit and the second bridge circuit is a three-phase bridge circuit,
The transformer is a three-phase transformer,
The control unit
Perform control to fix the phase difference between the three arms of the first bridge circuit and the three arms of the second bridge circuit at 120°;
The power supply device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
JP2021196354A 2021-12-02 2021-12-02 Power supply device Pending JP2023082523A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021196354A JP2023082523A (en) 2021-12-02 2021-12-02 Power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021196354A JP2023082523A (en) 2021-12-02 2021-12-02 Power supply device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023082523A true JP2023082523A (en) 2023-06-14

Family

ID=86728523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021196354A Pending JP2023082523A (en) 2021-12-02 2021-12-02 Power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023082523A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10044279B2 (en) Multi-output power converter with phase-shift control
JP5063285B2 (en) 2 transformer type DC-DC converter
JP6012822B1 (en) Power converter
JP5501857B2 (en) Switching power supply
US10193464B2 (en) DC-DC converter
US8503195B1 (en) System and method for zero volt switching of half bridge converters during startup and short circuit conditions
JP2020010594A (en) Dc/dc converter
US20060279968A1 (en) DC/AC converter circuit and DC/AC conversion method
WO2016040596A1 (en) Switching amplifier with zero voltage switching and balanced thermal control algorithm
US11258441B2 (en) Drive circuit
US10381939B2 (en) Switch drive circuit and switching power supply device using same
US20210006173A1 (en) Rectifying circuit and switched-mode power supply incorporating rectifying circuit
US20230238892A1 (en) Isolated dc-dc converter
WO2017149906A1 (en) Switching power supply circuit
JP2013176257A (en) Synchronous rectification type dc-dc converter
JP2023082523A (en) Power supply device
JP6091324B2 (en) DC power supply
JP5927142B2 (en) Switching power supply device and control method thereof
JP6673622B2 (en) Power supply circuit
JP2024064538A (en) Power supply device and method for controlling the power supply device
JP2019103200A (en) Power converter
JP2001103755A (en) Phase control post regulator, operation thereof, and power converter therewith
JP2022134863A (en) Power supply device
JP2024029561A (en) Power conversion device
JP2024034591A (en) Power supply device and control method of power supply device