JP5518517B2 - 共振型コンバータ - Google Patents
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図13は、従来例に係る共振型コンバータ100の回路図である。共振型コンバータ100は、トランスTと、直流電源VINと、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6と、インダクタLrと、キャパシタCr、C1と、1次側制御部111および2次側制御部112と、を備える。この共振型コンバータ100は、不連続モードで動作することで、負荷Loadに直流電力を供給する。
以上の構成を備える共振型コンバータ100は、1次側制御部111により、スイッチ素子Q1〜Q4を制御する。具体的には、スイッチ素子Q1〜Q4のそれぞれに対応した駆動信号SIGQ1、SIGQ2、SIGQ3、SIGQ4を1次側制御部111から出力させ、これら駆動信号SIGQ1〜SIGQ4のそれぞれをスイッチ素子Q1〜Q4のそれぞれのゲートに供給する。そして、スイッチ素子Q1、Q4がオン状態でかつスイッチ素子Q2、Q3がオフ状態である期間と、スイッチ素子Q1、Q4がオフ状態でかつスイッチ素子Q2、Q3がオン状態である期間とを、デッドタイムを挟んで交互に設ける。これによれば、インダクタLrおよびキャパシタCrで構成される共振回路による共振電流が、トランスTの1次巻線T1の一端から他端に流れたり、トランスTの1次巻線T1の他端から一端に流れたりする。トランスTの1次巻線T1に電流が流れると、トランスTの第1の2次巻線T2および第2の2次巻線T3には、起電力が生じる。
(1)本発明は、トランスと、当該トランスの1次巻線に直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、当該トランスの1次巻線、当該インダクタ、および当該キャパシタを直列接続した直列回路に対して接続された2以上の1次側スイッチ素子と、当該トランスの2次巻線に生じた電力を整流する2以上の2次側スイッチ素子と、を備える共振型コンバータであって、前記2以上の1次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に、1次側駆動信号を供給する1次側制御手段と、前記2以上の2次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に、2次側駆動信号を供給する2次側制御手段と、を備え、前記2次側制御手段は、前記2以上の2次側スイッチ素子のそれぞれに流れる電流を検出し、検出結果に基づいて検出信号を生成するとともに、前記1次側駆動信号の開始エッジを基準として予め定められた時間のパルス幅を有する駆動許可信号を生成し、前記検出信号と前記駆動許可信号との論理積を求め、前記2次側駆動信号とすることを特徴とする共振型コンバータを提案している。
[共振型コンバータ1の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る共振型コンバータ1の回路図である。共振型コンバータ1は、図13に示した従来例に係る共振型コンバータ100とは、2次側制御部112の代わりに、2次側制御手段としての2次側制御部12を備える点が異なる。なお、共振型コンバータ1において、共振型コンバータ100と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
共振型コンバータ1は、図13に示した従来例に係る共振型コンバータ100と同様に、不連続モードで動作し、1次側スイッチ素子としてのスイッチ素子Q1〜Q4のスイッチング周波数を制御することで、出力電圧Voutを制御する。ただし、共振型コンバータ100では対応できない後述の検出遅れ時間Td1に対応するために、スイッチ素子Q5、Q6のドレイン電流IDQ5、IDQ6を基準とした、2次側スイッチ素子としてのスイッチ素子Q5、Q6のそれぞれの駆動信号SIGQ5、SIGQ6の立ち下がりエッジのタイミングが、共振型コンバータ100とは異なる。2次側制御部12によるスイッチ素子Q5、Q6の制御について、図2、3を用いて以下に説明する。
[共振型コンバータ1Aの構成]
図5は、本発明の第2実施形態に係る共振型コンバータ1Aの回路図である。共振型コンバータ1Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る共振型コンバータ1とは、2次側制御部12の代わりに2次側制御部12Aを備える点が異なる。なお、共振型コンバータ1Aにおいて、共振型コンバータ1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
共振型コンバータ1Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る共振型コンバータ1と同様に、不連続モードで動作し、スイッチ素子Q1〜Q4のスイッチング周波数を制御することで、出力電圧Voutを制御する。ただし、共振型コンバータ1では対応できない後述の遅延時間Td2に対応するために、スイッチ素子Q5、Q6のドレイン電流IDQ5、IDQ6を基準とした、スイッチ素子Q5、Q6のそれぞれの駆動信号SIGQ5、SIGQ6の立ち下がりエッジのタイミングが、共振型コンバータ1とは異なる。2次側制御部12Aによるスイッチ素子Q5、Q6の制御について、図6、7を用いて以下に説明する。
[共振型コンバータ1Bの構成]
図9は、本発明の第3実施形態に係る共振型コンバータ1Bの回路図である。共振型コンバータ1Bは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る共振型コンバータ1とは、遅延手段としての遅延部13を備える点と、2次側制御部12の代わりに2次側制御部12Bを備える点と、が異なる。なお、共振型コンバータ1Bにおいて、共振型コンバータ1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
共振型コンバータ1Bは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る共振型コンバータ1と同様に、不連続モードで動作し、スイッチ素子Q1〜Q4のスイッチング周波数を制御することで、出力電圧Voutを制御する。ただし、図5に示した本発明の第2実施形態に係る共振型コンバータ1Aと同様に、共振型コンバータ1では対応できない遅延時間Td2に対応するために、スイッチ素子Q5、Q6のドレイン電流IDQ5、IDQ6を基準とした、スイッチ素子Q5、Q6のそれぞれの駆動信号SIGQ5、SIGQ6の立ち下がりエッジのタイミングが、共振型コンバータ1とは異なる。2次側制御部12Bによるスイッチ素子Q5、Q6の制御について、図10、11を用いて以下に説明する。
111;1次側制御部
12、12A、12B、112;2次側制御部
13;遅延部
C1、Cr;キャパシタ
Lr;インダクタ
Q1〜Q6;スイッチ素子
T;トランス
Td1;検出遅れ時間
Td2;遅延時間
VIN;直流電源
Claims (4)
- トランスと、当該トランスの1次巻線に直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、当該トランスの1次巻線、当該インダクタ、および当該キャパシタを直列接続した直列回路に対して接続された2以上の1次側スイッチ素子と、当該トランスの2次巻線に生じた電力を整流する2以上の2次側スイッチ素子と、を備える共振型コンバータであって、
前記2以上の1次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に、1次側駆動信号を供給する1次側制御手段と、
前記2以上の2次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に、2次側駆動信号を供給する2次側制御手段と、を備え、
前記2次側制御手段は、
前記2以上の2次側スイッチ素子のそれぞれに流れる電流を検出し、検出結果に基づいて検出信号を生成するとともに、
前記1次側駆動信号の開始エッジを基準として予め定められた時間のパルス幅を有する駆動許可信号を生成し、
前記検出信号と前記駆動許可信号との論理積を求め、前記2次側駆動信号とし、
前記予め定められた時間は、
前記インダクタおよび前記キャパシタを有する共振回路の共振周期の半分と、
前記インダクタおよび前記キャパシタを有する共振回路の共振周期の半分から、前記2以上の2次側スイッチ素子を駆動させる際に発生する遅延時間を差し引いた時間と、のいずれかに等しいことを特徴とする共振型コンバータ。 - トランスと、当該トランスの1次巻線に直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、当該トランスの1次巻線、当該インダクタ、および当該キャパシタを直列接続した直列回路に対して接続された2以上の1次側スイッチ素子と、当該トランスの2次巻線に生じた電力を整流する2以上の2次側スイッチ素子と、を備える共振型コンバータであって、
前記2以上の1次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に供給する1次側駆動信号を出力する1次側制御手段と、
前記1次側制御手段から出力された1次側駆動信号を、予め定められた第1の時間だけ遅らせて、前記2以上の1次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に供給する遅延手段と、
前記2以上の2次側スイッチ素子のそれぞれの制御端子に、2次側駆動信号を供給する2次側制御手段と、を備え、
前記2次側制御手段は、
前記2以上の2次側スイッチ素子のそれぞれに流れる電流を検出し、検出結果に基づいて検出信号を生成するとともに、
前記遅延手段に入力される前の前記1次側駆動信号の開始エッジを基準として予め定められた第2の時間のパルス幅を有する駆動許可信号を生成し、
前記検出信号と前記駆動許可信号との論理積を求め、前記2次側駆動信号とし、
前記予め定められた第2の時間は、
前記インダクタおよび前記キャパシタを有する共振回路の共振周期の半分と、
前記インダクタおよび前記キャパシタを有する共振回路の共振周期の半分から、前記2以上の2次側スイッチ素子を駆動させる際に発生する遅延時間を差し引いた時間と、のいずれかに等しいことを特徴とする共振型コンバータ。 - 前記予め定められた第1の時間は、前記2以上の2次側スイッチ素子を駆動させる際に発生する遅延時間に等しいことを特徴とする請求項2に記載の共振型コンバータ。
- 前記2以上の1次側スイッチ素子は、フルブリッジ回路を構成することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の共振型コンバータ。
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