JP5591002B2 - 電流共振型コンバータ及びその制御方法 - Google Patents
電流共振型コンバータ及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5591002B2 JP5591002B2 JP2010164845A JP2010164845A JP5591002B2 JP 5591002 B2 JP5591002 B2 JP 5591002B2 JP 2010164845 A JP2010164845 A JP 2010164845A JP 2010164845 A JP2010164845 A JP 2010164845A JP 5591002 B2 JP5591002 B2 JP 5591002B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- switching
- voltage
- resonance
- output voltage
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
第2の発明における電流共振型コンバータの制御方法によれば、無負荷時の出力電圧対スイッチング周波数特性を式(1)を用いて演算し、この演算結果を利用しているので、特に無負荷の周波数特性(出力側に電力が供給可能な周波数特性)は、巻線の寄生インダクタンス等が影響し、正確に算出することが困難であるが、簡単な計算式で、過電流を防止してソフトスタート動作ができる。
第4の発明における電流共振型コンバータによれば、第2の発明と同様に、無負荷時の出力電圧対スイッチング周波数特性を式(1)を用いて演算し、この演算結果を利用しているので、特に無負荷の周波数特性は、巻線の寄生インダクタンス等が影響し、正確に算出することが困難であるが、簡単な計算式で、過電流を防止してソフトスタート動作ができる。
図1は、本発明の実施例1における電流共振型コンバータの概略を示す構成図である。
プロセッサは、例えば、定常時及び起動時の制御プログラムを格納したプログラムメモリと、その制御プログラムに従い演算及び制御処理を行う中央処理装置(以下「CPU」という。)と、このCPUのプログラム処理により制御される入力部及び出力部等とを備えている。そのため、入力部により、出力電圧検出手段31の機能を実行させ、入力部及びCPUのプログラム処理により、定常時の出力状態制御手段21の機能を実行させ、CPUのプログラム処理により、ソフトスタート開始の周波数決定手段32、及び周波数制御手段22の機能を実行させ、出力部により、制御信号S20を出力させる機能を実行させればよい。
このコンバータ主回路10は、入力端子1を構成する正側入力端子1a及びグランドGND側入力端子1bに接続された平滑用の入力コンデンサ11及びフルブリッジ型のスイッチング回路12を有している。フルブリッジ型のスイッチング回路12は、スイッチング素子である4つのFET12−1〜12−4を有し、入力端子1aと入力端子1bとの間に、FET12−1、ノードN1及びFET12−2が直列に接続されると共に、FET12−3、ノードN2及びFET12−4が直列に接続されている。ノードN1,N2には、直列共振回路13、及びトランス14が接続されている。
本実施例1の電流共振型コンバータの制御方法として、(1)定常時のスイッチング周波数fsの制御方法と、(2)起動時のスイッチング周波数fsの制御方法と、について説明する。
定常時の動作において、図1の制御回路20内の定常時の出力状態制御手段21及び周波数制御手段22により、スイッチング周波数fsを有する制御信号S20が生成され、図2のスイッチング回路12内のFET12−1〜12−4がオン/オフ制御される。
Vin−Vr>(N1/N2)*Vo
の状態で、出力電圧Voにクランプされる。時刻t2から時刻t3までの期間(Tsw−Tr)は、励磁電流Imを使って、直列共振回路13の共振電圧Vrを上昇させる期間(即ち、電流Iswを増加させる期間)である。入力電圧Vinが低い場合は、制御回路20内の定常時の出力状態制御手段21及び周波数制御手段22の制御により、制御信号S20のスイッチング周波数fsを小さくしてFET12−1〜12−4のスイッチング周期Tswを大きくすることで、共振電圧Vrの昇圧が可能となる。
IP=(π/2)*(Tsw/Tr)*Io
但し、デットタイムは除く。
図4は、図1の電流共振型コンバータにおける出力電圧対スイッチング周波数特性を示す図である。
Vo;出力電圧
Lm;励磁インダクタンス(μH)
Lr;共振インダクタンス(μH)
Cr;共振キャパシタンス(μF)
N;トランスの巻数比(N1/N2)
fs;スイッチング周波数(Hz)
図5は、図1中の制御回路20における起動時の処理を示すフローチャートである。
その後、定常時の出力状態制御手段21により、定常時の周波数制御が行われる。
本実施例1によれば、次の(a)、(b)のような効果がある。
図6は、本発明の実施例2における電流共振型コンバータの構成例を示す概略の回路図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
図4において出力電圧Voが0Vの時:
最大リミッタ値LVmaxを300kHzに調整
図4において出力電圧Voが380Vの時:
最小リミッタ値LVminを200kHzに調整
本実施例2の電流共振型コンバータの制御方法として、(1)定常時のスイッチング周波数fsの制御方法と、(2)起動時のスイッチング周波数fsの制御方法と、について説明する。
定常時の動作において、オペアンプ21bにより、出力端子17a,17bから出力された出力電圧Voが基準電圧Vthと比較され、この比較結果がリミッタ回路21cへ出力される。リミッタ回路21cでは、入力された比較結果が設定範囲(=LVmax〜LVminの範囲)内のときには、比較結果に比例した出力信号を周波数制御端子22aへ出力し、入力された比較結果が設定範囲を超えているときには、超過分を設定値内に抑制した出力信号を周波数制御端子22aへ出力する。
起動時においては、出力端子17aから出力された出力電圧Voが、分圧抵抗31a、31bで分圧され、その出力電圧Voに比例した検出電圧が、ノードN3からオペアンプ32aへ出力される。オペアンプ32aでは、入力される検出電圧を基準電圧(=0V)と比較し、この検出結果に基づき、リミッタ回路21cの最大リミッタ値LVmax及び最小リミッタ値LVminを、次のように調整する。例えば、出力電圧Voが0Vの時には、最大リミッタ値LVmaxを300kHzに調整し、出力電圧Voが380Vの時には、最小リミッタ値LVminを200kHzに調整する。
本実施例2によれば、実施例1の効果(a)と同様の効果があり、その他、次の(c)のような効果もある。
本発明は、上記実施例1、2に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(i)、(ii)のようなものがある。
12 スイッチング回路
12−1〜12−4 FET
13 直列共振回路
14 トランス
15 整流回路
20 制御回路
21 定常時の出力状態制御手段
22 周波数制御手段
30 起動時の制御手段
31 出力電圧検出手段
32 ソフトスタート開始の周波数決定手段
Claims (6)
- 直流の入力電圧を入力し、共振インダクタンス及び共振キャパシタンスの共振動作を利用して、スイッチング周波数を有する制御信号によりオン/オフ動作するスイッチング素子に対するソフトスイッチング動作を行わせて、前記入力電圧を、1次巻線、2次巻線及び励磁インダクタンスを有する変圧器を介して、交流電圧に変換し、前記交流電圧を直流の出力電圧に変換して出力側から出力する電流共振型コンバータの制御方法において、
起動時の前記出力電圧を検出してこの検出結果を求める出力電圧検出処理と、
前記出力側に対して電力の供給可能なソフトスタート開始の前記スイッチング周波数を決定する周波数決定処理と、
決定された前記スイッチング周波数にて起動を開始させた後に前記スイッチング周波数を漸減する前記制御信号により、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させて前記電流共振型コンバータの起動を制御する周波数制御処理と、を有し、
前記周波数決定処理では、
前記共振インダクタンス、前記共振キャパシタンス、前記励磁インダクタンス、前記スイッチング周波数、前記1次巻線と前記2次巻線の巻数比、及び前記入力電圧に基づき、前記出力電圧に対する前記スイッチング周波数における無負荷時の出力電圧対スイッチング周波数特性を演算により求め、この演算結果と前記検出結果とに基づいて、前記ソフトスタート開始の前記スイッチング周波数を決定することを特徴とする電流共振型コンバータの制御方法。 - スイッチング周波数fs(Hz)を有する制御信号によってオン/オフ動作するスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子によって直流の入力電圧Vinを交流に変換して第1の交流電圧を出力するスイッチング回路と、
共振インダクタンスLr(μH)及び共振キャパシタンスCr(μF)を有し、前記第1の交流電圧を入力して所定の共振周波数にて共振して共振信号を出力する共振回路と、
前記共振信号を入力する巻数N1の1次巻線、前記1次巻線に対して絶縁された巻数N2の2次巻線、及び励磁インダクタンスLm(μH)を有する巻数比N(=N1/N2)の変圧器と、
前記2次巻線から出力される第2の交流電圧を直流に変換して出力電圧Voを生成し、前記出力電圧Voを出力側から出力する整流回路と、
前記出力電圧Voを検出し、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させる前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に対するソフトスイッチング動作を行わせる制御回路と、
を備える電流共振型コンバータの制御方法において、
起動時の前記出力電圧Voを検出してこの検出結果を求める出力電圧検出処理と、
前記出力側に対して電力の供給可能なソフトスタート開始の前記スイッチング周波数fsを決定する周波数決定処理と、
決定された前記スイッチング周波数fsにて起動を開始させた後に前記スイッチング周波数fsを漸減する前記制御信号により、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させて前記電流共振型コンバータの起動を制御する周波数制御処理と、を有し、
前記周波数決定処理では、
前記出力電圧Voに対する前記スイッチング周波数fsにおける無負荷時の出力電圧対スイッチング周波数特性を下記式を用いて演算し、この演算結果と前記検出結果とに基づいて、前記ソフトスタート開始の前記スイッチング周波数fsを決定することを特徴とする電流共振型コンバータの制御方法。
- スイッチング周波数を有する制御信号によってオン/オフ動作するスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子によって直流の入力電圧を交流に変換して第1の交流電圧を出力するスイッチング回路と、
共振インダクタンス及び共振キャパシタンスを有し、前記第1の交流電圧を入力して所定の共振周波数にて共振して共振信号を出力する共振回路と、
前記共振信号を入力する1次巻線、前記1次巻線に対して絶縁された2次巻線、及び励磁インダクタンスを有する巻数比(=1次巻線/2次巻線)の変圧器と、
前記2次巻線から出力される第2の交流電圧を直流に変換して出力電圧を生成し、前記出力電圧を出力側から出力する整流回路と、
前記出力電圧を検出し、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させる前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に対するソフトスイッチング動作を行わせる制御回路と、
を備える電流共振型コンバータにおいて、
前記制御回路は、
起動時の前記出力電圧を検出してこの検出結果を求める出力電圧検出手段と、
前記出力側に対して電力の供給可能なソフトスタート開始の前記スイッチング周波数を決定する周波数決定手段と、
決定された前記スイッチング周波数にて起動を開始させた後に前記スイッチング周波数を漸減する前記制御信号により、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させて前記電流共振型コンバータの起動を制御する周波数制御手段と、を有し、
前記周波数決定手段は、
前記共振インダクタンス、前記共振キャパシタンス、前記励磁インダクタンス、前記スイッチング周波数、前記巻数比、及び前記入力電圧に基づき、前記出力電圧に対する前記スイッチング周波数における無負荷時の出力電圧対スイッチング周波数特性を演算により求め、この演算結果と前記検出結果とに基づいて、前記ソフトスタート開始の前記スイッチング周波数を決定することを特徴とする電流共振型コンバータ。 - スイッチング周波数fsを有する制御信号によってオン/オフ動作するスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子によって直流の入力電圧Vinを交流に変換して第1の交流電圧を出力するスイッチング回路と、
共振インダクタンスLr(μH)及び共振キャパシタンスCr(μF)を有し、前記第1の交流電圧を入力して所定の共振周波数にて共振して共振信号を出力する共振回路と、
前記共振信号を入力する巻数N1の1次巻線、前記1次巻線に対して絶縁された巻数N2の2次巻線、及び励磁インダクタンスLm(μH)を有する巻数比N(=N1/N2)の変圧器と、
前記2次巻線から出力される第2の交流電圧を直流に変換して出力電圧Voを生成し、前記出力電圧Voを出力側から出力する整流回路と、
前記出力電圧Voを検出し、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させる前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に対するソフトスイッチング動作を行わせる制御回路と、
を備える電流共振型コンバータにおいて、
前記制御回路は、
起動時の前記出力電圧Voを検出してこの検出結果を求める出力電圧検出手段と、
前記出力側に対して電力の供給可能なソフトスタート開始の前記スイッチング周波数fsを決定する周波数決定手段と、
決定された前記スイッチング周波数fsにて起動を開始させた後に前記スイッチング周波数fsを漸減する前記制御信号により、前記スイッチング素子をオン/オフ動作させて前記電流共振型コンバータの起動を制御する周波数制御手段と、を有し、
前記周波数決定手段は、
前記出力電圧Voに対する前記スイッチング周波数fsにおける無負荷時の出力電圧対スイッチング周波数特性を下記式を用いて演算し、この演算結果と前記検出結果とに基づいて、前記ソフトスタート開始の前記スイッチング周波数fsを決定することを特徴とする電流共振型コンバータ。
- 前記出力電圧検出手段、前記周波数決定手段、及び前記周波数制御手段は、
制御プログラムに従い所定の演算及び制御を行うプロセッサの前記制御プログラムにより実行する構成にしたことを特徴とする請求項3又は4記載の電流共振型コンバータ。 - 前記出力電圧検出手段、前記周波数決定手段、及び前記周波数制御手段は、
実回路により構成にしたことを特徴とする請求項3又は4記載の電流共振型コンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010164845A JP5591002B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | 電流共振型コンバータ及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010164845A JP5591002B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | 電流共振型コンバータ及びその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012029436A JP2012029436A (ja) | 2012-02-09 |
JP5591002B2 true JP5591002B2 (ja) | 2014-09-17 |
Family
ID=45781724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010164845A Active JP5591002B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | 電流共振型コンバータ及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5591002B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10069427B2 (en) | 2016-04-06 | 2018-09-04 | Fuji Electric Co., Ltd. | Switching power supply apparatus |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2013132726A1 (ja) * | 2012-03-05 | 2015-07-30 | 富士電機株式会社 | 直流−直流変換装置 |
JP6127290B2 (ja) | 2013-05-28 | 2017-05-17 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した均等化機能付充放電器 |
JP6007931B2 (ja) * | 2014-03-06 | 2016-10-19 | サンケン電気株式会社 | 電流共振型電源装置 |
JP6213318B2 (ja) | 2014-03-13 | 2017-10-18 | オムロン株式会社 | 電流共振型直流電圧変換器、制御用集積回路および電流共振型直流電圧変換方法 |
KR101690305B1 (ko) * | 2014-10-16 | 2016-12-27 | 주식회사 솔루엠 | 컨버터 |
JP6616642B2 (ja) * | 2015-10-02 | 2019-12-04 | キヤノン株式会社 | 電源装置および画像形成装置 |
JP6583963B2 (ja) * | 2016-03-11 | 2019-10-02 | 新電元工業株式会社 | スイッチング電源装置 |
EP3576281A4 (en) | 2017-01-30 | 2020-08-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | PROCEDURE FOR CONTROLLING AN INVERTER DURING STARTUP AND CONTROL DEVICE |
CN107196520B (zh) * | 2017-07-27 | 2024-02-20 | 英飞特电子(杭州)股份有限公司 | 一种谐振电路 |
JP6754332B2 (ja) * | 2017-07-28 | 2020-09-09 | 株式会社日立産機システム | 共振形電源装置 |
JP7036680B2 (ja) * | 2018-06-25 | 2022-03-15 | ダイヤゼブラ電機株式会社 | Dc-dcコンバータ |
JP7275695B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-05-18 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源の制御装置 |
CN114327115B (zh) * | 2020-09-30 | 2024-06-25 | 华为技术有限公司 | 一种电子设备及其控制方法、触控系统、芯片系统 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5866577A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-04-20 | Nec Corp | 直列共振コンバ−タ制御回路 |
JPH0670593A (ja) * | 1993-07-19 | 1994-03-11 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の運転制御方法 |
JP2003274643A (ja) * | 2002-03-13 | 2003-09-26 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | 直流電圧変換器 |
JP2006204048A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 直列共振形コンバータ |
JP4232845B1 (ja) * | 2007-10-19 | 2009-03-04 | サンケン電気株式会社 | 直流変換装置 |
JP5289923B2 (ja) * | 2008-12-16 | 2013-09-11 | 新電元工業株式会社 | スイッチング電源 |
-
2010
- 2010-07-22 JP JP2010164845A patent/JP5591002B2/ja active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10069427B2 (en) | 2016-04-06 | 2018-09-04 | Fuji Electric Co., Ltd. | Switching power supply apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012029436A (ja) | 2012-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5591002B2 (ja) | 電流共振型コンバータ及びその制御方法 | |
JP5950635B2 (ja) | 電源装置及び画像形成装置 | |
JP5353119B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP5341627B2 (ja) | 半導体装置およびスイッチング電源装置 | |
JP5485390B2 (ja) | スイッチング電源装置および半導体装置 | |
JP4232845B1 (ja) | 直流変換装置 | |
JP2007295761A (ja) | スイッチング電源装置 | |
WO2016117270A1 (ja) | 電源制御用半導体装置 | |
JP2011004550A (ja) | スイッチング電源装置および半導体装置 | |
JP2004282962A (ja) | スイッチング電源回路の定電圧出力制御方法と定電圧出力制御装置 | |
JP6428360B2 (ja) | 電源制御用半導体装置 | |
JP6583963B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP2016052161A (ja) | 電流共振型電源装置 | |
JP2016116320A (ja) | 絶縁型直流電源装置および制御方法 | |
JP2017017847A (ja) | 電源装置及び画像形成装置 | |
JP2014099948A (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP4173115B2 (ja) | スイッチング電源制御用半導体装置 | |
JP3425403B2 (ja) | 半導体装置、および、この半導体装置を用いたスイッチング電源装置 | |
JP6541262B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
RU2572086C2 (ru) | Источник питания магнетрона | |
JP2007068248A (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP2006050688A (ja) | ソフトスタート装置、スイッチング電源装置 | |
JP6810150B2 (ja) | スイッチング電源装置および半導体装置 | |
JP7358144B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP2004328948A (ja) | スイッチング電源回路およびこれを備えたスイッチングレギュレータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20130111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131218 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20140207 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20140415 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20140616 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140708 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140729 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Country of ref document: JP Ref document number: 5591002 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |