JP5842016B2 - Re-boost power converter with flyback mode - Google Patents
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Description
本発明は、再昇圧型電力変換装置に関し、特にフライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置に関する。 The present invention relates to a reboost power converter, and more particularly to a reboost power converter having a flyback mode.
再昇圧型電力変換装置は、高効率かつ高昇圧比の利点を有するため、幅広く使用されており、優れた電力変換装置である。 The re-boost power converter is widely used because it has the advantages of high efficiency and a high boost ratio, and is an excellent power converter.
図１は、通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧の波形図である。図１に示すように、再昇圧型電力変換装置の欠点としては、最低出力電圧が入力電圧によって制限され、すなわち、入力電圧がゼロにはならないので、最低出力電圧をゼロにすることができないことである。 FIG. 1 is a waveform diagram of an output voltage of a normal reboost type power converter. As shown in FIG. 1, the disadvantage of the re-boost power converter is that the minimum output voltage is limited by the input voltage, that is, the input voltage does not become zero, so that the minimum output voltage cannot be made zero. It is.
そこで、通常、再昇圧型電力変換装置は、昇圧型コンバータとしてのみ機能し、交流出力電源装置、例えば、マイクロインバータ（ｍｉｃｒｏ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）に適用することができない。図２は、出力電圧を交流出力電源装置に適用可能な実施例の波形図である。図３は、図２の出力電圧を整流した後の電圧の波形図である。通常、再昇圧型電力変換装置の出力電圧（図１に示す）は、整流された後に完璧なゼロクロス（図３に示す）になることができない。このため、通常の再昇圧型電力変換装置は、交流出力電源装置に適用することができない。 Thus, the reboost power converter normally functions only as a boost converter and cannot be applied to an AC output power supply device, for example, a micro inverter. FIG. 2 is a waveform diagram of an embodiment in which an output voltage can be applied to an AC output power supply device. FIG. 3 is a waveform diagram of the voltage after rectifying the output voltage of FIG. Normally, the output voltage (shown in FIG. 1) of the reboost power converter cannot be a perfect zero cross (shown in FIG. 3) after being rectified. For this reason, a normal reboost type power converter cannot be applied to an AC output power supply.
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a re-boost power converter having a flyback mode that eliminates the drawbacks of the prior art described above.
上述した目的を達成するために、本発明の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置は、電源入力端子と、電源出力端子と、電源負極端子と、前記電源入力端子に電気的に接続されるトランスと、前記トランスと前記電源負極端子とに電気的に接続される一次側スイッチユニットと、前記一次側スイッチユニットに電気的に接続される一次側スイッチ制御ユニットと、前記トランスと前記電源出力端子とに電気的に接続される第１の一方向通電ユニットと、前記トランスと前記電源出力端子とに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニットと、前記トランスと、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記電源負極端子とに電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニットと、前記トランスと、前記一次側スイッチユニットとに電気的に接続される第２の一方向通電ユニットと、前記第２の一方向通電ユニットと、前記トランスと、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットとに電気的に接続されるモード切換スイッチユニットと、前記モード切換スイッチユニットに電気的に接続されるモード切換スイッチ制御ユニットと、を含む。前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置は、前記モード切換スイッチ制御ユニットが前記モード切換スイッチユニットをオンにした場合に、再昇圧型電力変換器の機能を有し、前記モード切換スイッチ制御ユニットが前記モード切換スイッチユニットをオフにした場合に、フライバックモードの電力変換器の機能を有する。前記トランスは、トランス一次側とトランス二次側とを含み、前記トランス一次側は、前記電源入力端子に電気的に接続されるトランス第１のピンと、前記一次側スイッチユニット及び前記第２の一方向通電ユニットに接続されるトランス第２のピンとを含み、前記トランス二次側は、前記第１の一方向通電ユニットに接続されるトランス第３のピンと、前記第１の電荷蓄積ユニットと前記モード切換スイッチユニットと前記第２の電荷蓄積ユニットとに接続されるトランス第４のピンとを含む。 In order to achieve the above-described object, a re-boost power converter having a flyback mode according to the present invention is electrically connected to a power input terminal, a power output terminal, a power negative terminal, and the power input terminal. A transformer, a primary side switch unit electrically connected to the transformer and the power source negative electrode terminal, a primary side switch control unit electrically connected to the primary side switch unit, the transformer and the power source A first one-way energization unit electrically connected to an output terminal; a first charge storage unit electrically connected to the transformer and the power supply output terminal; the transformer; and the first Electrically connected to a charge storage unit, a second charge storage unit electrically connected to the power source negative terminal, the transformer, and the primary switch unit Mode switching electrically connected to the second one-way energization unit, the second one-way energization unit, the transformer, the first charge accumulation unit, and the second charge accumulation unit. A switch unit, and a mode switch control unit electrically connected to the mode switch unit. The reboost power converter having the flyback mode has a function of a reboost power converter when the mode changeover switch control unit turns on the mode changeover switch unit, and the mode changeover switch control When the unit turns off the mode changeover switch unit, it has a function of a power converter in a flyback mode. The transformer includes a transformer primary side and a transformer secondary side, and the transformer primary side includes a transformer first pin electrically connected to the power input terminal, the primary side switch unit, and the second one. and a transformer second pin connected to the direction energizing unit, the transformer secondary side, the a transformer third pin connected to the first unidirectional conduction unit, and the first charge accumulation unit mode And a transformer fourth pin connected to the changeover switch unit and the second charge storage unit.
本発明によれば、再昇圧型電力変換装置の最低出力電圧をゼロとすることが可能なため、再昇圧型電力変換装置が交流出力電源装置に適用されることができる。 According to the present invention, since the minimum output voltage of the reboost power converter can be made zero, the reboost power converter can be applied to an AC output power supply.
図４は、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置の第１実施例のブロック図である。フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、電源入力端子１０２と、電源出力端子１０４と、電源負極端子１０６と、トランス１０８と、一次側スイッチユニット１１０と、一次側スイッチ制御ユニット１１２と、第１の一方向通電ユニット１１４と、第１の電荷蓄積ユニット１１６と、第２の電荷蓄積ユニット１１８と、第２の一方向通電ユニット１２０と、モード切換スイッチユニット１２２と、モード切換スイッチ制御ユニット１２４とを含む。 FIG. 4 is a block diagram of a first embodiment of a reboost power converter having a flyback mode according to the present invention. The re-boosting power converter 10 having the flyback mode includes a power input terminal 102, a power output terminal 104, a power negative terminal 106, a transformer 108, a primary switch unit 110, and a primary switch control unit 112. The first one-way energization unit 114, the first charge accumulation unit 116, the second charge accumulation unit 118, the second one-way energization unit 120, the mode change switch unit 122, and the mode change switch control. Unit 124.
前記一次側スイッチユニット１１０は、例えば、トランジスタスイッチであってもよいがこれに限定されない。前記第１の一方向通電ユニット１１４は、例えば、ダイオード（ダイオードのカソードが前記電源出力端子１０４に電気的に接続され、ダイオードのアノードが前記トランス１０８に電気的に接続される）であってもよいがこれに限定されない。前記第１の電荷蓄積ユニット１１６は、例えば、コンデンサであってもよいがこれに限定されない。前記第２の電荷蓄積ユニット１１８は、例えば、コンデンサであってもよいがこれに限定されない。前記第２の一方向通電ユニット１２０は、例えば、ダイオード（ダイオードのカソードが前記モード切換スイッチユニット１２２に電気的に接続され、ダイオードのアノードが前記トランス１０８に電気的に接続される）であってもよいがこれに限定されない。前記モード切換スイッチユニット１２２は、例えば、トランジスタスイッチであってもよいがこれに限定されない。 The primary side switch unit 110 may be a transistor switch, for example, but is not limited thereto. The first one-way energization unit 114 may be, for example, a diode (a diode cathode is electrically connected to the power output terminal 104 and a diode anode is electrically connected to the transformer 108). Good but not limited to this. The first charge storage unit 116 may be a capacitor, for example, but is not limited thereto. The second charge storage unit 118 may be, for example, a capacitor, but is not limited thereto. The second one-way energization unit 120 is, for example, a diode (a diode cathode is electrically connected to the mode changeover switch unit 122 and a diode anode is electrically connected to the transformer 108). However, it is not limited to this. The mode changeover switch unit 122 may be, for example, a transistor switch, but is not limited thereto.
前記トランス１０８は、前記電源入力端子１０２に電気的に接続される。前記一次側スイッチユニット１１０は、前記トランス１０８と、前記電源負極端子１０６とに電気的に接続される。前記一次側スイッチ制御ユニット１１２は、前記一次側スイッチユニット１１０に電気的に接続される。前記第１の一方向通電ユニット１１４は、前記トランス１０８と、前記電源出力端子１０４とに電気的に接続される。前記第１の電荷蓄積ユニット１１６は、前記トランス１０８と、前記電源出力端子１０４とに電気的に接続される。前記第２の電荷蓄積ユニット１１８は、前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記電源負極端子１０６とに電気的に接続される。前記第２の一方向通電ユニット１２０は、前記トランス１０８と、前記一次側スイッチユニット１１０とに電気的に接続される。前記モード切換スイッチユニット１２２は、前記第２の一方向通電ユニット１２０と、前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８とに電気的に接続される。前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、前記モード切換スイッチユニット１２２に電気的に接続される。 The transformer 108 is electrically connected to the power input terminal 102. The primary side switch unit 110 is electrically connected to the transformer 108 and the power source negative terminal 106. The primary side switch control unit 112 is electrically connected to the primary side switch unit 110. The first one-way energization unit 114 is electrically connected to the transformer 108 and the power output terminal 104. The first charge storage unit 116 is electrically connected to the transformer 108 and the power output terminal 104. The second charge storage unit 118 is electrically connected to the transformer 108, the first charge storage unit 116, and the power source negative terminal 106. The second one-way energization unit 120 is electrically connected to the transformer 108 and the primary side switch unit 110. The mode changeover switch unit 122 is electrically connected to the second one-way energization unit 120, the transformer 108, the first charge accumulation unit 116, and the second charge accumulation unit 118. . The mode change switch control unit 124 is electrically connected to the mode change switch unit 122.
前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオンにした場合に、再昇圧型電力変換器の機能を有し、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオフにした場合に、フライバックモードの電力変換器の機能を有する。 The reboost power converter 10 having the flyback mode has a function of a reboost power converter when the mode changeover switch control unit 124 turns on the mode changeover switch unit 122. When the changeover switch control unit 124 turns off the mode changeover switch unit 122, it has a function of a power converter in a flyback mode.
図１を参照する。本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０と、通常の再昇圧型電力変換装置とは、通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧が時間の推移に伴って変化した場合に（出力電圧の絶対値が入力電圧の絶対値より高い場合に、図１の出力電圧波形における水平線部分が入力電圧の電圧値を表す）、本発明の前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオンにし（前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器となる）、通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧が時間の推移に伴って変化しない場合に（最低出力電圧が入力電圧によって制限された場合に）、本発明の前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、前記モード切換スイッチユニット１２２をオフにする（前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０がフライバックモードの電力変換器となる）という点で異なっている。 Please refer to FIG. According to the present invention, the reboost power converter 10 having the flyback mode and the normal reboost power converter have the output voltage of the normal reboost power converter changed with time. In this case (when the absolute value of the output voltage is higher than the absolute value of the input voltage, the horizontal line portion in the output voltage waveform of FIG. 1 represents the voltage value of the input voltage), the mode changeover switch control unit 124 of the present invention The mode changeover switch unit 122 is turned on (the reboost power converter 10 having the flyback mode becomes a reboost power converter), and the output voltage of the normal reboost power converter changes with time. The mode changeover switch control unit 124 of the present invention does not change the mode changeover switch when the minimum output voltage is limited by the input voltage. Knit 122 to turn off (the fly again boost power converter 10 having a back mode is a power converter of the fly-back mode) it is different in that.
そのため、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０の出力電圧（図４には図示しないが、前記出力電圧が前記電源出力端子１０４により出力される）の波形は、図２に示すようになり、図１に示す通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧の波形と異なる。本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、交流出力電源装置に適用することができる。 Therefore, the waveform of the output voltage (not shown in FIG. 4 but the output voltage is output from the power supply output terminal 104) of the reboost power converter 10 having the flyback mode according to the present invention is shown in FIG. 2, which is different from the waveform of the output voltage of the normal re-boost power converter shown in FIG. 1. The re-boosting power conversion device 10 having a flyback mode according to the present invention can be applied to an AC output power supply device.
言い換えれば、通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧が時間の推移に伴って変化しない場合に（最低出力電圧がゼロにはできない）、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、フライバックモードの電力変換装置に変更し、最低出力電圧を入力電圧（図４には図示しないが、前記入力電圧が前記電源入力端子１０２へ入力される）より低くすることができ、最低出力電圧がゼロとすることができる。本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、交流出力電源装置に適用することができる。 In other words, when the output voltage of a normal reboost power converter does not change with time (the minimum output voltage cannot be zero), the reboost power having a flyback mode according to the present invention. The converter 10 is changed to a power converter in a flyback mode, and the minimum output voltage may be made lower than an input voltage (not shown in FIG. 4, but the input voltage is input to the power input terminal 102). The minimum output voltage can be zero. The re-boosting power conversion device 10 having a flyback mode according to the present invention can be applied to an AC output power supply device.
具体的な実施例において、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記入力電圧の２倍の周波数で前記モード切換スイッチユニット１２２をオフにすることにより、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０がフライバックモードの電力変換器となる。その他の時間では、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオンにすることにより、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器となる。例えば、前記入力電圧の周波数が６０Ｈｚの場合、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、１２０Ｈｚで前記モード切換スイッチユニット１２２がオフにする。 In a specific embodiment, when the mode changeover switch control unit 124 turns off the mode changeover switch unit 122 at a frequency twice the input voltage, the reboost power converter 10 having the flyback mode is used. Becomes a power converter in a flyback mode. At other times, when the mode changeover switch control unit 124 turns on the mode changeover switch unit 122, the reboost power converter 10 having the flyback mode becomes a reboost power converter. For example, when the frequency of the input voltage is 60 Hz, the mode changeover switch control unit 124 turns off the mode changeover switch unit 122 at 120 Hz.
もう一つの具体的な実施例において、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、電源入力端子電圧検出装置（図４には示せず）および電源出力端子電圧検出装置（図４に示せず）をさらに含む。前記電源入力端子電圧検出装置は、前記電源入力端子１０２と、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４とに電気的に接続される。前記電源出力端子電圧検出装置は、前記電源出力端子１０４と、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４とに電気的に接続される。前記電源入力端子電圧検出装置は、前記電源入力端子１０２の電圧を検出して前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４に知らせる。前記電源出力端子電圧検出装置は、前記電源出力端子１０４の電圧を検出して前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４に知らせる。 In another specific embodiment, the reboost power converter 10 having the flyback mode includes a power input terminal voltage detector (not shown in FIG. 4) and a power output terminal voltage detector (see FIG. 4). (Not shown). The power input terminal voltage detection device is electrically connected to the power input terminal 102 and the mode switch control unit 124. The power output terminal voltage detection device is electrically connected to the power output terminal 104 and the mode switch control unit 124. The power input terminal voltage detecting device detects the voltage of the power input terminal 102 and notifies the mode changeover switch control unit 124. The power output terminal voltage detecting device detects the voltage of the power output terminal 104 and notifies the mode changeover switch control unit 124.
これにより、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、前記入力電圧の電圧値および前記出力電圧の電圧値を知ることができる。前記出力電圧の絶対値が前記入力電圧の絶対値より高い場合に、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオンにし、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０が、再昇圧型電力変換器となる。前記出力電圧の最低値が前記入力電圧によって制限されるとともに、前記出力電圧の目標値が前記入力電圧以下である場合に（前記出力電圧の絶対値が前記入力電圧の絶対値以下である場合に）、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオフにし、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０が、フライバックモードの電力変換器となる。 Thereby, the mode selector switch control unit 124 can know the voltage value of the input voltage and the voltage value of the output voltage. When the absolute value of the output voltage is higher than the absolute value of the input voltage, the mode changeover switch control unit 124 turns on the mode changeover switch unit 122, and the reboosting power converter 10 having the flyback mode is provided. It becomes a re-boost type power converter. When the minimum value of the output voltage is limited by the input voltage and the target value of the output voltage is less than or equal to the input voltage (when the absolute value of the output voltage is less than or equal to the absolute value of the input voltage) ), The mode changeover switch control unit 124 turns off the mode changeover switch unit 122, and the reboost power converter 10 having the flyback mode becomes a power converter in the flyback mode.
また、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０では、前記電源入力端子１０２または前記電源出力端子１０４にＡＣインバータ回路（例えば、フルブリッジ回路）が設けられてもよい。そのため、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、ＤＣ／ＤＣ電力変換、ＤＣ／ＡＣ電力変換（例えば、マイクロインバータ）、ＡＣ／ＤＣ電力変換、または、ＡＣ／ＡＣ電力変換に用いることができる。前記一次側スイッチ制御ユニット１１２は、パルス幅変調（例えば、ＤＣＭ、ＣＣＭ、ＢＣＭまたはＱＲ ｍｏｄｅ等）方式で前記一次側スイッチユニット１１０を制御する。 In the reboost power converter 10 having a flyback mode according to the present invention, an AC inverter circuit (for example, a full bridge circuit) may be provided at the power input terminal 102 or the power output terminal 104. Therefore, the re-boosting power conversion device 10 having a flyback mode according to the present invention includes a DC / DC power conversion, a DC / AC power conversion (for example, a micro inverter), an AC / DC power conversion, or an AC / AC. It can be used for power conversion. The primary side switch control unit 112 controls the primary side switch unit 110 by a pulse width modulation (for example, DCM, CCM, BCM, QR mode, etc.) method.
図５は、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置の第２実施例のブロック図である。図５において、図４と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。また、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６をさらに含む。前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６は、前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８と、前記モード切換スイッチユニット１２２と、前記電源負極端子１０６とに電気的に接続される。 FIG. 5 is a block diagram of a second embodiment of a reboost power converter having a flyback mode according to the present invention. In FIG. 5, the detailed description of the same configuration as in FIG. 4 is omitted. The reboosting power conversion device 10 having the flyback mode further includes a bypass circuit 126 of the second charge storage unit. The bypass circuit 126 of the second charge storage unit includes the transformer 108, the first charge storage unit 116, the second charge storage unit 118, the mode changeover switch unit 122, and the power source negative terminal. 106 is electrically connected.
前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオフにした場合に、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８は、前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６に基づいて前記電源負極端子１０６に対して正確に放電する。 When the mode changeover switch control unit 124 turns off the mode changeover switch unit 122, the second charge storage unit 118 is connected to the power source negative terminal 106 based on the bypass circuit 126 of the second charge storage unit. To discharge accurately.
すなわち、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０がフライバックモードの電力変換器である場合に、前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６は、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８にバイパスすることで、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧がゼロになるように確保することができ、負方向充電電流によって前記第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧が負の値になることを回避する。 That is, when the reboost power converter 10 having the flyback mode is a flyback mode power converter, the bypass circuit 126 of the second charge storage unit is connected to the second charge storage unit 118. By bypassing, the voltage of the second charge storage unit 118 can be ensured to be zero, and the negative charge current causes the voltage of the second charge storage unit 118 to become a negative value. To avoid.
前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６は、バイパススイッチユニット１２６０２と、バイパススイッチ制御ユニット１２６０４と、電圧検出ユニット１２６０８とを含む。前記バイパススイッチユニット１２６０２は、前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８と、前記モード切換スイッチユニット１２２と、前記電源負極端子１０６とに電気的に接続される。前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４は、前記バイパススイッチユニット１２６０２と、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４とに電気的に接続される。前記電圧検出ユニット１２６０８は、前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８と、前記モード切換スイッチユニット１２２と、前記バイパススイッチユニット１２６０２と、前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４とに電気的に接続される。前記バイパススイッチユニット１２６０２は、トランジスタスイッチであってもよいがこれに限定されない。 The bypass circuit 126 of the second charge storage unit includes a bypass switch unit 12602, a bypass switch control unit 12604, and a voltage detection unit 12608. The bypass switch unit 12602 is electrically connected to the transformer 108, the first charge storage unit 116, the second charge storage unit 118, the mode changeover switch unit 122, and the power source negative terminal 106. Connected. The bypass switch control unit 12604 is electrically connected to the bypass switch unit 12602 and the mode change switch control unit 124. The voltage detection unit 12608 includes the transformer 108, the first charge storage unit 116, the second charge storage unit 118, the mode changeover switch unit 122, the bypass switch unit 12602, and the bypass switch. It is electrically connected to the control unit 12604. The bypass switch unit 12602 may be a transistor switch, but is not limited thereto.
前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０がフライバックモードの電力変換器である場合に、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、再昇圧型電力変換装置１０がフライバックモードの電力変換器であることを、前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４に知らせる。前記電圧検出ユニット１２６０８は、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧を検出して前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４に知らせる。前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４は、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧に応じて、前記バイパススイッチユニット１２６０２をオンにするタイミングを決定する。 When the reboost power converter 10 having the flyback mode is a flyback mode power converter, the mode changeover switch control unit 124 is configured so that the reboost power converter 10 is a flyback mode power converter. This is notified to the bypass switch control unit 12604. The voltage detection unit 12608 detects the voltage of the second charge storage unit 118 and notifies the bypass switch control unit 12604 of the voltage. The bypass switch control unit 12604 determines the timing for turning on the bypass switch unit 12602 according to the voltage of the second charge storage unit 118.
前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器である場合に、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、再昇圧型電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器であることを、前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４に知らせる。前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４は、前記バイパススイッチユニット１２６０２をオフにする。 When the reboost power converter 10 having the flyback mode is a reboost power converter, the mode changeover switch control unit 124 is configured so that the reboost power converter 10 is a reboost power converter. This is notified to the bypass switch control unit 12604. The bypass switch control unit 12604 turns off the bypass switch unit 12602.
前記トランス１０８は、前記電源入力端子１０２に電気的に接続されるトランス一次側１０８０２と、前記トランス一次側１０８０２に対向して設置されるトランス二次側１０８０４とを含む。前記トランス一次側１０８０２は、前記電源入力端子１０２に電気的に接続されるトランス第１のピン１０８０６と、トランス第２のピン１０８０８とを含む。前記トランス二次側１０８０４は、トランス第３のピン１０８１０と、トランス第４のピン１０８１２とを含む。 The transformer 108 includes a transformer primary side 10802 electrically connected to the power input terminal 102 and a transformer secondary side 10804 installed to face the transformer primary side 10802. The transformer primary side 10802 includes a transformer first pin 10806 and a transformer second pin 10808 electrically connected to the power input terminal 102. The transformer secondary side 10804 includes a transformer third pin 10810 and a transformer fourth pin 10812.
前記一次側スイッチユニット１１０は、前記トランス第２のピン１０８０８に電気的に接続される一次側スイッチユニット第１のピン１１００２と、前記一次側スイッチ制御ユニット１１２に電気的に接続される一次側スイッチユニット第２のピン１１００４と、前記電源負極端子１０６に電気的に接続される一次側スイッチユニット第３のピン１１００６とを含む。 The primary side switch unit 110 includes a primary side switch unit first pin 11002 electrically connected to the transformer second pin 10808 and a primary side switch electrically connected to the primary side switch control unit 112. A unit second pin 11004 and a primary side switch unit third pin 11006 electrically connected to the power source negative terminal 106 are included.
前記第１の一方向通電ユニット１１４は、前記トランス第３のピン１０８１０に電気的に接続される第１の一方向通電ユニット第１のピン１１４０２と、前記電源出力端子１０４に電気的に接続される第１の一方向通電ユニット第２のピン１１４０４とを含む。 The first unidirectional energization unit 114 is electrically connected to the power output terminal 104 and the first unidirectional energization unit first pin 11402 electrically connected to the transformer third pin 10810. First unidirectional energization unit second pin 11404.
前記第１の電荷蓄積ユニット１１６は、前記電源出力端子１０４に電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニット第１のピン１１６０２と、前記トランス第４のピン１０８１２に電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニット第２のピン１１６０４とを含む。 The first charge storage unit 116 is electrically connected to the first charge storage unit first pin 11602 electrically connected to the power output terminal 104 and the transformer fourth pin 10812. 1 charge storage unit second pin 11604.
前記第２の電荷蓄積ユニット１１８は、前記トランス第４のピン１０８１２に電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニット第１のピン１１８０２と、前記電源負極端子１０６に電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニット第２のピン１１８０４とを含む。 The second charge storage unit 118 is electrically connected to the second charge storage unit first pin 11802 electrically connected to the transformer fourth pin 10812 and the power source negative terminal 106. 2 charge storage units second pin 11804.
前記第２の一方向通電ユニット１２０は、前記トランス第２のピン１０８０８に電気的に接続される第２の一方向通電ユニット第１のピン１２００２と、第２の一方向通電ユニット第２のピン１２００４とを含む。 The second one-way energizing unit 120 includes a second one-way energizing unit first pin 12002 that is electrically connected to the transformer second pin 10808, and a second one-way energizing unit second pin. 12004.
前記モード切換スイッチユニット１２２は、前記第２の一方向通電ユニット第２のピン１２００４に電気的に接続されるモード切換スイッチユニット第１のピン１２２０２と、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４に電気的に接続されるモード切換スイッチユニット第２のピン１２２０４と、前記トランス第４のピン１０８１２に電気的に接続されるモード切換スイッチユニット第３のピン１２２０６とを含む。 The mode changeover switch unit 122 is electrically connected to the mode changeover switch unit first pin 12202 electrically connected to the second one-way energization unit second pin 12004 and the mode changeover switch control unit 124. A mode changeover switch unit second pin 12204 to be connected and a mode changeover switch unit third pin 12206 electrically connected to the transformer fourth pin 10812 are included.
図６は、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置の第３実施例のブロック図である。図６において、図５と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６は、第３の一方向通電ユニット１２６０６を含む。前記第３の一方向通電ユニット１２６０６は、前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８と、前記モード切換スイッチユニット１２２と、前記電源負極端子１０６とに電気的に接続される。前記第３の一方向通電ユニット１２６０６は、例えば、ダイオード（ダイオードのカソードが前記トランス１０８と、前記第１の電荷蓄積ユニット１１６と、前記第２の電荷蓄積ユニット１１８と、前記モード切換スイッチユニット１２２とに電気的に接続され、ダイオードのアノードが前記電源負極端子１０６に電気的に接続される）であってもよいがこれに限定されない。 FIG. 6 is a block diagram of a third embodiment of a reboost power converter having a flyback mode according to the present invention. In FIG. 6, the detailed description of the same configuration as in FIG. 5 is omitted. The bypass circuit 126 of the second charge storage unit includes a third one-way energization unit 12606. The third one-way energization unit 12606 includes the transformer 108, the first charge storage unit 116, the second charge storage unit 118, the mode changeover switch unit 122, and the power source negative terminal 106. Is electrically connected. The third one-way energization unit 12606 includes, for example, a diode (the cathode of the diode is the transformer 108, the first charge storage unit 116, the second charge storage unit 118, and the mode changeover switch unit 122. And the anode of the diode is electrically connected to the power source negative terminal 106), but is not limited thereto.
図７は、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置の第４実施例のブロック図である。また、具体的な実施例において、少なくとも２つの、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置は並列で作動する。 FIG. 7 is a block diagram of a fourth embodiment of a reboost power converter having a flyback mode according to the present invention. In a specific embodiment, at least two reboost power converters having the flyback mode operate in parallel.
本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）出力電圧の絶対値が入力電圧の絶対値より高い場合に、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオンにし、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、再昇圧型電力変換器となる。前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、再昇圧型電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器であることを、前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４に知らせる。前記バイパススイッチ制御ユニット１２６０４は、前記バイパススイッチユニット１２６０２をオフにする。
（２）出力電圧の最低値が入力電圧によって制限された場合に、前記モード切換スイッチ制御ユニット１２４が前記モード切換スイッチユニット１２２をオフにし、前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、フライバックモードの電力変換器となることで、最低出力電圧が入力電圧より低いことが可能で、最低出力電圧がゼロにはできるため、本発明に係る、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置１０は、交流出力電源装置に適用されることができる。前記第２の電荷蓄積ユニット１１８は、前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路１２６に基づいて前記電源負極端子１０６に対して正確に放電する。
The gist of the present invention is as follows.
(1) When the absolute value of the output voltage is higher than the absolute value of the input voltage, the mode changeover switch control unit 124 turns on the mode changeover switch unit 122 and has the flyback mode. Becomes a re-boosting power converter. The mode switch control unit 124 notifies the bypass switch control unit 12604 that the reboost power converter 10 is a reboost power converter. The bypass switch control unit 12604 turns off the bypass switch unit 12602.
(2) When the minimum value of the output voltage is limited by the input voltage, the mode changeover switch control unit 124 turns off the mode changeover switch unit 122, and the reboosting power converter 10 having the flyback mode is Since the minimum output voltage can be lower than the input voltage and the minimum output voltage can be zero by becoming a power converter in the flyback mode, the reboosting power having the flyback mode according to the present invention The conversion device 10 can be applied to an AC output power supply device. The second charge storage unit 118 accurately discharges the power source negative terminal 106 based on the bypass circuit 126 of the second charge storage unit.
本発明によれば、再昇圧型電力変換装置の最低出力電圧をゼロとすることができるため、再昇圧型電力変換装置が交流出力電源装置に適用されることができる。 According to the present invention, since the minimum output voltage of the reboost power converter can be made zero, the reboost power converter can be applied to the AC output power supply.
本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の明細書および図面による各種の変動および修正は、本発明の保護を求める範囲内に属するものである。上記をまとめるに、本発明が産業上の利用可能性、新規性および進歩性を備えており、しかも本発明の構造は同類の製品に見られず、公開使用もされていないことから、発明特許の出願要件を完全に満たすため、ここに特許法に基づき特許を出願するものである。 While preferred embodiments of the invention have been disclosed above, they are not intended to limit the invention in any way. Various changes and modifications according to the specification and drawings of the present invention shall fall within the scope of the protection of the present invention. In summary, the present invention has industrial applicability, novelty, and inventive step, and the structure of the present invention is not found in similar products and is not publicly used. In order to fully satisfy the filing requirements of the present invention, a patent is filed here under the Patent Law.
１０ フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置
１０２ 電源入力端子
１０４ 電源出力端子
１０６ 電源負極端子
１０８ トランス
１１０ 一次側スイッチユニット
１１２ 一次側スイッチ制御ユニット
１１４ 第１の一方向通電ユニット
１１６ 第１の電荷蓄積ユニット
１１８ 第２の電荷蓄積ユニット
１２０ 第２の一方向通電ユニット
１２２ モード切換スイッチユニット
１２４ モード切換スイッチ制御ユニット
１２６ 第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路
１０８０２ トランス一次側
１０８０４ トランス二次側
１０８０６ トランス第１のピン
１０８０８ トランス第２のピン
１０８１０ トランス第３のピン
１０８１２ トランス第４のピン
１１００２ 一次側スイッチユニット第１のピン
１１００４ 一次側スイッチユニット第２のピン
１１００６ 一次側スイッチユニット第３のピン
１１４０２ 第１の一方向通電ユニット第１のピン
１１４０４ 第１の一方向通電ユニット第２のピン
１１６０２ 第１の電荷蓄積ユニット第１のピン
１１６０４ 第１の電荷蓄積ユニット第２のピン
１１８０２ 第２の電荷蓄積ユニット第１のピン
１１８０４ 第２の電荷蓄積ユニット第２のピン
１２００２ 第２の一方向通電ユニット第１のピン
１２００４ 第２の一方向通電ユニット第２のピン
１２２０２ モード切換スイッチユニット第１のピン
１２２０４ モード切換スイッチユニット第２のピン
１２２０６ モード切換スイッチユニット第３のピン
１２６０２ バイパススイッチユニット
１２６０４ バイパススイッチ制御ユニット
１２６０６ 第３の一方向通電ユニット
１２６０８ 電圧検出ユニット
10 power supply input terminal 104 power output terminal 106 power source negative terminal 108 transformer 110 primary side switch unit 112 primary side switch control unit 114 first one-way energization unit 116 first charge Accumulation unit 118 Second charge accumulation unit 120 Second one-way energization unit 122 Mode changeover switch unit 124 Mode changeover switch control unit 126 Bypass circuit 10802 of second charge accumulation unit Transformer primary side 10804 Transformer secondary side 10806 Transformer 1 pin 10808 Transformer 2nd pin 10810 Transformer 3rd pin 10812 Transformer 4th pin 11002 Primary side switch unit 1st pin 11004 Primary side switch unit 2nd pin 11 006 Primary switch unit third pin 11402 First one-way energization unit first pin 11404 First one-way energization unit second pin 11602 First charge storage unit first pin 11604 First charge storage Unit second pin 11802 second charge storage unit first pin 11804 second charge storage unit second pin 12002 second one-way energization unit first pin 12004 second one-way energization unit second Pin 12202 Mode changeover switch unit 1st pin 12204 Mode changeover switch unit 2nd pin 12206 Mode changeover switch unit 3rd pin 12602 Bypass switch unit 12604 Bypass switch control unit 12606 3rd one way energization unit 12608 Voltage detection unit
Claims (9)
電源入力端子と、
電源出力端子と、
電源負極端子と、
前記電源入力端子に電気的に接続されるトランスと、
前記トランスと前記電源負極端子とに電気的に接続される一次側スイッチユニットと、
前記一次側スイッチユニットに電気的に接続される一次側スイッチ制御ユニットと、
前記トランスと前記電源出力端子とに電気的に接続される第１の一方向通電ユニットと、
前記トランスと前記電源出力端子とに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニットと、
前記トランスと、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記電源負極端子とに電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニットと、
前記トランスと、前記一次側スイッチユニットとに電気的に接続される第２の一方向通電ユニットと、
前記第２の一方向通電ユニットと、前記トランスと、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットとに電気的に接続されるモード切換スイッチユニットと、
前記モード切換スイッチユニットに電気的に接続されるモード切換スイッチ制御ユニットと、を含み、
前記フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置は、
前記モード切換スイッチ制御ユニットが前記モード切換スイッチユニットをオンにした場合に、再昇圧型電力変換器の機能を有し、前記モード切換スイッチ制御ユニットが前記モード切換スイッチユニットをオフにした場合に、フライバックモードの電力変換器の機能を有し、
前記トランスは、トランス一次側とトランス二次側とを含み、
前記トランス一次側は、
前記電源入力端子に電気的に接続されるトランス第１のピンと、
前記一次側スイッチユニット及び前記第２の一方向通電ユニットに接続されるトランス第２のピンとを含み、
前記トランス二次側は、
前記第１の一方向通電ユニットに接続されるトランス第３のピンと、
前記第１の電荷蓄積ユニットと前記モード切換スイッチユニットと前記第２の電荷蓄積ユニットとに接続されるトランス第４のピンとを含むことを特徴とする、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 A reboost power converter having a flyback mode,
Power input terminal,
A power output terminal;
A negative electrode terminal,
A transformer electrically connected to the power input terminal;
A primary switch unit electrically connected to the transformer and the power source negative terminal;
A primary switch control unit electrically connected to the primary switch unit;
A first one-way energization unit electrically connected to the transformer and the power output terminal;
A first charge storage unit electrically connected to the transformer and the power output terminal;
A second charge storage unit electrically connected to the transformer, the first charge storage unit, and the power source negative terminal;
A second one-way energization unit electrically connected to the transformer and the primary switch unit;
A mode changeover switch unit electrically connected to the second one-way energization unit, the transformer, the first charge storage unit, and the second charge storage unit;
A mode changeover switch control unit electrically connected to the mode changeover switch unit,
The re-boost power converter having the flyback mode is
When the mode changeover switch control unit turns on the mode changeover switch unit, it has a function of a re-boost power converter, and when the mode changeover switch control unit turns off the mode changeover switch unit, Has the function of flyback mode power converter,
The transformer includes a transformer primary side and a transformer secondary side,
The transformer primary side is
A transformer first pin electrically connected to the power input terminal;
A transformer second pin connected to the primary side switch unit and the second one-way energization unit,
The transformer secondary side is
A transformer third pin connected to the first one-way energization unit;
Characterized in that it comprises a transformer fourth pin connected to said first charge accumulation unit and the mode switch unit and the second charge storage unit, re-boost power converter having a flyback mode .
前記モード切換スイッチ制御ユニットが前記モード切換スイッチユニットをオフにした場合に、前記第２の電荷蓄積ユニットは、前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス回路に基づいて前記電源負極端子に対して正確に放電することを特徴とする請求項１に記載の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 Bypass circuit of the second charge storage unit electrically connected to the transformer, the first charge storage unit, the second charge storage unit, the mode changeover switch unit, and the power source negative terminal Further including
When the mode changeover switch control unit turns off the mode changeover switch unit, the second charge storage unit accurately determines the power source negative terminal based on the bypass circuit of the second charge storage unit. The re-boosting power conversion device having a flyback mode according to claim 1, wherein discharge is performed.
前記トランスと、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットと、前記モード切換スイッチユニットと、前記電源負極端子とに電気的に接続されるバイパススイッチユニットと、
前記バイパススイッチユニットと、前記モード切換スイッチ制御ユニットとに電気的に接続されるバイパススイッチ制御ユニットと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 The bypass circuit of the second charge storage unit is
A bypass switch unit electrically connected to the transformer, the first charge storage unit, the second charge storage unit, the mode changeover switch unit, and the power source negative terminal;
The re-boosting power conversion having a flyback mode according to claim 2, further comprising a bypass switch control unit electrically connected to the bypass switch unit and the mode changeover switch control unit. apparatus.
前記トランス第２のピンに電気的に接続される一次側スイッチユニット第１のピンと、
前記一次側スイッチ制御ユニットに電気的に接続される一次側スイッチユニット第２のピンと、
前記電源負極端子に電気的に接続される一次側スイッチユニット第３のピンと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 The primary side switch unit is
A primary side switch unit first pin electrically connected to the transformer second pin;
A primary side switch unit second pin electrically connected to the primary side switch control unit;
The re-boosting power conversion apparatus having a flyback mode according to claim 3, further comprising a primary side switch unit third pin electrically connected to the power source negative terminal.
前記トランス第３のピンに電気的に接続される第１の一方向通電ユニット第１のピンと、
前記電源出力端子に電気的に接続される第１の一方向通電ユニット第２のピンと、を含み、
前記第１の電荷蓄積ユニットは、
前記電源出力端子に電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニット第１のピンと、
前記トランス第４のピンに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニット第２のピンと、を含み、
前記第２の電荷蓄積ユニットは、
前記トランス第４のピンに電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニット第１のピンと、
前記電源負極端子に電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニット第２のピンと、を含み、
前記第２の一方向通電ユニットは、
前記トランス第２のピンに電気的に接続される第２の一方向通電ユニット第１のピンと、
第２の一方向通電ユニット第２のピンと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 The first one-way energization unit is
A first one-way energization unit first pin electrically connected to the transformer third pin;
A first one-way energization unit second pin electrically connected to the power output terminal,
The first charge storage unit includes:
A first charge storage unit first pin electrically connected to the power output terminal;
A first charge storage unit second pin electrically connected to the transformer fourth pin;
The second charge storage unit is
A second charge storage unit first pin electrically connected to the transformer fourth pin;
A second charge storage unit second pin electrically connected to the power source negative terminal,
The second one-way energization unit is
A second one-way energization unit first pin electrically connected to the transformer second pin;
The re-boosting power converter having a flyback mode according to claim 4, further comprising a second pin of the second one-way energization unit.
前記第２の一方向通電ユニット第２のピンに電気的に接続されるモード切換スイッチユニット第１のピンと、
前記モード切換スイッチ制御ユニットに電気的に接続されるモード切換スイッチユニット第２のピンと、
前記トランス第４のピンに電気的に接続されるモード切換スイッチユニット第３のピンと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 The mode switch unit is
A mode changeover switch unit first pin electrically connected to the second one-way energization unit second pin;
A mode changeover switch unit second pin electrically connected to the mode changeover switch control unit;
6. The step-up type power converter having a flyback mode according to claim 5, further comprising a mode changeover switch unit third pin electrically connected to the transformer fourth pin.
前記トランスと、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットと、前記モード切換スイッチユニットと、前記電源負極端子とに電気的接続される第３の一方向通電ユニットを含むことを特徴とする請求項２に記載の、フライバックモードを有する再昇圧型電力変換装置。 The bypass circuit of the second charge storage unit is
A third unidirectional energization unit electrically connected to the transformer, the first charge storage unit, the second charge storage unit, the mode changeover switch unit, and the power source negative terminal; The re-boosting power conversion device having a flyback mode according to claim 2.
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