JP7126701B2 - プッシュプル電圧共振型コンバータ回路 - Google Patents

プッシュプル電圧共振型コンバータ回路 Download PDF

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Description

本発明は、高効率、低ノイズで高周波化にも適し、小型化が容易となり、車載、電子機器全体の小型化、省エネ化に寄与するようなプッシュプル電圧共振型コンバータ回路に関するものである。
スイッチングレギュレータやDC-DCコンバータは、各種電子機器等に搭載され、小型、高効率、低ノイズが求められている。また、近年では電気自動車の実用化と共に車載機器においても小型、高効率、低ノイズのDC-DCコンバータが要求されている。
スイッチングレギュレータや、DC-DCコンバータにおいて、低ノイズを実現する為には、図47に示すような出力電圧と基準電圧を誤差増幅器で比較してその出力でトランジスタのオンオフを制御するという非常に効率の悪いリニアレギュレータを用いるか、図1に示すような安定化が困難なプッシュプル型共振型コンバータ回路しかなかった(非特許文献1)。
この図1に示すプッシュプル型電圧共振コンバータ回路は、トランスT1の1次巻線インダクタンスとその端子間のコンデンサC2によって共振する。この動作波形を図2に示す。Q1とQ2を交互に共振周波数でON、OFFを繰り返すことでそれぞれのドレイン電圧Vds1は、図2(b)に示すように正弦半波となる。そしてその電圧の平均値はVinとなる。
インダクタL1とトランスT1の中間タップとの接続側電圧VL1は、図2(b)で示すように正弦波を全波整流した時の波形である正弦全波の波形となりその平均値はVinとなる。
この回路は、電圧共振によりMOS-FETからなるスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vds1が0Vとなったt2でONとなり、そのとき他方のMOS-FETからなるスイッチング素子Q2はOFFとなる。トランスT1には、電圧共振により正弦波の電圧が発生し、2次巻線にも図2(a)のように正弦波の電圧Vacが誘起する。それをD1、D2で整流し、L2とC3で平滑することで直流電圧を出力することが出来る。また、この回路は、自励コンバータとしても利用され、2次側を整流、平滑せずに、交流正弦波交流のまま、冷陰極間の点灯用に使用されることもある。
絶縁型のコンバータ回路としては、高効率で、低ノイズを実現できるものとしては、図48に示すようなLLC共振コンバータ回路があるが、この方式には以下の課題があった。
(1)LLC共振コンバータは、図48に示すL1とC3で直列共振回路を構成し、スイッチング周波数を共振点から高い方にずらす事で出力を制御している為、リアクタンス負荷となり、それだけでは、スイッチ素子のターンオン時は零電圧スイッチングであるがターンオフ時は完全な零電圧スイッチングにはならない。
その為、L1とC2で構成される並列共振回路による部分共振動作を組み合わせることにより、零電圧スイッチングを実現しているが、部分共振動作で零電圧スイッチングを実現する為に、ハイサイドMOS-FET1によるスイッチ動作とローサイドMOS-FET2のスイッチ動作においてごく短時間、両方がOFFとなるデッドタイムを設けることで部分共振動作を行う必要がある。
高周波で動作させる場合、デッドタイムの設定が困難になると想定され、高周波化には適していない。
(2)LLC共振コンバータでは、トランスにリーケージインダクタンスを持たせる為、トランスの設計が複雑となり、小型化、高周波化に適していない。
(3)LLC共振コンバータは、トランスを使用した絶縁型のコンバータ回路であり、非絶縁型には対応できない。従来の非絶縁型のコンバータでは、高速でスイッチングすることで高効率を実現しているが、低ノイズを実現したものはなかった。
低ノイズを実現するものとしては、図47に示すようなリニアレギュレータを使用することになるが、スイッチングレギュレータと比較すると効率が低いという課題があった。
発行所 CQ出版株式会社 1999年3月1日第17版発行 「実用電源回路設計ハンドブック」エピローグ電源回路の新しい技術 P233~234 共振型電源とは ・基本的な回路構成 図22。
本発明が解決しようとする課題は、次の通りである。
(1)共振型コンバータ回路において、周波数変調においても共振を維持し、零電圧スイッチングを行うことで、高効率、かつ低ノイズのDC-DCコンバータを実現すること。
(2)また、LLC共振コンバータ回路の場合、直列共振と並列共振による部分共振を組み合わせる為、共振回路の設計が複雑になり、特殊なトランスの使用やゲート駆動波形にデッドタイムを設けることが必要であったが、特殊なトランス等を必要せず、デッドタイムを設定する必要もないことで、高周波化、及び装置の小型化を実現すること。
(3)さらに、トランスを使用しない非絶縁型コンバータ回路においても高効率、低ノイズを実現すること。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高効率、低ノイズで高周波化にも適し、小型化が容易となり、車載、電子機器全体の小型化、省エネ化に寄与するようなプッシュプル電圧共振型コンバータ回路を提供することを目的とする。
本発明は、プッシュプル型電圧共振コンバータ回路とコンデンサインプット型平滑回路を組み合わせた回路において、駆動周波数を共振周波数に対して変化させることで出力電圧を変化させ、かつ、スイッチング素子は、常に零電圧スイッチングになることを要旨としている。例えば、図6から図25に示すような回路構成により、出力電圧を制御し、安定化している。
これらの回路における制御回路の構成例が図43に示され、このときの波形を図3に示している。
また、図44に示すようにスイッチ素子の零電圧を検出してスイッチ素子をONとすることで図4の波形なり、スイッチ素子に逆方向電流が流れている期間もONすることで低損失となる。また、回路構成によって、絶縁型に限らず非絶縁型も実現できる。これらの図3及び図4において、t=駆動周波数の周期、T=共振周波数の周期である。
さらに、図26から図33に示すように整流回路において同期整流を行うスイッチング素子を整流後、一定時間導通を維持することによって共振回路のインダクタ又はトランスを励磁することで共振回路に電力を帰し、共振振幅よりも低い電圧の出力電圧においても零電圧スイッチングを可能とし、広い入出力電圧範囲において、共振動作を可能とする。図44は、このときの制御回路の構成図である。
また、図34から図37に示すように2系統出力にも対応可能であり、さらに、図38から図42に示すように励磁電流を制御することで双方向コンバータとしても応用可能である。このときは、図45に示すように励磁時間を制御する。
作用
プッシュプル型の電圧共振コンバータ回路において、スイッチング周波数を低い方にずらすことによって、両方のスイッチが共にONの状態が出来、この間、共振エネルギーが保持された状態で一時停止していると同時に、励磁による共振エネルギーの補充が行われる。
これによって、共振の振幅を大きく可変でき、フィードバック制御によってDC-DCコンバータとして安定化することが可能になる。
図3、図4がこのときの動作波形である。
共振回路は図5に示すように一定期間ショートすることで周波数が変化しても共振を維持する。また、整流素子にスイッチ素子を使用することで、同期整流と共に、同期整流終了後、導通期間を延長することで励磁を行い、共振回路へエネルギーを供給することが可能となる。
このことは、入出力電圧条件が変化しても零電圧スイッチングを行うのに十分な共振を維持することができる。さらに、導通期間を大きくすることで、整流により受け取る電力よりも大きな電力を励磁することにより電力を供給することも可能となるので、双方向コンバータとして機能させることが可能である。図26は、このときの動作波形を示す。
以上の動作において、常に共振による零電圧スイッチングが可能となる。零電圧スイッチングが実現することで、スイッチング損失の無い高効率のスイッチングが実現し、同時にスイッチングノイズも極めて小さく、高効率、低ノイズのDC-DCコンバータを実現することが出来る。また、これは、絶縁型のDC-DCコンバータに限らず、非絶縁型においても同様である。
本発明では、特殊なトランスを用いる必要は無く、シンプルな部品で構成できる為、小型化、高周波化も容易になる。さらに、それぞれの半サイクルの時間を別々に制御することで、2出力のDC-DCコンバータとして構成することができる。
図42までの実施例におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路は、トランス又はインダクタとスイッチ素子が直列接続された2組の回路が並列接続され、それぞれの中点同士を共振コンデンサで接続することで、インダクタとコンデンサ間で共振を行っている。このように2つのトランス又は2つのインダクタを使用したものは、それぞれのトランス又はインダクタと共振用のコンデンサで共振回路を構成しているので、共振用コンデンサを共用して2つの共振回路が存在し、プッシュプルの動作に同期して一方が励磁によりエネルギーを蓄えているときに、他方は共振しており、半サイクルごとに交互に励磁と共振を繰り返している。
図50以下に示す回路構成では、2組の回路から1組の回路のトランス又はインダクタを削除した場合、削除したインダクタ又はトランスへの励磁によるエネルギーの注入も、また、整流器を通してエネルギーを取り出すこともできないが、残った1つのトランス又はインダクタンスについては、スイッチ素子Q1に加えて、共振を行うためのもう一方のスイッチ素子Q2があれば、励磁によるエネルギーの注入も、また、エネルギーを取り出すことも可能である。これらの例を図50~図65までに示している。
請求項1記載の発明は、図27に示す通り、入力端子+VinとトランスT1の1次巻き線の中間端子間にインダクタL1を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子とGND端子間に、それぞれスイッチ素子Q1とQ2を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子間に共振用コンデンサC2を接続し、前記トランスT1の2次巻線の両端子と出力端子+Vout間に、それぞれ整流用MOS-FETQ3とQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を可変することを可能にしたプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項2記載の発明は、図28に示す通り、入力端子+Vinに一方のトランスT1と他方のトランスT2のそれぞれの1次巻き線の一方端を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q1を接続し、前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q2を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端と前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端の間に共振用のコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの一方端間を接続して出力端子+Voutに接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子の間に、コンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を構成し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの他方端とGND間に整流用MOS-FETQ3とQ4を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を可変することを可能にしたプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項3記載の発明は、図29に示す通り、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路とインダクタL2とスイッチ素子Q2の直列回路を互いに並列に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点の間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Voutとの間に整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点と出力端子+Voutとの間に整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を構成し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を入力電圧より高く可変することを可能にした昇圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項4記載の発明は、図30に示す通り、入力端子+Vinと出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2との直列回路を互いに並列に接続し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2との接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点とGND端子間に整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記スイッチ素子Q2とインダクタL2との接続点間に整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を入力電圧より低く可変することを可能にした降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項5記載の発明は、図31に示す通り、入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に接続し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2との接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と出力端子-Vout間に整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2との接続点と前記出力端子-Vout間に整流用MOS-FETQ4を接続し、出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を構成し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を入力電圧に反転して出力することを可能にした反転型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項6記載の発明は、図32に示す通り、前段に、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路とインダクタL2とスイッチ素子Q2の直列回路を並列に接続し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2と前記スイッチ素子Q2の接続点との間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2と前記スイッチ素子Q2の接続点とを直接、整流用MOS-FETQ3とQ4とコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続して昇圧型回路を構成し、
後段に、前記出力整流平滑回路11の前記コンデンサC3と出力端子+Voutの間に、スイッチ素子Q5とインダクタL3の直列回路と、スイッチ素子Q6とインダクタL4の直列回路を互いに並列に配置し、前記スイッチ素子Q5と前記インダクタL3との接続点と前記スイッチ素子Q6と前記インダクタL4の接続点間にコンデンサC4を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q5と前記インダクタL3の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ7を配置し、前記スイッチ素子Q6と前記インダクタL4の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ8を配置し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC5を接続して降圧型回路を構成し、
前記昇圧型回路における前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Aを接続し、前記降圧型回路における前記整流用MOS-FETQ7とQ8に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Bを接続し、
前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17Aと零電圧検出駆動回路17Bに接続し、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を常時オンとし、前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型とし、
前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を常時オフとし、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型として機能するようにしたことを特徴とする昇降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項7記載の発明は、図33に示す通り、前段に、入力端子+Vinに、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を並列に接続し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点の間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点とGND端子間に整流用MOS-FETQ4を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18Aを接続して降圧型回路を構成し、
後段に、前記インダクタL1とL2を共用し、前記インダクタL1の他端と出力端子+Voutの間に整流用MOS-FETQ7を接続するとともに、前記インダクタL2の他端と前記出力端子+Voutの間に整流用MOS-FETQ8を接続し、前記インダクタL1と前記整流用MOS-FETQ7の接続点と前記インダクタL2と前記整流用MOS-FETQ8の接続点間にコンデンサC3を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1の他端と前記GND端子間にスイッチ素子Q5を接続するとともに、前記インダクタL2の他端と前記GND端子間にスイッチ素子Q6を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC4を接続してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ7とQ8に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18Bを接続して降圧型回路を構成し、
前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17Aと零電圧検出駆動回路17Bを接続し、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を常時オフとし、前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型とし、
前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を常時オンとし、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型として機能するようにしたことを特徴とする昇降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項8記載の発明は、図54に示す通り、入力端子+VinにトランスT1の1次巻き線の一方の端子を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の他方の端子とGND端子間に、スイッチ素子Q1を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、共振用のコンデンサC2とスイッチ素子Q2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1の2次巻き線の一方の端子と出力端子+Voutの間に、コンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記トランスT1の2次巻き線の他方の端子とGND端子の間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、この整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項9記載の発明は、図55に示す通り、入力端子-VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御昇圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項10記載の発明は、図56に示す通り、入力端子+Vinと出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記インダクタL1と前記出力端子+Vout間に、コンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項11記載の発明は、図57に示す通り、入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を構成し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御反転型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項12記載の発明は、図58に示す通り、前段に、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と前記GND端子間に、整流用MOS-FETQ3とコンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Aを接続し、前記スイッチ素子Q1、Q2に出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Aを接続して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御昇圧型回路を構成し、
後段に、前記整流用MOS-FETQ3と前記コンデンサC3の接続点と出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q5とインダクタL3の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q5と並列に、スイッチ素子Q6とコンデンサC4の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q5と前記インダクタL3の接続点と前記GND端子間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記インダクタL3と前記出力端子+Vout間に、コンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC5からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ7に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Bを接続し、前記スイッチ素子Q5、Q6に前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Bに接続して前記スイッチ素子Q5、Q6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御降圧型回路を構成した
ことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項13記載の発明は、図59に示す通り、前段に、入力端子+VinとインダクタL1の一端の間に、スイッチ素子Q1を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、この整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Aを接続し、前記スイッチ素子Q1とQ2に、出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Aを接続して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御降圧型とし、
後段に、前記インダクタL1の他端と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記インダクタL1の他端と前記GND端子の間に、スイッチ素子Q5を接続し、このスイッチ素子Q5と並列にコンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3とスイッチ素子Q6の直列回路を接続し、前記整流用MOS-FETQ7に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Bを接続し、前記スイッチ素子Q5とQ6に、前記出力端子+Voutから前記誤差増幅器13と前記周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Bを接続して前記スイッチ素子Q5、Q6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御昇圧型とし
たことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項14記載の発明は、図34に示す通り、入力端子+Vinを2つのトランスT1とT2の1次巻き線のそれぞれの一方の端子に接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方の端子とスイッチ素子Q1の直列回路の接続点と、他方のトランスT2の1次巻き線の他方の端子とスイッチ素子Q2の直列回路の接続点との間に共振用のコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記2つのトランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの一方の端子を、それぞれ2つの出力端子+Vout1と+Vout2に接続するとともに、それぞれコンデンサC3とC4からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路に接続し、前記2つのトランスT1とT2のそれぞれの他方の出力端子に、それぞれ整流用MOS-FETからなる整流素子Q3とQ4を接続し、前記スイッチ素子Q1とQ2に、零電圧検出駆動回路17を接続し、前記それぞれの整流用MOS-FETからなる整流素子Q3とQ4に整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記2つのそれぞれの出力端子+Vout1と+Vout2からそれぞれ誤差増幅器13Aと13Bと周波数変調回路14を介して、前記零電圧検出駆動回路17にて前記スイッチ素子Q1とQ2に、前記共振回路10の共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することにより、前記駆動周波数に対応して出力電圧を可変することを可能としたことを特徴とする2出力同期整流励磁制御のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項15記載の発明は、図35に示す通り、入力端子+Vinに、2つのインダクタL1とL2のそれぞれの一方の端子に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点との間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点に、MOS-FETからなる整流素子Q3とコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を介して一方の出力端子+Vout1に接続し、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点に、MOS-FETからなる整流素子Q4とコンデンサC4からなる出力整流平滑回路11を介して他方の出力端子+Vout2に接続し、前記整流素子Q3とQ4を整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18でタイミング制御を行い、前記出力端子+Vout1と+Vout2のいずれかからの出力を、それぞれの誤差増幅器13Aと13Bから周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を経て帰還して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、出力電圧を可変することが可能な2出力同期整流励磁制御昇圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項16記載の発明は、図36に示す通り、入力端子+Vinと一方の出力端子+Vout1間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記入力端子+Vinと他方の出力端子+Vout2間に、スイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を接続し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ3を配置し、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点と前記GND間に整流用MOS-FETQ4を配置し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に、タイミング制御を行う整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記インダクタL1と前記一方の出力端子+Vout1間にコンデンサC3を配置してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記インダクタL2と前記他方の出力端子+Vout2間にコンデンサC4を配置してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記出力端子+Vout1と+Vout2のいずれかからの出力を、それぞれの誤差増幅器13Aと13Bから周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を経て帰還して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、出力電圧を可変することが可能な2出力同期整流励磁制御降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項17記載の発明は、図37に示す通り、入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に接続し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点に整流用MOS-FETQ3とコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC3を介して一方の出力端子+Vout1に接続し、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点に整流用MOS-FETQ4とコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC34介して他方の出力端子+Vout2に接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4にタイミング制御を行う整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Vout1と+Vout2のいずれかからの出力を、それぞれの誤差増幅器13Aと13Bから周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を経て帰還して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、出力電圧を可変することが可能な2出力同期整流励磁制御反転型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項18記載の発明は、図38に示す通り、入力端子+VinとGND間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路と、インダクタL2とスイッチ素子Q2の直列回路を互いに並列に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点との間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点と前記出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ4を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした昇圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項19記載の発明は、図39に示す通り、入力端子+Vinと出力端子+Voutの間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路と、スイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に配置し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ3を配置し、前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ4を配置し、前記インダクタL1と前記インダクタL2の他端側と前記出力端子+Voutの間にコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした降圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項20記載の発明は、図40に示す通り、入力端子+VinとGND端子の間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路と、スイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に配置し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点のそれぞれから整流用MOS-FETQ3と整流用MOS-FETQ4を介在し、かつ、コンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC3を介して出力端子+Voutに接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした反転型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項21記載の発明は、図41に示す通り、入力端子+VinとトランスT1の1次巻き線の中間端子間にインダクタL1を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子とGND端子間に、それぞれスイッチ素子Q1とQ2を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子間に共振用コンデンサC2を接続し、前記トランスT1の2次巻線側の両端子と出力端子+Vout間に、それぞれ整流用MOS-FETQ3とQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした絶縁型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項22記載の発明は、図42に示す通り、入力端子+Vinに一方のトランスT1と他方のトランスT2のそれぞれの1次巻き線の一方端を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q1を接続し、前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q2を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端と前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端の間に共振用のコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの一方端間を接続して出力端子+Voutとの間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの他方端とGND間にMOS-FETQ3とQ4を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした絶縁型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項23記載の発明は、図60に示す通り、入力端子+VinとGND間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、コンデンサC2とスイッチ素子Q2の直列回路を並列に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2の接続点と前記出力端子+Voutの間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2に接続して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記入力端子+Vinからの電力伝送と、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17bを介して前記スイッチ素子Q3とQ4に接続して前記スイッチ素子Q3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送との逆方向の電力伝送を可能とした昇圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項24記載の発明は、図61に示す通り、入力端子+Vinと出力端子+Voutの間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の一方の端子との接続点とGND端子間に整流用MOS-FETQ3を接続し、前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2の接続点とGND端子の間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続し、前記インダクタL1の他方の端子と出力端子+Voutの間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Bを介して前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記出力端子+Voutからの逆方向の電力伝送を可能とした降圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項25記載の発明は、図62に示す通り、入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記スイッチ素子Q2とコンデンサC2の接続点と出力端子+Voutの間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC3を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Bを介して前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記出力端子+Voutからの電力伝送の逆方向の電力伝送を可能とした反転型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項26記載の発明は、図63に示す通り、入力端子+VinにトランスT1の1次巻き線の一方端子を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の他方端子とGND端子間に、スイッチ素子Q1を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2と共振用のコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1の2次巻き線の一方端子にコンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11と出力端子+Voutを接続し、前記トランスT1の2次巻き線の他方端子とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、この整流用MOS-FETQ3と並列に、必要に応じて前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2に代えて又は前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2とともにコンデンサC4と整流用MOS-FETQ4を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Bを介して前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記出力端子+Voutからの電力伝送の逆方向の電力伝送を可能とした絶縁型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項27記載の発明は、図64に示す通り、前段に、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、コンデンサC2とスイッチ素子Q2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続し、前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2の接続点と前記整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3との接続点に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続して昇圧型回路を構成し、
後段に、前記昇圧型回路側の整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3との接続点と出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q5とインダクタL3の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q5と並列に、スイッチ素子Q6とコンデンサC4の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q5とインダクタL3の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記スイッチ素子Q6とコンデンサC4の接続点とGND端子間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q6に代えて又は前記スイッチ素子Q6とともに整流用MOS-FETQ8を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC5からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続して降圧型回路を構成し、
前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と双方向制御・周波数変調回路19を介して前記スイッチ素子Q1とQ2に接続した零電圧検出駆動回路17A1、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に接続した零電圧検出駆動回路17A2、前記スイッチ素子Q5とQ6に接続した零電圧検出駆動回路17B1及び前記整流用MOS-FETQ7とQ8に接続した零電圧検出駆動回路17B2を制御して前記スイッチ素子Q5及びQ6を常時オンとし、スイッチ素子Q1及びQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型とし、前記スイッチ素子Q1及びQ2を常時オフとし、スイッチ素子Q3及びQ4を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型として機能するようにしたことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
請求項28記載の発明は、図65に示す通り、前段に、入力端子+VinとインダクタL1の一方の端子間に、スイッチ素子Q1を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記スイッチ素子Q2とコンデンサC2の接続点とGND端子間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続して降圧型回路を構成し、
後段に、前記インダクタL1の他方の端子とGND間に、スイッチ素子Q5を接続し、このスイッチ素子Q5と並列に、スイッチ素子Q6とコンデンサC3の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1の他方の端子と出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記スイッチ素子Q6とコンデンサC3の接続点と出力端子+Vout間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q6に代えて又は前記スイッチ素子Q6とともに整流用MOS-FETQ8を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC4からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続して降圧型回路を構成し、
前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と双方向制御・周波数変調回路19を介して前記スイッチ素子Q1とQ2に接続した零電圧検出駆動回路17A1、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に接続した零電圧検出駆動回路17A2、前記スイッチ素子Q5とQ6に接続した零電圧検出駆動回路17B1及び前記整流用MOS-FETQ7とQ8に接続した零電圧検出駆動回路17B2を制御して前記スイッチ素子Q5及びQ6を常時オフとし、スイッチ素子Q1及びQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型とし、前記スイッチ素子Q1及びQ2を常時オンとし、スイッチ素子Q3及びQ4を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型として機能するようにしたことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路である。
本発明は、上述のように構成したので、以下の効果を有する。
(1)零電圧スイッチングを実現することで、スイッチング損失の無い高効率のスイッチングが実現し、同時にスイッチングノイズも極めて小さく、高効率、低ノイズのDC-DCコンバータを実現することが出来る。また、これは、絶縁型のDC-DCコンバータに限らず、非絶縁型DC-DCコンバータにおいても同様に可能である。
(2)本発明では、特殊なトランスを用いる必要は無く、シンプルな部品で構成できる為、小型化、高周波化も容易になる。
(3)さらに、2出力のDC-DCコンバータとして構成することも可能である。
(4)また、さらに、出力側から入力側への電力伝送も可能となるので双方向コンバータにも実現可能である。
(5)以上の結果、絶縁、非絶縁に限らず、DC-DCコンバータの高効率、低ノイズで高周波化、小型化が容易になる。
従来のプッシュプル型電圧共振コンバータ回路を示す電気回路図である。 従来のプッシュプル型電圧コンバータ回路の動作波形図である。 プッシュプル型電圧共振コンバータ回路において、駆動周波数が共振周波数よりも低い場合の動作波形図である。 プッシュプル型電圧共振コンバータ回路において、駆動周波数が共振周波数よりも低い場合で、かつ、ドレイン電圧Vdsが0Vになったタイミングでゲート電圧VgsをHとした場合の動作波形図である。 (a)は、LC並列共振回路の回路図、(b)は、SWが常にOFFの場合の波形図、(c)は、共振電圧が零電圧となるタイミングでSWをONとした場合の電圧と電流の動作波形図である。 本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータとコンデンサインプット整流平滑回路を組み合わせた実施回路図である。 本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータとコンデンサインプット整流平滑回路を組み合わせ、出力からのフィードバックにより出力電圧の安定化を行うDC-DCコンバータ実施回路図である。 図7におけるインダクタとセンタータップ付トランスと2つのインダクタを、センタータップの無いトランスに置き換えた本発明によるDC-DCコンバータ実施回路図である。 図8におけるL1とQ1の直列回路とL2とQ2の直列回路が並列に接続された構成を、L1とQ1の直列回路とL2とQ2の直列回路を直列に置き換えた本発明による実施回路図である。 図8におけるDC-DCコンバータの2次平滑回路をブリッジ整流回路にすることで、トランスの1次、2次共にそれぞれひとつの巻き線とした本発明による実施回路図である。 図10におけるL1、L2をそれぞれ絶縁トランスT1、T2に置き換えて実現した実施回路図である。 図11におけるT1とQ1の直列回路とT2とQ2の直列回路が並列に接続された構成を、直列に置き換えた本発明による実施回路図である。 プッシュプル型電圧共振コンバータの2次側に構成可能なコンデンサインプット型整流平滑回路の例を示し、(a)は、ブリッジ整流平滑回路図、(b)は、倍電圧整流平滑回路図の第1例、(c)は、倍電圧整流平滑回路図の第2例、(d)は、コッククロフト整流平滑回路図である。 絶縁トランスをなくし昇圧型非絶縁コンバータとした本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 絶縁トランスをなくし降圧型非絶縁コンバータとした本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 絶縁トランスをなくし反転型非絶縁コンバータとした本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 昇圧型非絶縁コンバータと降圧型非絶縁コンバータを組み合わせた本発明による昇降圧型非絶縁コンバータ回路図である。 降圧型非絶縁コンバータと昇圧型非絶縁コンバータを組み合わせた本発明による昇降圧型非絶縁コンバータ回路図である。 図7におけるプッシュプル型電圧共振コンバータの2次整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 図14における昇圧型非絶縁コンバータの整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明による昇圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 図15における降圧型非絶縁コンバータの整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明による降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 図16における反転型非絶縁コンバータの整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明による反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 図17における昇降圧型非絶縁コンバータの整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明による昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 図18における昇降圧型非絶縁コンバータの整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明による昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 図11におけるプッシュプル型電圧共振コンバータの整流用ダイオードを、MOS-FETによる同期整流に置き換えた本発明によるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路図である。 励磁制御が無い場合の動作波形図と励磁制御がある場合の動作波形図の例を示すもので、(a)は、励磁制御なしで無負荷時、(b)は、励磁制御なしで負荷時、(c)は、励磁制御ありの時、(d)は、励磁制御ありの時である。 図19におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路の1次側を零電圧検出駆動回路とし、同期整流部を同期整流と共に励磁制御を加えた本発明による実施回路図である。 図25におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路の1次側を零電圧検出駆動回路とし、同期整流部を同期整流と共に励磁制御を加えた実施回路図である。 図20における昇圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に零電圧検出駆動回路と励磁制御を加えた本発明による実施回路図である。 図21における降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に零電圧検出駆動回路と励磁制御を加えた本発明による実施回路図である。 図22における反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に零電圧検出駆動回路と励磁制御を加えた本発明による実施回路図である。 図23における昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に零電圧検出駆動回路と励磁制御を加えた本発明による実施回路図である。 図24における昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に零電圧検出駆動回路と励磁制御を加えた本発明による実施回路図である。 図28における電圧共振コンバータを、2系統出力とした実施回路図である。 図29における昇圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を2系統出力とした本発明による実施回路図である。 図30における降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を2系統出力とした本発明による実施回路図である。 図31における反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を2系統出力とした本発明による実施回路図である。 図29における昇圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした本発明による実施回路図である。 図30における降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした本発明による実施回路図である。 図31における反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした本発明による実施回路図である。 図27におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした本発明による実施回路図である。 図28におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした本発明による実施回路図である。 周波数変調制御の回路図である。 周波数変調制御に零電圧駆動回路を追加した制御回路図である。 同期整流励磁制御の回路図である。 同期整流励磁制御で励磁量を可変する場合の回路図で、双方向コンバータを構成する場合、この励磁量によって電力の伝送方向と量を制御できる。 従来のリニアレギュレータの回路図である。 従来のLLC共振コンバータの回路図である。 双方向コンバータの動作波形図である。 図11における2つのトランスを1つのトランスとした本発明による回路図である。 図14における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図15における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図16における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図28における2つのトランスを1つのトランスとした本発明による回路図である。 図29における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図30における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図31における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図32における昇圧側と降圧側のそれぞれの2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図33における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図である。 図38における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図で、点線部分は、Q2の代わりにQ4があればよく、また、Q2とQ4の両方があってもよい。 図39における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図で、点線部分は、Q2の代わりにQ4があればよく、また、Q2とQ4の両方があってもよい。 図40における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図で、点線部分は、Q2の代わりにQ4があればよく、また、Q2とQ4の両方があってもよい。 図42における2つのトランスを1つのトランスとした本発明による回路図で、点線部分は、Q2の代わりにQ4があればよく、また、Q2とQ4の両方があってもよい。 双方向昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路における昇圧側と降圧側のそれぞれ2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図で、点線部分は、Q2の代わりにQ4、Q6の代わりにQ8があればよく、また、Q2とQ4の両方があってもよいし、Q6とQ8の両方があってもよい。 双方向昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路における2つのインダクタを1つのインダクタとした本発明による回路図で、点線部分は、Q2の代わりにQ4、Q8の代わりにQ6があればよく、また、Q2とQ4の両方があってもよいし、Q6とQ8の両方があってもよい。
本発明の目的は、プッシュプル型電圧共振コンバータ回路において、駆動周波数を共振周波数に対して変化させることで出力電圧を変化させることにある。
上述のように、図1に示す従来のプッシュプル型電圧共振コンバータ回路は、共振周波数でスイッチングを行う自励方式とするか、又は、共振周波数で駆動して使用していた。
しかし、外部からゲート駆動信号を与える他励動作の場合は、駆動周波数と共振周波数とは必ずしも一致しない。図3の動作波形は、スイッチ素子であるMOS-FETのゲート駆動周波数を共振周波数より低く設定されていた場合の動作波形を示している。t1時にVgs2がHとなりQ2がONとなると同時にQ1はOFFとなり、Q1のドレイン電圧Vds1は上昇し、正弦半波を描き駆動周波数の周期のt/2の時間で0Vに達する。
ゲート駆動周波数と共振周波数が一致している場合は、図2に示すように、この時点でゲート駆動電圧が反転し次の半サイクルが始まるが、ゲート駆動周波数が共振周波数より低い為、Vgs2はHのまま、Vgs1はLのままである。すると、Vds1、Vds2共に0Vとなりその状態が維持される。
Q1のゲート電圧Vgs1はLであるが、共振によりQ1には正確には負電圧がかかり、ソースからドレインに対して逆方向に電流が流れる。この電流は、トランスのインダクタに蓄えられた励磁エネルギーが、Q1とQ2によって短絡され巡回している。Q1は、逆方向に電流が流れることによりMOS-FETの内部ダイオードの順方向電圧降下により若干の電力損失が発生するが、共振回路は1時的に共振を停止した状態となる。
次に、t2時に、Q1のゲートVg1がHとなり、Q2のゲートVg2がLとなると、今度はQ1がONとなり、Q2のドレイン電圧が上昇し、同様のサイクルを繰り返す。
以上のように、ゲート駆動周波数が共振周波数よりも低い場合は、MOS-FETのターンオン時もターンオフ時も零電圧スイッチングとなり、スイッチングロスは発生しない。ここで、ゲート駆動周波数の周期をt、共振周波数の周期をTとすると、t<Tであるから、Vdsの電圧は、共振周波数と駆動周波数が一致したとき(t=T)よりも(T/t)だけ高い電圧が発生するが、その平均値は、入力電圧であるVinに等しくなる。また、出力電圧は、チョークインプット型の平滑回路である場合、トランス2次巻き線を整流した平均値電圧となるので、ゲート駆動周波数が共振周波数よりも低い場合も、共振周波数と駆動周波数が一致した場合と同じ電圧となる。
ここで、注目すべき点として、Q1に逆方向に電流が流れている期間にQ1をONにすることで、内部ダイオードの順方向電圧降下による損失を改善することが出来る。Q2についても同様である。
図3(a)は、周波数変調で可能であるが(図7以下)、図3(b)は、ドレイン電圧が0Vに達したタイミングを検出してMOS-FETをオンとすることで実現可能(図27以下)である。
前述のように、共振周波数と駆動周波数は同一のときのスイッチング波形は図2のようになる。
しかし、スイッチング駆動周波数を共振周波数よりも低い周波数にすると図3に示す波形のように、共振のピーク電圧が高くなる。駆動周波数が共振周波数よりも低い状態では、本来、ONしていない方のドレイン電圧が共振によって0Vに達し、MOS-FETの内部ダイオードに電流が流れる為に、その間、共振回路がMOS-FETの内部ダイオードを介してショートする。
共振回路をショートした場合の動作は、図5に示すように、共振コンデンサの電圧が0VのときにSWがONとなった場合、共振の電圧、電流がそのまま維持され、SWがOFFとなった時点で、図5(c)のように共振を継続する。
実回路では、共振回路がショートするのみでなく共振用インダクタが励磁されているため、インダクタの電流が増加し、結果として共振の振幅が高くなる。
本発明は、以上のような現象を利用したものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
本発明は、前記現象を利用して、図6に示すようにトランス巻き線の2次側をコンデンサインプット型の出力整流平滑回路11とすることによって出力電圧を取り出すと、スイッチング駆動周波数の変化に応じて出力電圧を可変することが可能になる。
図7は、出力から誤差増幅器13と周波数変調回路14を介してフィードバックすることでDC-DCコンバータ回路を構成した図6の回路のさらに実施回路例である。
この回路において、インダクタL1、トランスTの1次巻き線T11又はT12、コンデンサC2により共振回路10が構成され、この共振回路10に、MOS-FETからなるスイッチング素子Q1、Q2が接続される。前記トランスTの2次巻き線T21又はT22には、整流ダイオードD1、D2とコンデンサC3からなるコンデンサインプット型の出力整流平滑回路11が接続される。
前記誤差増幅器13と周波数変調回路14の具体例は、図43に示される。この図43において、前記周波数変調回路14は、プッシュプル電圧制御発振器15を含み、また、ドライバ回路16は、Q1ゲートトライバとQ2ゲートトライバとを有する。
このような構成において、前記周波数変調回路14は、Q1、Q2の交互に開閉する駆動周波数F2が前記共振回路10の共振周波数F1よりも低くなるように設定される。また、ドライバ回路16のQ1ゲートドライバ16aとQ2ゲートドライバ16bのゲート駆動を50%/50%としたのが前記図3の動作波形図である。しかし、ゲート駆動は、50%/50%に限られるものではない。また、前記出力整流平滑回路11の整流方式もコンデンサインプット型の整流平滑であれば、その方式は問われない。異なる例は、図13により後述する。
この図7の回路により、前記図6の回路と同様に、スイッチング駆動周波数F2の変化に応じて出力電圧を可変することが可能になる。
図8は、図7における1つのインダクタL1とセンタータップ付トランスのT1の構成を、2つのインダクタL1、L2とセンタータップの無い1つのトランスT1に置き換えた実施例であり、その作用は、図7と同様である。
図9は、図8におけるL1とQ1の直列回路とL2とQ2の直列回路が並列に接続された構成を、L1とQ1の直列回路とL2とQ2の直列回路を直列に置き換え、C1をC1aとC1bとし、C2とT1との間に直流カットの為のC4を接続し、出力整流平滑回路11をセンタータップ構成からブリッジ構成にしたもので、前記図8と同様に動作する。なお、前記C2は、点線で示すようにC4とT1との間であってもよい。
図10は、図8の回路の2次側出力整流平滑回路11をセンタータップ構成からブリッジ構成に変えた実施例であり、前記図8と同様に動作する。
図11は、図8における実施例のインダクタL1、L2に代えて独立した絶縁トランスT1、T2を使用した実施例であり、前記図8と同様に動作する。
図12は、図11におけるT1とQ1の直列回路とT2とQ2の直列回路が並列に接続された構成を、直列に置き換え、C1をC1aとC1bにした実施例であり、前記図8と同様に動作する。
図13は、2次側出力整流平滑回路11のバリエーションの例を示し、(a)は、ブリッジ整流平滑回路図、(b)は、倍電圧整流平滑回路図の第1例、(c)は、倍電圧整流平滑回路図の第2例、(d)は、コッククロフト整流平滑回路図である。
図14は、図8におけるトランスT1を省き、このトランスT1による絶縁を行わない昇圧型非絶縁コンバータ回路で、Q1(又はQ2)がオンのとき、L1(又はL2)にエネルギーを蓄積し、Q1(又はQ2)がオフのとき、入力電源のエネルギー+L1(又はL2)に蓄積したエネルギーを出力側に供給するという昇圧型の実施例である。
図15は、図14が昇圧型であるのに対し、降圧型非絶縁コンバータの実施例で、Q1(又はQ2)がオンのとき、L1(又はL2)にエネルギーを蓄積し、Q1(又はQ2)がオフのとき、L1(又はL2)に蓄積したエネルギーを、D1(又はD2)を介して出力側に供給するという降圧型の実施例である。
図16は、図15に基づき、反転型非絶縁コンバータとした実施例で、Q1(又はQ2)がオンのとき、L1(又はL2)にエネルギーを蓄積し、Q1(又はQ2)がオフのとき、L1(又はL2)に蓄積したエネルギーを図15とは逆向きのD1(又はD2)を介して正負を反転して出力側に供給するという反転型の実施例である。
図17は、前段に図14の昇圧型を、後段に図15の降圧型を組み合わせた昇降圧型非絶縁コンバータの実施例で、Q3及びQ4を常時オンとし、Q1及びQ2を交互にオン、オフすれば、図14と同様の昇圧型となり、また、Q1及びQ2を常時オフとし、Q3及びQ4を交互にオン、オフすれば、図15と同様の降圧型となる。
図18は、前段に図15の降圧型を、後段に図14の昇圧型を組み合わせた降昇圧型非絶縁コンバータの実施例で、Q1及びQ2を常時オンとし、Q3及びQ4を交互にオン、オフすれば、図14と同様の昇圧型となり、また、Q3及びQ4を常時オフとし、Q1及びQ2を交互にオン、オフすれば、図15と同様の降圧型となる。
図19から図25は、整流素子(ダイオード)を同期整流用のMOS-FETに代えた実施例で、整流素子(ダイオード)で発生する損失をMOS-FETに代えることにより大幅に改善し、かつ、同期整流制御回路12で最適なタイミング操作を行い、効率の向上を図ったものである。
具体的には、図19は、前記図7におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行う例を示している。
図20は、前記図14におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行う例を示している。
図21は、前記図15におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行う例を示している。
図22は、前記図16におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行う例を示している。
図23は、前記図17におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行い、かつ、前記図17におけるダイオードD3、D4をMOS-FETQ7、Q8に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行う例を示している。
図24は、前記図18におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12Aでタイミング制御を行い、かつ、前記図17におけるダイオードD3、D4をMOS-FETQ7、Q8に代え、同期整流制御回路12Bでタイミング制御を行う例を示している。
図25は、前記図11におけるダイオードD1、D2をMOS-FETQ3、Q4に代え、同期整流制御回路12でタイミング制御を行う例を示している。
図26は、プッシュプル型電圧共振コンバータにおける励磁制御の有無による動作波形である。
ダイオード整流の場合、プッシュプル共振コンバータは、共振電圧を高くする方向に制御するので周波数制御のみで共振電圧よりも低い電圧を出力できない。実際にはコンデンサインプット型の整流を行うと共振電圧のピーク付近で平滑コンデンサに充電電流が流れるので、ピーク電圧がクリップされた波形になる。出力から取り出す電流が大きくなると、それに比例してクリップされる電圧は大きくなる。つまり、出力電流を取り出している状態では、共振電圧のピーク電圧よりも低い電圧を取り出すことが出来る。
しかし、このクリップされた電圧が入力電圧の約2倍以下になると、共振電圧が小さくなりスイッチング素子のVds電圧が0Vまで下がらず零電圧スイッチングが出来なくなる。この様子を、図20の昇圧型プッシュプル共振コンバータを例に説明する。
図26(a)は、図20の昇圧型プッシュプル共振コンバータのQ1のドレイン電圧Vds1である。無負荷時におけるピーク電圧をVpとすると、
Vp=πVin×T/t (V)
となる。T=共振周波数の周期 t=スイッチング駆動周波数の周期
ここで、L1、C2による共振エネルギーelは、
el=1/2・CVp (J)
となる。
つぎに負荷がある場合、図26(b)のようにピーク電圧付近で電圧がクリップされる。クリップ開始時の電圧をVp1、クリップ終了時の電圧をVp2とすると、クリップ開始時の共振エネルギーをe2は、クリップ開始時のインダクタンスL1の励磁電流をi1とすると
e2=1/2・CVp1+1/2・L1i1 (J)
となる。
つまり、コンデンサC2に蓄えられた電荷とインダクタL1に蓄えられた励磁電流の合計となる。
次に、クリップ終了時の共振エネルギーe3は、
e3=1/2・CVp2 (J)
となる。
ここでは、インダクタンスL1に蓄えられた励磁電流は放出されて、コンデンサC2に蓄えられた電荷によるエネルギーのみとなる。
インダクタンスに蓄えられていた励磁電流は、Q3を通して出力コンデンサC3を充電する。
負荷に電流を流すことによって、共振エネルギーが減少しクリップ電圧は低下する。
クリップ電圧が低下するに従い、共振エネルギーの低下により共振電圧も低下するので電圧の傾きが緩やかになる。
そして、クリップ電圧が2Vinより低くなると、共振エネルギーが不足することで、Q1のドレイン電圧Vds1は、0Vまで達することが出来ず、零電圧スイッチングが出来なくなる。
この現象の解決方法として、図26(c)、(d)に示すように、同期整流を行うためのMOS-FETであるQ3が整流完了後も一定期間ON状態を維持することで、電流が逆流し、インダクタL1を逆方向に励磁する。
すると、クリップ完了後の共振エネルギーe4は、Q3により励磁した電流をi2とすると、
e4=1/2・CVp4+1/2・L1i2 (J)
となり、MOS-FETQ3が整流完了後のON時間によって励磁電流i2を共振回路に戻すことが出来、このエネルギーによってVds1は0Vに達することができる。
つまり、Vds1は、入力電圧を中心として電圧共振をしているが、入力電圧よりも高い電圧であれば、Q3により整流完了後、ONを維持し、共振に必要な励磁電流を供給することで共振を維持し、零電圧スイッチングを行うことが可能になる。
同期整流用MOS-FETQ3が励磁を行うと、ONの期間が伸びることになるが、クリップ電圧が2Vinを下回ると、スイッチング用MOS-FETであるQ1、Q2のON時間よりも長い時間が必要になる。
このときは、Q3、Q4で50%のデューティー比のONを行い、Q1、Q2のデューティー比を下げることで共振スイッチング動作が出来る。
図29の回路にて、同期整流用素子Q3、Q4は同期整流と共に、ON時間を延長することで、共振に必要な励磁電流を供給する。
励磁制御は、励磁電流を検出して制御する方法の他、励磁開始からの時間を設定して制御することができる。また、電圧が下降して0Vに達する時間をみて励磁電流を制御することでも制御可能である。
一方、メインスイッチであるQ1、Q2については、Vdsが0Vになるのを検出してからターンオンするようにする。その上で、周波数変調によりQ1、Q2の励磁電流を制御し、供給電力をコントロールする。
他の降圧型、反転型、昇降圧型においても同様に、同期整流用のMOS-FETが整流完了後にONを維持し、インダクタンスを励磁することで、共振を維持、本来の共振電圧よりも低い電圧においても励磁、共振の維持が可能である。
図28は絶縁型の回路構成例である。
図27から図33は、整流素子をMOS-FETに代え、同期整流後も導通時間を確保することで、励磁を行い広い出力電圧範囲で共振動作を可能とした実施例である。
具体的には、図27は、前記図19におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路の1次側を零電圧検出駆動回路17とし、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18とした実施回路図である。前記零電圧検出駆動回路17の具体的回路は、図44に示すように、前記零電圧検出駆動回路17には、前記プッシュプル電圧制御発信器15の非反転出力側に接続されたゲートドライバ17cと前記プッシュプル電圧制御発信器15の反転出力側に接続されたゲートドライバ17dとを有し、前記零電圧検出合成回路(非反転出力側)17aのOUTにはゲートドライバ17cを介してQ1のゲートに接続され、前記零電圧検出合成回路(反転出力側)17bのOUTにはゲートドライバ17dを介してQ2のゲートに接続されている。
前記零電圧検出合成回路(非反転出力側)17aと零電圧検出合成回路(反転出力側)17bの動作は次の通りである。
OSCIN=H又はVds=LでOUT=H
OSCIN=H→LでOUT=L
同期整流・励磁制御回路18は、図45に示すように、一方のQ1のための零電圧検出回路18a1、遅延回路18a2、OR回路18a3、ゲートドライバ18a4と他方のQ2のための零電圧検出回路18b1、遅延回路18b2、OR回路18b3、ゲートドライバ18b4とからなる。
前記同期整流・励磁制御回路18は、図46に他の例を示し、同期整流励磁制御で励磁量を可変する場合の回路図で、双方向コンバータを構成する場合、この励磁量によって電力の伝送方向と量を制御できる。
図28は、前記図25におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路の1次側を零電圧検出駆動回路17とし、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18とした実施回路図である。
図29は、前記図20における昇圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に、零電圧検出駆動回路17を加え、かつ、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18とした実施回路図である。
図30は、前記図21における降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に、零電圧検出駆動回路17を加え、かつ、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18とした実施回路図である。
図31は、前記図22における反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路に、零電圧検出駆動回路17を加え、かつ、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18とした実施回路図である。
図32は、前記図23における昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路の昇圧側と降圧側に、零電圧検出駆動回路17を加え、かつ、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18とした実施回路図である。
図33は、前記図24における昇降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路の昇圧側と降圧側に、零電圧検出駆動回路17Aと17Bを加え、かつ、同期整流制御回路12を同期整流と共に励磁制御を加えた同期整流・励磁制御回路18Aと18Bとした実施回路図である。
図34から図37は、2系統出力とした場合の実施例である。
プッシュプル共振コンバータは、二つのインダクタで構成されているものは、2出力の電源回路を構成することが出来る。このときも、共振を維持することは必須であるので、どちらのインダクタにおいても共振を維持するための励磁ができるだけのON時間を確保することが必要である。
具体的には、図35は、前記図29における昇圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路において、一方の整流用Q3の出力側に平滑用のC3と誤差増幅器13Aと出力端子+Vout1を設け、他方の整流用Q4の出力側に平滑用のC4と誤差増幅器13Bと出力端子+Vout2を設けて2系統出力とした実施回路図である。
図36は、前記図30における降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路において、一方のL1の出力側に平滑用のC3と誤差増幅器13Aと出力端子+Vout1を設け、他方のL2の出力側に平滑用のC4と誤差増幅器13Bと出力端子+Vout2を設けて2系統出力とした実施回路図である。
図37は、前記図31における反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路において、一方の整流用Q3の出力側に平滑用のC3と誤差増幅器13Aと出力端子+Vout1を設け、他方の整流用Q4の出力側に平滑用のC4と誤差増幅器13Bと出力端子+Vout2を設けて2系統出力とした実施回路図である。
その他、前記図11及び図12に示すように、2つのトランスT1、T2で構成された絶縁型においても2系統出力の電源回路を構成することができる。
図38から図42は、双方向電源とした場合の実施例で、励磁制御を共振の維持にとどまらず、さらに多くの電力を共振回路に供給することで、逆方向に電力伝送を可能としている。
プッシュプル共振コンバータは、スイッチング用のMOS-FETでインダクタを励磁、同期整流用のMOS-FETで整流を行うと共にインダクタの励磁も行うことができる。
同期整流用のMOS-FETのON時間をさらに増やし、より多くの励磁をかけることによって逆方向に電力を伝送することが可能になる。
スイッチング用MOS-FETもターンオン時においては、共振によりドレイン電圧が0Vに達し、逆電流が流れているので、同期整流のMOS-FETと同様の電流が流れており、電力を受け取る逆電流と電力を送り出す順電流のどちらが多いかで電力の向きは変わる。
双方向電源は整流にもスイッチ素子を使うもので従来のものとメイン回路の構成は変わらないが、入力、出力、両方の電圧を監視し、送電方向に電力を供給する為にスイッチ素子のゲート駆動を行う必要がある。
図38は、昇圧型プッシュプル共振コンバータを双方向電源とした場合の回路構成例である。
図49は、そのときの動作波形を示したものである。
前記図29の双方向としない場合の回路では、1次側の駆動回路を零電圧検出駆動回路17、2次側の駆動回路を同期整流・励磁制御回路18としていたが、どちらもターンオンは、零電圧でONとなり、零電圧検出駆動回路17は、誤差増幅器13からの制御信号によって周波数又は周期を制御する。
それに対して、同期整流・励磁制御回路18は、誤差増幅器13からの制御信号によらず、単に共振の維持に必要な励磁電流を確保できるようにQ3、Q4を駆動している。
しかし、双方向電源においては、送電側は、誤差増幅器13Aと13Bの制御信号によって周波数又は周期を制御する必要があるため、Q1、Q2の駆動もQ3、Q4の駆動も零電圧検出駆動回路17Aと17Bとしている。
図39は、前記図30における降圧型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした実施回路図である。
図40は、前記図31における反転型プッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした実施回路図である。
図41は、前記図27におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした実施回路図である。
図42は、前記図28におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路を双方向コンバータとした実施回路図である。
前記図11、図14、図15、図16、図28、図29、図30、図31、図32、図33、図38、図39、図40、図42の実施例におけるプッシュプル型電圧共振コンバータ回路は、トランス又はインダクタとスイッチ素子が直列接続された2組の回路が並列接続され、それぞれの中点同士を共振コンデンサで接続することで、インダクタとコンデンサ間で共振を行っている。このように2つのトランス又は2つのインダクタを使用したものは、それぞれのトランス又はインダクタと共振用のコンデンサで共振回路を構成しているので、共振用コンデンサを共用して2つの共振回路が存在し、プッシュプルの動作に同期して一方が励磁によりエネルギーを蓄えているときに、他方は共振しており、半サイクルごとに交互に励磁と共振を繰り返している。
前記2組の回路から1組の回路のトランス又はインダクタを削除した場合、削除したインダクタ又はトランスへの励磁によるエネルギーの注入も、また、整流器を通してエネルギーを取り出すこともできないが、残った1つのトランス又はインダクタンスについては、スイッチ素子Q1に加えて、共振を行うためのもう一方のスイッチ素子Q2があれば、励磁によるエネルギーの注入も、また、エネルギーを取り出すことも可能である。
具体的には、前記図11は、図50のように、図14は、図51のように、図15は、図52のように、図16は、図53のように、図28は、図54のように、図29は、図55のように、図30は、図56のように、図31は、図57のように、図32は、図58のように、図33は、図59のように、図38は、図60のように、図39は、図61のように、図40は、図62のように、図42は、図63のように、それぞれシングル動作回路とすることができる。
また、Q2は、前述のように、ゲート駆動で動作するが、一旦起動すれば、常時ON状態でも動作する。しかし、もしQ2が常にショートされた状態であると、起動時最初にQ1がONとなるとき、共振コンデンサC2の電荷をショートすることで過大な電流が流れると共に、瞬間的の大きな損失が発生する。しかし、Q2がOFFの状態でQ1がONになると、このような事はなく、安全に起動する。その後Q1がONとなるタイミングでは共振によりQ1のドレイン電圧は0V付近となる為、スイッチング損失は発生しない。つまり、電圧共振コンバータでは、起動時において共振コンデンサを切り離しておかないと、零電圧スイッチングが出来ない為、過大な損失が発生する。Q2は起動時に共振コンデンサを切り離す役目をする。通常のプッシュプル共振回路の駆動の場合でも、共振時であるQ1がOFFのときはONとなるので動作に支障はないが、起動後は常にQ2はONとなっても構わない。
以上のことより、トランス又はインダクタンスが1つであっても2つのスイッチ素子により励磁と共振を半サイクル毎に行うことで電圧共振コンバータとして動作する。
図50から図65は、それぞれのプッシュプル共振コンバータにおいてトランス又はインダクタンスを1つとした回路例である。
図60から63における点線部については、Q2の代わりにQ4があれば良く、又はQ2とQ4の両方があってもよい。
図64と65における点線部については、Q2の代わりにQ4とし、Q6の代わりにQ8があれば、同様に動作可能である。
なお、トランス又はインダクタ1個でのシングル動作となるため、もはやプッシュプルとはいえないかも知れないがスイッチ素子は2個使用した非対称のプッシュプルと考えられないこともないのではないかと思われる。また、全く別回路でもなく、プッシュプル電圧共振コンバータから派生した特殊な形と見ることができると思われる。
前記図50以下についてより詳しく説明する。
前記図50は、前記図11のトランスT1とT2のうち、T2を削除するとともに、ダイオードD1とD2のうち、D2を削除したプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図51は、前記図14のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、ダイオードD1とD2のうち、D2を削除した昇圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図52は、前記図15のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、ダイオードD1とD2のうち、D2を削除した降圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図53は、前記図16のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、ダイオードD1とD2のうち、D2を削除した反転型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図54は、前記図28のトランスT1とT2のうち、T2を削除するとともに、同期整流用のスイッチ素子Q3とQ4のうち、Q4を削除した同期整流励磁制御型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図55は、前記図29のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、同期整流用のスイッチ素子Q3とQ4のうち、Q4を削除した同期整流励磁制御昇圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図56は、前記図30のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、同期整流用のスイッチ素子Q3とQ4のうち、Q4を削除した同期整流励磁制御降圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図57は、前記図31のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、同期整流用のスイッチ素子Q3とQ4のうち、Q4を削除した同期整流励磁制御反転型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図58は、前記図32の昇圧側のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、同期整流用のスイッチ素子Q3とQ4のうち、Q4を削除し、降圧側のインダクタL3とL4のうち、L4を削除するとともに、同期整流用のスイッチ素子Q7とQ8のうち、Q8を削除した同期整流励磁制御昇降圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図59は、前記図33のインダクタL1とL2のうち、L2を削除するとともに、降圧型の同期整流用のスイッチ素子Q3とQ4のうち、Q4を削除し、昇圧側の同期整流用のスイッチ素子Q7とQ8のうち、Q8を削除した同期整流励磁制御昇降圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。
前記図60は、前記図38のインダクタL1とL2のうち、L2を削除した同期整流励磁制御昇降圧型のプッシュプル電圧共振コンバータである。この場合において、スイッチ素子Q2の代わりに点線のスイッチ素子Q4があればよく、又はQ2とQ4の両方があってもよい。
前記図61は、前記図39のインダクタL1とL2のうち、L2を削除した同期整流励磁制御降圧型双方向のプッシュプル電圧共振コンバータである。この場合において、スイッチ素子Q2の代わりに点線のスイッチ素子Q4があればよく、又はQ2とQ4の両方があってもよい。
前記図62は、前記図40のインダクタL1とL2のうち、L2を削除した同期整流励磁制御反転型双方向のプッシュプル電圧共振コンバータである。この場合において、スイッチ素子Q2の代わりに点線のスイッチ素子Q4があればよく、又はQ2とQ4の両方があってもよい。
前記図63は、前記図42のトランスT1とT2のうち、T2を削除した同期整流励磁制御絶縁型双方向のプッシュプル電圧共振コンバータである。この場合において、スイッチ素子Q2の代わりに点線のスイッチ素子Q4があればよく、又はQ2とQ4の両方があってもよい。
前記図64は、前記図58において、昇圧側のスイッチ素子Q2の代わりに点線のスイッチ素子Q4があればよく、又はQ2とQ4の両方があってもよく、また、降圧側のスイッチ素子Q6の代わりに点線のスイッチ素子Q8があればよく、又はQ6とQ8の両方があってもよい。前記スイッチ素子Q3とQ4は、共通する零電圧検出駆動回路17A2で駆動が制御され、また前記スイッチ素子Q7とQ8は、共通する零電圧検出駆動回路17B2で駆動が制御される。
前記図65は、前記図59において、降圧側のスイッチ素子Q2の代わりに点線のスイッチ素子Q4があればよく、又はスイッチ素子Q2とQ4の両方があってもよく、また、降圧側のスイッチ素子Q6の代わりに点線のスイッチ素子Q8があればよく、又はQ6とQ8の両方があってもよい。前記スイッチ素子Q3とQ4は、共通する零電圧検出駆動回路17A2で駆動が制御され、また前記スイッチ素子Q5とQ6は、共通する零電圧検出駆動回路17B1で駆動が制御される。
10…共振回路、11…出力整流平滑回路、12…同期整流制御回路、13…誤差増幅器、14…周波数変調回路、15…プッシュプル電圧制御発信器、16…ドライバ回路16、16a…Q1ゲートドライバ、16b…Q2ゲートドライバ、17…零電圧検出駆動回路、17a…零電圧検出合成回路(非反転出力側)、17b…零電圧検出合成回路(反転出力側)、17c…Q1ゲートドライバ、17d…Q2ゲートドライバ、18…同期整流・励磁制御回路、19…双方向制御周波数変調回路。

Claims (28)

  1. 入力端子+VinとトランスT1の1次巻き線の中間端子間にインダクタL1を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子とGND端子間に、それぞれスイッチ素子Q1とQ2を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子間に共振用コンデンサC2を接続し、前記トランスT1の2次巻線の両端子と出力端子+Vout間に、それぞれ整流用MOS-FETQ3とQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を可変することを可能にしたプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  2. 入力端子+Vinに一方のトランスT1と他方のトランスT2のそれぞれの1次巻き線の一方端を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q1を接続し、前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q2を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端と前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端の間に共振用のコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの一方端間を接続して出力端子+Voutに接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子の間に、コンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を構成し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの他方端とGND間に整流用MOS-FETQ3とQ4を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を可変することを可能にしたプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  3. 入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路とインダクタL2とスイッチ素子Q2の直列回路を互いに並列に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点の間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Voutとの間に整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点と出力端子+Voutとの間に整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を構成し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を入力電圧より高く可変することを可能にした昇圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  4. 入力端子+Vinと出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2との直列回路を互いに並列に接続し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2との接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点とGND端子間に整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記スイッチ素子Q2とインダクタL2との接続点間に整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を入力電圧より低く可変することを可能にした降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  5. 入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に接続し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2との接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と出力端子-Vout間に整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2との接続点と前記出力端子-Vout間に整流用MOS-FETQ4を接続し、出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を構成し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17により前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動し、この駆動周波数に対応して出力電圧を入力電圧に反転して出力することを可能にした反転型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  6. 前段に、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路とインダクタL2とスイッチ素子Q2の直列回路を並列に接続し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2と前記スイッチ素子Q2の接続点との間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2と前記スイッチ素子Q2の接続点とを直接、整流用MOS-FETQ3とQ4とコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続して昇圧型回路を構成し、
    後段に、前記出力整流平滑回路11の前記コンデンサC3と出力端子+Voutの間に、スイッチ素子Q5とインダクタL3の直列回路と、スイッチ素子Q6とインダクタL4の直列回路を互いに並列に配置し、前記スイッチ素子Q5と前記インダクタL3との接続点と前記スイッチ素子Q6と前記インダクタL4の接続点間にコンデンサC4を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q5と前記インダクタL3の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ7を配置し、前記スイッチ素子Q6と前記インダクタL4の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ8を配置し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC5を接続して降圧型回路を構成し、
    前記昇圧型回路における前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Aを接続し、前記降圧型回路における前記整流用MOS-FETQ7とQ8に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Bを接続し、
    前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17Aと零電圧検出駆動回路17Bに接続し、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を常時オンとし、前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型とし、
    前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を常時オフとし、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型として機能するようにしたことを特徴とする昇降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  7. 前段に、入力端子+Vinに、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を並列に接続し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点の間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続するとともに、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点とGND端子間に整流用MOS-FETQ4を接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18Aを接続して降圧型回路を構成し、
    後段に、前記インダクタL1とL2を共用し、前記インダクタL1の他端と出力端子+Voutの間に整流用MOS-FETQ7を接続するとともに、前記インダクタL2の他端と前記出力端子+Voutの間に整流用MOS-FETQ8を接続し、前記インダクタL1と前記整流用MOS-FETQ7の接続点と前記インダクタL2と前記整流用MOS-FETQ8の接続点間にコンデンサC3を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1の他端と前記GND端子間にスイッチ素子Q5を接続するとともに、前記インダクタL2の他端と前記GND端子間にスイッチ素子Q6を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC4を接続してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ7とQ8に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流・励磁制御回路18Bを接続して降圧型回路を構成し、
    前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を経て零電圧検出駆動回路17Aと零電圧検出駆動回路17Bを接続し、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を常時オフとし、前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型とし、
    前記零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を常時オンとし、前記零電圧検出駆動回路17Bにより前記スイッチ素子Q5とQ6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型として機能するようにしたことを特徴とする昇降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  8. 入力端子+VinにトランスT1の1次巻き線の一方の端子を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の他方の端子とGND端子間に、スイッチ素子Q1を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、共振用のコンデンサC2とスイッチ素子Q2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1の2次巻き線の一方の端子と出力端子+Voutの間に、コンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記トランスT1の2次巻き線の他方の端子とGND端子の間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、この整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  9. 入力端子-VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御昇圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  10. 入力端子+Vinと出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記インダクタL1と前記出力端子+Vout間に、コンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  11. 入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記出力端子+Voutと前記GND端子間にコンデンサC3を接続してコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を構成し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を介してフィ-ドバックして前記スイッチ素子Q1、Q2に結合することにより、前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御反転型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  12. 前段に、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と前記GND端子間に、整流用MOS-FETQ3とコンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Aを接続し、前記スイッチ素子Q1、Q2に出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Aを接続して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御昇圧型回路を構成し、
    後段に、前記整流用MOS-FETQ3と前記コンデンサC3の接続点と出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q5とインダクタL3の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q5と並列に、スイッチ素子Q6とコンデンサC4の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q5と前記インダクタL3の接続点と前記GND端子間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記インダクタL3と前記出力端子+Vout間に、コンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC5からなる出力整流平滑回路11を接続し、前記整流用MOS-FETQ7に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Bを接続し、前記スイッチ素子Q5、Q6に前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Bに接続して前記スイッチ素子Q5、Q6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御降圧型回路を構成した
    ことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  13. 前段に、入力端子+VinとインダクタL1の一端の間に、スイッチ素子Q1を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、この整流用MOS-FETQ3に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Aを接続し、前記スイッチ素子Q1とQ2に、出力端子+Voutから誤差増幅器13と周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Aを接続して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御降圧型とし、
    後段に、前記インダクタL1の他端と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記インダクタL1の他端と前記GND端子の間に、スイッチ素子Q5を接続し、このスイッチ素子Q5と並列にコンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3とスイッチ素子Q6の直列回路を接続し、前記整流用MOS-FETQ7に同期整流と共に励磁制御を加えて整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18Bを接続し、前記スイッチ素子Q5とQ6に、前記出力端子+Voutから前記誤差増幅器13と前記周波数変調回路14を介して零電圧検出駆動回路17Bを接続して前記スイッチ素子Q5、Q6を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することで出力電圧を可変することが可能な同期整流励磁制御昇圧型とし
    たことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  14. 入力端子+Vinを2つのトランスT1とT2の1次巻き線のそれぞれの一方の端子に接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方の端子とスイッチ素子Q1の直列回路の接続点と、他方のトランスT2の1次巻き線の他方の端子とスイッチ素子Q2の直列回路の接続点との間に共振用のコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記2つのトランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの一方の端子を、それぞれ2つの出力端子+Vout1と+Vout2に接続するとともに、それぞれコンデンサC3とC4からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路に接続し、前記2つのトランスT1とT2のそれぞれの他方の出力端子に、それぞれ整流用MOS-FETからなる整流素子Q3とQ4を接続し、前記スイッチ素子Q1とQ2に、零電圧検出駆動回路17を接続し、前記それぞれの整流用MOS-FETからなる整流素子Q3とQ4に整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記2つのそれぞれの出力端子+Vout1と+Vout2からそれぞれ誤差増幅器13Aと13Bと周波数変調回路14を介して、前記零電圧検出駆動回路17にて前記スイッチ素子Q1とQ2に、前記共振回路10の共振周波数よりも低い駆動周波数で交互に駆動することにより、前記駆動周波数に対応して出力電圧を可変することを可能としたことを特徴とする2出力同期整流励磁制御のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  15. 入力端子+Vinに、2つのインダクタL1とL2のそれぞれの一方の端子に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点との間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点に、MOS-FETからなる整流素子Q3とコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11を介して一方の出力端子+Vout1に接続し、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点に、MOS-FETからなる整流素子Q4とコンデンサC4からなる出力整流平滑回路11を介して他方の出力端子+Vout2に接続し、前記整流素子Q3とQ4を整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18でタイミング制御を行い、前記出力端子+Vout1と+Vout2のいずれかからの出力を、それぞれの誤差増幅器13Aと13Bから周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を経て帰還して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、出力電圧を可変することが可能な2出力同期整流励磁制御昇圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  16. 入力端子+Vinと一方の出力端子+Vout1間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記入力端子+Vinと他方の出力端子+Vout2間に、スイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を接続し、前記インダクタL1と前記スイッチ素子Q1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ3を配置し、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点と前記GND間に整流用MOS-FETQ4を配置し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に、タイミング制御を行う整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記インダクタL1と前記一方の出力端子+Vout1間にコンデンサC3を配置してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記インダクタL2と前記他方の出力端子+Vout2間にコンデンサC4を配置してコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記出力端子+Vout1と+Vout2のいずれかからの出力を、それぞれの誤差増幅器13Aと13Bから周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を経て帰還して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、出力電圧を可変することが可能な2出力同期整流励磁制御降圧型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  17. 入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路とスイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に接続し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路を構成し、前記スイッチ素子Q1と前記インダクタL1の接続点に整流用MOS-FETQ3とコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC3を介して一方の出力端子+Vout1に接続し、前記スイッチ素子Q2と前記インダクタL2の接続点に整流用MOS-FETQ4とコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC34介して他方の出力端子+Vout2に接続し、前記整流用MOS-FETQ3とQ4にタイミング制御を行う整流完了後もオンを維持し共振に必要な励磁電流を供給するための同期整流励磁制御回路18を接続し、前記出力端子+Vout1と+Vout2のいずれかからの出力を、それぞれの誤差増幅器13Aと13Bから周波数変調回路14と零電圧検出駆動回路17を経て帰還して前記スイッチ素子Q1、Q2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、出力電圧を可変することが可能な2出力同期整流励磁制御反転型のプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  18. 入力端子+VinとGND間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路と、インダクタL2とスイッチ素子Q2の直列回路を互いに並列に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点との間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記インダクタL2とスイッチ素子Q2の接続点と前記出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ4を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした昇圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  19. 入力端子+Vinと出力端子+Voutの間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路と、スイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に配置し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ3を配置し、前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点とGND間に整流用MOS-FETQ4を配置し、前記インダクタL1と前記インダクタL2の他端側と前記出力端子+Voutの間にコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした降圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  20. 入力端子+VinとGND端子の間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路と、スイッチ素子Q2とインダクタL2の直列回路を互いに並列に配置し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点間にコンデンサC2を接続して共振回路を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と前記スイッチ素子Q2とインダクタL2の接続点のそれぞれから整流用MOS-FETQ3と整流用MOS-FETQ4を介在し、かつ、コンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC3を介して出力端子+Voutに接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした反転型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  21. 入力端子+VinとトランスT1の1次巻き線の中間端子間にインダクタL1を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子とGND端子間に、それぞれスイッチ素子Q1とQ2を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の両端子間に共振用コンデンサC2を接続し、前記トランスT1の2次巻線側の両端子と出力端子+Vout間に、それぞれ整流用MOS-FETQ3とQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした絶縁型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  22. 入力端子+Vinに一方のトランスT1と他方のトランスT2のそれぞれの1次巻き線の一方端を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q1を接続し、前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端とGND端子に、スイッチ素子Q2を接続し、前記一方のトランスT1の1次巻き線の他方端と前記他方のトランスT2の1次巻き線の他方端の間に共振用のコンデンサC2を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの一方端間を接続して出力端子+Voutとの間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式で整流、平滑する出力整流平滑回路11を接続し、前記トランスT1とT2の2次巻線のそれぞれの他方端とGND間にMOS-FETQ3とQ4を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aと双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Aにより前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送と、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bと前記双方向制御周波数変調回路19を経て零電圧検出駆動回路17Bにより前記MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動して入力した電力伝送を互いに逆向きに伝送可能とした絶縁型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  23. 入力端子+VinとGND間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、コンデンサC2とスイッチ素子Q2の直列回路を並列に接続し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2の接続点と前記出力端子+Voutの間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2に接続して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記入力端子+Vinからの電力伝送と、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17bを介して前記スイッチ素子Q3とQ4に接続して前記スイッチ素子Q3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送との逆方向の電力伝送を可能とした昇圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  24. 入力端子+Vinと出力端子+Voutの間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の一方の端子との接続点とGND端子間に整流用MOS-FETQ3を接続し、前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2の接続点とGND端子の間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続し、前記インダクタL1の他方の端子と出力端子+Voutの間に、コンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Bを介して前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記出力端子+Voutからの逆方向の電力伝送を可能とした降圧型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  25. 入力端子+VinとGND端子間に、スイッチ素子Q1とインダクタL1を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点と出力端子+Voutの間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記スイッチ素子Q2とコンデンサC2の接続点と出力端子+Voutの間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11のコンデンサC3を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Bを介して前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記出力端子+Voutからの電力伝送の逆方向の電力伝送を可能とした反転型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  26. 入力端子+VinにトランスT1の1次巻き線の一方端子を接続し、前記トランスT1の1次巻き線の他方端子とGND端子間に、スイッチ素子Q1を接続し、前記スイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2と共振用のコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記トランスT1の2次巻き線の一方端子にコンデンサインプット方式で整流、平滑するコンデンサC3からなる出力整流平滑回路11と出力端子+Voutを接続し、前記トランスT1の2次巻き線の他方端子とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、この整流用MOS-FETQ3と並列に、必要に応じて前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2に代えて又は前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2とともにコンデンサC4と整流用MOS-FETQ4を接続し、前記入力端子+Vinから誤差増幅器13Aを介して双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記出力端子+Voutから誤差増幅器13Bを介して前記双方向制御周波数変調回路19に接続し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Aを介して前記スイッチ素子Q1とQ2を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動し、前記双方向制御周波数変調回路19から零電圧検出駆動回路17Bを介して前記整流用MOS-FETQ3とQ4を共振周波数よりも低い周波数で交互に駆動することで、前記入力端子+Vinからの電力伝送と前記出力端子+Voutからの電力伝送の逆方向の電力伝送を可能とした絶縁型双方向プッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  27. 前段に、入力端子+VinとGND端子間に、インダクタL1とスイッチ素子Q1の直列回路を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、コンデンサC2とスイッチ素子Q2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1とスイッチ素子Q1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続し、前記コンデンサC2とスイッチ素子Q2の接続点と前記整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3との接続点に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続して昇圧型回路を構成し、
    後段に、前記昇圧型回路側の整流用MOS-FETQ3とコンデンサC3との接続点と出力端子+Vout間に、スイッチ素子Q5とインダクタL3の直列回路を接続し、前記スイッチ素子Q5と並列に、スイッチ素子Q6とコンデンサC4の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q5とインダクタL3の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記スイッチ素子Q6とコンデンサC4の接続点とGND端子間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q6に代えて又は前記スイッチ素子Q6とともに整流用MOS-FETQ8を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC5からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続して降圧型回路を構成し、
    前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と双方向制御・周波数変調回路19を介して前記スイッチ素子Q1とQ2に接続した零電圧検出駆動回路17A1、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に接続した零電圧検出駆動回路17A2、前記スイッチ素子Q5とQ6に接続した零電圧検出駆動回路17B1及び前記整流用MOS-FETQ7とQ8に接続した零電圧検出駆動回路17B2を制御して前記スイッチ素子Q5及びQ6を常時オンとし、スイッチ素子Q1及びQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型とし、前記スイッチ素子Q1及びQ2を常時オフとし、スイッチ素子Q3及びQ4を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型として機能するようにしたことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
  28. 前段に、入力端子+VinとインダクタL1の一方の端子間に、スイッチ素子Q1を接続し、このスイッチ素子Q1と並列に、スイッチ素子Q2とコンデンサC2の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記スイッチ素子Q1とインダクタL1の接続点とGND端子間に、整流用MOS-FETQ3を接続し、前記スイッチ素子Q2とコンデンサC2の接続点とGND端子間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q2に代えて又は前記スイッチ素子Q2とともに整流用MOS-FETQ4を接続して降圧型回路を構成し、
    後段に、前記インダクタL1の他方の端子とGND間に、スイッチ素子Q5を接続し、このスイッチ素子Q5と並列に、スイッチ素子Q6とコンデンサC3の直列回路を接続して共振回路10を構成し、前記インダクタL1の他方の端子と出力端子+Vout間に、整流用MOS-FETQ7を接続し、前記スイッチ素子Q6とコンデンサC3の接続点と出力端子+Vout間に、必要に応じて前記スイッチ素子Q6に代えて又は前記スイッチ素子Q6とともに整流用MOS-FETQ8を接続し、前記出力端子+VoutとGND端子間に、コンデンサC4からなるコンデンサインプット方式の出力整流平滑回路11に接続して降圧型回路を構成し、
    前記出力端子+Voutから誤差増幅器13と双方向制御・周波数変調回路19を介して前記スイッチ素子Q1とQ2に接続した零電圧検出駆動回路17A1、前記整流用MOS-FETQ3とQ4に接続した零電圧検出駆動回路17A2、前記スイッチ素子Q5とQ6に接続した零電圧検出駆動回路17B1及び前記整流用MOS-FETQ7とQ8に接続した零電圧検出駆動回路17B2を制御して前記スイッチ素子Q5及びQ6を常時オフとし、スイッチ素子Q1及びQ2を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより降圧型とし、前記スイッチ素子Q1及びQ2を常時オンとし、スイッチ素子Q3及びQ4を共振周波数よりも低い駆動周波数で交互にオン、オフすることにより昇圧型として機能するようにしたことを特徴とするプッシュプル電圧共振型コンバ-タ回路。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11594948B2 (en) * 2021-02-09 2023-02-28 Excelsys Tecnologies Ltd. Reduced power consumption for LLC resonant converter under light load
KR102389150B1 (ko) * 2022-01-20 2022-04-21 김부광 엘리베이터의 비상구출장치
JP2024025424A (ja) * 2022-08-12 2024-02-26 株式会社日立製作所 スイッチング電源回路、及び、スイッチング電源回路を備える電子装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223293A (ja) 1999-02-01 2000-08-11 Hitachi Ltd 放電灯点灯回路装置、液晶モジュール及び情報機器
JP2001112253A (ja) 1999-10-06 2001-04-20 Matsushita Electric Works Ltd Dc−dcコンバータ
JP2006050700A (ja) 2004-08-02 2006-02-16 Flying Mole Corp プッシュプルスィッチング電力変換装置
JP2006246565A (ja) 2005-03-01 2006-09-14 Sharp Corp スイッチング電源装置
WO2009022508A1 (ja) 2007-08-10 2009-02-19 Taiheiyo Cement Corporation 直流高電圧電源装置
JP2016213995A (ja) 2015-05-12 2016-12-15 Tdk株式会社 共振インバータおよび共振型電源装置
JP2017103872A (ja) 2015-11-30 2017-06-08 株式会社デンソー プッシュプル型dc/dcコンバータ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07264844A (ja) * 1994-03-23 1995-10-13 Michihiko Nagao 直流チョッパの並列接続時におけるロスレススナバ回路とその駆動方式
JP3374301B2 (ja) * 1994-07-07 2003-02-04 株式会社キジマ プッシュプルインバ−タ
JPH11136959A (ja) * 1997-10-28 1999-05-21 Matsushita Electric Works Ltd インバータ装置
JP2003259644A (ja) * 2002-02-27 2003-09-12 Sony Corp スイッチングコンバータ回路
JP2014079108A (ja) * 2012-10-11 2014-05-01 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP5995139B2 (ja) * 2012-10-12 2016-09-21 富士電機株式会社 双方向dc/dcコンバータ
JP6029619B2 (ja) * 2014-06-16 2016-11-24 オリジン電気株式会社 コンバータ及びコンバータの制御方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223293A (ja) 1999-02-01 2000-08-11 Hitachi Ltd 放電灯点灯回路装置、液晶モジュール及び情報機器
JP2001112253A (ja) 1999-10-06 2001-04-20 Matsushita Electric Works Ltd Dc−dcコンバータ
JP2006050700A (ja) 2004-08-02 2006-02-16 Flying Mole Corp プッシュプルスィッチング電力変換装置
JP2006246565A (ja) 2005-03-01 2006-09-14 Sharp Corp スイッチング電源装置
WO2009022508A1 (ja) 2007-08-10 2009-02-19 Taiheiyo Cement Corporation 直流高電圧電源装置
JP2016213995A (ja) 2015-05-12 2016-12-15 Tdk株式会社 共振インバータおよび共振型電源装置
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