JP7243839B2 - Controller for DCDC converter - Google Patents
Controller for DCDC converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP7243839B2 JP7243839B2 JP2021539749A JP2021539749A JP7243839B2 JP 7243839 B2 JP7243839 B2 JP 7243839B2 JP 2021539749 A JP2021539749 A JP 2021539749A JP 2021539749 A JP2021539749 A JP 2021539749A JP 7243839 B2 JP7243839 B2 JP 7243839B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- period
- cycle
- switch
- voltage
- secondary winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本開示は、絶縁共振型DCDC変換装置の制御装置及び制御方法、並びに絶縁共振型DCDC変換装置に関する。 The present disclosure relates to a control device and control method for an isolated resonant DCDC converter, and an isolated resonant DCDC converter.
特許文献1は、同期整流が行われるときに整流部で発生する損失の低減効果の低下を抑制することができる電力変換回路の制御装置を提供する。特許文献1に記載の制御装置は、変換回路、トランス及び整流部を備え、整流部において各出力端子側から二次コイル側への電流の逆流を検出する。制御装置は、電流の逆流を検出した場合、電流の逆流が生じなくなるように、ブリッジ接続された第1~第4のスイッチング素子とは別の、整流部の第5及び第6のスイッチのオフタイミングを補正する。
特許文献1に示すような、絶縁共振型のDCDC変換装置において、同期整流方式で二次側のスイッチのオンオフをデジタル制御する場合、例えばマイコンによる電流の検出、コンパレータの状態切り替え、レジスタ書き込み、PWM信号の生成等に時間がかかる。これにより、二次側に電流が流れ始めてから、電流が流れ始めたことを検出して二次側のスイッチをオンするまでの間に遅延が生じてしまう。同様に、二次側の電流が0以下となってから、二次側のスイッチをオフするまでの間にも遅延が生じる。これは、一次側と二次側で制御のタイミングに差を生じ、電流の逆流を発生させる原因となり、電力変換効率の低下、並びに発熱、故障等を招くため、好ましくない。
In the case of digitally controlling the on/off of the switch on the secondary side by the synchronous rectification method in the isolated resonance type DCDC converter as shown in
本開示は、従来技術に比較して発熱が小さい、絶縁共振型DCDC変換装置をデジタル制御するための制御装置及び制御方法、並びに絶縁共振型DCDC変換装置を開示する。 The present disclosure discloses a control device and control method for digitally controlling an isolated resonant DCDC converter, and an isolated resonant DCDC converter that generates less heat than the conventional technology.
本開示の一態様に係る絶縁共振型DCDC変換装置の制御装置は、(A)第1の二次巻線と負荷との間に流れる第1の電流と、第2の二次巻線と負荷との間に流れる第2の電流とを検出し、制御動作の1サイクルのうち、第1及び第2の電流がそれぞれ所定値以上である第1及び第2のオン期間を検出し、もしくは(B)前記第1の二次巻線と負荷との間に挿入された第1の検出抵抗の両端の第1の電圧と、前記第2の二次巻線と負荷との間に挿入された第2の検出抵抗の両端の第2の電圧とを検出し、制御動作の1サイクルのうち、前記第1及び第2の電圧がそれぞれ所定値以上である第1及び第2のオン期間を検出するオン期間検出部と、現在のサイクルの直前までの少なくとも1つのサイクルにおける第1のオン期間に対応する、もしくは前記第1のオン期間の開始タイミングを所定時間だけ遅らせかつ終了タイミングを所定時間だけ進めた期間に対応する前記現在のサイクル内の期間において、前記第1のスイッチをオンし、前記少なくとも1つのサイクルの第2のオン期間に対応する、もしくは前記第2のオン期間の開始タイミングを所定時間だけ遅らせかつ終了タイミングを所定時間だけ進めた期間に対応する前記現在のサイクル内の期間において、第2のスイッチをオンするスイッチ制御部とを備える。
A control device for an isolated resonance type DCDC converter according to one aspect of the present disclosure includes (A) a first current flowing between a first secondary winding and a load, and a second secondary winding and the load; and the second current flowing between and, and detect the first and second ON periods in which the first and second currents are respectively equal to or greater than a predetermined value in one cycle of the control operation, or ( B) a first voltage across a first sense resistor interposed between said first secondary winding and a load and a voltage across said second secondary winding and a load; A second voltage across a second detection resistor is detected, and first and second on-periods in which the first and second voltages are equal to or greater than a predetermined value, respectively, in one cycle of the control operation are detected. and an on-period detector that corresponds to the first on-period in at least one cycle immediately before the current cycle, or delays the start timing of the first on-period by a predetermined time and delays the end timing by a predetermined time. The first switch is turned on in a period within the current cycle corresponding to the advanced period, and the start timing of the second on period corresponds to or is set to the second on period of the at least one cycle. a switch control unit for turning on the second switch in a period within the current cycle corresponding to a period in which the end timing is delayed by a predetermined time and the end timing is advanced by a predetermined time.
本開示の制御装置等によれば、絶縁共振型DCDC変換装置を、従来技術に比較して小さい発熱でデジタル制御することが可能となる。 According to the control device and the like of the present disclosure, it is possible to digitally control an isolated resonance type DCDC converter with less heat generation than in the prior art.
以下、本発明に係る実施の形態を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する各実施の形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。また、添付の図面において、同一又は類似の構成には同一の符号を付している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described based on the drawings. However, each embodiment described below is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the scope of the invention. That is, in carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate. In addition, in the attached drawings, the same reference numerals are given to the same or similar configurations.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る共振型コンバータ1の構成例を示すブロック図である。図1において、共振型コンバータ1は、直流電圧源120から入力された直流の入力電圧Vinを交流に変換して共振させた後、再度直流の出力電圧Voutに整流して変換する、絶縁共振型DCDC変換装置である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a
図1において共振型コンバータ1は、フルブリッジインバータ140と、トランス100と、整流部150と、負荷R1と、抵抗R2と、コンデンサC1,C2と、電流検出部131,132と、制御部110とを備える。フルブリッジインバータ140は、スイッチング素子G1~G4を含む。トランス100は、一次巻線101と、第1の二次巻線102と、第2の二次巻線103とを含む。整流部150は、本開示の「二次側変換部」の一例であり、並列に接続されたスイッチS1及びダイオードD1と、並列に接続されたスイッチS2及びダイオードD2とを含む。スイッチS1,S2は、例えばMOSトランジスタ等のスイッチ素子である。
1, the
直流電圧源120は、直流電圧Vinを発生してフルブリッジインバータ140に供給する。フルブリッジインバータ140のスイッチング素子G1~G4は、制御部110からのゲート制御信号Sg1,Sg2によりオンオフ制御される。このとき、スイッチング素子G1,G4と、スイッチング素子G2,G3とは周期的かつ交互にオンとなるよう制御される。これにより直流電圧源120からの入力電圧VinはスイッチングされてコンデンサC1により平滑化され、交流電圧がトランス100の一次巻線101に出力される。
The
一次巻線101に流れる交流電圧による電磁誘導により、第1及び第2の二次巻線102,103には励磁電圧が発生する。第1及び第2の二次巻線102,103からの励磁電圧は、スイッチS1,S2により同期整流方式で全波整流され、抵抗R2及びコンデンサC2により平滑化されて、直流の出力電圧Voutが出力される。
An excitation voltage is generated in the first and second
電流検出部131は、第1の二次巻線102から流れる電流Id1を示す信号SId1を制御部110に出力し、電流検出部132は、第2の二次巻線103から流れる電流Id2を示す信号SId2を制御部110に出力する。制御部110は、スイッチング素子G1,G4を制御するゲート制御信号Sg1と、スイッチング素子G2,G3をオンオフ制御するゲート制御信号Sg2と、スイッチS1,S2をオンオフ制御するスイッチ制御信号Ss1,Ss2とを出力する。
図2は、図1の制御部110の詳細構成例を示すブロック図である。図2において、制御部110は、クロック発振器111と、オン期間検出部112と、ゲート制御部113と、スイッチ制御部114とを備える。スイッチ制御部114は記憶部114mを含む。クロック発振器111は、オン期間検出部112、ゲート制御部113及びスイッチ制御部114の各々にクロック信号Sclkを出力して、オン期間検出部112、ゲート制御部113及びスイッチ制御部114に、周期がサイクル時間Tcで共通でありかつ、位相が一致した周期的動作を行わせる。以下、この共通の周期的動作の1周期を「1サイクル」と呼ぶ。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration example of the
図2において、オン期間検出部112は、電流検出部131,132からの信号SId1,SId2に基づいて、1サイクルのうち電流Id1が流れている第1のオン期間T1と、電流Id2が流れている第2のオン期間T2とを検出し、第1及び第2のオン期間T1,T2の情報をスイッチ制御部114に出力する。ゲート制御部113は、1サイクルのうち前半分(サイクル開始からTc/2の長さ)の期間だけオンであり、残りの期間はオフであるようなゲート制御信号Sg1と、1サイクルのうち前半分の期間だけオフであり、残りの期間はオンであるようなゲート制御信号Sg2とを発生して出力する。
In FIG. 2, based on the signals SId1 and SId2 from the
スイッチ制御部114は、オン期間検出部から出力された第1及び第2のオン期間T1,T2の情報を記憶部114mに格納する。また、スイッチ制御部114は、記憶部114mから直前のサイクルにおける第1のオン期間T1を読み出し、1サイクルのうち、直前のサイクルにおける第1のオン期間T1ではオンであり、残りの期間ではオフであるようなスイッチ制御信号Ss1を生成する。同様に、スイッチ制御部114は、1サイクルのうち直前のサイクルにおける第2のオン期間T2ではオンであり、他の期間ではオフであるようなスイッチ制御信号Ss2を生成する。スイッチ制御部114は、スイッチ制御信号Ss1,Ss2をそれぞれ第1及び第2のスイッチS1,S2に出力する。
The
図3は、図1の共振型コンバータ1の各部における信号等の動作波形を示すタイミングチャートである。図3に示すように、スイッチS1を制御するスイッチ制御信号Ss1は電流Id1が流れている期間にのみオンになり、他の期間ではオフになっている。スイッチ制御信号Ss2も同様に、電流Id2が流れている期間にのみオンになり、他の期間ではオフになっている。
FIG. 3 is a timing chart showing operation waveforms of signals and the like in each part of the
以上のように、実施の形態1に係る共振型コンバータ1は、直前のサイクルにおける第1及び第2のオン期間に、スイッチS1,S2をそれぞれオンする。これにより、スイッチS1,S2を電流が逆流することを防ぎ、電力変換効率の低下及び発熱を低減することができる。また、第1及び第2のオン期間T1,T2を検出してから制御信号Ss1,Ss2を生成するまでに時間の猶予があるため、デジタル制御により生じるスイッチ制御の遅延の影響を低減することができる。
As described above, the
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係る共振型コンバータ1Aの構成例を示すブロック図である。また、図5は、図4の制御部110Aの詳細構成例を示すブロック図である。図4及び図5において、共振型コンバータ1Aは、以下の点で図1の共振型コンバータ1と異なる。
(1)制御部110に代えて制御部110Aを備える。
(2)出力電圧Voutを検出する電圧検出部133と、出力電流Ioutを検出する電流検出部134とをさらに備える。
(3)制御部110Aは、スイッチ制御部114に代えてスイッチ制御部114Aを備え、出力電流Ioutの値により制御動作を変更する。
出力電流Ioutが変化する場合の動作原理を以下説明する。(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of
(1) A
(2) It further includes a
(3) The
The principle of operation when the output current Iout changes will be described below.
図6は、出力電流Ioutを変動させた場合の、電流Id1の波形の例を示すグラフである。図6において、出力電流Ioutが大きい(例えば175A)場合の波形を曲線410に示し、出力電流Ioutが小さい(例えば10A)場合の波形を曲線430に示し、出力電流Ioutが中程度の大きさ(例えば80A)の場合の波形を曲線420に示す。図6において、曲線410に対応するオン期間Th、曲線420に対応するオン期間Tmと、曲線430に対応するオン期間Tlと、3つのオン期間Th,Tm,Tlに共通している期間である共通オン期間Tcとを示している。
FIG. 6 is a graph showing an example of the waveform of the current Id1 when the output current Iout is varied. In FIG. 6,
図6に示すように、実施の形態1でスイッチS1,S2を制御するために検出した第1及び第2のオン期間T1,T2は、出力電流Ioutの値によって変化し、出力電流Ioutが小さいほど第1及び第2のオン期間T1,T2の開始及び終了は遅くなる。従って、出力電流Ioutが1サイクルの間に大きく変動した場合、実施の形態1のような制御を行うと、実際に電流Id1,Id2が順方向に流れている期間と、スイッチS1,S2がオンされる期間とが一致せず、電流の逆流が発生してしまう。 As shown in FIG. 6, the first and second on-periods T1 and T2 detected for controlling the switches S1 and S2 in the first embodiment change depending on the value of the output current Iout. , the start and end of the first and second on-periods T1 and T2 are delayed. Therefore, when the output current Iout fluctuates greatly during one cycle, the control as in the first embodiment can effectively prevent the currents Id1 and Id2 from actually flowing in the forward direction and the switches S1 and S2 from turning on. The period during which the current is applied does not match, and a reverse current flow occurs.
図7は、図4の制御部110Aによるスイッチ制御動作の例を示すフローチャートである。図7において、スイッチ制御動作は、ステップS401~S407を含む。
FIG. 7 is a flow chart showing an example of the switch control operation by the
図7において、ステップS401では、制御部110Aは、実施の形態1と同様に、直前のサイクルの第1及び第2のオン期間T1,T2に従って、スイッチS1,S2をオンする。ステップS401の後、スイッチ制御動作はステップS402に進む。
In FIG. 7, in step S401, the
ステップS402では、制御部110Aは、1サイクルの間に出力電流Ioutが所定値よりも大きい差で変動したか否かを判断する。出力電流Ioutが変動している場合、スイッチ制御動作はステップS403に進む。変動していなかった場合、スイッチ制御動作はステップS401を繰り返す。従って、出力電流Ioutの変動が十分に小さい場合、スイッチは実施の形態1と同じように制御される。
In step S402,
ステップS403では、制御部110Aは、図6の共通オン期間Tcに従ってスイッチS1,S2をオンする。先述の通り、出力電流Ioutが大きく変動すると、第1のオン期間T1も前後する。ここで、図6の共通オン期間Tcでは、出力電流Ioutの値にかかわらず電流Id1が流れる。従って、出力電流Ioutが大きく変動している場合でも、共通オン期間PcにおいてのみスイッチS1をオンすることにより、逆流を防ぐことができる。ステップS403の後、スイッチ制御動作はステップS404に進む。
In step S403,
ステップS404では、制御部110Aは、出力電流Ioutが所定のしきい値Ithよりも小さいかどうか、すなわちIout<Ithが成立するか否かを判断する。成立するならばスイッチ制御動作は、ステップS405に進み、成立しないならばスイッチ制御動作はステップS406に進む。
In step S404,
ステップS405では、制御部110Aは、1サイクルの間、スイッチS1,S2をオフのままにする。すなわち、絶縁共振型コンバータを非同期整流方式で動作させる。出力電流Ioutが十分に小さい場合、出力電流Ioutの変動を検出するのが難しい。また、電流Id1,Id2の値が小さいため、ダイオードD1,D2の抵抗による電力の消費が小さい。従って、スイッチS1,S2を常にオフにして、非同期整流を行っても、同期整流を行った場合と同等の効果が得られる。ステップS405が終了すると、スイッチ制御動作はステップS404に戻る。従って、出力電圧Ioutが所定のしきい値Ithよりも小さい限り、制御部110AはステップS405を繰り返す。
At step S405, the
ステップS406では、制御部110Aは、所定のサイクル数の期間、出力電流Ioutが変動していないかどうかを判断する。出力電流Ioutが変動している場合、スイッチ制御動作はステップS404に戻る。変動していなかった場合、スイッチ制御動作はステップS407に進む。ステップS407では、制御部110Aは、所定のサイクル数の期間、ステップS401と同様に、1サイクル前の第1及び第2のオン期間にスイッチS1,S2をオンする。所定のサイクル数の期間が経過すると、スイッチ制御動作はステップS401に戻る。換言すると、ステップS407では制御部110Aは、出力電流Ioutが安定するまで、出力電流Ioutの変動を監視せずに、ステップS401と同様の動作を行う。
In step S406,
以上のように、実施の形態2に係る共振型コンバータ1Aは、出力電流Ioutの値に応じてスイッチ制御動作を変更する。これにより、出力電流Ioutが大きく変化する場合でも、スイッチS1,S2を電流が逆流することを防ぎ、電力変換効率の低下及び発熱を低減することができる。
As described above,
なお、スイッチ制御動作を変更するのに監視する監視値は出力電流Ioutに限定されず、例えば出力電流Iout、電圧検出部137により計測した入力電圧Vin、出力電圧Vout、温度検出部135,136により計測したスイッチS1,S2の温度tmp1,tmp2のうちの少なくとも1つを監視値とし、スイッチ制御動作を変更する基準としてもよい。 Note that the monitored value to be monitored for changing the switch control operation is not limited to the output current Iout. At least one of the measured temperatures tmp1 and tmp2 of the switches S1 and S2 may be used as a monitoring value and used as a reference for changing the switch control operation.
(実施の形態3)
図8は、実施の形態3に係る共振型コンバータ1Bの構成例を示すブロック図である。図8において、共振型コンバータ1Bは、図1の共振型コンバータ1と比較して以下の点で異なる。
(1)電流検出部131,132に代えて、それぞれ電流検出部131,132の位置に挿入された検出抵抗Rd1,Rd2と、検出抵抗Rd1,Rd2の両端の検出電圧Vd1,Vd2を検出して信号SVd1,SVd2を制御部110Bに出力する電圧検出部131B,132Bを備える。
(2)制御部110Bは、電流の信号SId1,SId2に代えて電圧の信号SVd1,SVd2に基づいてオン期間T1,T2を検出する。(Embodiment 3)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a
(1) Instead of the
(2) The
検出抵抗Rd1,Rd2は、それぞれを流れる電流Id1,Id2により検出電圧Vd1,Vd2を発生する。従って、電流Id1,Id2にそれぞれ対応する検出電圧Vd1,Vd2が所定値以上である期間をオン期間T1,T2とすることで、実施の形態1と同様の第1及び第2のオン期間T1,T2を検出することができる。 Detection resistors Rd1 and Rd2 generate detection voltages Vd1 and Vd2 by currents Id1 and Id2 flowing through them, respectively. Therefore, by setting the periods during which the detected voltages Vd1 and Vd2 corresponding to the currents Id1 and Id2, respectively, are equal to or greater than a predetermined value as the on-periods T1 and T2, the first and second on-periods T1 and T2 similar to those of the first embodiment can be obtained. T2 can be detected.
(実施の形態4)
図9は、実施の形態4に係る共振型コンバータ1Cの構成例を示すブロック図である。共振型コンバータ1Cは、図4の共振型コンバータ1Aと比較して、以下の点で異なる。
(1)電流検出部131,132に代えて、それぞれ電流検出部131,132の位置に挿入された検出抵抗Rd1,Rd2と、検出抵抗Rd1,Rd2の両端の検出電圧Vd1,Vd2を検出して信号SVd1,SVd2を制御部110Cに出力する電圧検出部131B,132Bを備える。
(2)制御部110Cは、電流の信号SId1,SId2に代えて電圧の信号SVd1,SVd2に基づいてオン期間T1,T2を検出する。
これにより電流Id1,Id2に対応する検出電圧Vd1,Vd2を検出し、実施の形態3と同様に、第1及び第2のオン期間T1,T2を検出することができる。(Embodiment 4)
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a
(1) Instead of the
(2) The
Thereby, the detection voltages Vd1 and Vd2 corresponding to the currents Id1 and Id2 can be detected, and the first and second on-periods T1 and T2 can be detected as in the third embodiment.
(実施の形態5)
図10は、実施の形態5に係る共振型コンバータ1Dの構成例を示すブロック図である。図10において、共振型コンバータ1Dは、図1の共振型コンバータ1と比較して以下の点で異なる。
(1)スイッチS1D,S2Dは、オンされているときに所定のオン損失抵抗を有する。
(2)電流検出部131,132に代えて、スイッチS1D,S2Dの両端電圧をVd1,Vd2を計測し、信号SVd1,SVd2を制御部110Dに出力する電圧検出部131D,132Dを備える。
(3)制御部110Dは、電流の信号SId1,SId2に代えて電圧の信号SVd1,SVd2に基づいてオン期間T1,T2を検出する。(Embodiment 5)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a
(1) Switches S1D and S2D have a predetermined on-loss resistance when turned on.
(2) Instead of the
(3) The
図10において、スイッチS1D,S2Dにおけるオン損失抵抗が無視できない大きさのとき、スイッチS1D,S2Dの両端電圧を計測することで、実施の形態3及び4と同様に電流Id1,Id2を検出し、オン期間T1,T2を検出することができる。 In FIG. 10, when the on-loss resistance of the switches S1D and S2D is not negligible, the voltages across the switches S1D and S2D are measured to detect the currents Id1 and Id2 in the same manner as in the third and fourth embodiments, ON periods T1 and T2 can be detected.
(実施の形態6)
図11は、実施の形態6に係る共振型コンバータ1Eの構成を示すブロック図である。図11の共振型コンバータ1Eは、図1の共振型コンバータ1と比較して、以下の点で異なる。
(1)電流検出部131,132に代えて電圧検出部131D,132Dを備える。
(2)制御部110に代えて、制御部110Eを備える。
(3)制御部110Eは、スイッチS1,S2に制御信号Ss1E,Ss2Eを出力する。(Embodiment 6)
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of
(1)
(2) A
(3) The
図12は、図11の共振型コンバータ1Eの各部における信号等の動作波形を示すタイミングチャートである。図12において、オン期間T1pは直前のサイクルにおけるオン期間を示し、オン期間T1mは現在のサイクルにおいてスイッチS1をオンするように制御する期間を示す。また、オン期間T2pは直前のサイクルにおけるオン期間を示し、オン期間T2mは現在のサイクルにおいてスイッチS2をオンするように制御する期間を示す。ここで、期間Tdon,Tdoffはそれぞれ所定の微小時間(≪T1p,T2p)を有する期間である。図12に示すように、制御部110Eは、直前のサイクルにおけるオン期間T1p,T1pよりもそれぞれ、開始タイミングを期間Tdonだけ遅らせ、かつ終了タイミングを期間Tdoffだけ進めるように設定された期間T1m,T2mにおいてそれぞれ、スイッチS1,S2をオンする。なお、終了タイミングを進めるのは、電流の逆流を防止するためである。
FIG. 12 is a timing chart showing operation waveforms of signals and the like in each part of the
ここで、期間Tdon,Tdoffにおいて、スイッチS1,S2はオンされていない。期間Tdon,Tdoffにおいて図3の場合と同様の電圧が二次巻線102からスイッチS1,S2に印加されるとそれぞれ、ダイオードD1,D2に電流Id1,Id2が流れる。従って、例えば図10の電圧検出部131D,132Dを用いてスイッチS1,S2の両端電圧、すなわちダイオードD1,D2の各両端電圧を計測することで、電流Id1,Id2を検出し、オン期間T1,T2の開始タイミング及び終了タイミングを実質的に検出することができる。
Here, the switches S1 and S2 are not turned on during the periods Tdon and Tdoff. When voltages similar to those in FIG. 3 are applied from secondary winding 102 to switches S1 and S2 in periods Tdon and Tdoff, currents Id1 and Id2 flow through diodes D1 and D2, respectively. Therefore, by measuring the voltages across the switches S1 and S2, that is, the voltages across the diodes D1 and D2, for example, using the
以上説明したように、スイッチS1,S2を、直前のサイクルのオン期間T1p,T2pの開始タイミングを期間Tdonだけ遅らせかつ終了タイミングを期間Tdoffだけ進めた期間においてオンし、ダイオードD1,D2の各両端電圧を計測することにより、オン期間T1,T2の開始及び終了タイミングを検出し、オン期間T1,T2を実質的に検出することができる。 As described above, the switches S1 and S2 are turned on in a period in which the start timings of the on-periods T1p and T2p of the immediately preceding cycle are delayed by the period Tdon and the end timings are advanced by the period Tdoff, and both ends of the diodes D1 and D2 are turned on. By measuring the voltage, the start and end timings of the on-periods T1 and T2 can be detected, and the on-periods T1 and T2 can be substantially detected.
(他の実施の形態)
実施の形態1~6では、制御部110,110Aは、現在のサイクルの直前の1サイクルにおける第1及び第2のオン期間に基づいてスイッチS1,S2をオンしている。しかしながら、これは現在のサイクルの直前の1サイクルに限定されず、現在のサイクルの直前までの少なくとも1つのサイクルにおけるオン期間T1,T2であってよい。例えば、現在のサイクルの2つ前のサイクルのオン期間において、又は1サイクル前のオン期間T1,T2と2サイクル前のオン期間T1,T2の平均においてスイッチS1,S2をオンするよう制御する。(Other embodiments)
In
また、実施の形態1~6では、直流電圧を交流電圧に変換する一次側変換部としてフルブリッジインバータ140を用いたが、これに限らず、ハーフブリッジインバータ又はLLCインバータ等の他の一次側変換部を用いてもよい。
In addition, in
本開示の制御装置等は、デジタル制御かつ同期整流方式のDCDC変換装置に適用可能である。 The control device and the like of the present disclosure are applicable to digital control and synchronous rectification type DCDC conversion devices.
1,1A~1E 共振型コンバータ
100 トランス
101 一次巻線
102,103 二次巻線
110,110A~110E 制御部
111 クロック発振器
112 オン期間検出部
113 ゲート制御部
114,114A スイッチ制御部
114m 記憶部
120 直流電圧源
131,132,134 電流検出部
131B,131D,131E,132B,132D,132E 電圧検出部
133,137 電圧検出部
135,136 温度検出部
140 フルブリッジインバータ
150 整流部
C1,C2 コンデンサ
D1,D2 ダイオード
R1 負荷
R2 抵抗
Rd1,Rd2 検出抵抗
S1,S1D,S2,S2D スイッチ
1, 1A to 1E
Claims (7)
一次巻線と第1及び第2の二次巻線を有し、前記交流電圧を2つの交流電圧に変換するトランスと、
前記第1の二次巻線と負荷との間に接続される第1のスイッチと、前記第2の二次巻線と負荷との間に接続される第2のスイッチとを有する二次側変換部とを備える絶縁共振型DCDC変換装置を制御するための制御装置において、
(A)前記第1の二次巻線と負荷との間に流れる第1の電流と、前記第2の二次巻線と負荷との間に流れる第2の電流とを検出し、制御動作の1サイクルのうち、前記第1及び第2の電流がそれぞれ所定値以上である第1及び第2のオン期間を検出し、もしくは
(B)前記第1の二次巻線と負荷との間に挿入された第1の検出抵抗の両端の第1の電圧と、前記第2の二次巻線と負荷との間に挿入された第2の検出抵抗の両端の第2の電圧とを検出し、制御動作の1サイクルのうち、前記第1及び第2の電圧がそれぞれ所定値以上である第1及び第2のオン期間を検出するオン期間検出部と、
現在のサイクルの直前までの少なくとも1つのサイクルにおける前記第1のオン期間に対応する、もしくは前記第1のオン期間の開始タイミングを所定時間だけ遅らせかつ終了タイミングを所定時間だけ進めた期間に対応する前記現在のサイクル内の期間において、前記第1のスイッチをオンし、前記少なくとも1つのサイクルの前記第2のオン期間に対応する、もしくは前記第2のオン期間の開始タイミングを所定時間だけ遅らせかつ終了タイミングを所定時間だけ進めた期間に対応する前記現在のサイクル内の期間において、前記第2のスイッチをオンするスイッチ制御部とを備える、
絶縁共振型DCDC変換装置の制御装置。 a primary conversion unit that converts an input DC voltage into an AC voltage;
a transformer having a primary winding and first and second secondary windings for converting the alternating voltage into two alternating voltages;
A secondary side having a first switch connected between said first secondary winding and a load and a second switch connected between said second secondary winding and a load A control device for controlling an isolated resonance type DCDC conversion device comprising a conversion unit,
(A) detecting a first current flowing between the first secondary winding and the load and a second current flowing between the second secondary winding and the load, and performing control operation; or (B) between the first secondary winding and the load sense a first voltage across a first sense resistor inserted between the second secondary winding and a load, and a second voltage across a second sense resistor interposed between the second secondary winding and the load. and an on-period detector for detecting first and second on-periods in which the first and second voltages are equal to or greater than a predetermined value, respectively, in one cycle of the control operation;
It corresponds to the first ON period in at least one cycle up to immediately before the current cycle, or corresponds to a period in which the start timing of the first ON period is delayed by a predetermined time and the end timing is advanced by a predetermined time. during a period within the current cycle , turning on the first switch, corresponding to the second on period of the at least one cycle, or delaying the start timing of the second on period by a predetermined time; a switch control unit that turns on the second switch in a period within the current cycle corresponding to a period in which the end timing is advanced by a predetermined time;
A control device for an isolated resonance type DCDC converter.
請求項1に記載の制御装置。 the first sense resistor is the on resistance of the first switch and the second sense resistor is the on resistance of the second switch;
A control device according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の制御装置。 at least one cycle immediately preceding the current cycle is the one cycle immediately preceding the current cycle;
3. A control device according to claim 1 or 2.
請求項1~3のうちのいずれか1つに記載の制御装置。 The switch control unit monitors for one cycle based on at least one monitored value of an input voltage, an output current, an output voltage, and temperatures of the first and second switches of the isolated resonance type DCDC converter. turning on the first and second switches during a predetermined common ON period during which the first and second currents flow regardless of the monitored value, if the variation in value is greater than a predetermined value;
A control device according to any one of claims 1 to 3.
前記第2のスイッチに並列に接続された第2のダイオードとをさらに備え、
直前のサイクルにおいて前記監視値が所定のしきい値よりも小さい場合には、前記監視値によらず第1及び第2のスイッチを常にオフする、
請求項4に記載の制御装置。 a first diode connected in parallel with the first switch;
a second diode connected in parallel with the second switch;
always turning off the first and second switches regardless of the monitored value when the monitored value is less than a predetermined threshold value in the immediately preceding cycle;
5. A control device according to claim 4.
一次巻線と第1及び第2の二次巻線を有し、前記交流電圧を2つの交流電圧に変換するトランスと、
前記第1の二次巻線と負荷との間に接続される第1のスイッチと、前記第2の二次巻線と負荷との間に接続される第2のスイッチとを有する二次側変換部とを備える絶縁共振型DCDC変換装置を制御する制御装置の制御方法において、
前記制御装置が、(A)前記第1の二次巻線と負荷との間に流れる第1の電流と、前記第2の二次巻線と負荷との間に流れる第2の電流とを検出し、制御動作の1サイクルのうち、前記第1及び第2の電流がそれぞれ所定値以上である第1及び第2のオン期間を検出し、もしくは(B)前記第1の二次巻線と負荷との間に挿入された第1の検出抵抗の両端の第1の電圧と、前記第2の二次巻線と負荷との間に挿入された第2の検出抵抗の両端の第2の電圧とを検出し、制御動作の1サイクルのうち、前記第1及び第2の電圧がそれぞれ所定値以上である第1及び第2のオン期間を検出するステップと、
前記制御装置が、現在のサイクルの直前までの少なくとも1つのサイクルにおける前記第1のオン期間に対応する、もしくは前記第1のオン期間の開始タイミングを所定時間だけ遅らせかつ終了タイミングを所定時間だけ進めた期間に対応する前記現在のサイクル内の期間において、前記第1のスイッチをオンし、前記少なくとも1つのサイクルの前記第2のオン期間に対応する、もしくは前記第2のオン期間の開始タイミングを所定時間だけ遅らせかつ終了タイミングを所定時間だけ進めた期間に対応する前記現在のサイクル内の期間において、前記第2のスイッチをオンするステップとを含む、
絶縁共振型DCDC変換装置の制御方法。 a primary conversion unit that converts an input DC voltage into an AC voltage;
a transformer having a primary winding and first and second secondary windings for converting the alternating voltage into two alternating voltages;
A secondary side having a first switch connected between said first secondary winding and a load and a second switch connected between said second secondary winding and a load In a control device control method for controlling an isolated resonance type DCDC conversion device comprising a conversion unit,
The controller controls (A) a first current flowing between the first secondary winding and a load and a second current flowing between the second secondary winding and a load; detecting first and second ON periods in which the first and second currents are equal to or greater than a predetermined value, respectively, in one cycle of the control operation; or (B) the first secondary winding a first voltage across a first sense resistor interposed between the second secondary winding and a load; and a second voltage across a second sense resistor interposed between the second secondary winding and the load. and detecting the first and second on-periods in which the first and second voltages are equal to or higher than a predetermined value, respectively, in one cycle of the control operation;
The control device corresponds to the first ON period in at least one cycle immediately before the current cycle, or delays the start timing of the first ON period by a predetermined time and advances the end timing by a predetermined time. turning on the first switch in a period within the current cycle corresponding to the period corresponding to the period corresponding to the second on period of the at least one cycle, or setting the start timing of the second on period and turning on the second switch in a period within the current cycle corresponding to a period in which the end timing is delayed by a predetermined time and the end timing is advanced by a predetermined time.
A control method for an insulated resonance type DCDC converter.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/031870 WO2021029018A1 (en) | 2019-08-13 | 2019-08-13 | Controller for dc-dc converter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021029018A1 JPWO2021029018A1 (en) | 2021-02-18 |
JPWO2021029018A5 JPWO2021029018A5 (en) | 2022-04-01 |
JP7243839B2 true JP7243839B2 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=74570965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021539749A Active JP7243839B2 (en) | 2019-08-13 | 2019-08-13 | Controller for DCDC converter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7243839B2 (en) |
WO (1) | WO2021029018A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001309580A (en) | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Non-contact power transfer apparatus |
US20150229226A1 (en) | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Fairchild Korea Semiconductor Ltd. | Resonant converter and driving method thereof |
JP2018182882A (en) | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 株式会社デンソー | Controller for power conversion circuit and power converter |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4710749B2 (en) * | 2006-07-28 | 2011-06-29 | 富士電機システムズ株式会社 | DC-DC converter control circuit and method |
JP6670523B2 (en) * | 2016-09-28 | 2020-03-25 | サンケン電気株式会社 | Synchronous rectifier driving device and synchronous rectifier driving method |
-
2019
- 2019-08-13 WO PCT/JP2019/031870 patent/WO2021029018A1/en active Application Filing
- 2019-08-13 JP JP2021539749A patent/JP7243839B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001309580A (en) | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Non-contact power transfer apparatus |
US20150229226A1 (en) | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Fairchild Korea Semiconductor Ltd. | Resonant converter and driving method thereof |
JP2018182882A (en) | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 株式会社デンソー | Controller for power conversion circuit and power converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2021029018A1 (en) | 2021-02-18 |
WO2021029018A1 (en) | 2021-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4468011B2 (en) | Switching power supply and image forming apparatus | |
JP4862432B2 (en) | Switching power supply | |
JP5115317B2 (en) | Switching power supply | |
KR101532423B1 (en) | Power factor correction circuit and driving method thereof | |
US9680382B2 (en) | Input frequency measurement | |
JP5928506B2 (en) | Switching power supply | |
WO2010146642A1 (en) | Switching power source device and semiconductor device | |
US20230246538A1 (en) | Zero-voltage-switching control circuit, control method and switching power supply | |
US8866451B2 (en) | Power supply apparatus | |
US9595879B2 (en) | Control device of synchronous rectifier and power supply | |
JP6245385B2 (en) | Switching power supply | |
CN112134474A (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
JP2015122946A (en) | Synchronous rectifier and method for controlling the same | |
JP2006191745A (en) | Resonance power supply unit | |
JP5007966B2 (en) | AC-DC converter | |
JP7243839B2 (en) | Controller for DCDC converter | |
CN114389456A (en) | Synchronous rectifier driver circuit, integrated circuit, resonant converter and method | |
CN110651420B (en) | Switching power supply device | |
JP2016131411A (en) | Resonance type power supply device | |
JP2011205862A (en) | Dc/dc converter | |
JPWO2021029018A5 (en) | ||
JP2003098860A (en) | Method and device for detecting wave-height value of ac signal, and power source and heating device for image forming device | |
TWI487268B (en) | Exciter circuit of synchronous motor and operation method thereof | |
KR20240016782A (en) | Power conversion device and method for controlling power conversion device | |
JP6659196B2 (en) | Power converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7243839 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |