JP7309365B2 - power supply - Google Patents

power supply Download PDF

Info

Publication number
JP7309365B2
JP7309365B2 JP2019003458A JP2019003458A JP7309365B2 JP 7309365 B2 JP7309365 B2 JP 7309365B2 JP 2019003458 A JP2019003458 A JP 2019003458A JP 2019003458 A JP2019003458 A JP 2019003458A JP 7309365 B2 JP7309365 B2 JP 7309365B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
converter
power supply
supply device
smoothing capacitor
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
Application number
JP2019003458A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020114102A (en
Inventor
薫平 吉川
浩之 芳賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2019003458A priority Critical patent/JP7309365B2/en
Publication of JP2020114102A publication Critical patent/JP2020114102A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7309365B2 publication Critical patent/JP7309365B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、電源装置及び電源装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply device and a control method for the power supply device.

LLC共振を利用したLLCコンバータ(絶縁型共振コンバータ)は、起動時に、出力コンデンサを充電するための非常に大きな突入電流が流れる。この突入電流が、構成素子、例えば、スイッチング素子に流れることが懸念される。装置の小型化のために、動作周波数を高周波数に設定して設計されている場合、共振インダクタの値が小さい。共振インダクタは、突入電流を抑制する働きを有する。従って、共振インダクタの値が小さいと、突入電流を抑制する働きが小さいので、突入電流の影響が更に懸念される。起動時にデューティを低くすることや、動作周波数を上げる等の対策も考えられるが、高周波電源では、デューティの値又は動作周波数の値の変更可能範囲に限界がある。 An LLC converter (isolated resonant converter) using LLC resonance has a very large inrush current for charging an output capacitor at startup. There is concern that this inrush current may flow through constituent elements, such as switching elements. If the device is designed with a high operating frequency for miniaturization, the value of the resonant inductor is small. A resonant inductor has a function of suppressing an inrush current. Therefore, if the value of the resonant inductor is small, the action of suppressing the inrush current is small, so the influence of the inrush current is even more of a concern. Although countermeasures such as lowering the duty at startup and raising the operating frequency are conceivable, high-frequency power supplies have limits in the range in which the value of the duty or the value of the operating frequency can be changed.

関連する技術として、特許文献1には、後段の共振コンバータのオンデューティ比を漸増させ、その後、前段の昇降圧コンバータ回路の出力電圧目標値を漸増させる電力変換装置が記載されている。 As a related technique, Patent Literature 1 describes a power conversion device that gradually increases the on-duty ratio of the subsequent resonance converter and then gradually increases the output voltage target value of the previous stage buck-boost converter circuit.

特開2016-163475号公報JP 2016-163475 A

本発明は、突入電流を抑制できる電源装置及び電源装置の制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power supply device and a method of controlling the power supply device that can suppress rush current.

本発明の一態様の電源装置は、
平滑コンデンサと、
第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力する第1のコンバータと、
電荷を前記平滑コンデンサにチャージするための第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力する第2のコンバータと、
前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
起動時に、前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記第2のコンバータを動作させる第1の制御を実行し、その後に、前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記第1のコンバータを動作させる第2の制御を実行する、
ことを特徴とする。
A power supply device according to one embodiment of the present invention includes
a smoothing capacitor;
a first converter that outputs a first voltage to the smoothing capacitor;
a second converter that outputs a second voltage to the smoothing capacitor for charging the smoothing capacitor;
a control unit that controls the first converter and the second converter;
with
The control unit
At startup, a first control is executed to operate the second converter so as to output the second voltage to the smoothing capacitor, and thereafter the first voltage is output to the smoothing capacitor. to perform a second control to operate the first converter;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記第1のコンバータは、
入力電圧を降圧した前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力する絶縁型コンバータであり、
前記第2のコンバータは、
前記平滑コンデンサの電圧を降圧した第3の電圧を負荷に出力する昇降圧コンバータであり、
前記制御部は、
起動時に、前記負荷の電圧を昇圧した前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記昇降圧コンバータを動作させる前記第1の制御を実行し、その後に、前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記絶縁型コンバータを動作させるとともに、前記第3の電圧を前記負荷に出力するように、前記昇降圧コンバータを動作させる第2の制御を実行する、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The first converter is
An isolated converter that outputs the first voltage obtained by stepping down an input voltage to the smoothing capacitor,
The second converter is
A buck-boost converter that outputs a third voltage obtained by stepping down the voltage of the smoothing capacitor to a load,
The control unit
At startup, the first control is executed to operate the buck-boost converter so that the second voltage obtained by boosting the voltage of the load is output to the smoothing capacitor, and then the first voltage is boosted. performing a second control of operating the isolated converter to output the third voltage to the smoothing capacitor and operating the buck-boost converter to output the third voltage to the load;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記負荷は、バッテリである、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
the load is a battery;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記第1のコンバータは、
入力電圧を降圧した前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力する絶縁型コンバータであり、
前記第2のコンバータは、
前記入力電圧を降圧した前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するコンバータであり、
前記制御部は、
起動時に、前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記コンバータを動作させる前記第1の制御を実行し、その後に、前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記絶縁型コンバータを動作させる前記第2の制御を実行する、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The first converter is
An isolated converter that outputs the first voltage obtained by stepping down an input voltage to the smoothing capacitor,
The second converter is
A converter that outputs the second voltage obtained by stepping down the input voltage to the smoothing capacitor,
The control unit
At startup, executing the first control to operate the converter so as to output the second voltage to the smoothing capacitor, and then output the first voltage to the smoothing capacitor, executing the second control to operate the isolated converter;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記コンバータの中のトランスの1次巻線には、前記第1の制御の実行時の突入電流を抑制する抵抗が直列に接続されている、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
A resistor that suppresses an inrush current during execution of the first control is connected in series to a primary winding of a transformer in the converter.
It is characterized by

前記電源装置において、
前記絶縁型コンバータの中のトランスと、前記コンバータの中のトランスと、は、1つのコアを共有する、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
a transformer in the isolated converter and a transformer in the converter share one core;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記絶縁型コンバータの中のトランスの1次巻線及び2次巻線が巻回される前記コアの脚と、前記コンバータの中の内のトランスの1次巻線及び2次巻線が巻回される前記コアの脚と、は異なる、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
a leg of the core around which the primary and secondary windings of a transformer in the isolated converter are wound; and a leg around which the primary and secondary windings of a transformer in the converter are wound is different from the legs of the core that are
It is characterized by

前記電源装置において、
前記絶縁型コンバータは、
絶縁型共振コンバータである、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The isolated converter is
is an isolated resonant converter,
It is characterized by

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記第1の制御を実行し、前記平滑コンデンサの電圧が予め定められた電圧に達した後に、前記第2の制御を実行する、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The control unit
After the first control is performed and the voltage of the smoothing capacitor reaches a predetermined voltage, the second control is performed;
It is characterized by

前記電源装置において、
前記制御部は、
前記第1の制御を実行し、予め定められた時間が経過した後に、前記第2の制御を実行する、
ことを特徴とする。
In the power supply device,
The control unit
After executing the first control and a predetermined time has elapsed, executing the second control,
It is characterized by

本発明の一態様の電源装置の制御方法は、
平滑コンデンサと、第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力する第1のコンバータと、電荷を前記平滑コンデンサにチャージするための第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力する第2のコンバータと、を備える電源装置の制御方法であって、
起動時に、前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記第2のコンバータを動作させる第1のステップと、
前記第1のステップの後に、前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記第1のコンバータを動作させる第2のステップと、
を含むことを特徴とする。
A method for controlling a power supply device according to one embodiment of the present invention includes:
a smoothing capacitor; a first converter that outputs a first voltage to the smoothing capacitor; and a second converter that outputs a second voltage to the smoothing capacitor for charging the smoothing capacitor with electric charge. A control method for a power supply,
a first step of operating the second converter to output the second voltage to the smoothing capacitor upon start-up;
a second step after the first step of operating the first converter to output the first voltage to the smoothing capacitor;
characterized by comprising

本発明の一態様の電源装置及び電源装置の制御方法は、突入電流を抑制できるという効果を奏する。 A power supply device and a method for controlling a power supply device according to one embodiment of the present invention can suppress inrush current.

図1は、比較例の電源装置の回路構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a power supply device of a comparative example. 図2は、比較例の電源装置の起動時の1次巻線に流れる電流の波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the waveform of the current flowing through the primary winding when the power supply device of the comparative example is started. 図3は、第1の実施の形態の電源装置の回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the circuit configuration of the power supply device according to the first embodiment. 図4は、第1の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the first embodiment when it is started. 図5は、第1の実施の形態の電源装置の起動時の1次巻線に流れる電流の波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the waveform of the current flowing through the primary winding when the power supply device according to the first embodiment is started. 図6は、第2の実施の形態の電源装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the power supply device according to the second embodiment. 図7は、第2の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the second embodiment when it is started. 図8は、第3の実施の形態の電源装置の回路構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the circuit configuration of the power supply device according to the third embodiment. 図9は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a transformer core of the power supply device according to the third embodiment. 図10は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a transformer core of the power supply device according to the third embodiment. 図11は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの他の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of the transformer core of the power supply device according to the third embodiment. 図12は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの他の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing another example of the transformer core of the power supply device according to the third embodiment. 図13は、第3の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the third embodiment when it is started. 図14は、第3の実施の形態の変形例の電源装置の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to a modification of the third embodiment. 図15は、第3の実施の形態の変形例の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flow chart showing the operation at startup of the power supply device of the modification of the third embodiment. 図16は、第4の実施の形態の電源装置の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to the fourth embodiment. 図17は、第4の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the fourth embodiment when it is started. 図18は、第4の実施の形態の変形例の電源装置の構成を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to a modification of the fourth embodiment. 図19は、第4の実施の形態の変形例の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。FIG. 19 is a flow chart showing the operation at startup of the power supply device of the modification of the fourth embodiment.

以下に、本発明の電源装置及び電源装置の制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the control method of a power supply device and a power supply device of this invention is described in detail based on drawing. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.

<第1の実施の形態>
以下、第1の実施の形態について説明するが、第1の実施の形態の理解の容易のため、先に比較例について説明する。
<First Embodiment>
Although the first embodiment will be described below, a comparative example will be described first for easy understanding of the first embodiment.

(比較例)
[比較例の構成]
図1は、比較例の電源装置の回路構成を示す図である。電源装置100は、直流の入力電圧Vinの供給を電源2から受けて、直流の出力電圧Voutを負荷3に出力する。
(Comparative example)
[Configuration of Comparative Example]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a power supply device of a comparative example. The power supply device 100 receives a DC input voltage V in from the power supply 2 and outputs a DC output voltage V out to the load 3 .

電源装置100は、入力電圧Vinが電源2から供給される第1の入力端子41及び第2の入力端子42を含む。 The power supply 100 includes a first input terminal 41 and a second input terminal 42 to which an input voltage V in is supplied from the power supply 2 .

電源装置100は、出力電圧Voutを負荷3に出力する第1の出力端子43及び第2の出力端子44を含む。 The power supply device 100 includes a first output terminal 43 and a second output terminal 44 that output an output voltage V out to the load 3 .

電源装置100は、入力電圧Vinを平滑化する入力コンデンサ11を含む。入力コンデンサ11は、第1の入力端子41と第2の入力端子42との間に電気的に接続されている。 Power supply 100 includes an input capacitor 11 that smoothes the input voltage Vin . The input capacitor 11 is electrically connected between the first input terminal 41 and the second input terminal 42 .

電源装置100は、入力電圧Vinを検出する第1の電圧検出器12を含む。第1の電圧検出器12は、入力コンデンサ11の両端間に電気的に接続されている。 Power supply 100 includes a first voltage detector 12 that detects an input voltage Vin . A first voltage detector 12 is electrically connected across the input capacitor 11 .

電源装置1は、絶縁型共振コンバータ13を含む。絶縁型共振コンバータ13は、フルブリッジLLCコンバータとするが、本開示はこれに限定されない。 The power supply device 1 includes an isolated resonance converter 13 . The isolated resonant converter 13 is assumed to be a full-bridge LLC converter, but the present disclosure is not limited to this.

絶縁型共振コンバータ13は、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Q(例えば、Nチャネル型電界効果トランジスタ(MOSFET))までを含む。 The isolated resonant converter 13 includes a first switch element Q 1 to a fourth switch element Q 4 (eg, N-channel field effect transistors (MOSFETs)).

なお、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子QまでがNチャネル型MOSFETであることとしたが、本開示はこれに限定されない。第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでは、シリコンパワーデバイス、GaNパワーデバイス、SiCパワーデバイス、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などでも良い。 Although the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 are N-channel MOSFETs, the present disclosure is not limited to this. A silicon power device, a GaN power device, a SiC power device, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like may be used for the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 .

第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでは、第1の寄生ダイオード(ボディダイオード)Dから第4の寄生ダイオードDまでを、夫々有する。寄生ダイオードとは、MOSFETのバックゲートとソース及びドレインとの間のpn接合である。第1の寄生ダイオードDから第4の寄生ダイオードDまでは、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのオフ時の過渡的な逆起電力を逃すためのフリーホイールダイオードとして利用可能である。 The first switching element Q1 to fourth switching element Q4 have first parasitic diodes (body diodes) D1 to fourth parasitic diodes D4 , respectively. A parasitic diode is a pn junction between the back gate and the source and drain of a MOSFET. The first parasitic diode D1 to the fourth parasitic diode D4 are freewheeling to escape the transient back EMF when the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 are turned off. Available as a diode.

絶縁型共振コンバータ13は、第1のトランスTRを含む。第1のトランスTRは、1次巻線31、2次巻線32及びコア33を含む。1次巻線31及び2次巻線32は、コア33に巻回されている。 The isolated resonant converter 13 includes a first transformer TR1 . A first transformer TR 1 includes a primary winding 31 , a secondary winding 32 and a core 33 . The primary winding 31 and the secondary winding 32 are wound around the core 33 .

1次巻線31は、漏れインダクタンスLrと、キャパシタンスCrと、励磁インダクタンスLmと、を含む。1次巻線31の一端は、第1のノードNに電気的に接続されている。1次巻線31の他端は、第2のノードNに電気的に接続されている。 Primary winding 31 includes leakage inductance Lr, capacitance Cr, and magnetizing inductance Lm. One end of the primary winding 31 is electrically connected to the first node N1 . The other end of primary winding 31 is electrically connected to second node N2 .

第1のノードNは、第1のスイッチ素子Qのソース-ドレイン経路を介して、第1の入力端子41に電気的に接続されている。また、第1のノードNは、第2のスイッチ素子Qのドレイン-ソース経路を介して、第2の入力端子42に電気的に接続されている。 The first node N 1 is electrically connected to the first input terminal 41 through the source-drain path of the first switch element Q 1 . Also, the first node N 1 is electrically connected to the second input terminal 42 through the drain-source path of the second switch element Q 2 .

第2のノードNは、第3のスイッチ素子Qのソース-ドレイン経路を介して、第1の入力端子41に電気的に接続されている。また、第2のノードNは、第4のスイッチ素子Qのドレイン-ソース経路を介して、第2の入力端子42に電気的に接続されている。 The second node N 2 is electrically connected to the first input terminal 41 through the source-drain path of the third switch element Q 3 . Also, the second node N 2 is electrically connected to the second input terminal 42 through the drain-source path of the fourth switch element Q 4 .

絶縁型共振コンバータ13は、2次巻線32に発生する交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ34を含む。ダイオードブリッジ34は、第1のダイオードD11から第4のダイオードD14までを含む。 The isolated resonant converter 13 includes a diode bridge 34 that full-wave rectifies the AC voltage generated in the secondary winding 32 . Diode bridge 34 includes a first diode D11 through a fourth diode D14 .

第1のダイオードD11のアノードは、2次巻線32の一端に電気的に接続されている。第1のダイオードD11のカソードは、第1の出力端子43に電気的に接続されている。 The anode of the first diode D 11 is electrically connected to one end of the secondary winding 32 . A cathode of the first diode D 11 is electrically connected to the first output terminal 43 .

第2のダイオードD12のカソードは、2次巻線32の一端に電気的に接続されている。第2のダイオードD12のアノードは、第2の出力端子44に電気的に接続されている。 A cathode of the second diode D 12 is electrically connected to one end of the secondary winding 32 . The anode of the second diode D 12 is electrically connected to the second output terminal 44 .

第3のダイオードD13のアノードは、2次巻線32の他端に電気的に接続されている。第3のダイオードD13のカソードは、第1の出力端子43に電気的に接続されている。 The anode of the third diode D 13 is electrically connected to the other end of the secondary winding 32 . A cathode of the third diode D 13 is electrically connected to the first output terminal 43 .

第4のダイオードD14のカソードは、2次巻線32の他端に電気的に接続されている。第4のダイオードD14のアノードは、第2の出力端子44に電気的に接続されている。 A cathode of the fourth diode D 14 is electrically connected to the other end of the secondary winding 32 . The anode of the fourth diode D 14 is electrically connected to the second output terminal 44 .

電源装置100は、ダイオードブリッジ34の出力電圧、即ち出力電圧Voutを平滑化する、平滑コンデンサ14を含む。平滑コンデンサ14は、第1の出力端子43と第2の出力端子44との間に、電気的に接続されている。 The power supply 100 includes a smoothing capacitor 14 that smoothes the output voltage of the diode bridge 34, ie the output voltage Vout . The smoothing capacitor 14 is electrically connected between the first output terminal 43 and the second output terminal 44 .

電源装置100は、ダイオードブリッジ34の出力電圧、即ち出力電圧Voutを検出する第2の電圧検出器15を含む。第2の電圧検出器15は、平滑コンデンサ14の両端間に電気的に接続されている。 The power supply 100 includes a second voltage detector 15 that detects the output voltage of the diode bridge 34, ie the output voltage Vout . A second voltage detector 15 is electrically connected across the smoothing capacitor 14 .

電源装置100は、制御部101を含む。制御部101は、CPU(Central Processing Unit)とプログラムを利用して、実現可能である。また、制御部101は、ハードウェア回路で、実現可能である。 Power supply device 100 includes control unit 101 . The control unit 101 can be implemented using a CPU (Central Processing Unit) and a program. Also, the control unit 101 can be realized by a hardware circuit.

制御部101は、入力電圧Vin及び出力電圧Voutに基づいて、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのゲート-ソース間の電圧を制御することにより、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのスイッチング動作を制御する。制御部101は、PWM(Pulse Width Modulation)信号である、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのゲートに、夫々出力する。なお、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでには、デッドタイムが設定されている。デッドタイムは、1nsから10ns程度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The control unit 101 controls the gate-source voltages of the first switching element Q1 to the fourth switching element Q4 based on the input voltage Vin and the output voltage Vout , thereby It controls the switching operation of the switch element Q1 to the fourth switch element Q4 . The control unit 101 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 , which are PWM (Pulse Width Modulation) signals, to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4. output to the gates up to . A dead time is set between the first gate pulse signal P1 and the fourth gate pulse signal P4 . A dead time of about 1 ns to 10 ns is exemplified, but the present disclosure is not limited to this.

[比較例の定常時の動作]
電源装置100の定常時の動作について、説明する。
[Steady-state operation of comparative example]
The normal operation of the power supply device 100 will be described.

制御部101は、あるタイミングで、第1のスイッチ素子Q及び第4のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、第1の入力端子41→第1のスイッチ素子Q→第1のノードN→1次巻線31→第2のノードN→第4のスイッチ素子Q→第2の入力端子42の経路に電流が流れる。 The control unit 101 controls the first switch element Q1 and the fourth switch element Q4 to be on at a certain timing. At this time, the first input terminal 41→first switch element Q1 →first node N1 →primary winding 31→second node N2 →fourth switch element Q4 →second input A current flows through the path of terminal 42 .

次に、制御部101は、デッドタイム経過後のタイミングで、第2のスイッチ素子Q及び第3のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、第1の入力端子41→第3のスイッチ素子Q→第2のノードN→1次巻線31→第1のノードN→第2のスイッチ素子Q→第2の入力端子42の経路に電流が流れる。 Next, the control unit 101 turns on the second switch element Q2 and the third switch element Q3 at the timing after the dead time has elapsed. At this time, the first input terminal 41→third switch element Q3 →second node N2 →primary winding 31→first node N1 →second switch element Q2 →second input A current flows through the path of terminal 42 .

制御部101は、上記の制御動作を繰り返す。これにより、1次巻線31には、交流電圧が印加され、2次巻線32には、交流電圧が発生する。ダイオードブリッジ34は、2次巻線32に発生した交流電圧を直流電圧に整流して、平滑コンデンサ14に出力する。 The control unit 101 repeats the above control operation. As a result, an AC voltage is applied to the primary winding 31 and an AC voltage is generated in the secondary winding 32 . The diode bridge 34 rectifies the AC voltage generated in the secondary winding 32 into a DC voltage and outputs the DC voltage to the smoothing capacitor 14 .

制御部101は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでのデューティやスイッチング周波数を変えることで、出力電圧Voutを目標電圧に制御できる。 The control unit 101 can control the output voltage Vout to a target voltage by changing the duty and switching frequency of the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 .

[比較例の起動時の動作]
電源装置100の起動時の動作について、説明する。制御部101は、制御信号Sが供給されたら、上記した制御動作を開始する。
[Operation at startup of comparative example]
The operation of the power supply device 100 at startup will be described. When the control signal S1 is supplied, the control section 101 starts the control operation described above.

起動時(コールドブート時)に、平滑コンデンサ14に電荷が蓄積されていないことが考えられる。この場合、絶縁型共振コンバータ13が電圧の出力を開始すると、平滑コンデンサ14に大きな突入電流が流れる。 It is conceivable that no electric charge is accumulated in the smoothing capacitor 14 at the time of start-up (during cold boot). In this case, when the isolated resonant converter 13 starts outputting voltage, a large rush current flows through the smoothing capacitor 14 .

図2は、比較例の電源装置の起動時の1次巻線に流れる電流の波形を示す図である。波形111で示す突入電流により、絶縁型共振コンバータ13を構成するスイッチ素子(例えば、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Q)等の各素子に大きな電流が流れることが懸念される。これにより、各素子がダメージを受けることが懸念される。 FIG. 2 is a diagram showing the waveform of the current flowing through the primary winding when the power supply device of the comparative example is started. It is feared that the inrush current shown by the waveform 111 causes a large current to flow through each element such as the switch elements (for example, the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 ) that constitute the isolated resonant converter 13. be. As a result, there is concern that each element may be damaged.

(第1の実施の形態)
[第1の実施の形態の構成]
図3は、第1の実施の形態の電源装置の回路構成を示す図である。電源装置1の構成要素のうち、電源装置100と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
(First embodiment)
[Configuration of the first embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing the circuit configuration of the power supply device according to the first embodiment. Among the components of the power supply device 1, the same components as those of the power supply device 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

電源装置1は、電源装置100と比較して、昇降圧コンバータ16と、出力コンデンサ17と、第3の電圧検出器18と、を更に含む。また、電源装置1は、電源装置100と比較して、制御部101に代えて、制御部20を含む。 The power supply 1 further includes a buck-boost converter 16 , an output capacitor 17 and a third voltage detector 18 compared to the power supply 100 . Further, unlike the power supply device 100 , the power supply device 1 includes a control section 20 instead of the control section 101 .

絶縁型共振コンバータ13が、本開示の「第1のコンバータ」に対応する。昇降圧コンバータ16が、本開示の「第2のコンバータ」に対応する。 The isolated resonant converter 13 corresponds to the "first converter" of the present disclosure. The buck-boost converter 16 corresponds to the "second converter" of the present disclosure.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧して電圧Vbusを平滑コンデンサ14に出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧して出力電圧Voutを負荷3に出力する。 The isolated resonance converter 13 steps down the input voltage Vin and outputs a voltage V bus to the smoothing capacitor 14 . The buck-boost converter 16 steps down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 and outputs the output voltage V out to the load 3 .

第1の実施の形態では、負荷3は、電圧を出力できるものとする。負荷3は、バッテリが例示されるが、本開示はこれに限定されない。 In the first embodiment, it is assumed that the load 3 can output voltage. The load 3 is exemplified by a battery, but the present disclosure is not limited to this.

電圧Vbusが、本開示の「第1の電圧」に対応する。後述する、昇降圧コンバータ16が負荷3の電圧を昇圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。出力電圧Voutが、本開示の「第3の電圧」に対応する。 The voltage V bus corresponds to the "first voltage" of the present disclosure. A voltage obtained by boosting the voltage of the load 3 by the buck-boost converter 16, which will be described later, corresponds to the "second voltage" of the present disclosure. The output voltage V out corresponds to the "third voltage" of the present disclosure.

昇降圧コンバータ16は、同期整流型の昇降圧チョッパとするが、本開示はこれに限定されない。 The buck-boost converter 16 is a synchronous buck-boost chopper, but the present disclosure is not limited to this.

昇降圧コンバータ16は、第5のスイッチ素子Qと、第6のスイッチ素子Qと、インダクタLと、を含む。 The buck-boost converter 16 includes a fifth switch element Q5 , a sixth switch element Q6 , and an inductor L1 .

なお、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子QがNチャネル型MOSFETであることとしたが、本開示はこれに限定されない。第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qは、シリコンパワーデバイス、GaNパワーデバイス、SiCパワーデバイス、IGBTなどでも良い。 Although the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 are N-channel MOSFETs, the present disclosure is not limited to this. The fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 may be silicon power devices, GaN power devices, SiC power devices, IGBTs, or the like.

第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qは、第5の寄生ダイオード(ボディダイオード)D及び第6の寄生ダイオードDを、夫々有する。 The fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 have a fifth parasitic diode (body diode) D5 and a sixth parasitic diode D6 , respectively.

第5のスイッチ素子Qのドレインは、第1のダイオードD11及び第3のダイオードD13のカソードに電気的に接続されている。 The drain of the fifth switch element Q5 is electrically connected to the cathodes of the first diode D11 and the third diode D13 .

第6のスイッチ素子Qのドレインは、第5のスイッチ素子Qのソースに電気的に接続されている。第6のスイッチ素子Qのソースは、第2のダイオードD12及び第4のダイオードD14のアノードに電気的に接続されている。 The drain of the sixth switch element Q6 is electrically connected to the source of the fifth switch element Q5 . The source of the sixth switch element Q6 is electrically connected to the anodes of the second diode D12 and the fourth diode D14 .

インダクタLの一端は、第5のスイッチ素子Qのソース及び第6のスイッチ素子Qのドレインに電気的に接続されている。インダクタLの他端は、第1の出力端子43に電気的に接続されている。 One end of the inductor L1 is electrically connected to the source of the fifth switch element Q5 and the drain of the sixth switch element Q6 . The other end of inductor L1 is electrically connected to first output terminal 43 .

昇降圧コンバータ16は、図3中の左側から右側への向き(絶縁型共振コンバータ13側から負荷3側への向き)に見たときは、降圧コンバータ(降圧チョッパ)の回路構成と等価である。一方、昇降圧コンバータ16は、図3中の右側から左側への向き(負荷3側から絶縁型共振コンバータ13側への向き)に見たときは、昇圧コンバータ(昇圧チョッパ)の回路構成と等価である。 The buck-boost converter 16 is equivalent to the circuit configuration of a buck converter (buck chopper) when viewed from left to right in FIG. 3 (from the side of the isolated resonant converter 13 to the side of the load 3). . On the other hand, the buck-boost converter 16 is equivalent to the circuit configuration of a boost converter (boost chopper) when viewed from the right side to the left side in FIG. is.

昇降圧コンバータ16は、第5のスイッチ素子Qのゲートに入力される第5のゲートパルス信号Pと、第6のスイッチ素子Qのゲートに入力される第6のゲートパルス信号Pと、のデューティやスイッチング周波数を変えることで、昇圧動作と降圧動作とを変更可能である。 The buck-boost converter 16 receives a fifth gate pulse signal P5 input to the gate of the fifth switch element Q5 and a sixth gate pulse signal P6 input to the gate of the sixth switch element Q6. By changing the duty and switching frequency of , the step-up operation and step-down operation can be changed.

出力コンデンサ17は、昇降圧コンバータ16の出力電圧、即ち出力電圧Voutを平滑化する。出力コンデンサ17は、第1の出力端子43と第2の出力端子44との間に、電気的に接続されている。 The output capacitor 17 smoothes the output voltage of the buck-boost converter 16, that is, the output voltage Vout . The output capacitor 17 is electrically connected between the first output terminal 43 and the second output terminal 44 .

第3の電圧検出器18は、昇降圧コンバータ16の出力電圧、即ち出力電圧Voutを検出する。第3の電圧検出器18は、出力コンデンサ17の両端間に電気的に接続されている。 A third voltage detector 18 detects the output voltage of the buck-boost converter 16, that is, the output voltage Vout . A third voltage detector 18 is electrically connected across the output capacitor 17 .

制御部20は、第1駆動部21と、第2駆動部22と、閾値電圧記憶部23と、駆動制御部24と、を含む。制御部20は、CPUとプログラムを利用して、実現可能である。また、制御部20は、ハードウェア回路で、実現可能である。 The control unit 20 includes a first drive unit 21, a second drive unit 22, a threshold voltage storage unit 23, and a drive control unit 24. The control unit 20 can be implemented using a CPU and a program. Also, the control unit 20 can be realized by a hardware circuit.

第1駆動部21は、入力電圧Vin及び平滑コンデンサ14の電圧Vbusに基づいて、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのゲート-ソース間の電圧を制御することにより、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのスイッチング動作を制御する。第1駆動部21は、PWM信号である、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのゲートに、夫々出力する。なお、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでには、デッドタイムが設定されている。デッドタイムは、1nsから10ns程度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The first drive unit 21 controls the gate-source voltages of the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 based on the input voltage V in and the voltage V bus of the smoothing capacitor 14. controls the switching operation of the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 . The first drive unit 21 applies the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 , which are PWM signals, to the gates of the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 . , respectively. A dead time is set between the first gate pulse signal P1 and the fourth gate pulse signal P4 . A dead time of about 1 ns to 10 ns is exemplified, but the present disclosure is not limited to this.

第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでのデューティやスイッチング周波数を変えることで、電圧Vbusを第1の目標電圧に制御できる。 The first driving section 21 can control the voltage Vbus to the first target voltage by changing the duty and switching frequency of the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 .

第2駆動部22は、平滑コンデンサ14の電圧Vbus及び出力電圧Voutに基づいて、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qのゲート-ソース間の電圧を制御することにより、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qのスイッチング動作を制御する。第2駆動部22は、PWM信号である、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pを、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qのゲートに、夫々出力する。なお、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pには、デッドタイムが設定されている。デッドタイムは、1nsから10ns程度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The second drive unit 22 controls the voltage between the gate and the source of the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 based on the voltage V bus and the output voltage V out of the smoothing capacitor 14. , controls the switching operations of the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 . The second drive unit 22 supplies the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 , which are PWM signals, to the gates of the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 . output respectively. A dead time is set for the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 . A dead time of about 1 ns to 10 ns is exemplified, but the present disclosure is not limited to this.

第2駆動部22は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pのデューティやスイッチング周波数を変えることで、出力電圧Voutを第2の目標電圧に制御できる。 The second driving section 22 can control the output voltage Vout to the second target voltage by changing the duty and switching frequency of the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 .

閾値電圧記憶部23は、予め定められた閾値電圧Vthを記憶する。閾値電圧Vthは、有線通信又は無線通信経由で書き換え可能であっても良い。閾値電圧Vthは、第1の目標電圧と同じであることが例示されるが、本開示はこれに限定されない。閾値電圧Vthは、第1の目標電圧より低くても良いし、高くても良い。 The threshold voltage storage unit 23 stores a predetermined threshold voltage Vth . The threshold voltage Vth may be rewritable via wired or wireless communication. Although the threshold voltage V th is illustrated to be the same as the first target voltage, the present disclosure is not limited to this. The threshold voltage Vth may be lower or higher than the first target voltage.

駆動制御部24は、制御信号Sに基づいて、第1駆動部21及び第2駆動部22を制御する。 The drive control section 24 controls the first drive section 21 and the second drive section 22 based on the control signal S0 .

[第1の実施の形態の昇降圧コンバータの降圧時の動作]
電源装置1全体の動作説明に先立って、昇降圧コンバータ16の降圧時の動作について説明する。
[Step-down operation of the buck-boost converter of the first embodiment]
Before describing the operation of the power supply device 1 as a whole, the operation of the buck-boost converter 16 when the voltage is stepped down will be described.

第2駆動部22は、あるタイミングで、第5のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、平滑コンデンサ14の高電位側の端子→第5のスイッチ素子Q→インダクタL→出力コンデンサ17→平滑コンデンサ14の低電位側の端子の経路に電流が流れ、インダクタLに電磁エネルギが蓄積される。 The second driving section 22 controls the fifth switch element Q5 to be in the ON state at a certain timing. At this time, a current flows through the high-potential-side terminal of the smoothing capacitor 14→fifth switch element Q5 →inductor L1output capacitor 17→low-potential-side terminal of the smoothing capacitor 14, and an electromagnetic current flows through the inductor L1. Energy is stored.

次に、第2駆動部22は、デッドタイム経過後のタイミングで、第6のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、インダクタL→出力コンデンサ17→第6のスイッチ素子Q→インダクタLの経路に電流が流れ、インダクタLに蓄積された電磁エネルギが出力コンデンサ17に出力される。 Next, the second drive section 22 controls the sixth switch element Q6 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. At this time, current flows through the path of inductor L 1 →output capacitor 17 →sixth switch element Q 6 →inductor L 1 , and the electromagnetic energy accumulated in inductor L 1 is output to output capacitor 17 .

第2駆動部22は、上記の制御動作を繰り返す。これにより、昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧して出力電圧Voutを負荷3に出力する。 The second driving section 22 repeats the control operation described above. As a result, the buck-boost converter 16 steps down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 and outputs the output voltage V out to the load 3 .

[第1の実施の形態の昇降圧コンバータの昇圧時の動作]
昇降圧コンバータ16の昇圧時の動作について説明する。
[Step-up operation of the buck-boost converter of the first embodiment]
The operation of the step-up/step-down converter 16 during step-up will be described.

第2駆動部22は、あるタイミングで、第6のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、負荷3の高電位側の端子→インダクタL→第6のスイッチ素子Q→出力コンデンサ17の低電位側の端子の経路に電流が流れ、インダクタLに電磁エネルギが蓄積される。 The second driving section 22 controls the sixth switch element Q6 to be in the ON state at a certain timing. At this time, a current flows through the high-potential-side terminal of the load 3, the inductor L1 , the sixth switch element Q6 , and the low-potential-side terminal of the output capacitor 17, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L1 . .

次に、第2駆動部22は、デッドタイム経過後のタイミングで、第5のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、負荷3の高電位側の端子→インダクタL→第5のスイッチ素子Q→平滑コンデンサ14→出力コンデンサ17の低電位側の端子の経路に電流が流れ、インダクタLに蓄積された電磁エネルギが平滑コンデンサ14に出力される。 Next, the second driving section 22 controls the fifth switch element Q5 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. At this time, a current flows through the high-potential terminal of the load 3, the inductor L1 , the fifth switch element Q5 , the smoothing capacitor 14, and the low-potential terminal of the output capacitor 17, and is accumulated in the inductor L1 . The electromagnetic energy is output to the smoothing capacitor 14 .

第2駆動部22は、上記の制御動作を繰り返す。これにより、昇降圧コンバータ16は、負荷3の電圧を昇圧して平滑コンデンサ14に出力する。 The second driving section 22 repeats the control operation described above. As a result, the step-up/step-down converter 16 steps up the voltage of the load 3 and outputs it to the smoothing capacitor 14 .

[第1の実施の形態の電源装置の定常時の動作]
電源装置1の定常時の動作について、説明する。
[Operation of the power supply device according to the first embodiment during normal operation]
The normal operation of the power supply device 1 will be described.

第1駆動部21は、あるタイミングで、第1のスイッチ素子Q及び第4のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。次に、第1駆動部21は、デッドタイム経過後のタイミングで、第2のスイッチ素子Q及び第3のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。第1駆動部21は、上記の制御動作を繰り返す。これにより、1次巻線31には、交流電圧が印加され、2次巻線32には、交流電圧が発生する。ダイオードブリッジ34は、2次巻線32に発生した交流電圧を直流電圧に整流して、平滑コンデンサ14に出力する。 The first driving section 21 controls the first switch element Q1 and the fourth switch element Q4 to be in the ON state at a certain timing. Next, the first driving section 21 controls the second switch element Q2 and the third switch element Q3 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. The first driving section 21 repeats the control operation described above. As a result, an AC voltage is applied to the primary winding 31 and an AC voltage is generated in the secondary winding 32 . The diode bridge 34 rectifies the AC voltage generated in the secondary winding 32 into a DC voltage and outputs the DC voltage to the smoothing capacitor 14 .

第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでのデューティやスイッチング周波数を変えることで、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを第1の目標電圧に制御できる。 The first drive unit 21 controls the voltage Vbus of the smoothing capacitor 14 to the first target voltage by changing the duty and switching frequency of the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4. can.

第2駆動部22は、あるタイミングで、第5のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。次に、第2駆動部22は、デッドタイム経過後のタイミングで、第6のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。第2駆動部22は、上記の制御動作を繰り返す。これにより、昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧して、出力コンデンサ17に出力する。 The second driving section 22 controls the fifth switch element Q5 to be in the ON state at a certain timing. Next, the second drive section 22 controls the sixth switch element Q6 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. The second driving section 22 repeats the control operation described above. As a result, the buck-boost converter 16 steps down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 and outputs it to the output capacitor 17 .

第2駆動部22は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pのデューティやスイッチング周波数を変えることで、出力電圧Voutを第2の目標電圧に制御できる。 The second driving section 22 can control the output voltage Vout to the second target voltage by changing the duty and switching frequency of the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 .

[第1の実施の形態の電源装置の起動時の動作]
電源装置1の起動時の動作について、説明する。
[Operation of the power supply device according to the first embodiment at startup]
The operation of the power supply device 1 at startup will be described.

図4は、第1の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the first embodiment when it is started.

制御部20は、制御信号Sが供給されたら、制御動作を開始する。 The control unit 20 starts the control operation when the control signal S0 is supplied.

駆動制御部24は、ステップS100において、制御信号Sを第2駆動部22に出力する。第2駆動部22は、制御信号Sが入力されたら、負荷3の電圧を昇圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、昇降圧コンバータ16を動作させる。 The drive control section 24 outputs the control signal S1 to the second drive section 22 in step S100. When the control signal S1 is input, the second driving section 22 operates the step-up/step-down converter 16 so as to output a voltage obtained by stepping up the voltage of the load 3 to the smoothing capacitor 14 .

第2駆動部22は、あるタイミングで、第6のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。次に、第2駆動部22は、デッドタイム経過後のタイミングで、第5のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。第2駆動部22は、上記の制御動作を繰り返す。 The second driving section 22 controls the sixth switch element Q6 to be in the ON state at a certain timing. Next, the second driving section 22 controls the fifth switch element Q5 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. The second driving section 22 repeats the control operation described above.

昇降圧コンバータ16は、負荷3の電圧を昇圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。これにより、平滑コンデンサ14に電荷が蓄積される。 The step-up/step-down converter 16 outputs a voltage obtained by stepping up the voltage of the load 3 to the smoothing capacitor 14 . As a result, charges are accumulated in the smoothing capacitor 14 .

負荷3の電圧を昇圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。 A voltage obtained by boosting the voltage of the load 3 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure.

駆動制御部24は、ステップS102において、平滑コンデンサ14の電圧Vbusが閾値電圧Vthに達したか否かを判定し、達していないと判定した場合には(ステップS102でNo)、ステップS102で待機する。駆動制御部24は、平滑コンデンサ14の電圧が閾値電圧Vthに達したと判定した場合には(ステップS102でYes)、処理をステップS104に進める。 In step S102, the drive control unit 24 determines whether or not the voltage Vbus of the smoothing capacitor 14 has reached the threshold voltage Vth . wait at When the drive control unit 24 determines that the voltage of the smoothing capacitor 14 has reached the threshold voltage Vth (Yes in step S102), the process proceeds to step S104.

駆動制御部24は、ステップS104において、制御信号Sを第1駆動部21に出力するとともに、制御信号Sを第2駆動部22に出力する。第1駆動部21は、制御信号Sが駆動制御部24から入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、絶縁型共振コンバータ13を動作させる。第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでに夫々出力する。 The drive control unit 24 outputs the control signal S2 to the first drive unit 21 and the control signal S3 to the second drive unit 22 in step S104. When the control signal S 2 is input from the drive control unit 24 , the first drive unit 21 operates the isolation resonance converter 13 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The first driving section 21 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 , respectively.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。このとき、平滑コンデンサ14には電荷が蓄積されているので、突入電流が抑制される。 The isolated resonant converter 13 outputs a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 . At this time, since charges are accumulated in the smoothing capacitor 14, the inrush current is suppressed.

一方、第2駆動部22は、制御信号Sが駆動制御部24から入力されたら、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧した電圧を負荷3に出力するように、昇降圧コンバータ16を動作させる。第2駆動部22は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pを第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qに夫々出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧を降圧した電圧を、負荷3に出力する。 On the other hand, when the control signal S3 is input from the drive control unit 24, the second driving unit 22 operates the buck-boost converter 16 so as to output the voltage obtained by stepping down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 to the load 3. . The second drive section 22 outputs the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 to the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6, respectively. The step-up/step-down converter 16 steps down the voltage of the smoothing capacitor 14 and outputs the voltage to the load 3 .

その後、制御部20は、定常時の動作に移行する。 After that, the control unit 20 shifts to normal operation.

図5は、第1の実施の形態の電源装置の起動時の1次巻線に流れる電流の波形を示す図である。波形121を波形111(図2参照)と比較すると、絶縁型共振コンバータ13を構成するスイッチ素子等の各素子に大きな突入電流が流れることが抑制される。 FIG. 5 is a diagram showing the waveform of the current flowing through the primary winding when the power supply device according to the first embodiment is started. Comparing the waveform 121 with the waveform 111 (see FIG. 2), it can be seen that a large inrush current is suppressed from flowing through each element such as the switching element that constitutes the isolated resonant converter 13 .

[まとめ]
以上説明したように、電源装置1は、起動時に、負荷3の電圧を昇圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力して、平滑コンデンサ14に電荷を蓄積する。これにより、電源装置1は、突入電流を抑制することができる。従って、電源装置1は、各素子(例えば、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Q)がダメージを受けることを抑制することができる。
[summary]
As described above, the power supply device 1 outputs a voltage obtained by boosting the voltage of the load 3 to the smoothing capacitor 14 at startup, and accumulates electric charges in the smoothing capacitor 14 . Thereby, the power supply device 1 can suppress the inrush current. Therefore, the power supply device 1 can suppress damage to each element (for example, the first switch element Q 1 to the fourth switch element Q 4 ).

<第2の実施の形態>
(第2の実施の形態の構成)
図6は、第2の実施の形態の電源装置の構成を示す図である。電源装置1Aの構成要素のうち、電源装置1と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
<Second Embodiment>
(Configuration of Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the power supply device according to the second embodiment. Among the components of the power supply device 1A, the same components as those of the power supply device 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

電源装置1Aは、電源装置1と比較して、第2の電圧検出器15を含んでいない。また、電源装置1Aは、電源装置1と比較して、制御部20に代えて、制御部20Aを含む。制御部20Aは、制御部20と比較して、閾値電圧記憶部23に代えて、閾値時間記憶部23Aを含み、駆動制御部24に代えて、駆動制御部24Aを含む。 The power supply 1A does not include the second voltage detector 15 as compared with the power supply 1 . Moreover, compared with the power supply device 1, the power supply device 1A includes a control section 20A instead of the control section 20. As shown in FIG. The control unit 20A includes a threshold time storage unit 23A instead of the threshold voltage storage unit 23 and a drive control unit 24A instead of the drive control unit 24 as compared with the control unit 20 .

絶縁型共振コンバータ13が、本開示の「第1のコンバータ」に対応する。昇降圧コンバータ16が、本開示の「第2のコンバータ」に対応する。 The isolated resonant converter 13 corresponds to the "first converter" of the present disclosure. The buck-boost converter 16 corresponds to the "second converter" of the present disclosure.

電圧Vbusが、本開示の「第1の電圧」に対応する。昇降圧コンバータ16が負荷3の電圧を昇圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。出力電圧Voutが、本開示の「第3の電圧」に対応する。 The voltage V bus corresponds to the "first voltage" of the present disclosure. A voltage obtained by boosting the voltage of the load 3 by the buck-boost converter 16 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure. The output voltage V out corresponds to the "third voltage" of the present disclosure.

平滑コンデンサ14の電圧Vbusは、最終的に負荷3に印加される電圧ではない。従って、電源装置1Aの定常時において、平滑コンデンサ14の電圧Vbusは、必ずしも、第1の目標電圧に厳密に制御される必要はない。つまり、平滑コンデンサ14の電圧Vbusは、必ずしも計測されなくても良い。 The voltage V bus across the smoothing capacitor 14 is not the voltage that is ultimately applied to the load 3 . Therefore, the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 does not necessarily need to be strictly controlled to the first target voltage when the power supply device 1A is stationary. That is, the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 does not necessarily have to be measured.

また、電源装置1Aの起動時において、平滑コンデンサ14の電圧Vbusは、負荷3の電圧と平滑コンデンサ14の静電容量に応じて、上昇する。従って、平滑コンデンサ14の電圧Vbusが第1の目標電圧に達する時間は、予め計算しておくことができる。 Also, when the power supply device 1</b>A is started, the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 increases according to the voltage of the load 3 and the capacitance of the smoothing capacitor 14 . Therefore, the time required for the voltage Vbus of the smoothing capacitor 14 to reach the first target voltage can be calculated in advance.

つまり、平滑コンデンサ14の電圧Vbusは、必ずしも計測されなくても良い。そこで、電源装置1Aは、第2の電圧検出器15を含んでいない。 That is, the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 does not necessarily have to be measured. Therefore, the power supply device 1A does not include the second voltage detector 15. FIG.

閾値時間記憶部23Aは、予め定められた閾値時間Tthを記憶する。閾値時間Tthは、有線通信又は無線通信経由で書き換え可能であっても良い。閾値時間Tthは、負荷3の電圧と平滑コンデンサ14の静電容量に応じて、定められる。例えば、閾値時間Tthは、平滑コンデンサ14の電圧が第1の目標電圧に達するまでの時間としても良いが、本開示はこれに限定されない。 The threshold time storage unit 23A stores a predetermined threshold time Tth . The threshold time T th may be rewritable via wired or wireless communication. The threshold time Tth is determined according to the voltage of the load 3 and the capacitance of the smoothing capacitor 14 . For example, the threshold time T th may be the time until the voltage of the smoothing capacitor 14 reaches the first target voltage, but the present disclosure is not limited to this.

電源装置1Aの定常時の動作は、電源装置1の定常時の動作と同様であるので、説明を省略する。 Since the normal operation of the power supply device 1A is the same as the normal operation of the power supply device 1, a description thereof will be omitted.

(第2の実施の形態の電源装置の起動時の動作)
電源装置1Aの起動時の動作について、説明する。
(Operation of the power supply device of the second embodiment at startup)
The operation of the power supply device 1A at startup will be described.

図7は、第2の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the second embodiment when it is started.

制御部20Aは、制御信号Sが供給されたら、制御動作を開始する。 The control unit 20A starts the control operation when the control signal S0 is supplied.

駆動制御部24Aは、ステップS200において、制御信号Sを第2駆動部22に出力する。第2駆動部22は、制御信号Sが入力されたら、負荷3の電圧を昇圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、昇降圧コンバータ16を動作させる。 The drive control section 24A outputs the control signal S1 to the second drive section 22 in step S200. When the control signal S1 is input, the second driving section 22 operates the step-up/step-down converter 16 so as to output a voltage obtained by stepping up the voltage of the load 3 to the smoothing capacitor 14 .

第2駆動部22は、あるタイミングで、第6のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。次に、第2駆動部22は、デッドタイム経過後のタイミングで、第5のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。第2駆動部22は、上記の制御動作を繰り返す。 The second driving section 22 controls the sixth switch element Q6 to be in the ON state at a certain timing. Next, the second driving section 22 controls the fifth switch element Q5 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. The second driving section 22 repeats the control operation described above.

昇降圧コンバータ16は、負荷3の電圧を昇圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。これにより、平滑コンデンサ14に電荷が蓄積される。 The step-up/step-down converter 16 outputs a voltage obtained by stepping up the voltage of the load 3 to the smoothing capacitor 14 . As a result, charges are accumulated in the smoothing capacitor 14 .

負荷3の電圧を昇圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。 A voltage obtained by boosting the voltage of the load 3 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure.

駆動制御部24Aは、ステップS202において、閾値時間Tthが経過したか否かを判定し、経過していないと判定した場合には(ステップS202でNo)、ステップS202で待機する。駆動制御部24Aは、閾値時間Tthが経過したと判定した場合には(ステップS202でYes)、処理をステップS204に進める。 In step S202, the drive control unit 24A determines whether or not the threshold time Tth has passed, and if it determines that it has not passed (No in step S202), it waits in step S202. When the drive control unit 24A determines that the threshold time Tth has passed (Yes in step S202), the process proceeds to step S204.

駆動制御部24Aは、ステップS204において、制御信号Sを第1駆動部21に出力するとともに、制御信号Sを第2駆動部22に出力する。第1駆動部21は、制御信号Sが駆動制御部24Aから入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、絶縁型共振コンバータ13を動作させる。第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでに夫々出力する。 The drive control unit 24A outputs the control signal S2 to the first drive unit 21 and the control signal S3 to the second drive unit 22 in step S204. When the control signal S2 is input from the drive control section 24A, the first drive section 21 operates the isolation resonance converter 13 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The first driving section 21 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 , respectively.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。このとき、平滑コンデンサ14には電荷が蓄積されているので、突入電流が抑制される。 The isolated resonant converter 13 outputs a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 . At this time, since charges are accumulated in the smoothing capacitor 14, the inrush current is suppressed.

一方、第2駆動部22は、制御信号Sが駆動制御部24Aから入力されたら、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧した電圧を負荷3に出力するように、昇降圧コンバータ16を動作させる。第2駆動部22は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pを第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qに夫々出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧を降圧した電圧を、負荷3に出力する。 On the other hand, when the control signal S3 is input from the drive control unit 24A, the second driving unit 22 operates the buck-boost converter 16 so as to output the voltage obtained by stepping down the voltage Vbus of the smoothing capacitor 14 to the load 3. . The second driving section 22 outputs the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 to the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6, respectively. The step-up/step-down converter 16 steps down the voltage of the smoothing capacitor 14 and outputs the voltage to the load 3 .

その後、制御部20Aは、定常時の動作に移行する。 After that, the control unit 20A shifts to normal operation.

(まとめ)
以上説明したように、電源装置1Aは、起動時に、負荷3の電圧を昇圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力して、平滑コンデンサ14に電荷を蓄積する。これにより、電源装置1Aは、突入電流を抑制することができる。従って、電源装置1Aは、各素子(例えば、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Q)がダメージを受けることを抑制することができる。
(summary)
As described above, the power supply device 1</b>A outputs a voltage obtained by boosting the voltage of the load 3 to the smoothing capacitor 14 at startup, and accumulates electric charge in the smoothing capacitor 14 . Thereby, 1 A of power supply devices can suppress an inrush current. Therefore, the power supply device 1A can suppress damage to each element (for example, the first switch element Q 1 to the fourth switch element Q 4 ).

また、電源装置1Aは、第2の電圧検出器15を不要にすることができる。これにより、電源装置1Aは、部品点数を削減し、実装面積を抑制し、コストを低減することができる。 Moreover, the power supply device 1A can eliminate the need for the second voltage detector 15 . Thereby, 1 A of power supply devices can reduce a number of parts, suppress a mounting area, and can reduce a cost.

(第3の実施の形態)
[第3の実施の形態の構成]
図8は、第3の実施の形態の電源装置の回路構成を示す図である。電源装置1Bの構成要素のうち、電源装置1、1A、又は、100と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
(Third Embodiment)
[Configuration of the third embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing the circuit configuration of the power supply device according to the third embodiment. Among the constituent elements of the power supply device 1B, the constituent elements that are the same as those of the power supply device 1, 1A, or 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

電源装置1Bは、電源装置100と比較して、コンバータ50を更に含む。また、電源装置1は、電源装置100と比較して、制御部101に代えて、制御部20Bを含む。 Power supply device 1B further includes a converter 50 as compared with power supply device 100 . Further, unlike the power supply device 100 , the power supply device 1 includes a control section 20B instead of the control section 101 .

コンバータ50は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。 Converter 50 outputs a voltage obtained by stepping down input voltage Vin to smoothing capacitor 14 .

絶縁型共振コンバータ13が、本開示の「第1のコンバータ」に対応する。コンバータ50が、本開示の「第2のコンバータ」に対応する。 The isolated resonant converter 13 corresponds to the "first converter" of the present disclosure. The converter 50 corresponds to the "second converter" of the present disclosure.

絶縁型共振コンバータ13が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第1の電圧」に対応する。コンバータ50が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。 The voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the isolated resonant converter 13 corresponds to the "first voltage" of the present disclosure. A voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the converter 50 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure.

コンバータ50は、抵抗51と、第2のトランスTRと、第7のスイッチ素子Qと、ダイオードD21と、コンデンサ52と、を含む。 Converter 50 includes a resistor 51 , a second transformer TR 2 , a seventh switch element Q 7 , a diode D 21 and a capacitor 52 .

第2のトランスTRは、1次巻線53と、2次巻線54と、を含む。第2のトランスTRは、コア33を、第1のトランスTRと共有する。1次巻線53及び2次巻線54は、コア33に巻回されている。 A second transformer TR 2 includes a primary winding 53 and a secondary winding 54 . The second transformer TR2 shares the core 33 with the first transformer TR1 . A primary winding 53 and a secondary winding 54 are wound around the core 33 .

図9は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの一例を示す図である。詳しくは、図9は、コア33の側面図である。コア33は、いわゆるEI型のコアである。コア33は、第1部材(E型部材)33aと、第2部材(I型部材)33bと、を含む。第1部材33aは、第1の脚(中脚)33a1と、第2の脚(第1の側脚)33a2と、第3の脚(第2の側脚)33a3と、を有する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a transformer core of the power supply device according to the third embodiment. Specifically, FIG. 9 is a side view of the core 33. As shown in FIG. The core 33 is a so-called EI type core. The core 33 includes a first member (E-shaped member) 33a and a second member (I-shaped member) 33b. The first member 33a has a first leg (middle leg) 33a1, a second leg (first side leg) 33a2, and a third leg (second side leg) 33a3.

図10は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの一例を示す図である。詳しくは、図10は、コア33の第1部材33aの上面図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a transformer core of the power supply device according to the third embodiment. Specifically, FIG. 10 is a top view of the first member 33a of the core 33. As shown in FIG.

第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32は、第1の脚33a1に巻回されている。第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32が第1の脚33a1に巻回されているのは、第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32の電磁結合を強くして、絶縁型共振コンバータ13の電力効率を高めるためである。 The primary winding 31 and the secondary winding 32 of the first transformer TR1 are wound around the first leg 33a1. The primary winding 31 and the secondary winding 32 of the first transformer TR -1 are wound around the first leg 33a1. This is to increase the power efficiency of the isolated resonant converter 13 by strengthening the electromagnetic coupling of 32 .

第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54は、第2の脚33a2に巻回された後、更に、第3の脚33a3に巻回されている。これは、後述するように、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54には、電源装置1の起動時にだけ電流が流れるので、定常時と異なり、コンバータ50の電力効率を高める必要性が低いからである。 The primary winding 53 and secondary winding 54 of the second transformer TR2 are wound around the second leg 33a2 and then around the third leg 33a3. As will be described later, current flows through the primary winding 53 and secondary winding 54 of the second transformer TR 2 only when the power supply device 1 is started. This is because there is little need to increase efficiency.

このように、第2のトランスTRがコア33を第1のトランスTRと共有することにより、部品点数の抑制、省スペース化、コスト抑制を図ることができる。 In this way, by sharing the core 33 between the second transformer TR2 and the first transformer TR1 , it is possible to reduce the number of components, save space, and reduce costs.

また、第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32が巻回される第1の脚33a1と、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が巻回される第2の脚33a2及び第3の脚33a3と、は異なる。 A first leg 33a1 around which the primary winding 31 and the secondary winding 32 of the first transformer TR -1 are wound, and a primary winding 53 and a secondary winding 54 of the second transformer TR - 2. is wound on the second leg 33a2 and the third leg 33a3.

更に、後述するように、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54には、電源装置1の起動時にだけ電流が流れる。一方、第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32には、電源装置1の定常時にだけ電流が流れる。 Furthermore, as will be described later, a current flows through the primary winding 53 and the secondary winding 54 of the second transformer TR2 only when the power supply device 1 is started. On the other hand, a current flows through the primary winding 31 and the secondary winding 32 of the first transformer TR1 only when the power supply device 1 is stationary.

これにより、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32に影響を与えることを抑制することができる。従って、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が絶縁型共振コンバータ13の電力効率に影響を与えることを抑制することができる。 As a result, the primary winding 53 and the secondary winding 54 of the second transformer TR2 can be prevented from affecting the primary winding 31 and the secondary winding 32 of the first transformer TR1. can. Therefore, it is possible to prevent the primary winding 53 and the secondary winding 54 of the second transformer TR 2 from affecting the power efficiency of the isolated resonance converter 13 .

なお、第1の実施の形態では、コア33は、EI型のコアとしたが、本開示はこれに限定されない。コア33は、EEコア、EERコア、EIRコア、PQコアで例示される3つ脚コアであっても良い。 Although the core 33 is an EI core in the first embodiment, the present disclosure is not limited to this. Core 33 may be a three-legged core exemplified by EE core, EER core, EIR core, PQ core.

図11は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの他の例を示す図である。詳しくは、図11は、いわゆるEE型のコア33Aの側面図である。この場合も、第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32が中脚に巻回され、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が第1及び第2の側脚に巻回されることが、好ましい。 FIG. 11 is a diagram showing another example of the transformer core of the power supply device according to the third embodiment. Specifically, FIG. 11 is a side view of a so-called EE type core 33A. In this case also, the primary winding 31 and secondary winding 32 of the first transformer TR1 are wound on the middle leg, and the primary winding 53 and secondary winding 54 of the second transformer TR2 are wound on the middle leg. It is preferably wrapped around the first and second side legs.

また、コア33は、3相トランスの場合、5つ脚コアであっても良い。 Also, the core 33 may be a five-legged core in the case of a three-phase transformer.

図12は、第3の実施の形態の電源装置のトランスのコアの他の例を示す図である。詳しくは、図12は、5つ脚のコア33Bの側面図である。この場合も、第1のトランスTRの巻線が3つの中脚に巻回され、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が第1及び第2の側脚に巻回されることが好ましい。 FIG. 12 is a diagram showing another example of the transformer core of the power supply device according to the third embodiment. Specifically, FIG. 12 is a side view of the five-legged core 33B. Again, the windings of the first transformer TR1 are wound on the three middle legs, and the primary winding 53 and secondary winding 54 of the second transformer TR2 are wound on the first and second side legs. is preferably wound on.

なお、第3の実施の形態では、第2のトランスTRがコア33を第1のトランスTRと共有することとしたが、本開示はこれに限定されない。第2のトランスTRは、コア33と別個のコアを有することとしても良い。 Although the second transformer TR2 shares the core 33 with the first transformer TR1 in the third embodiment, the present disclosure is not limited to this. The second transformer TR 2 may have a core separate from the core 33 .

再び図8を参照し、電源装置1Bの説明に戻る。 With reference to FIG. 8 again, the description will return to the power supply device 1B.

抵抗51の一端は、第1の入力端子41に電気的に接続されている。抵抗51の他端は、1次巻線53の一端に電気的に接続されている。抵抗51は、1次巻線53に大きな突入電流が流れることを抑制することができる。つまり、抵抗51は、コンバータ50に大きな突入電流が流れることを抑制することができる。 One end of the resistor 51 is electrically connected to the first input terminal 41 . The other end of resistor 51 is electrically connected to one end of primary winding 53 . Resistor 51 can suppress a large inrush current from flowing through primary winding 53 . That is, resistor 51 can suppress a large inrush current from flowing through converter 50 .

なお、抵抗51が存在することにより、コンバータ50の電力効率の低下が懸念される。しかしながら、後述するように、コンバータ50は、電源装置1の起動時だけ動作し、定常時は動作しない。従って、抵抗51は、電源装置1の定常時には電力効率を低下させることはない。 Note that the presence of resistor 51 may reduce the power efficiency of converter 50 . However, as will be described later, converter 50 operates only when power supply device 1 is started, and does not operate during normal operation. Therefore, the resistor 51 does not lower the power efficiency when the power supply device 1 is stationary.

1次巻線53の他端は、第7のスイッチ素子Qのドレインに電気的に接続されている。第7のスイッチ素子Qのソースは、基準電位に電気的に接続されている。 The other end of the primary winding 53 is electrically connected to the drain of the seventh switch element Q7 . The source of the seventh switch element Q7 is electrically connected to the reference potential.

第7のスイッチ素子QがNチャネル型MOSFETであることとしたが、本開示はこれに限定されない。第7のスイッチ素子Qは、シリコンパワーデバイス、GaNパワーデバイス、SiCパワーデバイス、IGBTなどでも良い。第7のスイッチ素子Qは、第7の寄生ダイオード(ボディダイオード)Dを有する。 Although the seventh switch element Q7 is an N-channel MOSFET, the present disclosure is not limited to this. The seventh switch element Q7 may be a silicon power device, GaN power device, SiC power device, IGBT, or the like. The seventh switch element Q7 has a seventh parasitic diode (body diode) D7 .

ダイオードD21のアノードは、2次巻線54の一端に電気的に接続されている。コンデンサ52は、ダイオードD21のカソードと、2次巻線54の他端と、の間に電気的に接続されている。ダイオードD21のカソードは、平滑コンデンサ14の高電位側の端子に電気的に接続されている。コンデンサ52は、コンバータ50の出力電圧を平滑化する。 The anode of diode D 21 is electrically connected to one end of secondary winding 54 . Capacitor 52 is electrically connected between the cathode of diode D 21 and the other end of secondary winding 54 . The cathode of the diode D21 is electrically connected to the terminal of the smoothing capacitor 14 on the high potential side. Capacitor 52 smoothes the output voltage of converter 50 .

制御部20Bは、第1駆動部21と、第2駆動部22と、閾値電圧記憶部23と、駆動制御部24Bと、を含む。制御部20Bは、CPUとプログラムを利用して、実現可能である。また、制御部20Bは、ハードウェア回路で、実現可能である。 The control section 20B includes a first drive section 21, a second drive section 22, a threshold voltage storage section 23, and a drive control section 24B. The control unit 20B can be implemented using a CPU and a program. Also, the control unit 20B can be realized by a hardware circuit.

第1駆動部21は、入力電圧Vin及び出力電圧Voutに基づいて、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのゲート-ソース間の電圧を制御することにより、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのスイッチング動作を制御する。第1駆動部21は、PWM信号である、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでのゲートに、夫々出力する。なお、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでには、デッドタイムが設定されている。デッドタイムは、1nsから10ns程度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The first driving section 21 controls the gate-source voltages of the first switching element Q1 to the fourth switching element Q4 based on the input voltage Vin and the output voltage Vout , thereby It controls switching operations from one switch element Q1 to a fourth switch element Q4 . The first drive unit 21 applies the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 , which are PWM signals, to the gates of the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 . , respectively. A dead time is set between the first gate pulse signal P1 and the fourth gate pulse signal P4 . A dead time of about 1 ns to 10 ns is exemplified, but the present disclosure is not limited to this.

第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでのデューティやスイッチング周波数を変えることで、出力電圧Voutを目標電圧に制御できる。 The first driving section 21 can control the output voltage Vout to the target voltage by changing the duty and switching frequency of the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 .

第2駆動部22は、入力電圧Vin及び出力電圧Voutに基づいて、第7のスイッチ素子Qのゲート-ソース間の電圧を制御することにより、第7のスイッチ素子Qのスイッチング動作を制御する。第2駆動部22は、PWM信号である、第7のゲートパルス信号Pを、第7のスイッチ素子Qのゲートに出力する。 The second drive unit 22 controls the gate-source voltage of the seventh switch element Q7 based on the input voltage V in and the output voltage V out to perform switching operation of the seventh switch element Q7. to control. The second drive section 22 outputs a seventh gate pulse signal P7 , which is a PWM signal, to the gate of the seventh switch element Q7 .

第2駆動部22は、第7のゲートパルス信号Pのデューティやスイッチング周波数を変えることで、コンバータ50の出力電流及び出力電圧を制御できる。 The second driving section 22 can control the output current and output voltage of the converter 50 by changing the duty and switching frequency of the seventh gate pulse signal P7 .

閾値電圧記憶部23は、予め定められた閾値電圧Vthを記憶する。閾値電圧Vthは、有線通信又は無線通信経由で書き換え可能であっても良い。閾値電圧Vthは、目標電圧と同じであることが例示されるが、本開示はこれに限定されない。閾値電圧Vthは、目標電圧より低くても良いし、高くても良い。 The threshold voltage storage unit 23 stores a predetermined threshold voltage Vth . The threshold voltage Vth may be rewritable via wired or wireless communication. The threshold voltage V th is illustrated to be the same as the target voltage, but the present disclosure is not limited to this. The threshold voltage Vth may be lower or higher than the target voltage.

駆動制御部24Bは、制御信号Sに基づいて、第1駆動部21及び第2駆動部22を制御する。 The drive control section 24B controls the first drive section 21 and the second drive section 22 based on the control signal S0 .

[第1の実施の形態の電源装置の定常時の動作]
電源装置1Bの定常時の動作について、説明する。
[Operation of the power supply device according to the first embodiment during normal operation]
The normal operation of the power supply device 1B will be described.

第1駆動部21は、あるタイミングで、第1のスイッチ素子Q及び第4のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。次に、第1駆動部21は、デッドタイム経過後のタイミングで、第2のスイッチ素子Q及び第3のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。第1駆動部21は、上記の制御動作を繰り返す。これにより、1次巻線31には、交流電圧が印加され、2次巻線32には、交流電圧が発生する。ダイオードブリッジ34は、2次巻線32に発生した交流電圧を直流電圧に整流して、平滑コンデンサ14に出力する。 The first driving section 21 controls the first switch element Q1 and the fourth switch element Q4 to be in the ON state at a certain timing. Next, the first driving section 21 controls the second switch element Q2 and the third switch element Q3 to be in the ON state at the timing after the dead time has elapsed. The first driving section 21 repeats the control operation described above. As a result, an AC voltage is applied to the primary winding 31 and an AC voltage is generated in the secondary winding 32 . The diode bridge 34 rectifies the AC voltage generated in the secondary winding 32 into a DC voltage and outputs the DC voltage to the smoothing capacitor 14 .

第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでのデューティやスイッチング周波数を変えることで、出力電圧Voutを目標電圧に制御できる。 The first driving section 21 can control the output voltage Vout to the target voltage by changing the duty and switching frequency of the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 .

第2駆動部22は、定常時には、コンバータ50を動作させない。 The second drive unit 22 does not operate the converter 50 during normal operation.

[第1の実施の形態の電源装置の起動時の動作]
電源装置1Bの起動時の動作について、説明する。
[Operation of the power supply device according to the first embodiment at startup]
The operation of the power supply device 1B at startup will be described.

図13は、第3の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。制御部20Bは、制御信号Sが供給されたら、制御動作を開始する。 FIG. 13 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the third embodiment when it is started. The control section 20B starts the control operation when the control signal S0 is supplied.

駆動制御部24Bは、ステップS300において、制御信号Sを第2駆動部22に出力する。第2駆動部22は、制御信号Sが入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、コンバータ50を動作させる。 The drive control section 24B outputs the control signal S1 to the second drive section 22 in step S300. When the control signal S1 is input, the second driving section 22 operates the converter 50 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin .

第2駆動部22は、あるタイミングで、第7のスイッチ素子Qをオン状態に制御する。このとき、第1の入力端子41→抵抗51→1次巻線53→第7のスイッチ素子Q→基準電位の経路に電流が流れる。このとき、抵抗51によって1次電流が抑制されるので、コンバータ50に大きな突入電流が流れることを抑制することができる。第2駆動部22は、次のタイミングで、第7のスイッチ素子Qをオフ状態に制御する。第2駆動部22は、上記の制御動作を繰り返す。 The second driving section 22 controls the seventh switch element Q7 to be turned on at a certain timing. At this time, current flows through the path of first input terminal 41→resistor 51→primary winding 53→seventh switch element Q 7 →reference potential. At this time, since the primary current is suppressed by resistor 51, it is possible to suppress a large inrush current from flowing through converter 50. FIG. The second driving section 22 controls the seventh switch element Q7 to be turned off at the following timing. The second driving section 22 repeats the control operation described above.

コンバータ50は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。これにより、平滑コンデンサ14に電荷が蓄積される。 Converter 50 outputs a voltage obtained by stepping down input voltage Vin to smoothing capacitor 14 . As a result, charges are accumulated in the smoothing capacitor 14 .

駆動制御部24Bは、ステップS302において、平滑コンデンサ14の電圧が閾値電圧Vthに達したか否かを判定し、達していないと判定した場合には(ステップS302でNo)、ステップS302で待機する。駆動制御部24Bは、平滑コンデンサ14の電圧が閾値電圧Vthに達したと判定した場合には(ステップS302でYes)、処理をステップS304に進める。 In step S302, the drive control unit 24B determines whether or not the voltage of the smoothing capacitor 14 has reached the threshold voltage Vth . do. When the drive control unit 24B determines that the voltage of the smoothing capacitor 14 has reached the threshold voltage Vth (Yes in step S302), the process proceeds to step S304.

駆動制御部24Bは、ステップS304において、制御信号Sの出力を終了するとともに、制御信号Sを第1駆動部21に出力する。 In step S304, the drive control section 24B ends the output of the control signal S1 and outputs the control signal S2 to the first drive section 21. FIG.

第2駆動部22は、制御信号Sの入力が終了したら、コンバータ50の動作を終了させる。詳しくは、第2駆動部22は、第7のゲートパルス信号Pの出力を終了する。従って、コンバータ50は、動作を終了する。 The second driving section 22 terminates the operation of the converter 50 after the input of the control signal S1 is terminated. Specifically, the second driving section 22 ends the output of the seventh gate pulse signal P7 . Therefore, converter 50 terminates its operation.

一方、第1駆動部21は、制御信号Sが駆動制御部24Bから入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、絶縁型共振コンバータ13を動作させる。第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでに夫々出力する。 On the other hand, when the control signal S2 is input from the drive control section 24B, the first drive section 21 operates the isolation resonance converter 13 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The first driving section 21 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 , respectively.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。このとき、平滑コンデンサ14には電荷が蓄積されているので、突入電流が抑制される。 The isolated resonant converter 13 outputs a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 . At this time, since charges are accumulated in the smoothing capacitor 14, the inrush current is suppressed.

その後、制御部20Bは、定常時の動作に移行する。 After that, the control unit 20B shifts to normal operation.

[第3の実施の形態の変形例の構成]
図14は、第3の実施の形態の変形例の電源装置の構成を示す図である。電源装置1Cの構成要素のうち、電源装置1、1A、1B、又は、100と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
[Configuration of Modified Example of Third Embodiment]
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to a modification of the third embodiment. Among the constituent elements of the power supply device 1C, constituent elements that are the same as those of the power supply device 1, 1A, 1B, or 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

電源装置1Cは、電源装置1Bと比較して、昇降圧コンバータ16と、出力コンデンサ17と、第3の電圧検出器18と、を更に含む。 The power supply 1C further includes a buck-boost converter 16, an output capacitor 17, and a third voltage detector 18 as compared to the power supply 1B.

絶縁型共振コンバータ13が、本開示の「第1のコンバータ」に対応する。コンバータ50が、本開示の「第2のコンバータ」に対応する。昇降圧コンバータ16が、本開示の「第3のコンバータ」に対応する。 The isolated resonant converter 13 corresponds to the "first converter" of the present disclosure. The converter 50 corresponds to the "second converter" of the present disclosure. The buck-boost converter 16 corresponds to the "third converter" of the present disclosure.

絶縁型共振コンバータ13が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第1の電圧」に対応する。コンバータ50が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。出力電圧Voutが、本開示の「第3の電圧」に対応する。 The voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the isolated resonant converter 13 corresponds to the "first voltage" of the present disclosure. A voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the converter 50 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure. The output voltage V out corresponds to the "third voltage" of the present disclosure.

また、電源装置1Cは、電源装置1Bと比較して、制御部20Bに代えて、制御部20Cを含む。制御部20Cは、制御部20Bと比較して、第3駆動部25を更に含む。 Moreover, the power supply device 1C includes a control section 20C instead of the control section 20B, unlike the power supply device 1B. The control section 20C further includes a third drive section 25 as compared with the control section 20B.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧し、電圧Vbusを平滑コンデンサ14に出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧し、出力電圧Voutを負荷3に出力する。 The isolated resonant converter 13 steps down the input voltage V in and outputs the voltage V bus to the smoothing capacitor 14 . The buck-boost converter 16 steps down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 and outputs the output voltage V out to the load 3 .

昇降圧コンバータ16は、同期整流型の昇降圧チョッパとするが、本開示はこれに限定されない。昇降圧コンバータ16は、降圧チョッパでも良い。 The buck-boost converter 16 is a synchronous buck-boost chopper, but the present disclosure is not limited to this. The buck-boost converter 16 may be a buck chopper.

第3駆動部25は、平滑コンデンサ14の電圧Vbus及び出力電圧Voutに基づいて、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qのゲート-ソース間の電圧を制御することにより、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qのスイッチング動作を制御する。第3駆動部25は、PWM信号である、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pを、第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qのゲートに、夫々出力する。なお、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pには、デッドタイムが設定されている。デッドタイムは、1nsから10ns程度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。 The third drive unit 25 controls the voltage between the gate and the source of the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 based on the voltage V bus and the output voltage V out of the smoothing capacitor 14. , controls the switching operations of the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 . The third drive unit 25 supplies the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 , which are PWM signals, to the gates of the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6 . output respectively. A dead time is set for the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 . A dead time of about 1 ns to 10 ns is exemplified, but the present disclosure is not limited to this.

第3駆動部25は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pのデューティやスイッチング周波数を変えることで、出力電圧Voutを第2の目標電圧に制御できる。 The third driving section 25 can control the output voltage Vout to the second target voltage by changing the duty and switching frequency of the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 .

電源装置1Cの定常時の動作は、電源装置1及び1Aの定常時の動作と同様であるので、説明を省略する。 Since the normal operation of the power supply device 1C is the same as the normal operation of the power supply devices 1 and 1A, description thereof is omitted.

(第3の実施の形態の変形例の電源装置の起動時の動作)
電源装置1Cの起動時の動作について、説明する。
(Operation at startup of the power supply device of the modification of the third embodiment)
The operation of the power supply device 1C at startup will be described.

図15は、第3の実施の形態の変形例の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。制御部20Cは、制御信号Sが供給されたら、制御動作を開始する。 FIG. 15 is a flow chart showing the operation at startup of the power supply device of the modification of the third embodiment. The control unit 20C starts the control operation when the control signal S0 is supplied.

ステップS400及びS402は、第3の実施の形態のステップS300及びS302と同様であるので、説明を省略する。 Steps S400 and S402 are the same as steps S300 and S302 of the third embodiment, so the description is omitted.

駆動制御部24Cは、ステップS404において、制御信号Sを第1駆動部21及び第3駆動部25に出力する。第1駆動部21は、制御信号Sが駆動制御部24Cから入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、絶縁型共振コンバータ13を動作させる。第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでに夫々出力する。 The drive control section 24C outputs the control signal S2 to the first drive section 21 and the third drive section 25 in step S404. When the control signal S2 is input from the drive control unit 24C, the first drive unit 21 operates the isolation resonance converter 13 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The first driving section 21 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 , respectively.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。このとき、平滑コンデンサ14には電荷が蓄積されているので、突入電流が抑制される。 The isolated resonant converter 13 outputs a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 . At this time, since charges are accumulated in the smoothing capacitor 14, the inrush current is suppressed.

第3駆動部25は、制御信号Sが駆動制御部24Cから入力されたら、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧した電圧を負荷3に出力するように、昇降圧コンバータ16を動作させる。第3駆動部25は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pを第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qに夫々出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧を降圧した電圧を、負荷3に出力する。 When the control signal S2 is input from the drive control unit 24C, the third drive unit 25 operates the buck-boost converter 16 so as to output to the load 3 a voltage obtained by stepping down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 . The third driving section 25 outputs the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 to the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6, respectively. The step-up/step-down converter 16 steps down the voltage of the smoothing capacitor 14 and outputs the voltage to the load 3 .

その後、制御部20Cは、定常時の動作に移行する。 After that, the control unit 20C shifts to normal operation.

[まとめ]
以上説明したように、電源装置1B及び1Cは、起動時に、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力して、平滑コンデンサ14に電荷を蓄積する。これにより、電源装置1B及び1Cは、突入電流を抑制することができる。従って、電源装置1B及び1Cは、各素子(例えば、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Q)がダメージを受けることを抑制することができる。
[summary]
As described above, the power supply devices 1B and 1C output the voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 at the time of startup, and accumulates electric charges in the smoothing capacitor 14 . Thereby, the power supply devices 1B and 1C can suppress rush current. Therefore, the power supply devices 1B and 1C can suppress damage to each element (for example, the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 ).

また、電源装置1B及び1Cは、第2のトランスTRがコア33を第1のトランスTRと共有することにより、部品点数の抑制、省スペース化、コスト抑制を図ることができる。 Further, in the power supply devices 1B and 1C, the second transformer TR2 shares the core 33 with the first transformer TR1 , thereby reducing the number of components, saving space, and reducing costs.

また、第1のトランスTRの1次巻線31及び2次巻線32が巻回される第1の脚33a1と、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が巻回される第2の脚33a2及び第3の脚33a3と、が異なる。これにより、電源装置1Bは、第2のトランスTRの1次巻線53及び2次巻線54が絶縁型共振コンバータ13の電力効率に影響を与えることを抑制することができる。 A first leg 33a1 around which the primary winding 31 and the secondary winding 32 of the first transformer TR -1 are wound, and a primary winding 53 and a secondary winding 54 of the second transformer TR - 2. are wound on the second leg 33a2 and the third leg 33a3. Thereby, the power supply device 1</b>B can suppress the influence of the primary winding 53 and the secondary winding 54 of the second transformer TR 2 on the power efficiency of the isolated resonant converter 13 .

また、電源装置1B及び1Cは、コンバータ50が抵抗51を備えることにより、抵抗51によって1次巻線53に大きな突入電流が流れることが抑制される。従って、電源装置1B及び1Cは、コンバータ50に大きな突入電流が流れることを抑制することができる。 Further, in the power supply devices 1B and 1C, the converter 50 includes the resistor 51 so that the resistor 51 suppresses a large inrush current from flowing through the primary winding 53 . Therefore, power supply devices 1B and 1C can suppress a large inrush current from flowing through converter 50 .

<第4の実施の形態>
(第4の実施の形態の構成)
図16は、第4の実施の形態の電源装置の構成を示す図である。電源装置1Dの構成要素のうち、電源装置1、1A、1B、1C、又は、100と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
<Fourth Embodiment>
(Configuration of the fourth embodiment)
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to the fourth embodiment. Among the constituent elements of the power supply device 1D, constituent elements that are the same as those of the power supply device 1, 1A, 1B, 1C, or 100 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

電源装置1Dは、電源装置1Bと比較して、制御部20Bに代えて、制御部20Dを含む。制御部20Dは、制御部20Bと比較して、閾値電圧記憶部23に代えて、閾値時間記憶部23Aを含み、駆動制御部24Bに代えて、駆動制御部24Dを含む。 The power supply device 1D includes a control section 20D instead of the control section 20B, unlike the power supply device 1B. Compared with the control unit 20B, the control unit 20D includes a threshold time storage unit 23A instead of the threshold voltage storage unit 23, and a drive control unit 24D instead of the drive control unit 24B.

絶縁型共振コンバータ13が、本開示の「第1のコンバータ」に対応する。コンバータ50が、本開示の「第2のコンバータ」に対応する。 The isolated resonant converter 13 corresponds to the "first converter" of the present disclosure. The converter 50 corresponds to the "second converter" of the present disclosure.

絶縁型共振コンバータ13が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第1の電圧」に対応する。コンバータ50が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。 The voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the isolated resonant converter 13 corresponds to the "first voltage" of the present disclosure. A voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the converter 50 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure.

電源装置1Dの定常時の動作は、電源装置1Bの定常時の動作と同様であるので、説明を省略する。 Since the normal operation of the power supply device 1D is the same as the normal operation of the power supply device 1B, the description thereof is omitted.

(第4の実施の形態の電源装置の起動時の動作)
電源装置1Dの起動時の動作について、説明する。
(Operation of the power supply device of the fourth embodiment at startup)
The operation of the power supply device 1D at startup will be described.

図17は、第4の実施の形態の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。 FIG. 17 is a flow chart showing the operation of the power supply device according to the fourth embodiment when it is started.

制御部20Dは、制御信号Sが供給されたら、制御動作を開始する。 The control section 20D starts the control operation when the control signal S0 is supplied.

駆動制御部24Dは、ステップS500において、制御信号Sを第2駆動部22に出力する。第2駆動部22は、制御信号Sが入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、コンバータ50を動作させる。第2駆動部22は、第7のゲートパルス信号Pを第7のスイッチ素子Qに出力する。 The drive control section 24D outputs the control signal S1 to the second drive section 22 in step S500. When the control signal S1 is input, the second driving section 22 operates the converter 50 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The second drive section 22 outputs the seventh gate pulse signal P7 to the seventh switch element Q7 .

コンバータ50は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。これにより、平滑コンデンサ14に電荷が蓄積される。 Converter 50 outputs a voltage obtained by stepping down input voltage Vin to smoothing capacitor 14 . As a result, charges are accumulated in the smoothing capacitor 14 .

駆動制御部24Dは、ステップS502において、閾値時間Tthが経過したか否かを判定し、経過していないと判定した場合には(ステップS502でNo)、ステップS502で待機する。駆動制御部24Dは、閾値時間Tthが経過したと判定した場合には(ステップS502でYes)、処理をステップS504に進める。 In step S502, the drive control unit 24D determines whether or not the threshold time T th has elapsed. If it is determined that the threshold time T th has not elapsed (No in step S502), the drive controller 24D waits in step S502. When the drive control unit 24D determines that the threshold time Tth has passed (Yes in step S502), the process proceeds to step S504.

駆動制御部24Dは、ステップS504において、制御信号Sの出力を終了するとともに、制御信号Sを第1駆動部21に出力する。 In step S504, the drive control section 24D ends the output of the control signal S1 and outputs the control signal S2 to the first drive section 21. FIG.

第2駆動部22は、制御信号Sの入力が終了したら、コンバータ50の動作を終了させる。詳しくは、第2駆動部22は、第7のゲートパルス信号Pの出力を終了する。従って、コンバータ50は、動作を終了する。 The second driving section 22 terminates the operation of the converter 50 after the input of the control signal S1 is completed. Specifically, the second driving section 22 ends the output of the seventh gate pulse signal P7 . Therefore, converter 50 terminates its operation.

一方、第1駆動部21は、制御信号Sが駆動制御部24Dから入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、絶縁型共振コンバータ13を動作させる。第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでに夫々出力する。 On the other hand, when the control signal S2 is input from the drive control section 24D, the first drive section 21 operates the isolation resonance converter 13 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The first driving section 21 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 , respectively.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。このとき、平滑コンデンサ14には電荷が蓄積されているので、突入電流が抑制される。 The isolated resonant converter 13 outputs a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 . At this time, since charges are accumulated in the smoothing capacitor 14, the inrush current is suppressed.

その後、制御部20Dは、定常時の動作に移行する。 After that, the control unit 20D shifts to normal operation.

[第4の実施の形態の変形例の構成]
図18は、第4の実施の形態の変形例の電源装置の構成を示す図である。電源装置1Eの構成要素のうち、電源装置1、1A、1B、1C、1D、又は、100と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
[Configuration of Modified Example of Fourth Embodiment]
FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a power supply device according to a modification of the fourth embodiment. Among the constituent elements of the power supply device 1E, constituent elements that are the same as those of the power supply device 1, 1A, 1B, 1C, 1D, or 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

電源装置1Eは、電源装置1Dと比較して、昇降圧コンバータ16と、出力コンデンサ17と、第3の電圧検出器18と、を更に含む。 The power supply 1E further includes a buck-boost converter 16, an output capacitor 17, and a third voltage detector 18 compared to the power supply 1D.

また、電源装置1Eは、電源装置1Dと比較して、制御部20Dに代えて、制御部20Eを含む。制御部20Eは、制御部20Dと比較して、駆動制御部24Dに変えて駆動制御部24Eを含み、第3駆動部25を更に含む。 Further, compared with the power supply device 1D, the power supply device 1E includes a control section 20E instead of the control section 20D. The control unit 20E includes a drive control unit 24E instead of the drive control unit 24D, and further includes a third drive unit 25 compared to the control unit 20D.

絶縁型共振コンバータ13が、本開示の「第1のコンバータ」に対応する。コンバータ50が、本開示の「第2のコンバータ」に対応する。昇降圧コンバータ16が、本開示の「第3のコンバータ」に対応する。 The isolated resonant converter 13 corresponds to the "first converter" of the present disclosure. The converter 50 corresponds to the "second converter" of the present disclosure. The buck-boost converter 16 corresponds to the "third converter" of the present disclosure.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧し、電圧Vbusを平滑コンデンサ14に出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧し、出力電圧Voutを負荷3に出力する。 The isolated resonant converter 13 steps down the input voltage V in and outputs the voltage V bus to the smoothing capacitor 14 . The buck-boost converter 16 steps down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 and outputs the output voltage V out to the load 3 .

絶縁型共振コンバータ13が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第1の電圧」に対応する。コンバータ50が入力電圧Vinを降圧した電圧が、本開示の「第2の電圧」に対応する。出力電圧Voutが、本開示の「第3の電圧」に対応する。 The voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the isolated resonant converter 13 corresponds to the "first voltage" of the present disclosure. A voltage obtained by stepping down the input voltage Vin by the converter 50 corresponds to the "second voltage" of the present disclosure. The output voltage V out corresponds to the "third voltage" of the present disclosure.

昇降圧コンバータ16は、同期整流型の昇降圧チョッパとするが、本開示はこれに限定されない。昇降圧コンバータ16は、降圧チョッパでも良い。 The buck-boost converter 16 is a synchronous buck-boost chopper, but the present disclosure is not limited to this. The buck-boost converter 16 may be a buck chopper.

電源装置1Eの定常時の動作は、電源装置1Cの定常時の動作と同様であるので、説明を省略する。 Since the normal operation of the power supply device 1E is the same as the normal operation of the power supply device 1C, description thereof will be omitted.

(第4の実施の形態の変形例の電源装置の起動時の動作)
電源装置1Eの起動時の動作について、説明する。
(Operation at startup of the power supply device of the modification of the fourth embodiment)
The operation of the power supply device 1E at startup will be described.

図19は、第4の実施の形態の変形例の電源装置の起動時の動作を示すフローチャートである。制御部20Eは、制御信号Sが供給されたら、制御動作を開始する。 FIG. 19 is a flow chart showing the operation at startup of the power supply device of the modification of the fourth embodiment. The control unit 20E starts the control operation when the control signal S0 is supplied.

ステップS600及びS602は、第4の実施の形態のステップS500及びS502と同様であるので、説明を省略する。 Steps S600 and S602 are the same as steps S500 and S502 of the fourth embodiment, so description thereof will be omitted.

駆動制御部24Eは、ステップS604において、制御信号Sを第1駆動部21及び第3駆動部25に出力する。第1駆動部21は、制御信号Sが駆動制御部24Eから入力されたら、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力するように、絶縁型共振コンバータ13を動作させる。第1駆動部21は、第1のゲートパルス信号Pから第4のゲートパルス信号Pまでを第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Qまでに夫々出力する。 The drive control unit 24E outputs the control signal S2 to the first drive unit 21 and the third drive unit 25 in step S604. When the control signal S2 is input from the drive control unit 24E, the first driving unit 21 operates the isolation resonance converter 13 so as to output to the smoothing capacitor 14 a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin . The first driving section 21 outputs the first gate pulse signal P1 to the fourth gate pulse signal P4 to the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 , respectively.

絶縁型共振コンバータ13は、入力電圧Vinを降圧した電圧を、平滑コンデンサ14に出力する。このとき、平滑コンデンサ14には電荷が蓄積されているので、突入電流が抑制される。 The isolated resonant converter 13 outputs a voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 . At this time, since charges are accumulated in the smoothing capacitor 14, the inrush current is suppressed.

第3駆動部25は、制御信号Sが駆動制御部24Eから入力されたら、平滑コンデンサ14の電圧Vbusを降圧した電圧を負荷3に出力するように、昇降圧コンバータ16を動作させる。第3駆動部25は、第5のゲートパルス信号P及び第6のゲートパルス信号Pを第5のスイッチ素子Q及び第6のスイッチ素子Qに夫々出力する。昇降圧コンバータ16は、平滑コンデンサ14の電圧を降圧した電圧を、負荷3に出力する。 When the control signal S2 is input from the drive control unit 24E, the third drive unit 25 operates the buck-boost converter 16 so as to output to the load 3 a voltage obtained by stepping down the voltage V bus of the smoothing capacitor 14 . The third drive section 25 outputs the fifth gate pulse signal P5 and the sixth gate pulse signal P6 to the fifth switch element Q5 and the sixth switch element Q6, respectively. The step-up/step-down converter 16 steps down the voltage of the smoothing capacitor 14 and outputs the voltage to the load 3 .

その後、制御部20Eは、定常時の動作に移行する。 After that, the control unit 20E shifts to normal operation.

(まとめ)
以上説明したように、電源装置1D及び1Eは、起動時に、入力電圧Vinを降圧した電圧を平滑コンデンサ14に出力して、平滑コンデンサ14に電荷を蓄積する。これにより、電源装置1D及び1Eは、突入電流を抑制することができる。従って、電源装置1D及び1Eは、各素子(例えば、第1のスイッチ素子Qから第4のスイッチ素子Q)がダメージを受けることを抑制することができる。
(summary)
As described above, the power supply devices 1D and 1E output the voltage obtained by stepping down the input voltage Vin to the smoothing capacitor 14 at the time of startup, and accumulates electric charges in the smoothing capacitor 14 . Thereby, the power supply devices 1D and 1E can suppress rush current. Therefore, the power supply devices 1D and 1E can suppress damage to each element (for example, the first switch element Q1 to the fourth switch element Q4 ).

また、電源装置1D及び1Eは、駆動制御部24D及び24Eが平滑コンデンサ14の電圧を監視する必要をなくすことができる。これにより、電源装置1D及び1Eは、制御を簡素化することができる。 Moreover, the power supply devices 1D and 1E can eliminate the need for the drive control units 24D and 24E to monitor the voltage of the smoothing capacitor 14. FIG. This allows the power supply devices 1D and 1E to simplify control.

本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1、1A、1B、1C、1D、1E 電源装置
2 電源
3 負荷
11 入力コンデンサ
12 第1の電圧検出器
13 絶縁型共振コンバータ
14 平滑コンデンサ
15 第2の電圧検出器
16 昇降圧コンバータ
17 出力コンデンサ
18 第3の電圧検出器
20、20A、20B、20C、20D、20E 制御部
21 第1駆動部
22 第2駆動部
23 閾値電圧記憶部
23A 閾値時間記憶部
24、24A、24B、24D、24E 駆動制御部
25 第3駆動部
31、53 1次巻線
32、54 2次巻線
33 コア
34 ダイオードブリッジ
41 第1の入力端子
42 第2の入力端子
43 第1の出力端子
44 第2の出力端子
50 コンバータ
51 抵抗
52 コンデンサ
11 第1のダイオード
12 第2のダイオード
13 第3のダイオード
14 第4のダイオード
21 ダイオード
インダクタ
第1のノード
第2のノード
第1のスイッチ素子
第2のスイッチ素子
第3のスイッチ素子
第4のスイッチ素子
第5のスイッチ素子
第6のスイッチ素子
第7のスイッチ素子
TR 第1のトランス
TR 第2のトランス
Reference Signs List 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E power supply device 2 power supply 3 load 11 input capacitor 12 first voltage detector 13 isolated resonant converter 14 smoothing capacitor 15 second voltage detector 16 buck-boost converter 17 output capacitor 18 Third voltage detector 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E Control section 21 First drive section 22 Second drive section 23 Threshold voltage storage section 23A Threshold time storage section 24, 24A, 24B, 24D, 24E Drive control Section 25 Third Drive Section 31, 53 Primary Windings 32, 54 Secondary Windings 33 Core 34 Diode Bridge 41 First Input Terminal 42 Second Input Terminal 43 First Output Terminal 44 Second Output Terminal 50 Converter 51 Resistor 52 Capacitor D 11 First Diode D 12 Second Diode D 13 Third Diode D 14 Fourth Diode D 21 Diode L 1 Inductor N 1 First Node N 2 Second Node Q 1 Second 1 switch element Q 2 second switch element Q 3 third switch element Q 4 fourth switch element Q 5 fifth switch element Q 6 sixth switch element Q 7 seventh switch element TR 1 first 2nd transformer TR 2 2nd transformer

Claims (4)

平滑コンデンサと、
第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力する第1のコンバータと、
電荷を前記平滑コンデンサにチャージするための第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力する第2のコンバータと、
前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータを制御する制御部と、
を備え、
前記第1のコンバータは、
入力電圧を降圧した前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力する絶縁型コンバータであり、
前記第2のコンバータは、
前記入力電圧を降圧した前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するコンバータであり、
前記制御部は、
起動時に、前記第2の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記コンバータを動作させる第1の制御を実行し、その後に、前記第1の電圧を前記平滑コンデンサに出力するように、前記絶縁型コンバータを動作させる第2の制御を実行
前記コンバータの中のトランスの1次巻線には、前記第1の制御の実行時の突入電流を抑制する抵抗が直列に接続されており、
前記絶縁型コンバータの中のトランスと、前記コンバータの中のトランスと、は、1つのコアを共有し、
前記絶縁型コンバータの中のトランスの1次巻線及び2次巻線が巻回される前記コアの脚と、前記コンバータの中の内のトランスの1次巻線及び2次巻線が巻回される前記コアの脚と、は異なる、
ことを特徴とする、電源装置。
a smoothing capacitor;
a first converter that outputs a first voltage to the smoothing capacitor;
a second converter that outputs a second voltage to the smoothing capacitor for charging the smoothing capacitor;
a control unit that controls the first converter and the second converter;
with
The first converter is
An isolated converter that outputs the first voltage obtained by stepping down an input voltage to the smoothing capacitor,
The second converter is
A converter that outputs the second voltage obtained by stepping down the input voltage to the smoothing capacitor,
The control unit
At startup, executing a first control to operate the converter so as to output the second voltage to the smoothing capacitor, and then output the first voltage to the smoothing capacitor, performing a second control to operate the isolated converter;
A resistor for suppressing an inrush current during execution of the first control is connected in series to a primary winding of a transformer in the converter,
a transformer in the isolated converter and a transformer in the converter share one core;
a leg of the core around which the primary and secondary windings of a transformer in the isolated converter are wound; and a leg around which the primary and secondary windings of a transformer in the converter are wound is different from the legs of the core that are
A power supply device characterized by:
前記絶縁型コンバータは、
絶縁型共振コンバータである、
ことを特徴とする、請求項に記載の電源装置。
The isolated converter is
is an isolated resonant converter,
The power supply device according to claim 1 , characterized in that:
前記制御部は、
前記第1の制御を実行し、前記平滑コンデンサの電圧が予め定められた電圧に達した後に、前記第2の制御を実行する、
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電源装置。
The control unit
After the first control is performed and the voltage of the smoothing capacitor reaches a predetermined voltage, the second control is performed;
3. The power supply device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
前記制御部は、
前記第1の制御を実行し、予め定められた時間が経過した後に、前記第2の制御を実行する、
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電源装置。
The control unit
After executing the first control and a predetermined time has elapsed, executing the second control,
3. The power supply device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
JP2019003458A 2019-01-11 2019-01-11 power supply Active JP7309365B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019003458A JP7309365B2 (en) 2019-01-11 2019-01-11 power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019003458A JP7309365B2 (en) 2019-01-11 2019-01-11 power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020114102A JP2020114102A (en) 2020-07-27
JP7309365B2 true JP7309365B2 (en) 2023-07-18

Family

ID=71667433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019003458A Active JP7309365B2 (en) 2019-01-11 2019-01-11 power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7309365B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015208171A (en) 2014-04-23 2015-11-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power supply unit
JP2018170874A (en) 2017-03-30 2018-11-01 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 Bidirectional dc-dc converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015208171A (en) 2014-04-23 2015-11-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power supply unit
JP2018170874A (en) 2017-03-30 2018-11-01 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 Bidirectional dc-dc converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020114102A (en) 2020-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10554130B2 (en) Control method for buck-boost power converters
US11031860B2 (en) Inrush current control during starting of resonant converters
CN107210678A (en) Soft handover flyback converter
US7324355B2 (en) Dc-DC converter
WO2015067202A2 (en) Startup method and system for resonant converters
KR20100125454A (en) Switching-mode power supply
US9793810B2 (en) Control method for zero voltage switching buck-boost power converters
JP4632023B2 (en) Power converter
JP2011516025A (en) Method and apparatus for extending the range of zero voltage switching in a DC / DC converter
US11050354B2 (en) Bi-directional LLC converter
CN109067229B (en) LLC resonant conversion circuit and method and device for determining working mode thereof
US20070115697A1 (en) Method of controlling DC-to-DC converter whereby switching control sequence applied to switching elements suppresses voltage surges at timings of switch-off of switching elements
JP2006014454A (en) Dc/dc converter
JP5501857B2 (en) Switching power supply
US20200366198A1 (en) Converter
CN115833610B (en) Power supply conversion circuit and electronic device
JP2005117883A (en) Power supply
US10381939B2 (en) Switch drive circuit and switching power supply device using same
JP7309365B2 (en) power supply
JP5554591B2 (en) Power supply
US8324878B2 (en) Voltage regulator with gate resistor for improved efficiency
JP2018082506A (en) Dc-dc converter
JP2016185045A (en) Power conversion apparatus
JP7329972B2 (en) Converter and converter control method
KR101693587B1 (en) Soft switching full bridge converter and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230203

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: 20230606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230705

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7309365

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150