JPH0378465A - 電流共振型電源の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力電源を断続するスイッチング素子に流れる
電流が正弦波状の共振電流である電流共振型電源の制御
回路に関するものである。

〔従来技術〕

第２図は従来の制御回路を具備する電流共振型電源回路
の一構成例を示す図である。この電源は入力直流電源１
の両端に、トランス２の１次巻線２ａ、共振用コイル３
、スイッチングトランジスタ４が直列に接続されている
。また、トランス２の２次巻線２ｂには整流ダイオード
５と共振用コンデンサ６の直列回路が接続され、共振用
コンデンサ６には転流ダイオード８、チョークコイル９
、コンデンサ１０からなる平滑回路７が並行に接続され
ている。更に電源の出力電流Ｉｏ等が変化しても、出力
電圧Ｖｏが安定するスイッチングトランジスタ４のスイ
ッチングを制御する制御信号を生成する誤差増幅回路１
３とＶＦ（電圧・周波数）コンバータ１４から成る制御
回路１２と、この制御回路１２からの制御信号によりス
イッチングトランジスタ４を駆動する駆動回路１１が前
記平滑回路７の出力とスイッチングトランジスタ４の間
に接続されている。以下上記構成の電流共振型電源の動
作について説明する。

第３図は第２図の電流共振型電源の動作を示す波形図で
ある。制御回路１２が駆動回路１１へ第３図（ａ）のよ
うにオン信号を送出すると、駆動回路１１はスイッチン
グトランジスタ４をオン状態にする。スイッチングトラ
ンジスタ４がオン状態になると、入力電圧ＶＩＮがトラ
ンス２の１次巻線２ａと共振用コイル３の直列回路に印
加され、２次巻線２ｂに電圧が発生し、整流ダイオード
５がオンする。この結果トランス２（詳しくは１次巻線
２ａの漏れインダクタンス）、共振用コイル３及び共振
用コンデンサ６によって共振回路が形成され、トランス
２の１次巻線２ａ、共振用コイル３、スイッチングトラ
ンジスタ４に第３図（ｂ）に示す正弦波状の共振電流Ｉ
ＩＮが流れる。

共振電流Ｉ０は理論的には、共振用コイル３のインダク
タンスＬ８、トランス２の漏れインダクタンスし１、共
振用コンデンサ６の容量をＣ６、トランス２の１次巻線
２ａと２次巻線２ｂとの巻線比を１：ｎとすると、ｎ−
Ｉｏを中心に下式で示される振幅Ａ１２周期Ｔ１で流れ
る。

共振電流ＩＩＩはＯＡに戻った後、１次巻線２ａを逆方
向に流れようとするが、整流ダイオード５により阻止さ
れ、ＯＡにとどまる。制御回路１２は共振電流ＩＩＮが
ＯＡにとどまっている間にオフ信号を送出し、スイッチ
ングトランジスタ４をオフにする。

トランス２の２次巻線２ｂには、第３図（Ｃ）に示す電
圧が発生し、整流ダイオード５により整流され、共振用
コンデンサ６の電圧は第３図（ｄ）のようになる。この
電圧は平滑回路７により直流出力電圧Ｖｏに平滑される
。このような動作で出力電圧Ｖｏを発生する共振電流型
電源において、制御回路１２は次のように出力電圧Ｖｏ
を安定化させる。

今、軽負荷となり、出力電流Ｉｏが減少し、出力電圧Ｖ
ｏが上昇しようとすると、誤差増幅回路１３がこれを検
出、増幅し、ｖＦコンバータ１４に出力する。ｖＦコン
バータ１４のオン信号の発生時間は共振電流工、が流れ
ている期間だけでなく、およそ共振周期Ｔ、の３／４で
ある３／２πｎ”（Ｌｘ＋Ｌ、）τへに固定きれている
が、オフ信号の発生時間は上記誤差増幅回路１３の出力
により、第３図（ｅ）に示すように長くなる。この結果
単位時間当りのオン比率が減少し出力電圧ＶＯは安定さ
れることになる。この時の共振電流１１Ｎは第３図（ｆ
）に示すようになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記構成の電流共振型電源において、■
Ｆコンバータ１４のオン信号の発生時間をおよそ共振周
期Ｔ、の３／４に固定する必要があるが、共振用コイル
３のインダクタンス、トランス２の漏れインダクタンス
、共振用コンデンサ６の容量に製造上の１０〜２０％の
ばらつきがあるため、個々の電源装置に応じて制御回路
１２の出力であるＶＦコンバータ１４のオン信号の発生
時間を調整する必要があるという欠点があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記従来の
欠点を除去し、個々の電流共振型電源装置に応じた調整
を必要としない電流共振型電源の制御回路を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、電流共振型電源回路
の制御回路に、共振電流を検出する電流検出回路と、こ
の検出回路の出力信号よりＶＦコンバータの固定された
スイッチング素子をオンしようとする信号の発生時間を
スイッチング素子に共振電流が流れている時間に変調す
るオン信号変調回路を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上記の如く、電流共振型電源の制御回路を構成すること
により、共振電流を検出する電流検出回路で共振電流を
検出し、該共振電流が流れている期間だけオン信号とな
るようにＶＦコンバータの出力信号を変調するため、共
振用コイルのインダクタンス、トランスの漏れインダク
タンス、共振用コンデンサの容量に製造上のバラツキが
あらても適正なオン信号の発生時間が得られ、個々の電
源装置に応じてのＶＦコンバータのオン信号の発生時間
の調整をなくすることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る制御回路を具備する電流共振型電
源回路の構成を示す図である。同図において、第２図と
同一部分には同一符号を付すものとする。第１図の電流
共振型電源回路は、制御回路１５を除く部分の回路構成
及び動作は第２図の従来例と同じであるからその説明を
省略し、ここでは制御回路１５について説明する。

制御回路１５は従来と同様に平滑回路７の出力とスイッ
チングトランジスタ４との間に接続されているが、その
構成が異なる。制御回路１５は誤差増幅回路１３、ＶＦ
フンバータ１６及びオン信号変調回路１８の直列回路に
、スイッチングトランジスタ４と直列に接続された電流
検出回路１７が前記オン信号変調回路１８に接続して構
成されている。

以下、上記構成の制御回路１５の動作について第４図の
制御回路波形図をもとに説明する。誤差増幅回路１３は
従来と同様に出力電圧Ｖｏの変化を検出、増幅しＶＦコ
ンバータ１６に出力する。

ＶＦフンバータ１６が従来のＶＦフンバータ（第２図の
ＶＦコンバータ１４）と異なる点は、従来のＶＦコンバ
ータはオン信号出力にあたるＨ出力を第４図（ａ）のよ
うに長く、例えば共振周期Ｔ６の１．５倍に固定してい
る点であり、誤差増幅回路１３の出力によりＬ出力の発
生時間を調整している点は同じである。電流検出回路１
７は共振電流工、、（第４図（ｂ））をカレントトラン
スなどで検出し、第４図（ｃ）に示すような波形のデジ
タル信号に変換しオン信号変調回路１８に出力する。オ
ン信号変調回路１８は、前記ＶＦコンバータ１６の出力
信号と前記電流検出回路１７の出力信号とから第４図（
ｄ）のように電流検出回路１７の出力信号がＬからＨに
変化した時点からＶＦコンバータ１６の出力信号がＨか
らＬに変化するまでの期間だけしとなる信号を作成し、
さらにこの信号とＶＦコンバータ１６の信号のＡＮＤを
とり第４図（ｄ）のように出力する。この結果オン信号
変調回路１８は第４図（ｅ）のように共振電流ＩＩＩが
流れている間だけＨ出力を出力し、共振電流ＩＩＮがＯ
Ａに戻った後ＶＦコンバータ１６が再びＨ出力を出力す
るまではＬ出力を出力することになる。このオン信号変
調回路１８の出力は制御回路１５の出力として駆動回路
１１に出力される。

第５図は誤差増幅回路１３、ＶＦコンバータ１６、電流
検出回路１７及びオン信号変調回路１８からなる制御回
路１５の具体的回路構成を示す図である。同図において
、軽負荷となり、出力電流Ｉｏが減少し出力電圧Ｖｏが
上昇すると、誤差増幅回路１３の発光ダイオード１３ａ
に電流が流れ、該発光ダイオード１３ａが発光する。該
発光がＶＦコンバータ１６のホトトランジスタ１６ａで
受光され、ｖＦコンバータ１６から第４図（ａ）に示す
波形の出力がオン信号変調回路１８に出力される。一方
、電流検出回路１７は共振電流ＩＩＩをカレントトラン
ス１７ａで検出し、第４図（ｃ）に示すような波形のデ
ジタル信号に変換しオン信号変調回路１８に出力する。

オン信号変調回路１８のフリッププロップ１８ａはＶＦ
コンバータ１６の出力信号と電流検出回路１７の出力信
号から第４図（ｄ）のように電流検出回路１７の出力信
号がＬからＨに変化した時点からＶＦコンバータ１６の
出力信号がＨからＬに変化するまでの期間だけＬとなる
信号を作成し、さらにＡＮＤ回路１８ｂでこの信号とＶ
Ｆコンバータ１６の信号のＡＮＤをとり第４図（ｄ）に
示す波形の信号を出力する。

なお、本発明に係る制御回路は第１図に示す構成の共振
型電源への適用に限定されず、種々の共振型電源への適
用が可能である。

第６図は本発明の制御回路を降圧コンバータに適用した
例を示す図である。同図において、第１図と同一番号を
付した部分は同一部分を示す。本実施例ではトランス（
第１図のトランス２）を用いないため、共振電流ＩｊＮ
は出力電流Ｉｏを中心に下式の振幅ＡＩ、周期Ｔ、で流
れる。

Ａ　ｔ　−Ｖ　Ｉ　Ｎ／　ｆ［５へ汎 Ｔ、−２π几７Ｇ 但し、Ｌ、は共振用コイル３のインダクタンス、Ｃ８は
共振用コンデンサ６の容量である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、共振電流を検出し
、該共振電流が流れている期間だけオン信号となるよう
にＶＦコンバータの出力信号を変調するため、共振用コ
イルのインダクタンス、トランスの漏れインダクタンス
、共振用コンデンサの容量に製造上のバラツキがあって
も適正なオン信号の発生時間が得られ、個々の電源装置
に応じてのＶＦコンバータのオン信号、つまりＨ（高レ
ベル）出力の発生時間の調整をなくすことが可使となる
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御回路を具備する電流共振型電
源回路の構成を示す図、第２図は従来の制御回路を具備
する電流共振型電源回路の一構成例を示す図、第３図は
第２図の電流共振型電源の動作を示す波形図、第４図は
第１図の制御回路の動作を示す波形図、第５図は制御回
路の具体的回路構成を示す図、第６図は本発明の制御回
路を降圧コンバータに適用した例を示す図である。 図中、１・・・・入力直流電源、２・・・・トランス、
３・・・・共振用コイル、４・・・・スイッチングトラ
ンジスタ、５・・・・整流ダイオード、６・・・・共振
用コンデンサ、７・・・・平滑回路、８・・・・転流ダ
イオード、９・・・・チョークコイル、１０・・・・コ
ンデンサ、１１・・・・駆動回路、１２・・・・制御回
路、１３・・・・誤差増幅回路、１４・・・・ＶＦコン
バータ、１５・・・・制御回路、１６・・・・ＶＦコン
バータ、１７・・・・電流検出回路、１８・・・・オン
信号変調回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　入力電圧をスイッチング素子で断続し、該断続された
   入力電圧を平滑回路で平滑し直流出力電圧を得る電源で
   あり、前記スイッチング素子のオン時に該スイッチング
   素子を流れる電流を正弦波状の共振電流とした電流共振
   型電源の制御回路において、 前記スイッチング素子を流れる電流を検出する電流検出
   回路と、 前記出力電圧の変化がフィードバックされる電圧・周波
   数コンバータが出力する前記スイッチング素子をオンさ
   せる固定されたオン信号発生時間を前記電流検出回路の
   出力信号で前記スイッチングトランジスタに共振電流が
   流れている時間に前記オン信号発生時間を短く変調する
   オン信号変調回路とを設けたことを特徴とする電流共振
   型電源の制御回路。