JPS5857071B2 - Ｄｃ／ｄｃコンバ−タの制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＤＣ／ＤＣコンバークの制御方式に関するもの
である。

ＤＣ／ＤＣコンバークは入力電圧に変換比を乗じた出力
電圧を生じる。

ＤＣ／ＤＣコンバータが直流安定化電源回路中に用いら
れたとき、変換比はフィードバック制御信号によって入
力電圧の変化とは逆方向に変えられ、入力電圧と変換比
との積すなわち出力電圧が一定に保たれるようになって
いる。

しかし入力電圧が急変したときはそれに対応する変換比
のフィードバック制御が間に合わなくなって出力電圧が
一時的に変化することがあり、またＤＣ／ＤＣコンバー
クのトランスの鉄心が飽和することがある。

このような現象を防止するために、従来はＥＴ積が一定
となるよう入力電圧を制御信号発生手段にフィード・フ
ォワードするようにしていたが、これが効果的なのはＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの変換特性が制御信号に対して直線
的な場合に限られる。

゛変換特性はＤＣ／ＤＣコンバータの内部構成によって
様々であり、必ずしも直線的なものばかりではないので
、任意の変換％性のＤＣ／ＤＣコンバータに対して有効
な入力電圧変動補償手段が必要とされる。

本発明の目的は、任意の変換特性のＤＣ／ＤＣコンバー
タに対して高速な入力変動補償が行える制御方式を提供
することにある。

本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換特性が制御信号
Ｘの関数ｆ （ｘ）で与えられるとき、制御信号発生回
路の出力特性を入力電圧Ｅｉの関数ｆ１（Ｋ／Ｂｉ）と
なるようにし、この制御信号発生回路に入力電圧をフィ
ード・フォワードするようにしたものである。

以下図面によって本発明を説明する。

第１図は本発明実施例の概念的構成図である。

第１図において、ＣＮ■は非直線的な変換特性を有する
ＤＣ／ＤＣコンバータの一例で、トランスＴと、その一
次側に設けられて制御信号Ｘによって駆動されるスイッ
チ素子Ｓと、トランスＴの二次側に設けられたダイオー
ドＤとコンデンサＣからなる。

これはオン・オフ形ＤＣ／ＤＣコンバークとして知られ
るもので、スイッチ素子ＳがオンのときにトランスＴに
入力電圧Ｅｉに基づくエネルギーを貯え、オフのときそ
れをダイオードＤを通じてコンデンサＣに放出するもの
である。

コンデンサＣの電圧は出力電圧Ｅｏとして負荷ＲＬに供
給される。

このＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶの変換特性はと表わさ
れる。

ただし１ ／ ｎはトランスＴの巻線比であり、Ｘはデ
ユーティ・レシオの単位を持つ。

ＰＷＭは制御信号発生回路で、フィード・フォワード信
号として与えられる入力電圧Ｅｉに対して関数ｇ（Ｅｉ
）という出力特性を持つように定められる。

関数ｇ （Ｂｉ ）はＤＣ／ＤＣコンバータの変換特性
の逆関数で、Ｋ／Ｅｉを独立変数とするものである。

（Ｋは定数）。すなわち、となる。

Ａは必要に応じて設けられる誤差増幅器で、ＤＣ／ＤＣ
コンバータＣＮＶの出力電圧Ｅｏと基準電圧■Ｒとの差
に基づくフィード・バック信号ｙを生じ、それを制御信
号発生回路ＰＷＭに与える。

誤差増幅器Ａが設けられるときは制御信号発生回路ＰＷ
Ｍの出力信号Ｘは ｘ＝ｇ（Ｅｉ）・ｙ（４） となる。

このように構成された装置の動作は次のとおりである。

出力電圧Ｅｏは次式で表わされる。Ｅｏ ＝ Ｅｉ−ｆ
（ｘ） （４）いまフィー
ド・バック信号ｙが１の状態で平衡しているか、あるい
はフィード・バック制御が行なわれていないとすると、 ｘ＝ｇ（Ｅｉ） −ｆ −’ （Ｋ／Ｅｉ ） （
５）であるから、（４）式は Ｅｏ ＝Ｅｉ−ｆ （ｆ ’ （Ｋ／Ｅｉ ） ）Ｅｉ
−に／Ｅｉ ＝ Ｋ （６）
となり、入力電圧Ｅｉの変化にかかわらず、出力電圧Ｅ
ｏは一定となる。

すなわち入力電圧Ｅｉの変動が補償される。

第１図のＤＣ／ＤＣコンバークＣＮＶの変換特性は、第
２図のように制御信号Ｘの増加につれて傾斜が漸増する
特性曲線で表わされるから、制御信ホの変化率を上まわ
る変換比ｆ （ｘ）の変化率が得られる。

このため第１図の装置は広入力範囲または広出力範囲の
直流安定化電源となる。

もちろんＤＣ／ＤＣコンバータは第１図のものに限られ
ない。

制御信号発生回路ＰＷＭとしてはＤＣ／ＤＣコンバータ
の変換特性に応じて様々なものが用いられる。

第１図のＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶの変換特性に合わ
せた制御信号発生回路ＰＷＭは例えば第３図のように構
成される。

ただしこの回路はフィード・バック制御手段が設けられ
ることを前提としたものである。

第３図において、ＣＦは比較器で、２つの入力端子＋、
−に与えられる電圧の大小を判別し、十入力端子の電圧
が一入力端子の電圧よりも大きいが小さいかに応じてそ
れぞれＨおよびＬとなる出力電圧すなわち制御信号Ｘを
生じる。

比較器ＣＦの十入力端子には誤差増幅器Ａからのフィー
ド・バック信号ｙが抵抗Ｒ３，Ｒ。

によって分圧されて与えられる。

比較器ＣＦの一入力端子にはコンデンサＣＨの電圧が与
えられる。

コンデンサＣＨには抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じてそれぞれ一
定電圧Ｅｏ＊および入力電圧Ｅｉによる電流が充電され
る。

コンデンサｃＨの電荷はトランジスタＱによって定期的
に零まで放電される。

充電電流が定電流と着像せる範囲ではコンデンサｑの電
圧は一定周期Ｔのランプ電圧となる。

第３図の回路の動作は第４図のとおりであって、ランプ
電圧Ｖ。

がフィード・バック信号ｙの分圧値よりも小さいか大き
いかに応じて比較器ＣＦの出力電圧はそれぞれＨおよび
Ｌとなり、周期Ｔに対するＨ部分のデユーティ・レシオ
Ｘがフィード・バック信号ｙの値に比例する。

ランプ電圧Ｖ。

は次式で表わされる。となって、前記（３）式と同様な
関数特性を得る。

なお、このようにして入力電圧Ｅｉの変化を補償すると
、入力電圧Ｅｉが著しく低下したとき、制御信号Ｘのデ
ユーティ・レシオが極端に増大したり、不安定になった
りするので、それを防止するためには抵抗Ｒ２に加えら
れる電圧の低下を制限すればよい。

それには第５図のようにダイオードＤ１．Ｄ２によるバ
イセレクタを通じて、入力電圧Ｅｉと下限設定電圧Ｅ＊
とを抵抗Ｒ２に与えるようにすればよい。

本発明によれば、フィード・フォワード制御だけでかな
り定電圧性のよい出力電圧が得られるので、フィード・
バッグ制御をも併用するときは、フィード・バック信号
のレベルをわずかに変化させるだけで平衡が得られる。

このためＤＣ／ＤＣコンバータの変換特性の非直線性は
フィード・バック制御に関してはあまり問題とならない
。

また用途によってはフィード・バック制御を省略しても
よい。

またフィード・バック制御による電圧安定化手段を第６
図のＲＥＧのようにＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの
２次側に設けるようにしてもよい。

このようにすると、電圧安定化手段ＲＥＧは負荷変動を
吸収するだけのものでよい。

以上のように本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバークの変換特
性が制御信号Ｘの関数ｆ （ｘ）で与えられるとき、制
御信号発生回路の出力特性を入力電圧Ｅｉの関数ｆ−１
（Ｋ／Ｅｉ）となるようにし、この制御信号発生回路に
入力電圧をフィード・フォワードするようにした。

このため、任意の変換特性のＤＣ／ＤＣコンバークに対
して入力変動の補償が行える。

この補償動作にはフィード・バック制御のような遅れが
ないので、トランス鉄心の飽和は生じない。

またフィード・バック制御は省略することが可能であり
、たとえフィード・バック制御を行うとしても、それに
課せられる条件は著しく緩和されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の概念的構成図、第２図はＤ Ｃ
／Ｄ Ｃコンバータの変換特性の一例、第３図は制御信
号発生回路の一例の電気的接続図、第４図は第３図の回
路の動作説明図、第５図は第３図の回路の一部の変形例
、第６図は本発明の他の実施例の概念的構成図である。 ＣＮＶ・・・・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＰＷＭ・・
・・・・制御信号発生回路、Ａ・・・・・・誤差増幅器
、ＲＬ・・・・・・負荷。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力端子Ｅｉに制御信号Ｘによって変化する変換比
   を乗じた出力電圧を生じるＤＣ／ＤＣコンバータのため
   の制御方式であって、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換比の
   特性が制御信号Ｘの関数ｆ （’ｘ）で与えられるとき
   、制御信号発生回路の出力特性をＤＣ／ＤＣコンバータ
   の入力電圧Ｅｉの関数ｆ−１（Ｋ／Ｅｉ）で与えられる
   特性またはそれに近似した特性とし、この制御信号発生
   回路に入力電圧Ｅｉをフィード・フォワードするように
   したＤＣ／ＤＣコンバータの制御方式。 ２、特許請求の範囲の第１項において、フィード・フォ
   ワード量に下限値を設けたＤＣ／ＤＣコンバータの制御
   方式。