KR101865488B1 - 전류 공진형 직류 전압 변환기, 제어용 집적 회로 및 전류 공진형 직류 전압 변환 방법 - Google Patents

전류 공진형 직류 전압 변환기, 제어용 집적 회로 및 전류 공진형 직류 전압 변환 방법 Download PDF

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Abstract

직류의 입력 전압(Vin)으로부터 교류 전압을 생성하는 스위칭 회로(10)와, 공진용 콘덴서(21) 및 공진용 코일(22)에 상기 교류 전압이 인가되어 공진하는 LC 공진 회로(20)와, 이것에 1차측이 직렬 접속된 트랜스(30)와, 이것과 병렬로 존재하는 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)와, 트랜스(30)의 2차측에 나타나는 전류를 정류하여 직류의 출력 전압(Vout)을 생성하는 정류 회로(40)와, 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)를 변화시키는 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)를 구비한다.

Description

전류 공진형 직류 전압 변환기, 제어용 집적 회로 및 전류 공진형 직류 전압 변환 방법 {CURRENT RESONANT TYPE DC VOLTAGE CONVERTER, CONTROL INTEGRATED CIRCUIT, AND CURRENT RESONANT TYPE DC VOLTAGE CONVERSION METHOD}
본 발명은 직류 전압을 다른 직류 전압으로 변환하는 직류 전압 변환기(DC/DC 컨버터)에 관한 것이며, 특히 절연형 DC/DC 컨버터의 대표적인 회로 중 하나인 전류 공진형 직류 전압 변환기, 제어용 집적 회로 및 전류 공진형 직류 전압 변환 방법에 관한 것이다.
종래, 직류 전압을 다른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터 중에서, 특히 절연형 DC/DC 컨버터의 대표적인 회로 중 하나인 전류 공진형 컨버터(LLC 방식 등)에서는 소프트 스위칭 동작이 가능하고, 기본적으로는 고효율을 실현하기 쉬운 회로 방식이다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
이 특허문헌 1에 기재된 전류 공진형 컨버터는, 스위칭 주파수를 갖는 제어 신호에 의해 온/오프 동작하는 스위칭 소자를 갖고, 상기 스위칭 소자에 의해 직류의 입력 전압을 교류로 변환하여 제1 교류 전압을 출력하는 스위칭 회로와, 공진용 인덕터 및 콘덴서를 갖고, 상기 제1 교류 전압을 입력하여 소정의 공진 주파수에서 공진하여 공진 신호를 출력하는 공진 회로와, 상기 공진 신호를 입력하는 1차 권선, 및 상기 1차 권선에 대하여 절연된 2차 권선을 갖는 변압기와, 상기 2차 권선으로부터 출력되는 제2 교류 전압을 직류로 변환하여 출력 전압을 생성하고, 상기 출력 전압을 출력측으로부터 출력하는 정류 회로와, 상기 출력 전압을 검출하고, 상기 제어 신호를 생성하여 상기 스위칭 소자를 온/오프 동작시키는 제어 회로를 구비하고, 상기 출력 전압에 대한 상기 스위칭 주파수에서의 소정의 출력 전압 대 스위칭 주파수 특성을 갖는 전류 공진형 컨버터에 있어서, 상기 제어 회로는, 기동 시의 상기 출력 전압을 검출하여 이 검출 결과를 구하는 출력 전압 검출 수단과, 상기 출력 전압 대 스위칭 주파수 특성 및 상기 검출 결과에 기초하여, 상기 출력측에 대하여 전력이 공급 가능한 소프트 스타트 개시의 상기 스위칭 주파수를 결정하는 주파수 결정 수단과, 결정된 상기 스위칭 주파수에서 기동을 개시시킨 후에 상기 스위칭 주파수를 점감하는 상기 제어 신호에 의해, 상기 스위칭 소자를 온/오프 동작시켜 상기 전류 공진형 컨버터의 기동을 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
그러나, 이 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 전류 공진형 컨버터에서는, 태양광 패널이나 축전지와 같은 입출력 전압이 크게 변동되는 용도로 사용하는 경우, 회로의 변압기 1차측에 병렬로 존재하는 공진 인덕턴스값을 작게 하여 공진 전류를 크게 함으로써, 수 배 이상의 폭넓은 게인(출력 전압/입력 전압) 조정을 실현한다. 그러나, 이 경우, 공진 전류에 의한 손실이 증대되어, 고효율화가 곤란하다고 하는 과제가 있었다.
또한, 다른 방법으로서, 전압의 변동을 직렬 보상하는 추가 회로를 설치하는 방식이 제안되어 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조)
그러나, 이 비특허문헌 1에 기재되어 있는 쌍방향 절연형 DC/DC 컨버터에서는, 스위칭 소자의 증가나 보상 회로에서의 손실 증가와 같은 과제가 있었다.
일본 특허 공개 제2012-029436호 공보
미야와끼 게이 외 2명, 「직렬 보상 방식을 사용한 쌍방향 절연형 DC/DC 컨버터의 동작 검증」, 반도체 전력 변환 연구회의 강연 자료, 2012년 1월 27일, SPC-12-025
종래 기술의 이러한 과제에 비추어, 본 발명의 목적은, 입출력 전압이 크게 변동되는 용도라도, 스위칭 소자의 증가나 보상 회로 등에서의 손실 증가를 최소한으로 하면서 고효율을 실현 가능한 전류 공진형 직류 전압 변환기, 제어용 집적 회로 및 전류 공진형 직류 전압 변환 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기는, 직류의 입력 전압으로부터 교류 전압을 생성하는 스위칭부와, 공진용 캐패시턴스 및 제1 공진용 인덕턴스에 상기 교류 전압이 인가되어 공진하는 공진부와, 이 공진부에 1차측이 직렬 접속된 변압기와, 이 변압기와 병렬로 존재하는 제2 공진용 인덕턴스와, 상기 변압기의 2차측에 나타나는 전류를 정류하여 직류의 출력 전압을 생성하는 정류부와, 상기 제2 공진용 인덕턴스를 변화시키는 병렬 공진 인덕턴스 조정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기는, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압을 검출하는 전압 검출 수단을 구비하고, 상기 병렬 공진 인덕턴스 조정부는, 상기 변압기에 병렬로 존재하는 공진 인덕턴스(변압기의 여자 인덕턴스를 사용해도 되고, 외장해도 됨)와, 상기 변압기의 상기 1차측에 제2 스위치를 통하여 병렬 접속된 조정용 인덕턴스를 갖고 있으며, 상기 전압 검출 수단에서 검출된 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압에 기초하여 상기 제2 스위치의 개폐를 제어하는 제2 스위치 제어부를 더 구비해도 된다. 또한, 상기 제2 스위치 제어부에서는, 상기 제2 스위치의 개폐 상태 천이의 조건으로 되는 천이 조건 전압 범위가 정해져 있고, 상기 제2 스위치 제어부는, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내이면 상기 제2 스위치를 개방함과 함께, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내가 아니면 상기 제2 스위치를 폐쇄하도록 제어해도 된다.
이러한 구성의 전류 공진형 직류 전압 변환기에 따르면, 최소한의 추가 회로에 의해 특히 정격 부근의 각종 손실이 대폭 저감되고, 이에 의해 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기에 있어서, 상기 제2 스위치 제어부는, 상기 제2 스위치가 개방되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위에 대하여, 상기 제2 스위치가 폐쇄되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위를 변화시켜, 상기 제2 스위치의 개폐 제어에 히스테리시스를 갖게 하도록 해도 된다. 예를 들어, 상기 제2 스위치 제어부는, 상기 제2 스위치가 개방되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위에 대하여, 상기 제2 스위치가 폐쇄되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위를 그 양단의 적어도 한쪽에서 상대적으로 좁혀도 된다.
이러한 구성의 전류 공진형 직류 전압 변환기에 따르면, 가령 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위의 하한 또는 상한의 근방에서 미세하게 변동해도, 상기 제2 스위치가 그 때마다 개폐를 반복하는 현상을 최대한 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기에 있어서, 상기 제2 스위치는, 제1 정류 수단과, 이 제1 정류 수단에 직렬 접속된 제1 방향 스위치와, 제2 정류 수단과, 이 제2 정류 수단에 직렬 접속된 제2 방향 스위치를 구비하고, 상기 제1 정류 수단의 정류 방향을 제1 방향이라고 하고, 상기 제2 정류 수단의 정류 방향을 제2 방향이라고 하면, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 역방향으로 되도록, 상기 제1 정류 수단 및 상기 제1 방향 스위치가 상기 제2 정류 수단 및 상기 제2 방향 스위치에 병렬 접속되어 있어도 된다.
여기서, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기는, 상기 변압기의 병렬 공진 인덕턴스에 흐르는 병렬 공진 전류값 및 병렬 공진 전류 방향을 검출하는 병렬 공진 전류 검출 수단을 더 구비하고, 상기 제2 스위치 제어부는, 상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치가 모두 폐쇄되어 있는 경우에 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 외로부터 내로 변화하면, 상기 병렬 공진 전류 방향이 상기 제1 방향이면, 우선 상기 제2 방향 스위치를 개방하고, 다음으로 상기 병렬 공진 전류값이 0으로 된 후에 상기 제1 방향 스위치를 개방함과 함께, 상기 병렬 공진 전류 방향이 상기 제2 방향이면, 우선 상기 제1 방향 스위치를 개방하고, 다음으로 상기 병렬 공진 전류값이 0으로 된 후에 상기 제2 방향 스위치를 개방하도록, 상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치를 제어해도 된다. 또한, 상기 제2 스위치 제어부는, 상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치가 모두 개방되어 있는 경우에 상기 입력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내로부터 외로 변화하면, 상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치를 동시에 폐쇄하도록 제어해도 된다.
이러한 구성의 전류 공진형 직류 전압 변환기에 따르면, 상기 조정용 인덕터에 전류가 흐르고 있지 않은 상태에서 상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치를 포함하는 상기 제2 스위치를 개방하기 때문에, 서지 전압의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 또한 상기 제1 정류 수단 및 상기 제2 정류 수단의 역회복 손실도 작게 할 수 있다.
또한, 상기 전류 공진형 직류 전압 변환기의 상기 제2 스위치 제어부를 내장하는 제어용 집적 회로도 본 발명의 범주이다.
이러한 구성의 제어용 집적 회로에 따르면, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기를 용이하게 실현할 수 있다.
혹은, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환 방법은, 직류의 입력 전압으로부터 교류 전압을 생성하는 스위칭 공정과, 공진용 캐패시턴스 및 제1 공진용 인덕턴스를 갖는 공진부에 상기 교류 전압이 인가되어 공진하는 공진 공정과, 상기 공진부에 1차측이 직렬 접속된 변압기에서 변압을 행하는 변압 공정과, 상기 변압기의 2차측에 나타나는 전류를 정류하여 직류의 출력 전압을 생성하는 정류 공정과, 상기 변압기와 병렬로 존재하는 제2 공진용 인덕턴스를 변화시키는 공진 인덕턴스 조정 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 전류 공진형 직류 전압 변환 방법에 따르면, 최소한의 추가 회로에 의해 특히 정격 부근의 각종 손실이 대폭 저감되고, 이에 따라 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기 및 전류 공진형 직류 전압 변환 방법에 따르면, 최소한의 추가 회로에 의해 특히 정격 부근의 각종 손실이 대폭 저감되고, 이에 따라 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제어용 집적 회로에 따르면, 본 발명의 전류 공진형 직류 전압 변환기를 용이하게 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100)의 개관 구성도이다.
도 2는 전류 공진형 컨버터(100)에서의 본 발명의 컨셉을 도시하고 있으며, 도 2의 (a)는 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5)가 OFF인 경우의 설명도이고, 도 2의 (b)는 스위치(SW5)가 ON인 경우의 설명도이다.
도 3은 입력 전압(Vin)에 따른 전류 공진형 컨버터(100)에 의한 손실을 종래 설계와의 상대비로 예시하는 그래프이다.
도 4는 입력 전압(Vin)이 350V, 출력이 4kW일 때의 전류 공진형 컨버터(100)에 의한 손실 상세의 분석 결과를 종래 설계와 대비하여 예시하는 그래프이다.
도 5는 입력 전압(Vin)이 350V, 출력이 4kW일 때의 전류 공진형 컨버터(100)에서의 코일 및 트랜스의 전류 파형을 종래 설계와 대비하여 예시하고 있으며, 도 5의 (a)가 종래 설계에서의 각 전류 파형의 그래프이고, 도 5의 (b)가 전류 공진형 컨버터(100)에서의 각 전류 파형의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100A)의 개관 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100B)의 개관 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에서의 스위치(SW5)의 ON/OFF 제어의 개관 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에서의 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5C)의 개관 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에서의 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5C)의 동작 시퀀스의 개관 설명도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에 있어서, 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5C)의 ON/OFF 전환에 히스테리시스도 갖게 하도록 한 경우의 상태 천이를 도시하는 개관 설명도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에 있어서, 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5C)의 ON/OFF 전환에 히스테리시스도 갖게 하도록 한 경우의 동작의 개략 흐름도이다.
이하, 본 발명에 관한 전류 공진형 직류 전압 변환기 및 제어용 집적 회로의 몇 가지 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
<제1 실시 형태의 개략 구성>
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100)의 개관 구성도이다.
이 도 1에 도시하는 바와 같이, 전류 공진형 컨버터(100)는, 스위칭 회로(10)와, LC 공진 회로(20)와, 트랜스(30)와, 정류 회로(40)와, 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)를 구비하고 있다.
스위칭 회로(10)는, 직류의 입력 전압(Vin)이 입력되는 입력 단자쌍(11a, 11b)에, 입력 평활용 콘덴서(12)와, 직렬 접속된 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)와, 직렬 접속된 스위치(SW3) 및 스위치(SW4)가 각각 병렬로 접속되어 있다. 이들 스위치(SW1 내지 SW4)에 의해 풀 브리지형 스위칭 회로가 구성되어 있다.
스위치(SW1 내지 SW4)로서는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET)나 IGBT 등의 스위칭 소자를 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
이 스위칭 회로(10)는, 스위치(SW1 내지 SW4)의 각 상태를 스위칭 주파수 f에서 소정 타이밍에 시계열적으로 전환함으로써, 스위치(SW1) 및 스위치(SW2) 사이의 접속점(13a)과, 스위치(SW3) 및 스위치(SW4) 사이의 접속점(13b)과의 사이에 교류 전압을 생성한다. 또한, 스위칭 주파수 f의 제어 수단은 도시하지 않았지만, 출력 전압이나 출력 전류를 감시하여 스위칭 주파수 f의 조절을 행하는 것을 들 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않는다. 이 제어 수단은, 후술하는 제어 유닛(54)에서 겸용해도 된다.
LC 공진 회로(20)는, 직렬 접속된 공진용 콘덴서(21)(캐패시턴스(Cr)) 및 공진용 코일(22)(인덕턴스(Lr))을 갖고 있으며, 이들에 의해 제1 공진 회로를 구성하고 있다. 스위칭 회로(10)에 의해 생성된 교류 전압이 접속점(13a)(공진용 콘덴서(21)측에 접속) 및 접속점(13b)(후술하는 트랜스(30)의 1차측 권선(31)을 통하여 공진용 코일(22)측에 접속)으로부터 인가됨으로써, LC 공진 회로(20)는 고유의 공진 주파수 fr에서 공진한다.
트랜스(30)는, 1차측 권선(31) 및 2차측 권선(32)을 갖고 있으며, 이들 1차측 권선(31) 및 2차측 권선(32)은 서로 절연되어 있다. 1차측 권선(31)의 일단부가 LC 공진 회로(20)의 공진용 코일(22)측에 직렬로 접속되고, 1차측 권선(31)의 타단부가 스위칭 회로(10)의 접속점(13b)에 접속되어 있다. 이 트랜스(30)에서는, 1차측 권선(31)에 인가된 1차 전압과 권선비에 따른 2차 전압이 2차측 권선(32)에 나타난다.
또한, 트랜스(30)의 1차측 권선(31)에는, 병렬로 공진 인덕턴스 성분을 설정하고(트랜스의 여자 인덕턴스를 이용해도 되고, 외장이어도 됨), 그 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)에 대응하는 코일(33)이 등가적으로 존재하게 된다. LLC 회로에서는, 전술한 공진용 콘덴서(21), 공진용 코일 및 병렬 공진 인덕턴스에 의해 제2 공진 회로를 구성하고 있고, 이 LLC 공진 회로는 고유의 공진 주파수 fr2에서 공진한다.
정류 회로(40)는, 직류의 출력 전압(Vout)이 출력되는 출력 단자쌍(44a, 44b)에, 출력 평활용 콘덴서(43)와, 정류 방향이 일치하도록 (이 도 1에서는 상향) 직렬 접속된 정류 소자(41a) 및 정류 소자(41b)와, 이들 정류 방향과 모두 일치하도록 (이 도 1에서는 상향) 직렬 접속된 정류 소자(41c) 및 정류 소자(41d)가 각각 병렬로 접속되어 있다. 정류 소자(41a 내지 41d)로서는, 예를 들어 다이오드를 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
이 정류 회로(40)의 정류 소자(41a) 및 정류 소자(41b) 사이의 접속점(42a)에는 트랜스(30)의 2차측 권선(32)의 일단부가 접속되고, 정류 소자(41c) 및 정류 소자(41d) 사이의 접속점(42b)에는 트랜스(30)의 2차측 권선(32)의 타단부가 접속되어 있다. 이에 의해, 정류 회로(40)는 출력 단자쌍(44a, 44b)에 직류의 출력 전압(Vout)을 생성한다.
병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)는, 병렬 공진 인덕턴스 조정용 코일(51)과, 이 코일(51)에 직렬로 접속되어 전류의 통과/차단을 전환함으로써 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)을 실질적으로 변화시키기 위한 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5)를 갖고 있으며, 이들 코일(51) 및 스위치(SW5)가 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)에 대응하는 코일(33)에 병렬로 접속되어 있다. 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)는, 또한 코일(33)을 통과하는 전류값 및 그 방향을 검출하는 전류 센서(52)와, 스위칭 회로(10)의 입력 단자쌍(11a, 11b)에서의 입력 전압(Vin)의 전압값을 검출하는 전압 센서(53)와, 전류 센서(52) 및 전압 센서(53)로부터의 검출 신호를 받음과 함께 그들 검출 결과에 기초하여 스위치(SW5)의 전환을 제어하는 제어 유닛(54)을 갖고 있다.
스위치(SW5)로서는, 스위치(SW1 내지 SW4)와 마찬가지로, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET)나 IGBT 등의 스위칭 소자를 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 전압 센서(53)로서는, 예를 들어 제어 유닛(54)이 A/D 입력 단자를 갖고 있으면, 입력 전압(Vin)을 분압하는 단순한 저항 분압 회로로 해도 된다. 분압한 전압을 제어 유닛(54)의 A/D 입력 단자에 접속하면, 저항 분압 회로의 분압비 및 A/D 변환 결과로부터 제어 유닛(54)이 입력 전압(Vin)을 검출할 수 있기 때문이다. 단, 이러한 전압 검출 방법에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어 입력 전압(Vin) 대신에 출력 전압(Vout)을 검출하는 장소에 전압 센서(53)를 배치해도 된다.
제어 유닛(54)에 의해 스위치(SW5)가 ON되면, 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)에 대응하는 코일(33)과 병렬로 코일(51)이 접속되게 되므로, 실질적인 병렬 공진 인덕턴스(Lm)는
Lm1//Lm2=Lm1×Lm2/(Lm1+Lm2)
로 된다.
제어 유닛(54)에 의한 스위치(SW5)의 전환 제어의 가장 간단한 예로서는, 스위치(SW5)의 ON/OFF 전환의 조건으로 되는 천이 조건 전압 범위를 미리 정해 두고, 전압 센서(53)에 의해 검출된 입력 전압(Vin)에만 기초하여, 이 입력 전압(Vin)이 천이 조건 전압 범위 내이면 스위치(SW5)를 OFF하고, 천이 조건 전압 범위 내가 아니면 스위치(SW5)를 ON하는 제어를 들 수 있지만, 이러한 제어에 한정되지 않는다.
도 2는 전류 공진형 컨버터(100)에서의 본 발명의 컨셉을 도시하고 있으며, 도 2의 (a)는 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5)가 개방되어 있는 경우(OFF)의 설명도이고, 도 2의 (b)는 스위치(SW5)가 폐쇄되어 있는 경우(ON)의 설명도이다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, 기본으로 되는 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)와는 별도로 조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2)를 설정하고, 스위치(SW5)의 ON/OFF를 전환함으로써 이 조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2)의 유효/무효를 제어 가능하게 한다.
조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2)가 불필요한 동작 영역(병렬 공진 인덕턴스(Lm1)만으로 조정 가능한 입출력 전압 조건)에서는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 스위치(SW5)를 OFF로 하여 조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2)를 무효화함으로써, 실질적인 병렬 공진 인덕턴스(Lm)를 상대적으로 크게 한다. 이에 의해, 공진 전류가 작아짐으로써 손실도 작아지므로, 효율을 향상시킬 수 있지만, 게인의 조정 범위는 좁다. 따라서, 효율이 중시되는 정격 부근에서는, 스위치(SW5)를 OFF로 한 상태에서 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 큰 공진 전류가 필요하게 되는 동작 영역(병렬 공진 인덕턴스(Lm1)만으로는 조정 불가능한 입출력 전압 조건)에서는, 스위치(SW5)를 ON으로 하여 조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2)를 유효화함으로써, 실질적인 병렬 공진 인덕턴스(Lm)를 상대적으로 작게(Lm1//Lm2) 한다. 이에 의해, 공진 전류가 커짐으로써 손실도 커지지만, 게인의 조정 범위는 넓다. 따라서, 정격 부근으로부터 크게 벗어난 경우 등, 넓은 게인의 조정 범위가 필요한 영역에서는, 스위치(SW5)를 ON으로 한 상태에서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)에서는, 직렬 접속된 코일(51) 및 스위치(SW5)가 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)에 대응하는 코일(33)에 병렬로 접속되어 있지만, 또한 동일한 직렬 접속된 코일 및 스위치를 병렬 접속하여, 각 스위치를 조합하여 제어하도록 해도 된다.
<제1 실시 형태에 따른 회로 설계예와 효과>
이어서, 본원 발명의 효과를 확인하기 위해, 이하와 같은 조건에서 회로 파라미터(Lr, Lm1, Cr)의 설계를 행하였다.
1차측 전압: 최소=200V, 최대=500V, 정격=350V
2차측 전압: 최소=350V, 최대=350V, 정격=350V
출력: 4kW
최대 출력 전류: 11.43A
스위칭 주파수 f: 최소=55kHz, 최대=150kHz
입력 전압(Vin)의 전체 영역이 200 내지 500V이므로, 정격 부근의 한정된 영역을 320 내지 440V로 하는 조건에서 Lr 및 Cr이 거의 동등하게 되는 해를 구한 바, 이하와 같은 해가 얻어졌다.
전체 영역(200 내지 500V)
트랜스 권선비 1: 1
Lr=23.4μH
Lm=46.8μH
Cr=130.2μF
한정 영역(320 내지 440V)
트랜스 권선비 1: 1
Lr=24.3μH
Lm=146.0μH
Cr=130.6μF
이러한 설계 결과를 전류 공진형 컨버터(100)에서 거의 실현하기 위해서는, 이하와 같이 회로 파라미터를 정하면 된다.
Lr=24μH
Lm1=146μH
Lm2=69μH
Cr=130μF
또한, 비교 대상으로서, 종래 기술에 따른 전류 공진형 컨버터에서 이하와 같은 회로 파라미터의 것을 사용하였다.
Lr=24μH
Lm1=46.8μH
Cr=130μF
이상과 같이 정한 회로 파라미터를 사용한 제1 실시 형태의 전류 공진형 컨버터(100) 및 종래 기술에 따른 전류 공진형 컨버터(조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2) 및 스위치(SW5)를 설치하지 않는 것, 출력 전압: 350V, 출력: 4kW) 각각에 대하여, 회로 시뮬레이션 및 그 분석 등을 행한 결과를 다음에 설명한다.
도 3은 입력 전압(Vin)에 따른 전류 공진형 컨버터(100)에 의한 손실을 종래 설계와의 상대비로 예시하는 그래프이다. 여기서, 손실이란, 스위치의 손실과 코일, 트랜스의 손실(동손)의 합계이다.
이 도 3에 도시하는 바와 같이, 입력 전압(Vin)이 320V 내지 440V인 한정 영역(이하에서는 「천이 조건 전압 범위」라고 함) 내이면 스위치(SW5)는 OFF된다. 예를 들어, 입력 전압(Vin)이 350V, 400V에서는, 손실이 종래 설계와의 대비에서 모두 60％ 가까이까지 저감되어 있는 것이 확인되었다.
이와 같이, 전류 공진형 컨버터(100)에서는, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위에서는 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5)를 OFF로 하고, 그 이외에서는 ON으로 함으로써 정격 부근의 효율 향상이 가능하게 된다.
도 4는 입력 전압(Vin)이 350V, 출력이 4kW일 때의 전류 공진형 컨버터(100)에 의한 손실 상세의 분석 결과를 종래 설계와 대비하여 예시하는 그래프이다.
이 도 4에 도시하는 바와 같이, 종래 설계의 경우에 비하여, 스위치(SW1 내지 SW4) 및 코일(Lr, Lm)에서의 손실이 저감되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 입력 전압(Vin)이 350V, 출력이 4kW일 때의 전류 공진형 컨버터(100)에서의 코일 및 트랜스의 전류 파형을 종래 설계와 대비하여 예시하고 있으며, 도 5의 (a)가 종래 설계에서의 각 전류 파형의 그래프이고, 도 5의 (b)가 전류 공진형 컨버터(100)에서의 각 전류 파형의 그래프이다.
도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 종래 설계에서는 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)의 값이 작기 때문에, 병렬 공진 전류가 커져 있음을 알 수 있다.
한편, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100)에서는 실질적인 병렬 공진 인덕턴스(Lm1)가 크기 때문에 병렬 공진 전류가 작게 억제되어 있다. 이 결과, 본 방식의 쪽이 손실이 낮아졌다고 생각된다.
<제1 실시 형태의 제1 변형예>
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100A)의 개관 구성도이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여, 그 설명의 반복은 생략한다.
상술한 제1 실시 형태의 스위칭 회로(10)에서는, 스위치(SW1 내지 SW4)에 의해 풀 브리지형 스위칭 회로가 구성되어 있었지만, 이러한 회로에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6에 도시한 전류 공진형 컨버터(100A)와 같이, 제1 실시 형태의 스위칭 회로(10)를 하프 브리지형 스위칭 회로(10A)로 치환함과 함께, 트랜스(30)의 1차측 권선(31)의 일단부(LC 공진 회로(20)의 공진용 코일(22)측에 접속되어 있지 않은 쪽)를 입력 단자(11b)에 접속해도 된다.
<제1 실시 형태의 제2 변형예>
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터(100B)의 개관 구성도이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여, 그 설명의 반복은 생략한다.
상술한 제1 실시 형태의 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)에서는, 코일(33)을 통과하는 전류값 및 그 방향을 직접 검출하는 전류 센서(52)를 사용하고 있었지만, 이러한 검출 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7에 도시한 전류 공진형 컨버터(100B)와 같이, 제1 실시 형태의 전류 센서(52) 대신에, 스위치(SW5)와 코일(33)의 사이를 통과하는 전류값 및 그 방향을 검출하는 전류 센서(52a)와, 트랜스(30)의 1차측 권선(31)을 통과하는 전류값 및 그 방향을 검출하는 전류 센서(52b)를 설치해도 된다.
여기서, 스위치(SW5)와 코일(33)의 사이를 통과하는 전류를 Ia, 트랜스(30)의 1차측 권선(31)을 통과하는 전류를 Ib라고 하면, 코일(33)을 통과하는 전류값 및 그 방향은 Ia-Ib로부터 산출할 수 있다. 또한, 이러한 구성 변경에 의해, 제1 실시 형태의 제어 유닛(54)에 대해서도, 제어 내용을 다소 변경한 제어 유닛(54B)으로 치환할 필요가 있다.
<제2 실시 형태>
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에서의 스위치(SW5)의 ON/OFF 제어의 개관 설명도이다.
상술한 제1 실시 형태의 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)에서는, 제어 유닛(54)은, 전압 센서(53)에 의해 검출된 입력 전압(Vin)에만 기초하여, 이 입력 전압(Vin)이 천이 조건 전압 범위 내이면 스위치(SW5)를 OFF하고, 천이 조건 전압 범위 내가 아니면 스위치(SW5)를 ON하도록 제어한다.
그러나, 예를 들어 태양광 패널 등에 입력측을 접속한 경우, 입력 전압(Vin)은 일사량에 따라 변동된다. 만일, 천이 조건 전압 범위의 상한 또는 하한을 사이에 두고 입력 전압(Vin)이 미세하게 변동하거나 하면, 스위치(SW5)가 그 때마다 ON과 OFF를 반복하여, 소위 채터링과 같은 현상을 발생시킬지도 모른다.
따라서, 이러한 채터링을 최대한 억제하기 위해, 소위 히스테리시스를 갖게 하는 스위치(SW5)의 ON/OFF 제어가 바람직하다. 구체예로서, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위가 320V 내지 440V인 경우에 대하여 설명한다.
(1) 스위치(SW5)가 OFF일 때
입력 전압(Vin)이 변동하여 이 천이 조건 전압 범위 내로부터 범위 외로 변화하였을 때에는, 바로 스위치(SW5)를 OFF로부터 ON으로 전환한다. 그때, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위를 원래의 범위보다 좁은 범위, 예를 들어 (320+Vh)V 내지 (440-Vh)V로 일시적으로 변경한다. 여기서, Vh는 히스테리시스용 전압이다.
이에 의해, 입력 전압(Vin)이, 예를 들어 320V를 약간 하회하여 스위치(SW5)가 OFF로부터 ON으로 전환된 직후에 다시 320V로 복귀되었다고 해도, 입력 전압(Vin)이 (320+Vh)V에는 도달하지 않았으므로, 스위치(SW5)가 다시 OFF로 복귀되지 않고 ON 상태가 유지된다.
입력 전압(Vin)이 더 커져 (320+Vh)V에 도달하면, 그 시점에서 스위치(SW5)를 ON으로부터 OFF로 전환한다.
(2) 스위치(SW5)가 ON일 때
상술한 바와 같이, 스위치(SW5)를 ON으로 전환하였을 때에는, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위를 원래의 범위보다 좁은 범위, 예를 들어 (320+Vh)V 내지 (440-Vh)V로 일시적으로 변경하고 있다. 그로 인해, 입력 전압(Vin)이, 예를 들어 320V 미만으로부터 320V에 도달해도 스위치(SW5)는 ON 상태가 유지되지만, 입력 전압(Vin)이 더 커져 (320+Vh)V에 도달하면, 그 시점에서 스위치(SW5)가 ON으로부터 OFF로 전환된다. 그때, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위를 원래의 범위로 되돌린다.
이에 의해, 입력 전압(Vin)이, 예를 들어 (320+Vh)V를 약간 상회하여 스위치(SW5)가 ON으로부터 OFF로 전환된 직후에 다시 (320+Vh)V로 복귀되었다고 해도, 입력 전압(Vin)은 320V에는 도달하지 않았으므로, 스위치(SW5)가 다시 ON으로 복귀되지 않고 OFF 상태가 유지된다.
입력 전압(Vin)이 더 작아져 320V 미만으로 되면, 그 시점에서 스위치(SW5)가 OFF로부터 ON으로 전환된다. 이때, 상술한 바와 같이, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위를 원래의 범위보다 좁은 범위로 다시 일시적으로 변경한다.
입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위를 일시적으로 변경할 때, 반드시 스위치(SW5)가 ON일 때에 천이 조건 전압 범위의 변경을 행하지 않아도 된다. 반대로, 스위치(SW5)가 OFF일 때에 원래의 범위보다 넓은 범위로 변경해도 된다. 즉, 스위치(SW5)가 ON일 때의 천이 조건 전압 범위를 OFF일 때보다 상대적으로 좁게 하면 된다.
또한, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위의 하한측과 상한측을 반드시 동일한 전압 폭으로 변경하지 않아도 된다. 예를 들어, (320+Vh1)V 내지 (440-Vh2)로 해도 된다. 여기서, Vh1, Vh2는 모두 히스테리시스용 전압이며, Vh1≠Vh2라고 한다. 이러한 제어와는 상이한 방법으로 히스테리시스를 갖게 하도록 해도 상관없다.
또한, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위의 하한측과 상한측을 동시에 변경하지 않아도 된다. 예를 들어, 입력 전압(Vin)이 천이 조건 전압 범위의 하한측의 근방이면, 천이 조건 전압 범위의 하한측만을 일시적으로 변경하면 된다. 즉, 입력 전압(Vin)의 천이 조건 전압 범위의 하한측과 상한측의 적어도 한쪽에서 변경하면 되는 것이다.
또한, 스위치(SW5)의 ON/OFF 전후에서 LLC 공진 회로의 공진 주파수 fr2가 변화하기 때문에, 스위칭 주파수 f와 게인의 특성은 불연속적으로 변화한다. 이 불연속적인 변화에 대응하기 위해, 스위치(SW5)의 전환과 맞추어 스위칭 주파수 f를 보정하는 제어를 행하는 것이 바람직하다.
<제3 실시 형태>
상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로(50)의 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5)를 OFF(도 2의 (a) 참조)로부터 ON(도 2의 (b) 참조)으로 하는 경우에는, 스위치(SW5)와 직렬로 코일(51)(조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2))이 존재하기 때문에, 전류의 변화는 완만하며, 특별히 문제는 없다.
그러나, 반대로 스위치(SW5)를 ON으로부터 OFF로 하는 경우에는, 코일(51)(조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2))의 전류가 그대로 계속해서 흐르고자 하기 때문에, 전류 도통 시에 갑자기 OFF로 하면 서지 전압이 발생하여, 스위치(SW5)가 파손되는 등의 악영향도 있을 수 있다.
따라서, 이러한 것을 최대한 피할 수 있도록, 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치를 상이한 구성으로 한 것을 제3 실시 형태라고 하고, 이하에서는 상위점을 주로 설명한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에서의 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5C)의 개관 구성도이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여, 그 설명의 반복은 생략한다.
이 도 9에 도시하는 바와 같이, 스위치(SW5C)는, 정류 소자(55a)와, 이 정류 소자(55a)의 음극측에 직렬로 접속된 스위치(Sa)와, 정류 소자(55b)와, 이 정류 소자(55b)의 음극측에 직렬로 접속된 스위치(Sb)를 구비하고 있다. 정류 소자(55a, 55b)로서는, 예를 들어 다이오드를 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
그리고, 직렬 접속된 스위치(Sa) 및 정류 소자(55a)가, 직렬 접속된 정류 소자(55b) 및 스위치(Sb)에 병렬로 접속되어 있고, 이때의 정류 소자(55a)의 정류 방향(도 9에서는 상향)과 정류 소자(55b)의 정류 방향(도 9에서는 하향)은 서로 반대로 되어 있다.
도 10의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에서의 병렬 공진 인덕턴스 조정용 스위치(SW5C)의 동작 시퀀스의 개관 설명도이다.
도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 입력 전압(Vin)이 천이 조건 전압 범위보다 낮아 스위치(Sa) 및 스위치(Sb)가 모두 ON인 상태를 상정한다. 전류 센서(52)의 검출 결과에 의해 LC 공진 회로(20)로부터 코일(51)(조정용 병렬 공진 인덕턴스(Lm2))의 방향으로(도 10의 (a)에서는 하향) 전류가 흐르고 있는 것을 알 수 있을 때, 전압 센서(53)의 검출 결과에 의해 입력 전압(Vin)이 높아져 천이 조건 전압 범위 내로 들어간 것을 알 수 있었다고 하면, 스위치(SW5C)를 ON으로부터 OFF로 전환할 필요가 있다.
이때, 정류 소자(55a)의 정류 방향은, 코일(51)을 흐르고 있는 전류의 방향과는 반대이므로, 이 정류 소자(55a)에 직렬 접속되어 있는 스위치(Sa)에는 전류는 흐르지 않는다. 따라서, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 스위치(Sa)를 ON으로부터 OFF로 전환해도 서지 전압은 발생하지 않는다.
코일(51)을 흐르고 있는 전류는 공진 전류이기 때문에, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 서서히 작아져 간다. 그리고, 공진 전류가 0으로 된 후, 도 10의 (d)에 도시하는 바와 같이, 전류의 방향이 반전된다. 이때, 반전 후의 전류의 방향과는 정류 소자(55b)의 정류 방향이 반대이므로, 이 정류 소자(55b)에 직렬 접속되어 있는 스위치(Sb)에는 전류는 흐르지 않는다.
따라서, 도 10의 (e)에 도시하는 바와 같이, 스위치(Sb)를 ON으로부터 OFF로 전환해도 서지 전압은 발생하지 않는다. 이에 의해, 스위치(Sa) 및 스위치(Sb) 모두 OFF로 되고, 스위치(SW5C)의 ON으로부터 OFF로의 전환이 완료된다.
이러한 시퀀스에서 스위치(Sa) 및 스위치(Sb)의 전환을 제어함으로써, 코일(51)에 전류가 흐르지 않은 상태에서 스위치(SW5C)를 ON으로부터 OFF로 전환하기 때문에, 서지 전압의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 또한 정류 소자(55a) 및 정류 소자(55b)의 역회복 손실도 작게 할 수 있다.
또한, 도 10의 (a)의 경우와 마찬가지로, 예를 들어 입력 전압(Vin)이 천이 조건 전압 범위보다 낮아 스위치(Sa) 및 스위치(Sb)가 모두 ON인 상태이기는 하지만, 전류 센서(52)에 의해 검출된 전류의 방향이 반대이면, 상술한 설명의 스위치(Sa)와 스위치(Sb)를 바꾸어 읽음과 함께, 정류 소자(55a)와 정류 소자(55b)도 바꾸어 읽은 후, 도 10의 (a) 내지 도 10의 (e)와 마찬가지의 제어를 행하면 된다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터에 있어서, 병렬 공진 인덕턴스(Lm) 조정용 스위치(SW5C)의 ON/OFF 전환에 히스테리시스도 갖게 하도록 한 경우의 상태 천이를 도시하는 개관 설명도이다. 도 12는 그 동작의 개략 흐름도이다. 또한, 이들 도면에 도시하는 바와 같은 제어를 행하기 위해서는, 제1 실시 형태의 제어 유닛(54)의 구성이나 제어 내용을 다소 변경할 필요가 있다. 예를 들어, 제어 유닛으로부터의 제어 출력 신호를 2계통으로 늘려, 스위치(Sa) 및 스위치(Sb)를 독립적으로 ON/OFF할 수 있을 필요가 있다. 그와 함께, 제어 내용도 변경할 필요가 있다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 우선, 스위치(Sa) 및 스위치(Sb)를 모두 ON으로 초기화(S1201)한 후에, 상태 B(S1202, 도 11에서는 S11B에 대응)로 이행한다.
상태 B에서는, 전압 센서(53)에 의해 입력 전압(Vin)을 검출하고, (320+Vh)V 내지 (440-Vh)V의 범위 내인지 여부를 판별한다(S1203). 판별 결과가 "아니오"이면 S1202로 복귀된다.
판별 결과가 "예"이면, 다음으로 전류 센서(52)에 의해 코일(51)의 전류(이하에서는 「병렬 공진 전류」라고 함)를 검출하고, 그 방향을 판별한다(S1204). 이 병렬 공진 전류가 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이 하향이면 S1205로 진행되고, 상향이면 S1208로 진행된다.
S1205에서는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 스위치(Sa)를 ON으로부터 OFF로 전환한다(도 11에서는 S11C에 대응).
이어서, 전류 센서(52)에 의해 검출되는 병렬 공진 전류를 감시하고, 이 병렬 공진 전류가 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이 0으로 되었는지 여부를 판별한다(S1206). 아직 0으로 되지 않았으면 이 S1206의 처리를 반복하고, 0으로 되었으면, 도 10의 (e)에 도시한 바와 같이, 스위치(Sb)를 ON으로부터 OFF로 전환한(S1207) 후에, 상태 A(S1211, 도 11에서는 S11A에 대응)로 이행한다.
한편, S1208에서는, 스위치(Sb)를 ON으로부터 OFF로 전환한다(도 11에서는 S11D에 대응).
이어서, 전류 센서(52)에 의해 검출되는 병렬 공진 전류를 감시하고, 이 병렬 공진 전류가 0으로 되었는지 여부를 판별한다(S1209). 아직 0으로 되지 않았으면 이 S1209의 처리를 반복하고, 0으로 되었으면, 스위치(Sa)를 ON으로부터 OFF로 전환한(S1210) 후에, 상태 A(S1211, 도 11에서는 S11A에 대응)로 이행한다.
상태 A에서는, 전압 센서(53)에 의해 입력 전압(Vin)을 검출하고, 320V 미만 또는 440V보다 큰 지 여부를 판별한다(S1212). 판별 결과가 "아니오"이면 S1211로 복귀된다.
판별 결과가 "예"이면, 스위치(Sa) 및 스위치(Sb)를 모두 ON으로 전환한(S1213) 후에, 상태 B(S1202, 도 11에서는 S11B에 대응)로 이행한다.
<그 밖의 실시 형태>
상술한 제1 실시 형태의 제어 유닛(54), 제1 실시 형태의 제2 변형예의 제어 유닛(54B), 제3 실시 형태용 제어 유닛 등을 제어용 집적 회로(IC)로 해도 된다.
특히, 제3 실시 형태용 제어 유닛을 제어용 집적 회로(IC)로 해 두면, 2개의 스위치를 정확한 타이밍에 복잡하게 제어할 필요가 있는 제3 실시 형태에 관한 병렬 공진 인덕턴스 조정 방식의 전류 공진형 컨버터를 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태의 제어 유닛은, 범용의 CPU 등에 적절한 프로그램을 도입함으로써도 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 그 주지 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 다른 다양한 형태로 실시할 수 있다. 그로 인해, 상술한 실시 형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 나타내는 것이며, 명세서 본문에는 전혀 구속되지 않는다. 또한, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
또한, 이 출원은 일본에서 2014년 3월 13일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-050634호에 기초하는 우선권을 청구한다. 그 내용은 여기에 언급함으로써, 본 출원에 포함되는 것이다. 또한, 본 명세서에 인용된 문헌은, 여기에 언급함으로써, 그 전부가 구체적으로 포함되는 것이다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은 절연형 DC/DC 컨버터가 사용되는 PV(태양광 발전) 컨버터, 축전지용 충전기, 풍력 발전용 컨버터 등 뿐만 아니라, 절연형 DC/DC 컨버터용 제어 IC 등에도 바람직하다.
100: 전류 공진형 컨버터
100A: 전류 공진형 컨버터
100B: 전류 공진형 컨버터
10: 스위칭 회로
11a, 11b: 입력 단자
12: 콘덴서
SW1 내지 SW4: 스위치
13a, 13b: 접속점
20: LC 공진 회로
21: 공진용 콘덴서
22: 공진용 코일
30: 트랜스
31: 1차측 권선
32: 2차측 권선
33(Lm1): 코일
40: 정류 회로
41a 내지 41d: 정류 소자
42a, 42b: 접속점
43: 콘덴서
44a, 44b: 출력 단자
50: 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로
50B: 병렬 공진 인덕턴스 조정 회로
51(Lm2): 코일
SW5: 스위치
SW5C: 스위치
Sa: 스위치
Sb: 스위치
52: 전류 센서
52a, 52b: 전류 센서
53: 전압 센서
54: 제어 유닛
54B: 제어 유닛
55a: 정류 소자
55b: 정류 소자
Vin: 입력 전압
Vout: 출력 전압

Claims (9)

  1. 직류의 입력 전압으로부터 교류 전압을 생성하는 스위칭부와,
    공진용 캐패시턴스 및 제1 공진용 인덕턴스에 상기 교류 전압이 인가되어 공진하는 공진부와,
    이 공진부에 1차측이 직렬 접속된 변압기와,
    이 변압기와 병렬로 존재하는 제2 공진용 인덕턴스와,
    상기 변압기의 2차측에 나타나는 전류를 정류하여 직류의 출력 전압을 생성하는 정류부와,
    상기 제2 공진용 인덕턴스를 변화시키는 병렬 공진 인덕턴스 조정부를 구비하고,
    상기 병렬 공진 인덕턴스 조정부는, 상기 변압기의 상기 1차측에 제2 스위치를 통하여 병렬 접속된 조정용 인덕턴스를 갖고 있고,
    상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압을 검출하는 전압 검출 수단과,
    상기 전압 검출 수단에서 검출된 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압에 기초하여 상기 제2 스위치의 개폐를 제어하는 제2 스위치 제어부를 더 구비하고,
    상기 제2 스위치 제어부에서는, 상기 제2 스위치의 개폐 상태 천이의 조건으로 되는 천이 조건 전압 범위가 정해져 있고,
    상기 제2 스위치 제어부는, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내이면 상기 제2 스위치를 개방함과 함께, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내가 아니면 상기 제2 스위치를 폐쇄하도록 제어하고,
    상기 제2 스위치 제어부는, 상기 제2 스위치가 개방되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위에 대하여, 상기 제2 스위치가 폐쇄되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위를 변화시켜, 상기 제2 스위치의 개폐 제어에 히스테리시스를 갖게 하는 것을 특징으로 하는, 전류 공진형 직류 전압 변환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 스위치 제어부는,
    상기 제2 스위치가 개방되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위에 대하여, 상기 제2 스위치가 폐쇄되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위를 그 양단의 적어도 한쪽에서 상대적으로 좁히는 것을 특징으로 하는, 전류 공진형 직류 전압 변환기.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2 스위치는,
    제1 정류 수단과,
    이 제1 정류 수단에 직렬 접속된 제1 방향 스위치와,
    제2 정류 수단과,
    이 제2 정류 수단에 직렬 접속된 제2 방향 스위치를 구비하고,
    상기 제1 정류 수단의 정류 방향을 제1 방향이라고 하고, 상기 제2 정류 수단의 정류 방향을 제2 방향이라고 하면, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 역방향으로 되도록, 상기 제1 정류 수단 및 상기 제1 방향 스위치가 상기 제2 정류 수단 및 상기 제2 방향 스위치에 병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 전류 공진형 직류 전압 변환기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 변압기의 병렬 공진 인덕턴스에 흐르는 병렬 공진 전류값 및 병렬 공진 전류 방향을 검출하는 병렬 공진 전류 검출 수단을 더 구비하고,
    상기 제2 스위치 제어부는,
    상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치가 모두 폐쇄되어 있는 경우에
    상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 외로부터 내로 변화하면,
    상기 병렬 공진 전류 방향이 상기 제1 방향이면, 우선 상기 제2 방향 스위치를 개방하고, 다음으로 상기 병렬 공진 전류값이 0으로 된 후에 상기 제1 방향 스위치를 개방함과 함께,
    상기 병렬 공진 전류 방향이 상기 제2 방향이면, 우선 상기 제1 방향 스위치를 개방하고, 다음으로 상기 병렬 공진 전류값이 0으로 된 후에 상기 제2 방향 스위치를 개방하도록, 상기 제1 방향 스위치 및 상기 제2 방향 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 전류 공진형 직류 전압 변환기.
  8. 제7항에 기재된 전류 공진형 직류 전압 변환기의 상기 제2 스위치 제어부를 내장하는, 제어용 집적 회로.
  9. 직류의 입력 전압으로부터 교류 전압을 생성하는 스위칭 공정과,
    공진용 캐패시턴스 및 제1 공진용 인덕턴스를 갖는 공진부에 상기 교류 전압이 인가되어 공진하는 공진 공정과,
    상기 공진부에 1차측이 직렬 접속된 변압기에서 변압을 행하는 변압 공정과,
    상기 변압기의 2차측에 나타나는 전류를 정류하여 직류의 출력 전압을 생성하는 정류 공정과,
    상기 변압기의 상기 1차측에 제2 스위치를 통하여 병렬 접속된 조정용 인덕턴스를 갖고 있는 병렬 공진 인덕턴스 조정부를 통해 상기 변압기와 병렬로 존재하는 제2 공진용 인덕턴스를 변화시키는 공진 인덕턴스 조정 공정과,
    상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압을 검출하는 전압 검출 공정과,
    상기 전압 검출 공정에서 검출된 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압에 기초하여 상기 제2 스위치의 개폐를 제어하는 제2 스위치 제어 공정을 더 구비하고,
    상기 제2 스위치 제어 공정에서는, 상기 제2 스위치의 개폐 상태 천이의 조건으로 되는 천이 조건 전압 범위가 정해져 있고, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내이면 상기 제2 스위치를 개방함과 함께, 상기 입력 전압 혹은 상기 출력 전압이 상기 천이 조건 전압 범위 내가 아니면 상기 제2 스위치를 폐쇄하도록 제어하고, 상기 제2 스위치가 개방되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위에 대하여, 상기 제2 스위치가 폐쇄되어 있을 때의 상기 천이 조건 전압 범위를 변화시켜, 상기 제2 스위치의 개폐 제어에 히스테리시스를 갖게 하는 것을 특징으로 하는, 전류 공진형 직류 전압 변환 방법.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014214542A1 (de) * 2014-07-24 2016-02-11 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Gleichspannungswandler mit Transformator
JP6641815B2 (ja) * 2015-09-11 2020-02-05 セイコーエプソン株式会社 回路装置及び電子機器
JP6938854B2 (ja) 2016-05-10 2021-09-22 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
DE102017202130A1 (de) * 2017-02-10 2018-08-16 Siemens Aktiengesellschaft DC/DC-Wandler mit Vollbrückenansteuerung
JP2018174648A (ja) 2017-03-31 2018-11-08 オムロン株式会社 Ｌｌｃ共振コンバータ
JP7005286B2 (ja) * 2017-11-01 2022-01-21 株式会社東芝 電気車用電源装置
CN109756096A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 乐金电子研发中心(上海)有限公司 一种llc串联谐振电路
JP6369737B1 (ja) 2018-04-06 2018-08-08 富士電機株式会社 絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ及びその制御装置、並びにｄｃ／ａｃ変換装置
JP7133436B2 (ja) * 2018-10-26 2022-09-08 富士フイルムヘルスケア株式会社 高電圧装置およびｘ線画像診断装置
US11881846B2 (en) * 2018-11-06 2024-01-23 Hitachi Astemo, Ltd. Load drive device and transmission drive system
CN112398346B (zh) * 2019-08-16 2022-10-04 联合汽车电子有限公司 一种双向变换器拓扑
CN110365061B (zh) * 2019-08-19 2022-01-28 浙江英达威芯电子有限公司 一种控制信号发送方法、控制设备及光伏控制系统
US11509228B2 (en) 2019-10-17 2022-11-22 Infineon Technologies Austria Ag Dynamic regulation resonant power converter
US11005379B1 (en) * 2019-10-17 2021-05-11 Infineon Technologies Austria Ag Dynamic regulation resonant power converter
CN112532101A (zh) * 2020-12-17 2021-03-19 哈尔滨理工大学 一种新型双向高变比vienna整流器
CN114696620A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 华为技术有限公司 谐振电源、原边反馈励磁供电控制器及方法、控制装置
JP7387663B2 (ja) * 2021-03-02 2023-11-28 株式会社東芝 電力変換回路及び電力変換装置
CN112713782B (zh) * 2021-03-29 2021-07-13 深圳市正浩创新科技股份有限公司 谐振变换器及其同步整流控制方法
EP4084283A1 (en) * 2021-04-27 2022-11-02 Wiferion GmbH Wireless power transmission device for inductive electric power transmission and method for operating the power transmission device for supporting zero-voltage switching
CN113241952A (zh) * 2021-06-25 2021-08-10 阳光电源股份有限公司 一种隔离式双向变换器及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5388040A (en) * 1993-09-30 1995-02-07 Hughes Aircraft Company Series resonant converter having an actively controlled third element
EP1369985A2 (de) * 2002-05-15 2003-12-10 Frauenhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wechselrichter zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung in einen Wechselstrom oder eine Wechselspannung
US20100220505A1 (en) * 2007-12-18 2010-09-02 Sanken Electric Co., Ltd. Dc/dc converter
US20130194831A1 (en) * 2012-01-13 2013-08-01 Power-One, Inc. Resonant converter with auxiliary resonant components and holdup time control circuitry

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8401174A (nl) * 1984-04-12 1985-11-01 Philips Nv Afsteminrichting.
JP4617025B2 (ja) * 2001-05-29 2011-01-19 キヤノン株式会社 共振型電源装置
JP4017490B2 (ja) 2002-10-02 2007-12-05 株式会社デンソー Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2005065395A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Sony Corp 電源装置
TWI326963B (en) * 2006-12-14 2010-07-01 Tungnan Inst Of Technology Resonant converter and synchronous rectification driving circuit thereof
TWI340528B (en) * 2007-04-03 2011-04-11 Delta Electronics Inc Resonant converter system and controlling method thereof having relatively better efficiency
US8693213B2 (en) * 2008-05-21 2014-04-08 Flextronics Ap, Llc Resonant power factor correction converter
US7742318B2 (en) * 2008-06-10 2010-06-22 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Multi-element resonant converters
JP2010011625A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Tdk-Lambda Corp Ｄｃｄｃコンバータ、スイッチング電源および無停電電源装置
JP5591002B2 (ja) 2010-07-22 2014-09-17 新電元工業株式会社 電流共振型コンバータ及びその制御方法
CN202231500U (zh) * 2011-08-24 2012-05-23 福州大学 能自动跟踪开关功率电路谐振频率的非接触充电器
US8837173B2 (en) * 2013-01-02 2014-09-16 Chicony Power Technology Co., Ltd DC to DC power converting device
US8842449B1 (en) * 2013-03-12 2014-09-23 XP Power Limited LLC resonant converter with lossless primary-side current feedback
JP5928433B2 (ja) * 2013-10-25 2016-06-01 株式会社村田製作所 高周波回路モジュール
US9281752B2 (en) * 2013-11-04 2016-03-08 Futurewei Technologies, Inc. Resonant converters with synchronous rectifier feedback
DE102014202954A1 (de) * 2014-02-18 2015-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Resonanzwandlers und Resonanzwandler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5388040A (en) * 1993-09-30 1995-02-07 Hughes Aircraft Company Series resonant converter having an actively controlled third element
EP1369985A2 (de) * 2002-05-15 2003-12-10 Frauenhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wechselrichter zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung in einen Wechselstrom oder eine Wechselspannung
US20100220505A1 (en) * 2007-12-18 2010-09-02 Sanken Electric Co., Ltd. Dc/dc converter
US20130194831A1 (en) * 2012-01-13 2013-08-01 Power-One, Inc. Resonant converter with auxiliary resonant components and holdup time control circuitry

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