JPH067744B2 - 電流共振型コンバータ - Google Patents

電流共振型コンバータ

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JPH067744B2
JPH067744B2 JP15118889A JP15118889A JPH067744B2 JP H067744 B2 JPH067744 B2 JP H067744B2 JP 15118889 A JP15118889 A JP 15118889A JP 15118889 A JP15118889 A JP 15118889A JP H067744 B2 JPH067744 B2 JP H067744B2
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current
resonance
output voltage
variable inductor
control
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増生 花若
政樹 塩谷
泰浩 塩沢
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は電流が流れない期間を持つ不連続モードの電流
共振型コンバータの制御特性の改善に関するものであ
る。
<従来の技術> 従来の電流共振型コンバータは、LC共振を利用して、
MOSFET等のスイッチング素子の電流の変化を滑らかに変
化する正弦波状の波形にして、スイッチングさせる方式
のものであり、スイッチング時の電流波形が正弦波状
(共振波形)である事と、共振電流が零になった時にス
イッチする事が出来る為、スイッチング時のノイズとス
イッチングロスが小さいという特徴がある。従って、こ
の電流共振型コンバータは、スイッチング電源の低ノイ
ズ化、及び高周波化(装置の小型化に関連する)に有効
な方式とされている。
なお、電流共振型には、電流が流れない期間を持つ不連
続モードと、そうでない連続モードがあり、不連続モー
ドは、半波形と全波形の2つに大別され、どちらも共振
電流は、スイッチングがオンの状態でのみ流れる不連続
なモードでの電流共振型コンバータである。
この電流共振型コンバータでの出力電圧の制御は、スイ
ッチング周波数fsと共振周波数fnの比(fs/f
n)を変える事により行う。特に全波形電流共振型の場
合は、回路の損失を無視すると、出力電圧は負荷依存性
は無く、入力電圧変動だけの影響を受け、入出力電圧の
関係は、次式に示す様に、スイッチング周波数と共振周
波数の比により決定される。
Vout/Vin=fs/fn … ただし、Vin :入力電圧(DC) Vout :出力電圧(DC) である。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上記従来技術に示す電流共振型コンバー
タにおいては、共振用素子として固定インダクタや固定
コンデンサを使用している為、上記式に示す共振周波
数fnは一定であり、出力電圧Voutを制御する為に
は、スイッチング周波数fsを変えていく必要があっ
た。従って、スイッチング周波数が変動する為、並列運
転させる場合においては、ビートが生じる。又、ノイズ
対策が複雑である。更に、コンデンサ、チョークコイ
ル、トランス等の小形化を妨げる等の課題があった。
本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成されたもので
あり、電流共振型コンバータにおいて、スイッチング周
波数を固定のままで、出力電圧が制御出来る電流共振型
コンバータを提供する事を目的としたものである。
<課題を解決するための手段> 上記課題を解決する為の本発明の構成は、入力変動や負
荷変動に応じて出力電圧を一定値に制御する不連続モー
ドの電流共振型コンバータにおいて、可変インダクタと
コンデンサから成るLC共振回路と、出力電圧と基準電
圧の差から前記可変インダクタの制御電流を増減させる
出力電圧制御回路とを設け、制御電流により前記可変イ
ンダクタのインダクタンス値を変えて、共振周波数を変
化させる事により、出力電圧を一定値に制御する様に構
成した事を特徴とするものである。
<作用> 本発明によると、出力電圧の高低により制御電流を増減
させ、可変インダクタのインダクタンス値を変えて、共
振周波数を変化させる事により、スイッチング周波数が
一定のままで、出力電圧を一定値に制御する事が出来
る。
<実施例> 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係わる電流共振型コンバータの一実施
例を示す構成図であり、ハーフブリッジ回路方式の全波
形のものである。
第1図において、Vinは入力電圧、1、2は入力電圧V
inを2分割する分割コンデンサ、3、4は入力電圧Vin
の両端に直列に接続するMOSFET等のスイッチング素子、
5、6はMOSFET3、4のゲート・ソース端子間に接続し
てMOSFET3、4を駆動するゲートドライブ回路、7、8
はMOSFET3、4の寄生ダイオード、9は分割コンデンサ
1、2の接続点にインダクタ用巻線の一端が接続する共
振用の可変インダクタ、10は半導体スイッチ3、4の
接続点と可変インダクタ9のインダクタ用巻線の他端に
1次巻線の両端が接続するトランス、11はトランス1
0の1次巻線の両端に接続された共振用のコンデンサ、
12、13はトランス10の2次巻線の両端にそれぞれ
アノード側を接続する整流用ダイオード、14は整流用
ダイオード12、13のカソード側にその一端が接続す
るチョークコイル、15、16はそれぞれチョークコイ
ル14の他端とトランス10の中点との間に接続するフ
ィルタ用コンデンサ及び負荷抵抗であり、14、15は
出力フィルタを構成する。Voutは負荷抵抗の両端に加
わる出力電圧である。又、17、18は負荷抵抗16の
両端の電圧を検出する出力電圧検出抵抗、19は出力基
準電圧値、20は出力電圧検出抵抗17、18による分
圧出力電圧と出力基準電圧値20との差をとり増幅する
オペアンプ、21は負荷抵抗16の両端の電圧で駆動さ
れるベース駆動回路、22はベース駆動回路21の出力
の電流増幅を行い可変インダクタ9の制御巻線を駆動す
る電流制御用のトランジスタであり、17〜22で出力
電圧制御回路を構成している。なお、上記構成図におい
ては、スイッチング素子として、MOSFETをあげたが、こ
れに限るものではない。
又、第2図は第1図に用いられる可変インダクタ9の原
理図である。
第2図において、材質形状の等しい2個のコア23、2
4に巻線を施し、インダクタ側を共振回路に、制御側を
制御回路に接続する。即ち、インダクタ用巻線25には
共振電流ILが流れ、制御巻線26には制御電流Ictが
流れる。
次に、この可変インダクタの動作原理を説明する。な
お、第3図は磁化(B−H)曲線上の磁束の動きを示す
図であり、第4図は可変インダクタの特性図である。
第2図において、直流の制御電流Ict1が流れている状
態で、共振電流ILが流れ、インダクタ側のアンペアタ
ーンよりも制御側のアンペアターンが大きい場合、コア
23の磁化特性は第3図の第1象限の様に、初期磁化曲
線上の制御電流Ict1で定まる動作点を中心に、共振電
流ILによって、マイナーループが描かれる車になる。
なお、マイナーループの傾きを増分透磁率という。この
制御電流Ict1が変化すれば、共振電流ILによるマイ
ナーループは、初期磁化曲線上を移動するので、増分透
磁率が変化する。一方、コア24については、制御電流
Ictの方向が逆であり、第3図の第3象限の様に、コア
23とは対称な特性となる。この時の可変インダクタの
インダクタンスLrは次式で表わされる。
Lr=2μ0・μd・N・A/l … ただし、μ0:真空の透磁率 μd:コアの増分透磁率 N:インダクタ側の巻数 A:断面積 l:磁路長 である。従って、制御電流Ictを変える事により、可変
インダクタのインダクタンスLrを変える事が出来、第
4図に示す様に、制御電流Ictが小さいとインダクタン
スLrは大きくなる。
第5図は第1図の動作を説明する為の動作波形図であ
る。なお、2次側の出力フィルタが十分に大きく、負荷
電流I0は常に一定と仮定する。
第5図において、 (T0≦t≦T1の期間) 時刻T0の直前では、2つのMOSFET3、4は共にオフ
で、2次側では整流ダイオード12、13を通って、負
荷電流I0が還流している。時刻T0でMOSFET3がオン
すると整流ダイオード13がオフするまで、ドレイン・
ソース電流Ids1はトランス10の1次巻線、及び可変
インダクタ9を通ってリニアに増加する。
(T1≦t≦T2の期間) 時刻T1で整流ダイオード13がオフすると、共振用コ
ンデンサ11及び可変インダクタ9による共振が開始さ
れる。可変インダクタ9の共振電流ILと共振用コンデ
ンサ11の両端電圧Vcは次式で表わされる。
IL(t)=I0/N+(Vin/2/Zn) ・sinω(t−T1) =Ids1+Id1 … Vc(t)=Vin/2−(Vin/2) ・cosω(t−T1) … ただし、N:トランス10の巻数比 Id1:寄生ダイオード(7)電流 である。
(T2≦t≦T3の期間) 共振電流ILが負となり、MOSFET3の寄生ダイオード7
を通って入力側へ電力を回生する方向に電流が流れる。
この間にMOSFET3をオフすれば(時刻Ta)、MOSFET3
に電流が流れていない時にターンオフ出来る(零電流ス
イッチング)為、スイッチングロスが生じない事にな
る。
(T3≦t≦T4の期間) 時刻T3において、共振電流ILは流れなくなるので、
共振用コンデンサ11は整流ダイオード13がオンする
まで、リニアに放電を続け、共振用コンデンサ11のV
c波形図に示す様に、時刻T4で放電を終わる。
なお、T1≦t≦T3の期間では、2次側では整流ダイ
オード12だけがオンしている。
この後、MOSFET4がターンオンする場合も、上記と同様
の動作をするが、可変インダクタ9を流れる共振電流I
Lの方向がMOSFET3とは逆になる。
この様に、MOSFET3、4が交互にオンしながら、入力エ
ネルギを2次側へ送っていくものである。
次に、可変インダクタによる出力電圧制御について、第
1図及び第6図に示す入力電圧変動に対する共振波形の
比較図を用いて説明する。
第6図に示す様に、入力電圧Vin1で動作している時
(第6図(イ))に、入力電圧がVin2に下った(第6
図(ロ))とすると、入出力電圧比とfs/fnの関係
は前記式より、 Vout/Vin=fs/fn ただし、 であるから、出力電圧Voutも低下する。出力電圧Vout
が低下すると、オペアンプ20の負入力は出力基準電圧
値19より小さくなり、オペアンプ20の出力は正とな
る。ベース駆動回路21と電流制御用トランジスタ22
は、オペアンプ20の出力が正の時、制御電流Ictが小
さくなる様に構成している為、可変インダクタ9のイン
ダクタンスLrは増加する。
入力電圧Vin1の時の可変インダクタ9のインダクタン
スをLr1、入力電圧Vin2の時の可変インダクタ9のイ
ンダクタンスをLr2とすると、特性インピーダンスZn
と共振周波数fnは、それぞれ次式で表わされる。
(入力電圧Vin1の時) ただし、Zn1<Zn2、fn1>fn2、Lr1<Lr2 又、入力電圧変動前後の出力電圧は次式となる。
(変動前) Vout1=(fs/fn1)Vin1 … (変動後) Vout2=(fs/fn2)Vin2 …″ ただし、Vin1>Vin2、fsは一定 従って、入力電圧がVin1からVin2へ減少すると、可
変インダクタのインダクタンスはLr2へ増加する為、共
振周波数はfn2へ下っていき、出力電圧がVout1=Vou
t2となった時点で安定する。この様に、可変インダクタ
を制御する事により、入力変動に対して、出力電圧を一
定に保つ事が出来る。
又、実回路においては、負荷変動に対しても出力電圧が
変化するが、入力変動の影響よりは遥かに小さく、上記
の様に共振周波数を変えて、入出力電圧比を制御する事
により対応出来る。
なお、上記実施例においては、全波形電流共振型につい
て説明したが、電流が不連続なモードでの電流共振型コ
ンバータである半波形においても、出力電圧の制御はス
イッチング周波数と共振周波数の比を変える事により行
う為、本発明の方式を適用する事が出来る。
<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明した様に、本発明によ
れば、スイッチング周波数が一定のままで、出力電圧を
一定値に制御する事が出来る為、ノイズ対策が容易とな
り、又、スイッチング周波数を上げる事で、コンデン
サ、トランス、チョークコイル等の小形化が可能とな
り、更に、並列運転させる場合に生じるビートの発生を
無くす事の出来る電流共振型コンバータを実現する事が
出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる電流共振型コンバータの一実施
例を示す構成図、第2図は第1図に用いられる可変イン
ダクタの一例を示す構成図、第3図は磁化曲線上の磁束
の動きを示す図、第4図は可変インダクタの特性図、第
5図は第1図の動作を説明する為の動作波形図、第6図
は入力電圧変動に対する共振波形の比較図である。 9…共振用の可変インダクタ、11…共振用コンデン
サ、17、18…出力電圧検出抵抗、19…出力基準電
圧値、20…オペアンプ、21…ベース駆動回路、22
…トランジスタ、Vin…入力電圧、Vout…出力電圧。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−182217(JP,A) 特開 平1−114367(JP,A) 特公 昭62−36466(JP,B2) Jovanovi▲c▼,Lee,Ch en“A ZERO−CORRENT−S WITCHED OFF−LINE QU ASI−RESONANT CONVER TER WITH REDUCED FR EQUENCY RANGE”HFPC・ MAY 1988 PROCEEDINGS P.15−24

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力変動や負荷変動に応じて出力電圧を一
    定値に制御する不連続モードの電流共振型コンバータに
    おいて、 可変インダクタとこの可変インダクタに直列に接続され
    たコンデンサから成るLC共振回路と、出力電圧と基準
    電圧の差から前記可変インダクタの制御電流を増減させ
    る出力電圧制御回路とを設け、制御電流により前記可変
    インダクタのインダクタンス値を変えて共振周波数を変
    化させる事により、出力電圧を一定値に制御する様に構
    成した事を特徴とする電流共振型コンバータ。
JP15118889A 1989-06-14 1989-06-14 電流共振型コンバータ Expired - Lifetime JPH067744B2 (ja)

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JP4713725B2 (ja) * 2000-11-08 2011-06-29 株式会社ケーブイケー 水栓装置
JP4868276B2 (ja) * 2005-10-07 2012-02-01 日立金属株式会社 酸化物磁性材料及び積層型インダクタ
JP7775031B2 (ja) * 2021-11-09 2025-11-25 新電元工業株式会社 電源装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6236466B2 (ja) 2012-12-27 2017-11-22 ポスコPosco 鉄損に優れた方向性電磁鋼板及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6236466B2 (ja) 2012-12-27 2017-11-22 ポスコPosco 鉄損に優れた方向性電磁鋼板及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jovanovi▲c▼,Lee,Chen"AZERO−CORRENT−SWITCHEDOFF−LINEQUASI−RESONANTCONVERTERWITHREDUCEDFREQUENCYRANGE"HFPC・MAY1988PROCEEDINGSP.15−24

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