電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器、控制用集成電路以及電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法
【專利摘要】一種電流共振型轉(zhuǎn)換器，具有：開關(guān)電路(10)，從直流的輸入電壓(Vin)生成交流電壓；LC共振電路(20)，共振用電容器(21)以及共振用線圈(22)被施加所述交流電壓而進(jìn)行共振；變壓器(30)，其一次側(cè)與該LC共振電路(20)串聯(lián)；并聯(lián)共振電感(Lm1)，其與該變壓器(30)并聯(lián)；整流電路(40)，其對(duì)在變壓器(30)的二次側(cè)出現(xiàn)的電流進(jìn)行整流而生成直流的輸出電壓(Vout)；并聯(lián)共振電感調(diào)整電路(50)，其使并聯(lián)共振電感(Lm1)變化。
【專利說明】
電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器、控制用集成電路以及電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及將直流電壓變換為其他直流電壓的直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC/DC轉(zhuǎn)換器)， 特別地，涉及作為絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器的代表電路之一的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器、控制用集成電路以及電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]以往，具有如下的電路方式，在將直流電壓變換為其他直流電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，特別地，在作為絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器的代表電路之一的電流共振型轉(zhuǎn)換器(LLC方式等) 中，能夠進(jìn)行軟開關(guān)動(dòng)作，從而基本上容易實(shí)現(xiàn)高效率(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003]該專利文獻(xiàn)1所述的電流共振型轉(zhuǎn)換器具有:開關(guān)電路，包括通過具有開關(guān)頻率的控制信號(hào)進(jìn)行打開/關(guān)閉動(dòng)作的開關(guān)元件，并且通過所述開關(guān)元件將直流的輸入電壓變換為交流并輸出第一交流電壓;共振電路，具有共振用的電感器以及電容器，并且輸入所述第一交流電壓而以規(guī)定的共振頻率進(jìn)行共振并輸出共振信號(hào);變壓器，具有輸入所述共振信號(hào)的一次繞組以及對(duì)所述一次繞組絕緣的二次繞組;整流電路，將從所述二次繞組輸出的第二交流電壓變換為直流而生成輸出電壓，并且將所述輸出電壓從輸出側(cè)輸出；控制電路， 檢測(cè)所述輸出電壓并生成所述控制信號(hào)而使所述開關(guān)元件進(jìn)行打開/關(guān)閉動(dòng)作；該電流共振型轉(zhuǎn)換器具有相對(duì)于所述輸出電壓的所述開關(guān)頻率中的規(guī)定的輸出電壓對(duì)開關(guān)頻率特性，所述電流共振型轉(zhuǎn)換器的特征在于，所述控制電路具有:輸出電壓檢測(cè)單元，檢測(cè)啟動(dòng)時(shí)的所述輸出電壓并獲得該檢測(cè)結(jié)果;頻率決定單元，基于所述輸出電壓對(duì)開關(guān)頻率特性以及所述檢測(cè)結(jié)果，決定能夠?qū)λ鲚敵鰝?cè)進(jìn)行電力供給的軟啟動(dòng)開始的所述開關(guān)頻率； 頻率控制單元，在利用決定的所述開關(guān)頻率使啟動(dòng)開始后，通過使所述開關(guān)頻率逐漸降低的所述控制信號(hào)，使所述開關(guān)元件進(jìn)行打開/關(guān)閉動(dòng)作來控制所述電流共振型轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)。
[0004]但是，在該專利文獻(xiàn)1記載的那樣的電流共振型轉(zhuǎn)換器中，在用于太陽能面板或蓄電池等輸入輸出電壓變動(dòng)大的用途的情況下，通過將與電路的變壓器一次側(cè)并聯(lián)的共振電感的值變小而使共振電流變大，能夠?qū)崿F(xiàn)幾倍以上的寬幅的增益(輸出電壓/輸入電壓)調(diào)整。但是，在該情況下，共振電流的損失增大，從而存在難以高效率化的問題。
[0005]另外，作為其他方法，提出了設(shè)置對(duì)電壓的變動(dòng)進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償?shù)母郊与娐?例如， 參照非專利文獻(xiàn)1)
[0006]但是，在該非專利文獻(xiàn)1記載的雙向絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器中，存在開關(guān)元件的增加和補(bǔ)償電路中的損失增加等問題。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-029436號(hào)公報(bào) [〇〇1〇]非專利文獻(xiàn)
[0011]非專利文獻(xiàn)1:宮脅慧和其他兩人，“使用串聯(lián)補(bǔ)償方式的雙向絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作驗(yàn)證”，半導(dǎo)體電力轉(zhuǎn)換研究會(huì)的講演資料，2012年I月27日，SPC-12-025

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]鑒于以往技術(shù)中的這樣的問題，本發(fā)明的目的在于，提供電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器、控制用集成電路以及電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法，即使是輸入輸出電壓變動(dòng)大的用途，該電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器也能夠一邊將開關(guān)元件的增加和補(bǔ)償電路等中的損失增加變?yōu)樽钚∠薅纫贿厡?shí)現(xiàn)高效率。
[0014]解決問題的手段
[0015]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器的特征在于，
[0016]具有:
[0017]開關(guān)部，從直流的輸入電壓生成交流電壓，
[0018]共振部，對(duì)共振用電容以及第一共振用電感施加所述交流電壓而進(jìn)行共振，
[0019]變壓器，其一次側(cè)與該共振部串聯(lián)，
[0020]第二共振用電感，其與該變壓器并聯(lián)，
[0021]整流部，其對(duì)在所述變壓器的二次側(cè)出現(xiàn)的電流進(jìn)行整流而生成直流的輸出電壓，
[0022]并聯(lián)共振電感調(diào)整部，其使所述第二共振用電感變化。
[0023]在此，本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器具有用于檢測(cè)所述輸入電壓或所述輸出電壓的電壓檢測(cè)單元，所述并聯(lián)共振電感調(diào)整部具有與所述變壓器并聯(lián)的共振電感(可以使用變壓器的勵(lì)磁電感，也可以外設(shè))和經(jīng)由第二開關(guān)與所述變壓器的所述一次側(cè)并聯(lián)的調(diào)整用電感，該電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器還可以具有第二開關(guān)控制部，該第二開關(guān)控制部基于由所述電壓檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述輸入電壓或所述輸出電壓，對(duì)所述第二開關(guān)的開閉進(jìn)行控制。另外，在所述第二開關(guān)控制部，規(guī)定成為所述第二開關(guān)的開閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變的條件的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍，所述第二開關(guān)控制部也可以以如下方式進(jìn)行控制，即，若所述輸入電壓或所述輸出電壓在所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則打開所述第二開關(guān)，并且，若所述輸入電壓或所述輸出電壓不在所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則關(guān)閉所述第二開關(guān)。
[0024]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，通過最小限度的附加電路，特別地能夠使額定值附近的各種損失大幅度地降低，由此，能夠使效率提高。
[0025]另外，在本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器中，所述第二開關(guān)控制部也可以使所述第二開關(guān)關(guān)閉時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍相對(duì)于所述第二開關(guān)打開時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍而變化，從而使所述第二開關(guān)的關(guān)閉控制具有磁滯。例如，所述第二開關(guān)控制部也可以使所述第二開關(guān)關(guān)閉時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的兩端的至少一方相對(duì)于所述第二開關(guān)打開時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍相對(duì)地變窄。
[0026]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，即使所述輸入電壓或所述輸出電壓在所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的下限或上限的附近細(xì)微地變動(dòng)，也能夠盡可能地抑制所述第二開關(guān)每次重復(fù)開閉的現(xiàn)象。
[0027]另外，在本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器中，所述第二開關(guān)具有第一整流單元、與該第一整流單元串聯(lián)的第一方向開關(guān)、第二整流單元、與該第二整流單元串聯(lián)的第二方向開關(guān)，在將所述第一整流單元的整流方向設(shè)為第一方向，將所述第二整流單元的整流方向設(shè)為第二方向時(shí)，所述第一整流單元以及所述第一方向開關(guān)也可以與所述第二整流單元以及所述第二方向開關(guān)并聯(lián)，以使所述第一方向與所述第二方向相互相反。
[0028]在此，本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器還具有并聯(lián)共振電流檢測(cè)單元，該并聯(lián)共振電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)流通于所述變壓器的并聯(lián)共振電感的并聯(lián)共振電流值以及并聯(lián)共振電流方向，所述第二開關(guān)控制部也可以以如下方式對(duì)所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)進(jìn)行控制，即，在所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)全都關(guān)閉的情況下，在所述輸入電壓或所述輸出電壓從所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍外向所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)變化時(shí)，若所述并聯(lián)共振電流方向?yàn)樗龅谝环较?，則首先打開所述第二方向開關(guān)，接著，在所述并聯(lián)共振電流值變?yōu)椹柡?，打開所述第一方向開關(guān)，并且，若所述并聯(lián)共振電流方向?yàn)樗龅诙较颍瑒t首先打開所述第一方向開關(guān)，接著，在所述并聯(lián)共振電流值變?yōu)椹柡螅?打開所述第二方向開關(guān)。而且，在所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)全都打開的情況下，在所述輸入電壓從所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)向所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍外變化時(shí)，所述第二開關(guān)控制部也可以以同時(shí)關(guān)閉所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)的方式進(jìn)行控制。
[0029]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，由于在電流未流通于所述調(diào)整用電感的狀態(tài)下打開包含所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)的所述第二開關(guān)，因此， 能夠抑制浪涌電壓的產(chǎn)生，并且也能夠使所述第一整流單元以及所述第二整流單元的逆恢復(fù)損失進(jìn)一步變小。
[0030]另外，內(nèi)置有上述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器的所述第二開關(guān)控制部的控制用集成電路也屬于本發(fā)明的范疇。
[0031]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)的控制用集成電路，能夠容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器。
[0032]或者，本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法的特征在于，
[0033]具有:
[0034]開關(guān)工序，從直流的輸入電壓生成交流電壓，[〇〇35]共振工序，對(duì)具有共振用電容以及第一共振用電感的共振部施加所述交流電壓而進(jìn)行共振，
[0036]變壓工序，利用一次側(cè)與所述共振部串聯(lián)的變壓器進(jìn)行變壓，
[0037]整流工序，對(duì)在所述變壓器的二次側(cè)出現(xiàn)的電流進(jìn)行整流而生成直流的輸出電壓，
[0038]共振電感調(diào)整工序，使與所述變壓器并聯(lián)的第二共振用電感變化。
[0039]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法，通過最小限度的附加電路，特別地能夠使額定值附近的各種損失大幅度地降低，由此，能夠使效率提高。
[0040]發(fā)明的效果
[0041]根據(jù)本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器以及電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法，通過最小限度的附加電路，特別地能夠使額定值附近的各種損失大幅度地降低，由此，能夠使效率提尚。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的控制用集成電路，能夠容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0044]圖2示出了電流共振型轉(zhuǎn)換器100中的本發(fā)明的思想，圖2(a)是并聯(lián)共振電感調(diào)整用的開關(guān)SW5斷開(OFF)的情況的說明圖，圖2(b)是開關(guān)SW5接通(ON)的情況的說明圖。
[0045]圖3是例示了與輸入電壓Vin相對(duì)應(yīng)的利用電流共振型轉(zhuǎn)換器100的損失與以往設(shè)計(jì)的相對(duì)比的圖表。
[0046]圖4是例示了輸入電壓Vin為350V、輸出為4kW時(shí)的利用電流共振型轉(zhuǎn)換器100的損失詳細(xì)的分析結(jié)果與以往設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比的圖表。
[0047]圖5是例示了將輸入電壓Vin為350V、輸出為4kW時(shí)的電流共振型轉(zhuǎn)換器100中的線圈以及變壓器的電流波形與以往設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比的圖，圖5(a)是以往設(shè)計(jì)中的各電流波形的圖表，圖5(b)是電流共振型轉(zhuǎn)換器100中的各電流波形的圖表。
[0048]圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第一變形例的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100A的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0049]圖7是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第二變形例的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100B的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0050]圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)SW5的接通(0N)/斷開(OFF)控制的概略說明圖。
[0051]圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中的并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5C的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0052]圖10是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中的并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5C的動(dòng)作次序的概略說明圖。
[0053]圖11是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中使并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5C的接通(ON)/斷開(OFF)切換也具有磁滯的情況的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的概略說明圖。
[0054]圖12是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中使并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5C的接通(ON)/斷開(OFF)切換也具有磁滯的情況的動(dòng)作的概略流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器以及控制用集成電路的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0056]〈第一實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)〉
[0057]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0058]如該圖1所示，電流共振型轉(zhuǎn)換器100具有開關(guān)電路10、LC共振電路20、變壓器30、整流電路40、并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50。[〇〇59]在開關(guān)電路10中，輸入平滑用的電容器12、串聯(lián)的開關(guān)SW1以及開關(guān)SW2、串聯(lián)的開關(guān)SW3以及開關(guān)SW4分別與輸入直流的輸入電壓Vin的輸入端子對(duì)11a、lib并聯(lián)。通過上述的開關(guān)SW1?SW4構(gòu)成全橋型的開關(guān)電路。
[0060]作為開關(guān)SW1?SW4,可列舉出例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PET)和絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)等的開關(guān)元件，但并不限定于此。[0061 ] 該開關(guān)電路10通過以開關(guān)頻率f在規(guī)定時(shí)機(jī)時(shí)間序列地切換開關(guān)SW1?SW4的各狀態(tài)，從而在開關(guān)SW1以及開關(guān)SW2間的連接點(diǎn)13a與開關(guān)SW3以及開關(guān)SW4間的連接點(diǎn)13b之間產(chǎn)生交流電壓。此外，開關(guān)頻率f的控制裝置未圖示，但可列舉出通過監(jiān)視輸出電壓或輸出電流來進(jìn)行開關(guān)頻率f的調(diào)節(jié)的裝置。但是，并不限定于此。該控制裝置也可以利用后述的控制單元54進(jìn)行兼用。[〇〇62] LC共振電路20具有串聯(lián)的共振用電容器21(電容Cr)以及共振用線圈22(電感Lr)， 通過它們構(gòu)成第一共振電路。通過從連接點(diǎn)13a(與共振用電容器21側(cè)連接)以及連接點(diǎn)13b (經(jīng)由后述的變壓器30的一次側(cè)繞組31與共振用線圈22側(cè)連接)施加由開關(guān)電路10產(chǎn)生的交流電壓，使得LC共振電路20以固有的共振頻率fr進(jìn)行共振。[〇〇63] 變壓器30具有一次側(cè)繞組31以及二次側(cè)繞組32,上述的一次側(cè)繞組31以及二次側(cè)繞組32相互絕緣。一次側(cè)繞組31的一端與LC共振電路20的共振用線圈22側(cè)串聯(lián)，一次側(cè)繞組31的另一端與開關(guān)電路10的連接點(diǎn)13b連接。在該變壓器30中，基于施加于一次側(cè)繞組31 的一次電壓與匝數(shù)比的二次電壓出現(xiàn)在二次側(cè)繞組32。[〇〇64]此外，與變壓器30的一次側(cè)繞組31并聯(lián)地設(shè)置有共振電感成分(可以利用變壓器的勵(lì)磁電感，也可以外設(shè))，與該并聯(lián)共振電感Lml對(duì)應(yīng)的線圈33等效地存在。在LLC電路中， 通過上述的共振用電容器21、共振用線圈以及并聯(lián)共振電感構(gòu)成第二共振電路，該LLC共振電路以固有的共振頻率fr 2進(jìn)行共振。[〇〇65]在整流電路40中，輸出平滑用的電容器43、以整流方向一致的方式(在該圖1中向上)串聯(lián)的整流元件41a以及整流元件41b、以與上述的整流方向均一致的方式(在該圖1中向上)串聯(lián)的整流元件41c以及整流元件41d分別與輸出直流的輸出電壓Vout的輸出端子對(duì) 44a、44b并聯(lián)。作為整流元件41a?41d可以列舉出例如二極管，但并不限定于此。[〇〇66]該整流電路40的整流元件41a以及整流元件41b之間的連接點(diǎn)42a與變壓器30的二次側(cè)繞組32的一端連接，整流元件41c以及整流元件41d之間的連接點(diǎn)42b與變壓器30的二次側(cè)繞組32的另一端連接。由此，在整流電路40中，在輸出端子對(duì)44a、44b之間生成直流的輸出電壓Vout。[〇〇67]并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50具有:并聯(lián)共振電感調(diào)整用線圈51和并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5,該并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5與該線圈51串聯(lián)，并通過對(duì)電流的通過/切斷進(jìn)行切換使并聯(lián)共振電感Lml實(shí)質(zhì)性地變化，上述的線圈51以及開關(guān)SW5與對(duì)應(yīng)于并聯(lián)共振電感Lml的線圈33并聯(lián)。并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50還具有:電流傳感器52,用于檢測(cè)通過線圈 33的電流值及其方向；電壓傳感器53，用于檢測(cè)開關(guān)電路10的輸入端子對(duì)1 la、1 lb之間的輸入電壓Vin的電壓值;控制單元54,接受來自電流傳感器52以及電壓傳感器53的檢測(cè)信號(hào)并且基于上述的檢測(cè)結(jié)果來控制開關(guān)SW5的切換。[〇〇68] 作為開關(guān)SW5,與開關(guān)SW1?SW4同樣，可列舉出例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等的開關(guān)元件，但并不限定于此。作為電壓傳感器53，例如，若控制單元54具有A/D輸入端子，則也可以作為對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行分壓的單純的電阻分壓電路。若將分壓后的電壓與控制單元54的A/D輸入端子連接，則控制單元54能夠基于電阻分壓電路的分壓比以及A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果來檢測(cè)出輸入電壓Vin。但是，并不限定于這樣的電壓檢測(cè)方法。另外，例如，也可以在檢測(cè)輸出電壓Vout那樣的部位配置電壓傳感器53來代替輸入電壓Vin的檢測(cè)。
[0069]在通過控制單元54使開關(guān)SW5變?yōu)榻油?ON)時(shí)，由于與并聯(lián)共振電感Lml對(duì)應(yīng)的線圈33和線圈51變?yōu)椴⒙?lián)，因此，實(shí)質(zhì)的并聯(lián)共振電感Lm為，
[0070]Lml//Lm2 = Lml X T,m2/(Lml+Lm2)
[0071]作為控制單元54的開關(guān)SW5的切換控制的最簡(jiǎn)單的例子，可列舉出如下的控制，即，預(yù)先設(shè)定成為開關(guān)SW5的接通(ON)/斷開(OFF)切換的條件的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍，只基于由電壓傳感器53所檢測(cè)出的輸入電壓Vin，若該輸入電壓Vin在轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則將開關(guān)SW5變?yōu)閿嚅_(0FF)，若不在轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則將開關(guān)SW5變?yōu)榻油?ON)，但并不限定于這樣的控制。
[0072]圖2示出了電流共振型轉(zhuǎn)換器100中的本發(fā)明的思想，圖2(a)是并聯(lián)共振電感調(diào)整用的開關(guān)SW5打開的情況(斷開(OFF))的說明圖，圖2(b)是開關(guān)SW5關(guān)閉的情況(接通(ON))的說明圖。
[0073]如參照?qǐng)D1進(jìn)行的說明，在第一實(shí)施方式中，除了基本的并聯(lián)共振電感Lml還另外設(shè)置有調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2，通對(duì)換開關(guān)SW5的接通(ON)/斷開(OFF)進(jìn)行切換，能夠?qū)υ撜{(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2的有效/無效進(jìn)行控制。
[0074]在不需要調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2的工作區(qū)域(只用并聯(lián)共振電感Lml就能夠調(diào)整的輸入輸出電壓條件)中，如圖2(a)所示，通過將開關(guān)SW5變?yōu)閿嚅_(OFF)而使調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2無效化，能夠?qū)?shí)質(zhì)的并聯(lián)共振電感Lm相對(duì)地變大。由此，通過共振電流變小，使得損失也變小，因此，能夠使效率提高，但增益的調(diào)整范圍窄。因此，優(yōu)選地，在重視效率的額定值附近，將開關(guān)SW5變?yōu)閿嚅_(OFF)的狀態(tài)使用。
[0075]另一方面，在需要大的共振電流的工作區(qū)域(只用并聯(lián)共振電感Lml不能調(diào)整的輸入輸出電壓條件)中，通過將開關(guān)SW5變?yōu)榻油?ON)而使調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2有效化，能夠?qū)?shí)質(zhì)的并聯(lián)共振電感Lm相對(duì)地變小(Lml//Lm2)。由此，通過共振電流變大，使得損失也變大，但增益的調(diào)整范圍寬。因此，優(yōu)選地，在從額定值附近大大地偏離的情況等需要寬的增益的調(diào)整范圍的區(qū)域中，將開關(guān)SW5變?yōu)榻油?ON)的狀態(tài)使用。
[0076]此外，在上述的并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50中，串聯(lián)的線圈51以及開關(guān)SW5和與并聯(lián)共振電感Lml對(duì)應(yīng)的線圈33并聯(lián)，但還可以將同樣的串聯(lián)的線圈以及開關(guān)并聯(lián)并組合各開關(guān)來進(jìn)行控制。
[0077]〈第一實(shí)施方式的電路設(shè)計(jì)例和效果〉
[0078]接著，為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，以下面那樣的條件進(jìn)行電路參數(shù)(Lr，Lml、Cr)的設(shè)
i+o
[0079]一次側(cè)電壓:最小= 200V、最大= 500V、額定值= 350V
[0080]二次側(cè)電壓:最小=350V、最大=350V、額定值=350V[0081 ]輸出:4kW
[0082]最大輸出電流:11.43A
[0083]開關(guān)頻率f:最小=55kHz、最大=150kHz[〇〇84]由于輸入電壓Vin的整個(gè)區(qū)域?yàn)?00?500V，因此，在將額定值附近的被限定的區(qū)域設(shè)為320?440V的條件下，在尋求Lr以及Cr大致相等的解時(shí)，獲得下面那樣的解。
[0085] 整個(gè)區(qū)域(200?500V)[〇〇86] 變壓器匝數(shù)比1:1
[0087]Lr = 23.4yH
[0088]Lm = 46.8yH
[0089]Cr = 130.2yF
[0090]限定區(qū)域(32〇?440V)[〇〇91] 變壓器匝數(shù)比1:1
[0092]Lr = 24.3yH
[0093]Lm= 146.0yH
[0094]Cr = 130.6yF
[0095]就在電流共振型轉(zhuǎn)換器100中大致實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果而言，設(shè)定下面那樣的電路參數(shù)即可。
[0096]Lr = 24yH
[0097]Lml = 146yH
[0098]Lm2 = 69yH
[0099]Cr = 130yF
[0100]另外，作為比較對(duì)象，在利用以往技術(shù)的電流共振型轉(zhuǎn)換器中使用了下面那樣的電路參數(shù)。
[0101]Lr = 24yH
[0102]Lml =46.8yH
[0103]Cr = 130yF
[0104]就使用了上面那樣設(shè)定的電路參數(shù)的第一實(shí)施方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100以及利用以往技術(shù)的電流共振型轉(zhuǎn)換器(未設(shè)置調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2以及開關(guān)SW5,輸出電壓:350V、輸出:4kW)而言，接下來說明進(jìn)行電路仿真及其分析等的結(jié)果。
[0105]圖3是例示了與輸入電壓Vin相對(duì)應(yīng)的利用電流共振型轉(zhuǎn)換器100的損失與以往設(shè)計(jì)的相對(duì)比的圖表。在此，損失是指，開關(guān)的損失與線圈、變壓器的損失(銅損)的總合。
[0106]如該圖3所示，若輸入電壓Vin在320V?440V的限定區(qū)域(下面，稱為“轉(zhuǎn)變條件電壓范圍”)內(nèi)，則開關(guān)SW5變?yōu)閿嚅_(OFF)。例如，在輸入電壓Vin為350V、400V中，可以確認(rèn)，損失在與以往設(shè)計(jì)的對(duì)比中全都降低至60%附近。
[0107]這樣，在電流共振型轉(zhuǎn)換器100中，在輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，通過將并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5變?yōu)閿嚅_(OFF)且將其他的開關(guān)變?yōu)榻油?0N)，能夠提高額定值附近的效率。
[0108]圖4是例示了輸入電壓Vin為350V、輸出為4kW時(shí)的利用電流共振型轉(zhuǎn)換器100的損失詳細(xì)的分析結(jié)果與以往設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比的圖表。[〇1 〇9 ] 如該圖4所示，與以往設(shè)計(jì)的情況相比，能夠確認(rèn)開關(guān)SW1?SW4以及線圈(Lr、Lm)中的損失降低。
[0110]圖5(a)以及圖5(b)是例示了將輸入電壓Vin為350V、輸出為4kW時(shí)的電流共振型轉(zhuǎn)換器100中的線圈以及變壓器的電流波形與以往設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比的圖，圖5(a)是以往設(shè)計(jì)中的各電流波形的圖表，圖5(b)是電流共振型轉(zhuǎn)換器100中的各電流波形的圖表。
[0111]如圖5(a)所示，在以往設(shè)計(jì)中可知，由于并聯(lián)共振電感Lml的值小，因此，并聯(lián)共振電流變大。
[0112]另一方面，如圖5(b)所示，在并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100中，由于實(shí)質(zhì)的并聯(lián)共振電感Lml大，因此，并聯(lián)共振電流小。其結(jié)果，認(rèn)為在本實(shí)施方式中損失變低。
[0113]〈第一實(shí)施方式的第一變形例〉
[0114]圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第一變形例的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100A的概略結(jié)構(gòu)圖。此外，對(duì)與第一實(shí)施方式相同的部分賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0115]在上述的第一實(shí)施方式的開關(guān)電路10中，全橋型的開關(guān)電路由開關(guān)SWl?SW4構(gòu)成，但并不限定于這樣的電路。例如，如圖6所示的電流共振型轉(zhuǎn)換器100A那樣，也可以將第一實(shí)施方式的開關(guān)電路10置換為半橋型的開關(guān)電路10A，并且將變壓器30的一次側(cè)繞組31的一端(未與LC共振電路20的共振用線圈22側(cè)連接的一端)與輸入端子Ilb連接。
[0116]〈第一實(shí)施方式的第二變形例〉
[0117]圖7是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第二變形例的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器100B的概略結(jié)構(gòu)圖。此外，對(duì)與第一實(shí)施方式相同的部分賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0118]在上述的第一實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50中，使用了用于直接檢測(cè)通過線圈33的電流值及其方向的電流傳感器52，但并不限定于這樣的檢測(cè)方法。例如，如圖7所示的電流共振型轉(zhuǎn)換器100B那樣，也可以設(shè)置電流傳感器52a和電流傳感器52b來代替第一實(shí)施方式的電流傳感器52，其中，該電流傳感器52a用于檢測(cè)通過開關(guān)SW5與線圈33之間的電流值及其方向，該電流傳感器52b用于檢測(cè)通過變壓器30的一次側(cè)繞組31的電流值及其方向。
[0119]在此，若將通過開關(guān)SW5與線圈33之間的電流設(shè)為Ia，將通過變壓器30的一次側(cè)繞組31的電流設(shè)為Ib，則通過線圈33的電流值及其方向能夠由Ia-1b算出。此外，通過這樣的結(jié)構(gòu)變更，就第一實(shí)施方式的控制單元54而言，也需要置換為變更一些控制內(nèi)容的控制單元 54B。
[0120]〈第二實(shí)施方式〉
[0121]圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)SW5的接通(0N)/斷開(OFF)控制的概略說明圖。
[0122]在上述的第一實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50中，控制單元54只基于由電壓傳感器53所檢測(cè)出的輸入電壓Vin進(jìn)行如下控制，S卩，若該輸入電壓Vin在轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則將開關(guān)SW5變?yōu)閿嚅_(0FF)，若不在轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則將開關(guān)SW5變?yōu)榻油?ON)0
[0123]然而，在將輸入側(cè)與例如太陽能面板等連接的情況下，輸入電壓Vin根據(jù)日照量而變動(dòng)。若輸入電壓Vin在轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的上限或下限的附近細(xì)微地變動(dòng)，則開關(guān)SW5每當(dāng)重復(fù)進(jìn)行接通(ON)與斷開(OFF)的轉(zhuǎn)換就可能產(chǎn)生所謂的顫動(dòng)的現(xiàn)象。
[0124]因此，為了盡可能地抑制這樣的顫動(dòng)，優(yōu)選進(jìn)行具有所謂的磁滯特性的開關(guān)SW5的接通(0N)/斷開(OFF)控制。作為具體例，對(duì)輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍為320V?440V 的情況進(jìn)行說明。
[0125](1)開關(guān)SW5為斷開(OFF)時(shí)
[0126]在輸入電壓Vin變動(dòng)而從該轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)變化至轉(zhuǎn)變條件電壓范圍外時(shí)， 立即將開關(guān)SW5從斷開(OFF)切換為接通(0N)。此時(shí)，將輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍暫時(shí)地變更為比原來的范圍窄的范圍例如(320+Vh) V?(440-Vh) V。在此，Vh為磁滯用電壓。
[0127]由此，即使輸入電壓Vin在略低于例如320V而開關(guān)SW5從斷開(OFF)切換至接通 (0N)之后再次返回320V，由于輸入電壓Vin未達(dá)到(320+Vh)V，因此，開關(guān)SW5不會(huì)再次切換為斷開(OFF)，從而維持接通(0N)狀態(tài)。
[0128]若輸入電壓Vin進(jìn)一步變大而達(dá)到(320+Vh)V，則在該時(shí)刻將開關(guān)SW5從接通(0N) 切換為斷開(OFF)。
[0129](2)開關(guān)SW5為接通(ON)時(shí)，
[0130]如上所述，在將開關(guān)SW5切換為接通(0N)時(shí)，將輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍暫時(shí)地變更為比原來的范圍窄的范圍，例如(320+Vh)V?(440-Vh)V。因此，即使輸入電壓 Vin從例如小于320V到達(dá)320V，開關(guān)SW5也被維持在接通(0N)狀態(tài)，但若輸入電壓Vin進(jìn)一步變大而達(dá)到(320+Vh)V，則開關(guān)SW5在該時(shí)刻從接通(0N)切換為斷開(OFF)。此時(shí)，將輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍返回至原來的范圍。
[0131]由此，即使輸入電壓Vin略高于例如(320+Vh)V而開關(guān)SW5從接通(0N)切換為斷開 (OFF)之后馬上再次返回(320+Vh)V，由于輸入電壓Vin未達(dá)到320V，因此，開關(guān)SW5不會(huì)再次返回接通(0N)狀態(tài)，從而維持?jǐn)嚅_(OFF)狀態(tài)。
[0132]若輸入電壓Vin進(jìn)一步變小而小于320V，則開關(guān)SW5在該時(shí)刻從斷開(OFF)切換為接通(0N)。此時(shí)，如上所述，將輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍再次暫時(shí)地變更為比原來的范圍窄的范圍。
[0133]在暫時(shí)地變更輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍時(shí)，也可以不必在開關(guān)SW5為接通 (0N)時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的變更。相反，也可以在開關(guān)SW5為斷開(OFF)時(shí)變更為比原來的范圍寬的范圍。即，將開關(guān)SW5為接通(0N)時(shí)的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍變?yōu)楸葦嚅_(OFF)時(shí)窄即可。
[0134]另外，也可以不必以相同的電壓幅度來變更輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的下限側(cè)和上限側(cè)。例如，也可以是(320+Vhl)V?(440-Vh2)。在此，Vhl、Vh2全都為磁滯用電壓，且Vhl辛Vh2。也可以利用與這樣的控制不同的方式使其具有磁滯。
[0135]另外，也可以不同時(shí)地變更輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的下限側(cè)和上限側(cè)。 例如，若輸入電壓Vin在轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的下限側(cè)的附近，則也可以只暫時(shí)地變更轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的下限側(cè)。即，在輸入電壓Vin的轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的下限側(cè)和上限側(cè)的至少一側(cè)進(jìn)行變更即可。
[0136] 此外，由于LLC共振電路的共振頻率fr2在開關(guān)SW5的接通(0N)/斷開(OFF)前后發(fā)生變化，因此，開關(guān)頻率f與增益的特性不連續(xù)地變化。為了與該不連續(xù)的變化相對(duì)應(yīng)，優(yōu)選地，進(jìn)行與開關(guān)SW5的切換配合來修正開關(guān)頻率f的控制。
[0137]〈第三實(shí)施方式〉
[0138]在上述的第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式中，在將并聯(lián)共振電感調(diào)整電路50的并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5從斷開(0FF)(參照?qǐng)D2(a))變?yōu)榻油?0N)(參照?qǐng)D2(b))的情況下，由于存在與開關(guān)SW5串聯(lián)的線圈51(調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2)，因此，電流的變化平緩，從而沒有問題。
[0139]但是，相反，在將開關(guān)SW5從接通(ON)變?yōu)閿嚅_(OFF)的情況下，由于線圈51(調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2)的電流原封不動(dòng)地繼續(xù)流動(dòng)，因此，若在電流導(dǎo)通時(shí)突然變?yōu)閿嚅_(OFF)，則產(chǎn)生浪涌電壓，從而可能存在開關(guān)SW5破損等的不良影響。
[0140]因此，為了能夠盡可能地避免這樣的事情，將與并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)不同的結(jié)構(gòu)的開關(guān)作為第三實(shí)施方式，下面主要說明不同點(diǎn)。
[0141]圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中的并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5C的概略結(jié)構(gòu)圖。此外，對(duì)與第一實(shí)施方式相同的部分賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0142]如該圖9所示，開關(guān)SW5C具有整流元件55a、與該整流元件55a的負(fù)極側(cè)串聯(lián)的開關(guān)Sa、整流元件55b、與該整流元件55b的負(fù)極側(cè)串聯(lián)的開關(guān)Sb。作為整流元件55a、55b可列舉出例如二極管，但并不限定于此。
[0143]并且，串聯(lián)的開關(guān)Sa以及整流元件55a與串聯(lián)的整流元件55b以及開關(guān)Sb并聯(lián)，此時(shí)的整流元件55a的整流方向(在圖9中向上)和整流元件55b的整流方向(在圖9中向下)相互相反。
[0144]圖10(a)?(e)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中的并聯(lián)共振電感調(diào)整用開關(guān)SW5C的動(dòng)作次序的概略說明圖。
[0145]如圖10(a)所示，假定例如輸入電壓Vin比轉(zhuǎn)變條件電壓范圍低而開關(guān)Sa以及開關(guān)Sb全都為接通(ON)狀態(tài)。在通過電流傳感器52的檢測(cè)結(jié)果可知電流從LC共振電路20向線圈51(調(diào)整用并聯(lián)共振電感Lm2)的方向(在圖10(a)中向下)流動(dòng)時(shí)，若通過電壓傳感器53的檢測(cè)結(jié)果可知輸入電壓Vin變高而已進(jìn)入轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)，則需要將開關(guān)SW5C從接通(ON)切換為斷開(OFF)。
[0146]此時(shí)，由于整流元件55a的整流方向與通過線圈51的電流的方向相反，因此，電流不通過與該整流元件55a串聯(lián)的開關(guān)Sa。因此，如圖10(b)所示，即使將開關(guān)Sa從接通(ON)切換為斷開(OFF)，也不會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓。
[0147]如圖10(c)所示，由于通過線圈51的電流是共振電流，因此逐漸地變小。并且，在共振電流變?yōu)镺后，如圖10(d)所示，電流的方向反轉(zhuǎn)。此時(shí)，由于反轉(zhuǎn)后的電流的方向與整流元件5 5b的整流方向相反，因此，電流不通過與該整流元件5 5b串聯(lián)的開關(guān)Sb。
[0148]因此，如圖10(e)所示，即使將開關(guān)Sb從接通(ON)切換為斷開(0FF)，也不產(chǎn)生浪涌電壓。由此，開關(guān)Sa以及開關(guān)Sb全部變?yōu)閿嚅_(0FF)，從而完成從開關(guān)SW5C的接通(ON)向斷開(OFF)的切換。
[0149]通過以這樣的次序?qū)﹂_關(guān)Sa以及開關(guān)Sb的切換進(jìn)行控制，在電流未通過線圈51的狀態(tài)下將開關(guān)SW5C從接通(ON)切換為斷開(0FF)，因此，能夠抑制浪涌電壓的產(chǎn)生，并且也能夠進(jìn)一步將整流元件55a以及整流元件55b的逆恢復(fù)損失變小。
[0150]此外，與圖10(a)的情況相同，如果例如輸入電壓Vin比轉(zhuǎn)變條件電壓范圍低而開關(guān)Sa以及開關(guān)Sb全都處于接通(0N)狀態(tài)，但由電流傳感器52所檢測(cè)出的電流的方向相反， 則也可以在重新讀取上述說明的開關(guān)Sa與開關(guān)Sb并且也重新讀取整流元件55a與整流元件 55b后，進(jìn)行與圖10(a)?圖10(e)同樣的控制。
[0151]圖11是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器中使并聯(lián)共振電感Lm調(diào)整用開關(guān)SW5C的接通(0N)/斷開(OFF)切換也具有磁滯的情況的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的概略說明圖。圖12是該動(dòng)作的概略流程圖。此外，就進(jìn)行上述的圖所示的控制而言，需要變更一些第一實(shí)施方式的控制單元54的結(jié)構(gòu)或控制內(nèi)容。例如，將來自控制單元的控制輸出信號(hào)增添至兩個(gè)系統(tǒng)，從而需要使開關(guān)Sa以及開關(guān)Sb獨(dú)立且能夠進(jìn)行接通 (0N)/斷開(OFF)。與此同時(shí)，也需要變更控制內(nèi)容。
[0152]如圖12所示，首先，在將開關(guān)Sa以及開關(guān)Sb全都初始化(S1201)為接通(0N)后，轉(zhuǎn)移至狀態(tài)B(S1202,在圖11中與S11B對(duì)應(yīng))。
[0153]在狀態(tài)B中，通過電壓傳感器53檢測(cè)輸入電壓Vin，并判別該輸入電壓Vin是否在 (320+Vh)V?(440-Vh)V的范圍內(nèi)(S1203)。若判別結(jié)果為No,則返回S1202。
[0154]若判別結(jié)果為Yes，則接著通過電流傳感器52檢測(cè)線圈51的電流(下面，稱為“并聯(lián)共振電流”)，并判別其方向(S1204)。若該并聯(lián)共振電流如圖10(a)所示的那樣向下，則進(jìn)入 S1205,若向上，則進(jìn)入S1208。
[0155]在S1205中，如圖10(b)所示，將開關(guān)Sa從接通(0N)切換為斷開(OFF)(在圖11中與 S11C對(duì)應(yīng))。
[0156]接著，監(jiān)視由電流傳感器52所檢測(cè)出的并聯(lián)共振電流，并判別該并聯(lián)共振電流是否如圖10(d)所示的那樣已變?yōu)?(S1206)。若還未變?yōu)?,則重復(fù)該S1206的處理，若已變?yōu)?0,如圖10(e)所示，在將開關(guān)Sb從接通(0N)切換為斷開(OFF) (S1207)后，則轉(zhuǎn)移至狀態(tài)A (51211，在圖11中與511厶對(duì)應(yīng))。
[0157]另一方面，在1208中，將開關(guān)Sb從接通(0N)切換為斷開(OFF)(在圖11中與S11D對(duì)應(yīng))。[〇158]接著，監(jiān)視由電流傳感器52所檢測(cè)出的并聯(lián)共振電流，并判別該并聯(lián)共振電流是否已變?yōu)?(S1209)。若還未變?yōu)?,則重復(fù)該S1209的處理，若已變?yōu)?,在將開關(guān)Sa從接通 (0N)切換為斷開(0FF)(S1210)后，則轉(zhuǎn)移至狀態(tài)A(S1211，在圖11中與S11A對(duì)應(yīng))。
[0159]在狀態(tài)A中，通過電壓傳感器53檢測(cè)輸入電壓Vin，并判別該輸入電壓Vin是否小于320V或是否大于440V(S1212)。若判別結(jié)果為No,則返回S1211。[〇16〇]若判別結(jié)果為Yes，在將開關(guān)Sa以及開關(guān)Sb全都切換為接通(ON) (S1213)后，則轉(zhuǎn)移至狀態(tài)B(S1202,在圖11中與S11B對(duì)應(yīng))。
[0161]〈其他實(shí)施方式〉
[0162]也可以將上述的第一實(shí)施方式的控制單元54、第一實(shí)施方式的第二變形例的控制單元54B、第三實(shí)施方式用的控制單元等作為控制用集成電路(1C)。
[0163]特別地，若將第三實(shí)施方式用的控制單元作為控制用集成電路(1C)，則能夠容易地實(shí)現(xiàn)需要在準(zhǔn)確的時(shí)機(jī)復(fù)雜地控制兩個(gè)開關(guān)的第三實(shí)施方式的并聯(lián)共振電感調(diào)整方式的電流共振型轉(zhuǎn)換器。
[0164]另外，上述的各實(shí)施方式的控制單元也能夠通過對(duì)通用的CPU等編入合適的程序來實(shí)現(xiàn)。
[0165]此外，本發(fā)明能夠以不脫離其宗旨或主要的特征的其他各種形式來實(shí)施。因此，上述的實(shí)施方式在所有的方面只是例示，并非限制性的解釋。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的范圍所示，并不限定于說明書。而且，屬于與權(quán)利要求書的范圍等同的范圍的變形或變更全部包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0166]此外，本申請(qǐng)要求基于2014年3月13日在日本提出的特愿2014-050634號(hào)的優(yōu)先權(quán)。該日本申請(qǐng)的內(nèi)容通過在說明書中提及而被引入本申請(qǐng)。另外，本說明書所引用的文獻(xiàn)通過在說明書中提及而全部具體地被引入。
[0167]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0168]本發(fā)明不僅適用于使用絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器的PV(太陽能發(fā)電)轉(zhuǎn)換器、蓄電池用的充電器、風(fēng)力發(fā)電用轉(zhuǎn)換器等，還適用于絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器用控制IC等。
[0169]附圖標(biāo)記的說明如下:
[0170]100電流共振型轉(zhuǎn)換器
[0171]100A電流共振型轉(zhuǎn)換器
[0172]100B電流共振型轉(zhuǎn)換器
[0173]10開關(guān)電路
[0174]I la、I Ib 輸入端子
[0175]12電容器
[0176]SWl?SW4 開關(guān)
[0177]13a、13b 連接點(diǎn)
[0178]20 LC共振電路
[0179]21共振用電容器
[0180]22共振用線圈
[0181]30變壓器
[0182]31 一次側(cè)繞組
[0183]32 二次側(cè)繞組
[0184]33 (Lml)線圈
[0185]40整流電路
[0186]41a?41d整流元件
[0187]42a、42b 連接點(diǎn)
[0188]43電容器
[0189]44a、44b 輸出端子
[0190]50并聯(lián)共振電感調(diào)整電路
[0191]50B并聯(lián)共振電感調(diào)整電路
[0192]51 (Lm2)線圈
[0193]SW5 開關(guān)
[0194]SW5C 開關(guān)
[0195]Sa 開關(guān)
[0196]Sb 開關(guān)
[0197]52電流傳感器
[0198]52a、52b電流傳感器
[0199]53電壓傳感器
[0200]54控制單元
[0201]54B控制單元
[0202]55a整流元件
[0203]55b整流元件
[0204]Vin輸入電壓
[0205]Vout輸出電壓
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有:開關(guān)部，從直流的輸入電壓生成交流電壓，共振部，對(duì)共振用電容以及第一共振用電感施加所述交流電壓而進(jìn)行共振，變壓器，其一次側(cè)與該共振部串聯(lián)，第二共振用電感，其與該變壓器并聯(lián)，整流部，其對(duì)在所述變壓器的二次側(cè)出現(xiàn)的電流進(jìn)行整流而生成直流的輸出電壓， 并聯(lián)共振電感調(diào)整部，其使所述第二共振用電感的電感變化。2.如權(quán)利要求1所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有用于檢測(cè)所述輸入電壓或所述輸出電壓的電壓檢測(cè)單元，所述并聯(lián)共振電感調(diào)整部具有調(diào)整用電感，該調(diào)整用電感經(jīng)由第二開關(guān)與所述變壓器 的所述一次側(cè)并聯(lián)，該電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器還具有第二開關(guān)控制部，該第二開關(guān)控制部基于由所述 電壓檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述輸入電壓或所述輸出電壓，對(duì)所述第二開關(guān)的開閉進(jìn)行控制。3.如權(quán)利要求2所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在所述第二開關(guān)控制部，規(guī)定有成為所述第二開關(guān)的開閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變的條件的轉(zhuǎn)變條件 電壓范圍，所述第二開關(guān)控制部以如下方式進(jìn)行控制:若所述輸入電壓或所述輸出電壓在所述轉(zhuǎn) 變條件電壓范圍內(nèi)，則打開所述第二開關(guān)，若所述輸入電壓或所述輸出電壓不在所述轉(zhuǎn)變 條件電壓范圍內(nèi)，則關(guān)閉所述第二開關(guān)。4.如權(quán)利要求3所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二開關(guān)控制部使所述第二開關(guān)關(guān)閉時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍相對(duì)于所述第 二開關(guān)打開時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍發(fā)生變化，從而使所述第二開關(guān)的關(guān)閉控制具有磁 滯。5.如權(quán)利要求4所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二開關(guān)控制部使所述第二開關(guān)關(guān)閉時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍的兩端的至少 一方相對(duì)于所述第二開關(guān)打開時(shí)的所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍相對(duì)地變窄。6.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二開關(guān)具有第一整流單元、與該第一整流單元串聯(lián)的第一方向開關(guān)、第二整流 單元、與該第二整流單元串聯(lián)的第二方向開關(guān)，在將所述第一整流單元的整流方向設(shè)為第一方向，將所述第二整流單元的整流方向設(shè) 為第二方向時(shí)，所述第一整流單元以及所述第一方向開關(guān)與所述第二整流單元以及所述第 二方向開關(guān)并聯(lián)，以使所述第一方向與所述第二方向相互相反。7.如權(quán)利要求6所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有并聯(lián)共振電流檢測(cè)單元，該并聯(lián)共振電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)流通于所述變壓器 的并聯(lián)共振電感器的并聯(lián)共振電流值以及并聯(lián)共振電流方向，所述第二開關(guān)控制部以如下方式對(duì)所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)進(jìn)行控 制: 在所述第一方向開關(guān)以及所述第二方向開關(guān)全都關(guān)閉的情況下， 在所述輸入電壓或所述輸出電壓從所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍外向所述轉(zhuǎn)變條件電壓范圍內(nèi)變化時(shí)， 若所述并聯(lián)共振電流方向?yàn)樗龅谝环较颍瑒t首先打開所述第二方向開關(guān)，接著，在所述并聯(lián)共振電流值變?yōu)镺后，打開所述第一方向開關(guān)， 若所述并聯(lián)共振電流方向?yàn)樗龅诙较颍瑒t首先打開所述第一方向開關(guān)，接著，在所述并聯(lián)共振電流值變?yōu)镺后，打開所述第二方向開關(guān)。8.—種控制用集成電路，該控制用集成電路內(nèi)置有權(quán)利要求7所述的電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換器的所述第二開關(guān)控制部。9.一種電流共振型直流電壓轉(zhuǎn)換方法，其特征在于， 包括: 開關(guān)工序，從直流的輸入電壓生成交流電壓， 共振工序，對(duì)具有共振用電容以及第一共振用電感的共振部施加所述交流電壓而進(jìn)行共振， 變壓工序，利用一次側(cè)與所述共振部串聯(lián)的變壓器進(jìn)行變壓， 整流工序，對(duì)在所述變壓器的二次側(cè)出現(xiàn)的電流進(jìn)行整流而生成直流的輸出電壓， 共振電感調(diào)整工序，使與所述變壓器并聯(lián)的第二共振用電感變化。
【文檔編號(hào)】H02M3/28GK105981279SQ201580007765
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年2月19日
【發(fā)明人】西川武男, 兵頭貴志, 橫井都司如
【申請(qǐng)人】歐姆龍株式會(huì)社