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JP2004194468A - DC / DC converter - Google Patents

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JP2004194468A
JP2004194468A JP2002361749A JP2002361749A JP2004194468A JP 2004194468 A JP2004194468 A JP 2004194468A JP 2002361749 A JP2002361749 A JP 2002361749A JP 2002361749 A JP2002361749 A JP 2002361749A JP 2004194468 A JP2004194468 A JP 2004194468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
voltage
circuit
current
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002361749A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
光昭 ▲高▼阪
Mitsuaki Kosaka
Noboru Chin
登 陳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Wiring Systems Ltd, AutoNetworks Technologies Ltd, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority to JP2002361749A priority Critical patent/JP2004194468A/en
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Abstract

【課題】オフタイミングパルスが検出できなかった場合でも、スイッチ素子がオンされ続けて破損される事を防止できるDC/DCコンバータを提供する。
【解決手段】このDC/DCコンバータ1は、チョッピング用のスイッチ3と、オンタイミングパルスSonを生成するV/F回路11と、オフタイミングパルスSoffを生成する処理回路系13と、駆動パルス用電圧Vpを供給する電圧供給手段(ここではV/F回路11)と、回路11,13により生成されるパルスSon,Soffに従って電圧供給手段11から供給される駆動パルス用電圧Vpの出力をオンオフすることで駆動パルスPを生成して該駆動パルスPによりスイッチ3をオンオフ駆動させる生成回路15とを備え、電圧供給手段11は、駆動パルス用電圧Vpとして方形パルス状の電圧を生成回路15に供給する。
【選択図】 図2
A DC / DC converter capable of preventing a switch element from being continuously turned on and damaged even when an off-timing pulse cannot be detected.
The DC / DC converter includes a chopping switch, a V / F circuit for generating an on-timing pulse, a processing circuit for generating an off-timing pulse, and a drive pulse voltage. Turning on / off the output of the drive pulse voltage Vp supplied from the voltage supply means 11 in accordance with the voltage supply means (here, the V / F circuit 11) for supplying Vp and the pulses Son and Soff generated by the circuits 11 and 13. And a generating circuit 15 for driving the switch 3 on and off with the driving pulse P. The voltage supply means 11 supplies a square pulse voltage to the generating circuit 15 as the driving pulse voltage Vp. .
[Selection] Fig. 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DC/DCコンバータに関し、特にチョッピング用のスイッチ手段のオンオフ制御の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータの中には、電流共振スイッチの共振電流が零以下となる周期が経年劣化等により変化しても確実に零電流スイッチングが行われる様に、電流共振スイッチのターンオフ周期が上記共振電流が零以下となる周期の変化に合わせて修正されるものが知られている(特許文献1)。
【0003】
図1は上記従来の零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータの構成概略図、図4は図1中のPFM制御部107の構成概略図、図5はPFM制御部107内の各処理回路から出力される処理信号のタイミングチャート図である。尚、図1中のVoutは入力電圧Vinを降圧して得られる出力電圧、Iは共振用リアクトルL1を流れる共振電流、Pは電流共振スイッチ3のチョッピング用のスイッチ素子Qをオンオフ駆動する駆動パルス、Vpは駆動パルス用電圧である。
【0004】
上記従来の零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータ100のPFM制御部107では、以下の様にして駆動パルスPが生成されてスイッチ素子Qがオンオフ駆動される。即ち、PFM制御部107では、図4及び図5の様に、▲1▼電圧周波数変換回路(以後、V/F回路と称す)11により出力電圧Voutに基づいて出力電圧Voutが目標値に一致する様にオンタイミングパルスSonの繰返周期T1が調整されつつオンタイミングパルスSonが生成されて生成回路15に供給されると共に、▲2▼処理回路系13により共振電流Iに基づいてオフタイミングパルスSoffの立上時点が共振電流Iの零以下の期間に含まれる様にオフタイミングパルスSoffが生成されて生成回路15に供給される。そして、▲3▼生成回路15によりそれら各パルスSon,Soffに従って所定の電圧供給手段から供給される駆動パルス用電圧Vpの出力がオンオフされることで駆動パルスPが生成されてスイッチ素子Qに出力され、その駆動パルスPによりスイッチ素子Qがオンオフ駆動される。特に上記▲2▼の処理により、電流共振スイッチ3のスイッチ素子Qのターンオフ周期が共振電流Iが零以下となる周期に一致する様に修正される。
【0005】
【特許文献1】特開2002−58240号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータ100では、誤動作等により生成回路15によりオフタイミングパルスSoffが検出されなかった場合は、駆動パルス用電圧Vpの出力がオンにされ続け、これによりスイッチ素子Qがオンにされ続けて破損される虞があるという問題がある。
【0007】
そこで、この発明の課題は、上記零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータの様に、オンタイミングパルス及びオフタイミングパルスに従って駆動パルス用電圧の出力がオンオフされることで生成される駆動パルスに従ってチョッピング用のスイッチ素子がオンオフされるDC/DCコンバータに於いて、上記オフタイミングパルスが検出できなかった場合でも、上記スイッチ素子がオンされ続けて破損される事を防止できるDC/DCコンバータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、請求項1に記載の発明は、チョッピング用のスイッチ手段と、オンタイミングパルスを生成する第1の生成手段と、オフタイミングパルスを生成する第2の生成手段と、駆動パルス用電圧を供給する電圧供給手段と、前記第1の生成手段及び前記第2の生成手段により生成される前記オンタイミングパルス及び前記オフタイミングパルスに従って前記電圧供給手段から供給される前記駆動パルス用電圧の出力をオンオフすることで駆動パルスを生成して該駆動パルスにより前記スイッチ手段をオンオフ駆動させる第3の生成手段とを備えるDC/DCコンバータであって、前記電圧供給手段は、前記駆動パルス用電圧として方形パルス状の電圧を前記第3の生成手段に供給するものである。
【0009】
請求項2に記載の発明は、前記電圧供給手段は、前記第1の生成手段により兼用され、前記駆動パルス用電圧は、前記オンタイミングパルスにより兼用されるものである。
【0010】
請求項3に記載の発明は、前記スイッチ手段は、電流共振スイッチとして構成され、前記第2の生成手段は、前記電流共振スイッチの共振用リアクトルを流れる共振電流が零以下となる期間に前記オフタイミングパルスを前記第3の生成手段に供給することで、前記スイッチ手段を零電流スイッチングさせ、前記第1の生成手段は、前記共振電流が零以上となる期間よりも大きいパルス幅の前記オンタイミングパルスを生成するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るDC/DCコンバータの構成概略図、図2は図1中のPFM制御部7の構成概略図、図3はPFM制御部7内の各処理回路から出力される処理信号のタイミングチャート図である。
【0012】
この実施の形態に係るDC/DCコンバータ1は、零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータとして構成されており、図1の様に、直流電源Bからの入力電圧Vinを所定のデューティ比にチョッピングする電流共振スイッチ3(スイッチ手段)と、電流共振スイッチ3によりチョッピングされた電圧を平滑化して直流の出力電圧Voutとして負荷Rに出力する低域通過フィルタ5と、電流共振スイッチ3をPFM制御するPFM制御部7とを備える。
【0013】
電流共振スイッチ3は、例えば従来同様、直流電圧Bの陽極に直列に接続されたチョッピング用のスイッチ素子Qと、スイッチ素子Qに逆方向に並列に接続されたダイオードD1と、スイッチ素子Qの下流端に直列に接続された共振用リアクトルL1と、電源Bの負極と負荷Rの下流端とを接続する接続線gとリアクトルL1の下流端との間に介装接続された共振用コンデンサC1と、リアクトルL1とコンデンサC1との間に介装接続され、リアクトルL1に流れる共振電流Iを検出する電流検出回路9とを備える。電流検出回路9は、その検出結果を共振電流Iに比例する電圧(以後、検出結果電圧と称す)としてPFM制御部7に出力する。尚、共振電流Iは、リアクトルL1の上流側から下流側(紙面上左側から右側)に流れる場合を正(I>0)とし、リアクトルL1の下流側から上流側(紙面上右側から左側)に流れる場合を負(I<0)とする。
【0014】
スイッチ素子Qは、PFM制御部7から出力される駆動パルスPによりオンオフ駆動される。このスイッチ素子Qのターンオンは、そのターンオンに伴うリアクトルL1の電磁誘導作用によりスイッチ素子Qに流れる電流の増流が遅延されることで零電流スイッチングされる。又、このスイッチ素子Qのターンオフは、後述の様に、共振電流Iが正から負(詳細には零以下)に反転してダイオードD1を経由して電源B側に流れる間(この間のスイッチ素子Qに流れる電流は零となる)に行われることで零電流スイッチングされる。
【0015】
低域通過フィルタ5は、例えば従来同様、電流検出回路9とコンデンサC1との間の接続点と負荷Rの上流端との間に介装接続された平滑用リアクトルL2と、リアクトルL2と負荷Rとの間の接続点と接続線gとの間に介装接続された平滑用コンデンサC2と、コンデンサC1とリアクトルL2との間の接続点と接続線gとの間に逆方向に介装接続された環流用ダイオードD2とを備える。ダイオードD2は、スイッチ素子Qのターンオフに伴ってリアクトルL2に生じる電磁誘導エネルギーをL2→R→D2→L2と環流させて放出させる為のものである。
【0016】
PFM制御部7は、従来のPFM制御部107と比べて、駆動パルス用電圧Vpとして方形パルス状の電圧が用いられる点と、更にその駆動パルス用電圧Vpが既存の構成要素で使用される処理信号(ここでは例えばオンタイミングパルスSon)により兼用される点が異なる以外は同様に構成されており、図2の様に、低域通過フィルタ5から出力される出力電圧Voutに基づいてオンタイミングパルスSonを生成するV/F回路11(第1の生成手段且つ電圧供給手段)と、電流検出回路9により検出される共振電流Iに基づいてオフタイミングパルスSoffを生成する処理回路系13(第2の生成手段)と、回路11,13から供給されるパルスSon,Soffに従って上記既存の構成要素(ここで例えばV/F回路11)から供給される駆動パルス用電圧Vpの出力をオンオフすることで駆動パルスPを生成する生成回路15(第3の生成手段)とを備える。
【0017】
尚、V/F回路11及び処理回路系13は以下の様に構成される。
【0018】
V/F回路11は、図2及び図3の様に、▲1▼従来同様に出力電圧Voutに基づいて出力電圧Voutが目標値に一致する様にオンタイミングパルスSonの繰返周期T1を調整しつつオンタイミングパルスSonを生成して生成回路15に供給すると共に、▲2▼その生成したオンタイミングパルスSonを駆動パルス用電圧Vpとしても生成回路15に供給する。詳細には、上記▲1▼の処理では例えば、V/F回路11は、オンタイミングパルスSonのパルス幅T6が共振電流Iが零以下(即ちI≦0)となる期間T2以上に大きくなり(即ちT6≧T2)、且つオンタイミングパルスSonのパルス幅T6がスイッチ素子Qを故障無く継続してオンできる最長時間T7以下に小さくなる(即ちT7≧T6)様に、オンタイミングパルスSonを生成する(ここでは例えば、オンタイミングパルスSonのパルス幅T6は、繰返周期T1が最も小さく調整された場合に、繰返周期T1の半分(即ちデューティ比0.5)となる様に設定される)。上記条件(T6≧T2)により、駆動パルスPの立上時点及び立下時点が勝手に期間T2内に含まれて勝手にハードスイッチングされる事が防止される。又、上記条件(T7≧T6)により、生成回路15によりオフタイミングパルスSoffが検出されなかった場合(この場合はP=Vp=Sonとなる)でも、駆動パルスPのパルス幅T6が期間T7より大きくなる事が防止され、これによりスイッチ素子Qが継続してオンされ続けて故障される事が防止される。
【0019】
処理回路系13は、分圧回路13aと、比較回路13bと、第1遅延回路13cと、第2遅延回路13dと、NOT回路13eと、AND回路13fとから構成される。
【0020】
分圧回路13aは、図2及び図3の様に、電流検出回路9により検出される共振電流I(詳細には該共振電流Iに比例する検出結果電圧)のピーク値Ipを漸減的に保持すると共に保持したピーク値Ipの所定比を閾値Ithとして比較回路13bに出力するものであり、コンデンサCと、抵抗R1,R2とを備える。抵抗R1,R2は、互いに直列に接続された状態でコンデンサCに並列に接続され、それら抵抗R1,R2間の接続点は、比較回路13bに接続される。この分圧回路13aでは、コンデンサCに共振電流Iが充電されることでコンデンサCにより共振電流I(詳細には該共振電流Iに比例する検出結果電圧)のピーク値Ipが充電電圧として漸減的に保持され、その充電電圧の所定比(=R2/(R1+R2))が閾値Ithとして比較回路13bに出力される。
【0021】
比較回路13bは、図2及び図3の様に、電流検出回路9により検出される共振電流I(詳細には該共振電流Iに比例する検出結果電圧)と分圧回路13aから得られる閾値Ithとを比較し、I≧Ithの間だけHレベル信号S1を第1遅延回路13cに出力する。
【0022】
第1遅延回路13cは、図3の様に、比較回路13bからの信号S1を該信号S1の立下時点が共振電流Iが正から負に反転する時点t1以降に遅延される様に所定時間T4遅延させて信号S2として第2遅延回路13d及びNOT回路13eに出力する。この信号S2の立下時点がオフタイミングパルスSoffの立上時点となる。
【0023】
第2遅延回路13dは、第1遅延回路13cからの信号S2を所定時間T5遅延させて信号S3としてAND回路13fに出力する。この信号S3の立下時点がオフタイミングパルスSoffの立下時点となる。
【0024】
NOT回路13eは、第1遅延回路13cからの信号S2を反転させて信号S4としてAND回路13fに出力する。
【0025】
AND回路13fは、回路13e,13dからの信号S3,S4からオフタイミングパルスオンSoffを生成して生成回路15に供給する。
【0026】
以上のように構成されたDC/DCコンバータ1によれば、駆動パルス用電圧Vpとして方形パルス状の電圧が生成回路15に供給されるため、誤動作等により生成回路15によりオフタイミングパルスSoffが検出されずに駆動パルス用電圧Vpの出力がオンされ続けても、駆動パルス用電圧Vp自体のLレベル期間により自動的に駆動パルス用電圧Vpの出力が実質的にオフにでき、これによりスイッチ素子Qがオンされ続けて破損される事を防止できる。
【0027】
又、電圧供給手段が既存の構成要素(ここでは例えばV/F回路11)により兼用され、駆動パルス用電圧Vpが上記既存の構成要素で使用される処理信号(ここでは例えばオンタイミングパルスSon)により兼用されるため、既存の構成要素を用いて安価且つ容易に方形パルス状の駆動パルス用電圧Vpを供給できる。
【0028】
又、チョッピング用のスイッチ手段が電流共振スイッチ3として構成され、処理回路系13により、電流共振スイッチ3の共振用リアクトルL1を流れる共振電流Iが零以下の間にオフタイミングパルスSoffが生成回路15に供給され、V/F回路11により、オンタイミングパルスSonのパルス幅T6が共振電流Iが零以上となる期間T2よりも大きくなる様にオンタイミングパルスSonが生成されて駆動パルス用電圧Vpとして生成回路15に供給されることで電流共振スイッチ3が零電流スイッチングされるため、容易に零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータに対して上記効果を適用できる。
【0029】
尚、この実施の形態では、電圧供給手段が既存の構成要素(ここでは例えばV/F回路11)により兼用され、駆動パルス用電圧Vpがその既存の構成要素で使用される処理信号(ここでは例えばオンタイミングパルスSon)により兼用される場合で説明したが、電圧供給手段を上記方形パルス状の電圧を供給する専用の給電回路として備える様にしても構わない。
【0030】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、駆動パルス用電圧として方形パルス状の電圧が第3の生成手段に供給されるため、誤動作等により第3の生成手段によりオフタイミングパルスが検出されずに駆動パルス用電圧の出力がオンされ続けても、駆動パルス用電圧自体のLレベル期間により自動的に駆動パルス用電圧の出力が実質的にオフにでき、これによりスイッチ手段がオンされ続けて破損される事を防止できる。
【0031】
請求項2に記載の発明によれば、電圧供給手段が第1の生成手段又は第2の生成手段により兼用され、駆動パルス用電圧がオンタイミングパルス、オンタイミングパルスの生成過程で使用される処理信号又はオフタイミングパルスの生成過程で使用される処理信号により兼用されるため、既存の構成要素を用いて安価且つ容易に方形パルス状の駆動パルス用電圧を供給できる。
【0032】
請求項3に記載の発明によれば、スイッチ手段が電流共振スイッチとして構成され、第2の生成手段により、電流共振スイッチの共振用リアクトルを流れる共振電流が零以下となる期間にオフタイミングパルスが第3の生成手段に供給され、第1の生成手段により、オンタイミングパルスのパルス幅が共振電流が零以上となる期間よりも大きくなる様に前記オンタイミングパルスが生成されて駆動パルス用電圧として第3の生成手段に供給されることでることで前記スイッチ手段が零電流スイッチングされるため、零電流スイッチング方式のDC/DCコンバータに対して容易に請求項1又は請求項2の効果を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るDC/DCコンバータの構成概略図且つ従来のDC/DCコンバータの構成概略図である。
【図2】図1中のPFM制御部7の構成概略図である。
【図3】図1中のPFM制御部7内の各処理回路から出力される処理信号のタイミングチャート図である。
【図4】図1中のPFM制御部107(即ち従来のPFM制御部)の構成概略図である。
【図5】図1中のPFM制御部107内の各処理回路から出力される処理信号のタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1 DC/DCコンバータ
3 電流共振スイッチ
11 V/F回路
13 処理回路系
15 生成回路
Vp 駆動パルス用電圧
Son オンタイミングパルス
Soff オフタイミングパルス
P 駆動パルス
I 共振電流
Q スイッチ素子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC / DC converter, and more particularly, to a technique for on / off control of chopping switch means.
[0002]
[Prior art]
Some DC / DC converters of the zero-current switching system include a current resonance switch so that the zero-current switching is performed reliably even if the cycle in which the resonance current of the current resonance switch becomes zero or less changes due to aging or the like. It is known that a turn-off cycle is corrected in accordance with a change in a cycle at which the resonance current becomes equal to or less than zero (Patent Document 1).
[0003]
FIG. 1 is a schematic diagram of the above-described conventional zero-current switching type DC / DC converter, FIG. 4 is a schematic diagram of the PFM control unit 107 in FIG. 1, and FIG. 5 is an output from each processing circuit in the PFM control unit 107. FIG. 4 is a timing chart of a processed signal to be performed. In FIG. 1, Vout is an output voltage obtained by stepping down the input voltage Vin, I is a resonance current flowing through the resonance reactor L1, and P is a drive pulse for driving the chopping switch element Q of the current resonance switch 3 on and off. , Vp are drive pulse voltages.
[0004]
In the PFM control unit 107 of the above-described conventional zero-current switching DC / DC converter 100, a drive pulse P is generated as described below, and the switch element Q is turned on and off. That is, in the PFM control section 107, as shown in FIGS. 4 and 5, the output voltage Vout matches the target value based on the output voltage Vout by the (1) voltage frequency conversion circuit (hereinafter referred to as V / F circuit) 11. The on-timing pulse Son is generated while the repetition period T1 of the on-timing pulse Son is adjusted so as to be supplied to the generation circuit 15, and the (2) off-timing pulse is generated by the processing circuit system 13 based on the resonance current I. An off-timing pulse Soff is generated and supplied to the generation circuit 15 so that the rising point of Soff is included in a period in which the resonance current I is equal to or less than zero. (3) The generation circuit 15 turns on and off the output of the drive pulse voltage Vp supplied from the predetermined voltage supply means in accordance with the pulses Son and Soff, thereby generating the drive pulse P and outputting it to the switch element Q. The switching element Q is turned on and off by the driving pulse P. In particular, by the above process (2), the turn-off cycle of the switching element Q of the current resonance switch 3 is corrected so as to coincide with the cycle at which the resonance current I becomes zero or less.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-2002-58240
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional zero-current switching type DC / DC converter 100, when the off-timing pulse Soff is not detected by the generation circuit 15 due to a malfunction or the like, the output of the drive pulse voltage Vp continues to be turned on. Therefore, there is a problem that the switch element Q may be continuously turned on and damaged.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a chopping circuit according to a drive pulse generated by turning on and off the output of a drive pulse voltage according to an on-timing pulse and an off-timing pulse, as in the zero current switching type DC / DC converter. In a DC / DC converter in which the switch element is turned on and off, a DC / DC converter capable of preventing the switch element from being continuously turned on and damaged even when the off-timing pulse cannot be detected. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes switching means for chopping, first generating means for generating an on-timing pulse, and second generating means for generating an off-timing pulse. Voltage supply means for supplying a drive pulse voltage, and the drive supplied from the voltage supply means in accordance with the on-timing pulse and the off-timing pulse generated by the first generation means and the second generation means. A DC / DC converter comprising: a third generation unit that generates a drive pulse by turning on / off an output of a pulse voltage and drives the switch unit on / off by the drive pulse; A rectangular pulse voltage is supplied to the third generating means as a driving pulse voltage.
[0009]
In the invention described in claim 2, the voltage supply unit is shared by the first generation unit, and the drive pulse voltage is also shared by the on-timing pulse.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the switch unit is configured as a current resonance switch, and the second generation unit is configured to switch the off-state during a period in which a resonance current flowing through a resonance reactor of the current resonance switch becomes zero or less. By supplying a timing pulse to the third generating means, the switch means is switched to zero current, and the first generating means is configured to control the on-timing having a pulse width larger than a period during which the resonance current becomes zero or more. This is to generate a pulse.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a PFM control unit 7 in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a timing chart of a processing signal output from a processing circuit.
[0012]
The DC / DC converter 1 according to this embodiment is configured as a zero current switching type DC / DC converter, and chops an input voltage Vin from a DC power supply B to a predetermined duty ratio as shown in FIG. A current resonance switch 3 (switch means), a low-pass filter 5 for smoothing a voltage chopped by the current resonance switch 3 and outputting the smoothed voltage as a DC output voltage Vout to a load R, and a PFM for PFM controlling the current resonance switch 3 And a control unit 7.
[0013]
The current resonance switch 3 includes, for example, a switching element Q for chopping connected in series to the anode of the DC voltage B, a diode D1 connected in parallel in the opposite direction to the switching element Q, and a downstream of the switching element Q, as in the related art. A resonance reactor L1 connected in series at one end, a resonance capacitor C1 interposed between a connection line g connecting the negative electrode of the power supply B and the downstream end of the load R, and a downstream end of the reactor L1. , A current detection circuit 9 interposed between the reactor L1 and the capacitor C1 to detect a resonance current I flowing through the reactor L1. The current detection circuit 9 outputs the detection result to the PFM control unit 7 as a voltage proportional to the resonance current I (hereinafter, referred to as a detection result voltage). The resonance current I is defined as positive (I> 0) when flowing from the upstream side to the downstream side of the reactor L1 (from the left side to the right side on the paper), and from the downstream side of the reactor L1 to the upstream side (the right side to the left side on the paper). The flow is assumed to be negative (I <0).
[0014]
The switching element Q is turned on and off by a driving pulse P output from the PFM control unit 7. When the switch element Q is turned on, zero current switching is performed by delaying the increase in current flowing through the switch element Q due to the electromagnetic induction of the reactor L1 accompanying the turn-on. The turn-off of the switch element Q is performed while the resonance current I is inverted from positive to negative (specifically, zero or less) and flows to the power supply B side via the diode D1, as described later (the switch element during this time). (The current flowing through Q becomes zero), thereby performing zero current switching.
[0015]
The low-pass filter 5 includes, for example, a smoothing reactor L2 interposed between a connection point between the current detection circuit 9 and the capacitor C1 and an upstream end of the load R, a reactor L2 and a load R A smoothing capacitor C2 interposed between a connection point between the capacitor C1 and the reactor L2 and a connection line g between the connection point g and the connection line g between the capacitor C1 and the reactor L2. And a circulation diode D2. The diode D2 serves to circulate and discharge electromagnetic induction energy generated in the reactor L2 as the switch element Q is turned off in the order of L2 → R → D2 → L2.
[0016]
The PFM control unit 7 is different from the conventional PFM control unit 107 in that a rectangular pulse-shaped voltage is used as the drive pulse voltage Vp and that the drive pulse voltage Vp is used in existing components. A signal (here, for example, an on-timing pulse Son) has the same configuration except that the on-timing pulse is used based on the output voltage Vout output from the low-pass filter 5 as shown in FIG. A V / F circuit 11 (first generating means and voltage supply means) for generating a Son, and a processing circuit system 13 (second processing circuit) for generating an off-timing pulse Soff based on the resonance current I detected by the current detecting circuit 9 Generating means), and driving pulses supplied from the existing components (here, for example, the V / F circuit 11) according to the pulses Son and Soff supplied from the circuits 11 and 13. And a generating circuit 15 for generating a driving pulse P by turning on and off the output voltage Vp (third generation means).
[0017]
The V / F circuit 11 and the processing circuit system 13 are configured as follows.
[0018]
2 and 3, the V / F circuit 11 adjusts the repetition period T1 of the on-timing pulse Son based on the output voltage Vout so that the output voltage Vout coincides with the target value, as shown in FIGS. While generating the ON-timing pulse Son and supplying the generated ON-timing pulse Son to the generating circuit 15 as a drive pulse voltage Vp. More specifically, in the process (1), for example, the V / F circuit 11 increases the pulse width T6 of the on-timing pulse Son to a value equal to or greater than the period T2 during which the resonance current I is equal to or less than zero (that is, I ≦ 0) ( That is, T6 ≧ T2) and the on-timing pulse Son is generated such that the pulse width T6 of the on-timing pulse Son becomes smaller than the maximum time T7 at which the switch element Q can be continuously turned on without failure (ie, T7 ≧ T6). (Here, for example, the pulse width T6 of the on-timing pulse Son is set to be half the repetition period T1 (that is, the duty ratio 0.5) when the repetition period T1 is adjusted to be the smallest). . The above condition (T6 ≧ T2) prevents the rising time and the falling time of the drive pulse P from being included in the period T2 arbitrarily and from being hard-switched without permission. Further, even when the off-timing pulse Soff is not detected by the generation circuit 15 under the above condition (T7 ≧ T6) (in this case, P = Vp = Son), the pulse width T6 of the driving pulse P is longer than the period T7. This prevents the switching element Q from being continuously turned on and causing a failure.
[0019]
The processing circuit system 13 includes a voltage dividing circuit 13a, a comparing circuit 13b, a first delay circuit 13c, a second delay circuit 13d, a NOT circuit 13e, and an AND circuit 13f.
[0020]
As shown in FIGS. 2 and 3, the voltage dividing circuit 13a gradually holds the peak value Ip of the resonance current I (specifically, a detection result voltage proportional to the resonance current I) detected by the current detection circuit 9. At the same time, a predetermined ratio of the held peak value Ip is output as a threshold value Ith to the comparison circuit 13b, and includes a capacitor C and resistors R1 and R2. The resistors R1 and R2 are connected in parallel to the capacitor C in a state where they are connected in series with each other, and a connection point between the resistors R1 and R2 is connected to the comparison circuit 13b. In the voltage dividing circuit 13a, when the capacitor C is charged with the resonance current I, the peak value Ip of the resonance current I (specifically, a detection result voltage proportional to the resonance current I) is gradually reduced by the capacitor C as a charging voltage. And a predetermined ratio (= R2 / (R1 + R2)) of the charging voltage is output to the comparison circuit 13b as the threshold value Ith.
[0021]
As shown in FIGS. 2 and 3, the comparison circuit 13b includes a resonance current I (specifically, a detection result voltage proportional to the resonance current I) detected by the current detection circuit 9 and a threshold value Ith obtained from the voltage division circuit 13a. And outputs the H level signal S1 to the first delay circuit 13c only during the period of I ≧ Ith.
[0022]
As shown in FIG. 3, the first delay circuit 13c is configured to delay the signal S1 from the comparison circuit 13b for a predetermined time so that the falling point of the signal S1 is delayed after the time point t1 when the resonance current I is inverted from positive to negative. The signal is delayed by T4 and output as a signal S2 to the second delay circuit 13d and the NOT circuit 13e. The falling point of the signal S2 is the rising point of the off-timing pulse Soff.
[0023]
The second delay circuit 13d delays the signal S2 from the first delay circuit 13c by a predetermined time T5 and outputs the signal S3 to the AND circuit 13f. The falling point of the signal S3 is the falling point of the off-timing pulse Soff.
[0024]
The NOT circuit 13e inverts the signal S2 from the first delay circuit 13c and outputs it as a signal S4 to the AND circuit 13f.
[0025]
The AND circuit 13f generates an off-timing pulse on Soff from the signals S3 and S4 from the circuits 13e and 13d and supplies the generated off-timing pulse on Soff to the generating circuit 15.
[0026]
According to the DC / DC converter 1 configured as described above, a rectangular pulse voltage is supplied to the generation circuit 15 as the drive pulse voltage Vp, so that the generation circuit 15 detects the off-timing pulse Soff due to a malfunction or the like. Even if the output of the driving pulse voltage Vp continues to be turned on without being turned on, the output of the driving pulse voltage Vp can be automatically turned off substantially by the L level period of the driving pulse voltage Vp itself. It is possible to prevent the Q from being continuously turned on and being damaged.
[0027]
Further, the voltage supply means is also used by an existing component (here, for example, the V / F circuit 11), and the drive pulse voltage Vp is used as the processing signal (here, for example, the on-timing pulse Son) used by the existing component. The driving pulse voltage Vp in the form of a square pulse can be supplied easily and inexpensively using existing components.
[0028]
The switching means for chopping is configured as the current resonance switch 3, and the processing circuit system 13 generates the off-timing pulse Soff while the resonance current I flowing through the resonance reactor L1 of the current resonance switch 3 is equal to or less than zero. The ON timing pulse Son is generated by the V / F circuit 11 so that the pulse width T6 of the ON timing pulse Son becomes larger than the period T2 during which the resonance current I is equal to or greater than zero, and is generated as the drive pulse voltage Vp. Since the current resonance switch 3 is subjected to zero current switching by being supplied to the generation circuit 15, the above effect can be easily applied to a DC / DC converter of a zero current switching system.
[0029]
In this embodiment, the voltage supply means is also used by an existing component (here, for example, the V / F circuit 11), and the driving pulse voltage Vp is used as a processing signal (here, a processing signal) used by the existing component. For example, the case where the voltage is shared by the ON timing pulse Son) has been described, but the voltage supply means may be provided as a dedicated power supply circuit for supplying the rectangular pulse voltage.
[0030]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a rectangular pulse-shaped voltage is supplied to the third generator as the drive pulse voltage, so that the off-timing pulse is not detected by the third generator due to a malfunction or the like. Even if the output of the drive pulse voltage continues to be turned on, the output of the drive pulse voltage can be automatically turned off substantially by the L level period of the drive pulse voltage itself, whereby the switch means continues to be turned on and damaged. Can be prevented.
[0031]
According to the second aspect of the present invention, the voltage supply unit is shared by the first generation unit and the second generation unit, and the drive pulse voltage is used in the process of generating the on-timing pulse and the on-timing pulse. Since the signal or the processing signal used in the process of generating the off-timing pulse is also used, the driving pulse voltage in the form of a square pulse can be supplied easily and inexpensively using existing components.
[0032]
According to the third aspect of the present invention, the switch means is configured as a current resonance switch, and the second generation means generates the off-timing pulse during a period in which the resonance current flowing through the resonance reactor of the current resonance switch becomes zero or less. The on-timing pulse is supplied to the third generating means, and the first generating means generates the on-timing pulse so that the pulse width of the on-timing pulse is larger than a period during which the resonance current is equal to or greater than zero. Since the switching means is switched to zero current by being supplied to the third generating means, the effect of claim 1 or 2 can be easily applied to a zero current switching type DC / DC converter. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a DC / DC converter according to a first embodiment of the present invention and a schematic configuration diagram of a conventional DC / DC converter.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a PFM control unit 7 in FIG.
FIG. 3 is a timing chart of a processing signal output from each processing circuit in a PFM control unit 7 in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a PFM control unit 107 (that is, a conventional PFM control unit) in FIG. 1;
FIG. 5 is a timing chart of a processing signal output from each processing circuit in the PFM control unit 107 in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 DC / DC converter 3 current resonance switch 11 V / F circuit 13 processing circuit system 15 generation circuit Vp drive pulse voltage Son on-timing pulse Soff off-timing pulse P drive pulse I resonance current Q switch element

Claims (3)

チョッピング用のスイッチ手段と、オンタイミングパルスを生成する第1の生成手段と、オフタイミングパルスを生成する第2の生成手段と、駆動パルス用電圧を供給する電圧供給手段と、前記第1の生成手段及び前記第2の生成手段により生成される前記オンタイミングパルス及び前記オフタイミングパルスに従って前記電圧供給手段から供給される前記駆動パルス用電圧の出力をオンオフすることで駆動パルスを生成して該駆動パルスにより前記スイッチ手段をオンオフ駆動させる第3の生成手段とを備えるDC/DCコンバータであって、
前記電圧供給手段は、前記駆動パルス用電圧として方形パルス状の電圧を前記第3の生成手段に供給することを特徴とするDC/DCコンバータ。
Switch means for chopping, first generation means for generating an on-timing pulse, second generation means for generating an off-timing pulse, voltage supply means for supplying a drive pulse voltage, and the first generation means Means for generating a drive pulse by turning on and off the output of the drive pulse voltage supplied from the voltage supply means according to the on-timing pulse and the off-timing pulse generated by the means and the second generation means. A DC / DC converter comprising: a third generation unit that drives the switch unit on and off by a pulse;
The DC / DC converter, wherein the voltage supply unit supplies a square pulse voltage as the drive pulse voltage to the third generation unit.
前記電圧供給手段は、前記第1の生成手段により兼用され、
前記駆動パルス用電圧は、前記オンタイミングパルスにより兼用されることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。
The voltage supply unit is shared by the first generation unit,
The DC / DC converter according to claim 1, wherein the drive pulse voltage is shared by the ON timing pulse.
前記スイッチ手段は、電流共振スイッチとして構成され、
前記第2の生成手段は、前記電流共振スイッチの共振用リアクトルを流れる共振電流が零以下となる期間に前記オフタイミングパルスを前記第3の生成手段に供給することで、前記スイッチ手段を零電流スイッチングさせ、
前記第1の生成手段は、前記共振電流が零以上となる期間よりも大きいパルス幅の前記オンタイミングパルスを生成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のDC/DCコンバータ。
The switch means is configured as a current resonance switch,
The second generating means supplies the off-timing pulse to the third generating means during a period in which the resonance current flowing through the resonance reactor of the current resonance switch is equal to or less than zero, so that the switch means has a zero current. Switching,
3. The DC / DC converter according to claim 1, wherein the first generation unit generates the on-timing pulse having a pulse width larger than a period during which the resonance current is zero or more. 4.
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