[go: up one dir, main page]

JP2011130521A - Dc-dc converter - Google Patents

Dc-dc converter Download PDF

Info

Publication number
JP2011130521A
JP2011130521A JP2009283634A JP2009283634A JP2011130521A JP 2011130521 A JP2011130521 A JP 2011130521A JP 2009283634 A JP2009283634 A JP 2009283634A JP 2009283634 A JP2009283634 A JP 2009283634A JP 2011130521 A JP2011130521 A JP 2011130521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
primary
secondary side
section
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009283634A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Narukawa
健一 成川
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2009283634A priority Critical patent/JP2011130521A/en
Publication of JP2011130521A publication Critical patent/JP2011130521A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】4象限動作に対応可能な高効率のDCDCコンバータを提供する。
【解決手段】絶縁トランスの1次側に1次側電源を接続し、2次側に第1負荷を接続するDCDCコンバータであって、ブリッジ形状の1次側スイッチ群と、一端が共通電位点に接続された第1負荷の他端と接続するインダクタと、絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側とインダクタとを接続する2次側第1スイッチと、絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と共通電位点とを接続する2次側第2スイッチと、絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側とインダクタとを接続する2次側第3スイッチと、絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と共通電位点とを接続する2次側第4スイッチと、1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備える。
【選択図】図1
A high-efficiency DCDC converter capable of supporting four-quadrant operation is provided.
A DCDC converter in which a primary power source is connected to a primary side of an isolation transformer and a first load is connected to a secondary side, the bridge-shaped primary side switch group and one end having a common potential point. An inductor connected to the other end of the first load connected to the first side, a secondary side first switch connecting the first polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor, and a secondary side winding of the isolation transformer A secondary second switch for connecting the first polarity side of the wire and the common potential point, a secondary third switch for connecting the second polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor, and insulation Control for generating a pulse wave that opens and closes each switch on the primary side and each switch on the secondary side, the fourth switch on the secondary side that connects the second polarity side of the secondary winding of the transformer and the common potential point A part.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は電源装置に関し、特に、計測用電源に適した4象限動作に対応可能な高効率のDCDCコンバータに関する。   The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a high-efficiency DCDC converter that can cope with a four-quadrant operation suitable for a measurement power supply.

電源装置として、絶縁型DCDCコンバータが広く普及している。図20は、絶縁型DCDCコンバータの1種である一般的なフルブリッジ全波整流型コンバータの従来の構成を示す図である。本図に示すフルブリッジ全波整流型コンバータは、1次側電源1と、電圧安定化のためのバイパスコンデンサ2と、それぞれMOS−FET等で構成され、ブリッジ形状に接続された第1スイッチ3a、第2スイッチ3b、第3スイッチ3c、第4スイッチ3dと、絶縁トランス4と、全波整流を行なうダイオードブリッジ5を構成する第1ダイオード5a、第2ダイオード5b、第3ダイオード5c、第4ダイオード5dと、バイパスコンデンサ6と、負荷7と、制御部8とを備えている。   Insulated DCDC converters are widely used as power supply devices. FIG. 20 is a diagram showing a conventional configuration of a general full-bridge full-wave rectification type converter that is one type of insulated DCDC converter. The full-bridge full-wave rectification type converter shown in this figure is composed of a primary power source 1, a bypass capacitor 2 for voltage stabilization, a MOS-FET, etc., and a first switch 3a connected in a bridge shape. , Second switch 3b, third switch 3c, fourth switch 3d, isolation transformer 4, and first diode 5a, second diode 5b, third diode 5c, fourth diode constituting diode bridge 5 for full-wave rectification. A diode 5d, a bypass capacitor 6, a load 7, and a control unit 8 are provided.

1次側電源1とバイパスコンデンサ2とは、並列に接続されていて、これらの正極性側には、絶縁トランス4の1次側巻線の第1極性側への入力を切り替える第1スイッチ3aと、絶縁トランス4の1次側巻線の第2極性側への入力を切り替える第3スイッチ3cとが並列に接続されている。負極性側は、第1の共通電位点に接続されており、絶縁トランス4の1次側巻線の第1極性側への入力を切り替える第2スイッチ3bと、絶縁トランス4の1次側巻線の第2極性側への入力を切り替える第4スイッチ3dとが並列に接続されている。   The primary power source 1 and the bypass capacitor 2 are connected in parallel, and the first switch 3a for switching the input to the first polarity side of the primary winding of the insulation transformer 4 is connected to these positive polarity sides. And a third switch 3c for switching the input to the second polarity side of the primary winding of the insulating transformer 4 is connected in parallel. The negative polarity side is connected to the first common potential point, the second switch 3b for switching the input to the first polarity side of the primary side winding of the isolation transformer 4, and the primary side winding of the isolation transformer 4 A fourth switch 3d for switching the input to the second polarity side of the line is connected in parallel.

絶縁トランス4の2次側巻線には、第1極性側が正極となる向きで全波整流を行なうダイオードブリッジ5に、バイパスコンデンサ6と負荷7とが並列に接続されている。負荷7の負極性側およびバイパスコンデンサ6の他端は第2の共通電位点に接続されている。   A bypass capacitor 6 and a load 7 are connected in parallel to the secondary winding of the insulating transformer 4 to a diode bridge 5 that performs full-wave rectification in a direction in which the first polarity side is positive. The negative polarity side of the load 7 and the other end of the bypass capacitor 6 are connected to a second common potential point.

制御部8は、負荷7の端部の電圧をセンスして、負荷7の端部の電圧が一定になるように、各スイッチ3a〜3dを周期的に開閉するパルス波形を発生する。なお、以下において、負荷7の端部の電圧をセンスするためのセンス線の表示および説明は省略する。   The control unit 8 senses the voltage at the end of the load 7 and generates a pulse waveform that periodically opens and closes the switches 3a to 3d so that the voltage at the end of the load 7 becomes constant. In the following, the display and description of the sense line for sensing the voltage at the end of the load 7 are omitted.

図21は、2次側の回路が別方式になっている従来の全波整流型コンバータの構成を示す図である。本図の例では、2次側巻線に中間タップを持つ絶縁トランス41を用いる。1次側巻線側の構成は、図20に示した例と同様である。   FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a conventional full-wave rectifying converter in which the secondary side circuit is of another type. In the example of this figure, an insulating transformer 41 having an intermediate tap on the secondary winding is used. The configuration on the primary winding side is the same as the example shown in FIG.

絶縁トランス41の2次側巻線の第1極性側および第2極性側には、それぞれダイオード42、ダイオード43のアノードが接続され、両ダイオードのカソードは平滑用インダクタ44に接続されている。平滑用インダクタ44の他端には、バイパスコンデンサ45と負荷46とが並列に接続されている。負荷7の負極性側およびバイパスコンデンサ45の他端は絶縁トランス41の中間タップに接続されるとともに、第2の共通電位点に接続されている。   The anodes of the diode 42 and the diode 43 are connected to the first polarity side and the second polarity side of the secondary winding of the insulating transformer 41, respectively, and the cathodes of both diodes are connected to the smoothing inductor 44. A bypass capacitor 45 and a load 46 are connected in parallel to the other end of the smoothing inductor 44. The negative polarity side of the load 7 and the other end of the bypass capacitor 45 are connected to the intermediate tap of the insulating transformer 41 and to the second common potential point.

図22に、図20および図21に示した従来の絶縁型全波整流コンバータにおける第1スイッチ3a、第2スイッチ3b、第3スイッチ3c、第4スイッチ3dの動作例を示す。それぞれのスイッチ3a〜3dは、デューティ比50%の周期パルスでオン/オフを繰り返しており、第2スイッチ3bは第1スイッチ3aの反転動作となっており、第4スイッチ3dは第3スイッチ3cの反転動作となっている。   FIG. 22 shows an operation example of the first switch 3a, the second switch 3b, the third switch 3c, and the fourth switch 3d in the conventional insulated full-wave rectifier converter shown in FIGS. Each of the switches 3a to 3d is repeatedly turned on / off with a periodic pulse having a duty ratio of 50%, the second switch 3b is an inversion operation of the first switch 3a, and the fourth switch 3d is the third switch 3c. Inversion operation.

第1スイッチ3aと、第3スイッチ3cとの駆動パルスの位相差が180度のときに電力変換率が最大となるが、制御部8が駆動パルスの位相をずらすことで電力変換率を制御できるようになっている。   The power conversion rate is maximized when the phase difference between the drive pulses of the first switch 3a and the third switch 3c is 180 degrees, but the control unit 8 can control the power conversion rate by shifting the phase of the drive pulse. It is like that.

特開平10−191624号公報JP-A-10-191624

上述の絶縁型DCDCコンバータは、回路損失が少なく高効率であることから電源装置として広く普及しているが、2次側の整流にダイオードを用いているため、単方向の電圧・電流の発生しか行なうことができない。   The above-described isolated DCDC converter is widely used as a power supply device because of its low circuit loss and high efficiency. However, since a diode is used for rectification on the secondary side, only unidirectional voltage / current generation occurs. I can't do it.

このため、正負両極性の電圧の発生と、正負両極性の電流方向への対応が求められる4象限動作が必要な計測用電源としての使用には適さなかった。   For this reason, it is not suitable for use as a measurement power source that requires the generation of positive and negative polarities and the four-quadrant operation required to deal with positive and negative polarities in the current direction.

例えば、従来の絶縁型DCDCコンバータでは、半導体試験装置でウェハの検査にあたり、トランジスタや抵抗などに直流電圧を加えたときにどれだけの電流が流れるかという基本特性を測定するために、電圧を横軸に取って電流を縦軸に取った平面における、すべての正負の組み合わせを対象とした4象限動作への対応が求められるパラメトリックメジャメントユニット(PMU)用電源等への適用は困難である。   For example, in a conventional insulation type DCDC converter, when a semiconductor test apparatus inspects a wafer, a voltage is applied in order to measure a basic characteristic of how much current flows when a DC voltage is applied to a transistor or a resistor. It is difficult to apply to a parametric measurement unit (PMU) power source or the like that is required to cope with four-quadrant operations for all positive and negative combinations in a plane with the current taken along the axis.

そこで、本発明は、4象限動作に対応可能な高効率のDCDCコンバータを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a high-efficiency DCDC converter that can cope with four-quadrant operation.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様であるDCDCコンバータは、絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの1次側に1次側電源を接続し、前記絶縁トランスの2次側に第1負荷を接続するDCDCコンバータであって、負極性側が第1共通電位点に接続された前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側とを接続する1次側第1スイッチと、前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第2スイッチと、前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側とを接続する1次側第3スイッチと、前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第4スイッチと、一端が第2共通電位点に接続された前記第1負荷の他端と接続するインダクタと、前記絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と前記インダクタとを接続する2次側第1スイッチと、前記絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と前記第2共通電位点とを接続する2次側第2スイッチと、前記絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と前記インダクタとを接続する2次側第3スイッチと、前記絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と前記第2共通電位点とを接続する2次側第4スイッチと、前記1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the DCDC converter according to the first aspect of the present invention has an insulating transformer, a primary power source is connected to the primary side of the insulating transformer, and the secondary side of the insulating transformer is connected. A DCDC converter for connecting a first load, wherein a negative polarity side is connected to a first common potential point and a positive polarity side of the primary power supply and a first polarity side of a primary winding of the isolation transformer are connected. A primary side first switch to be connected, a primary side second switch for connecting the first polarity side of the primary side winding of the isolation transformer and the first common potential point, and a positive electrode of the primary side power source A primary side third switch for connecting the active side and the second polarity side of the primary side winding of the isolation transformer, the second polarity side of the primary side winding of the isolation transformer and the first common potential point A primary side fourth switch for connecting the first and second terminals before one end is connected to the second common potential point An inductor connected to the other end of the first load, a secondary first switch connecting the first polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor, and a secondary winding of the isolation transformer A second secondary switch that connects the first polarity side of the second transformer to the second common potential point, and a second secondary switch that connects the second polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor. A switch, a secondary side fourth switch for connecting the second polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the second common potential point, the primary side switch, and the secondary side switch And a control unit for generating a pulse wave for opening and closing.

ここで、前記制御部は、前記1次側第2スイッチが前記1次側第1スイッチの反転動作となり、前記1次側第4スイッチが前記1次側第3スイッチの反転動作となるように制御し、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オンになっている区間をA区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、A区間とD区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第2状態にし、B区間とC区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび2次側第4スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第1状態にすることができる。   Here, the control unit is configured so that the primary side second switch performs the reversing operation of the primary side first switch, and the primary side fourth switch performs the reversing operation of the primary side third switch. A section in which both the primary side first switch and the primary side third switch are on is referred to as section A, and the primary side first switch is on and the primary side third switch is on. The section in which the primary side first switch and the primary side third switch are both off are referred to as the C section, and the primary side first switch Is the section where the primary third switch is turned on and is referred to as section D, the first state is either on / off, and the second state is different from the first state, During the period corresponding to the A section and the D section, the secondary side first switch and the front switch The secondary side fourth switch is set to the first state, the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the second state, and during the period corresponding to the B section and the C section, the secondary side second switch One switch and the secondary side fourth switch can be set to the second state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch can be set to the first state.

あるいは、A区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第2状態にし、B区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第2状態にし、C区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第1状態にし、D区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第1状態にするようにしてもよい。   Alternatively, during the period corresponding to section A, the secondary side first switch and the secondary side second switch are set to the first state, and the secondary side third switch and the secondary side fourth switch are set to the second state. During the period corresponding to section B, the secondary side first switch and the secondary side fourth switch are set to the first state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the first state. During the period corresponding to section C, the secondary side first switch and the secondary side second switch are set to the second state, and the secondary side third switch and the secondary side fourth switch are The secondary side first switch and the secondary side fourth switch are set to the second state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the first state during a period corresponding to the D section. May be in the first state.

上記課題を解決するため、本発明の第の態様であるDCDCコンバータは、中間タップを備えた絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの1次側に1次側電源を接続し、前記絶縁トランスの2次側に第1負荷を接続するDCDCコンバータであって、負極性側が第1共通電位点に接続された前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側とを接続する1次側第1スイッチと、前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第2スイッチと、前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側とを接続する1次側第3スイッチと、前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第4スイッチと、一端が第2共通電位点および前記中間タップに接続された前記第1負荷の他端と接続するインダクタと、前記絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と前記インダクタとを接続する2次側第1スイッチと、前記絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と前記インダクタとを接続する2次側第2スイッチと、前記中間タップと前記インダクタとを接続する2次側第3スイッチと、前記1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a DCDC converter according to a first aspect of the present invention includes an insulating transformer having an intermediate tap, and a primary power source is connected to a primary side of the insulating transformer, A DC-DC converter for connecting a first load to a secondary side, wherein a negative polarity side is connected to a first common potential point, a positive polarity side of the primary power supply and a first winding of a primary side winding of the isolation transformer. A primary-side first switch that connects the polarity side, a primary-side second switch that connects the first polarity side of the primary-side winding of the isolation transformer and the first common potential point, and the primary A primary third switch for connecting a positive polarity side of the power supply to a second polarity side of the primary winding of the isolation transformer, a second polarity side of the primary winding of the isolation transformer and the first polarity A fourth switch on the primary side that connects the first common potential point and a second common potential at one end. And an inductor connected to the other end of the first load connected to the intermediate tap, a secondary first switch connecting the inductor and the first polarity side of the secondary winding of the isolation transformer, A secondary second switch for connecting the second polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor, a secondary third switch for connecting the intermediate tap and the inductor, and the primary And a controller for generating a pulse wave for opening and closing each switch on the secondary side and each switch on the secondary side.

ここで、前記制御部は、A区間とD区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにし、B区間とC区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにすることができる。   Here, the control unit sets the secondary side first switch to the first state, sets the secondary side second switch to the second state, and outputs the secondary side during the period corresponding to the A section and the D section. The third switch is turned off, and the secondary side first switch is set in the second state, the secondary side second switch is set in the first state, and the secondary side 3 switches can be turned off.

あるいは、A区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチをオフにし、前記2次側第3スイッチをオンにし、B区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにし、C区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチをオフにし、前記2次側第3スイッチをオンにし、D区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにするようにしてもよい。   Alternatively, during the period corresponding to the A section, the secondary side first switch and the secondary side second switch are turned off, the secondary side third switch is turned on, and during the period corresponding to the B section, The secondary side first switch is set to the first state, the secondary side second switch is set to the second state, the secondary side third switch is turned off, and during the period corresponding to section C, the secondary side The first switch and the secondary side second switch are turned off, the secondary side third switch is turned on, and during the period corresponding to section D, the secondary side first switch is set to the second state, and the 2 The secondary second switch may be in the first state, and the secondary third switch may be turned off.

さらに、前記1次側第3スイッチおよび前記1次側第4スイッチをコンデンサに置き換え、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をAC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、前記制御部は、AC区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチをオフにし、前記2次側第3スイッチをオンにし、B区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにし、D区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにするようにしてもよい。   Further, the primary side third switch and the primary side fourth switch are replaced with capacitors, and a section where both the primary side first switch and the primary side third switch are off is defined as an AC section. The section in which the primary first switch is on and the primary third switch is off is referred to as section B, and the primary first switch is off and the primary third switch is off. When the section that is turned on is referred to as section D, the first state is either on / off, and the second state is different from the first state, the control unit is a period corresponding to the AC section. The secondary side first switch and the secondary side second switch are turned off, the secondary side third switch is turned on, and the secondary side first switch is turned on during the period corresponding to the B section. In the first state, the secondary side second switch is in the second state. The secondary side third switch is turned off, the secondary side first switch is set to the second state, the secondary side second switch is set to the first state during the period corresponding to the section D, and the 2 The secondary third switch may be turned off.

いずれの場合も、前記1次側電源と並列に接続された第2負荷をさらに備えることができる。また、前記1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを絶縁するためのアイソレータをさらに備えるようにしてもよい。   In either case, it can further comprise a second load connected in parallel with the primary power source. Further, an isolator for insulating each of the primary side switch and the secondary side switch may be further provided.

本発明によれば、4象限動作に対応可能な高効率のDCDCコンバータが提供される。   According to the present invention, a high-efficiency DCDC converter capable of supporting four-quadrant operation is provided.

本発明の第1実施例である電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power supply device which is 1st Example of this invention. 第1実施例において、第1負荷に正の電圧を与え、電流が負荷に流れ込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。FIG. 6 is a timing diagram illustrating a control operation of the control unit when a positive voltage is applied to the first load and current flows into the load in the first embodiment. B区間とC区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to B area and C area. A区間とD区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to A area and D area. 第1実施例において、正の電圧を発生する第1負荷から電流を吸い込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。In 1st Example, it is a timing diagram explaining the control operation | movement of the control part in the case of sucking an electric current from the 1st load which generate | occur | produces a positive voltage. A区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to A area. B区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to B area. C区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to C area. D区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to D area. 本発明の第2実施例である電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power supply device which is 2nd Example of this invention. 第2実施例において、第1負荷に正の電圧を与え、電流が負荷に流れ込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。In 2nd Example, it is a timing diagram explaining the control operation | movement of a control part when a positive voltage is given to 1st load and an electric current flows into load. B区間とC区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to B area and C area. A区間とD区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to A area and D area. 第2実施例において、正の電圧を発生する第1負荷から電流を吸い込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。In 2nd Example, it is a timing diagram explaining the control operation | movement of the control part in the case of drawing in an electric current from the 1st load which generate | occur | produces a positive voltage. A区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to A area. B区間とC区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to B area and C area. D区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the electric current during the period corresponded to D area. 電源装置の別構成を示す図である。It is a figure which shows another structure of a power supply device. 別構成における制御部の制御動作について説明するタイミング図である。It is a timing diagram explaining control operation of a control part in another composition. 絶縁型DCDCコンバータの1種である一般的なフルブリッジ全波整流型コンバータの従来の構成を示す図である。It is a figure which shows the conventional structure of the general full bridge full wave rectification type | mold converter which is 1 type of an insulation type DCDC converter. 2次側の回路が別方式になっている従来の全波整流型コンバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional full wave rectification type | mold converter in which the circuit of the secondary side is another system. 従来のコンバータにおける第1スイッチ、第2スイッチ、第3スイッチ、第4スイッチの動作例を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the operation example of the 1st switch in a conventional converter, a 2nd switch, a 3rd switch, and a 4th switch.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
<第1実施例>
図1は、本発明の第1実施例である電源装置の構成を示す図である。本図に示す電源装置は、1次側電源11と、電圧安定化のためのバイパスコンデンサ12と、それぞれMOS−FET等で構成され、ブリッジ形状に接続された1次側第1スイッチ13a、1次側第2スイッチ13b、1次側第3スイッチ13c、1次側第4スイッチ13dと、絶縁トランス14と、それぞれMOS−FET等で構成され、ブリッジ形状に接続された2次側第1スイッチ15a、2次側第2スイッチ15b、2次側第3スイッチ15c、2次側第4スイッチ15dと、インダクタ16と、バイパスコンデンサ17と、第1負荷18と、制御部19と、絶縁用アイソレータ20と、第2負荷21とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention. The power supply device shown in the figure includes a primary side power switch 11, a bypass capacitor 12 for voltage stabilization, and a primary side first switch 13a, Secondary side first switch 13b, primary side third switch 13c, primary side fourth switch 13d, insulating transformer 14, and secondary side first switch each configured by a MOS-FET or the like and connected in a bridge shape 15a, secondary side second switch 15b, secondary side third switch 15c, secondary side fourth switch 15d, inductor 16, bypass capacitor 17, first load 18, control unit 19, and isolator for insulation 20 and a second load 21.

1次側電源11とバイパスコンデンサ12とは、並列に接続されていて、これらの正極性側には、絶縁トランス14の1次側巻線の第1極性側への入力を切り替える1次側第1スイッチ13aと、絶縁トランス14の1次側巻線の第2極性側への入力を切り替える1次側第3スイッチ13cとが並列に接続されている。負極性側は、第1の共通電位点に接続されており、絶縁トランス14の1次側巻線の第1極性側への入力を切り替える1次側第2スイッチ13bと、絶縁トランス14の1次側巻線の第2極性側への入力を切り替える1次側第4スイッチ13dとが並列に接続されている。さらに、1次側電源11と並列に、第2負荷21が接続されている。第2負荷21は、2次側の第1負荷18から回生された電力を消費するために用いられる。   The primary side power supply 11 and the bypass capacitor 12 are connected in parallel, and on the positive polarity side, the primary side switch that switches the input to the first polarity side of the primary side winding of the insulation transformer 14 is connected. 1 switch 13a and the primary 3rd switch 13c which switches the input to the 2nd polarity side of the primary side coil of insulation transformer 14 are connected in parallel. The negative polarity side is connected to the first common potential point, and the primary side second switch 13b for switching the input to the first polarity side of the primary side winding of the insulation transformer 14; A primary side fourth switch 13d for switching input to the second polarity side of the secondary winding is connected in parallel. Further, a second load 21 is connected in parallel with the primary power supply 11. The second load 21 is used to consume power regenerated from the first load 18 on the secondary side.

絶縁トランス4の2次側巻線の第1極性側は、2次側第1スイッチ15aを介してインダクタ16が接続され、2次側第2スイッチ15bを介して第2の共通電位点に接続されている。第2極性側は、2次側第3スイッチ15cを介してインダクタ16の同端が接続され、2次側第4スイッチ15dを介して第2の共通電位点に接続されている。インダクタ16の他端には、バイパスコンデンサ17と第1負荷18とが並列に接続されている。第1負荷18の他端およびバイパスコンデンサ17の他端は第2の共通電位点に接続されている。   The inductor 16 is connected to the first polarity side of the secondary winding of the isolation transformer 4 via the secondary first switch 15a, and is connected to the second common potential point via the secondary second switch 15b. Has been. The second polarity side is connected to the same end of the inductor 16 via the secondary side third switch 15c, and is connected to the second common potential point via the secondary side fourth switch 15d. A bypass capacitor 17 and a first load 18 are connected in parallel to the other end of the inductor 16. The other end of the first load 18 and the other end of the bypass capacitor 17 are connected to a second common potential point.

制御部19は、1次側の各スイッチ13a〜13dおよび2次側の各スイッチ15a〜15dを開閉するパルス波形を発生する。制御部19は、第1負荷18の端部の電圧あるいは第1負荷18に流れる電流をセンスして、パルス波形の位相、デューティ比を制御する。なお、上述のように、センス線の図示は省略している。   The controller 19 generates a pulse waveform that opens and closes the primary switches 13a to 13d and the secondary switches 15a to 15d. The control unit 19 senses the voltage at the end of the first load 18 or the current flowing through the first load 18 and controls the phase and duty ratio of the pulse waveform. As described above, the sense lines are not shown.

制御部19と2次側の各スイッチ15a〜15dとの間には、1次側と2次側との絶縁を確保するためのアイソレータ20が備えられている。ただし、アイソレータ20は、制御部19と1次側の各スイッチ13a〜13dとの間に設けるようにしてもよい。   An isolator 20 for ensuring insulation between the primary side and the secondary side is provided between the controller 19 and each of the switches 15a to 15d on the secondary side. However, the isolator 20 may be provided between the control unit 19 and the primary side switches 13a to 13d.

次に、第1実施例における電源装置の動作について説明する。制御部19は、1次側の各スイッチ13a〜13dについては、従来と同様の制御を行なう。すなわち、1次側の各スイッチ13a〜13dは、デューティ比50%の周期パルスでオン/オフを繰り返しており、1次側第2スイッチ13bは1次側第1スイッチ13aの反転動作となっており、1次側第4スイッチ13dは1次側第3スイッチ13cの反転動作となっている。   Next, the operation of the power supply device in the first embodiment will be described. The control unit 19 performs the same control as that for the conventional switches 13a to 13d on the primary side. That is, the primary side switches 13a to 13d are repeatedly turned on / off by a periodic pulse with a duty ratio of 50%, and the primary side second switch 13b is an inversion operation of the primary side first switch 13a. The primary side fourth switch 13d is inversion operation of the primary side third switch 13c.

1次側第1スイッチ13aと、1次側第3スイッチ13cとの駆動パルスの位相差が180度のときに電力変換率が最大となるが、制御部19がパルスの位相をずらすことで電力変換率を制御できるようになっている。   The power conversion rate is maximized when the phase difference between the drive pulses of the primary side first switch 13a and the primary side third switch 13c is 180 degrees. The conversion rate can be controlled.

ここで、1次側第1スイッチ13aと1次側第3スイッチ13cとが両方オンになっている区間をA区間と称し、1次側第1スイッチ13aがオンで1次側第3スイッチ13cがオフになっている区間をB区間と称し、1次側第1スイッチ13aと1次側第3スイッチ13cとが両方オフになっている区間をC区間と称し、1次側第1スイッチ13aがオフで1次側第3スイッチ13cがオンになっている区間をD区間と称するものとする。   Here, a section in which both the primary side first switch 13a and the primary side third switch 13c are on is referred to as section A, and the primary side first switch 13a is on and the primary side third switch 13c is on. Is a section B, and a section in which both the primary first switch 13a and the primary third switch 13c are both off is referred to as a section C, and the primary first switch 13a. A section in which is turned off and the primary third switch 13c is turned on is referred to as a D section.

本実施例において制御部19は、第1負荷18に電流が流れ込む場合と、第1負荷18から電流を吸い込む場合とで2次側の各スイッチ15a〜15dを開閉するタイミングを変更する。
<1−1>
まず、第1負荷18に正の電圧を与え、第1負荷18に電流が流れ込む場合の制御部19の制御動作について図2のタイミング図を参照して説明する。第1負荷18に正の電圧を与え、第1負荷18に電流が負荷に流れ込む場合は、例えば、第1負荷18として一般的な電力を消費する負荷を用いた場合や、第1負荷18として電池を用いたときに充電を行なう場合等が該当する。
In the present embodiment, the control unit 19 changes the timing for opening and closing each of the secondary switches 15 a to 15 d depending on whether the current flows into the first load 18 or when the current is sucked from the first load 18.
<1-1>
First, a control operation of the control unit 19 when a positive voltage is applied to the first load 18 and a current flows into the first load 18 will be described with reference to the timing chart of FIG. When a positive voltage is applied to the first load 18 and a current flows into the first load 18, for example, when a load that consumes general power is used as the first load 18, or as the first load 18 For example, charging is performed when a battery is used.

B区間とC区間に相当する期間中は、図2に示すように、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオンにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオフにする。   During the period corresponding to the B section and the C section, as shown in FIG. 2, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned on, and the secondary side second switch 15b and the secondary side second switch 3 Switch 15c is turned off.

図3にこのときの電流の流れを示す。なお、1次側の電流の流れは、B区間を示している。本期間では、絶縁トランス14の1次側巻線の第1極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス14の2次側巻線の第1極性側に正の電圧が誘起され、2次側第1スイッチ15aにより第1負荷18に正の電圧を与えることになり、第1負荷18に電流が流れ込む。   FIG. 3 shows the current flow at this time. Note that the current flow on the primary side indicates the B section. During this period, a positive voltage is induced on the first polarity side of the secondary winding of the insulating transformer 14 by the pulse voltage with the first polarity of the primary winding of the insulating transformer 14 being the positive side. A positive voltage is applied to the first load 18 by the first side switch 15 a, and current flows into the first load 18.

A区間とD区間に相当する期間中は、図2に示すように、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオフにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオンにする。   During the period corresponding to the A section and the D section, as shown in FIG. 2, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned off, and the secondary side second switch 15b and the secondary side first switch are turned off. 3 Switch 15c is turned on.

図4にこのときの電流の流れを示す。なお、1次側の電流の流れは、D区間を示している。本期間では、絶縁トランス14の1次側巻線の第2極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス14の2次側巻線の第2極性側に正の電圧が誘起され、2次側第1スイッチ15cにより第1負荷18に正の電圧を与えることになり、第1負荷18に電流が流れ込む。   FIG. 4 shows the current flow at this time. The primary current flow indicates the D section. During this period, a positive voltage is induced on the second polarity side of the secondary winding of the insulating transformer 14 by the pulse voltage with the second polarity of the primary winding of the insulating transformer 14 being the positive side. A positive voltage is applied to the first load 18 by the first side switch 15 c, and a current flows into the first load 18.

制御部19がこれらの動作を繰り返すことにより、第1負荷18に継続的に電流が流れ込むことになる。本動作は、従来においてダイオードブリッジ5が行なっていた全波整流動作を、2次側スイッチ15a〜15dのオン/オフ切り替えで行なっているとみなすことができる。   When the control unit 19 repeats these operations, a current continuously flows into the first load 18. This operation can be regarded as performing the full-wave rectification operation conventionally performed by the diode bridge 5 by switching the secondary side switches 15a to 15d on / off.

なお、第1負荷18に負の電圧を与え、第1負荷18に電流が流れ込む場合については、2次側の各スイッチ15a〜15dのオン/オフ制御を逆にすればよい。すなわち、B区間とC区間に相当する期間中に、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオフにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオンにする。また、A区間とD区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオンにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオフにする。   In addition, what is necessary is just to reverse on / off control of each switch 15a-15d of a secondary side about the case where a negative voltage is given to the 1st load 18 and an electric current flows into the 1st load 18. FIG. That is, during the period corresponding to the B section and the C section, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned off, and the secondary side second switch 15b and the secondary side third switch 15c are turned on. To. During the period corresponding to the A section and the D section, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned on, and the secondary side second switch 15b and the secondary side third switch 15c are turned off. To.

したがって、第1負荷18に電流が流れ込む場合において、第1負荷18に正負のいずれの電圧も与えることができることになる。
<1−2>
次に、第1実施例において、正電圧を発生する第1負荷18から電流を吸い込む場合の制御部19の制御動作について図5のタイミング図を参照して説明する。第1負荷18から電流を吸い込む場合は、例えば、第1負荷18として電力を供給する電池を用いたときに放電を行なう場合や、第1負荷18に、より高圧の別電源が接続されている場合等が該当する。
Therefore, when a current flows into the first load 18, both positive and negative voltages can be applied to the first load 18.
<1-2>
Next, in the first embodiment, a control operation of the control unit 19 when current is sucked from the first load 18 that generates a positive voltage will be described with reference to the timing chart of FIG. In the case of sucking current from the first load 18, for example, when discharging a battery that supplies power as the first load 18, or a higher-voltage separate power source is connected to the first load 18. This is the case.

A区間に相当する期間中は、図5に示すように、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第2スイッチ15bをオンにし、2次側第3スイッチ15cおよび2次側第4スイッチ15dをオフにする。   During the period corresponding to section A, as shown in FIG. 5, the secondary side first switch 15a and the secondary side second switch 15b are turned on, the secondary side third switch 15c and the secondary side fourth switch 15d. Turn off.

図6にこのときの電流の流れを示す。第1負荷18から供給されたエネルギーは、インダクタ16に蓄積されることになる。   FIG. 6 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 18 is stored in the inductor 16.

B区間に相当する期間中は、図5に示すように、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオンにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオフにする。   During the period corresponding to section B, as shown in FIG. 5, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned on, the secondary side second switch 15b and the secondary side third switch 15c. Turn off.

図7にこのときの電流の流れを示す。第1負荷18から供給されたエネルギーと、インダクタ16に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス14を介して絶縁トランス14の第1極性側が正となる方向で、1次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、1次側第1スイッチ13aを介して第2負荷21により消費される。   FIG. 7 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 18 and the energy accumulated in the inductor 16 are regenerated to the primary side through the insulating transformer 14 in the direction in which the first polarity side of the insulating transformer 14 becomes positive. . The regenerated energy is consumed by the second load 21 via the primary side first switch 13a.

C区間に相当する期間中は、図5に示すように、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第2スイッチ15bをオフにし、2次側第3スイッチ15cおよび2次側第4スイッチ15dをオンにする。   During the period corresponding to section C, as shown in FIG. 5, the secondary side first switch 15a and the secondary side second switch 15b are turned off, the secondary side third switch 15c and the secondary side fourth switch 15d. Turn on.

図8にこのときの電流の流れを示す。第1負荷18から供給されたエネルギーは、再びインダクタ16に蓄積されることになる。   FIG. 8 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 18 is stored in the inductor 16 again.

D区間に相当する期間中は、図5に示すように、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオフにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオンにする。   During the period corresponding to section D, as shown in FIG. 5, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned off, the secondary side second switch 15b and the secondary side third switch 15c. Turn on.

図9にこのときの電流の流れを示す。第1負荷18から供給されたエネルギーと、インダクタ16に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス14を介して絶縁トランス14の第2極性側が正となる方向で、1次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、1次側第3スイッチ13cを介して第2負荷21により消費される。   FIG. 9 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 18 and the energy accumulated in the inductor 16 are regenerated to the primary side through the insulating transformer 14 in the direction in which the second polarity side of the insulating transformer 14 becomes positive. . The regenerated energy is consumed by the second load 21 via the primary third switch 13c.

制御部19がこれらの動作を繰り返すことにより、第1負荷18から継続的に電流を吸い込むことになる。このように、第1負荷18が電力を供給する負荷の場合であっても、その電力を1次側に回生することで、定電流あるいは定電圧での動作が可能となる。   When the control unit 19 repeats these operations, the current is continuously sucked from the first load 18. As described above, even when the first load 18 is a load that supplies electric power, it is possible to operate at a constant current or a constant voltage by regenerating the electric power to the primary side.

この場合の電流値あるいは電圧値の調整は、A区間、B区間、C区間、D区間を決定するパルスの位相、デューティ比を調整することで行なうことができる。なお、第1負荷18から電流を吸い込む場合の制御は、図6と図7とに対応したA区間とB区間の動作、あるいは、図8と図9とに対応したC区間とD区間の動作を繰り返すことでも可能であるが、絶縁トランス14の偏磁の問題から、上述の動作とすることが好ましい。   The adjustment of the current value or voltage value in this case can be performed by adjusting the phase and duty ratio of the pulses that determine the A section, B section, C section, and D section. The control when the current is sucked from the first load 18 is performed in the operation of the A section and the B section corresponding to FIGS. 6 and 7, or the operation of the C section and the D section corresponding to FIGS. It is also possible to repeat the above, but it is preferable to perform the above-mentioned operation from the problem of the demagnetization of the insulating transformer 14.

なお、負電圧を発生する第1負荷18から電流を吸い込む場合については、2次側の各スイッチ15a〜15dのオン/オフ制御を逆にすればよい。   In addition, what is necessary is just to reverse on / off control of each switch 15a-15d of a secondary side about the case where an electric current is suck | inhaled from the 1st load 18 which generate | occur | produces a negative voltage.

すなわち、A区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第2スイッチ15bをオフにし、2次側第3スイッチ15cおよび2次側第4スイッチ15dをオンにする。B区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオフにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオンにする。C区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第2スイッチ15bをオンにし、2次側第3スイッチ15cおよび2次側第4スイッチ15dをオフにする。D区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ15aおよび2次側第4スイッチ15dをオンにし、2次側第2スイッチ15bおよび2次側第3スイッチ15cをオフにする。   That is, during the period corresponding to section A, the secondary side first switch 15a and the secondary side second switch 15b are turned off, and the secondary side third switch 15c and the secondary side fourth switch 15d are turned on. During the period corresponding to the B section, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned off, and the secondary side second switch 15b and the secondary side third switch 15c are turned on. During the period corresponding to section C, the secondary side first switch 15a and the secondary side second switch 15b are turned on, and the secondary side third switch 15c and the secondary side fourth switch 15d are turned off. During the period corresponding to section D, the secondary side first switch 15a and the secondary side fourth switch 15d are turned on, and the secondary side second switch 15b and the secondary side third switch 15c are turned off.

したがって、第1負荷18から電流を吸い込む場合において、第1負荷18が正負のいずれの電圧にも対応することができる。このように、第1実施例における電源装置は、4象限動作を実現することができる。なお、第2負荷21を単に電力を消費する負荷ではなく、電力回生回路とし、回生された電力をシステム電源、あるいは、ライン電源等に回生するようにすると、装置全体の低消費電力化を実現することができる。
<第2実施例>
次に、本発明の第2実施例について説明する。図10は、本発明の第2実施例である電源装置の構成を示す図である。第2実施例では、2次側巻線に中間タップを持つ絶縁トランス51を用いる。1次側巻線側の構成は、第1実施例と同様である。
Therefore, when the current is sucked from the first load 18, the first load 18 can cope with both positive and negative voltages. As described above, the power supply device according to the first embodiment can realize the four-quadrant operation. If the second load 21 is not a load that simply consumes power, but is a power regenerative circuit, and the regenerated power is regenerated to a system power supply or a line power supply, the overall power consumption of the apparatus is reduced. can do.
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, an insulating transformer 51 having an intermediate tap on the secondary winding is used. The configuration on the primary winding side is the same as in the first embodiment.

絶縁トランス51の2次側巻線の第1極性側と第2極性側と中間タップとは、それぞれ2次側第1スイッチ52、2次側第2スイッチ53、2次側第3スイッチ54を介してインダクタ55が接続さている。インダクタ55の他端には、バイパスコンデンサ56と第1負荷57とが並列に接続されている。   The first polarity side, the second polarity side, and the intermediate tap of the secondary side winding of the insulating transformer 51 are respectively connected to the secondary side first switch 52, the secondary side second switch 53, and the secondary side third switch 54. An inductor 55 is connected via the via. A bypass capacitor 56 and a first load 57 are connected in parallel to the other end of the inductor 55.

第1負荷57の他端およびバイパスコンデンサ56の他端は、中間タップに接続されるとともに、第2の共通電位点に接続されている。   The other end of the first load 57 and the other end of the bypass capacitor 56 are connected to the intermediate tap and to the second common potential point.

制御部58は、1次側の各スイッチ13a〜13dおよび2次側の各スイッチ52、53、54を開閉するパルス波形を発生する。制御部58は、第1負荷57の端部の電圧あるいは第1負荷57に流れる電流をセンスして、パルス波形の位相、デューティ比を制御する。なお、上述のように、センス線の図示は省略している。   The controller 58 generates a pulse waveform that opens and closes the primary switches 13a to 13d and the secondary switches 52, 53, and 54. The control unit 58 senses the voltage at the end of the first load 57 or the current flowing through the first load 57 and controls the phase and duty ratio of the pulse waveform. As described above, the sense lines are not shown.

制御部58と2次側の各スイッチ52、53、54との間には、1次側と2次側との絶縁を確保するためのアイソレータ59が備えられている。ただし、アイソレータ59は、制御部58と1次側の各スイッチ13a〜13dとの間に設けるようにしてもよい。   An isolator 59 for ensuring insulation between the primary side and the secondary side is provided between the control unit 58 and each of the switches 52, 53, 54 on the secondary side. However, the isolator 59 may be provided between the controller 58 and the primary switches 13a to 13d.

次に、第2実施例における電源装置の動作について説明する。制御部58は、1次側の各スイッチ13a〜13dについては、第1実施例と同様の制御を行なう。   Next, the operation of the power supply device in the second embodiment will be described. The control unit 58 performs the same control as that of the first embodiment for each of the switches 13a to 13d on the primary side.

本実施例において制御部58は、第1負荷57に電流が流れ込む場合と、第1負荷57から電流を吸い込む場合とで2次側の各スイッチ52、53、54を開閉するタイミングを変更する。
<2−1>
まず、第1負荷57に正の電圧を与え、第1負荷57に電流が流れ込む場合の制御部58の制御動作について図11のタイミング図を参照して説明する。
In the present embodiment, the control unit 58 changes the timing for opening and closing the secondary switches 52, 53, and 54 depending on whether the current flows into the first load 57 and the current is sucked from the first load 57.
<2-1>
First, the control operation of the control unit 58 when a positive voltage is applied to the first load 57 and a current flows into the first load 57 will be described with reference to the timing chart of FIG.

B区間とC区間に相当する期間中は、図11に示すように、2次側第1スイッチ52をオンにし、2次側第2スイッチ53および2次側第3スイッチ54をオフにする。   During the period corresponding to the B section and the C section, as shown in FIG. 11, the secondary side first switch 52 is turned on and the secondary side second switch 53 and the secondary side third switch 54 are turned off.

図12にこのときの電流の流れを示す。なお、1次側の電流の流れは、B区間を示している。本期間では、絶縁トランス51の1次側巻線の第1極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス51の2次側巻線の第1極性側に正の電圧が誘起され、2次側第1スイッチ52により第1負荷57に正の電圧を与えることになり、第1負荷57に電流が流れ込む。   FIG. 12 shows the current flow at this time. Note that the current flow on the primary side indicates the B section. During this period, a positive voltage is induced on the first polarity side of the secondary winding of the insulation transformer 51 by the pulse voltage with the first polarity of the primary winding of the insulation transformer 51 as the positive side. A positive voltage is applied to the first load 57 by the first side switch 52, and a current flows into the first load 57.

A区間とD区間に相当する期間中は、図11に示すように、2次側第2スイッチ53をオンにし、2次側第1スイッチ52および2次側第3スイッチ54をオフにする。   During the period corresponding to the A section and the D section, as shown in FIG. 11, the secondary side second switch 53 is turned on and the secondary side first switch 52 and the secondary side third switch 54 are turned off.

図13にこのときの電流の流れを示す。なお、1次側の電流の流れは、D区間を示している。本期間では、絶縁トランス51の1次側巻線の第2極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス14の2次側巻線の第2極性側に正の電圧が誘起され、2次側第2スイッチ53により第1負荷57に正の電圧を与えることになり、第1負荷57に電流が流れ込む。   FIG. 13 shows the current flow at this time. The primary current flow indicates the D section. During this period, a positive voltage is induced on the second polarity side of the secondary winding of the insulation transformer 14 by the pulse voltage with the second polarity of the primary winding of the insulation transformer 51 as the positive side. A positive voltage is applied to the first load 57 by the second side switch 53, and a current flows into the first load 57.

制御部58がこれらの動作を繰り返すことにより、第1負荷57に継続的に電流が流れ込むことになる。本動作は、従来においてダイオードブリッジ5が行なっていた全波整流動作を、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53のオン/オフ切り替えで行なっているとみなすことができる。   As the control unit 58 repeats these operations, a current continuously flows into the first load 57. This operation can be regarded as performing the full-wave rectification operation conventionally performed by the diode bridge 5 by turning on / off the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53.

なお、第1負荷57に負の電圧を与え、第1負荷57に電流が流れ込む場合については、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53のオン/オフ制御を入れ替えればよい。2次側第3スイッチ54はオフのままとする。すなわち、B区間とC区間に相当する期間中に、2次側第1スイッチ52および2次側第3スイッチ54をオフにし、2次側第2スイッチ53をオンにする。また、A区間とD区間に相当する期間中は、2次側第2スイッチ53および2次側第3スイッチ54をオフにし、2次側第1スイッチ52をオンにする。   When a negative voltage is applied to the first load 57 and a current flows into the first load 57, the on / off control of the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 may be switched. The secondary side third switch 54 remains off. That is, during the period corresponding to the B section and the C section, the secondary side first switch 52 and the secondary side third switch 54 are turned off, and the secondary side second switch 53 is turned on. Further, during the period corresponding to the A section and the D section, the secondary side second switch 53 and the secondary side third switch 54 are turned off, and the secondary side first switch 52 is turned on.

したがって、第1負荷57に電流が流れ込む場合において、第1負荷57に正負のいずれの電圧も与えることができることになる。
<2−2>
次に、第2実施例において、正電圧を発生する第1負荷57から電流を吸い込む場合の制御部58の制御動作について図14のタイミング図を参照して説明する。
Therefore, when a current flows into the first load 57, either positive or negative voltage can be applied to the first load 57.
<2-2>
Next, in the second embodiment, the control operation of the control unit 58 when current is sucked from the first load 57 that generates a positive voltage will be described with reference to the timing chart of FIG.

A区間に相当する期間中は、図14に示すように、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53をオフにし、2次側第3スイッチ54をオンにする。   During the period corresponding to the section A, as shown in FIG. 14, the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 are turned off, and the secondary side third switch 54 is turned on.

図15にこのときの電流の流れを示す。第1負荷57から供給されたエネルギーは、インダクタ55に蓄積されることになる。   FIG. 15 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 57 is accumulated in the inductor 55.

B区間に相当する期間中は、図14に示すように、2次側第1スイッチ52をオンにし、2次側第2スイッチ53および2次側第3スイッチ54をオフにする。   During the period corresponding to the B section, as shown in FIG. 14, the secondary side first switch 52 is turned on, and the secondary side second switch 53 and the secondary side third switch 54 are turned off.

図16にこのときの電流の流れを示す。第1負荷57から供給されたエネルギーと、インダクタ55に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス51を介して絶縁トランス51の第1極性側が正となる方向で、1次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、1次側第1スイッチ13aを介して第2負荷21により消費される。   FIG. 16 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 57 and the energy accumulated in the inductor 55 are regenerated to the primary side through the insulating transformer 51 in the direction in which the first polarity side of the insulating transformer 51 is positive. . The regenerated energy is consumed by the second load 21 via the primary side first switch 13a.

C区間に相当する期間中は、図14に示すように、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53をオフにし、2次側第3スイッチ54をオンにする。このときの電流の流れは、図15に示したA区間における電流の流れと同じである。第1負荷57から供給されたエネルギーは、インダクタ55に蓄積されることになる。   During the period corresponding to section C, as shown in FIG. 14, the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 are turned off and the secondary side third switch 54 is turned on. The current flow at this time is the same as the current flow in section A shown in FIG. The energy supplied from the first load 57 is accumulated in the inductor 55.

D区間に相当する期間中は、図14に示すように、2次側第1スイッチ52および2次側第3スイッチ54をオフにし、2次側第2スイッチ53をオンにする。   During the period corresponding to section D, as shown in FIG. 14, the secondary side first switch 52 and the secondary side third switch 54 are turned off, and the secondary side second switch 53 is turned on.

図17にこのときの電流の流れを示す。第1負荷57から供給されたエネルギーと、インダクタ55に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス51を介して絶縁トランス51の第2極性側が正となる方向で、1次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、1次側第3スイッチ13cを介して第2負荷21により消費される。   FIG. 17 shows the current flow at this time. The energy supplied from the first load 57 and the energy accumulated in the inductor 55 are regenerated to the primary side through the insulating transformer 51 in the direction in which the second polarity side of the insulating transformer 51 is positive. . This regenerated energy is consumed by the second load 21 via the primary third switch 13c.

制御部19がこれらの動作を繰り返すことにより、第1負荷57から継続的に電流を吸い込むことになる。このように、第1負荷57が電力を供給する負荷の場合であっても、その電力を1次側に回生することで、定電流あるいは定電圧での動作が可能となる。   When the control unit 19 repeats these operations, the current is continuously sucked from the first load 57. As described above, even when the first load 57 is a load that supplies electric power, it is possible to operate at a constant current or a constant voltage by regenerating the electric power to the primary side.

この場合の電流値あるいは電圧値の調整は、A区間、B区間、C区間、D区間を決定するパルスの位相、デューティ比を調整することで行なうことができる。なお、第1負荷57から電流を吸い込む場合の制御は、図15と図16とに対応したA区間とB区間の動作、あるいは、図15と図17とに対応したC区間とD区間の動作を繰り返すことでも可能であるが、絶縁トランス51の偏磁の問題から、上述の動作とすることが好ましい。   The adjustment of the current value or voltage value in this case can be performed by adjusting the phase and duty ratio of the pulses that determine the A section, B section, C section, and D section. The control when the current is sucked from the first load 57 is the operation in the A section and the B section corresponding to FIGS. 15 and 16 or the operation in the C section and the D section corresponding to FIGS. 15 and 17. It is also possible to repeat the above, but it is preferable to perform the above-mentioned operation from the problem of the demagnetization of the insulating transformer 51.

なお、負電圧を発生する第1負荷57から電流を吸い込む場合については、2次側第1スイッチ52と2次側第2スイッチ53のオン/オフ制御を入れ替えればよい。2次側第3スイッチ54のオン/オフ制御については変更しない。   In the case of sucking current from the first load 57 that generates a negative voltage, the on / off control of the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 may be switched. The on / off control of the secondary side third switch 54 is not changed.

すなわち、A区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53をオフにし、2次側第3スイッチ54をオンにする。B区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ52および2次側第3スイッチ54をオフにし、2次側第2スイッチ53をオンにする。C区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53をオフにし、2次側第3スイッチ54をオンにする。D区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ52をオンにし、2次側第2スイッチ53および2次側第3スイッチ54をオフにする。   That is, during the period corresponding to section A, the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 are turned off, and the secondary side third switch 54 is turned on. During the period corresponding to section B, the secondary side first switch 52 and the secondary side third switch 54 are turned off and the secondary side second switch 53 is turned on. During the period corresponding to section C, the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 are turned off, and the secondary side third switch 54 is turned on. During the period corresponding to section D, the secondary side first switch 52 is turned on, and the secondary side second switch 53 and the secondary side third switch 54 are turned off.

したがって、第1負荷57から電流を吸い込む場合において、第1負荷57が正負のいずれの電圧にも対応することができる。このように、第2実施例における電源回路は、4象限動作を実現することができる。なお、第2負荷21を単に電力を消費する負荷ではなく、電力回生回路とし、回生された電力をシステム電源、あるいは、ライン電源等に回生するようにすると、装置全体の低消費電力化を実現することができる。   Therefore, when the current is sucked from the first load 57, the first load 57 can cope with both positive and negative voltages. Thus, the power supply circuit in the second embodiment can realize a four-quadrant operation. If the second load 21 is not a load that simply consumes power, but is a power regenerative circuit, and the regenerated power is regenerated to a system power supply or a line power supply, the overall power consumption of the apparatus is reduced. can do.

以上説明したように、本実施形態の電源装置は、絶縁トランスを挟んだ両側に複数のスイッチを配置してスイッチング動作を行なわせることで、計測用電源として必須となる4象限動作を実現できるとともに、どの象限の動作においても電源装置自体の電力消費を少なくすることができる。
<変形例>
第2負荷21は、さらに上位側の電源に電力を回生する電力回生回路としてもよい。あるいは、1次側電源11自体が、いわゆる2次電池のように回生された電力を吸収するものであってもよい。
As described above, the power supply apparatus according to the present embodiment can realize a four-quadrant operation that is essential as a measurement power supply by arranging a plurality of switches on both sides of an insulating transformer to perform a switching operation. In any quadrant, the power consumption of the power supply device itself can be reduced.
<Modification>
The second load 21 may be a power regeneration circuit that regenerates power to a power supply on the higher side. Or primary side power supply 11 itself may absorb the electric power regenerated like what is called a secondary battery.

1次側のスイッチは、フルブリッジ型ではなく、図18に示すように、1次側第1スイッチ13a、1次側第2スイッチ13bを備えたハーフブリッジ型で構成してもよい。この場合、フルブリッジ型の構成のような位相差による電力変換率等の調整を行なうことができないため、制御部58は、1次側第1スイッチ13aおよび1次側第2スイッチ13bを制御するパルスのデューティ比で電力変換率、第1負荷57端の電圧値、第1負荷を流れる電流値を制御する。   The primary side switch may not be a full bridge type, but may be a half bridge type including a primary side first switch 13a and a primary side second switch 13b as shown in FIG. In this case, since the power conversion rate or the like due to the phase difference cannot be adjusted as in the full-bridge configuration, the control unit 58 controls the primary side first switch 13a and the primary side second switch 13b. The power conversion rate, the voltage value at the first load 57 end, and the current value flowing through the first load are controlled by the duty ratio of the pulse.

この構成において、第1負荷57に正電圧を印加する場合のタイミング図を図19に示す。   FIG. 19 shows a timing chart when a positive voltage is applied to the first load 57 in this configuration.

ここでは、1次側第1スイッチ13aと1次側第2スイッチ13bとが両方オフになっている区間をAC区間と称し、1次側第1スイッチ13aがオンで1次側第2スイッチ13cがオフになっている区間をB区間と称し、1次側第1スイッチ13aがオフで1次側第2スイッチ13bがオンになっている区間をD区間と称する。   Here, a section in which both the primary side first switch 13a and the primary side second switch 13b are off is referred to as an AC section, and the primary side first switch 13a is on and the primary side second switch 13c. The section in which is turned off is referred to as section B, and the section in which the primary side first switch 13a is off and the primary side second switch 13b is on is referred to as section D.

AC区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ52および2次側第2スイッチ53をオフにし、2次側第3スイッチ54をオンにする。B区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ53をオンにし、2次側第2スイッチ52および2次側第3スイッチ54をオフにする。D区間に相当する期間中は、2次側第1スイッチ52および2次側第3スイッチ54をオフにし、2次側第2スイッチ53をオンにする。   During the period corresponding to the AC section, the secondary side first switch 52 and the secondary side second switch 53 are turned off, and the secondary side third switch 54 is turned on. During the period corresponding to the B section, the secondary side first switch 53 is turned on, and the secondary side second switch 52 and the secondary side third switch 54 are turned off. During the period corresponding to section D, the secondary side first switch 52 and the secondary side third switch 54 are turned off, and the secondary side second switch 53 is turned on.

このタイミングは、第1負荷57に電流が流れ込む場合と第1負荷57から電流を吸い込む場合も同様となり、タイミングの制御により電流の向きを変更する。また、第1負荷57に負電圧を印加する場合の動作は、2次側第1スイッチ52の動作タイミングと2次側第2スイッチ53の動作タイミングとを入れ替えればよい。   This timing is the same when the current flows into the first load 57 and when the current is sucked from the first load 57, and the direction of the current is changed by controlling the timing. Moreover, what is necessary is just to switch the operation timing of the secondary side 1st switch 52, and the operation timing of the secondary side 2nd switch 53 in the operation | movement in the case of applying a negative voltage to the 1st load 57. FIG.

また、本発明は、共振型コンバータへの適用であってもよい。この場合は、パルス周期も制御対象とすることができる。   Further, the present invention may be applied to a resonant converter. In this case, the pulse period can also be controlled.

1次側の各スイッチ13a〜13d、2次側の各スイッチ15a〜15d、52、53、54として、MOS−FETを用いる場合は、ボディダイオードの影響を排除して、両極性電圧への対応を実現するために、2つのMOS−FETを縦列接続させる構成とすることができる。   When the MOS-FET is used as each of the primary side switches 13a to 13d and each of the secondary side switches 15a to 15d, 52, 53, 54, the influence of the body diode is eliminated to cope with the bipolar voltage. In order to realize the above, two MOS-FETs can be connected in cascade.

1…1次側電源、2…バイパスコンデンサ、3a…第1スイッチ、3b…第2スイッチ、3c…第3スイッチ、3d…第4スイッチ、4…絶縁トランス、5…ダイオードブリッジ、6…バイパスコンデンサ、7…負荷、8…制御部、11…1次側電源、12…バイパスコンデンサ、13a…1次側第1スイッチ、13b…1次側第2スイッチ、13c…1次側第3スイッチ、13d…1次側第4スイッチ、14…絶縁トランス、15a…2次側第1スイッチ、15b…2次側第2スイッチ、15c…2次側第3スイッチ、15d…2次側第4スイッチ、16…インダクタ、17…バイパスコンデンサ、18…第1負荷、19…制御部、20…アイソレータ、21…第2負荷、41…絶縁トランス、42…ダイオード、43…ダイオード、44…平滑用インダクタ、45…バイパスコンデンサ、46…負荷、51…絶縁トランス、52…2次側第1スイッチ、53…2次側第2スイッチ、54…2次側第3スイッチ、55…インダクタ、56…バイパスコンデンサ、57…第2負荷、58…制御部、59…アイソレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Primary side power supply, 2 ... Bypass capacitor, 3a ... 1st switch, 3b ... 2nd switch, 3c ... 3rd switch, 3d ... 4th switch, 4 ... Insulation transformer, 5 ... Diode bridge, 6 ... Bypass capacitor , 7, load, 8, control unit, 11, primary power supply, 12, bypass capacitor, 13 a, primary side first switch, 13 b, primary side second switch, 13 c, primary side third switch, 13 d ... primary side fourth switch, 14 ... isolation transformer, 15a ... secondary side first switch, 15b ... secondary side second switch, 15c ... secondary side third switch, 15d ... secondary side fourth switch, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Inductor, 17 ... Bypass capacitor, 18 ... First load, 19 ... Control unit, 20 ... Isolator, 21 ... Second load, 41 ... Insulation transformer, 42 ... Diode, 43 ... Diode, 44 Smoothing inductor 45 ... Bypass capacitor 46 ... Load 51 ... Insulating transformer 52 ... Secondary side first switch 53 ... Secondary side second switch 54 ... Secondary side third switch 55 ... Inductor 56 ... Bypass capacitor, 57 ... Second load, 58 ... Control unit, 59 ... Isolator

Claims (9)

絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの1次側に1次側電源を接続し、前記絶縁トランスの2次側に第1負荷を接続するDCDCコンバータであって、
負極性側が第1共通電位点に接続された前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側とを接続する1次側第1スイッチと、
前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第2スイッチと、
前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側とを接続する1次側第3スイッチと、
前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第4スイッチと、
一端が第2共通電位点に接続された前記第1負荷の他端と接続するインダクタと、
前記絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と前記インダクタとを接続する2次側第1スイッチと、
前記絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と前記第2共通電位点とを接続する2次側第2スイッチと、
前記絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と前記インダクタとを接続する2次側第3スイッチと、
前記絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と前記第2共通電位点とを接続する2次側第4スイッチと、
前記1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とするDCDCコンバータ。
A DCDC converter having an insulating transformer, connecting a primary power source to a primary side of the insulating transformer, and connecting a first load to a secondary side of the insulating transformer;
A primary-side first switch that connects a positive-polarity side of the primary-side power source with a negative-polarity side connected to a first common potential point and a first polarity side of the primary-side winding of the isolation transformer;
A primary second switch for connecting the first polarity side of the primary winding of the isolation transformer and the first common potential point;
A primary third switch that connects a positive polarity side of the primary power supply and a second polarity side of the primary winding of the isolation transformer;
A primary fourth switch for connecting the second polarity side of the primary winding of the isolation transformer and the first common potential point;
An inductor connected to the other end of the first load, one end of which is connected to a second common potential point;
A secondary first switch for connecting the first polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor;
A secondary side second switch for connecting the first polarity side of the secondary side winding of the isolation transformer and the second common potential point;
A secondary third switch that connects the inductor and the second polarity side of the secondary winding of the isolation transformer;
A secondary side fourth switch for connecting the second polarity side of the secondary side winding of the isolation transformer and the second common potential point;
A DCDC converter comprising: a control unit that generates a pulse wave that opens and closes each switch on the primary side and each switch on the secondary side.
前記制御部は、前記1次側第2スイッチが前記1次側第1スイッチの反転動作となり、前記1次側第4スイッチが前記1次側第3スイッチの反転動作となるように制御し、
前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オンになっている区間をA区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、
A区間とD区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第2状態にし、
B区間とC区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび2次側第4スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第1状態にすることを特徴とする請求項1に記載のDCDCコンバータ。
The control unit controls the primary side second switch to be an inversion operation of the primary side first switch and the primary side fourth switch to be an inversion operation of the primary side third switch,
A section in which both the primary side first switch and the primary side third switch are on is referred to as section A, the primary side first switch is on and the primary side third switch is off. The section in which the primary side first switch and the primary side third switch are both off is referred to as the section C, and the primary side first switch is off. When the section where the primary side third switch is on is referred to as section D, the first state is either on / off, and the second state is different from the first state,
During the period corresponding to the A section and the D section, the secondary side first switch and the secondary side fourth switch are set to the first state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the first state. 2 state,
During the period corresponding to the B section and the C section, the secondary side first switch and the secondary side fourth switch are set to the second state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the first state. 2. The DCDC converter according to claim 1, wherein the DCDC converter is in a state.
前記制御部は、前記1次側第2スイッチが前記1次側第1スイッチの反転動作となり、前記1次側第4スイッチが前記1次側第3スイッチの反転動作となるように制御し、
前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オンになっている区間をA区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、
A区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第2状態にし、
B区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第2状態にし、
C区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第1状態にし、
D区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第4スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチおよび前記2次側第3スイッチを第1状態にすることを特徴とする請求項1に記載のDCDCコンバータ。
The control unit controls the primary side second switch to be an inversion operation of the primary side first switch and the primary side fourth switch to be an inversion operation of the primary side third switch,
A section in which both the primary side first switch and the primary side third switch are on is referred to as section A, the primary side first switch is on and the primary side third switch is off. The section in which the primary side first switch and the primary side third switch are both off is referred to as the section C, and the primary side first switch is off. When the section where the primary side third switch is on is referred to as section D, the first state is either on / off, and the second state is different from the first state,
During the period corresponding to section A, the secondary side first switch and the secondary side second switch are set to the first state, and the secondary side third switch and the secondary side fourth switch are set to the second state. ,
During the period corresponding to section B, the secondary side first switch and the secondary side fourth switch are set to the first state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the second state. ,
During the period corresponding to section C, the secondary side first switch and the secondary side second switch are set to the second state, and the secondary side third switch and the secondary side fourth switch are set to the first state. ,
During the period corresponding to section D, the secondary side first switch and the secondary side fourth switch are set to the second state, and the secondary side second switch and the secondary side third switch are set to the first state. The DCDC converter according to claim 1, wherein:
中間タップを備えた絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの1次側に1次側電源を接続し、前記絶縁トランスの2次側に第1負荷を接続するDCDCコンバータであって、
負極性側が第1共通電位点に接続された前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側とを接続する1次側第1スイッチと、
前記絶縁トランスの1次側巻線の第1極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第2スイッチと、
前記1次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側とを接続する1次側第3スイッチと、
前記絶縁トランスの1次側巻線の第2極性側と前記第1共通電位点とを接続する1次側第4スイッチと、
一端が第2共通電位点および前記中間タップに接続された前記第1負荷の他端と接続するインダクタと、
前記絶縁トランスの2次側巻線の第1極性側と前記インダクタとを接続する2次側第1スイッチと、
前記絶縁トランスの2次側巻線の第2極性側と前記インダクタとを接続する2次側第2スイッチと、
前記中間タップと前記インダクタとを接続する2次側第3スイッチと、
前記1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とするDCDCコンバータ。
A DCDC converter having an isolation transformer having an intermediate tap, connecting a primary power source to a primary side of the isolation transformer, and connecting a first load to a secondary side of the isolation transformer;
A primary-side first switch that connects a positive-polarity side of the primary-side power source with a negative-polarity side connected to a first common potential point and a first polarity side of the primary-side winding of the isolation transformer;
A primary second switch for connecting the first polarity side of the primary winding of the isolation transformer and the first common potential point;
A primary third switch that connects a positive polarity side of the primary power supply and a second polarity side of the primary winding of the isolation transformer;
A primary fourth switch for connecting the second polarity side of the primary winding of the isolation transformer and the first common potential point;
An inductor having one end connected to a second common potential point and the other end of the first load connected to the intermediate tap;
A secondary first switch for connecting the first polarity side of the secondary winding of the isolation transformer and the inductor;
A secondary side second switch that connects a second polarity side of the secondary side winding of the isolation transformer and the inductor;
A secondary third switch for connecting the intermediate tap and the inductor;
A DCDC converter comprising: a control unit that generates a pulse wave that opens and closes each switch on the primary side and each switch on the secondary side.
前記制御部は、前記1次側第2スイッチが前記1次側第1スイッチの反転動作となり、前記1次側第4スイッチが前記1次側第3スイッチの反転動作となるように制御し、
前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オンになっている区間をA区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、
A区間とD区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにし、
B区間とC区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにすることを特徴とする請求項4に記載のDCDCコンバータ。
The control unit controls the primary side second switch to be an inversion operation of the primary side first switch and the primary side fourth switch to be an inversion operation of the primary side third switch,
A section in which both the primary side first switch and the primary side third switch are on is referred to as section A, the primary side first switch is on and the primary side third switch is off. The section in which the primary side first switch and the primary side third switch are both off is referred to as the section C, and the primary side first switch is off. When the section where the primary side third switch is on is referred to as section D, the first state is either on / off, and the second state is different from the first state,
During the period corresponding to the A section and the D section, the secondary side first switch is set to the first state, the secondary side second switch is set to the second state, the secondary side third switch is turned off,
During the period corresponding to the B section and the C section, the secondary side first switch is set to the second state, the secondary side second switch is set to the first state, and the secondary side third switch is turned off. The DCDC converter according to claim 4.
前記制御部は、前記1次側第2スイッチが前記1次側第1スイッチの反転動作となり、前記1次側第4スイッチが前記1次側第3スイッチの反転動作となるように制御し、
前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オンになっている区間をA区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、
A区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチをオフにし、前記2次側第3スイッチをオンにし、
B区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにし、
C区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチをオフにし、前記2次側第3スイッチをオンにし、
D区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにすることを特徴とする請求項4に記載のDCDCコンバータ。
The control unit controls the primary side second switch to be an inversion operation of the primary side first switch and the primary side fourth switch to be an inversion operation of the primary side third switch,
A section in which both the primary side first switch and the primary side third switch are on is referred to as section A, the primary side first switch is on and the primary side third switch is off. The section in which the primary side first switch and the primary side third switch are both off is referred to as the section C, and the primary side first switch is off. When the section where the primary side third switch is on is referred to as section D, the first state is either on / off, and the second state is different from the first state,
During the period corresponding to section A, the secondary side first switch and the secondary side second switch are turned off, the secondary side third switch is turned on,
During the period corresponding to section B, the secondary side first switch is set to the first state, the secondary side second switch is set to the second state, the secondary side third switch is turned off,
During the period corresponding to section C, the secondary side first switch and the secondary side second switch are turned off, the secondary side third switch is turned on,
During the period corresponding to section D, the secondary side first switch is set to the second state, the secondary side second switch is set to the first state, and the secondary side third switch is turned off. The DCDC converter according to claim 4.
前記1次側第3スイッチおよび前記1次側第4スイッチをコンデンサに置き換え、
前記1次側第1スイッチと前記1次側第3スイッチとが両方オフになっている区間をAC区間と称し、前記1次側第1スイッチがオンで前記1次側第3スイッチがオフになっている区間をB区間と称し、前記1次側第1スイッチがオフで前記1次側第3スイッチがオンになっている区間をD区間と称し、第1状態をオン/オフのいずれかとし、第2状態を第1状態と異なる状態とした場合に、
前記制御部は、AC区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチおよび前記2次側第2スイッチをオフにし、前記2次側第3スイッチをオンにし、
B区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第1状態にし、前記2次側第2スイッチを第2状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにし、
D区間に相当する期間中は、前記2次側第1スイッチを第2状態にし、前記2次側第2スイッチを第1状態にし、前記2次側第3スイッチをオフにすることを特徴とする請求項4に記載のDCDCコンバータ。
Replacing the primary side third switch and the primary side fourth switch with capacitors;
A section in which both the primary side first switch and the primary side third switch are off is referred to as an AC section. The primary side first switch is on and the primary side third switch is off. The section in which the primary side first switch is off and the primary side third switch is on is referred to as the D section, and the first state is either on / off. When the second state is different from the first state,
The control unit turns off the secondary side first switch and the secondary side second switch and turns on the secondary side third switch during a period corresponding to the AC section,
During the period corresponding to section B, the secondary side first switch is set to the first state, the secondary side second switch is set to the second state, the secondary side third switch is turned off,
During the period corresponding to section D, the secondary side first switch is set to the second state, the secondary side second switch is set to the first state, and the secondary side third switch is turned off. The DCDC converter according to claim 4.
前記1次側電源と並列に接続された第2負荷をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のDCDCコンバータ。   The DCDC converter according to any one of claims 1 to 7, further comprising a second load connected in parallel with the primary power supply. 前記1次側の各スイッチおよび2次側の各スイッチを絶縁するためのアイソレータをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のDCDCコンバータ。   9. The DCDC converter according to claim 1, further comprising an isolator for insulating each of the switches on the primary side and each switch on the secondary side.
JP2009283634A 2009-12-15 2009-12-15 Dc-dc converter Pending JP2011130521A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009283634A JP2011130521A (en) 2009-12-15 2009-12-15 Dc-dc converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009283634A JP2011130521A (en) 2009-12-15 2009-12-15 Dc-dc converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011130521A true JP2011130521A (en) 2011-06-30

Family

ID=44292481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009283634A Pending JP2011130521A (en) 2009-12-15 2009-12-15 Dc-dc converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011130521A (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013115926A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Tdk Corp Dc-dc converter and method of controlling dc-dc converter
WO2013121665A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-22 三菱電機株式会社 Dc/dc converter
JP2014087134A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Mitsubishi Electric Corp Dc/dc converter
JP2014121194A (en) * 2012-12-18 2014-06-30 Nissan Motor Co Ltd Power supply device
JP2014230372A (en) * 2013-05-21 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 Power conversion device and power conversion method
JP2014239579A (en) * 2013-06-06 2014-12-18 三菱電機株式会社 Dc/dc converter and battery charging/discharging device
WO2015056503A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 東芝三菱電機産業システム株式会社 Bidirectional insulated dc/dc converter and smart network using same
JP2015177559A (en) * 2014-03-13 2015-10-05 三菱電機株式会社 bidirectional DCDC converter
KR101624865B1 (en) 2013-12-30 2016-05-30 한국기초과학지원연구원 Control circuit for circulating current
JP2016131446A (en) * 2015-01-14 2016-07-21 Mywayプラス株式会社 Full-bridge bidirectional DC / DC converter
WO2016125292A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 株式会社安川電機 Dc-dc converter, electric power converter, electric power generation system and method for dc-dc conversion
CN104054249B (en) * 2012-02-14 2016-11-30 三菱电机株式会社 DC/DC transducer
WO2018016106A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 三菱電機株式会社 Dc/dc converter
JP2018061336A (en) * 2016-10-05 2018-04-12 ニチコン株式会社 Bi-directional isolated DC / DC converter
JP2018133964A (en) * 2017-02-17 2018-08-23 ニチコン株式会社 Bi-directional isolated DC / DC converter

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013115926A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Tdk Corp Dc-dc converter and method of controlling dc-dc converter
CN104054249A (en) * 2012-02-14 2014-09-17 三菱电机株式会社 Dc/dc converter
CN104054249B (en) * 2012-02-14 2016-11-30 三菱电机株式会社 DC/DC transducer
US9455641B2 (en) 2012-02-14 2016-09-27 Mitsubishi Electric Corporation DC/DC converter
WO2013121665A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-22 三菱電機株式会社 Dc/dc converter
JP2014087134A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Mitsubishi Electric Corp Dc/dc converter
JP2014121194A (en) * 2012-12-18 2014-06-30 Nissan Motor Co Ltd Power supply device
JP2014230372A (en) * 2013-05-21 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 Power conversion device and power conversion method
JP2014239579A (en) * 2013-06-06 2014-12-18 三菱電機株式会社 Dc/dc converter and battery charging/discharging device
CN105637752A (en) * 2013-10-18 2016-06-01 东芝三菱电机产业系统株式会社 Bidirectional isolation type DC/DC converter and intelligent network using the bidirectional isolation type DC/DC converter
WO2015056503A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 東芝三菱電機産業システム株式会社 Bidirectional insulated dc/dc converter and smart network using same
KR101862951B1 (en) 2013-10-18 2018-05-30 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Bidirectional insulated dc/dc converter and smart network using same
JPWO2015056503A1 (en) * 2013-10-18 2017-03-09 東芝三菱電機産業システム株式会社 Bi-directional isolated DC / DC converter and smart network using the same
US10044281B2 (en) 2013-10-18 2018-08-07 Toshiba Mitsubishi-Electrical Industrial Systems Corporation Bidirectional insulated DC/DC converter and smart network using the same
CN105637752B (en) * 2013-10-18 2018-06-22 东芝三菱电机产业系统株式会社 Bidirectional isolation type DC/DC converter and intelligent network using the bidirectional isolation type DC/DC converter
KR101624865B1 (en) 2013-12-30 2016-05-30 한국기초과학지원연구원 Control circuit for circulating current
JP2015177559A (en) * 2014-03-13 2015-10-05 三菱電機株式会社 bidirectional DCDC converter
JP2016131446A (en) * 2015-01-14 2016-07-21 Mywayプラス株式会社 Full-bridge bidirectional DC / DC converter
WO2016125292A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 株式会社安川電機 Dc-dc converter, electric power converter, electric power generation system and method for dc-dc conversion
US9985545B2 (en) 2015-02-05 2018-05-29 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki DC-to-DC converter, power converter, power generation system, and method for DC-to-DC conversion
JPWO2016125292A1 (en) * 2015-02-05 2017-04-27 株式会社安川電機 DC-DC converter, power converter, power generation system, and DC-DC conversion method
WO2018016106A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 三菱電機株式会社 Dc/dc converter
JPWO2018016106A1 (en) * 2016-07-19 2018-10-04 三菱電機株式会社 DC / DC converter
JP2018061336A (en) * 2016-10-05 2018-04-12 ニチコン株式会社 Bi-directional isolated DC / DC converter
JP2018133964A (en) * 2017-02-17 2018-08-23 ニチコン株式会社 Bi-directional isolated DC / DC converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011130521A (en) Dc-dc converter
JP5632191B2 (en) Bidirectional DC / DC converter
JP5898848B2 (en) Insulated power converter
US9455641B2 (en) DC/DC converter
CN102301576B (en) DC/DC converter and AC/DC converter
JP5590124B2 (en) DC-DC converter
JP6008185B2 (en) Three-level power converter and control method thereof
CN103534898B (en) For the battery charger of motor vehicle
JP5903628B2 (en) Power converter
JP2014087134A (en) Dc/dc converter
CN106068605A (en) Power-converting device
JP2001211645A (en) DC power supply
US9866129B2 (en) Power conversion device including primary inverter, transformer, secondary converter, and controller
JP2015204639A (en) Power conversion apparatus and control method thereof
JP2012085465A (en) Power supply device
CN105991021A (en) Bidirectional dc-dc converter
JP2013038876A (en) Dc-dc converter and battery charger
AU2018287788A1 (en) Improved power supply having four quadrant converter and techniques for operation
JP2020145810A (en) Switching power supply
US8363432B2 (en) DC-DC converter circuit
CN110537320A (en) Apparatus and method for operating a matrix converter based rectifier when one phase is open or shorted
JP2008072856A (en) DC / DC power converter
CN114051689A (en) Soft start circuit and converter
JP2014138427A (en) Dc/dc converter
JP2012114558A (en) Drive circuit