JP2021027788A - 電力変換装置の制御回路及び電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
インダクタを含み、電流臨界モードで動作する力率改善回路を含む電力変換装置の制御回路であって、
前記インダクタの電流、もしくは前記インダクタの電流に対応し又は前記インダクタの電流を含む電流を検出し、前記検出した電流に対応する電圧を所定の利得で増幅した後、検出電圧として出力する第1の検出回路と、
前記検出電圧を所定の基準電圧と比較して比較結果信号を出力する比較回路と、
前記電力変換装置の入力電圧を検出する第2の検出回路と、
前記電力変換装置の出力電圧を検出する第3の検出回路とを備え、
前記制御回路は、前記検出した入力電圧、前記検出した出力電圧V、予め設定された遅延時間、前記インダクタのインダクタンス値、前記第1の検出回路により検出した電流を電圧に変換するときの変換係数、電源電圧、及び前記利得の利得に基づいて、前記インダクタの電流のゼロ値を検出するときの遅延を実質的にゼロにするための基準電圧を計算して前記比較回路に出力し、
前記比較回路は、
前記検出電圧を所定の第1の基準電圧と比較し、前記検出電圧が正から負に変化するゼロクロス検出点で第1の比較結果信号を出力する第1の比較器と、
前記検出電圧を前記第1の基準電圧よりも低い所定の第2の基準電圧と比較し、前記検出電圧が負から正に変化するゼロクロス検出点で第2の比較結果信号を出力する第2の比較器と、
前記第1の比較結果信号の立ち上がりを検出して第1のパルス信号を出力する第1のパルス生成回路と、
前記第2の比較結果信号の立ち上がりを検出して第2のパルス信号を出力する第2のパルス生成回路と、
セット端子、リセット端子及び出力端子を有するセットリセット型フリップフロップであって、前記第1のパルス信号をセット端子に入力し、前記第2のパルス信号をリセット端子に入力し、出力端子から前記比較回路の比較結果信号を出力するセットリセット型フリップフロップとを備えることを特徴とする。
図1Aは実施形態1に係る制御回路20を備えたスイッチング電源装置の構成例を示す回路図である。
(1)Td_ampはオペアンプ21の増幅動作による遅延時間であり、
(2)Td_compはコンパレータ22の比較動作による遅延時間であり、
(3)Tdead−timeはスイッチング素子S1,S2のデッドタイムである。
Vin(rms)=100V,200V,230V
fLINE=50Hz、又は60Hz
Vin:入力電圧
Vds:メインスイッチ素子のドレイン・ソース間電圧
iL:インダクタ電流
Vgs:メインスイッチ素子のゲート・ソース間電圧
図13は実施形態2に係る電流検出部5Aの構成例を示す回路図である。図13において、実施形態2に係る電流検出部5Aは、図1Bの電流検出部5に比較して以下の相違点を有する。
(1)コンパレータ22に代えて、コンパレータ22A,22B、ワンショットパルス生成回路23A,23B、及びセットリセット型フリップフロップ24を備えた比較回路30を備えた。
(2)DAC10aを有するコントローラ10に代えて、DAC10a,10bを有するコントローラ10Bを備えた。
以下、上記の相違点について詳述する。
(1)Vref2=Vcc/2、もしくは
(2)Vref2=Vref1−(定数)
など、どの様な値に設定してもよい。また、電流臨界モード(CRM)で動作するPFC回路の場合、インダクタ電流iLは、入力されるAC電圧が正極性のとき、ほとんど負側に流れないので、基準電圧Vref2は以下の範囲に設定するのが妥当である
図17は実施形態3に係る電流検出部5Bの構成例を示す回路図である。図17において、実施形態3に係る電流検出部5Bは、実施形態2に係る電流検出部5Aに比較して以下の相違点がある。
(1)ワンショットパルス生成回路23Aに代えて、微分回路23C、保護ダイオードDa及びコンパレータ25Aの回路を備えた。
(2)ワンショットパルス生成回路23Bに代えて、微分回路23D、保護ダイオードDb及びコンパレータ25Bの回路を備えた。
以下、前記相違点について説明する。
以上の実施形態又は変形例においては、スイッチング電源装置について説明しているが、本発明はこれに限らず、スイッチング電源装置を含む種々の電力変換装置に適用することができる。
2 インダクタ
3 平滑用キャパシタ
4 負荷抵抗
5,5A,5B 電流検出部
10,10A,10B、10BA コントローラ
10a,10c DA変換器(DAC)
10b 信号処理部
11 駆動信号発生回路
12 入力電圧検出回路
13 出力電圧検出回路
14 電流センサ
20 制御回路
21 オペアンプ
22,22A,22B コンパレータ
23A,23B ワンショットパルス生成回路
23C,23D 微分回路
24 セットリセット型フリップフロップ
25S,25B コンパレータ
26 基準電圧発生器
30 比較回路
100 PFC回路
101 DC/DCコンバータ
102 負荷
C1,C2 キャパシタ
D1〜D4 ダイオード
Da,Db 保護ダイオード
R1,R2 抵抗
Rs,Rs1,Rs2,Rs3 シャント抵抗
S1〜S4,S11,S12 スイッチング素子
Claims (6)
- インダクタを含み、電流臨界モードで動作する力率改善回路を含む電力変換装置の制御回路であって、
前記インダクタの電流、もしくは前記インダクタの電流に対応し又は前記インダクタの電流を含む電流を検出し、前記検出した電流に対応する電圧を所定の利得で増幅した後、検出電圧として出力する第1の検出回路と、
前記検出電圧を所定の基準電圧と比較して比較結果信号を出力する比較回路と、
前記電力変換装置の入力電圧を検出する第2の検出回路と、
前記電力変換装置の出力電圧を検出する第3の検出回路とを備え、
前記制御回路は、前記検出した入力電圧、前記検出した出力電圧V、予め設定された遅延時間、前記インダクタのインダクタンス値、前記第1の検出回路により検出した電流を電圧に変換するときの変換係数、電源電圧、及び前記利得の利得に基づいて、前記インダクタの電流のゼロ値を検出するときの遅延を実質的にゼロにするための基準電圧を計算して前記比較回路に出力し、
前記比較回路は、
前記検出電圧を所定の第1の基準電圧と比較し、前記検出電圧が正から負に変化するゼロクロス検出点で第1の比較結果信号を出力する第1の比較器と、
前記検出電圧を前記第1の基準電圧よりも低い所定の第2の基準電圧と比較し、前記検出電圧が負から正に変化するゼロクロス検出点で第2の比較結果信号を出力する第2の比較器と、
前記第1の比較結果信号の立ち上がりを検出して第1のパルス信号を出力する第1のパルス生成回路と、
前記第2の比較結果信号の立ち上がりを検出して第2のパルス信号を出力する第2のパルス生成回路と、
セット端子、リセット端子及び出力端子を有するセットリセット型フリップフロップであって、前記第1のパルス信号をセット端子に入力し、前記第2のパルス信号をリセット端子に入力し、出力端子から前記比較回路の比較結果信号を出力するセットリセット型フリップフロップとを備えることを特徴とする電力変換装置の制御回路。 - 前記第1のパルス生成回路は、前記第1の比較結果信号を微分する第1の微分回路と、前記第1の微分回路に接続されかつ負電圧を出力しない第1の保護ダイオードとを備え、
前記第2のパルス生成回路は、前記第2の比較結果信号を微分する第2の微分回路と、前記第2の微分回路に接続されかつ負電圧を出力しない第2の保護ダイオードと、
前記第1の保護ダイオードから出力される電圧を、電源電圧の半分の電圧と比較して比較結果信号を前記第1のパルス信号として出力する第3の比較器と、
前記第2の保護ダイオードから出力される電圧を、前記電源電圧の半分の電圧と比較して比較結果信号を前記第2のパルス信号として出力する第4の比較器とを備えることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の制御回路。 - 前記制御回路は、前記電力変換装置のソフトスッチングに必要な負電流を考慮して前記基準電圧を計算する、
請求項1又は2記載の電力変換装置の制御回路。 - 前記制御回路は、前記第1の検出回路により変換された電圧をDA変換するDA変換器を内蔵する、
請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の電力変換装置の制御回路。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の電力変換装置の制御回路を備える、
電力変換装置。 - 前記電力変換装置はスイッチング電源装置又はDC/DC変換装置である、
請求項5記載の電力変換装置。
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