JP3209249B2 - 電源装置 - Google Patents
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- JP3209249B2 JP3209249B2 JP18790193A JP18790193A JP3209249B2 JP 3209249 B2 JP3209249 B2 JP 3209249B2 JP 18790193 A JP18790193 A JP 18790193A JP 18790193 A JP18790193 A JP 18790193A JP 3209249 B2 JP3209249 B2 JP 3209249B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
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- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電源装置に関し、特
に、指令信号に応答した電圧を発生するような電源装置
に関する。
に、指令信号に応答した電圧を発生するような電源装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な電源装置は指令電圧vr に対し
て、出力電圧v0 が高速かつ安定に追随するように設計
する必要がある。
て、出力電圧v0 が高速かつ安定に追随するように設計
する必要がある。
【0003】図10はそのようなスイッチング電源装置
の電気回路図である。図10において、制御器1には、
指令電圧vr が与えられるとともに、出力電圧v0 がフ
ィードバック入力される。制御器1は指令電圧vr と出
力電圧v0 との差としての制御信号uを電力変換器2内
の比較器21の比較入力に与える。比較器21の基準入
力には、三角波発生器22から三角波信号が与えられ
る。比較器21は制御信号と三角波信号とを比較し、制
御信号uのレベルに対応したパルス幅を有するパルス信
号をゲート駆動回路23に与える。
の電気回路図である。図10において、制御器1には、
指令電圧vr が与えられるとともに、出力電圧v0 がフ
ィードバック入力される。制御器1は指令電圧vr と出
力電圧v0 との差としての制御信号uを電力変換器2内
の比較器21の比較入力に与える。比較器21の基準入
力には、三角波発生器22から三角波信号が与えられ
る。比較器21は制御信号と三角波信号とを比較し、制
御信号uのレベルに対応したパルス幅を有するパルス信
号をゲート駆動回路23に与える。
【0004】ゲート駆動回路23は、パワーMOS電界
効果トランジスタ24のゲートに駆動パルスを与える。
パワーMOS電界効果トランジスタ24のドレインはト
ランス25の1次コイルを介して直流電源の正極側に接
続され、パワーMOS電界効果トランジスタ24のソー
スと直流電源4の負極側は接地される。パワーMOS電
界効果トランジスタ24は、そのゲートに与えられた駆
動パルスに応じて、オン,オフし、トランス25の2次
コイルに昇圧(または降圧)されたパルス電圧を出力さ
せる。このパルス電圧は整流ダイオード26,27を介
してコイルLとコンデンサCとからなるフィルタ5によ
って平滑されて直流となり、その直流電圧が負荷3に供
給される。
効果トランジスタ24のゲートに駆動パルスを与える。
パワーMOS電界効果トランジスタ24のドレインはト
ランス25の1次コイルを介して直流電源の正極側に接
続され、パワーMOS電界効果トランジスタ24のソー
スと直流電源4の負極側は接地される。パワーMOS電
界効果トランジスタ24は、そのゲートに与えられた駆
動パルスに応じて、オン,オフし、トランス25の2次
コイルに昇圧(または降圧)されたパルス電圧を出力さ
せる。このパルス電圧は整流ダイオード26,27を介
してコイルLとコンデンサCとからなるフィルタ5によ
って平滑されて直流となり、その直流電圧が負荷3に供
給される。
【0005】図10に示したスイッチング電源装置は、
図11に示すブロック線図で表すことができる。図11
において、図10のフィルタ5と負荷3は次の第(1)
式で表される。
図11に示すブロック線図で表すことができる。図11
において、図10のフィルタ5と負荷3は次の第(1)
式で表される。
【0006】
【数12】
【0007】この第(1)式より、ζ<1である場合に
は、分母を実数で因数分解することができない。この場
合、フィルタ5と負荷3のボード線図は図12に示すよ
うに、周波数が大きくなるにつれてゲインが大きくなる
のに位相が遅れるという部分が生ずる。
は、分母を実数で因数分解することができない。この場
合、フィルタ5と負荷3のボード線図は図12に示すよ
うに、周波数が大きくなるにつれてゲインが大きくなる
のに位相が遅れるという部分が生ずる。
【0008】このように、ゲインが大きくなるのに位相
が遅れることによる不安定に成りやすい部分を打消すた
めに、位相補償器を設けてゲインが小さくなるのに位相
が進むという部分を持たせる必要がある。
が遅れることによる不安定に成りやすい部分を打消すた
めに、位相補償器を設けてゲインが小さくなるのに位相
が進むという部分を持たせる必要がある。
【0009】図13は従来の位相補償器を設けたスイッ
チング電源装置の電気回路図である。この図13に示し
たスイッチング電源装置は、出力電圧v0 を位相補償帰
還要素6を介して増幅器7にフィードバックし、これと
指令電圧vr との差を増幅し、その増幅出力を比較器2
1で三角波発生器22からの三角波信号と比較するよう
にしたものであり、それ以外の構成は図10と同じであ
る。位相補償帰還要素6は抵抗R11とコンデンサC1
1との並列回路と、接地された抵抗R12とによって構
成され、抵抗R11とコンデンサC11の並列回路と抵
抗R12の接続点の電圧が増幅器7に入力される。
チング電源装置の電気回路図である。この図13に示し
たスイッチング電源装置は、出力電圧v0 を位相補償帰
還要素6を介して増幅器7にフィードバックし、これと
指令電圧vr との差を増幅し、その増幅出力を比較器2
1で三角波発生器22からの三角波信号と比較するよう
にしたものであり、それ以外の構成は図10と同じであ
る。位相補償帰還要素6は抵抗R11とコンデンサC1
1との並列回路と、接地された抵抗R12とによって構
成され、抵抗R11とコンデンサC11の並列回路と抵
抗R12の接続点の電圧が増幅器7に入力される。
【0010】一方、この図13では指令電圧vr から出
力電圧v0 を見た伝達関数が次の第(2)式で表される
力電圧v0 を見た伝達関数が次の第(2)式で表される
【0011】
【数13】
【0012】この伝達関数は指令追従性を表すが、この
関係は複雑であるという問題点を含んでいる。
関係は複雑であるという問題点を含んでいる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】図13に示したスイッ
チング電源装置のブロック線図は、図14に示すように
なる。図14において、位相補償帰還要素6は、第
(3)式で表される。
チング電源装置のブロック線図は、図14に示すように
なる。図14において、位相補償帰還要素6は、第
(3)式で表される。
【0014】
【数14】
【0015】この図13に示した位相補償帰還要素6
は、位相を進めようとするとゲインも大きくなってしま
い、前述のζ<1の条件下では安定な動作が望めない。
は、位相を進めようとするとゲインも大きくなってしま
い、前述のζ<1の条件下では安定な動作が望めない。
【0016】それゆえに、この発明の主たる目的は、ボ
ード線図において周波数が大きくなるにしたがい、ゲイ
ンが小さくなっても安定に動作する電源装置を提供する
ことである。
ード線図において周波数が大きくなるにしたがい、ゲイ
ンが小さくなっても安定に動作する電源装置を提供する
ことである。
【0017】この発明の他の目的は、制御器の一部を、
式で示した伝達関数で表される構成とすることにより、
安定性や応答性の向上を図る電源装置を提供することで
ある。
式で示した伝達関数で表される構成とすることにより、
安定性や応答性の向上を図る電源装置を提供することで
ある。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
直流電源(4)からの直流電圧を制御して所定の直流電
圧に変換して出力電圧として負荷(3)に供給するため
の電力変換器(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)
との間に接続されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が
指令電圧に追随するように電力変換器(2)を制御する
ための制御器(10、30)とを備えた電源装置におい
て、制御器(10、30)は、指令電圧から出力電圧を
減算する減算手段と、減算手段の出力を電力変換器
(2)に与える伝達関数A
直流電源(4)からの直流電圧を制御して所定の直流電
圧に変換して出力電圧として負荷(3)に供給するため
の電力変換器(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)
との間に接続されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が
指令電圧に追随するように電力変換器(2)を制御する
ための制御器(10、30)とを備えた電源装置におい
て、制御器(10、30)は、指令電圧から出力電圧を
減算する減算手段と、減算手段の出力を電力変換器
(2)に与える伝達関数A
【0019】
【数15】
【0020】(ただし、a0、b0、b1、b2は係数) を実現する構成を含む。請求項3に係る発明は、直流電
源(4)からの直流電圧を制御して所定の直流電圧に変
換して出力電圧として負荷(3)に供給するための電力
変換器(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)との間
に接続されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が指令電
圧に追随するように電力変換器(2)を制御するための
制御器(10、30)とを備えた電源装置において、制
御器(10、30)は、第1および第2の入力を有し、
第1の入力としての指令電圧に対して、伝達関数B
源(4)からの直流電圧を制御して所定の直流電圧に変
換して出力電圧として負荷(3)に供給するための電力
変換器(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)との間
に接続されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が指令電
圧に追随するように電力変換器(2)を制御するための
制御器(10、30)とを備えた電源装置において、制
御器(10、30)は、第1および第2の入力を有し、
第1の入力としての指令電圧に対して、伝達関数B
【0021】
【数16】
【0022】(ただし、b 0 、b 1 、b 2 、c 0 、c 1 、lは係数) を実現する構成と、伝達関数Bを実現する構成の出力か
ら第2の入力の電圧値を減算する減算手段と、減算手段
の出力を電力変換器(2)に与える伝達関数C
ら第2の入力の電圧値を減算する減算手段と、減算手段
の出力を電力変換器(2)に与える伝達関数C
【0023】
【数17】
【0024】(ただし、a0、b0、b1、b2は係数) を実現する構成、を含むことを特徴とする。請求項5に
係る発明は、直流電源(4)からの直流電圧を制御して
所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)に
供給するための電力変換器(2)と、電力変換器(2)
と負荷(3)との間に接続されるLCフィルタ(5)
と、出力電圧が指令電圧に追随するように電力変換器
(2)を制御するための制御器(10、30)とを備え
た電源装置において、制御器(10、30)は、第1お
よび第2の入力を有し、第1の入力としての指令電圧に
対して、伝達関数D
係る発明は、直流電源(4)からの直流電圧を制御して
所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)に
供給するための電力変換器(2)と、電力変換器(2)
と負荷(3)との間に接続されるLCフィルタ(5)
と、出力電圧が指令電圧に追随するように電力変換器
(2)を制御するための制御器(10、30)とを備え
た電源装置において、制御器(10、30)は、第1お
よび第2の入力を有し、第1の入力としての指令電圧に
対して、伝達関数D
【0025】
【数18】
【0026】(ただし、a0、c0、c1、lは係数) を実現する構成と、第2の入力である電圧に対して、伝
達関数E
達関数E
【0027】
【数19】
【0028】(ただし、a0、b0、b1、b2は係数) を実現する構成と、伝達関数Dを実現する構成の出力か
ら伝達関数Eを実現する構成の出力を減算してその出力
を電力変換器(2)に与える減算手段、を含むことを特
徴とする。
ら伝達関数Eを実現する構成の出力を減算してその出力
を電力変換器(2)に与える減算手段、を含むことを特
徴とする。
【0029】請求項7に係る発明は、直流電源(4)か
らの直流電圧を制御して所定の直流電圧に変換して出力
電圧として負荷(3)に供給するための電力変換器
(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)との間に接続
されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が指令電圧に追
随するように電力変換器(2)を制御するための制御器
(10、30)とを備えた電源装置において、制御器
(10、30)は、第1および第2の入力を有し、第1
の入力としての電圧値に対して、伝達関数F
らの直流電圧を制御して所定の直流電圧に変換して出力
電圧として負荷(3)に供給するための電力変換器
(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)との間に接続
されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が指令電圧に追
随するように電力変換器(2)を制御するための制御器
(10、30)とを備えた電源装置において、制御器
(10、30)は、第1および第2の入力を有し、第1
の入力としての電圧値に対して、伝達関数F
【0030】
【数20】
【0031】(ただし、b0、b1、b2、c0、c1、l
は係数) を実現する構成と、この伝達関数Fを実現する構成の出
力を第2の入力としての指令電圧から減算する減算手段
と、減算手段の出力を電力変換器(2)に与える伝達関
数G
は係数) を実現する構成と、この伝達関数Fを実現する構成の出
力を第2の入力としての指令電圧から減算する減算手段
と、減算手段の出力を電力変換器(2)に与える伝達関
数G
【0032】
【数21】
【0033】(ただし、a0、c0、c1、lは係数) を実現する構成、を含むことを特徴とする。請求項9に
係る発明は、直流電源(4)からの直流電圧を制御して
所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)に
供給するための電力変換器(2)と、電力変換器(2)
と負荷(3)との間に接続されるLCフィルタ(5)
と、出力電圧が指令電圧に追随するように電力変換器
(2)を制御するための制御器(10、30)とを備え
た電源装置において、制御器(10、30)は、第1お
よび第2の入力を有し、第1の入力としての指令電圧か
ら第2の入力としての電圧値を減算する減算手段と、減
算手段の出力を入力とする、伝達関数H
係る発明は、直流電源(4)からの直流電圧を制御して
所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)に
供給するための電力変換器(2)と、電力変換器(2)
と負荷(3)との間に接続されるLCフィルタ(5)
と、出力電圧が指令電圧に追随するように電力変換器
(2)を制御するための制御器(10、30)とを備え
た電源装置において、制御器(10、30)は、第1お
よび第2の入力を有し、第1の入力としての指令電圧か
ら第2の入力としての電圧値を減算する減算手段と、減
算手段の出力を入力とする、伝達関数H
【0034】
【数22】
【0035】(ただし、a0、b0、c0、c1は係数) を実現する構成と、第2の入力である電圧値を入力とす
る伝達関数I
る伝達関数I
【0036】
【数23】
【0037】(ただし、a 0 、b 0 、b 1 、b 2 、c 0 、c 1 は係数) を実現する構成を含み、伝達関数Hを実現する構成の出
力から伝達関数Iを実現する構成の出力を減算してその
出力を電力変換器(2)に与える別の減算手段、を含む
ことを特徴とする。
力から伝達関数Iを実現する構成の出力を減算してその
出力を電力変換器(2)に与える別の減算手段、を含む
ことを特徴とする。
【0038】請求項10に係る発明は、直流電源(4)
からの直流電圧を制御して所定の直流電圧に変換して出
力電圧として負荷(3)に供給するための電力変換器
(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)との間に接続
されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が指令電圧に追
随するように電力変換器(2)を制御するための制御器
(10、30)とを備えた電源装置において、制御器
(10、30)は、第1および第2の入力を有し、第1
の入力としての指令電圧を入力とする、伝達関数J
からの直流電圧を制御して所定の直流電圧に変換して出
力電圧として負荷(3)に供給するための電力変換器
(2)と、電力変換器(2)と負荷(3)との間に接続
されるLCフィルタ(5)と、出力電圧が指令電圧に追
随するように電力変換器(2)を制御するための制御器
(10、30)とを備えた電源装置において、制御器
(10、30)は、第1および第2の入力を有し、第1
の入力としての指令電圧を入力とする、伝達関数J
【0039】
【数24】
【0040】 (ただし、a0、b0、b1、b2、c0、c1は係数) を実現する構成と、指令電圧から第2の入力として与え
られる電圧値を減算する減算手段と、減算手段の出力を
入力とする、伝達関数K
られる電圧値を減算する減算手段と、減算手段の出力を
入力とする、伝達関数K
【0041】
【数25】
【0042】(ただし、a0、b0、b1、b2は係数) を実現する構成を含み、伝達関数Jを実現する構成の出
力と伝達関数Kを実現する構成の出力とを加算してその
出力を電力変換器(2)に与える加算手段、を含むこと
を特徴とする。
力と伝達関数Kを実現する構成の出力とを加算してその
出力を電力変換器(2)に与える加算手段、を含むこと
を特徴とする。
【0043】請求項3、5、7、9、10に係る発明
は、各伝達関数B、D、F、G、H、I、Jに含まれる
係数c1およびc0で表される式s2+c1 s+c0が指令
電圧の入力から出力電圧値を見た伝達関数において、消
去されるように、各伝達関数B、C、D、E、F、G、
H、I、J、Kを決定する。
は、各伝達関数B、D、F、G、H、I、Jに含まれる
係数c1およびc0で表される式s2+c1 s+c0が指令
電圧の入力から出力電圧値を見た伝達関数において、消
去されるように、各伝達関数B、C、D、E、F、G、
H、I、J、Kを決定する。
【0044】請求項2、4、6、8、11に係る発明
は、各伝達関数A、C、E、F、Kに含まれる式b2 s
2+b1 s+b0を0とおいたときの根が複素数とされ
る。
は、各伝達関数A、C、E、F、Kに含まれる式b2 s
2+b1 s+b0を0とおいたときの根が複素数とされ
る。
【0045】
【作用】この発明に係る電源装置は、電源からの電圧を
制御して負荷に供給するための電力変換器と、電力変換
器と負荷との間に接続されるフィルタと、電力変換器を
制御するための制御器とを含み、出力電圧v0 から比較
器に入る信号uを見た制御器の伝達関数を
制御して負荷に供給するための電力変換器と、電力変換
器と負荷との間に接続されるフィルタと、電力変換器を
制御するための制御器とを含み、出力電圧v0 から比較
器に入る信号uを見た制御器の伝達関数を
【0046】
【数26】
【0047】の形にし、その分子の根を複素数とするこ
とにより、ある周波数領域で位相を進めつつゲインを下
げるという機能を実現し、より安定で応答性の良好な制
御器を実現する。また、指令電圧vrから出力電圧v0を
見た伝達関数が
とにより、ある周波数領域で位相を進めつつゲインを下
げるという機能を実現し、より安定で応答性の良好な制
御器を実現する。また、指令電圧vrから出力電圧v0を
見た伝達関数が
【0048】
【数27】
【0049】になるように制御器の一部を設計し、指令
追従性が良好な制御器を実現する。
追従性が良好な制御器を実現する。
【0050】
【実施例】この発明は、電源の安定性と指令追従性の改
善という2つの機能を果たすが、まず前者に関する実施
例を説明する。
善という2つの機能を果たすが、まず前者に関する実施
例を説明する。
【0051】図1はこの発明の一実施例の電気回路図で
ある。図1において、制御器10以外の構成は前述の図
10と同じである。制御器10は増幅器11〜14と抵
抗R1〜R12とコンデンサC1,C2を含む。増幅器
11の一方入力端には指令電圧vr が抵抗R3を介して
与えられ、増幅器11の他方入力端には出力電圧v0が
R1を介して与えられる。増幅器11の一方入力端と出
力端との間には抵抗R4が接続され、増幅器11の他方
入力端は抵抗R2を介して接地される。増幅器11の出
力は抵抗R5を介して増幅器12の一方入力端に与えら
れるとともに、抵抗R9を介して増幅器13の一方入力
端に与えられる。増幅器12,13の各他方入力端は接
地される。増幅器12の一方入力端と出力端との間には
抵抗R6とコンデンサC1の直列回路が接続され、増幅
器13の一方入力端と出力端との間には抵抗R10とコ
ンデンサC2の並列回路が接続される。増幅器12の出
力は抵抗R7を介して増幅器14の一方入力端に与えら
れ、増幅器13の出力端は抵抗R11を介して増幅器1
4の他方入力端に接続される。さらに、増幅器14の他
方入力端は抵抗R12を介して接地される。増幅器14
の一方入力端と出力端との間には抵抗R8が接続され、
増幅器14の出力は比較器21の比較入力端に接続され
る。
ある。図1において、制御器10以外の構成は前述の図
10と同じである。制御器10は増幅器11〜14と抵
抗R1〜R12とコンデンサC1,C2を含む。増幅器
11の一方入力端には指令電圧vr が抵抗R3を介して
与えられ、増幅器11の他方入力端には出力電圧v0が
R1を介して与えられる。増幅器11の一方入力端と出
力端との間には抵抗R4が接続され、増幅器11の他方
入力端は抵抗R2を介して接地される。増幅器11の出
力は抵抗R5を介して増幅器12の一方入力端に与えら
れるとともに、抵抗R9を介して増幅器13の一方入力
端に与えられる。増幅器12,13の各他方入力端は接
地される。増幅器12の一方入力端と出力端との間には
抵抗R6とコンデンサC1の直列回路が接続され、増幅
器13の一方入力端と出力端との間には抵抗R10とコ
ンデンサC2の並列回路が接続される。増幅器12の出
力は抵抗R7を介して増幅器14の一方入力端に与えら
れ、増幅器13の出力端は抵抗R11を介して増幅器1
4の他方入力端に接続される。さらに、増幅器14の他
方入力端は抵抗R12を介して接地される。増幅器14
の一方入力端と出力端との間には抵抗R8が接続され、
増幅器14の出力は比較器21の比較入力端に接続され
る。
【0052】なお、図1において、R1=R2=R3=
R4=R7=R8=R11=R12とすると、a0 ,b
0 ,b1 ,b2 は次式で表される。
R4=R7=R8=R11=R12とすると、a0 ,b
0 ,b1 ,b2 は次式で表される。
【0053】
【数28】
【0054】図2は図1に示した実施例のブロック線図
である。図2において、制御器10は指令電圧vrから
出力電圧v0を減算した差を、次の第(4)式
である。図2において、制御器10は指令電圧vrから
出力電圧v0を減算した差を、次の第(4)式
【0055】
【数29】
【0056】を伝達関数Aとする構成に入力し、その出
力を電力変換器2に与える。図3は図1に示した制御器
10のボード線図である。制御器10を図1に示すよう
に構成し、その伝達関数を第(4)式で表される形にす
ることによって、図3に示すように、ある周波数f1 に
おいて位相を進めつつゲインを下げるという機能を実現
できる。その結果、より安定で応答性の良好な制御系の
設計が可能になる。ちなみに、このとき、指令電圧vr
から出力電圧v0 を見た伝達関数は、
力を電力変換器2に与える。図3は図1に示した制御器
10のボード線図である。制御器10を図1に示すよう
に構成し、その伝達関数を第(4)式で表される形にす
ることによって、図3に示すように、ある周波数f1 に
おいて位相を進めつつゲインを下げるという機能を実現
できる。その結果、より安定で応答性の良好な制御系の
設計が可能になる。ちなみに、このとき、指令電圧vr
から出力電圧v0 を見た伝達関数は、
【0057】
【数30】
【0058】で表され、この式は次式のように変形でき
る。
る。
【0059】
【数31】
【0060】ここで、d1 ,d0 ,c1 ,c0 はa0 ,
b0 ,b1 ,b2 で自由に調整できるので、極配置を自
由に選ぶことができ、安定性と応答性の良好な制御系を
実現できる。
b0 ,b1 ,b2 で自由に調整できるので、極配置を自
由に選ぶことができ、安定性と応答性の良好な制御系を
実現できる。
【0061】次に、電源の安定性と指令追従性の改善に
関する実施例を示すが、特に指令追従性をより改善した
ものである。説明の関係上、ブロック線図から説明を始
める。図4はその実施例のブロック線図である。
関する実施例を示すが、特に指令追従性をより改善した
ものである。説明の関係上、ブロック線図から説明を始
める。図4はその実施例のブロック線図である。
【0062】図4において、前記伝達関数B
【0063】
【数32】
【0064】を実現する構成を前置することにより、指
令電圧vrから出力電圧v0を見た伝達関数は、
令電圧vrから出力電圧v0を見た伝達関数は、
【0065】
【数33】
【0066】と簡単化できる。これによって指令追従性
を安定性を損なうことなく良好に設計することが可能に
なる。
を安定性を損なうことなく良好に設計することが可能に
なる。
【0067】図5〜図8はこの発明のさらに他の実施例
のブロック線図である。図5において、制御器10は指
令電圧vr を、次の第(5)式を伝達関数Dとし、これ
を実現する構成に入力する。
のブロック線図である。図5において、制御器10は指
令電圧vr を、次の第(5)式を伝達関数Dとし、これ
を実現する構成に入力する。
【0068】
【数34】
【0069】さらに、出力電圧v0 を、次の第(6)式
を伝達関数Eとし、これを実現する構成に入力し、
を伝達関数Eとし、これを実現する構成に入力し、
【0070】
【数35】
【0071】伝達関数Dを実現する構成の出力から伝達
関数Eを実現する構成の出力を減算して電力変換器2に
与える。次に、図6に示したブロック線図について説明
する。図6において、制御器10は出力電圧v0 を、次
の第(7)式を伝達関数Fとし、これを実現する構成に
入力する。
関数Eを実現する構成の出力を減算して電力変換器2に
与える。次に、図6に示したブロック線図について説明
する。図6において、制御器10は出力電圧v0 を、次
の第(7)式を伝達関数Fとし、これを実現する構成に
入力する。
【0072】
【数36】
【0073】そして、指令電圧vr から伝達関数Fを実
現する構成の出力を減算したその差に対して、前述の第
(5)式を伝達関数Gとし、この伝達関数Gを実現する
構成の出力を電力変換器2に与える。
現する構成の出力を減算したその差に対して、前述の第
(5)式を伝達関数Gとし、この伝達関数Gを実現する
構成の出力を電力変換器2に与える。
【0074】次に、図7に示したブロック線図について
説明する。図7において、制御器10は指令電圧vr か
ら出力電圧V0 を減算した電圧を、第(8)式を伝達関
数Hとし、これを実現する構成に入力する。
説明する。図7において、制御器10は指令電圧vr か
ら出力電圧V0 を減算した電圧を、第(8)式を伝達関
数Hとし、これを実現する構成に入力する。
【0075】
【数37】
【0076】また、出力電圧v0 を、第(9)式を伝達
関数Iとし、これを実現する構成に入力する。
関数Iとし、これを実現する構成に入力する。
【0077】
【数38】
【0078】そして、伝達関数Hを実現する構成の出力
から伝達関数Iを実現する構成の出力を減算した差を電
力変換器2に与える。次に、図8のブロック線図につい
て説明する。図8において、制御器10は指令電圧vr
を、次の第(10)式を伝達関数Jとし、これを実現す
る構成に入力する。
から伝達関数Iを実現する構成の出力を減算した差を電
力変換器2に与える。次に、図8のブロック線図につい
て説明する。図8において、制御器10は指令電圧vr
を、次の第(10)式を伝達関数Jとし、これを実現す
る構成に入力する。
【0079】
【数39】
【0080】指令電圧vr から出力電圧v0 を減算した
差を、前述の第(6)式を伝達関数Kとし、これを実現
する構成に入力し、伝達関数Jを実現する構成の出力と
伝達関数Kを実現する構成の出力との和を電力変換器2
に与える。
差を、前述の第(6)式を伝達関数Kとし、これを実現
する構成に入力し、伝達関数Jを実現する構成の出力と
伝達関数Kを実現する構成の出力との和を電力変換器2
に与える。
【0081】図9は図8に示したブロック線図の一回路
例である。図9において、以下の点を除いて図1と同じ
である。すなわち、制御器30には図1に示した制御器
10の構成に、さらに位相補償帰還要素15が接続され
る。すなわち、指令電圧vrは抵抗R13とコンデンサ
C3との並列回路を介して増幅器16の一方入力端に与
えられる。増幅器16の他方入力端と出力端との間には
抵抗R14とコンデンサC4との並列回路が接続され
る。増幅器16の他方入力端は接地され、出力端は抵抗
R15を介して増幅器14の他方入力端に接続される。
図9に示した位相補償帰還要素15が図8の伝達関数J
を実現した構成であり、制御器30のそれ以外の部分が
図8の伝達関数Kを実現した構成である。
例である。図9において、以下の点を除いて図1と同じ
である。すなわち、制御器30には図1に示した制御器
10の構成に、さらに位相補償帰還要素15が接続され
る。すなわち、指令電圧vrは抵抗R13とコンデンサ
C3との並列回路を介して増幅器16の一方入力端に与
えられる。増幅器16の他方入力端と出力端との間には
抵抗R14とコンデンサC4との並列回路が接続され
る。増幅器16の他方入力端は接地され、出力端は抵抗
R15を介して増幅器14の他方入力端に接続される。
図9に示した位相補償帰還要素15が図8の伝達関数J
を実現した構成であり、制御器30のそれ以外の部分が
図8の伝達関数Kを実現した構成である。
【0082】なお、図9においてR1=R2=R3=R
4=R7=R8=R11=R12,C2=C4,R10
=R14とした場合、a0 ,b1 ,b2 は次式で表され
る。
4=R7=R8=R11=R12,C2=C4,R10
=R14とした場合、a0 ,b1 ,b2 は次式で表され
る。
【0083】
【数40】
【0084】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ある
周波数領域で位相を進めつつ、ゲインを下げるという機
能を持った制御器を実現できるため、内部パラメータの
変動や入出力変動に対して安定になり、入出力のダイナ
ミックな変動に対しても応答性を良好にでき、出力電圧
を指令電圧に対して高速に追随させることができる。
周波数領域で位相を進めつつ、ゲインを下げるという機
能を持った制御器を実現できるため、内部パラメータの
変動や入出力変動に対して安定になり、入出力のダイナ
ミックな変動に対しても応答性を良好にでき、出力電圧
を指令電圧に対して高速に追随させることができる。
【図1】この発明の一実施例の電気回路図である。
【図2】図1に示した実施例のブロック線図である。
【図3】図1に示した実施例のボード線図である。
【図4】この発明の他の実施例のブロック線図である。
【図5】この発明のさらに他の実施例のブロック線図で
ある。
ある。
【図6】この発明のその他の実施例のブロック線図であ
る。
る。
【図7】この発明のさらにその他の実施例のブロック線
図である。
図である。
【図8】この発明のさらにその他の実施例のブロック線
図である。
図である。
【図9】図8に示したブロック線図の一回路例である。
【図10】従来の電源装置の電気回路図である。
【図11】図10に示した電源装置のブロック線図であ
る。
る。
【図12】図10に示した電源装置のボード線図であ
る。
る。
【図13】従来の電源装置の他の例を示す電気回路図で
ある。
ある。
【図14】図13に示した電源装置のブロック線図であ
る。
る。
3 負荷 4 電源 5 フィルタ 10,30 制御器 11〜14,16 増幅器 15 位相補償帰還要素 21 比較器 22 三角波発生器 23 ゲート駆動回路 24 パワーMOS電界効果トランジスタ 25 トランス 26,27 ダイオード
Claims (11)
- 【請求項1】 直流電源(4)からの直流電圧を制御し
て所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)
に供給するための電力変換器(2)と、前記電力変換器
(2)と前記負荷(3)との間に接続されるLCフィル
タ(5)と、前記出力電圧が指令電圧に追随するように
前記電力変換器(2)を制御するための制御器(10、
30)とを備えた電源装置において、 前記制御器(10、30)は、前記指令電圧から前記出
力電圧を減算する減算手段と、該減算手段の出力を前記
電力変換器(2)に与える伝達関数A 【数1】 (ただし、a0、b0、b1、b2は係数)を実現する構
成、を含むことを特徴とする、電源装置。 - 【請求項2】 前記伝達関数Aに含まれる係数b0、
b1、b2が式b2 s2 +b1s+b0 を0とおいたとき
の根が複素数となる値を取ることを特徴とする、請求項
1の電源装置。 - 【請求項3】 直流電源(4)からの直流電圧を制御し
て所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)
に供給するための電力変換器(2)と、前記電力変換器
(2)と前記負荷(3)との間に接続されるLCフィル
タ(5)と、前記出力電圧が指令電圧に追随するように
前記電力変換器(2)を制御するための制御器(10、
30)とを備えた電源装置において、前記制御器(1
0、30)は、第1および第2の入力を有し、前記第1
の入力としての指令電圧に対して、伝達関数B 【数2】 (ただし、b0、b1、b2、c0、c1、lは係数)を実
現する構成と、 前記伝達関数Bを実現する構成の出力から前記第2の入
力の電圧値を減算する減算手段と、該減算手段の出力を
前記電力変換器(2)に与える伝達関数C 【数3】 (ただし、a0、b0、b1、b2は係数)を実現する構
成、を含むとともに、 前記伝達関数Bに含まれる係数c 1 およびc 0 で表される
式s 2 +c 1 s+c 0 が前記指令電圧の入力から出力の
電圧値を見た伝達関数において消去されるように、前記
伝達関数B,Cを決定する ことを特徴とする、電源装
置。 - 【請求項4】 前記伝達関数Cに含まれる係数b 0 、
b 1 、b 2 が式b 2 s 2 +b 1 s+b 0 を0とおいたと
きの根が複素数となる値をとることを特徴とする、請求
項3の電源装置。 - 【請求項5】 直流電源(4)からの直流電圧を制御し
て所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)
に供給するための電力変換器(2)と、前記電力変換器
(2)と前記負荷(3)との間に接続されるLCフィル
タ(5)と、前記 出力電圧が指令電圧に追随するように
前記電力変換器(2)を制御するための制御器(10、
30)とを備えた電源装置において、 前記制御器(10、30)は、第1および第2の入力を
有し、前記第1の入力としての指令電圧に対して、伝達
関数D 【数4】 (ただし、a 0 、c 0 、c 1 、lは係数)を実現する構成
と、前記第2の入力である前記電圧に対して、伝達関数
E 【数5】 (ただし、a 0 、b 0 、b 1 、b 2 は係数)を実現する構成
と、 前記伝達関数Dを実現する構成の出力から前記伝達関数
Eを実現する構成の出力を減算してその出力を前記電力
変換器(2)に与える減算手段、を含むとともに、 前記伝達関数Dに含まれる係数c 1 およびc 0 で表される
式s 2 +c 1 s+c 0 が前記指令電圧の入力から前記出
力電圧値を見た伝達関数において消去されるように、前
記伝達関数D,Eを決定することを特徴とする、 電源装
置。 - 【請求項6】 前記伝達関数Eに含まれる係数b 0 、
b 1 、b 2 が式b 2 s 2 +b 1 s+b 0 を0とおいたとき
の根が複素数となる値を取ることを特徴とする、請求項
5の電源装置。 - 【請求項7】 直流電源(4)からの直流電圧を制御し
て所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)
に供給するための電力変換器(2)と、前記電力変換器
(2)と前記負荷(3)との間に接続されるLCフィル
タ(5)と、前記出力電圧が指令電圧に追随するように
前記電力変換器(2)を制御するための制御器(10、
30)とを備えた電源装置において、 前記制御器(10、30)は、第1および第2の入力を
有し、前記第1の入力としての電圧値に対して、伝達関
数F 【数6】 (ただし、b 0 、b 1 、b 2 、c 0 、c 1 、lは係数)を実
現する構成と、この伝達関数Fを実現する構成の出力を
前記第2の入力としての指令電圧から減算する減算手段
と、該減算手段の出力を前記電力変換器(2)に与える
伝達関数G 【数7】 (ただし、a 0 、c 0 、c 1 、lは係数) を実現する構
成、を含むとともに、 前記伝達関数FおよびGに含まれる係数c 1 およびc 0
で表される式s 2 +c 1 s+c 0 が前記指令電圧の入力
から前記出力電圧値を見た伝達関数において消去される
ように前記伝達関数FおよびGを決定することを特徴と
する、 電源装置。 - 【請求項8】 前記伝達関数Fに含まれる係数b0、
b1、b2が式b2 s2 +b1s+b0 を0とおいたとき
の根が複素数となる値をとることを特徴とする、請求項
7の電源装置。 - 【請求項9】 直流電源(4)からの直流電圧を制御し
て所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷(3)
に供給するための電力変換器(2)と、前記電力変換器
(2)と前記負荷(3)との間に接続されるLCフィル
タ(5)と、前記出力電圧が指令電圧に追随するように
前記電力変換器(2)を制御するための制御器(10、
30)とを備えた電源装置において、 前記制御器(10、30)は、第1および第2の入力を
有し、前記第1の入力としての電圧値から第2の入力と
しての電圧値を減算する減算手段と、該減算手段の出力
を入力とする、伝達関数H 【数8】 (ただし、a 0 、b 0 、c 0 、c 1 は係数)を実現する構成
と、前記第2の入力である電圧値を入力とする伝達関数
I 【数9】 (ただし、a 0 、b 0 、b 1 、b 2 、c 0 、c 1 は係数)を実
現する構成を含み、前記伝達関数Hを実現する構成の出
力から前記伝達関数Iを実現する構成の出力を減算して
その出力を前記電力変換器(2)に与える別の減算手
段、を含むとともに、 前記伝達関数HおよびIに含まれる係数c 1 およびc 0
で表される式s 2 +c 1 s+c 0 が前記指令電圧の入力
から出力電圧値を見た伝達関数において消去されるよう
に前記伝達関数HおよびIを決定する ことを特徴とす
る、電源装置。 - 【請求項10】 直流電源(4)からの直流電圧を制御
して所定の直流電圧に変換して出力電圧として負荷
(3)に供給するための電力変換器(2)と、前記電力
変換器(2)と前記負荷(3)との間に接続されるLC
フィルタ(5)と、前記出力電圧が指令電圧に追随する
ように前記電力変換器(2)を制御するための制御器
(10、30)とを備えた電源装置において、 前記制御器(10、30)は、第1および第2の入力を
有し、前記第1の入力としての指令電圧を入力とする、
伝達関数J 【数10】 (ただし、a 0 、b 0 、b 1 、b 2 、c 0 、c 1 は係数)を実
現する構成と、前記指令電圧から前記第2の入力として
与えられる電圧値を減算する減算手段と、該減算手段の
出力を入力とする、伝達関数K 【数11】 (ただし、a 0 、b 0 、b 1 、b 2 は係数)を実現する構成
を含み、前記伝達関数Jを実現する構成の出力と前記伝
達関数Kを実現する構成の出力とを加算してその出力を
前記電力変換器(2)に与える加算手段、を含むととも
に、 前記伝達関数Jに含まれる係数c 1 およびc 0 で表され
る式s 2 +c 1 s+c 0 が前記指令電圧の入力から前記
出力電圧値を見た伝達関数において消去されるように、
前記伝達関数JおよびKを決定することを特徴とする、
電源装置。 - 【請求項11】 前記伝達関数Kに含まれる係数b0、
b1、b2が式b2 s2 +b1 s+b0 を0とおいたとき
の根が複素数となる値を取ることを特徴とする、請求項
10の電源装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18790193A JP3209249B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 電源装置 |
US08/280,790 US5583752A (en) | 1993-07-29 | 1994-07-26 | Switching power supply for generating a voltage in accordance with an instruction signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18790193A JP3209249B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0746834A JPH0746834A (ja) | 1995-02-14 |
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Family
ID=16214186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18790193A Expired - Lifetime JP3209249B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 電源装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5583752A (ja) |
JP (1) | JP3209249B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU226824U1 (ru) * | 2024-01-18 | 2024-06-25 | Акционерное общество "Микрон" (АО "Микрон") | Фотошаблон для изготовления кристаллов интегральных микросхем и модулей памяти с конфигурацией кадра изображения |
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DE19609122A1 (de) * | 1996-03-08 | 1997-09-18 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Stabilisierung des Regelverhaltens von direkt geregelten Umrichtern |
US6781357B2 (en) * | 2001-09-27 | 2004-08-24 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for maintaining a constant load current with line voltage in a switch mode power supply |
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JP3943485B2 (ja) * | 2002-11-26 | 2007-07-11 | 太陽誘電株式会社 | 電源装置 |
JP2004296000A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッド、及びその製造方法 |
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TWI404312B (zh) * | 2010-10-18 | 2013-08-01 | Richpower Microelectronics | 改善電源轉換器次諧波的電路及方法 |
CN102751889A (zh) * | 2011-04-19 | 2012-10-24 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 电源装置 |
TW201243533A (en) * | 2011-04-19 | 2012-11-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Power source equipment |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR920003586Y1 (ko) * | 1990-04-14 | 1992-05-30 | 주식회사 금성사 | 마그네트론 구동 전원회로 |
US5222015A (en) * | 1991-05-31 | 1993-06-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Inverter power supply with input power detection means |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP18790193A patent/JP3209249B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-07-26 US US08/280,790 patent/US5583752A/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU226824U1 (ru) * | 2024-01-18 | 2024-06-25 | Акционерное общество "Микрон" (АО "Микрон") | Фотошаблон для изготовления кристаллов интегральных микросхем и модулей памяти с конфигурацией кадра изображения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5583752A (en) | 1996-12-10 |
JPH0746834A (ja) | 1995-02-14 |
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