JP4070200B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に関し、特にフライバックコンバータなどのスイッチング電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電力フライバックコンバータは、電源からの電流をトランスの1次巻線に引き込む。1次巻線の電流はゼロから始まり、立ち上がりエッジによって上昇し、次いで電源スイッチがオフになったときに遮断される。その後、1次巻線の電流はある間隔の間ゼロのままである。1次入力電流が遮断される時点で、トランスの巻線に蓄えられたエネルギーにより、トランスの2次巻線、つまり出力巻線に電流が流れる。ほとんどの従来のフライバックコンバータでは、整流ダイオードがトランスの2次側に設けられる。整流ダイオードを介した電圧の低下がフライバックコンバータの効率に影響する。
【0003】
トランスの2次側でトランジスタ電力スイッチング素子を使用する電力変換装置は、Steigerwaldに対する米国特許第5,594,629号に開示されている高周波スイッチング回路などが知られている。Steigerwaldの電力変換装置は、1次側電力スイッチング素子Q1と2次側電力スイッチング素子Q2を備え、これらの電力スイッチング素子は切換え時にそれらの両端での電圧がゼロの状態に切換えられるよう通常のゼロ電圧切換えモードで動作するように制御される。ゼロ電圧切換え機能により、変換装置がより効率よく動作する。Steigerwaldの特許は、電力スイッチング素子Q1とQ2を切換える制御回路または動作を開示していない。
【0004】
Ingman他に対する米国特許第6,069,804号に開示されている双方向DC−DC電力変換装置は、FET34などの出力双方向スイッチを備える。変換装置は、インダクタの入出力巻線電流と出力電圧を検出し、周波数を調整して共振遷移モードで電力スイッチの切換えを行い、出力電圧を所定のレベルに調整する共振遷移制御手段を使用することで効率が向上する。動作の共振遷移モードでは、クロック回路の期間を調整して、実質的に共振遷移を出力と入力の両方の双方向スイッチにおいて実現する。Ingmanの特許で開示された双方向電力変換装置の実施形態には、1次側スイッチと2次側スイッチが同一のクロック回路44により制御される電力双方向スイッチのための制御方式が含まれている。2次側双方向スイッチを制御する信号線48上の第2の制御信号は、1次側双方向スイッチを制御する信号線46上の第1の制御信号の状態の相補状態を有する。したがって、1次と2次の双方向スイッチ用の制御信号は同一の制御部から入ってくる関連付けられた信号である。Ingmenの特許を示した図9は、制御部として動作するクロック回路44をさらに示している。より詳細には、トランス125は、1次側と2次側の両方の双方向スイッチを駆動する。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第5594629号明細書
【特許文献2】
米国特許第6069804号明細書
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
1次側と2次側の両方のスイッチでゼロ電圧切換えを可能にする電力変換装置を提供することが本発明の目的である。
【0007】
効率が改善された可変周波数フライバックタイプの電力変換装置を提供することが本発明の他の目的である。
【0008】
同期整流を組み合わせた1次側と2次側の両方のスイッチで完全なゼロ電圧切換えを達成する電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0009】
別個の独立した制御部で制御される1次側と2次側のスイッチを有する電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0010】
絶縁バリアを超える制御信号を有さず、規制による安全許容値を満たす必要のある第2のトランスを含まない1次側と2次側のスイッチを有する電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0011】
2次側のスイッチがスレーブとして動作する1次側と2次側のスイッチを有する電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0012】
電力変換装置のトランスの波形に従って2次側スイッチが制御されるマスタ−スレーブ形式の1次側と2次側のスイッチを有する電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0013】
電力変換装置のトランスが特定のレベルまで逆方向に充電され、次に順方向に充電されるように切換え可能な電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0014】
所定のレベルの逆電流で2次側のスイッチがオフにされる1次側と2次側のスイッチを有する電力変換装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらのそして他の目的は、1次巻線と2次巻線を有するトランスと、1次側スイッチと、2次側スイッチと、1次側スイッチの切換えを制御するマスタ制御部と、2次側スイッチの検出された逆流電流に従って2次側スイッチの切換えを制御するスレーブ制御部とを備える電力変換装置を提供することで達成される。
【0016】
これらの目的は、1次側と2次側を有するトランスと、1次側電力スイッチと、2次側電力スイッチと、トランスの波形に従って2次側電力スイッチの切換えを制御する2次制御部とを備える電力変換装置を提供することによってさらに達成される。電力変換装置のこの好ましい実施形態では、1次波形検知部と2次波形検知部も設けられている。1次波形検知部はトランスの1次側の検知巻線であることが好ましく、2次波形検知部はトランスの2次側の検知巻線であることが好ましい。
【0017】
1次側電力スイッチのデューティサイクルを変更することにより出力電力を調整し、1次側と2次側のスイッチの間に接続されたトランスの波形に従って2次側電力スイッチを切換えることを含む電力変換方法も開示される。
【0018】
本発明の前述または他の目的、態様、特徴、利点については、添付図面と併記の請求の範囲と合わせることで、その好ましい実施形態の説明によりさらに容易に理解することができるであろう。
【0019】
本発明は、以下の添付図面を例として説明するがそれらに限定されるものではなく、これらの図では同じ参照番号は同様のあるいは対応する部分を示す。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1を参照すると、本発明による電力変換装置は、1次マスタスイッチQ1がオンのときに、トランスTの1次巻線T1Aに電流を供給する電圧Vinを有する端子1で電源から電力を受ける。1次マスタスイッチQ1は、トランスの1次巻線T1Aとグランドとの間に1次電流検知部を介して結合されている。この1次電流検知部はオプションである。電力変換装置は、出力電圧Voを有する端子2において出力を行う。電力変換装置の出力電力は、1次マスタスイッチQ1のデューティサイクルに依存する。トランスTは、さらに2次巻線T1Cを備える。2次スレーブスイッチQ101は、トランスTの2次巻線とグランドとの間に2次電流検知部を介して結合される。トランスの2次巻線T1Cからの2次電流は、2次スレーブスイッチQ101をオンにするときに出力される。電力変換装置の2次側は、出力端子とグランドの間に接続された出力コンデンサC101をさらに備える。1次電流は、1次マスタスイッチQ1のオン切換えとオフ切換えを制御するマスタ制御部に信号を伝達する1次電流検知部によって検出することができる。2次電流は、2次スレーブスイッチQ101の切換え動作を制御するスレーブ制御部に信号を伝達する2次電流検知部によって検知される。電力変換装置は、マスタ制御部に信号を入力する1次検知巻線T1Bを有する1次波形検知部をさらに備える。電力変換装置は、スレーブ制御部に信号を提供する2次検知巻線T1Dを有する2次波形検知部をさらに備える。さらに、出力電圧Voはマスタ制御部にフィードバックされる。フィードバック回路は光ダイオードと光センサを備えてもよい。
【0021】
図2は、図1に示す電力変換装置に関連する波形を示すグラフである。より詳細には、波形1はマスタスイッチの電圧である。これは、図1に示した1次マスタスイッチQ1のドレインD1での電圧MSVである。波形2は、2次スレーブスイッチQ101のドレインD2の電圧であるスレーブスイッチの電圧を示す。波形3は、トランスTの1次巻線T1Aを流れる1次電流である。正電流は、電圧源から1次マスタスイッチQ1への方向にある。波形4は、トランスTの2次巻線T1Cを流れる2次電流である。正電流は、2次スレーブスイッチQ101から出力端子への方向にある。図2の波形から明らかなように、本発明による電力変換装置は、1次側と2次側の両方でゼロ電圧切換えを実現する、つまり、切換えの実施時にスイッチQ1とQ101のドレインの電圧がゼロになる。これにより、電力変換装置の効率が増大する。
【0022】
本発明は、1次スイッチQ1と2次スイッチQ101を有する周波数可変フライバックコンバータであり、両方のスイッチでそれぞれ完全ゼロ電圧切換えを行う機能を有し、同期整流機能が組み合わされ、従来のフライバックコンバータよりも実質的に高い変換効率を達成するようにしている。
【0023】
1次マスタスイッチQ1と2次スレーブスイッチQ101はMOSFET(酸化金属半導体電界効果トランジスタ)として示されているが、バイポーラ接合パワートランジスタ(BJT)やIGBTトランジスタなどその他の種類のトランジスタを使用してもよい。FETは、ほとんどのバイポーラパワートランジスタよりも切換え周波数が高くなっているので好ましい。
【0024】
本発明は、1次マスタスイッチと2次スレーブスイッチをそれぞれ制御するために、2つの別個の制御部(マスタ制御部とスレーブ制御部)を備える。マスタ制御部とスレーブ制御部は別個に動作し、独立している。本発明の電力変換装置には制御のための第2のトランスは必要ない。そのため、第2のトランスの1次側と2次側との間に4000V以上のクリアランスを要求し得る安全標準や規制に適合する必要がいっさいない。フォトカプラを介したフィードバック以外に制御信号が絶縁バリアを通して伝達されることはない。
【0025】
本発明による2次側のスレーブ制御部はトランスTの波形に従ってマスタ−スレーブの切換え動作を実現する。以下でさらに詳述するように、スレーブ制御部は、トランスの波形がゼロ電圧レベルになったときを検出して、所定の時間遅延後、2次側スイッチをスイッチオンする。2次側(スレーブ)制御部により、出力コンデンサC101からの逆流電流によりトランスの2次巻線を逆方向に特定のレベルまで充電し、次に2次側スイッチをスイッチオフすることでトランスを再び正方向に充電することが可能である。
【0026】
図2の波形からわかるように、1次マスタスイッチQ1がオンのときには、2次スレーブスイッチQ101はオフで、逆もまた同様である。1次マスタスイッチQ1がオンになるときには、1次巻線T1Aを流れる電流は線形に増加し、トランスTにエネルギーが蓄積される。1次マスタスイッチQ1がスイッチオフされた瞬間に、トランスTに蓄積されたエネルギーの一部が、1次マスタスイッチQ1の固有出力静電容量Cds1を充電するのに使用され、2次スレーブスイッチQ101の固有出力静電容量Cds2を放電するのに使用され、図2に示した波形2のように2次スレーブスイッチQ101のドレイン電圧が実質的にゼロになる。これが、2次スレーブスイッチQ101のゼロ電圧切換え状態である。その瞬間に、スレーブ制御部により2次スレーブスイッチQ101がスイッチオンされ、トランスTが、蓄積されたエネルギーを、2次スレーブスイッチQ101を介して出力コンデンサC101に放電することが可能になる。トランスTが完全に放電された後、2次スレーブスイッチQ101はオンのままで、出力コンデンサC101内のエネルギーの一部がトランスTに流れ戻り、トランスTを逆方向に充電する。2次電流検知部は、トランスT内の逆電流の振幅の測定に使用される。トランスTに蓄積されたエネルギーが2次スレーブスイッチQ101の固有出力静電容量Cds2を充電するのに必要なエネルギーに等しいか、またはそれ以上になった瞬間に、スレーブ制御部が2次スレーブスイッチQ101をスイッチオフし、1次マスタスイッチQ1の固有出力静電容量Cds1を放電する。1次マスタスイッチQ1の固有出力静電容量が放電されて、電圧が0に達すると、1次マスタスイッチはマスタ制御部によりオンになる。これが、1次マスタスイッチQ1のゼロ切換え状態である。
【0027】
マスタ制御部は、トランスTに蓄積されたエネルギーの量を求め、それにより電力変換装置の電力スループットを1次マスタスイッチQ1のオン時間により求める。スレーブ制御部は、2次スレーブスイッチQ101のゼロ電圧切換えエッジ、トランスTの放電時間、および1次マスタスイッチQ1のゼロ電圧切換えを達成するためにトランスTの必要な逆充電時間に基づいて2次スレーブスイッチQ101のオン時間を求める。
【0028】
電力変換装置の電力スループットは、トランスTの充電時間と放電時間により決まるため、切換え周波数は、出力電力に反比例する。本発明のマスタ−スレーブフライバックコンバータは、周波数可変タイプの変換装置である。
【0029】
本発明の電力変換装置では、出力コンデンサC101への放電電流は、従来のフライバックコンバータでの場合のように整流ダイオードを通して流れるのではなく、2次スレーブスイッチQ101を通して流れる。そのため、出力整流器の伝導損失は、従来のフライバックコンバータでの場合のように出力整流ダイオードの閾値電圧で決まるのではなく、2次スレーブスイッチQ101のオン状態の抵抗によってのみ決まる。スレーブ制御部は、トランスの波形に同期して2次スレーブスイッチQ101のオンとオフの状態を制御し、2次スレーブスイッチQ101が同期整流器のように動作するようにする。
【0030】
図3は、図1と同様であるが、さらに、マスタ制御部とスレーブ制御部を詳細に示している。マスタ制御部には、オンタイマ、時間遅延部、ゼロ電圧検出器、誤差増幅器、およびOCP(過電流保護)回路が備わる。OCP回路は、電力変換装置の1次電流検知部と共にオプションである。オンタイマは、1次マスタスイッチQ1の切換えを制御する。出力端子からの出力フィードバックは、誤差増幅器に供給される。増幅された誤差信号は、オンタイマに入力される。1次検知巻線T1Bを備える1次波形検知部からの出力は、ゼロ電圧検出器に入力される。ゼロ電圧検出器の出力は、時間遅延され、オンタイマに入力される。1次電流検知部は、1次マスタスイッチQ1のソースS1とグランドとの間に接続される。1次電流検知部からの出力は、信号をオンタイマに出力するOCP回路に入力される。誤差増幅器、ゼロ電圧検出器からの時間遅延された信号、および(存在する場合は)OCP回路からの信号に基づき、オンタイマは1次マスタスイッチQ1の切換えを制御する。
【0031】
スレーブ制御部には、セット入力とリセット入力を有するセット/リセットフリップフロップが備わっている。スレーブ制御部は、ゼロ電圧検出器、時間遅延部、比較器、基準電源をさらに備える。2次検知巻線T1Dである2次波形検知部からの信号は、ゼロ電圧検出器に入力される。ゼロ電圧検出器からの出力は、時間遅延部により時間遅延され、フリップフロップのセット端子に入力される。2次電流検知部は、2次スレーブスイッチQ101のソースS2とグランドとの間に配置される。2次電流検知部は、スレーブ制御部の比較器として動作するオペアンプの非反転入力端子に信号を送出する。オペアンプの反転入力端子には、基準信号を入力する。この基準信号は、ツェナダイオードなどの基準ダイオード、抵抗、または電池、あるいは基準信号を生成するその他の既知の方法により生成される。比較器の出力はフリップフロップのリセット端子に入力される。それに応じて、2次電流がスレーブ制御部による基準レベルを超えたとき、詳細には比較器に送出された基準値を越えたときには、2次スレーブスイッチQ101の切換えを制御するフリップフロップはスイッチQ101の状態を変化させる。
【0032】
図4は、マスタ制御部の動作の波形を示すグラフである。図4の波形1は、マスタスイッチドレイン電圧で、図2の波形1と同一である。波形2は、マスタスイッチゲートドライバ、つまり1次マスタスイッチQ1のゲートG1に送出される電圧である。波形3は、マスタ制御部に送られる1次検知巻線T1Bの端子ピン4での波形であるT1B PIN 4波形である。波形4は、マスタ制御部のゼロ電圧検出器の出力である。ゼロ電圧検出器の出力は、波形3として示されるT1B PIN 4の波形がゼロボルトを横切る時刻t1にローに変化する。ゼロ電圧検出器の出力は、マスタ制御部の時間遅延部により時刻t2まで遅延され、その時刻にマスタスイッチゲートドライバは変化して1次マスタスイッチQ1を切換える。
【0033】
図5は、スレーブ制御部の動作の波形を示すグラフである。図5の波形1は、スレーブスイッチドレイン波形であり、図2の波形2と同一である。図5の波形2はスレーブスイッチゲートドライバ、つまり2次スレーブスイッチQ101のゲートG2に送出される電圧である。波形3は、スレーブ制御部に送られる2次検知巻線T1Dの端子ピン9での波形であるT1D Pin 9波形である。波形4は、スレーブ制御部のゼロ電圧検出器の出力である。ゼロ電圧検出器の出力は、波形3として示されるT1D Pin 9波形がゼロボルトを横切る時刻t3にローに変化する。ゼロ電圧検出器の出力は、スレーブ制御部の時間遅延部により時刻t4まで遅延され、その時刻にスレーブスイッチゲートドライバが変化して2次スレーブスイッチQ101を切換える。
【0034】
変換装置サイクル
図1に示した本発明の電力変換装置のサイクルを次に詳細に説明する。1次マスタスイッチQ1がスイッチオンされると、トランスTが充電される。1次マスタスイッチQ1がスイッチオフされると、2次スレーブスイッチQ101の固有容量が放電され、2次スレーブスイッチQ101のゼロ電圧切換え状態が生成される。以下で説明するように設定された時刻に2次スレーブスイッチQ101がスイッチオンされる。2次スレーブスイッチQ101がスイッチオンされると、トランスTが放電され、最終的に出力コンデンサC101の電荷が逆流としてトランスTに流れ込み、トランスを充電する。以下で説明するように、設定された時刻に2次スレーブスイッチQ101がスイッチオフされる。1次マスタスイッチQ1の固有静電容量が放電され、1次マスタスイッチQ1をスイッチオンしてゼロ電圧切換え状態が生成され、このサイクルが反復される。
【0035】
スレーブスイッチQ101がスイッチオンされる時刻の決定
2次スレーブスイッチQ101がオンになる時刻を図2にtaとして示す。図5に波形3として示される、2次検知巻線T1Dからの信号を使用して、2次スレーブスイッチQ101をスイッチオンする時刻が導出される。T1D Pin 9波形は、スレーブ制御部のゼロ電圧検出器に入力され、ゼロ電圧検出器は、T1D Pin 9波形がゼロボルトレベルを横切る時刻t3にその出力を変化させる。ゼロ電圧検出器の出力は、時間遅延部に入力され、時刻t4に遅延される。時刻t4に、時間遅延部からの信号がセット/リセットフリップフロップのセット入力に入力される。セット/リセットフリップフロップは、スイッチオンされる2次スレーブスイッチQ101の切換えを制御する信号(図5のスレーブスイッチのゲートドライバ信号の波形2)を出力する。2次スレーブスイッチQ101は、スレーブ制御部が2次スレーブスイッチQ101をスイッチオフすると決定するまでオンのままである。
【0036】
スレーブスイッチQ101がスイッチオフされる時刻の決定
2次スレーブスイッチQ101がオフになる時刻を図2にtbとして示す。図2の波形4を参照すると、2次スレーブスイッチQ101がオンの期間、2次スレーブスイッチQ101を流れる電流は正であり、最初に高いレベルを有するが、徐々に減少して、最終的に負になる。正の電流は、ソースS2からドレインD2、トランスの2次巻線T1C、出力コンデンサC101へ流れる。図2の波形4に示す2次電流が負のときに、出力コンデンサC101はトランスTに放電する。出力コンデンサは非常に大きいコンデンサを考慮すべく十分に大きな値である。
【0037】
2次電流検知部は、図2で時刻tcとして示される2次スレーブスイッチを流れる電流が負になる時刻を検知する。逆流電流が閾値に達すると、2次スレーブスイッチQ101がスイッチオフされる。より詳細には、2次電流検知部からの出力は、スレーブ制御部に入力され、さらにスレーブ制御部内の比較器に入力される。効果的な電力変換を提供する切換えのための最適レベルであるように設定されている基準レベルを逆流電流が超える場合、比較器は信号を出力してセット/リセットフリップフロップをリセットする。その結果、フリップフロップは信号を出力して2次スレーブスイッチQ101をスイッチオフする。比較器は、非反転入力端子と反転入力端子を有するオペアンプである。2次電流検知部の出力は、比較器の非反転入力端子に入力され、反転入力端子に入力される基準信号と比較される。基準電源は基準ダイオードとして図示されている。基準信号を生成する任意の方法を提供することができる。
【0038】
図6は、図1に示した実施形態と同様の本発明の別の実施形態を示しているが、本実施形態は、スレーブ制御部の比較器の基準電源を制御する回路も備える。さらに、1次マスタスイッチと2次スレーブスイッチのそれぞれの固有出力静電容量Cds1とCds2も示している。
【0039】
以下の式、すなわち、
Ireverse=
2ラ√(0.5×Cds1×Vin2+0.5×Cds2×Vo2)/LT1C
により、正確に決定された切換えのための最適な電流で最適な切換え効率を得るための逆電流Ireverseの基準レベルを求めることができる。ここで、LT1Cは、トランスTの2次巻線T1Cのインダクタンスである。
【0040】
したがって、基準レベルは、入力電圧に依存する。逆流の量は、1次マスタスイッチQ1と2次スレーブスイッチQ101との固有静電容量を放電するのに十分でなければならない。そうでない場合、ゼロ電圧切換えは達成できず、エネルギーが無駄になる。
【0041】
図6は、トランスTの2次巻線T1Cと、入力電圧がViで出力電圧がVの伝達関数に接続されたピーク検出器を示している。伝達関数の出力は、スレーブ制御部の比較器の基準電源を制御する。2次スレーブスイッチQ101のスイッチオフの基準(criterion)は、電力変換装置のVoとVinに依存する。出力電圧Voは、フィードバックループにより調整されるため、通常一定である。しかし、入力電圧Vinは変化することがあり、このことは、2次スレーブスイッチQ101のスイッチオフ逆電流が、電力変換装置での入力電圧Vinにより変化することを意味する。2次巻線T1Cにピーク検出器を追加することで、VoとVin/N(ここでNは1次巻線T1Aと2次巻線T1Cとの間の巻線比である)との和の関数であるピーク検出器の出力における電圧が得られる。2次スレーブスイッチQ101のスイッチオフ逆電流をピーク検出器の出力電圧の関数として制御することで、スイッチオフの基準を電力変換装置のあらゆる入力電圧(Vin)と出力電圧(Vo)に合わせることができる。2次スレーブスイッチQ101のスイッチオフ逆電流は、入力電圧Vinと出力電圧Voとの両方に対して非線形の関係を有するため、ピーク検出器の出力電圧は、伝達関数(ここではV=f(Vi)と表される)を通して基準電源に供給されなければならない。
【0042】
伝達関数は、ダイオード、トランジスタ、または非線形関数を実現する乗算器のようなその他の部品で形成できる。
【0043】
1次電流検知部と2次電流検知部はそれぞれトランス、抵抗またはホールセンサ、その他の適当な素子で形成できる。
【0044】
また、1次スイッチと2次スイッチのゼロ電圧切換えと、電力変換装置のトランスの波形に従った2次スイッチとの切換えを備えた電力変換の方法が意図される。2次スレーブスイッチのゼロ電圧切換えを保証するために、遅延後、2次スレーブスイッチは、1次マスタスイッチの立ち下がりエッジに従ってスイッチオンされる。2次スレーブスイッチは、電力変換装置の最適な切換え時間と効率のために設定された閾値レベルを逆流電流が超えたときにスイッチオフされる。
【0045】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の精神および範囲内で変形ならびに改変が考えられることは、当業者にとって明らかであろう。図面と好ましい実施形態の説明は、本発明の範囲を制限するものではなく例示するためになされたものであり、本発明の精神および範囲内にそのような変更や改変をすべて網羅することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明による電力変換装置の概略的なブロック図である。
【図2】 1次マスタスイッチと2次スレーブスイッチのドレイン電圧の波形と、トランスを流れる1次電流と2次電流を示す図である。
【図3】 図1と同様のブロック図であるが、マスタ制御部とスレーブ制御部をより詳細に示している。
【図4】 マスタ制御部の制御に関連する波形を示すグラフである。
【図5】 スレーブ制御部の制御に関連する波形を示すグラフである。
【図6】 本発明の他の実施形態による電力変換装置の概略的なブロック図であり、図1に示す実施形態と同様であるが、スレーブ制御部の電流検知比較器の基準電圧を制御するための回路をさらに備える。
Claims (4)
- 入力端子と、
出力端子と、
1次側及び2次側を有し、前記入力端子に接続された1次側巻線及び前記出力端子に接続された2次側巻線をさらに有するトランスと、
1次側スイッチと、
2次側スイッチと、
前記2次側スイッチの2次電流を検出する2次電流検知部と、
前記2次側スイッチの切換えを制御するスレーブ制御部と、
前記1次側スイッチの切換えを制御し、前記1次側スイッチ及び前記2次側スイッチを交互にスイッチオン及びスイッチオフされるように構成されるマスタ制御部と、
前記トランスにより生成された波形を検出する、前記トランスの前記2次側の検知巻線である2次波形検知部と、
前記出力端子及びグランドの間に接続され、逆流電流により前記トランスの2次側巻線を逆方向に特定のレベルまで充電し、前記2次側スイッチをスイッチオフすることで前記トランスを再び正方向に充電する出力コンデンサと、
フォトカプラにより構成され、前記出力端子と前記マスタ制御部の間に接続され、出力フィードバック信号を生成する出力フィードバック回路とを備えた電力変換装置であって、
前記2次側スイッチは、前記2次波形検知部により検出された前記トランスの前記波形に従ってスイッチオンされ、
前記1次側スイッチ及び前記2次側スイッチは、ゼロ電圧切換え状態中にスイッチオンされ、
前記2次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記1次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記スレーブ制御部は、さらに比較器及びセット/リセットフリップフロップを有し、
前記2次電流検知部は、前記2次電流が負になったときに、出力信号を前記比較器に伝達し、
前記比較器は、前記2次電流検知部の前記出力信号を電流基準レベルと比較して、前記2次電流検知部の前記出力信号が前記電流基準レベルを超えるときにリセット信号を前記セット/リセットフリップフロップに出力し、かつ
前記セット/リセットフリップフロップは、前記リセット信号を受信したときに前記2次側スイッチをスイッチオフし、
前記マスタ制御部は、オンタイマ、時間遅延回路、ゼロ電圧検出器、及び誤差増幅器をさらに有し、
前記出力フィードバック信号は前記誤差増幅器に供給され、前記誤差増幅器は増幅誤差信号を生成し、
前記増幅誤差信号は前記オンタイマに供給され、前記オンタイマは前記1次側スイッチの切換えを制御する
電力変換装置。 - 入力端子と、
出力端子と、
1次側及び2次側を有し、前記入力端子に接続された1次側巻線及び前記出力端子に接続された2次側巻線をさらに有するトランスと、
1次側スイッチと、
2次側スイッチと、
前記2次側スイッチの切換えを制御するスレーブ制御部と、
前記1次側スイッチの切換えを制御し、前記1次側スイッチ及び前記2次側スイッチを交互にスイッチオン及びスイッチオフされるように構成されるマスタ制御部と、
フォトカプラにより構成され、前記出力端子と前記マスタ制御部との間に接続され、出力フィードバック信号を生成する出力フィードバック回路と、
前記トランスにより生成された波形を検出する、前記トランスの2次側の検知巻線である2次波形検知部と、
前記出力端子及びグランドの間に接続され、逆流電流により前記トランスの2次側巻線を逆方向に特定のレベルまで充電し、前記2次側スイッチをスイッチオフすることで前記トランスを再び正方向に充電する出力コンデンサとを備えた電力変換装置であって、
前記2次側スイッチは、前記2次波形検知部により検出された前記トランスの前記波形に従ってスイッチオンされ、
前記2次側スイッチのスイッチオフは、前記2次側スイッチにおいて検出された2次電流に応じて達成され、
前記1次側スイッチ及び前記2次側スイッチは、ゼロ電圧切換え状態中にスイッチオンされ、
前記2次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記1次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記マスタ制御部は、オンタイマ、時間遅延回路、ゼロ電圧検出器、及び誤差増幅器をさらに有し、
前記出力フィードバック信号は前記誤差増幅器に供給され、前記誤差増幅器は増幅誤差信号を生成し、かつ
前記増幅誤差信号は前記オンタイマに供給され、前記オンタイマは前記1次側スイッチの切換えを制御する
電力変換装置。 - 1次側及び2次側を有するトランスと、
1次側スイッチと、
2次側スイッチと、
前記2次側スイッチの切換えを制御するスレーブ制御部と、
前記1次側スイッチの切換えを制御するマスタ制御部と、
前記2次側スイッチの2次電流を検出する2次電流検知部と、
前記トランスにより生成された波形を検出する、前記トランスの前記2次側の検知巻線である2次波形検知部と、
前記トランスの2次側巻線及びグランドの間に接続され、逆流電流により前記トランスの2次側巻線を逆方向に特定のレベルまで充電し、前記2次側スイッチをスイッチオフすることで前記トランスを再び正方向に充電する出力コンデンサとを備えた電力変換装置であって、
前記スレーブ制御部は、前記2次波形検知部により検出された前記トランスの前記波形に従って前記波形のゼロレベルを検出した後、所定の時間遅延以内に前記2次側スイッチをスイッチオンするように構成され、
前記1次側スイッチ及び前記2次側スイッチは、ゼロ電圧切換え状態中にスイッチオンされ、
前記2次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記1次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記スレーブ制御部は、さらに比較器及びセット/リセットフリップフロップを有し、
前記2次電流検知部は、前記2次電流が負になったときに、出力信号を前記比較器に伝達し、
前記比較器は、前記2次電流検知部の前記出力信号を電流基準レベルと比較して、前記2次電流検知部の前記出力信号が前記電流基準レベルを超えるときにリセット信号を前記セット/リセットフリップフロップに出力し、かつ
前記セット/リセットフリップフロップは、前記リセット信号を受信したときに前記2次側スイッチをスイッチオフし、
前記マスタ制御部は、前記トランスの2次側巻線からフォトカプラを介して得られた出力フィードバック信号に基づき前記1次側スイッチの切換えを制御する
電力変換装置。 - 1次側及び2次側を有するトランスと、
1次側スイッチと、
2次側スイッチと、
前記2次側スイッチの切換えを制御するスレーブ制御部と、
前記1次側スイッチの切換えを制御するマスタ制御部と、
フォトカプラにより構成され、前記トランスの2次側巻線と前記マスタ制御部との間に接続され、出力フィードバック信号を生成する出力フィードバック回路と、
前記トランスにより生成された波形を検出する、前記トランスの前記2次側の検知巻線である2次波形検知部と、
前記トランスの2次側巻線及びグランドの間に接続され、逆流電流により前記トランスの2次側巻線を逆方向に特定のレベルまで充電し、前記2次側スイッチをスイッチオフすることで前記トランスを再び正方向に充電する出力コンデンサとを備えた電力変換装置であって、
前記スレーブ制御部は、前記2次波形検知部により検出された前記トランスの前記波形に従って前記波形のゼロレベルを検出した後、所定の時間遅延以内に前記2次側スイッチをスイッチオンするように構成され、
前記2次側スイッチのスイッチオフは、前記2次側スイッチにおいて検出された2次電流に応じて達成され、
前記1次側スイッチ及び前記2次側スイッチは、ゼロ電圧切換え状態中にスイッチオンされ、
前記2次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記1次側スイッチは、さらに固有出力静電容量を有し、前記固有出力静電容量が放電されるときに前記ゼロ電圧切換え状態が生成され、
前記マスタ制御部は、オンタイマ、時間遅延回路、ゼロ電圧検出器、及び誤差増幅器をさらに有し、
前記出力フィードバック信号は前記誤差増幅器に供給され、前記誤差増幅器は増幅誤差信号を生成し、かつ
前記増幅誤差信号は前記オンタイマに供給され、前記オンタイマは前記1次側スイッチの切換えを制御する
電力変換装置。
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