JP6171205B2 - 電源装置、検査装置、及び電源装置の最適化方法 - Google Patents
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Description
上記スイッチング回路は、例えば、2個のスイッチング素子(例えば、MOSFET)を直列に接続したハーフブリッジ回路を2個並列にしたフルブリッジ回路で構成される。このフルブリッジ回路において、電流を供給する側のスイッチング素子と電流が供給される側のスイッチング素子とが同時にオン状態になると、貫通電流が流れてスイッチング素子が破壊される可能性がある。電源装置では、2つのスイッチング素子が同時にオン状態になることを防止するために、同時に2つのスイッチング素子をオフ状態にする期間がデッドタイム(非重畳時間)として設けられている。
前記第1デッドタイムを、前記情報の示す方向に所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2出力電流に対応する第2デッドタイムの値とすることを特徴とする。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電源装置1及び検査装置2の概略構成を示す機能ブロック図である。この図において、電源装置1は、入力される直流電圧を、所定の直流電圧に変換して出力するDC/DCコンバータであり、本発明に直接に関係する部分のみを示している。
この図1に示す電源装置1及び検査装置2は、電源装置1のフルブリッジ回路20内のスイッチ素子がスイッチング動作を行う場合に、スイッチング素子のデッドタイムを変化させると電力変換効率が変化することを利用する。検査装置2は、電源装置1にスイッチング素子のデッドタイムを変化させるように指示し、このデッドタイムの変化に応じた電力変換効率の変化を測定する。検査装置2は、測定結果に基づいて、電力変換効率が最大になるときのデッドタイムを最適デッドタイム(第2デッドタイム)と判定し、この最適デッドタイムの情報を電源装置1に通知する。電源装置1は、検査装置2から通知された最適デッドタイムを記憶部30に記憶する。
なお、電力変換効率は、入力電力と出力電力との電力比で表され、例えば、
電力変換効率=出力電圧×出力電流/(入力電圧×入力電流)、の式で示される。
フルブリッジ回路20は、例えば、後述する図3に示すように、4つのスイッチング素子Q1からQ4で構成されるブリッジ回路である(詳細は後述する)。
記憶部30は、フルブリッジ回路20のスイッチング素子Q1からQ4のデッドタイム(第1デッドタイム)のデータを、出力電流値に関連づけて記憶する。例えば、後述する図6に示すように、記憶部30には、電源装置1の出力電流Ioの値に関連づけられたデッドタイムのデータが、デッドタイムテーブル31の形式で記憶されている。
制御部101は、電源装置1の出力電圧が一定の電圧になるように、フルブリッジ回路20のスイッチング素子Q1からQ4のスイッチング動作を制御するオンオフ制御信号CNTを生成する。このオンオフ制御信号CNTは、例えばPWM(Pulse Width Modulation;パルス幅変調)信号である。
また、制御部101は、上記オンオフ制御信号CNTを生成する際に、記憶部30に記憶されたデッドタイムテーブル31を参照し、このデッドタイムテーブル31に記憶されたデッドタイムに基づいてオンオフ制御信号CNTを生成する。
書換部103は、取得部102から得られたデッドタイムの変更指示に基づいて、記憶部30のデッドタイムテーブル31に記憶されたデッドタイム(第1デッドタイム)のデータを、取得部102が取得した最適デッドタイム(第2デッドタイム)に書き換える。例えば、書換部103は、デッドタイムの変更指示に基づいて、すでに記録されたデッドタイムを増減するようにデータを書き換える。また、書換部103は、検査装置2において最適デッドタイムが判定された場合に、この最適デッドタイムの情報を、取得部102を介して取得し、デッドタイムテーブル31を最適デッドタイムのデータに書き換える。
この検査装置2において、測定部201は、電源装置1の入出力電流と入出力電圧とを計測し、電源装置1における電力変換効率を測定する。この電源装置1における電力変換効率を測定する場合に、測定部201は、電源装置1の処理ユニット10に対して、フルブリッジ回路20におけるデッドタイムを変化させるように指示し、このデッドタイムの変化に応じて変わる電源装置1の電力変換効率を測定する。
判定部202は、測定部201が測定した電力変換効率の値に基づいて、電力変換効率が最大になるときのデッドタイムを最適デッドタイムと判定する。
図2に示すように、電源装置1の入力側に、入力電圧Vinを測定する電圧計5と、入力電流Iinを測定する電流計6とが接続される。また、電源装置1の出力側に、出力電圧Voutを測定する電圧計7と、出力電流Ioを測定する電流計8とが接続される。
例えば、後述する図9Aに示すように、デッドタイムを基準デッドタイムから±3ΔTに変化させて、電力変換効率を測定する。なお、ΔTは、クロック信号に基づく時間である。
そして、検査装置2は、出力電流Ioを異なる幾つかの電流値に変化させて、上記第2の手順と第3の手順とを繰り返し実行し、それぞれの電流値に応じて、デッドタイムテーブル31に記憶されたデッドタイムのデータを最適デッドタイムに補正する。
フルブリッジ回路20は、一次巻線51を駆動するブリッジ回路であり、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いた4つのスイッチング素子、すなわち、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、及びスイッチング素子Q4で構成されている。このスイッチング素子Q1からQ4のそれぞれには、ボディーダイオードD1からD4(以下、「ボディーダイオード」を、単に「ダイオード」とも呼ぶ。)が並列に接続されている。つまり、スイッチング素子Q1からQ4のそれぞれは、ドレイン側に、対応するダイオードD1からD4のカソード端子が接続され、ソース側にアノード端子が接続されるボディーダイオードD1からD4を備えている。
また、スイッチング素子Q3のソースとスイッチング素子Q4のドレインとの接続点には、一次巻線55の一方の端子kに接続される。一次巻線55の他方の端子gは、一次巻線51の他方の端子bに接続されている。スイッチング素子Q1からQ4それぞれのゲートに信号G1からG4が、処理ユニット10からドライブ回路11を介して供給される。
これにより、電源装置1は、一次巻線51をフルブリッジ回路20により駆動するとともに、一次巻線51に流れる電流を電流検出用トランス54により計測することができる。
このドライブ回路11は、後述する同期整流スイッチ回路61内のスイッチング素子Q5及びQ6をオン状態とオフ状態とに制御するゲート信号G5及びG6も生成する。このゲート信号G5及びG6は、処理ユニット10内の制御部101から出力されるオンオフ制御信号CNTに基づいて生成される信号である。
同期整流回路60は、二次巻線52及び53、同期整流スイッチ回路61、整流平滑回路(チョークコイルL11とコンデンサC11)、第2電流検出回路62を備える。同期整流回路60は、二次巻線52及び53に誘起される電圧V1、V2(誘導起電力)を全波整流して直流電圧に変換する。
この同期整流回路60において、同期整流スイッチ回路61を構成するスイッチング素子Q5及びQ6は、制御部101によりオン状態とオフ状態とのタイミングが制御され、二次巻線52及び53に誘起される電圧V1、V2を同期整流する。同期整流回路60は、同期整流した直流電圧をチョークコイルL11とコンデンサC11で平滑化し、出力端子Out1とOut2を介して、負荷装置80に電力を供給する。
負荷装置80は、例えば、ランプや、モータや、或いは、バッテリ等である。
また、二次巻線52の端子cには、同期整流スイッチ回路61内のスイッチング素子Q6のドレインが接続され、スイッチング素子Q6のソースは、基準電位線GNDを介して、基準電位側の出力端子Out2に接続されている。
また、二次巻線53の端子eには、同期整流スイッチ回路61内のスイッチング素子Q5のドレインが接続され、スイッチング素子Q5のソースは、基準電位線GNDを介して出力端子Out2に接続されている。
電流検出回路70は、電流検出用トランス54の二次巻線56、整流回路71、ダイオード72、分圧回路73、及び第3電流検出回路74を備える。
ここで、一次巻線51、二次巻線52、53は、トランス50を構成し、一次巻線55、二次巻線56は、電流検出用トランス54を構成する。
ダイオード72は、後述する第3電流検出回路74のダイオード741において生じるVf(順方向の電圧降下分)を補償するための電圧補償用のダイオードである。
図4Aは、第3電流検出回路74の構成例を示す構成図である。この図4Aに示すように、第3電流検出回路74は、ダイオード741を介して電流Ictにより充電されるコンデンサ742と、コンデンサ742の両端の電圧を検出するための分圧用の抵抗器743、744と、ノイズ吸収用のコンデンサ745と、抵抗器746と、で構成されている。
コンデンサ742の他端、抵抗器744の他端、及びコンデンサ745の他端は、接地される。
コンデンサ742、コンデンサ745、抵抗器743、抵抗器744、及び抵抗器746によって、所望の応答速度で電流を検出する回路が構成される。
抵抗器746の他端は、処理ユニット10のADC110に接続される。
第3電流検出回路74において、図4Bに示す全波整流波形の電流Ictが、整流回路71から第3電流検出回路74に向けて流れると、電流Ictにより第3電流検出回路74のコンデンサ742が充電される。そして、この電流Ictにより充電されるコンデンサ742の両端の電圧Vctは、図4Bに示すように、平滑された電圧波形となる。この電圧Vctは、抵抗器743、744により分圧され、抵抗器744と抵抗器743の接続点N1には、処理ユニット10内のA/D変換器(ADC)110の入力電圧範囲に適合する電圧信号Vscが生成される。なお、抵抗器744には、並列にノイズ吸収用のコンデンサ745が接続されている。
このように、電流検出回路70では、一次巻線51に流れる電流を検出することにより、出力電流Ioを間接的に検出することができる
また、制御部101は、ドライブ回路11を介して、同期整流スイッチ回路61内のスイッチング素子Q5及びQ6のそれぞれにゲート信号G5及びG6を供給する。つまり、制御部101は、スイッチング素子Q5及びQ6のオン状態とオフ状態とのタイミングを制御することにより、スイッチング素子Q5及びQ6に同期整流を行わせる。
そして、時刻t0の後の時刻t1において、制御部101は、ゲート信号G4をLにしてスイッチング素子Q4をオフ状態にし、この時刻t1から所定のデッドタイムDT34を経過した時刻t2において、ゲート信号G3をHにしてスイッチング素子Q3をオン状態にする。これは、スイッチング素子Q4をオフ状態にした後に、スイッチング素子Q3を直ちにオン状態にすると、スイッチング素子Q4のターンオフタイムによる動作遅れにより、スイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4により貫通電流が流れるためである。これを回避するために、デッドタイムDT34を設ける。
その後の時刻t9以降の動作は、上述した時刻t1以降の動作が繰り返される。
なお、図5に示す位相シフト量Δは、上アーム側のスイッチング素子Q1のゲート信号G1と、上アーム側のスイッチング素子Q3のゲート信号G3との、位相差を示している。
なお、このデッドタイムテーブル31は、記憶部30内において、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)に記憶されている。
この波形図に示すように、スイッチング素子Q2のドレイン・ソース間電圧は、オン状態にあるゼロ電圧に近い値から、オフ状態の電圧Voffに上昇する際に、部分共振波形となる。このため、スイッチング素子Q2をどの時点でスイッチングを行うかにより、スイッチング素子Q2のターンオフ時のスイッチングロス(スイッチング損失)が変化する。つまり、デッドタイムDTを変化させることにより波形が変化し、この波形の変化に伴い、スイッチングロスが変化する。他のスイッチング素子についても同様である。
この図8は、前述の図2に示すように、電源装置1の入力側に電圧計5と電流計6とを配置し、電源装置1の出力側に電圧計7と電流計8とを配置する。そして、基準となるデッドタイム(基準デッドタイム)を、+方向(時間を延ばす方向)と、−方向(時間を短くする方向)とに、所定の時間ΔTを単位時間として変化させる。
この図9Aでは、横軸に、デッドタイムの変化を示し、縦軸に電力変換効率のレベルを示している。この図9では、基準となるデッドタイムを0とし、この基準となるデッドタイムを、+方向と、−方向とに、所定の時間ΔTを単位時間として変化させた場合の電力変換効率の変化特性を示している。また、縦軸において、符号e1からe12は、電力変換効率のレベルを示している。
この図9Aの特性曲線A1に示すように、デッドタイムを変化させることにより、電力変換効率が変化し、この例では、デッドタイムがゼロ(0)、つまり、デッドタイムが基準デッドタイムである場合に、電力変換効率が最高になる。
この図9Bの特性曲線B1に示すように、デッドタイムが+1(基準デッドタイム+ΔT)の時に、電力変換効率が最高の効率になることがある。
なお、デッドタイムには、図5に示すように、デッドタイムDT12とデッドタイムDT34の2種類があり、上記最適デッドタイムの設定は、各出力電流Ioの値に応じて、デッドタイムDT12とデッドタイムDT34のそれぞれについて設定される。
なお、デッドタイムには、図5に示したように、デッドタイムDT12と、デッドタイムDT34の2種類があるが、デッドタイムDT12とデッドタイムDT34のそれぞれについて、最適デッドタイムの設定処理が行われる。ここで、デッドタイムDT12とデッドタイムDT34についての最適デッドタイムの設定の順番は、何れが先であってもよく、例えば、デッドタイムDT12を設定した後に、デッドタイムDT34の設定を行う。
この図10で示す例は、図2で説明した簡易な方法とは異なり、検査装置2が、電源装置1の入力電圧Vinと、出力電圧Voutと、出力電流Ioと、入力電流Iinを取得して電力変換効率を測定し、この測定結果に基づいて最適デッドタイムを判定する例を示している。
なお、図2に示すように、電源装置1の入力側に、入力電圧Vinを測定する電圧計5と、入力電流Iinを測定する電流計6とが予め配置され、また、電源装置1の出力側に、出力電圧Voutを測定する電圧計7と、出力電流Ioを測定する電流計8とが予め配置されているものとする。
電源装置1の制御部101は、出力電流Ioに応じたデッドタイムを、デッドタイムテーブル31から読み出し、ドライブ回路11を介して、ゲート信号G1からG4を生成する。なお、この最適デッドタイムの設定処理の開始の時点において、デッドタイムは、基準デッドタイムとなる。
続いて、検査装置2は、デッドタイムを現在のデッドタイムを増加方向に+1(ΔT増加)するように電源装置1に指示する(ステップS130)。このステップS130の処理が最初に行われる場合、デッドタイムは、「基準デッドタイム+1×ΔT」となる。
続いて、電源装置1は、検査装置2からの指示に基づいて、現在のデッドタイムを+1(ΔT増加)した新たなデッドタイムをデッドタイムテーブル31に記憶して、デッドタイムを変更する。電源装置1の制御部101は、この変更されたデッドタイムに基づいて、ゲート信号G1からG4を生成し、スイッチング素子Q1からQ4を駆動する(ステップS140)。
続いて、検査装置2は、デッドタイムを+3(基準デッドタイム+3×ΔT)まで変更したか否かを判定する(ステップS160)。そして、ステップS160の判定処理において、デッドタイムを+3まで変更していないと判定された場合(ステップS160:NO)、検査装置2は、ステップS130の処理に戻り、デッドタイムの変更と、電力変換効率の計測処理とを継続する。
そして、検査装置2は、デッドタイムを−1にする(ステップS170)。また、検査装置2は、ステップS200において−3ではないと判定された場合、デッドタイムを−1だけ減算する。例えば、デッドタイムが−1の場合、この処理によってデッドタイムは、−2になる。
続いて、電源装置1は、−1にしたデッドタイムまたは1減算したデッドタイムをデッドタイムテーブル31に記憶して、デッドタイムを変更する。電源装置1は、この変更されたデッドタイムに基づいて、ゲート信号G1からG4を生成し、スイッチング素子Q1からQ4を駆動する(ステップS180)。
続いて、検査装置2は、デッドタイムを−3(基準デッドタイム−3×ΔT)まで変更したか否かを判定する(ステップS200)。そして、ステップS200の判定処理において、デッドタイムを−3まで変更していないと判定された場合(ステップS200:NO)、検査装置2は、ステップS170の処理に戻り、デッドタイムの変更と、電力変換効率の計測処理とを継続する。
そして、検査装置2は、デッドタイムを基準デッドタイムから±3方向に変化させて計測した電力変換効率のデータに基づいて、電力変換効率が最も高くなるデッドタイムを判定する。つまり、検査装置2は、入力電流Iinが一番低くなるデッドタイムを最適デッドタイムと判定する(ステップS210)。
続いて、検査装置2は、最適デッドタイムの情報を電源装置1に通知する(ステップS220)。
続いて、電源装置1は、検査装置2から通知された最適デッドタイムを、記憶部30内のデッドタイムテーブル31に書き込む(ステップS230)。
そして、このステップS230の処理を実行した後に、電源装置1と検査装置2とは、このPCS40の最適デッドタイムの設定処理を終える。
電源装置1は、検査装置2から取得した最適デッドタイムをデッドタイムテーブル31に書き込むことにより、デッドタイムテーブル31に最適デッドタイムを設定する。
図3に示した電源装置1では、一次巻線51に流れる電流を、電流検出用トランス54と電流検出回路70とを用いて検出することにより、出力電流Ioを間接的に測定している。勿論、出力電流Ioは、同期整流回路60内に電流検出回路を設けて検出してもよい。
この図11に示す電源装置1Aは、図3に示す電源装置1と比較すると、図3に示す一次巻線51側の電流検出用トランス54と、電流検出回路70とを除外し、代わりに、同期整流回路60内に、電流検出用トランス63と、出力電流検出回路64とを新たに追加した点が構成上で異なる。また、図3に示す第1電流検出回路22と、第2電流検出回路62とを省略した点が構成上で異なる。
他の構成は、図3に示す電源装置1と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
電流検出用トランス63の二次側には、二次巻線側に流れる電流の還流ループを形成するとともに、出力電流Ioの電流値を検出するための出力電流検出回路64が接続されている。この出力電流検出回路64には、例えば、図4に示した第3電流検出回路74と同様な回路が内蔵されており、出力電流検出回路64により検出された電流信号Isが、処理ユニット10に入力される。
そして、上記電源装置1Aにおける最適デッドタイムの設定動作は、出力電流Ioを同期整流回路60内の電流検出用トランス63で検出する点を除いて、第1実施形態の電源装置1と同様にして行われる。このため、重複する説明は、省略する。
このように、第2実施形態の電源装置1Aでは、出力端子Out1から負荷装置80に流れる出力電流Ioを直接検出することにより、出力電流Ioの値に応じた最適デッドタイムを設定することができる。
上述した第1実施形態及び第2実施形態では、一次巻線51をフルブリッジ回路20で駆動する例について説明したが、本発明は、一次巻線51を、ハーフブリッジ回路で駆動する場合においても、効果的に適用できるものである。
この図12に示すハーフブリッジ回路20Aを備える電源装置1Bの回路構成は、一般的によく知られたものである。このハーフブリッジ回路20Aは、スイッチング素子Q1及びQ2を交互にオン状態、オフ状態し、コンデンサC2、C3に蓄積された電荷により、一次巻線51を駆動する。そして、二次巻線52、53に誘起される電圧を、同期整流回路60(或いは、ダイオード整流回路)により全波整流し、チョークコイルL11を介して負荷装置80に給電する。
そして、このハーフブリッジ回路20Aでは、スイッチング素子Q1及びQ2の出力容量と、トランス50のリーケージインダクタンス(漏れインダクタンス)とを共振させることにより、スイッチング素子Q1及びQ2を零電圧近くでスイッチングし、スイッチング素子Q1及びQ2のスイッチングロスを低減している。
このスイッチングロスを低減するために、検査装置2は、第1実施形態の電源装置1と同様な方法により最適デッドタイムを判定して、電源装置1B内の記憶部30に最適デッドタイムを設定する。
これにより、トランス50に一次側にハーフブリッジ回路20Aを用いた電源装置1Bにおいても、最適なデッドタイムを設定することができる。
さらに、本発明の電源装置は、プッシュプル型のDC/DCコンバータ装置にも効果的に適用できるものである。
また、本発明におけるスイッチング回路は、フルブリッジ回路20又はハーフブリッジ回路20Aが対応し、本発明におけるスイッチング素子は、例えば、フルブリッジ回路20内のスイッチング素子Q1からQ4が対応する。
このような構成の電源装置1では、入力電流の測定結果に基づいて設定された第2デッドタイム(最適デッドタイム)を外部から取得し、記憶部30に記憶された第1デッドタイムのデータを第2デッドタイムに書き換える。制御部101は、第2デッドタイムに応じてスイッチング素子を制御する。
これにより、電源装置1は、入力電流を測定するための回路やデッドタイムを決定する新たな回路を製品の内部に追加することなく、入力電流が最も少なくなる第2デッドタイム(最適デッドタイム)を製品毎に設定できる。
このような構成の電源装置1では、電力変換効率の測定結果に基づいて設定された第2デッドタイム(最適デッドタイム)を外部から取得し、記憶部30に記憶された第1デッドタイムのデータを第2デッドタイムに書き換える。制御部101は、第2デッドタイムに応じてスイッチング素子を制御する。
これにより、電源装置1は、電力変換効率を測定するための回路やデッドタイムを決定する回路を製品の内部に追加することなく、電力変換効率が最大になる第2デッドタイム(最適デッドタイム)を製品毎に設定できる。
このような構成の電源装置1であれば、デッドタイム設定部(検査装置2)が、電源装置1の入出力電流と入出力電圧に基づいて第2デッドタイムを判定し、電源装置1の取得部102は、デッドタイム設定部(検査装置2)から第2デッドタイムの情報を取得して、この第2デッドタイムを記憶部30に記憶する。
これにより、デッドタイム設定部(検査装置2)は、電力変換効率が最大になる第2デッドタイム(最適デッドタイム)を、電源装置1の入出力電流と入出力電圧に基づいて決定し、電源装置1は、この第2デッドタイムの情報をデッドタイム設定部(検査装置2)から取得して記憶部30に記憶することができる。
このような構成の電源装置1あれば、電源装置1の入力電圧Vin、電源装置1からの出力電圧Vout、及び電源装置1からの出力電流Ioを一定に保った状態で、デッドタイムを変化させて、入力電流Iinを測定する。そして、電源装置1は、入力電流が最も少なくなるときのデッドタイムである第2デッドタイム(最適デッドタイム)の情報を、取得部102により取得し、この第2デッドタイムを記憶部30に記憶する。
これにより、電源装置1は、入力電圧Vin、出力電圧Vout、及び出力電流Ioを一定に保った状態で、入力電流Iinが最も少なくなるときのデッドタイムを、第2デッドタイム(最適デッドタイム)を取得部102により取得し、記憶部30に記憶することができる。
このような構成の電源装置であれば、記憶部30には、出力電流と第1デッドタイムとの関係が、出力電流毎に記憶される。そして、電源装置1は、取得部102により、出力電流毎の第2デッドタイムの情報を取得し、記憶部30に記憶された出力電流毎の第1デッドタイムを、取得部102が取得した出力電流毎の第2デッドタイムにそれぞれ書き換える。
これにより、電源装置1は、出力電流毎に、第2デッドタイム(最適デッドタイム)を設定することができる。
このような構成の電源装置であれば、ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子に対して、電力変換効率を最大にする第2デッドタイム(最適デッドタイム)を設定することができる。
このような構成の電源装置1であれば、部分共振型のフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子(Q1からQ4)に対して、電力変換効率を最大にする第2デッドタイム(最適デッドタイム)を設定することができる。
このような構成の検査装置2では、電源装置1に対して、第1デッドタイムを変更するように指示して、スイッチング素子(Q1からQ4)のデッドタイムを変更させながら、電源装置1の入力電流を計測する。そして、検査装置2は、入力電流の測定結果に基づいて、入力電流が最も少なくなるデッドタイムを、第2デッドタイム(最適デッドタイム)と判定する。そして、検査装置2は、このデッドタイムの情報を電源装置1に通知して、電源装置1において第1デッドタイムを第2デッドタイムに設定させる。
これにより、検査装置2は、電源装置1のスイッチング回路(フルブリッジ回路20)のスイッチング素子(Q1からQ4)のデッドタイムを変更させながら、入力電流を測定して、第2デッドタイム(最適デッドタイム)を判定することができる。そして、検査装置2は、この第2デッドタイムを電源装置1に通知して、記憶部30に記憶させることができる。
このため、電源装置1は、入力電流を測定するための新たな回路やデッドタイムを決定する回路を製品の内部に追加することなく、入力電流が最も少なくなる第2デッドタイム(最適デッドタイム)を製品毎に設定することができる。
このような構成の検査装置であれば、検査装置は、電源装置への入力電圧、電源装置からの出力電圧、及び電源装置からの出力電流を一定に保った状態で、電源装置に対して第1デッドタイムを変更するように指示して電力変換効率を計測し、電源装置の電力変換効率が最も高くなるときのデッドタイムを第2デッドタイムとして判定する。
これにより、検査装置は、電力変換効率を測定することにより、第2デッドタイム(最適デッドタイム)を、容易に判定することができる。
このような電源装置1の最適化方法であれば、検査装置2は、スイッチング素子(Q1からQ4)の第1デッドタイムが変更可能な電源装置1に対して、第1デッドタイムを変更するように指示して電源装置1の入力電流を測定する。そして、検査装置2は、この入力電流の測定結果に基づいて、入力電流が最も少なくなる第2デッドタイム(最適デッドタイム)を判定する。そして、検査装置2は、第2デッドタイムの情報を電源装置1に送信して、電源装置1において第1デッドタイムを第2デッドタイムに設定させる。
これにより、電源装置1は、入力電流を測定するための回路やデッドタイムを決定する新たな回路を製品の内部に追加することなく、力電流が最も少なくなる最適デッドタイムを製品毎に設定できる。
このような電源装置1の最適化方法であれば、検査装置2は、電源装置1への入力電圧、電源装置1からの出力電圧、及び電源装置1からの出力電流を一定に保った状態で、デッドタイムを変化させる。そして、検査装置2は、入力電流が最も少なくなるときのデッドタイムを第2デッドタイム(最適デッドタイム)と判定する。
これにより、検査装置2は、入力電流を測定することにより、電源装置1の最適デッドタイム(第2デッドタイム)を容易に判定することができる。
このような電源装置1の最適化方法であれば、検査装置2は、異なる幾つかの出力電流に対してデッドタイムの補正を行う場合に、測定対象となる1つ目の出力電流に対応するデッドタイムを決定するとき、デッドタイムを正負の方向の何れの方向に変化させたときに、入力電流が最も少なくなった、または電力変換効率が最も大きくなったかを記憶する。例えば、デッドタイムを正方向に変化させたときに電力変換効率が最も大きくなると判定された場合、検査装置2は、2つ目の出力電流に対するデッドタイムを決定する際に、正方向からデッドタイムを変化させ、電力変換効率が下がり始め、ピークを迎えたことが検出された時点でデッドタイムの調整を終了する。
これにより、検査装置2は、幾つかの出力電流に対してデッドタイムの補正を行う場合に、迅速に第2デッドタイム(最適デッドタイム)を判定することができる。
すなわち、上述の処理ユニット10、及び検査装置2に、CPU、ROM、及びRAM等を有するマイクロコントローラやマイクロコンピュータ等のコンピュータシステムを搭載し、CPUが、ソフトウェアプログラムを読み込み実行することにより、処理ユニット10の一部又は全部の処理機能を実現してもよい。
10・・・処理ユニット、11・・・ドライブ回路、
20・・・フルブリッジ回路、
20A・・・ハーフブリッジ回路、21・・・直流電源、
30・・・記憶部、31・・・デッドタイムテーブル
40・・・一次側回路、50・・・トランス、51・・・一次巻線、
52,53・・・二次巻線、54・・・電流検出用トランス、
60・・・同期整流回路、61・・・同期整流スイッチ回路、
70・・・電流検出回路、74・・・第3電流検出回路、80・・・負荷装置、
101・・・制御部、102・・・取得部、103・・・書換部、
201・・・測定部、202・・・判定部、
203・・・書込部、204・・・記憶部、
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6・・・スイッチング素子
Claims (7)
- スイッチング回路を構成するスイッチング素子の第1デッドタイムを記憶する記憶部と、
入力電流の測定結果に基づいて設定された第2デッドタイムの情報を外部入力する取得部と、
前記記憶部に記憶された前記第1デッドタイムを前記取得部が取得した前記第2デッドタイムに書き換える書換部と、
前記記憶部に記憶された前記第2デッドタイムに応じて前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記第2デッドタイムは、電源装置への入力電圧、前記電源装置からの出力電圧、及び前記電源装置からの出力電流を一定に保った状態で、前記記憶部に記憶された前記第1デッドタイムが変化させられたときに、前記電源装置の入力電流が最も少なくなる値であって、
前記第1デッドタイムを、正方向と負方向とに所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2デッドタイムの値とし、
前記一定に保たれた前記電源装置からの出力電流である第1出力電流を、電流値の値が異なる第2出力電流に変えて、第2出力電流に対応する第2デッドタイムを決定する際、
前記第1出力電流に対応する第2デッドタイムを求めたときに、第1デッドタイムを正方向と負方向のいずれの方向に所定時間を単位時間として変化させたときに第2デッドタイムを求めることができたかを示す情報に基づいて、
前記第1デッドタイムを、前記情報の示す方向に所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2出力電流に対応する第2デッドタイムの値とする
ことを特徴とする電源装置。 - 前記取得部は、前記第2デッドタイムを取得する際に、
入出力電流と入出力電圧に基づいて前記第2デッドタイムを判定するデッドタイム設定部から、前記第2デッドタイムを入力する
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記記憶部には、前記出力電流と前記第1デッドタイムとの関係が、出力電流毎に記憶され、
前記書換部は、前記記憶部に記憶された出力電流毎の前記第1デッドタイムを、前記取得部が取得した出力電流毎の前記第2デッドタイムにそれぞれ書き換える
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記スイッチング素子は、
フルブリッジ回路またはハーフブリッジ回路を構成する素子である
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路において、
前記スイッチング素子は、部分共振作用を利用してスイッチングされる
ことを特徴とする請求項4に記載の電源装置。 - スイッチング回路のスイッチング素子の第1デッドタイムが、外部入力されるデッドタイムの情報により変更可能な電源装置に対して、前記第1デッドタイムを変更するように指示して前記電源装置の入力電流を計測する測定部と、
前記測定部により計測された入力電流の測定値に基づいて、最も入力電流が少なくなるときのデッドタイムを第2デッドタイムと判定する判定部と、
前記第2デッドタイムの情報を前記電源装置に通知して、前記電源装置において前記第1デッドタイムを前記第2デッドタイムに設定させる書込部と、
を備え、
前記測定部は、前記電源装置への入力電圧、前記電源装置からの出力電圧、及び前記電源装置からの出力電流を一定に保った状態で、前記電源装置に対して、前記第1デッドタイムを変更するように指示して電力変換効率を計測し、最も電力変換効率が高くなるデッドタイムを第2デッドタイムと判定し、
前記判定部は、前記測定部により計測された入力電流の測定値に基づいて、最も入力電流が少なくなるときのデッドタイムを第2デッドタイムとして判定し、
前記第1デッドタイムを、正方向と負方向とに所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2デッドタイムの値とし、
前記一定に保たれた前記電源装置からの出力電流である第1出力電流を、電流値の値が異なる第2出力電流に変えて、第2出力電流に対応する第2デッドタイムを決定する際、
前記第1出力電流に対応する第2デッドタイムを求めたときに、第1デッドタイムを正方向と負方向のいずれの方向に所定時間を単位時間として変化させたときに第2デッドタイムを求めることができたかを示す情報に基づいて、
前記第1デッドタイムを、前記情報の示す方向に所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2出力電流に対応する第2デッドタイムの値とする
ことを特徴とする検査装置。 - 電源装置のスイッチング回路を構成するスイッチング素子のデッドタイムを検査装置により最適化する電源装置の最適化方法であって、
前記電源装置が、第1デッドタイムを前記検査装置からの指示により変更する手順を含み、
前記検査装置が、前記電源装置に対して、前記第1デッドタイムを変更させるように指示するとともに、前記電源装置の入力電流を測定する手順と、
前記検査装置が、前記入力電流の測定結果に基づいて、最も入力電流が少なくなるときのデッドタイムを第2デッドタイムと判定する手順と、
前記検査装置が、前記第2デッドタイムの情報を前記電源装置に通知して、前記電源装置において、前記第1デッドタイムを前記第2デッドタイムに設定させる手順と、
を含み、
前記第2デッドタイムは、
前記電源装置への入力電圧、前記電源装置からの出力電圧、及び前記電源装置からの出力電流を一定に保った状態で、前記第1デッドタイムが変化させられたとき、前記電源装置の電力変換効率が最も高くなる値であって、
前記第1デッドタイムを、正方向と負方向とに所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2デッドタイムの値とし、
前記一定に保たれた前記電源装置からの出力電流である第1出力電流を、電流値の値が異なる第2出力電流に変えて、第2出力電流に対応する第2デッドタイムを決定する際、
前記第1出力電流に対応する第2デッドタイムを求めたときに、第1デッドタイムを正方向と負方向のいずれの方向に所定時間を単位時間として変化させたときに第2デッドタイムを求めることができたかを示す情報に基づいて、
前記第1デッドタイムを、前記情報の示す方向に所定時間を単位時間として変化させたとき、前記電源装置の入力電流が最も少なくなるときの第1デッドタイムを第2出力電流に対応する第2デッドタイムの値とする
ことを特徴とする電源装置の最適化方法。
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