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公開番号2024060638
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-07
出願番号2022168017
出願日2022-10-20
発明の名称電源装置
出願人株式会社ダイヘン
代理人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240425BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】最大出力電力を低下させず、かつ、一次巻線に流れる電流が小さい場合でもゼロボルトスイッチングが実現できる電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置において、スイッチング素子TR1～TR4を有するインバータ回路2と、制御回路5とを備えた。スイッチング素子TR1,TR3が直列接続され、スイッチング素子TR2,TR4が直列接続され、スイッチング素子TR1,TR2が同じ極性側に接続されている。制御回路5は、駆動信号P1,P4と、駆動信号P1を半周期ずらした駆動信号P3と、駆動信号P4を半周期ずらした駆動信号P2とを生成し、駆動信号P1と駆動信号P4との位相差を調整することで出力電流制御を行い、駆動信号P1と駆動信号P4の発振周波数を、インバータ回路2の電流が小さいほど高くする。駆動信号P1～P4は、それぞれスイッチング素子TR1～TR4に入力される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれ２個のスイッチング素子が直列接続された第１アームおよび第２アームを有するインバータ回路と、
前記第１アームの第１スイッチング素子に入力される第１駆動信号と、前記第２アームにおいて前記第１スイッチング素子と同じ極性側に接続された第２スイッチング素子に入力される第２駆動信号と、前記第１アームの第３スイッチング素子に入力される３駆動信号と、前記第２アームにおいて前記第３スイッチング素子と同じ極性側に接続された第４スイッチング素子に入力される第４駆動信号とを生成する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第１駆動信号を半周期ずらした信号を前記第３駆動信号として生成し、
前記第４駆動信号を半周期ずらした信号を前記第２駆動信号として生成し、
前記第１駆動信号のパルスの立ち上がりタイミングと前記第４駆動信号のパルスの立ち上がりタイミングとの位相差を調整することで出力電流制御を行い、
前記第１駆動信号及び前記第４駆動信号の発振周波数を、前記インバータ回路の電流設定値が小さいほど高く設定する、
電源装置。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
前記インバータ回路の電流を検出する電流センサを備え、前記制御回路は、前記電流センサの検出値が小さいほど前記発振周波数を高く設定する、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電流センサは、前記インバータ回路に具備されている、
請求項２に記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ回路が直流電源から入力される直流電圧を高周波電圧に変換し、トランスが高周波電圧を変圧し、整流回路が整流して出力する電源装置が知られている。また、単相フルブリッジ型のインバータ回路の制御方法として、位相シフト制御が知られている。特許文献１には、位相シフト制御によって制御される電源装置が開示されている。位相シフト制御では、インバータ回路の一方のアームのハイサイドスイッチング素子と他方のアームのローサイドスイッチング素子とでオン期間に位相差を設け、位相差によって出力を調整する。
【０００３】
図２は、位相シフト制御を説明するための図である。図２に示す期間Ａでは、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ４がオンになっており、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ４を介して、トランス３の一次巻線３１に直流電源１が供給する電流が流れる。期間Ｂでは、スイッチング素子ＴＲ１がオフになるが、トランス３の一次巻線３１の漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギーによって、スイッチング素子ＴＲ３の還流ダイオードおよびスイッチング素子ＴＲ４を介して、一次巻線３１に電流が流れ続ける。期間Ｃでは、スイッチング素子ＴＲ３がオンになる。スイッチング素子ＴＲ３がオンに切り替わるとき、還流ダイオードに電流が流れているので、スイッチング素子ＴＲ３のドレイン－ソース間の電圧は「０」である。したがって、ゼロボルトスイッチングとなる。期間Ｄでは、スイッチング素子ＴＲ４がオフになるが、スイッチング素子ＴＲ２の還流ダイオード、直流電源１の平滑コンデンサ、およびスイッチング素子ＴＲ３の還流ダイオードを介して、一次巻線３１に電流が流れ続ける。期間Ｅでは、スイッチング素子ＴＲ２がオンになっており、スイッチング素子ＴＲ２，ＴＲ３を介して、一次巻線３１に期間Ａとは逆向きの電流が流れる。スイッチング素子ＴＲ２がオンに切り替わるとき、還流ダイオードに電流が流れている場合、スイッチング素子ＴＲ２のドレイン－ソース間の電圧は「０」である。したがって、ゼロボルトスイッチングとなる。以下、上記期間Ｂ，Ｃ，Ｄのハイサイドとローサイドとを反対にした状態になって、期間Ａに戻る。このように、位相シフト制御では、各スイッチング素子ＴＲ１～ＴＲ４がオンに切り替わるときに、ゼロボルトスイッチングが実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－３２２１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トランス３の一次巻線３１の漏れインダクタンスが小さく、かつ、一次巻線３１に流れる電流が小さい場合、一次巻線３１の漏れインダクタンスに蓄えられるエネルギーは少ない。スイッチング素子ＴＲ１がオフしてからスイッチング素子ＴＲ３がオンに切り替わるまでに、漏れインダクタンスに蓄えられたエネルギーが消費されてしまうと、スイッチング素子ＴＲ３の還流ダイオードに電流が流れておらず、スイッチング素子ＴＲ３をゼロボルトスイッチングが実現できない。トランス３の一次巻線３１にコイルを直列接続して漏れインダクタンスを大きくすれば、ゼロボルトスイッチングを実現できる。しかし、漏れインダクタンスが大きくなると、漏れインダクタンスに蓄えられるエネルギーが多くなる代わりに、二次側に伝達されるエネルギーが減少する。つまり、漏れインダクタンスを大きくしたことで、電源装置の最大出力電力が低下する。
【０００６】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、最大出力電力を低下させず、かつ、一次巻線に流れる電流が小さい場合でもゼロボルトスイッチングが実現できる電源装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
それぞれ２個のスイッチング素子が直列接続された第１アームおよび第２アームを有するインバータ回路と、
前記第１アームの第１スイッチング素子に入力される第１駆動信号と、前記第２アームにおいて前記第１スイッチング素子と同じ極性側に接続された第２スイッチング素子に入力される第２駆動信号と、前記第１アームの第３スイッチング素子に入力される３駆動信号と、前記第２アームにおいて前記第３スイッチング素子と同じ極性側に接続された第４スイッチング素子に入力される第４駆動信号とを生成する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第１駆動信号を半周期ずらした信号を前記第３駆動信号として生成し、
前記第４駆動信号を半周期ずらした信号を前記第２駆動信号として生成し、
前記第１駆動信号のパルスの立ち上がりタイミングと前記第４駆動信号のパルスの立ち上がりタイミングとの位相差を調整することで出力電流制御を行い、
前記第１駆動信号及び前記第４駆動信号の発振周波数を、前記インバータ回路の電流設定値が小さいほど高く設定する、
電源装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、
前記インバータ回路の電流を検出する電流センサを備え、前記制御回路は、前記電流センサの検出値が小さいほど前記発振周波数を高く設定する、
請求項１に記載の電源装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、
前記電流センサは、前記インバータ回路部に具備されている、
請求項２に記載の電源装置である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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