电流共振型直流电压转换器、控制用集成电路以及电流共振型直流电压转换方法技术

一种电流共振型转换器，具有：开关电路(10)，从直流的输入电压(Vin)生成交流电压；LC共振电路(20)，共振用电容器(21)以及共振用线圈(22)被施加所述交流电压而进行共振；变压器(30)，其一次侧与该LC共振电路(20)串联；并联共振电感(Lm1)，其与该变压器(30)并联；整流电路(40)，其对在变压器(30)的二次侧出现的电流进行整流而生成直流的输出电压(Vout)；并联共振电感调整电路(50)，其使并联共振电感(Lm1)变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将直流电压变换为其他直流电压的直流电压转换器(DC/DC转换器)，特别地，涉及作为绝缘型DC/DC转换器的代表电路之一的电流共振型直流电压转换器、控制用集成电路以及电流共振型直流电压转换方法。
技术介绍
以往，具有如下的电路方式，在将直流电压变换为其他直流电压的DC/DC转换器中，特别地，在作为绝缘型DC/DC转换器的代表电路之一的电流共振型转换器(LLC方式等)中，能够进行软开关动作，从而基本上容易实现高效率(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所述的电流共振型转换器具有：开关电路，包括通过具有开关频率的控制信号进行打开/关闭动作的开关元件，并且通过所述开关元件将直流的输入电压变换为交流并输出第一交流电压；共振电路，具有共振用的电感器以及电容器，并且输入所述第一交流电压而以规定的共振频率进行共振并输出共振信号；变压器，具有输入所述共振信号的一次绕组以及对所述一次绕组绝缘的二次绕组；整流电路，将从所述二次绕组输出的第二交流电压变换为直流而生成输出电压，并且将所述输出电压从输出侧输出；控制电路，检测所述输出电压并生成所述控制信号而使所述开关元件进行打开/关闭动作；该电流共振型转换器具有相对于所述输出电压的所述开关频率中的规定的输出电压对开关频率特性，所述电流共振型转换器的特征在于，所述控制电路具有：输出电压检测单元，检测启动时的所述输出电压并获得该检测结果；频率决定单元，基于所述输出电压对开关频率特性以及所述检测结果，决定能够对所述输出侧进行电力供给的软启动开始的所述开关频率；频率控制单元，在利用决定的所述开关频率使启动开始后，通过使所述开关频率逐渐降低的所述控制信号，使所述开关元件进行打开/关闭动作来控制所
述电流共振型转换器的启动。但是，在该专利文献1记载的那样的电流共振型转换器中，在用于太阳能面板或蓄电池等输入输出电压变动大的用途的情况下，通过将与电路的变压器一次侧并联的共振电感的值变小而使共振电流变大，能够实现几倍以上的宽幅的增益(输出电压/输入电压)调整。但是，在该情况下，共振电流的损失增大，从而存在难以高效率化的问题。另外，作为其他方法，提出了设置对电压的变动进行串联补偿的附加电路(例如，参照非专利文献1)但是，在该非专利文献1记载的双向绝缘型DC/DC转换器中，存在开关元件的增加和补偿电路中的损失增加等问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-029436号公报非专利文献非专利文献1：宫胁慧和其他两人，“使用串联补偿方式的双向绝缘型DC/DC转换器的动作验证”，半导体电力转换研究会的讲演资料，2012年1月27日，SPC-12-025
技术实现思路
专利技术要解决的问题鉴于以往技术中的这样的问题，本专利技术的目的在于，提供电流共振型直流电压转换器、控制用集成电路以及电流共振型直流电压转换方法，即使是输入输出电压变动大的用途，该电流共振型直流电压转换器也能够一边将开关元件的增加和补偿电路等中的损失增加变为最小限度一边实现高效率。解决问题的手段为了达到上述目的，本专利技术的电流共振型直流电压转换器的特征在于，具有：开关部，从直流的输入电压生成交流电压，共振部，对共振用电容以及第一共振用电感施加所述交流电压而进行共振，变压器，其一次侧与该共振部串联，第二共振用电感，其与该变压器并联，整流部，其对在所述变压器的二次侧出现的电流进行整流而生成直流的输出电压，并联共振电感调整部，其使所述第二共振用电感变化。在此，本专利技术的电流共振型直流电压转换器具有用于检测所述输入电压或所述输出电压的电压检测单元，所述并联共振电感调整部具有与所述变压器并联的共振电感(可以使用变压器的励磁电感，也可以外设)和经由第二开关与所述变压器的所述一次侧并联的调整用电感，该电流共振型直流电压转换器还可以具有第二开关控制部，该第二开关控制部基于由所述电压检测单元所检测出的所述输入电压或所述输出电压，对所述第二开关的开闭进行控制。另外，在所述第二开关控制部，规定成为所述第二开关的开闭状态转变的条件的转变条件电压范围，所述第二开关控制部也可以以如下方式进行控制，即，若所述输入电压或所述输出电压在所述转变条件电压范围内，则打开所述第二开关，并且，若所述输入电压或所述输出电压不在所述转变条件电压范围内，则关闭所述第二开关。根据这样的结构的电流共振型直流电压转换器，通过最小限度的附加电路，特别地能够使额定值附近的各种损失大幅度地降低，由此，能够使效率提高。另外，在本专利技术的电流共振型直流电压转换器中，所述第二开关控制部也可以使所述第二开关关闭时的所述转变条件电压范围相对于所述第二开关打开时的所述转变条件电压范围而变化，从而使所述第二开关的关闭控制具有磁滞。例如，所述第二开关控制部也可以使所述第二开关关闭时的所述转变条件电压范围的两端的至少一方相对于所述第二开关打开时的所述转变条件电压范围相对地变窄。根据这样的结构的电流共振型直流电压转换器，即使所述输入电压或所述输出电压在所述转变条件电压范围的下限或上限的附近细微地变动，也能够尽可能地抑制所述第二开关每次重复开闭的现象。另外，在本专利技术的电流共振型直流电压转换器中，所述第二开关具有第一整流单元、与该第一整流单元串联的第一方向开关、第二整流单元、与该
第二整流单元串联的第二方向开关，在将所述第一整流单元的整流方向设为第一方向，将所述第二整流单元的整流方向设为第二方向时，所述第一整流单元以及所述第一方向开关也可以与所述第二整流单元以及所述第二方向开关并联，以使所述第一方向与所述第二方向相互相反。在此，本专利技术的电流共振型直流电压转换器还具有并联共振电流检测单元，该并联共振电流检测单元用于检测流通于所述变压器的并联共振电感的并联共振电流值以及并联共振电流方向，所述第二开关控制部也可以以如下方式对所述第一方向开关以及所述第二方向开关进行控制，即，在所述第一方向开关以及所述第二方向开关全都关闭的情况下，在所述输入电压或所述输出电压从所述转变条件电压范围外向所述转变条件电压范围内变化时，若所述并联共振电流方向为所述第一方向，则首先打开所述第二方向开关，接着，在所述并联共振电流值变为0后，打开所述第一方向开关，并且，若所述并联共振电流方向为所述第二方向，则首先打开所述第一方向开关，接着，在所述并联共振电流值变为0后，打开所述第二方向开关。而且，在所述第一方向开关以及所述第二方向开关全都打开的情况下，在所述输入电压从所述转变条件电压范围内向所述转变条件电压范围外变化时，所述第二开关控制部也可以以同时关闭所述第一方向开关以及所述第二方向开关的方式进行控制。根据这样的结构的电流共振型直流电压转换器，由于在电流未流通于所述调整用电感的状态下打开包含所述第一方向开关以及所述第二方向开关的所述第二开关，因此，能够抑制浪涌电压的产生，并且也能够使所述第一整流单元以及所述第二整流单元的逆恢复损失进一步变小。另外，内置有上述的电流共振型直流电压转换器的所述第二开关控制部的控制用集成电路也属于本专利技术的范畴。根据这样的结构的控制用集成电路，能够容易地实现本专利技术的电流共振型直流电压转换器。或者，本专利技术的电流共振型直流电压转换方法的特征在于，具有：开关工序，从直流的输入电压生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流共振型直流电压转换器，其特征在于，具有：开关部，从直流的输入电压生成交流电压，共振部，对共振用电容以及第一共振用电感施加所述交流电压而进行共振，变压器，其一次侧与该共振部串联，第二共振用电感，其与该变压器并联，整流部，其对在所述变压器的二次侧出现的电流进行整流而生成直流的输出电压，并联共振电感调整部，其使所述第二共振用电感的电感变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.13 JP 2014-0506341.一种电流共振型直流电压转换器，其特征在于，具有：开关部，从直流的输入电压生成交流电压，共振部，对共振用电容以及第一共振用电感施加所述交流电压而进行共振，变压器，其一次侧与该共振部串联，第二共振用电感，其与该变压器并联，整流部，其对在所述变压器的二次侧出现的电流进行整流而生成直流的输出电压，并联共振电感调整部，其使所述第二共振用电感的电感变化。2.如权利要求1所述的电流共振型直流电压转换器，其特征在于，具有用于检测所述输入电压或所述输出电压的电压检测单元，所述并联共振电感调整部具有调整用电感，该调整用电感经由第二开关与所述变压器的所述一次侧并联，该电流共振型直流电压转换器还具有第二开关控制部，该第二开关控制部基于由所述电压检测单元所检测出的所述输入电压或所述输出电压，对所述第二开关的开闭进行控制。3.如权利要求2所述的电流共振型直流电压转换器，其特征在于，在所述第二开关控制部，规定有成为所述第二开关的开闭状态转变的条件的转变条件电压范围，所述第二开关控制部以如下方式进行控制：若所述输入电压或所述输出电压在所述转变条件电压范围内，则打开所述第二开关，若所述输入电压或所述输出电压不在所述转变条件电压范围内，则关闭所述第二开关。4.如权利要求3所述的电流共振型直流电压转换器，其特征在于，所述第二开关控制部使所述第二开关关闭时的所述转变条件电压范围相对于所述第二开关打开时的所述转变条件电压范围发生变化，从而使所述第二开关的关闭控制具有磁滞。5.如权利要求4所述的电流共振型直流电压转换器，其特征在于，所述第二开关控制部使所述第二开关关闭时的所述转变条件电压范围
\t的两端的至少一方相对于所述第二开关打开时的所述转变...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川武男，兵头贵志，横井都司如，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP