本发明专利技术提供一种在变压器的二次侧具备谐振电路的直流电源装置，抑制构成整流电路的二极管在恢复时的浪涌电压，根据变压器的二次电流正确地推定负载电流，与轻负载时对应地调整供给功率。直流电源装置的构成包含：直流电压源、变换器、变压器、整流电路、由谐振开关(106)和谐振电容器(107)构成的谐振电路、滤波电抗器、滤波电容器、缓冲二极管(110)、缓冲电容器(109)、以及负载。还具备：第1、第2电压传感器(101、111)以及电流传感器(104)、和控制装置(114)，其输入这些传感器的输出信号，并输出对构成变换器(102)以及谐振开关(106)的半导体元件的栅极脉冲进行控制的信号、和调整对这些传感器的信号进行转换的A/D转换器(200～203)的动作定时的信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用半导体元件的直流电源装置，尤其涉及为了降低半导体元件的切换损失而具备谐振电路的软切换式的直流电源装置。
技术介绍
在使不稳定的直流电压稳定时，或对直流电压进行变更的情况下，或者在需要对输入和输出进行电绝缘的情况下，会采用从直流向直流变换的电源装置(以下称作直流电源装置)。尤其是在输入和输出被电绝缘的直流电源装置中，通过提高施加频率，从而使绝缘用变压器小型化的方式被公知。作为一例，图8示出专利文献I的电路构成。图8所示的直流电源装置，其构成包含如下直流电压源100、将直流电压源100输出的直流功率变换成交流的变换器102、将变换器102输出的交流功率输入的变压器103、将变压器103输出的交流功率变换成直流功率 的整流电路105、对整流电路105输出的直流功率进行平滑化的滤波电抗器108和滤波电容器112、以及与滤波电容器112并联连接的负载113。在图8所示的直流电源装置中，构成变换器102的半导体元件的切换损失根据施加频率而上升。因此，考虑了利用谐振电路来使切换损失降低的技术(软切换)。作为一例，图9示出专利文献2以及非专利文献I的电路构造。图9所示的直流电源装置，其构成包含如下直流电压源100、将直流电压源100的直流功率变换成交流功率的变换器102、将变换器102输出的交流功率进行输入的变压器103、将变压器103输出的交流功率变换成直流功率的整流电路105、由与整流电路105直流输出侧并联连接的谐振开关106和谐振电容器107构成的谐振电路、对整流电路105输出的直流功率进行平滑化的滤波电抗器108和滤波电容器112、以及与滤波电容器112并联连接的负载113。图9所示的直流电源装置，配合变换器102的断开的定时使谐振开关106动作，通过使谐振电流Iz与二次电流12重叠,从而能够暂时地使二次电流12降低至零,使一次电流Il降低至仅励磁电流的大小为止。通过配合该定时使变换器102关断，从而能够大幅降低变换器102的关断损耗。在图8所示的直流电源装置中，在构成变换器102的半导体元件Ql Q4截止期间，一次电流Il以及二次电流12成为零，但构成整流电路105的二极管中回流电流在继续流动。根据该状态，当构成变换器102的半导体元件Ql、Q4接通时，开始流动一次电流Il和二次电流12，二次电流12的大小与负载电流Id—致。这时，构成整流电路105的二极管的一半中流动与二次电流12相同大小的电流，剩下的一半的二极管中电流成为零。图10示出后种二极管的电压-电流波形。当从电流在二极管中流动的状态起过渡至电流被截断而施加电压的状态时，在二极管中积蓄的载流子被释放，临时向逆方向流动电流(反向恢复电流)，产生浪涌电压。该浪涌电压，因基于二极管的结电容与电路的电感的谐振而导致会继续振动片刻。恢复现象由二极管的特性而决定，但若如图10那样产生激烈的浪涌电压，则有些情况下会超过元件耐压而破坏元件。另外，即使在未超过元件耐压的情况下，也有产生高频的电磁噪声，对其他电子设备产生电磁干扰等坏影响的情况。作为恢复时的浪涌电压对策，公知有与构成整流电路的二极管并联设置CR电路(缓冲电路)的技术等。另外，作为浪涌电压对策的公知例，公知有专利文献3的直流-直流转换装置或专利文献4的用于功率传送的装置、专利文献5的低损失变换器等。专利文献专利文献I JP特开2010-178501号公报专利文献2 JP特开平4-368464号公报专利文献3 JP特开2006-352959号公报 专利文献4 JP特开2009-273355号公报专利文献5 JP特开2008-79403号公报非专利文献非专利文献I 0. Deblecker、A. Moretti> and F. Vallee ^ComparativeAnaIysisof Two zero-Current Switching Isolated DC-DC Convereters forAuxiliary RailwaySupply、” SPEEDAM2008.图9所示的公知例的电路中存在三个课题。第I课题在于，降低构成整流电路105的二极管在恢复时的浪涌电压。第2课题在于，由于在由为了降低变换器102的关断损耗而增加的谐振电容器107和谐振开关106所构成的谐振电路中流动的谐振电流Iz与二次电流12重叠，因此难以通过二次电流12掌握正确的负载状态。虽然为了掌握正确的负载状态，可以安装对负载电流Id进行直接检测的电流传感器，但为了降低成本，通过二次电流12来正确推定负载电流Id，将检测负载电流Id的电流传感器省略以掌握正确的负载状态成为课题。第3课题在于，顺利地进行轻负载时的控制。由于在谐振电容器107中流动的谐振电流Iz的振幅与直流输入电压Vs成正比，因此谐振电流Iz供给的能量与直流输入电压Vs的平方成正比。因而，当直流输入电压Vs高时，仅是谐振电流Iz就供给相当的能量，很难缩小供给功率。
技术实现思路
本专利技术的直流电源装置，为了解决第I课题，特征在于，直流电源装置的构成包含直流电压源；将直流电压源输出的直流功率转换成交流的变换器；将变换器输出的交流功率输入的变压器；将变压器输出的交流功率转换成直流功率的整流电路；由与整流电路的直流输出侧并联连接的谐振电容器和谐振开关构成的谐振电路；对整流电路输出的直流功率进行平滑化的滤波电抗器和滤波电容器；以及与滤波电容器并联连接的负载，该直流电源装置具备由与滤波电容器并联连接的缓冲电路，进而，为了解决第2、第3课题，除了上述构成之外，还具备对直流电压源输出的直流电压进行检测的第I电压传感器；对变压器的二次电流进行检测的电流传感器；对滤波电容器电压进行检测的第2电压传感器；和对变换器和谐振开关的栅极脉冲以及第I、第2电压传感器与电流传感器的检测定时进行调整的控制装置。另外，本专利技术的直流电源装置的上述控制装置特征在于，具备 第I控制单元，其将第I、第2电压传感器和电流传感器的输出信号输入，将变换器的动作频率设为固定，根据传感器输入来调整栅极脉冲的宽度，从而对供给功率进行调整；和第2控制单元，其将变换器的栅极脉宽设为固定，根据传感器输入来调整变换器的动作频率，从而对供给功率进行调整。进而，本专利技术的直流电源装置的上述控制装置特征在于，用二极管桥(缓冲二极管)、和连接二极管桥的输出与整流电路的直流输出侧的电容器(缓冲电容器)来构成缓冲电路，具备取样与保持单元，其将电流传感器的输出信号输入，与变换器的动作频率同步地，在变换器的接通期间内除了根据谐振电容器的静电容和电路电感求出的谐振周期的3/4、与根据缓冲电容器的静电容和电路电感求出的谐振周期的1/2之外的期间，进行取样与保持。专利技术效果根据本专利技术，通过缓存电路能够降低在整流电路的二极管的恢复时产生的浪涌电压，还能够降低电磁噪声，其中该缓冲电路由与滤波电容器并联连接的二极管桥即缓冲二 极管、和将作为二极管桥的缓冲二极管的二极管桥的中点的输出与整流电路的二极管的直流输出侧进行连接的缓冲电容器构成。另外，具备变压器的二次电流的电流传感器，通过将电流传感器的输出信号输入，与变换器的动作频率同步地，在从变换器的接通起延后根据缓冲电容器静电容和电路电感求出的谐振周期的1/2、且从断开起提早根据谐本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种直流电源装置，其构成包含：直流电压源；将上述直流电压源输出的直流功率转换成交流功率的变换器；将上述变换器输出的交流功率输入的变压器；将上述变压器输出的交流功率转换成直流功率的整流电路；由与上述整流电路的直流输出侧并联连接的谐振开关和谐振电容器构成的谐振电路；对上述整流电路输出的直流功率进行平滑化的滤波电抗器和滤波电容器；与上述滤波电容器并联连接的缓冲电路；以及与上述滤波电容器并联连接的负载，上述直流电源装置的特征在于，具备：第1电压传感器，其对上述直流电压源的输出电压进行检测；第2电压传感器，其对上述滤波电容器的电压进行检测；电流传感器，其对上述变压器的输入电流或者输出电流进行检测；和控制装置，其将上述第1电压传感器、上述第2电压传感器和上述电流传感器的输出信号输入，并输出对构成上述变换器的多个半导体元件的栅极脉冲以及构成上述谐振开关的半导体元件的栅极脉冲进行控制的信号、与对上述第1电压传感器、上述第2电压传感器和上述电流传感器的检测定时进行调整的信号。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：儿岛彻郎，野崎雄一郎，牧野雅史，筱宫健志，杉浦彻，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，日立水户工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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