WO2024180841A1 - Voltage converter and control method - Google Patents
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- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Definitions
- This disclosure relates to a voltage converter and a method for controlling a voltage converter.
- Patent Document 1 discloses a technique for adjusting the output voltage of a converter circuit to a value within the acceptable operating range even when the output voltage is not within the acceptable operating range and the operating frequency exceeds a maximum specified frequency. Specifically, the technique disclosed in Patent Document 1 first adjusts the output voltage by changing only the operating frequency, and if the output voltage does not reach the target value at the maximum frequency, the phase is changed to adjust the output voltage to a value within the acceptable operating range.
- Patent Document 1 does not take such specific indicators into account, and does not necessarily improve the specific indicator.
- the present disclosure provides a voltage converter and the like that can improve specific indicators during voltage conversion.
- the voltage converter according to the present disclosure includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, and the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal, and an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, and a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal.
- the power supply includes a detection circuit that detects an input current input to the input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and a control circuit, the control circuit having a first control mode that controls a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control mode that controls an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, the first control mode changes the phase at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in accordance with the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and the second control mode changes the operating frequency one or more times during the period from when the phase is changed until the next time the phase is changed, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
- the control method is a control method for a voltage converter, the voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal; and a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal.
- the control method includes a first control step of controlling a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control step of controlling the operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, and the first control step changes the phase at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and the second control step changes the operating frequency one or more times during the period from when the phase is changed until the next change of the phase, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
- the voltage converter according to the present disclosure includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, and a primary winding a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal; a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and
- the control method is a control method for a voltage converter, the voltage converter including a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a first node between the first switch and the second switch on the first path, and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path.
- a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal; and a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and the control method includes detecting switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices.
- a phase between a switching of a switching device and a switching frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase reference value and an operating frequency reference value that are predetermined according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and a first index is obtained that is calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value, and the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index are held as reference values.
- the voltage converter according to the present disclosure includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, and the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal, and a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal.
- the input voltage, the input current input to the first input terminal, the output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and the output current output from the first output terminal are detected by a detection circuit.
- a storage unit stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each target output voltage for the output voltage.
- the control circuit changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target value and the operating frequency target value obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
- the control method is a control method for a voltage converter, the voltage converter including: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; A detection circuit detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output
- the control method changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target values and the operating frequency target values obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
- a voltage converter according to one embodiment of the present disclosure can improve a specific indicator during voltage conversion.
- FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a voltage converter according to an embodiment.
- FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the gain and the operating frequency of the voltage converter according to the embodiment.
- FIG. 3 is a flowchart showing a first operation example of the voltage converter according to the embodiment.
- FIG. 4 is a flowchart showing a second operation example of the voltage converter according to the embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating a third operation example of the voltage converter according to the embodiment.
- the voltage converter 1 is a DC-DC converter that steps up or down the input voltage to a specified voltage and outputs it; specifically, it is an LLC converter.
- the LLC converter is a circuit that utilizes LLC resonance due to the leakage inductance, excitation inductance, and resonant capacitor of the transformer T1.
- the input/output voltage ratio changes by changing the switching frequency (also written as the operating frequency), making it possible to output the desired voltage.
- the gain can be calculated by (output voltage/input voltage) x (transformer turns ratio), so there is a correlation between the gain and the output voltage.
- the voltage converter 1 has terminals t1, t2, t3, and t4.
- Terminal t1 is an example of a first input terminal and is an input terminal on the primary side of the voltage converter 1
- terminal t2 is an example of a second input terminal and is a ground terminal on the primary side of the voltage converter 1.
- Terminal t3 is an example of a first output terminal and is an output terminal on the secondary side of the voltage converter 1
- terminal t4 is an example of a second output terminal and is a ground terminal on the secondary side of the voltage converter 1.
- terminals t3 and t4 are connected to the secondary winding of the transformer T1 via a rectifier circuit D10.
- the voltage converter 1 includes switches Q1, Q2, Q3, and Q4, a capacitor Cr, a rectifier circuit D10, a transformer T1, a control circuit 10, an input voltage detection circuit 20, an input current detection circuit 30, an output voltage detection circuit 40, and an output current detection circuit 50.
- the control circuit 10, the input voltage detection circuit 20, the input current detection circuit 30, the output voltage detection circuit 40, and the output current detection circuit 50 can be realized, for example, by a microcomputer, but the method of realizing them is not particularly limited, and they may be realized by analog circuits, etc.
- FIG. 1 the illustration of the circuit diagrams of the control circuit 10, the input voltage detection circuit 20, the input current detection circuit 30, the output voltage detection circuit 40, and the output current detection circuit 50 is omitted.
- the illustration of the signal lines connecting the control circuit 10, the input voltage detection circuit 20, the input current detection circuit 30, the output voltage detection circuit 40, and the output current detection circuit 50 to the other components is omitted.
- Switches Q1 and Q2 are an example of a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a path P1 connecting terminals t1 and t2.
- Path P1 is an example of a first path.
- switches Q1 and Q2 are also referred to as a first set of switching devices.
- the switch Q1 is, for example, an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
- MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
- the parasitic capacitance of the switch Q1 is shown as a capacitor C1, which is connected in parallel with the switch Q1 in the equivalent circuit.
- the drain of the switch Q1 is connected to the terminal t1, and the source of the switch Q1 is connected to the drain of the switch Q2.
- the parasitic diode of the switch Q1 is shown as a diode D1, and the anode of the diode D1 is connected to the source of the switch Q1 and the cathode is connected to the drain of the switch Q1 in the equivalent circuit.
- Switch Q2 is, for example, an N-channel MOSFET.
- the parasitic capacitance of switch Q2 is shown as capacitor C2, and capacitor C2 is connected in parallel with switch Q2 in the equivalent circuit.
- the drain of switch Q2 is connected to the source of switch Q1, and the source of switch Q2 is connected to terminal t2.
- the parasitic diode of switch Q2 is shown as diode D2, and in the equivalent circuit, the anode of diode D2 is connected to the source of switch Q2, and the cathode is connected to the drain of switch Q2.
- Switches Q3 and Q4 are an example of a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a path P2 that connects terminals t1 and t2 and is different from path P1.
- Path P2 is an example of a second path.
- switches Q3 and Q4 are also referred to as a second set of switching devices.
- Switch Q3 is, for example, an N-channel MOSFET.
- the parasitic capacitance of switch Q3 is shown as capacitor C3, which is connected in parallel with switch Q3 in the equivalent circuit.
- the drain of switch Q3 is connected to terminal t1, and the source of switch Q3 is connected to the drain of switch Q4.
- the parasitic diode of switch Q3 is shown as diode D3, and in the equivalent circuit, the anode of diode D3 is connected to the source of switch Q3, and the cathode is connected to the drain of switch Q3.
- Switch Q4 is, for example, an N-channel MOSFET.
- the parasitic capacitance of switch Q4 is shown as capacitor C4, and capacitor C4 is connected in parallel with switch Q4 in the equivalent circuit.
- the drain of switch Q4 is connected to the source of switch Q3, and the source of switch Q4 is connected to terminal t2.
- the parasitic diode of switch Q4 is shown as diode D4, and in the equivalent circuit, the anode of diode D4 is connected to the source of switch Q4, and the cathode is connected to the drain of switch Q4.
- Capacitor Cr is an example of a resonant capacitor connected between node N1 between switch Q1 and switch Q2 on path P1 and node N2 between switch Q3 and switch Q4 on path P2.
- Node N1 is an example of a first node
- node N2 is an example of a second node.
- the transformer T1 has a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the capacitor Cr, the other end of the primary winding is connected to the node N2, and the secondary winding is connected to the terminals t3 and t4. Specifically, the secondary winding is connected to the terminals t3 and t4 via the rectifier circuit D10.
- FIG. 1 shows an equivalent circuit of the transformer T1, and the transformer T1 can be represented by an ideal transformer Tid, an excitation inductance Lm, and a leakage inductance Lr.
- the excitation inductance Lm is connected in parallel to the primary coil of the ideal transformer Tid, and the leakage inductance Lr is connected in series to the primary coil of the ideal transformer Tid.
- the voltage converter 1 may also include an inductor equivalent to the leakage inductance Lr and an inductor equivalent to the excitation inductance Lm.
- the input voltage detection circuit 20 detects the voltage input to the voltage converter 1. Specifically, the input voltage detection circuit 20 detects the input voltage applied between terminals t1 and t2.
- the input current detection circuit 30 detects the current input to the voltage converter 1. Specifically, the input current detection circuit 30 detects the input current input to terminal t1.
- the output voltage detection circuit 40 detects the voltage output from the voltage converter 1. Specifically, the output voltage detection circuit 40 detects the output voltage applied between terminals t3 and t4.
- the output current detection circuit 50 detects the current output from the voltage converter 1. Specifically, the output current detection circuit 50 detects the output current output from terminal t3. The detected input voltage, input current, output voltage, and output current are notified to the control circuit 10.
- the input voltage detection circuit 20, the input current detection circuit 30, the output voltage detection circuit 40, and the output current detection circuit 50 are examples of detection circuits.
- the control circuit 10 is a circuit for controlling the switching (on and off) of the switches (e.g., switches Q1, Q2, Q3, and Q4) included in the voltage converter 1, thereby controlling the output voltage (or gain) of the voltage converter 1.
- the control circuit 10 controls the switching of the switches Q1, Q2, Q3, and Q4 by controlling a gate drive circuit connected to the gates of the switches Q1, Q2, Q3, and Q4.
- the control circuit 10 controls the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and also controls the switching of the first set of switching devices and the operating frequency of the second set of switching devices, thereby controlling the output voltage (or gain) of the voltage converter 1. Details of the operation of the control circuit 10 will be described later.
- FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between gain and operating frequency.
- FIG. 2 shows an example of the gain characteristics of the voltage converter 1, with the horizontal axis representing the operating frequency and the vertical axis representing the gain. Note that fr is the operating frequency when the gain is 1, and fmax is the maximum frequency at which the voltage converter 1 can operate. For example, a method of controlling the voltage converter 1 when the current gain is 1 and the target gain is 0.7 will be described.
- one method of changing the gain is to change the operating frequency of the switch of the voltage converter 1.
- the gain can be changed from 1 to 0.7.
- Efficiency can be calculated by (output voltage x output current) / (input voltage x input current).
- the voltage converter 1 has a maximum operable frequency, and since the operating frequency cannot be controlled beyond this maximum frequency, it may not be possible to set the gain to the target gain simply by changing the operating frequency.
- one method of changing the gain is to change the phase of switching between the switches of the voltage converter 1.
- changing the phase as shown by arrow B in Figure 2, it is possible to change the gain from 1 to 0.7 without changing the operating frequency.
- it is difficult to adjust the current and a large current may flow when the switch is turned off. This may result in large turn-off losses and poor efficiency.
- Patent Document 1 there is a method described in Patent Document 1 as a method for changing the gain.
- this method first adjusts the output voltage by changing only the operating frequency, and if the output voltage does not reach the target value at the maximum frequency, changes the phase to adjust the output voltage to a value within the allowable operating range.
- This makes it possible to change the gain from 1 to 0.7, as indicated by arrow C in Figure 2.
- the operating frequency is increased to the maximum frequency and then the phase is changed, which may result in poor efficiency.
- the control circuit 10 changes the phase and operating frequency from the countless combinations of phases and operating frequencies to a combination that improves a specific indicator during voltage conversion, such as efficiency, thereby setting the gain to the target gain (in other words, setting the output voltage to the target output voltage).
- operation examples 1 to 3 will be described as examples of the operation of the control circuit 10 that can improve a specific indicator during voltage conversion.
- FIG. 3 is a flowchart showing a first operation example of the voltage converter 1 (control circuit 10) according to the embodiment.
- the control circuit 10 has a first control mode that controls the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control mode that controls the operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices.
- control circuit 10 detects the input voltage (step S101). Specifically, the control circuit 10 obtains the input voltage detected by the input voltage detection circuit 20.
- control circuit 10 performs control in the first control mode. Specifically, the control circuit 10 performs the processes in steps S102 and S103 in the first control mode.
- the control circuit 10 changes the phase between the switching of the first group of switching devices and the switching of the second group of switching devices (hereinafter also simply referred to as phase) toward a predetermined phase target value according to the detected input voltage, the target output voltage for the output voltage, and the target output current for the output current (step S102).
- the voltage converter 1 has a storage unit that stores a data table in which combinations of input voltage, target output voltage, and target output current are associated with phase target values, and the control circuit 10 determines the phase target value using the data table and changes the phase toward the determined phase target value.
- the control circuit 10 changes the phase at a predetermined cycle. Specifically, after performing the process in step S102, if the result in step S103 described below is No, the control circuit 10 performs the process in step S102 again after a certain time has elapsed.
- the data table associates a phase target value that improves a specific index with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current.
- the specific index is, for example, efficiency, operating frequency, current flowing through the switch at turn-off, voltage applied to the switch at turn-on, output ripple voltage, or noise level.
- the data table associates a phase target value that improves efficiency, makes the operating frequency a desired operating frequency, reduces the current at turn-off, reduces the voltage at turn-on, reduces the output ripple voltage, or reduces noise with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current.
- the phase target value that improves a specific index can be determined in advance for each combination of input voltage, target output voltage, and target output current, for example, by experiments or past operating history.
- the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current that improve a specific indicator during voltage conversion with phase target values, so by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table, it is possible to determine a phase target value that can improve a specific indicator.
- the control circuit 10 judges whether the phase has reached the phase target value (step S103). For example, if the phase is changed significantly at once, the output voltage will deviate significantly from the target output voltage, making it difficult to search for an operating frequency for making the output voltage the target output voltage, which is performed in steps S104 to S106 described below. Therefore, the processing from steps S102 to S106 is repeated, and in this repetition, the phase is gradually brought closer to the phase target value in step S102.
- the control circuit 10 performs control in the second control mode. Specifically, the control circuit 10 performs the processing from steps S104 to S106, or the processing from steps S107 to S109, in the second control mode.
- control circuit 10 determines that the phase has not reached the phase target value (No in step S103), it detects the output voltage (step S104). Specifically, the control circuit 10 obtains the output voltage detected by the output voltage detection circuit 40.
- control circuit 10 determines whether the output voltage is the target output voltage (step S105). For example, since the output voltage changes when the phase is changed, the control circuit 10 changes the operating frequency in the second control mode so that the output voltage becomes the target output voltage.
- control circuit 10 determines that the output voltage is not the target output voltage (No in step S105), it changes the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage (step S106). Since a single change in the operating frequency does not necessarily result in the output voltage becoming the target output voltage, after the processing in step S102 is performed, the processing from step S104 to step S106 is performed one or more times during the period until the next processing in step S102 is performed so that the output voltage becomes the target output voltage.
- control circuit 10 determines that the output voltage is the target output voltage (Yes in step S105), in step S102, it changes the phase by a certain amount toward the phase target value, and repeats the processing from step S103 onwards.
- the control circuit 10 may also detect the output current in step S104. In this case, it is also determined in step S105 whether the output current is the target output current, and if the output voltage is the target output voltage and the output current is the target output current, the process returns to step S102, and if the output voltage is not the target output voltage or the output current is not the target output current, the process proceeds to step S106.
- step S107 corresponds to step S104
- step S108 corresponds to step S105
- step S109 corresponds to step S106.
- the control circuit 10 determines that the output voltage is the target output voltage (Yes in step S108)
- the phase is already at the phase target value, and there is no need to change the phase toward the phase target value in step S102, so it ends the process.
- the control circuit 10 changes the phase at a predetermined period toward a predetermined phase target value according to the detected input voltage, as well as the target output voltage for the output voltage and the target output current for the output current, and in the second control mode, after the phase is changed, during the period until the next phase change, the control circuit 10 changes the operating frequency one or more times so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
- the phase target value which is determined in advance according to the detected input voltage, as well as the target output voltage and target output current, is a value that improves a specific index during voltage conversion, and the specific index can be improved by changing the phase toward the phase target value in the first control mode.
- the operating frequency is changed one or more times to search for an operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. This makes it possible to improve the specific index during voltage conversion while keeping the output voltage the target output voltage.
- the control circuit 10 repeatedly changes the phase in the first control mode and the operating frequency in the second control mode while gradually bringing the phase closer to the phase target value. In this way, by repeatedly changing the phase and the operating frequency after the phase change while gradually bringing the phase closer to the phase target value, it becomes easier to make the output voltage the target output voltage.
- FIG. 4 is a flowchart showing a second operation example of the voltage converter 1 (control circuit 10) according to the embodiment.
- control circuit 10 detects the input voltage (step S201). Specifically, the control circuit 10 obtains the input voltage detected by the input voltage detection circuit 20.
- control circuit 10 changes the phase (hereinafter also simply referred to as phase) between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequency (hereinafter also simply referred to as operating frequency) of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase reference value and an operating frequency reference value that are determined in advance according to the detected input voltage, and the target output voltage for the output voltage and the target output current for the output current (step S202).
- phase hereinafter also simply referred to as phase
- operating frequency hereinafter also simply referred to as operating frequency
- the voltage converter 1 includes a storage unit that stores a data table in which combinations of input voltage, target output voltage, and target output current are associated with combinations of phase reference values and operating frequency reference values, and the control circuit 10 determines the phase reference value and operating frequency reference value using the data table, and changes the phase and operating frequency to the determined phase reference value and operating frequency reference value.
- the data table associates a phase reference value and an operating frequency reference value that improve a specific index with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current.
- the specific index is, for example, efficiency, operating frequency, current flowing through the switch at turn-off, voltage applied to the switch at turn-on, output ripple voltage, or noise level.
- the data table associates a combination of phase reference values and operating frequency reference values that improve efficiency, make the operating frequency a desired operating frequency, reduce the current at turn-off, reduce the voltage at turn-on, reduce the output ripple voltage, or reduce noise with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current.
- the combination of phase reference values and operating frequency reference values that improve a specific index can be determined in advance for each combination of input voltage, target output voltage, and target output current, for example, by experiments or past operating history.
- the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current with combinations of phase reference values and operating frequency reference values, so that the initial phase reference value and operating frequency reference value can be determined by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table.
- the control circuit 10 acquires a first index calculated from the input voltage, input current, output voltage, and output current detected when the phase and operating frequency are changed to the phase reference value and operating frequency reference value (step S203).
- the first index is, for example, the efficiency, operating frequency, the current flowing through the switch when turned off, the voltage applied to the switch when turned on, the output ripple voltage, or the magnitude of noise.
- control circuit 10 stores the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index as reference values in a memory unit or the like (step S204).
- the control circuit 10 changes the phase and operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, and then changes the phase by a certain amount from the phase reference value (step S205).
- the certain amount is not particularly limited, but if the phase is changed significantly all at once, it becomes difficult to search for an operating frequency for making the output voltage the target output voltage, which is performed in steps S206 to S208 described below, so for example, the certain amount is a relatively small amount.
- control circuit 10 detects the output voltage after changing the phase by a certain amount from the phase reference value (step S206). Specifically, the control circuit 10 obtains the output voltage detected by the output voltage detection circuit 40.
- control circuit 10 determines whether the output voltage is the target output voltage (step S207). For example, since the output voltage changes when the phase is changed, the control circuit 10 changes the operating frequency so that the output voltage becomes the target output voltage.
- control circuit 10 determines that the detected output voltage is not the target output voltage (No in step S207)
- it changes the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage step S208. Since a single change in the operating frequency does not necessarily result in the output voltage becoming the target output voltage, the process from step S206 to step S208 is performed one or more times so that the output voltage becomes the target output voltage.
- the control circuit 10 determines that the detected output voltage is the target output voltage (Yes in step S207), it acquires a second index calculated from the input voltage, input current, output voltage, or output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage (step S209).
- the second index is, for example, the efficiency, operating frequency, the current flowing through the switch when turned off, the voltage applied to the switch when turned on, the output ripple voltage, or the magnitude of noise.
- the control circuit 10 may also detect the output current in step S206. In this case, it is also determined in step S207 whether the output current is the target output current, and if the output voltage is the target output voltage and the output current is the target output current, the process proceeds to step S209, and if the output voltage is not the target output voltage or the output current is not the target output current, the process proceeds to step S208.
- the control circuit 10 compares the first index with the second index, and determines whether the second index is better than the first index (step S210). For example, if the first index and the second index are efficiency, it determines whether the efficiency is better when the phase is changed by a certain amount from the phase reference value and the operating frequency is changed than the efficiency when the phase and operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value.
- the control circuit 10 updates the reference value (step S211). Specifically, the value of the first index in the held reference value is updated to the value of the second index, the value of the phase reference value in the held reference value is updated to the changed phase value, and the value of the operating frequency reference value in the held reference value is updated to the changed operating frequency value. The control circuit 10 then uses the updated reference value to perform the processes from step S205 onwards again.
- step S205 the control circuit 10 changes the phase from the phase reference value by an amount different from the previous time, and repeats the processing from step S206 onwards.
- control circuit 10 changes the phase and operating frequency to the phase reference value and operating frequency reference value, and then changes the phase by a fixed amount from the phase reference value, (ii) changes the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage after changing the phase by a fixed amount from the phase reference value, (iii) obtains a second index calculated from the input voltage, input current, output voltage, or output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage, and (iv) updates the reference value according to the comparison result between the first index and the second index, and repeats the processes from (i) to (iv) above.
- the second index which is a specific index when the phase and operating frequency are changed from a state in which they are reference values (a phase reference value and an operating frequency reference value in which a specific index during voltage conversion becomes a first index)
- the reference values are updated to the second index and the changed phase and operating frequency.
- the phase and operating frequency are changed again from a state in which they are the updated reference values (i.e., the phase and operating frequency when they became the previous second index).
- control circuit 10 may perform PI control of the phase and the operating frequency according to the comparison result between the first index and the second index. Specifically, if a second index that is better than the first index that is the current reference value is not found even after repeating the process from step S205 to step S210 multiple times, the current first index may be regarded as the optimal index, and PI control of the phase and the operating frequency may be performed so that the current first index is maintained. Also, if a second index that is better than the first index that is the current reference value is not found even after repeating the process from step S205 to step S210 multiple times, a more optimal index may be searched for by changing the phase by a smaller amount of change than the previous time with respect to the current phase reference value.
- FIG. 5 is a flowchart showing an operation example 3 of the voltage converter 1 (control circuit 10) according to the embodiment.
- the voltage converter 1 is provided with a storage unit that stores a data table in which combinations of input voltage, input current, output voltage, and output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each target output voltage for the output voltage.
- control circuit 10 detects the input voltage, input current, output voltage, and output current (step S301). Specifically, the control circuit 10 obtains the input voltage detected by the input voltage detection circuit 20, the input current detected by the input current detection circuit 30, the output voltage detected by the output voltage detection circuit 40, and the output current detected by the output current detection circuit 50.
- control circuit 10 changes the phase (hereinafter also simply referred to as phase) between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequency (hereinafter also simply referred to as operating frequency) of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase target value and an operating frequency target value obtained by comparing the detected input voltage, input current, output voltage, and output current with a data table (step S302).
- phase target value and an operating frequency target value that improve a specific index are associated, and this correspondence exists for each target output voltage.
- the specific index is, for example, efficiency, operating frequency, current flowing through the switch at turn-off, voltage applied to the switch at turn-on, output ripple voltage, or noise level.
- a combination of phase target value and operating frequency target value that improves efficiency makes the operating frequency a desired operating frequency, reduces the current at turn-off, reduces the voltage at turn-on, reduces the output ripple voltage, or reduces noise is associated.
- the combination of phase target value and operating frequency target value that improves a specific index can be determined in advance for each combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and target output voltage, for example, by experiments or past operating history.
- the data table associates, for each target output voltage, a combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and a combination of phase target value and operating frequency target value that improves a specific index during voltage conversion. Therefore, by comparing the detected input voltage, input current, output voltage, and output current, as well as the target output voltage, with the data table, it is possible to determine a phase target value and operating frequency target value that can improve the specific index. Therefore, by changing the phase and operating frequency to the determined phase target value and operating frequency target value, it is possible to improve the specific index during voltage conversion.
- control circuit 10 repeatedly changes the phase in the first control mode and the operating frequency in the second control mode while gradually bringing the phase closer to the phase target value, but this is not limiting.
- the control circuit 10 does not need to gradually change the phase toward the phase target value, and may change the phase directly to the phase target value.
- the processes from step S104 to step S106 in FIG. 3 do not need to be performed.
- the present disclosure can be realized not only as a voltage converter 1, but also as a control method for the voltage converter 1 that includes steps (processing) performed by components that make up the voltage converter 1 (specifically, the control circuit 10).
- the control method corresponding to the above-mentioned operation example 1 is a control method for a voltage converter 1, in which the voltage converter 1 includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, and a secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal, and an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a first input voltage applied between the first
- the control method includes a first control step of controlling the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control step of controlling the operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, as shown in FIG. 3.
- the phase is changed at a predetermined period toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, the target output voltage for the output voltage, and the target output current for the output current (step S102).
- the operating frequency is changed one or more times during the period from when the phase is changed until the next change of the phase, so that the detected output voltage becomes the target output voltage (step S106).
- the control method corresponding to the above-mentioned operation example 2 is a control method of the voltage converter 1, in which the voltage converter 1 includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, and a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path.
- the control method includes, as shown in FIG.
- phase between the first set of switching devices and the second set of switching devices is changed to a phase reference value and an operating frequency reference value that are predetermined according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current (step S202), a first index is obtained that is calculated from the input voltage, input current, output voltage, or output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value (step S203), and the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index are held as reference values (step S204); (i) the phase and After changing the phase and operating frequency to the phase reference value and operating frequency reference value, the phase is changed by a certain amount from the phase reference value (step S205); (ii) after changing the phase by a certain amount from the phase reference value
- the control method corresponding to the above operation example 3 is a control method for a voltage converter 1, in which the voltage converter 1 includes: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, and the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal;
- the control method includes a detection circuit that detects the input voltage applied between the input terminal, the input current input to the first input
- the present disclosure can be realized as a program for causing a computer (processor) to execute the steps included in the control method.
- the present disclosure can be realized as a non-transitory computer-readable recording medium, such as a CD-ROM, on which the program is recorded.
- each step is performed by running the program using hardware resources such as a computer's CPU, memory, and input/output circuits.
- hardware resources such as a computer's CPU, memory, and input/output circuits.
- each step is performed by the CPU obtaining data from memory or input/output circuits, etc., performing calculations, and outputting the results of the calculations to memory or input/output circuits, etc.
- each component included in the voltage converter 1 may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component.
- Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or semiconductor memory.
- LSI is an integrated circuit. These may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip that includes some or all of the functions. Furthermore, the integrated circuit is not limited to an LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
- An FPGA Field Programmable Gate Array
- reconfigurable processor that can reconfigure the connections and settings of circuit cells inside the LSI may also be used.
- each component included in the voltage converter 1 may be integrated using that technology.
- this disclosure also includes forms obtained by applying various modifications to the embodiments that a person skilled in the art may conceive, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope that does not deviate from the spirit of this disclosure.
- a transformer having a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, and the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal, an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal,
- a voltage converter comprising: a detection circuit that detects an input current, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the
- the phase target value which is determined in advance according to the detected input voltage, as well as the target output voltage and target output current, is a value that improves a specific index during voltage conversion, and by changing the phase toward the phase target value in the first control mode, the specific index can be improved.
- the operating frequency is changed one or more times to search for an operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. This makes it possible to improve the specific index during voltage conversion while keeping the output voltage the target output voltage.
- the voltage converter according to Technology 1 includes a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the target output voltage, and the target output current correspond to the phase target value, and the control circuit determines the phase target value using the data table.
- the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current that improve a specific indicator during voltage conversion with phase target values, so by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table, it is possible to determine a phase target value that can improve a specific indicator.
- the output voltage will deviate significantly from the target output voltage, making it difficult to find the operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. Therefore, by gradually bringing the phase closer to the phase target value, and repeating the phase change and the change in the operating frequency after the phase change, it becomes easier to make the output voltage the target output voltage.
- a method for controlling a voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal;
- the control method includes a detection circuit that detects an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output
- the control method includes a first control step of controlling a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control step of controlling an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices.
- the phase is changed at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current.
- the operating frequency is changed one or more times during the period from when the phase is changed until the next time the phase is changed, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
- a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal
- a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal
- a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, and a primary winding and a secondary winding.
- a transformer having one end of the primary winding connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding connected to the second node, and the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal; and a control circuit, wherein the control circuit detects a transition between switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices.
- the second index which is a specific index when the phase and operating frequency are changed from a state in which they are reference values (phase reference value and operating frequency reference value in which the specific index during voltage conversion becomes the first index)
- the reference values first index, phase reference value and operating frequency reference value
- the phase and operating frequency are changed again from a state in which they are the updated reference values (i.e., the phase and operating frequency when they became the previous second index).
- the voltage converter according to Technology 5 includes a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the target output voltage, and the target output current correspond to combinations of the phase reference value and the operating frequency reference value, and the control circuit determines the phase reference value and the operating frequency reference value using the data table.
- the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current with combinations of phase reference values and operating frequency reference values, so that the initial phase reference value and operating frequency reference value can be determined by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table.
- a method for controlling a voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; and a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path.
- a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal; and a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and the control method includes detecting switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices.
- This provides a control method that can improve specific indicators during voltage conversion.
- a transformer having a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, and the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal, and an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal,
- a voltage converter including: a detection circuit that detects an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal,
- the data table associates, for each target output voltage, a combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and a combination of phase target value and operating frequency target value that improves a specific index during voltage conversion, so that by comparing the detected input voltage, input current, output voltage, and output current, as well as the target output voltage, with the data table, it is possible to determine a phase target value and operating frequency target value that can improve the specific index. Therefore, by changing the phase and operating frequency to the determined phase target value and operating frequency target value, it is possible to improve the specific index during voltage conversion.
- a method for controlling a voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal;
- the control method includes a detection circuit that detects an input current input to a first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current
- the control method obtains the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target values and the operating frequency target values obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
- This provides a control method that can improve specific indicators during voltage conversion.
- This disclosure can be applied to voltage converters such as LLC converters.
- Control circuit 20 Input voltage detection circuit 30 Input current detection circuit 40 Output voltage detection circuit 50 Output current detection circuit C1, C2, C3, C4, Cr Capacitor D1, D2, D3, D4 Diode D10 Rectifier circuit Lm Excitation inductance Lr Leakage inductance N1, N2 Node P1, P2 Path Q1, Q2, Q3, Q4 Switch T1 Transformer Tid Ideal transformer t1, t2, t3, t4 Terminal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
本開示は、電圧変換器および電圧変換器の制御方法に関する。 This disclosure relates to a voltage converter and a method for controlling a voltage converter.
特許文献1には、コンバータ回路の出力電圧が許容可能な動作範囲内になく、かつ、動作周波数が最大所定周波数を超えているときでも、出力電圧を許容可能な動作範囲内の値に調整するための技術が開示されている。具体的には、特許文献1に開示された技術では、まず動作周波数のみを変更して出力電圧を調整し、最大周波数において出力電圧が目標値に達していない場合に、位相を変更することで、出力電圧を許容可能な動作範囲内の値に調整する。
ある目標電圧(目標ゲイン)を達成するための動作周波数と位相との組み合わせは無数に存在するが、組み合わせによっては、効率などの電圧変換時の特定の指標が良くなるものや悪くなるものがある。特許文献1に開示された技術では、このような特定の指標が考慮されておらず、必ずしも特定の指標が良くなるとは限らない。
There are countless combinations of operating frequency and phase to achieve a certain target voltage (target gain), but depending on the combination, certain indicators during voltage conversion, such as efficiency, may improve or deteriorate. The technology disclosed in
そこで、本開示は、電圧変換時の特定の指標を向上することができる電圧変換器などを提供する。 The present disclosure provides a voltage converter and the like that can improve specific indicators during voltage conversion.
本開示に係る電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御モードと、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御モードと、を有し、前記第1の制御モードでは、前記位相を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、前記第2の制御モードでは、前記位相が変更された後、次に前記位相が変更されるまでの期間中に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を1回以上変更する。 The voltage converter according to the present disclosure includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, and the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal, and an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, and a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal. The power supply includes a detection circuit that detects an input current input to the input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and a control circuit, the control circuit having a first control mode that controls a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control mode that controls an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, the first control mode changes the phase at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in accordance with the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and the second control mode changes the operating frequency one or more times during the period from when the phase is changed until the next time the phase is changed, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
本開示に係る制御方法は、電圧変換器の制御方法であって、前記電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、前記制御方法は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御ステップと、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御ステップと、を含み、前記第1の制御ステップでは、前記位相を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、前記第2の制御ステップでは、前記位相が変更された後、次に前記位相が変更されるまでの期間中に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を1回以上変更する。 The control method according to the present disclosure is a control method for a voltage converter, the voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal; and a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal. The control method includes a first control step of controlling a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control step of controlling the operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, and the first control step changes the phase at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and the second control step changes the operating frequency one or more times during the period from when the phase is changed until the next change of the phase, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
本開示に係る電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し、前記位相および前記動作周波数を、前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更したときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第1の指標を取得し、前記位相基準値、前記動作周波数基準値および前記第1の指標を基準値として保持し、(i)前記位相および前記動作周波数を前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更した後、前記位相を前記位相基準値から一定量変更し、(ii)前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を変更し、(iii)検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧となったときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第2の指標を取得し、(iv)前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記基準値を更新し、前記(i)から前記(iv)までの処理を繰り返し行う。 The voltage converter according to the present disclosure includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, and a primary winding a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal; a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal; and a control circuit, wherein the control circuit controls switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices. (i) changing a phase between the input and output switching devices and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase reference value and an operating frequency reference value that are predetermined according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and acquiring a first index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value, and holding the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index as reference values; After changing the phase and the operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, (ii) change the phase by a fixed amount from the phase reference value, and then change the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage. (iii) obtain a second index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage. (iv) update the reference value according to the comparison result between the first index and the second index, and repeat the processes from (i) to (iv).
本開示に係る制御方法は、電圧変換器の制御方法であって、前記電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、前記制御方法は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し、前記位相および前記動作周波数を、前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更したときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第1の指標を取得し、前記位相基準値、前記動作周波数基準値および前記第1の指標を基準値として保持し、(i)前記位相および前記動作周波数を前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更した後、前記位相を前記位相基準値から一定量変更し、(ii)前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を変更し、(iii)検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧となったときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第2の指標を取得し、(iv)前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記基準値を更新し、前記(i)から前記(iv)までの処理を繰り返し行う。 The control method according to the present disclosure is a control method for a voltage converter, the voltage converter including a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a first node between the first switch and the second switch on the first path, and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path. a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal; and a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and the control method includes detecting switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices. a phase between a switching of a switching device and a switching frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase reference value and an operating frequency reference value that are predetermined according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and a first index is obtained that is calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value, and the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index are held as reference values. (i) changing the phase and the operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, and then changing the phase by a fixed amount from the phase reference value; (ii) changing the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage after changing the phase by a fixed amount from the phase reference value; (iii) acquiring a second index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage; (iv) updating the reference value according to the comparison result between the first index and the second index, and repeating the processes from (i) to (iv).
本開示に係る電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、前記出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を前記データテーブルに照合することで得られる前記位相目標値および前記動作周波数目標値に変更する。 The voltage converter according to the present disclosure includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, and the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal, and a voltage applied between the first input terminal and the second input terminal. The input voltage, the input current input to the first input terminal, the output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and the output current output from the first output terminal are detected by a detection circuit. A storage unit stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each target output voltage for the output voltage. The control circuit changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target value and the operating frequency target value obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
本開示に係る制御方法は、電圧変換器の制御方法であって、前記電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、前記出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、を備え、前記制御方法は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を前記データテーブルに照合することで得られる前記位相目標値および前記動作周波数目標値に変更する。 The control method according to the present disclosure is a control method for a voltage converter, the voltage converter including: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; A detection circuit detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal; and a storage unit stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each target output voltage for the output voltage. The control method changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target values and the operating frequency target values obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 These comprehensive or specific aspects may be realized as a system, method, integrated circuit, computer program, or computer-readable recording medium such as a CD-ROM, or may be realized as any combination of a system, method, integrated circuit, computer program, and recording medium.
本開示の一態様に係る電圧変換器などによれば、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 A voltage converter according to one embodiment of the present disclosure can improve a specific indicator during voltage conversion.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 The following describes the embodiment in detail with reference to the drawings.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。 The embodiments described below are all comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, the arrangement and connection of the components, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present disclosure.
(実施の形態)
以下、実施の形態に係る電圧変換器について説明する。
(Embodiment)
A voltage converter according to an embodiment will be described below.
電圧変換器1は、入力電圧を所定の電圧に昇圧または降圧して出力するDCDCコンバータであり、具体的には、LLCコンバータである。LLCコンバータは、トランスT1の漏れインダクタンス、励磁インダクタンスおよび共振コンデンサによるLLCの共振を利用する回路である。LLCコンバータでは、スイッチング周波数(動作周波数とも記載する)を変化させることにより、入出力電圧比(ゲイン)が変わるため、所望の電圧を出力することが可能となっている。なお、ゲインは、(出力電圧/入力電圧)×(トランスの巻数比)により算出することができるため、ゲインと出力電圧には相関がある。
The
電圧変換器1は、端子t1、t2、t3およびt4を備える。端子t1は、第1の入力端子の一例であり、電圧変換器1の1次側の入力端子であり、端子t2は、第2の入力端子の一例であり、電圧変換器1の1次側のグランド端子である。端子t3は、第1の出力端子の一例であり、電圧変換器1の2次側の出力端子であり、端子t4は、第2の出力端子の一例であり、電圧変換器1の2次側のグランド端子である。例えば、端子t3およびt4は、トランスT1の2次巻線に整流回路D10を介して接続される。
The
電圧変換器1は、スイッチQ1、Q2、Q3およびQ4、コンデンサCr、整流回路D10、トランスT1、制御回路10、入力電圧検知回路20、入力電流検知回路30、出力電圧検知回路40ならびに出力電流検知回路50を備える。なお、制御回路10、入力電圧検知回路20、入力電流検知回路30、出力電圧検知回路40および出力電流検知回路50は、例えばマイコンなどにより実現することができるが、その実現方法は特に限定されず、アナログ回路などにより実現してもよい。図1では、制御回路10、入力電圧検知回路20、入力電流検知回路30、出力電圧検知回路40および出力電流検知回路50のそれぞれの回路図の図示を省略している。また、図1では、制御回路10、入力電圧検知回路20、入力電流検知回路30、出力電圧検知回路40および出力電流検知回路50のそれぞれと他の構成要素とを結ぶ信号線の図示を省略している。
The
スイッチQ1およびQ2は、端子t1と端子t2とを結ぶ経路P1上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスの一例である。経路P1は、第1の経路の一例である。以下では、スイッチQ1およびQ2を第1組のスイッチングデバイスとも記載する。 Switches Q1 and Q2 are an example of a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a path P1 connecting terminals t1 and t2. Path P1 is an example of a first path. Hereinafter, switches Q1 and Q2 are also referred to as a first set of switching devices.
スイッチQ1は、例えば、NチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。図1には、スイッチQ1の寄生容量をコンデンサC1で示しており、コンデンサC1は、等価回路上ではスイッチQ1と並列に接続される。スイッチQ1のドレインは端子t1に接続され、スイッチQ1のソースはスイッチQ2のドレインに接続される。また、図1には、スイッチQ1の寄生ダイオードをダイオードD1で示しており、ダイオードD1は、等価回路上ではアノードがスイッチQ1のソースに接続され、カソードがスイッチQ1のドレインに接続される。 The switch Q1 is, for example, an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). In FIG. 1, the parasitic capacitance of the switch Q1 is shown as a capacitor C1, which is connected in parallel with the switch Q1 in the equivalent circuit. The drain of the switch Q1 is connected to the terminal t1, and the source of the switch Q1 is connected to the drain of the switch Q2. Also, in FIG. 1, the parasitic diode of the switch Q1 is shown as a diode D1, and the anode of the diode D1 is connected to the source of the switch Q1 and the cathode is connected to the drain of the switch Q1 in the equivalent circuit.
スイッチQ2は、例えば、NチャネルMOSFETである。図1には、スイッチQ2の寄生容量をコンデンサC2で示しており、コンデンサC2は、等価回路上ではスイッチQ2と並列に接続される。スイッチQ2のドレインはスイッチQ1のソースに接続され、スイッチQ2のソースは端子t2に接続される。また、図1には、スイッチQ2の寄生ダイオードをダイオードD2で示しており、ダイオードD2は、等価回路上ではアノードがスイッチQ2のソースに接続され、カソードがスイッチQ2のドレインに接続される。 Switch Q2 is, for example, an N-channel MOSFET. In FIG. 1, the parasitic capacitance of switch Q2 is shown as capacitor C2, and capacitor C2 is connected in parallel with switch Q2 in the equivalent circuit. The drain of switch Q2 is connected to the source of switch Q1, and the source of switch Q2 is connected to terminal t2. Also, in FIG. 1, the parasitic diode of switch Q2 is shown as diode D2, and in the equivalent circuit, the anode of diode D2 is connected to the source of switch Q2, and the cathode is connected to the drain of switch Q2.
スイッチQ3およびQ4は、端子t1と端子t2とを結ぶ、経路P1とは異なる経路P2上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスの一例である。経路P2は、第2の経路の一例である。以下では、スイッチQ3およびQ4を第2組のスイッチングデバイスとも記載する。 Switches Q3 and Q4 are an example of a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a path P2 that connects terminals t1 and t2 and is different from path P1. Path P2 is an example of a second path. Hereinafter, switches Q3 and Q4 are also referred to as a second set of switching devices.
スイッチQ3は、例えば、NチャネルMOSFETである。図1には、スイッチQ3の寄生容量をコンデンサC3で示しており、コンデンサC3は、等価回路上ではスイッチQ3と並列に接続される。スイッチQ3のドレインは端子t1に接続され、スイッチQ3のソースはスイッチQ4のドレインに接続される。また、図1には、スイッチQ3の寄生ダイオードをダイオードD3で示しており、ダイオードD3は、等価回路上ではアノードがスイッチQ3のソースに接続され、カソードがスイッチQ3のドレインに接続される。 Switch Q3 is, for example, an N-channel MOSFET. In FIG. 1, the parasitic capacitance of switch Q3 is shown as capacitor C3, which is connected in parallel with switch Q3 in the equivalent circuit. The drain of switch Q3 is connected to terminal t1, and the source of switch Q3 is connected to the drain of switch Q4. Also, in FIG. 1, the parasitic diode of switch Q3 is shown as diode D3, and in the equivalent circuit, the anode of diode D3 is connected to the source of switch Q3, and the cathode is connected to the drain of switch Q3.
スイッチQ4は、例えば、NチャネルMOSFETである。図1には、スイッチQ4の寄生容量をコンデンサC4で示しており、コンデンサC4は、等価回路上ではスイッチQ4と並列に接続される。スイッチQ4のドレインはスイッチQ3のソースに接続され、スイッチQ4のソースは端子t2に接続される。また、図1には、スイッチQ4の寄生ダイオードをダイオードD4で示しており、ダイオードD4は、等価回路上ではアノードがスイッチQ4のソースに接続され、カソードがスイッチQ4のドレインに接続される。 Switch Q4 is, for example, an N-channel MOSFET. In FIG. 1, the parasitic capacitance of switch Q4 is shown as capacitor C4, and capacitor C4 is connected in parallel with switch Q4 in the equivalent circuit. The drain of switch Q4 is connected to the source of switch Q3, and the source of switch Q4 is connected to terminal t2. Also, in FIG. 1, the parasitic diode of switch Q4 is shown as diode D4, and in the equivalent circuit, the anode of diode D4 is connected to the source of switch Q4, and the cathode is connected to the drain of switch Q4.
コンデンサCrは、経路P1上におけるスイッチQ1とスイッチQ2との間のノードN1と、経路P2上におけるスイッチQ3とスイッチQ4との間のノードN2との間に接続された共振コンデンサの一例である。ノードN1は第1のノードの一例であり、ノードN2は第2のノードの一例である。 Capacitor Cr is an example of a resonant capacitor connected between node N1 between switch Q1 and switch Q2 on path P1 and node N2 between switch Q3 and switch Q4 on path P2. Node N1 is an example of a first node, and node N2 is an example of a second node.
トランスT1は、1次巻線および2次巻線を有し、1次巻線の一端がコンデンサCrと接続され、1次巻線の他端がノードN2と接続され、2次巻線が端子t3およびt4に接続される。具体的には、2次巻線は、整流回路D10を介して端子t3およびt4に接続される。図1には、トランスT1の等価回路が示されており、トランスT1を理想トランスTid、励磁インダクタンスLmおよび漏れインダクタンスLrで表すことができる。理想トランスTidの1次側コイルと並列に励磁インダクタンスLmが接続され、理想トランスTidの1次側コイルと直列に漏れインダクタンスLrが接続される。なお、電圧変換器1は、漏れインダクタンスLrに相当するインダクタおよび励磁インダクタンスLmに相当するインダクタを備えていてもよい。
The transformer T1 has a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the capacitor Cr, the other end of the primary winding is connected to the node N2, and the secondary winding is connected to the terminals t3 and t4. Specifically, the secondary winding is connected to the terminals t3 and t4 via the rectifier circuit D10. FIG. 1 shows an equivalent circuit of the transformer T1, and the transformer T1 can be represented by an ideal transformer Tid, an excitation inductance Lm, and a leakage inductance Lr. The excitation inductance Lm is connected in parallel to the primary coil of the ideal transformer Tid, and the leakage inductance Lr is connected in series to the primary coil of the ideal transformer Tid. The
入力電圧検知回路20は、電圧変換器1に入力される電圧を検知する。具体的には、入力電圧検知回路20は、端子t1と端子t2との間に印加される入力電圧を検知する。入力電流検知回路30は、電圧変換器1に入力される電流を検知する。具体的には、入力電流検知回路30は、端子t1に入力される入力電流を検知する。出力電圧検知回路40は、電圧変換器1から出力される電圧を検知する。具体的には、出力電圧検知回路40は、端子t3と端子t4との間に印加される出力電圧を検知する。出力電流検知回路50は、電圧変換器1から出力される電流を検知する。具体的には、出力電流検知回路50は、端子t3から出力される出力電流を検知する。検知された入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流は、制御回路10に通知される。
The input
入力電圧検知回路20、入力電流検知回路30、出力電圧検知回路40および出力電流検知回路50は、検知回路の一例である。
The input
制御回路10は、電圧変換器1が備えるスイッチ(例えば、スイッチQ1、Q2、Q3およびQ4)のスイッチング(オンおよびオフ)を制御することで、電圧変換器1の出力電圧(あるいはゲイン)を制御するための回路である。例えば、制御回路10は、スイッチQ1、Q2、Q3およびQ4のゲートに接続されたゲート駆動回路を制御することで、スイッチQ1、Q2、Q3およびQ4のスイッチングを制御する。具体的には、制御回路10は、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御し、また、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御することで、電圧変換器1の出力電圧(あるいはゲイン)を制御する。制御回路10の動作の詳細については後述する。
The
ここで、電圧変換器1の出力電圧を目標出力電圧にする、言い換えると、電圧変換器1のゲインを目標ゲインにするための方法について図2を用いて説明する。
Here, we will use Figure 2 to explain how to set the output voltage of
図2は、ゲインと動作周波数との関係の一例を示すグラフである。図2には、電圧変換器1のゲイン特性の一例が示されており、横軸が動作周波数であり、縦軸がゲインである。なお、frはゲインが1のときの動作周波数であり、fmaxは電圧変換器1の動作可能な最大周波数である。例えば、現在のゲインが1であり、目標ゲインが0.7である場合の電圧変換器1の制御方法について説明する。
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between gain and operating frequency. FIG. 2 shows an example of the gain characteristics of the
例えば、ゲインを変更する方法として、電圧変換器1のスイッチの動作周波数を変更する方法がある。図2に示される矢印Aのように、動作周波数を変更することで、ゲインを1から0.7にすることができる。ただし、動作周波数が大きくなると単位時間当たりのスイッチングの回数が増え、損失が大きくなるため、効率が悪くなる場合がある。なお、効率は、(出力電圧×出力電流)/(入力電圧×入力電流)により算出することができる。また、電圧変換器1には、動作可能な最大周波数があり、最大周波数を超えて動作周波数を制御することができないため、動作周波数を変更するだけではゲインを目標ゲインにすることができない場合がある。
For example, one method of changing the gain is to change the operating frequency of the switch of the
また、例えば、ゲインを変更する方法として、電圧変換器1のスイッチ間のスイッチングの位相を変更する方法がある。図2に示される矢印Bのように、位相を変更することで、動作周波数を変更せずにゲインを1から0.7にすることができる。ただし、位相を変更する場合、電流を調整することが難しくスイッチのターンオフ時に大きな電流が流れ得る。このため、ターンオフ損失が大きくなり、効率が悪くなる場合がある。
Also, for example, one method of changing the gain is to change the phase of switching between the switches of the
また、例えば、ゲインを変更する方法として、特許文献1に記載された方法がある。この方法は、上述した通り、まず動作周波数のみを変更して出力電圧を調整し、最大周波数において出力電圧が目標値に達していない場合に、位相を変更することで、出力電圧を許容可能な動作範囲内の値に調整する方法である。これにより、図2に示される矢印Cのように、ゲインを1から0.7にすることができる。ただし、この場合、動作周波数を最大周波数まで大きくした上で、位相を変更しているため、効率が悪くなる場合がある。
Also, for example, there is a method described in
そこで、制御回路10は、図2に示される矢印Dのように、位相および動作周波数を、無数に存在する位相および動作周波数の組み合わせの中から効率などの電圧変換時の特定の指標が良くなる位相および動作周波数の組み合わせに変更することで、ゲインを目標ゲインにする(言い換えると、出力電圧を目標出力電圧にする)。以下では、電圧変換時の特定の指標を向上することができる制御回路10の動作例として、動作例1から動作例3をあげて説明する。
Then, as shown by arrow D in FIG. 2, the
まず、動作例1について図3を用いて説明する。 First, operation example 1 will be explained using Figure 3.
図3は、実施の形態に係る電圧変換器1(制御回路10)の動作例1を示すフローチャートである。例えば、動作例1では、制御回路10は、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御モードと、第1組のスイッチングデバイスおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御モードと、を有する。
FIG. 3 is a flowchart showing a first operation example of the voltage converter 1 (control circuit 10) according to the embodiment. For example, in the first operation example, the
まず、制御回路10は、入力電圧を検知する(ステップS101)。具体的には、制御回路10は、入力電圧検知回路20によって検知された入力電圧を取得する。
First, the
次に、制御回路10は、第1の制御モードにより制御を行う。具体的には、制御回路10は、第1の制御モードによりステップS102およびステップS103での処理を行う。
Next, the
制御回路10は、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相(以下、単に位相とも記載する)を、検知された入力電圧、ならびに、出力電圧に対する目標出力電圧および出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて変更する(ステップS102)。例えば、電圧変換器1は、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせと、位相目標値とが対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部を備え、制御回路10は、当該データテーブルを用いて位相目標値を決定し、位相を決定した位相目標値に向けて変更する。制御回路10は、位相の変更を所定の周期で行う。具体的には、制御回路10は、ステップS102での処理を行った後、後述するステップS103でNoの場合には、一定時間後に再度ステップS102での処理を行う。
The
例えば、当該データテーブルには、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせごとに、特定の指標が良くなる位相目標値が対応付けられている。特定の指標は、例えば、効率、動作周波数、ターンオフ時にスイッチに流れている電流、ターンオン時にスイッチに印加されている電圧、出力リップル電圧またはノイズの大きさである。つまり、当該データテーブルには、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせごとに、効率が良くなる、動作周波数が所望の動作周波数となる、ターンオフ時の電流が小さくなる、ターンオン時の電圧が小さくなる、出力リップル電圧が小さくなる、または、ノイズが小さくなる位相目標値が対応付けられている。特定の指標が良くなる位相目標値は、例えば実験または過去の動作履歴などにより、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせごとに予め求めることができる。 For example, the data table associates a phase target value that improves a specific index with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current. The specific index is, for example, efficiency, operating frequency, current flowing through the switch at turn-off, voltage applied to the switch at turn-on, output ripple voltage, or noise level. In other words, the data table associates a phase target value that improves efficiency, makes the operating frequency a desired operating frequency, reduces the current at turn-off, reduces the voltage at turn-on, reduces the output ripple voltage, or reduces noise with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current. The phase target value that improves a specific index can be determined in advance for each combination of input voltage, target output voltage, and target output current, for example, by experiments or past operating history.
このように、データテーブルには、電圧変換時の特定の指標が良くなるような、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせと、位相目標値とが対応付けられているため、検知された入力電圧、ならびに、目標出力電圧および目標出力電流をデータテーブルに照合することで、特定の指標を向上することができる位相目標値を決定することができる。 In this way, the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current that improve a specific indicator during voltage conversion with phase target values, so by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table, it is possible to determine a phase target value that can improve a specific indicator.
次に、制御回路10は、位相が位相目標値に到達したか否かを判定する(ステップS103)。例えば、位相を一度に大きく変更した場合、出力電圧が目標出力電圧から大きくずれてしまい、後述するステップS104からステップS106において行われる出力電圧を目標出力電圧とするための動作周波数の探索が難しくなる。そこで、ステップS102からステップS106までの処理が繰り返し行われ、その繰り返しにおいてステップS102で位相が徐々に位相目標値に近づけられる。ステップS103での判定後、制御回路10は、第2の制御モードにより制御を行う。具体的には、制御回路10は、第2の制御モードによりステップS104からステップS106までの処理、または、ステップS107からステップS109までの処理を行う。
Next, the
制御回路10は、位相が位相目標値に到達していないと判定した場合(ステップS103でNo)、出力電圧を検知する(ステップS104)。具体的には、制御回路10は、出力電圧検知回路40によって検知された出力電圧を取得する。
If the
次に、制御回路10は、出力電圧が目標出力電圧となっているか否かを判定する(ステップS105)。例えば、位相が変更されると出力電圧が変化するため、出力電圧が目標出力電圧となるように、制御回路10は、第2の制御モードにおいて動作周波数を変更する。
Next, the
制御回路10は、出力電圧が目標出力電圧となっていないと判定した場合(ステップS105でNo)、検知された出力電圧が目標出力電圧になるように、動作周波数を変更する(ステップS106)。1回の動作周波数の変更で、出力電圧が目標出力電圧になるとは限らないため、出力電圧が目標出力電圧になるように、ステップS102での処理が行われた後、次にステップS102での処理が行われるまでの期間中にステップS104からステップS106までの処理が1回以上行われる。
When the
制御回路10は、出力電圧が目標出力電圧となっていると判定した場合(ステップS105でYes)、ステップS102において、位相を一定量、位相目標値に向けて変更し、再度ステップS103以降の処理が行われる。
If the
なお、制御回路10は、ステップS104において出力電流も検知してよい。この場合、ステップS105において出力電流が目標出力電流となっているか否かについても判定され、出力電圧が目標出力電圧になっており、かつ、出力電流が目標出力電流となっている場合にステップS102に戻り、出力電圧が目標出力電圧になっていない場合、または、出力電流が目標出力電流となっていない場合にステップS106に進む。
The
制御回路10は、位相が位相目標値に到達していると判定した場合(ステップS103でYes)、ステップS104からステップS106までの処理と基本的には同様のステップS107からステップS109までの処理が行われる。具体的には、ステップS107はステップS104に対応し、ステップS108はステップS105に対応し、ステップS109はステップS106に対応する。ただし、制御回路10は、出力電圧が目標出力電圧となっていると判定した場合(ステップS108でYes)、位相はすでに位相目標値となっており、ステップS102において位相を位相目標値に向けて変更する必要はないため、処理を終了する。
If the
このように、制御回路10は、第1の制御モードでは、位相を、検知された入力電圧、ならびに、出力電圧に対する目標出力電圧および出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、第2の制御モードでは、位相が変更された後、次に位相が変更されるまでの期間中に、検知された出力電圧が目標出力電圧になるように、動作周波数を1回以上変更する。
In this way, in the first control mode, the
動作例1では、検知された入力電圧、ならびに、目標出力電圧および目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値は、電圧変換時の特定の指標が良くなるような値であり、第1の制御モードにおいて位相が位相目標値に向けて変更されることで、特定の指標を向上することができる。ただし、位相を変更しただけでは出力電圧を目標出力電圧とすることが難しいため、位相が変更された後、次に位相が変更されるまでの期間中に、動作周波数が1回以上変更されることで、出力電圧を目標出力電圧とするための動作周波数の探索が行われる。これにより、出力電圧を目標出力電圧としつつ、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 In operation example 1, the phase target value, which is determined in advance according to the detected input voltage, as well as the target output voltage and target output current, is a value that improves a specific index during voltage conversion, and the specific index can be improved by changing the phase toward the phase target value in the first control mode. However, since it is difficult to make the output voltage the target output voltage by simply changing the phase, after the phase is changed, during the period until the next phase change, the operating frequency is changed one or more times to search for an operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. This makes it possible to improve the specific index during voltage conversion while keeping the output voltage the target output voltage.
また、位相を一度に大きく変更した場合、出力電圧が目標出力電圧から大きくずれてしまい、出力電圧を目標出力電圧とするための動作周波数の探索が難しくなる。そこで、制御回路10は、位相を徐々に位相目標値に近づけながら、第1の制御モードでの位相の変更および第2の制御モードでの動作周波数の変更を繰り返し行う。このように、位相が徐々に位相目標値に近づけられながら、位相の変更および位相の変更後の動作周波数の変更が繰り返されることで、出力電圧を目標出力電圧としやすくなる。
Furthermore, if the phase is changed significantly all at once, the output voltage will deviate significantly from the target output voltage, making it difficult to find an operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. Therefore, the
次に、動作例2について図4を用いて説明する。 Next, operation example 2 will be explained using Figure 4.
図4は、実施の形態に係る電圧変換器1(制御回路10)の動作例2を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a second operation example of the voltage converter 1 (control circuit 10) according to the embodiment.
まず、制御回路10は、入力電圧を検知する(ステップS201)。具体的には、制御回路10は、入力電圧検知回路20によって検知された入力電圧を取得する。
First, the
次に、制御回路10は、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相(以下、単に位相とも記載する)、ならびに、第1組のスイッチングデバイスおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数(以下、単に動作周波数とも記載する)を、検知された入力電圧、ならびに、出力電圧に対する目標出力電圧および出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更する(ステップS202)。例えば、電圧変換器1は、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせと、位相基準値および動作周波数基準値の組み合わせとが対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部を備え、制御回路10は、当該データテーブルを用いて位相基準値および動作周波数基準値を決定し、位相および動作周波数を決定した位相基準値および動作周波数基準値に変更する。
Next, the
例えば、当該データテーブルには、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせごとに、特定の指標が良くなる位相基準値および動作周波数基準値が対応付けられている。特定の指標は、例えば、効率、動作周波数、ターンオフ時にスイッチに流れている電流、ターンオン時にスイッチに印加されている電圧、出力リップル電圧またはノイズの大きさである。つまり、当該データテーブルには、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせごとに、効率が良くなる、動作周波数が所望の動作周波数となる、ターンオフ時の電流が小さくなる、ターンオン時の電圧が小さくなる、出力リップル電圧が小さくなる、または、ノイズが小さくなる位相基準値および動作周波数基準値の組み合わせが対応付けられている。特定の指標が良くなる位相基準値および動作周波数基準値の組み合わせは、例えば実験または過去の動作履歴などにより、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせごとに予め求めることができる。 For example, the data table associates a phase reference value and an operating frequency reference value that improve a specific index with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current. The specific index is, for example, efficiency, operating frequency, current flowing through the switch at turn-off, voltage applied to the switch at turn-on, output ripple voltage, or noise level. In other words, the data table associates a combination of phase reference values and operating frequency reference values that improve efficiency, make the operating frequency a desired operating frequency, reduce the current at turn-off, reduce the voltage at turn-on, reduce the output ripple voltage, or reduce noise with each combination of input voltage, target output voltage, and target output current. The combination of phase reference values and operating frequency reference values that improve a specific index can be determined in advance for each combination of input voltage, target output voltage, and target output current, for example, by experiments or past operating history.
このように、データテーブルには、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせと、位相基準値および動作周波数基準値の組み合わせとが対応付けられているため、検知された入力電圧、ならびに、目標出力電圧および目標出力電流をデータテーブルに照合することで、最初の位相基準値および動作周波数基準値を決定することができる。 In this way, the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current with combinations of phase reference values and operating frequency reference values, so that the initial phase reference value and operating frequency reference value can be determined by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table.
次に、制御回路10は、位相および動作周波数を、位相基準値および動作周波数基準値に変更したときに検知された入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流から算出された第1の指標を取得する(ステップS203)。第1の指標は、上述したように、例えば、効率、動作周波数、ターンオフ時にスイッチに流れている電流、ターンオン時にスイッチに印加されている電圧、出力リップル電圧またはノイズの大きさである。
Then, the
次に、制御回路10は、位相基準値、動作周波数基準値および第1の指標を基準値として記憶部などに保持する(ステップS204)。
Next, the
次に、制御回路10は、位相および動作周波数を位相基準値および動作周波数基準値に変更した後、位相を位相基準値から一定量変更する(ステップS205)。当該一定量は、特に限定されないが、位相が一度に大きく変更されると、後述するステップS206からステップS208において行われる出力電圧を目標出力電圧とするための動作周波数の探索が難しくなるため、例えば、当該一定量はある程度小さい量である。
Next, the
次に、制御回路10は、位相を位相基準値から一定量変更した後、出力電圧を検知する(ステップS206)。具体的には、制御回路10は、出力電圧検知回路40によって検知された出力電圧を取得する。
Next, the
次に、制御回路10は、出力電圧が目標出力電圧となっているか否かを判定する(ステップS207)。例えば、位相が変更されると出力電圧が変化するため、出力電圧が目標出力電圧となるように、制御回路10は、動作周波数を変更する。
Next, the
制御回路10は、検知された出力電圧が目標出力電圧となっていないと判定した場合(ステップS207でNo)、検知された出力電圧が目標出力電圧になるように、動作周波数を変更する(ステップS208)。1回の動作周波数の変更で、出力電圧が目標出力電圧になるとは限らないため、出力電圧が目標出力電圧になるようにステップS206からステップS208までの処理が1回以上行われる。
If the
制御回路10は、検知された出力電圧が目標出力電圧となっていると判定した場合(ステップS207でYes)、検知された出力電圧が目標出力電圧となったときに検知された入力電圧、入力電流、出力電圧または出力電流から算出された第2の指標を取得する(ステップS209)。第2の指標は、上述したように、例えば、効率、動作周波数、ターンオフ時にスイッチに流れている電流、ターンオン時にスイッチに印加されている電圧、出力リップル電圧またはノイズの大きさである。
When the
なお、制御回路10は、ステップS206において出力電流も検知してよい。この場合、ステップS207において出力電流が目標出力電流となっているか否かについても判定され、出力電圧が目標出力電圧になっており、かつ、出力電流が目標出力電流となっている場合にステップS209に進み、出力電圧が目標出力電圧になっていない場合、または、出力電流が目標出力電流となっていない場合にステップS208に進む。
The
次に、制御回路10は、第1の指標と第2の指標とを比較し、第1の指標よりも第2の指標が良いか否かを判定する(ステップS210)。例えば、第1の指標および第2の指標が効率の場合、位相および動作周波数を、位相基準値および動作周波数基準値に変更したときの効率よりも、位相を位相基準値から一定量変更し、動作周波数を変更したときの効率が良いか否かを判定する。
Then, the
制御回路10は、第1の指標よりも第2の指標が良い場合(ステップS210でYes)、基準値を更新する(ステップS211)。具体的には、保持された基準値における第1の指標の値が第2の指標の値に更新され、保持された基準値における位相基準値の値が変更後の位相の値に更新され、保持された基準値における動作周波数基準値の値が変更後の動作周波数の値に更新される。そして、制御回路10は、更新された基準値を用いて、ステップS205以降の処理を再度行う。
If the second index is better than the first index (Yes in step S210), the
制御回路10は、第1の指標よりも第2の指標が悪いか各指標が同じである場合(ステップS210でNo)、ステップS205で、位相を位相基準値から前回とは異なる量変更して、ステップS206以降の処理を再度行う。
If the second index is worse than the first index or the indexes are the same (No in step S210), in step S205 the
このように、制御回路10は、(i)位相および動作周波数を位相基準値および動作周波数基準値に変更した後、位相を位相基準値から一定量変更し、(ii)位相を位相基準値から一定量変更した後に、検知された出力電圧が目標出力電圧になるように、動作周波数を変更し、(iii)検知された出力電圧が目標出力電圧となったときに検知された入力電圧、入力電流、出力電圧または出力電流から算出された第2の指標を取得し、(iv)第1の指標と第2の指標との比較結果に応じて、基準値を更新し、上記(i)から上記(iv)までの処理を繰り返し行う。 In this way, the control circuit 10 (i) changes the phase and operating frequency to the phase reference value and operating frequency reference value, and then changes the phase by a fixed amount from the phase reference value, (ii) changes the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage after changing the phase by a fixed amount from the phase reference value, (iii) obtains a second index calculated from the input voltage, input current, output voltage, or output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage, and (iv) updates the reference value according to the comparison result between the first index and the second index, and repeats the processes from (i) to (iv) above.
動作例2では、位相および動作周波数が、基準値(電圧変換時の特定の指標が第1の指標となる位相基準値および動作周波数基準値)となっている状態から変更されたときの特定の指標である第2の指標が、第1の指標よりも良くなっている場合には、基準値(第1の指標、位相基準値および動作周波数基準値)が第2の指標ならびに変更後の位相および動作周波数に更新される。そして、位相および動作周波数が、更新された基準値(すなわち前回の第2の指標となったときの位相および動作周波数)となっている状態から再度変更される。これが繰り返されることにより、特定の指標を向上していくことができる。したがって、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 In operation example 2, when the second index, which is a specific index when the phase and operating frequency are changed from a state in which they are reference values (a phase reference value and an operating frequency reference value in which a specific index during voltage conversion becomes a first index), is better than the first index, the reference values (the first index, the phase reference value and the operating frequency reference value) are updated to the second index and the changed phase and operating frequency. Then, the phase and operating frequency are changed again from a state in which they are the updated reference values (i.e., the phase and operating frequency when they became the previous second index). By repeating this, the specific index can be improved. Therefore, the specific index during voltage conversion can be improved.
例えば、制御回路10は、第1の指標と第2の指標との比較結果に応じて、位相および動作周波数のPI制御を行ってもよい。具体的には、複数回ステップS205からステップS210までの処理を繰り返しても、現状の基準値となっている第1の指標よりも良い第2の指標が見つからなかった場合、現状の第1の指標が最適な指標であるとして、当該指標が維持されるように、位相および動作周波数のPI制御が行われてもよい。また、複数回ステップS205からステップS210までの処理を繰り返しても、現状の基準値となっている第1の指標よりも良い第2の指標が見つからなかった場合、現状の位相基準値に対して、前回よりも小さい変化量で位相を変更することで、さらに最適な指標が探索されてもよい。
For example, the
なお、制御回路10は、上記(i)の処理で、位相を位相基準値から一定量変更した後に、検知された出力電圧が目標出力電圧になった場合には、上記(ii)の処理を行わなくてもよい。このように、位相を変更するだけで出力電圧が目標出力電圧となる場合には、動作周波数の変更を行わなくてもよい。
Note that in the process (i) above, if the detected output voltage becomes the target output voltage after the phase is shifted by a certain amount from the phase reference value, the
次に、動作例3について図5を用いて説明する。 Next, operation example 3 will be explained using Figure 5.
図5は、実施の形態に係る電圧変換器1(制御回路10)の動作例3を示すフローチャートである。動作例3では、電圧変換器1は、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部を備えているとする。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example 3 of the voltage converter 1 (control circuit 10) according to the embodiment. In the operation example 3, the
まず、制御回路10は、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流を検知する(ステップS301)。具体的には、制御回路10は、入力電圧検知回路20によって検知された入力電圧、入力電流検知回路30によって検知された入力電流、出力電圧検知回路40によって検知された出力電圧および出力電流検知回路50によって検知された出力電流を取得する。
First, the
次に、制御回路10は、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相(以下、単に位相とも記載する)、ならびに、第1組のスイッチングデバイスおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数(以下、単に動作周波数とも記載する)を、検知された入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流をデータテーブルに照合することで得られる位相目標値および動作周波数目標値に変更する(ステップS302)。
Next, the
例えば、当該データテーブルには、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流の組み合わせごとに、特定の指標が良くなる位相目標値および動作周波数目標値が対応付けられており、この対応関係が目標出力電圧ごとに存在する。特定の指標は、例えば、効率、動作周波数、ターンオフ時にスイッチに流れている電流、ターンオン時にスイッチに印加されている電圧、出力リップル電圧またはノイズの大きさである。つまり、当該データテーブルには、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流ならびに目標出力電圧の組み合わせごとに、効率が良くなる、動作周波数が所望の動作周波数となる、ターンオフ時の電流が小さくなる、ターンオン時の電圧が小さくなる、出力リップル電圧が小さくなる、または、ノイズが小さくなる位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせが対応付けられている。特定の指標が良くなる位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせは、例えば実験または過去の動作履歴などにより、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流ならびに目標出力電圧の組み合わせごとに予め求めることができる。 For example, in the data table, for each combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, a phase target value and an operating frequency target value that improve a specific index are associated, and this correspondence exists for each target output voltage. The specific index is, for example, efficiency, operating frequency, current flowing through the switch at turn-off, voltage applied to the switch at turn-on, output ripple voltage, or noise level. In other words, in the data table, for each combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and target output voltage, a combination of phase target value and operating frequency target value that improves efficiency, makes the operating frequency a desired operating frequency, reduces the current at turn-off, reduces the voltage at turn-on, reduces the output ripple voltage, or reduces noise is associated. The combination of phase target value and operating frequency target value that improves a specific index can be determined in advance for each combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and target output voltage, for example, by experiments or past operating history.
このように、データテーブルには、電圧変換時の特定の指標が良くなるような、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが目標出力電圧ごとに対応付けられているため、検知された入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流ならびに目標出力電圧をデータテーブルに照合することで、特定の指標を向上することができる位相目標値および動作周波数目標値を決定することができる。したがって、位相および動作周波数が決定された位相目標値および動作周波数目標値に変更されることで、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 In this way, the data table associates, for each target output voltage, a combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and a combination of phase target value and operating frequency target value that improves a specific index during voltage conversion. Therefore, by comparing the detected input voltage, input current, output voltage, and output current, as well as the target output voltage, with the data table, it is possible to determine a phase target value and operating frequency target value that can improve the specific index. Therefore, by changing the phase and operating frequency to the determined phase target value and operating frequency target value, it is possible to improve the specific index during voltage conversion.
(その他の実施の形態)
以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。例えば、以下のような変形例も本開示の一実施の形態に含まれる。
Other Embodiments
As described above, the embodiment has been described as an example of the technology according to the present disclosure. However, the technology according to the present disclosure is not limited to this, and can be applied to an embodiment in which appropriate changes, substitutions, additions, omissions, etc. are made. For example, the following modified examples are also included in one embodiment of the present disclosure.
例えば、上記実施の形態の動作例1では、制御回路10が、位相を徐々に位相目標値に近づけながら、第1の制御モードでの位相の変更および第2の制御モードでの動作周波数の変更を繰り返し行う例を説明したが、これに限らない。例えば、制御回路10は、位相を徐々に位相目標値に向けて変更しなくてもよく、直接位相目標値に変更してもよい。つまり、図3において、ステップS104からステップS106までの処理が行われなくてもよい。
For example, in the above-described operation example 1 of the embodiment, an example has been described in which the
例えば、本開示は、電圧変換器1として実現できるだけでなく、電圧変換器1を構成する構成要素(具体的には制御回路10)が行うステップ(処理)を含む電圧変換器1の制御方法として実現できる。
For example, the present disclosure can be realized not only as a
上記動作例1に対応する制御方法は、電圧変換器1の制御方法であって、電圧変換器1は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ、第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、第1の経路上における第1のスイッチと第2のスイッチとの間の第1のノードと、第2の経路上における第3のスイッチと第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、1次巻線の一端が共振コンデンサと接続され、1次巻線の他端が第2のノードと接続され、2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される入力電圧、第1の入力端子に入力される入力電流、第1の出力端子と第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、制御方法は、図3に示されるように、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御ステップと、第1組のスイッチングデバイスおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御ステップと、を含み、第1の制御ステップでは、位相を、検知された入力電圧、ならびに、出力電圧に対する目標出力電圧および出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し(ステップS102)、第2の制御ステップでは、位相が変更された後、次に位相が変更されるまでの期間中に、検知された出力電圧が目標出力電圧になるように、動作周波数を1回以上変更する(ステップS106)。 The control method corresponding to the above-mentioned operation example 1 is a control method for a voltage converter 1, in which the voltage converter 1 includes a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, and a secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal, and an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a first input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a second input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a third input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a fourth input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a fifth input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a sixth input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, a seventh ... The control method includes a first control step of controlling the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control step of controlling the operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, as shown in FIG. 3. In the first control step, the phase is changed at a predetermined period toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, the target output voltage for the output voltage, and the target output current for the output current (step S102). In the second control step, the operating frequency is changed one or more times during the period from when the phase is changed until the next change of the phase, so that the detected output voltage becomes the target output voltage (step S106).
上記動作例2に対応する制御方法は、電圧変換器1の制御方法であって、電圧変換器1は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ、第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、第1の経路上における第1のスイッチと第2のスイッチとの間の第1のノードと、第2の経路上における第3のスイッチと第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、1次巻線の一端が共振コンデンサと接続され、1次巻線の他端が第2のノードと接続され、2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される入力電圧、第1の入力端子に入力される入力電流、第1の出力端子と第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、制御方法は、図4に示されるように、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、第1組のスイッチングデバイスおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された入力電圧、ならびに、出力電圧に対する目標出力電圧および出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し(ステップS202)、位相および動作周波数を、位相基準値および動作周波数基準値に変更したときに検知された入力電圧、入力電流、出力電圧または出力電流から算出された第1の指標を取得し(ステップS203)、位相基準値、動作周波数基準値および第1の指標を基準値として保持し(ステップS204)、(i)位相および動作周波数を位相基準値および動作周波数基準値に変更した後、位相を位相基準値から一定量変更し(ステップS205)、(ii)位相を位相基準値から一定量変更した後に、検知された出力電圧が目標出力電圧になるように、動作周波数を変更し(ステップS208)、(iii)検知された出力電圧が目標出力電圧となったときに検知された入力電圧、入力電流、出力電圧または出力電流から算出された第2の指標を取得し(ステップS209)、(iv)第1の指標と第2の指標との比較結果に応じて、基準値を更新し(ステップS211)、上記(i)から上記(iv)までの処理を繰り返し行う。
The control method corresponding to the above-mentioned operation example 2 is a control method of the
上記動作例3に対応する制御方法は、電圧変換器1の制御方法であって、電圧変換器1は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ、第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、第1の経路上における第1のスイッチと第2のスイッチとの間の第1のノードと、第2の経路上における第3のスイッチと第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、1次巻線の一端が共振コンデンサと接続され、1次巻線の他端が第2のノードと接続され、2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される入力電圧、第1の入力端子に入力される入力電流、第1の出力端子と第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、を備え、制御方法は、図5に示されるように、第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、第1組のスイッチングデバイスおよび第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流をデータテーブルに照合することで得られる位相目標値および動作周波数目標値に変更する(ステップS302)。 The control method corresponding to the above operation example 3 is a control method for a voltage converter 1, in which the voltage converter 1 includes: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, and the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; The control method includes a detection circuit that detects the input voltage applied between the input terminal, the input current input to the first input terminal, the output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and the output current output from the first output terminal, and a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of the phase target value and the operating frequency target value are associated with each target output voltage for the output voltage, and changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, as well as the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices, to the phase target value and the operating frequency target value obtained by comparing the detected input voltage, input current, output voltage, and output current with the data table (step S302).
例えば、本開示は、制御方法に含まれるステップを、コンピュータ(プロセッサ)に実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本開示は、そのプログラムを記録したCD-ROM等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。 For example, the present disclosure can be realized as a program for causing a computer (processor) to execute the steps included in the control method. Furthermore, the present disclosure can be realized as a non-transitory computer-readable recording medium, such as a CD-ROM, on which the program is recorded.
例えば、本開示が、プログラム(ソフトウェア)で実現される場合には、コンピュータのCPU、メモリおよび入出力回路などのハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、CPUがデータをメモリまたは入出力回路などから取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路などに出力したりすることによって、各ステップが実行される。 For example, when the present disclosure is realized as a program (software), each step is performed by running the program using hardware resources such as a computer's CPU, memory, and input/output circuits. In other words, each step is performed by the CPU obtaining data from memory or input/output circuits, etc., performing calculations, and outputting the results of the calculations to memory or input/output circuits, etc.
なお、上記実施の形態において、電圧変換器1に含まれる各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
In the above embodiment, each component included in the
上記実施の形態に係る電圧変換器1の機能の一部または全ては典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。また、集積回路化はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
Some or all of the functions of the
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、電圧変換器1に含まれる各構成要素の集積回路化が行われてもよい。
Furthermore, if an integrated circuit technology that can replace LSIs emerges due to advances in semiconductor technology or other derived technologies, it is natural that each component included in the
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, this disclosure also includes forms obtained by applying various modifications to the embodiments that a person skilled in the art may conceive, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope that does not deviate from the spirit of this disclosure.
(付記)
以上の実施の形態の記載により、下記の技術が開示される。
(Additional Note)
The above description of the embodiments discloses the following techniques.
(技術1)第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御モードと、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御モードと、を有し、前記第1の制御モードでは、前記位相を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、前記第2の制御モードでは、前記位相が変更された後、次に前記位相が変更されるまでの期間中に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を1回以上変更する、電圧変換器。 (Technology 1) A transformer having a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, and the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal, an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, A voltage converter comprising: a detection circuit that detects an input current, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal; and a control circuit, the control circuit having a first control mode that controls a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control mode that controls an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices, in which in the first control mode, the phase is changed at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and in the second control mode, the operating frequency is changed one or more times during the period from when the phase is changed until the next time the phase is changed, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
検知された入力電圧、ならびに、目標出力電圧および目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値は、電圧変換時の特定の指標が良くなるような値であり、第1の制御モードにおいて位相が位相目標値に向けて変更されることで、特定の指標を向上することができる。ただし、位相を変更しただけでは出力電圧を目標出力電圧とすることが難しいため、位相が変更された後、次に位相が変更されるまでの期間中に、動作周波数が1回以上変更されることで、出力電圧を目標出力電圧とするための動作周波数の探索が行われる。これにより、出力電圧を目標出力電圧としつつ、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 The phase target value, which is determined in advance according to the detected input voltage, as well as the target output voltage and target output current, is a value that improves a specific index during voltage conversion, and by changing the phase toward the phase target value in the first control mode, the specific index can be improved. However, since it is difficult to make the output voltage the target output voltage by simply changing the phase, after the phase is changed, during the period until the next phase change, the operating frequency is changed one or more times to search for an operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. This makes it possible to improve the specific index during voltage conversion while keeping the output voltage the target output voltage.
(技術2)前記電圧変換器は、前記入力電圧、前記目標出力電圧および前記目標出力電流の組み合わせと、前記位相目標値とが対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部を備え、前記制御回路は、前記データテーブルを用いて前記位相目標値を決定する、技術1に記載の電圧変換器。
(Technology 2) The voltage converter according to
このように、データテーブルには、電圧変換時の特定の指標が良くなるような、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせと、位相目標値とが対応付けられているため、検知された入力電圧、ならびに、目標出力電圧および目標出力電流をデータテーブルに照合することで、特定の指標を向上することができる位相目標値を決定することができる。 In this way, the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current that improve a specific indicator during voltage conversion with phase target values, so by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table, it is possible to determine a phase target value that can improve a specific indicator.
(技術3)前記制御回路は、前記位相を徐々に前記位相目標値に近づけながら、前記第1の制御モードでの前記位相の変更および前記第2の制御モードでの前記動作周波数の変更を繰り返し行う、技術1または2に記載の電圧変換器。
(Technology 3) A voltage converter as described in
位相を一度に大きく変更した場合、出力電圧が目標出力電圧から大きくずれてしまい、出力電圧を目標出力電圧とするための動作周波数の探索が難しくなる。そこで、位相が徐々に位相目標値に近づけられながら、位相の変更および位相の変更後の動作周波数の変更が繰り返されることで、出力電圧を目標出力電圧としやすくなる。 If the phase is changed significantly all at once, the output voltage will deviate significantly from the target output voltage, making it difficult to find the operating frequency that will make the output voltage the target output voltage. Therefore, by gradually bringing the phase closer to the phase target value, and repeating the phase change and the change in the operating frequency after the phase change, it becomes easier to make the output voltage the target output voltage.
(技術4)電圧変換器の制御方法であって、前記電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、前記制御方法は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御ステップと、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御ステップと、を含み、前記第1の制御ステップでは、前記位相を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、前記第2の制御ステップでは、前記位相が変更された後、次に前記位相が変更されるまでの期間中に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を1回以上変更する、制御方法。 (Technology 4) A method for controlling a voltage converter, the voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; The control method includes a detection circuit that detects an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal. The control method includes a first control step of controlling a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and a second control step of controlling an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices. In the first control step, the phase is changed at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in advance according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current. In the second control step, the operating frequency is changed one or more times during the period from when the phase is changed until the next time the phase is changed, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
これによれば、出力電圧を目標出力電圧としつつ、電圧変換時の特定の指標を向上することができる制御方法を提供することができる。 This makes it possible to provide a control method that can improve a specific indicator during voltage conversion while keeping the output voltage at a target output voltage.
(技術5)第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し、前記位相および前記動作周波数を、前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更したときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第1の指標を取得し、前記位相基準値、前記動作周波数基準値および前記第1の指標を基準値として保持し、(i)前記位相および前記動作周波数を前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更した後、前記位相を前記位相基準値から一定量変更し、(ii)前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を変更し、(iii)検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧となったときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第2の指標を取得し、(iv)前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記基準値を更新し、前記(i)から前記(iv)までの処理を繰り返し行う、電圧変換器。 (Technology 5) A first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, and a primary winding and a secondary winding. a transformer having one end of the primary winding connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding connected to the second node, and the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal; and a control circuit, wherein the control circuit detects a transition between switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices. (i) changing a phase and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase reference value and an operating frequency reference value that are predetermined according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and acquiring a first index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value, and holding the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index as reference values; A voltage converter that changes the operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, then changes the phase by a fixed amount from the phase reference value, (ii) changes the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage after changing the phase by a fixed amount from the phase reference value, (iii) obtains a second index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage, (iv) updates the reference value according to a comparison result between the first index and the second index, and repeats the processes from (i) to (iv).
位相および動作周波数が、基準値(電圧変換時の特定の指標が第1の指標となる位相基準値および動作周波数基準値)となっている状態から変更されたときの特定の指標である第2の指標が、第1の指標よりも良くなっている場合には、基準値(第1の指標、位相基準値および動作周波数基準値)が第2の指標ならびに変更後の位相および動作周波数に更新される。そして、位相および動作周波数が、更新された基準値(すなわち前回の第2の指標となったときの位相および動作周波数)となっている状態から再度変更される。これが繰り返されることにより、特定の指標を向上していくことができる。したがって、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 If the second index, which is a specific index when the phase and operating frequency are changed from a state in which they are reference values (phase reference value and operating frequency reference value in which the specific index during voltage conversion becomes the first index), is better than the first index, the reference values (first index, phase reference value and operating frequency reference value) are updated to the second index and the changed phase and operating frequency. Then, the phase and operating frequency are changed again from a state in which they are the updated reference values (i.e., the phase and operating frequency when they became the previous second index). By repeating this, the specific index can be improved. Therefore, the specific index during voltage conversion can be improved.
(技術6)前記電圧変換器は、前記入力電圧、前記目標出力電圧および前記目標出力電流の組み合わせと、前記位相基準値および前記動作周波数基準値の組み合わせとが対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部を備え、前記制御回路は、前記データテーブルを用いて前記位相基準値および前記動作周波数基準値を決定する、技術5に記載の電圧変換器。 (Technology 6) The voltage converter according to Technology 5 includes a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the target output voltage, and the target output current correspond to combinations of the phase reference value and the operating frequency reference value, and the control circuit determines the phase reference value and the operating frequency reference value using the data table.
このように、データテーブルには、入力電圧、目標出力電圧および目標出力電流の組み合わせと、位相基準値および動作周波数基準値の組み合わせとが対応付けられているため、検知された入力電圧、ならびに、目標出力電圧および目標出力電流をデータテーブルに照合することで、最初の位相基準値および動作周波数基準値を決定することができる。 In this way, the data table associates combinations of input voltage, target output voltage, and target output current with combinations of phase reference values and operating frequency reference values, so that the initial phase reference value and operating frequency reference value can be determined by comparing the detected input voltage and the target output voltage and target output current with the data table.
(技術7)前記第1の指標および前記第2の指標は、効率、動作周波数、ターンオフ時にスイッチに流れている電流、ターンオン時にスイッチに印加されている電圧、出力リップル電圧またはノイズの大きさである、技術5または6に記載の電圧変換器。 (Technology 7) A voltage converter according to Technology 5 or 6, in which the first indicator and the second indicator are efficiency, operating frequency, current flowing through the switch when turned off, voltage applied to the switch when turned on, output ripple voltage, or noise magnitude.
これによれば、電圧変換時の効率を上げたり、動作周波数を所望の動作周波数としたり、ターンオフ時の電流、電圧を小さくしたり、出力リップル電圧、ノイズを小さくしたりすることができる。 This makes it possible to increase efficiency during voltage conversion, set the operating frequency to the desired operating frequency, reduce the current and voltage at turn-off, and reduce output ripple voltage and noise.
(技術8)前記制御回路は、前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記位相および前記動作周波数のPI制御を行う、技術5~7のいずれかに記載の電圧変換器。 (Technology 8) A voltage converter according to any one of techniques 5 to 7, in which the control circuit performs PI control of the phase and the operating frequency according to a comparison result between the first index and the second index.
これによれば、PI制御によって、特定の指標が目標の指標となるように制御することができる。 This allows PI control to control a specific indicator to become a target indicator.
(技術9)前記制御回路は、前記(i)の処理で、前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になった場合には、前記(ii)の処理を行わない、技術5~8のいずれかに記載の電圧変換器。 (Technology 9) A voltage converter according to any one of techniques 5 to 8, in which the control circuit does not perform process (ii) if the detected output voltage becomes the target output voltage after the phase is changed by a certain amount from the phase reference value in process (i).
例えば、位相を変更するだけで出力電圧が目標出力電圧となる場合がある。この場合には、動作周波数の変更を行わなくてもよい。 For example, there are cases where the output voltage becomes the target output voltage simply by changing the phase. In this case, there is no need to change the operating frequency.
(技術10)電圧変換器の制御方法であって、前記電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、前記制御方法は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し、前記位相および前記動作周波数を、前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更したときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第1の指標を取得し、前記位相基準値、前記動作周波数基準値および前記第1の指標を基準値として保持し、(i)前記位相および前記動作周波数を前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更した後、前記位相を前記位相基準値から一定量変更し、(ii)前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を変更し、(iii)検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧となったときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第2の指標を取得し、(iv)前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記基準値を更新し、前記(i)から前記(iv)までの処理を繰り返し行う、制御方法。 (Technology 10) A method for controlling a voltage converter, the voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; and a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path. a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal; and a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and the control method includes detecting switching of the first set of switching devices and switching of the second set of switching devices. (i) changing a phase between switching and the first set of switching devices and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a phase reference value and an operating frequency reference value that are predetermined according to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current, and acquiring a first index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value, and holding the phase reference value, the operating frequency reference value, and the first index as reference values; A control method that changes the phase and the operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, and then changes the phase by a fixed amount from the phase reference value, (ii) changes the operating frequency so that the detected output voltage becomes the target output voltage after changing the phase by a fixed amount from the phase reference value, (iii) obtains a second index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage, (iv) updates the reference value according to a comparison result between the first index and the second index, and repeats the processes from (i) to (iv).
これによれば、電圧変換時の特定の指標を向上することができる制御方法を提供することができる。 This provides a control method that can improve specific indicators during voltage conversion.
(技術11)第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、前記出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を前記データテーブルに照合することで得られる前記位相目標値および前記動作周波数目標値に変更する、電圧変換器。 (Technology 11) A transformer having a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal, a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal, a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding is connected to the second node, and the secondary winding is connected to a first output terminal and a second output terminal, and an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, A voltage converter including: a detection circuit that detects an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal; a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each target output voltage for the output voltage; and a control circuit, wherein the control circuit changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target values and the operating frequency target values obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
これによれば、データテーブルには、電圧変換時の特定の指標が良くなるような、入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが目標出力電圧ごとに対応付けられているため、検知された入力電圧、入力電流、出力電圧および出力電流ならびに目標出力電圧をデータテーブルに照合することで、特定の指標を向上することができる位相目標値および動作周波数目標値を決定することができる。したがって、位相および動作周波数が決定された位相目標値および動作周波数目標値に変更されることで、電圧変換時の特定の指標を向上することができる。 Accordingly, the data table associates, for each target output voltage, a combination of input voltage, input current, output voltage, and output current, and a combination of phase target value and operating frequency target value that improves a specific index during voltage conversion, so that by comparing the detected input voltage, input current, output voltage, and output current, as well as the target output voltage, with the data table, it is possible to determine a phase target value and operating frequency target value that can improve the specific index. Therefore, by changing the phase and operating frequency to the determined phase target value and operating frequency target value, it is possible to improve the specific index during voltage conversion.
(技術12)電圧変換器の制御方法であって、前記電圧変換器は、第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、前記出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、を備え、前記制御方法は、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を得て、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を前記データテーブルに照合することで得られる前記位相目標値および前記動作周波数目標値に変更する、制御方法。 (Technology 12) A method for controlling a voltage converter, the voltage converter comprising: a first set of switching devices consisting of a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting a first input terminal and a second input terminal; a second set of switching devices consisting of a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal; a resonant capacitor connected between a first node between the first switch and the second switch on the first path and a second node between the third switch and the fourth switch on the second path; a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding connected to the resonant capacitor and the other end of the primary winding connected to the second node, the secondary winding connected to a first output terminal and a second output terminal; The control method includes a detection circuit that detects an input current input to a first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal, and a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each target output voltage for the output voltage. The control method obtains the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and changes the phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and the operating frequencies of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target values and the operating frequency target values obtained by comparing the detected input voltage, the input current, the output voltage, and the output current with the data table.
これによれば、電圧変換時の特定の指標を向上することができる制御方法を提供することができる。 This provides a control method that can improve specific indicators during voltage conversion.
本開示は、LLCコンバータなどの電圧変換器などに適用できる。 This disclosure can be applied to voltage converters such as LLC converters.
1 電圧変換器
10 制御回路
20 入力電圧検知回路
30 入力電流検知回路
40 出力電圧検知回路
50 出力電流検知回路
C1,C2,C3,C4,Cr コンデンサ
D1,D2,D3,D4 ダイオード
D10 整流回路
Lm 励磁インダクタンス
Lr 漏れインダクタンス
N1,N2 ノード
P1,P2 経路
Q1,Q2,Q3,Q4 スイッチ
T1 トランス
Tid 理想トランス
t1,t2,t3,t4 端子
1
Claims (12)
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、
前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、
1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御モードと、
前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御モードと、を有し、
前記第1の制御モードでは、前記位相を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、
前記第2の制御モードでは、前記位相が変更された後、次に前記位相が変更されるまでの期間中に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を1回以上変更する、
電圧変換器。 a first set of switching devices including a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a second set of switching devices including a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a resonant capacitor connected between a first node on the first path between the first switch and the second switch and a second node on the second path between the third switch and the fourth switch;
a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal;
a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal;
A control circuit,
The control circuit includes:
a first control mode for controlling a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices;
a second control mode for controlling an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices;
In the first control mode, the phase is changed at a predetermined period toward a phase target value that is determined in advance in response to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current;
In the second control mode, after the phase is changed, during a period until the phase is next changed, the operating frequency is changed one or more times so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
Voltage converter.
前記制御回路は、前記データテーブルを用いて前記位相目標値を決定する、
請求項1に記載の電圧変換器。 the voltage converter includes a storage unit configured to store a data table in which combinations of the input voltage, the target output voltage, and the target output current are associated with the phase target value;
The control circuit determines the phase target value using the data table.
The voltage converter according to claim 1 .
請求項1または2に記載の電圧変換器。 the control circuit repeatedly changes the phase in the first control mode and the operating frequency in the second control mode while gradually bringing the phase closer to the phase target value;
3. A voltage converter according to claim 1 or 2.
前記電圧変換器は、
第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、
前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、
1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、
前記制御方法は、
前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相を制御する第1の制御ステップと、
前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を制御する第2の制御ステップと、を含み、
前記第1の制御ステップでは、前記位相を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相目標値に向けて所定の周期で変更し、
前記第2の制御ステップでは、前記位相が変更された後、次に前記位相が変更されるまでの期間中に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を1回以上変更する、
制御方法。 A method for controlling a voltage converter, comprising the steps of:
The voltage converter includes:
a first set of switching devices including a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a second set of switching devices including a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a resonant capacitor connected between a first node on the first path between the first switch and the second switch and a second node on the second path between the third switch and the fourth switch;
a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal;
a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal,
The control method includes:
a first control step of controlling a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices;
a second control step of controlling an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices;
In the first control step, the phase is changed at a predetermined cycle toward a phase target value that is determined in advance in response to the detected input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current;
In the second control step, the operating frequency is changed one or more times during a period until the next change of the phase after the phase is changed, so that the detected output voltage becomes the target output voltage.
Control methods.
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、
前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、
1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し、
前記位相および前記動作周波数を、前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更したときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第1の指標を取得し、
前記位相基準値、前記動作周波数基準値および前記第1の指標を基準値として保持し、
(i)前記位相および前記動作周波数を前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更した後、前記位相を前記位相基準値から一定量変更し、
(ii)前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を変更し、
(iii)検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧となったときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第2の指標を取得し、
(iv)前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記基準値を更新し、
前記(i)から前記(iv)までの処理を繰り返し行う、
電圧変換器。 a first set of switching devices including a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a second set of switching devices including a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a resonant capacitor connected between a first node on the first path between the first switch and the second switch and a second node on the second path between the third switch and the fourth switch;
a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal;
a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal;
A control circuit,
The control circuit includes:
changing a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a predetermined phase reference value and an operating frequency reference value in response to the sensed input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current;
acquiring a first index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value;
holding the phase reference value, the operating frequency reference value and the first indicator as reference values;
(i) changing the phase and the operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, and then changing the phase from the phase reference value by a fixed amount;
(ii) changing the operating frequency such that the detected output voltage becomes the target output voltage after the phase is changed by a certain amount from the phase reference value;
(iii) obtaining a second index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage;
(iv) updating the reference value according to a comparison result between the first indicator and the second indicator;
Repeating the processes (i) to (iv);
Voltage converter.
前記制御回路は、前記データテーブルを用いて前記位相基準値および前記動作周波数基準値を決定する、
請求項5に記載の電圧変換器。 the voltage converter includes a storage unit configured to store a data table in which combinations of the input voltage, the target output voltage, and the target output current are associated with combinations of the phase reference value and the operating frequency reference value;
the control circuit determines the phase reference value and the operating frequency reference value using the data table;
The voltage converter according to claim 5 .
請求項5または6に記載の電圧変換器。 The first index and the second index are efficiency, an operating frequency, a current flowing through a switch when turned off, a voltage applied to a switch when turned on, an output ripple voltage, or a noise level.
7. A voltage converter according to claim 5 or 6.
請求項5または6に記載の電圧変換器。 the control circuit performs PI control of the phase and the operating frequency in response to a comparison result between the first index and the second index.
7. A voltage converter according to claim 5 or 6.
請求項5または6に記載の電圧変換器。 the control circuit does not perform the process of (ii) when the detected output voltage becomes the target output voltage after the phase is changed by a certain amount from the phase reference value in the process of (i);
7. A voltage converter according to claim 5 or 6.
前記電圧変換器は、
第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、
前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、
1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、を備え、
前記制御方法は、
前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、ならびに、前記出力電圧に対する目標出力電圧および前記出力電流に対する目標出力電流に応じて予め定められた位相基準値および動作周波数基準値に変更し、
前記位相および前記動作周波数を、前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更したときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第1の指標を取得し、
前記位相基準値、前記動作周波数基準値および前記第1の指標を基準値として保持し、
(i)前記位相および前記動作周波数を前記位相基準値および前記動作周波数基準値に変更した後、前記位相を前記位相基準値から一定量変更し、
(ii)前記位相を前記位相基準値から一定量変更した後に、検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧になるように、前記動作周波数を変更し、
(iii)検知された前記出力電圧が前記目標出力電圧となったときに検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧または前記出力電流から算出された第2の指標を取得し、
(iv)前記第1の指標と前記第2の指標との比較結果に応じて、前記基準値を更新し、
前記(i)から前記(iv)までの処理を繰り返し行う、
制御方法。 A method for controlling a voltage converter, comprising the steps of:
The voltage converter includes:
a first set of switching devices including a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a second set of switching devices including a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a resonant capacitor connected between a first node on the first path between the first switch and the second switch and a second node on the second path between the third switch and the fourth switch;
a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal;
a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal,
The control method includes:
changing a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to a predetermined phase reference value and an operating frequency reference value in response to the sensed input voltage, a target output voltage for the output voltage, and a target output current for the output current;
acquiring a first index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the phase and the operating frequency are changed to the phase reference value and the operating frequency reference value;
holding the phase reference value, the operating frequency reference value and the first indicator as reference values;
(i) changing the phase and the operating frequency to the phase reference value and the operating frequency reference value, and then changing the phase from the phase reference value by a fixed amount;
(ii) changing the operating frequency such that the detected output voltage becomes the target output voltage after the phase is changed by a certain amount from the phase reference value;
(iii) obtaining a second index calculated from the input voltage, the input current, the output voltage, or the output current detected when the detected output voltage becomes the target output voltage;
(iv) updating the reference value according to a comparison result between the first indicator and the second indicator;
Repeating the processes (i) to (iv);
Control methods.
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、
前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、
1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、
前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、前記出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を前記データテーブルに照合することで得られる前記位相目標値および前記動作周波数目標値に変更する、
電圧変換器。 a first set of switching devices including a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a second set of switching devices including a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a resonant capacitor connected between a first node on the first path between the first switch and the second switch and a second node on the second path between the third switch and the fourth switch;
a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal;
a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal;
a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each other for each target output voltage for the output voltage;
A control circuit,
the control circuit changes a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target value and the operating frequency target value obtained by comparing the sensed input voltage, the input current, the output voltage, and the output current to the data table;
Voltage converter.
前記電圧変換器は、
第1の入力端子と第2の入力端子とを結ぶ第1の経路上で直列に接続された第1のスイッチおよび第2のスイッチからなる第1組のスイッチングデバイスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子とを結ぶ、前記第1の経路とは異なる第2の経路上で直列に接続された第3のスイッチおよび第4のスイッチからなる第2組のスイッチングデバイスと、
前記第1の経路上における前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1のノードと、前記第2の経路上における前記第3のスイッチと前記第4のスイッチとの間の第2のノードとの間に接続された共振コンデンサと、
1次巻線および2次巻線を有し、前記1次巻線の一端が前記共振コンデンサと接続され、前記1次巻線の他端が前記第2のノードと接続され、前記2次巻線が第1の出力端子および第2の出力端子に接続されたトランスと、
前記第1の入力端子と前記第2の入力端子との間に印加される入力電圧、前記第1の入力端子に入力される入力電流、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に印加される出力電圧、および、前記第1の出力端子から出力される出力電流を検知する検知回路と、
前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流の組み合わせと、位相目標値および動作周波数目標値の組み合わせとが、前記出力電圧に対する目標出力電圧ごとに対応付けられたデータテーブルを記憶する記憶部と、を備え、
前記制御方法は、
検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を得て、
前記第1組のスイッチングデバイスのスイッチングと前記第2組のスイッチングデバイスのスイッチングとの間の位相、ならびに、前記第1組のスイッチングデバイスおよび前記第2組のスイッチングデバイスの動作周波数を、検知された前記入力電圧、前記入力電流、前記出力電圧および前記出力電流を前記データテーブルに照合することで得られる前記位相目標値および前記動作周波数目標値に変更する、
制御方法。 A method for controlling a voltage converter, comprising the steps of:
The voltage converter includes:
a first set of switching devices including a first switch and a second switch connected in series on a first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a second set of switching devices including a third switch and a fourth switch connected in series on a second path different from the first path connecting the first input terminal and the second input terminal;
a resonant capacitor connected between a first node on the first path between the first switch and the second switch and a second node on the second path between the third switch and the fourth switch;
a transformer having a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the resonant capacitor, the other end of the primary winding being connected to the second node, and the secondary winding being connected to a first output terminal and a second output terminal;
a detection circuit that detects an input voltage applied between the first input terminal and the second input terminal, an input current input to the first input terminal, an output voltage applied between the first output terminal and the second output terminal, and an output current output from the first output terminal;
a storage unit that stores a data table in which combinations of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current, and combinations of phase target values and operating frequency target values are associated with each other for each target output voltage for the output voltage;
The control method includes:
obtaining the sensed input voltage, the input current, the output voltage and the output current;
changing a phase between the switching of the first set of switching devices and the switching of the second set of switching devices, and an operating frequency of the first set of switching devices and the second set of switching devices to the phase target value and the operating frequency target value obtained by comparing the sensed input voltage, the input current, the output voltage, and the output current to the data table;
Control methods.
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