直列共振コンバータの制御手段
【課題】直列共振コンバータにおける共振外れによるスイッチ素子の破損を防止できる直列共振コンバータの制御手段を提供すること。
【解決手段】直列共振コンバータ１は、トランスＴの１次側に設けられてハーフブリッジ回路を形成するスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、トランスＴの２次側に設けられてトランスの２次側に生じる起電力を整流するダイオードＤ１、Ｄ２と、ダイオードＤ１に流れる電流を検出する第１電流検出部２１と、ダイオードＤ２に流れる電流を検出する第２電流検出部２２と、を備える。この直列共振コンバータ１では、ダイオードＤ１に電流が流れ始めたことを検出すると、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とし、ダイオードＤ２に電流が流れ始めたことを検出すると、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする。
【解決手段】直列共振コンバータ１は、トランスＴの１次側に設けられてハーフブリッジ回路を形成するスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、トランスＴの２次側に設けられてトランスの２次側に生じる起電力を整流するダイオードＤ１、Ｄ２と、ダイオードＤ１に流れる電流を検出する第１電流検出部２１と、ダイオードＤ２に流れる電流を検出する第２電流検出部２２と、を備える。この直列共振コンバータ１では、ダイオードＤ１に電流が流れ始めたことを検出すると、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とし、ダイオードＤ２に電流が流れ始めたことを検出すると、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列共振コンバータの制御手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スイッチング電源装置として、直列共振コンバータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１４は、従来例に係る直列共振コンバータ１００の回路図である。直列共振コンバータ１００は、トランスＴと、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、第１の制御部１１１と、第２の制御部１３１と、絶縁部１４１と、を備える。
【０００４】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、インダクタＬ１の一端が接続される。インダクタＬ１の他端には、キャパシタＣ１を介して入力端子ＩＮ１が接続されるとともに、キャパシタＣ２を介して入力端子ＩＮ２が接続される。入力端子ＩＮ１には、直流電源（図示省略）の正極が接続され、入力端子ＩＮ２には、直流電源（図示省略）の負極が接続される。
【０００５】
スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、ゲート−ソース間電圧がＶＧＨになるとオン状態となり、ゲート−ソース間電圧がＶＧＬになるとオフ状態になる。スイッチ素子Ｑ１のドレインには、入力端子ＩＮ１が接続され、スイッチ素子Ｑ１のゲートには、第１の制御部１１１が接続される。スイッチ素子Ｑ２のソースには、入力端子ＩＮ２が接続され、スイッチ素子Ｑ２のゲートには、第１の制御部１１１が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインとには、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端が接続されており、これらスイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２とは、直列接続されてハーフブリッジ回路を形成する。
【０００６】
トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端には、ダイオードＤ１のカソードが接続され、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の他端には、出力端子ＯＵＴ１が接続される。ダイオードＤ１のアノードには、出力端子ＯＵＴ２が接続される。
【０００７】
トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端には、ダイオードＤ２のカソードが接続され、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の他端には、出力端子ＯＵＴ１が接続される。ダイオードＤ２のアノードには、出力端子ＯＵＴ２が接続される。
【０００８】
出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２とは、キャパシタＣ３を介して接続され、これら出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２には、第２の制御部１３１が接続される。この第２の制御部１３１には、絶縁部１４１を介して第１の制御部１１１が接続される。
【０００９】
以上の直列共振コンバータ１００は、以下のように動作する。
【００１０】
第２の制御部１３１は、出力端子ＯＵＴ１の電位および出力端子ＯＵＴ２の電位に基づいて駆動信号を出力し、この駆動信号は、絶縁部１４１を介して第１の制御部１１１に供給される。第１の制御部１１１は、この駆動信号に基づいて、すなわち出力端子ＯＵＴ１の電位および出力端子ＯＵＴ２の電位に基づいて、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする手順と、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする手順と、を交互に行う。
【００１１】
スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする期間では、入力端子ＩＮ１から出力された電流が、オン状態のスイッチ素子Ｑ１を介してトランスＴの１次巻線Ｔ１の他端に供給され、インダクタＬ１およびキャパシタＣ２を介して入力端子ＩＮ２に流れる。このため、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に電流が流れ、この電流に応じた磁界がトランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生する。すると、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２と、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３とには、電磁誘導により、トランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生した磁界に応じた起電力が生じるが、これら起電力はダイオードＤ１、Ｄ２により整流される。その結果、ダイオードＤ１およびトランスＴの第１の２次巻線Ｔ２を介して、出力端子ＯＵＴ１から出力端子ＯＵＴ２に向かって電流が流れるように、出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２との間に電位差が生じ、これら出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から電圧が出力されることとなる。なお、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力される電圧は、キャパシタＣ３により平滑化される。
【００１２】
一方、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする期間では、入力端子ＩＮ１から出力された電流が、キャパシタＣ１およびインダクタＬ１を介してトランスＴの１次巻線Ｔ１の一端に供給され、オン状態のスイッチ素子Ｑ２を介して入力端子ＩＮ２に流れる。このため、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に電流が流れ、この電流に応じた磁界がトランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生する。すると、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２と、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３とには、電磁誘導により、トランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生した磁界に応じた起電力が生じるが、これら起電力はダイオードＤ１、Ｄ２により整流される。その結果、ダイオードＤ２およびトランスＴの第２の２次巻線Ｔ３を介して、出力端子ＯＵＴ１から出力端子ＯＵＴ２に向かって電流が流れるように、出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２との間に電位差が生じ、これら出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から電圧が出力されることとなる。なお、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力される電圧は、キャパシタＣ３により平滑化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−３０８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、直列共振コンバータ１００において、第１の制御部１１１は、出力端子ＯＵＴ１の電位および出力端子ＯＵＴ２の電位に基づいて、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする手順と、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする手順と、を交互に行う。ここで、直列共振コンバータ１００は、これら２つの手順を、トランスＴの１次巻線Ｔ１とインダクタＬ１とキャパシタＣ１またはキャパシタＣ２とからなる共振回路のインピーダンス特性で定まる周波数範囲内で行う場合には、スイッチ素子Ｑ１のボディダイオード（図示省略）に電流が流れている状態でスイッチ素子Ｑ２がオン状態になったり、スイッチ素子Ｑ２のボディダイオード（図示省略）に電流が流れている状態でスイッチ素子Ｑ１がオン状態になったりするという、共振外れの状態に陥らない。
【００１５】
ところが、上述の２つの手順を、上述の周波数範囲の下限周波数を下回る周波数で行うと、共振外れが発生してしまい、スイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２に過大な電流が流れ、これらスイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２が破損するおそれがあった。
【００１６】
上述の課題を鑑み、本発明は、共振外れを防止できる直列共振コンバータの制御手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００１８】
この発明によれば、直列共振コンバータでは、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加した場合には、第１の整流素子が導通し、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加した場合には、第２の整流素子が導通する。この直列共振コンバータに対して、これら第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段を制御する制御手段に、第１の整流素子に電流が流れたか否かと、第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を設けた。そして、この制御手段により、電流検出部により第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第２電圧の印加を停止し、電流検出部により第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第１電圧の印加を停止することとした。
【００１９】
ここで、共振外れが発生する場合には、発生する以前に、第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れ始める。第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものとは、電圧印加手段により第１電圧を印加している期間では、第２の整流素子のことであり、電圧印加手段により第２電圧を印加している期間では、第１の整流素子のことである。
【００２０】
そこで、制御手段により、第１の整流素子に電流が流れると、第２電圧の印加を停止し、第２の整流素子に電流が流れると、第１電圧の印加を停止することとしたので、共振外れを防止できる。
【００２１】
また、従来では、共振外れがいつ発生するのか分からないため、第１電圧を印加する期間と、第２電圧を印加する期間と、を早めに切り替えることで、共振外れを防止する場合があった。そして、この場合には、第１電圧を印加する期間や、第２電圧を印加する期間が短くなってしまい、入力電圧が低下すると、所望の電圧を出力できない場合があった。ところが、本発明では、定常動作時には電流が流れない第１の整流素子または第２の整流素子に電流が流れると、共振外れが発生すると判断できる。このため、共振外れを防止しつつ、従来と比べて、第１電圧を印加する期間や、第２電圧を印加する期間を長くすることができる。したがって、従来では所望の電圧を出力できないほど入力電圧が低下しても、所望の電圧を出力できる場合がある。
【００２２】
また、従来より、直列共振コンバータに入力電圧を供給する電源と並列に電解コンデンサを接続することで、電源から電力が供給されなくても、電解コンデンサに蓄えられた電力により、ある一定の期間だけ所望の電圧を出力しようとする場合があった。そして、この場合には、共振外れを防止するために、所望の電圧を出力できる入力電圧の下限値よりも高めに停止電圧が設定されるので、電解コンデンサの容量は、大きめに設定されていた。ところが、本発明では、電解コンデンサの容量を考慮することなく共振外れを防止できる。このため、従来と比べて、電解コンデンサの容量を同一にすることで、さらに長時間に亘って所望の電圧を出力できる。または、従来と比べて、電解コンデンサの数量を減少させたり容量を小さくしたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力できる。あるいは、従来と比べて、トランスの１次巻線の巻数を増加させたり、トランスの２次巻線の巻数を減少させたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力できるので、直列共振コンバータに設けられた各素子に流れる実効電流値を低下させることができ、高効率化を実現できる。
【００２３】
（２）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたキャパシタと、前記トランスの２次巻線と直列接続されたインダクタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００２４】
この発明によれば、（１）の直列共振コンバータにおいてトランスの１次巻線に直列接続したインダクタを、トランスの２次巻線に直列接続した。これによれば、（１）と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
（３）本発明は、（１）または（２）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００２６】
この発明によれば、電流検出部に、第１の整流素子の両端の電圧と、第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を設けた。
【００２７】
ここで、第１の整流素子に電流が流れる場合には、第１の整流素子の両端の電圧が所定の値となり、第２の整流素子に電流が流れる場合には、第２の整流素子の両端の電圧が所定の値となる。このため、電圧検出部により、第１の整流素子の両端の電圧と、第２の整流素子の両端の電圧と、を検出することで、第１の整流素子に電流が流れたか否かと、第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出できる。
【００２８】
（４）本発明は、（１）〜（３）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００２９】
この発明によれば、電流検出部により第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第２電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加する第１期間を、第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。また、電流検出部により第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第１電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加する第２期間を、第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とすることとした。
【００３０】
このため、電流検出部による検出結果に基づいて第１電圧や第２電圧の印加を停止した場合でも、第１電圧が印加されている時間と、第２電圧が印加されている時間と、に差異が生じるのを防止できる。したがって、第１電圧が印加されている時間と、第２電圧が印加されている時間と、に差異が生じることにより発生するトランスの偏励磁を防止できる。
【００３１】
（５）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子と、前記第１の整流素子と並列接続された第１のスイッチ素子と、前記第２の整流素子と並列接続された第２のスイッチ素子と、を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３２】
この発明によれば、直列共振コンバータでは、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加した場合には、第１の整流素子が導通するとともに第１のスイッチ素子に電流が流れ、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加した場合には、第２の整流素子が導通するとともに第２のスイッチ素子に電流が流れる。この直列共振コンバータに対して、これら第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段を制御する制御手段に、第１の整流素子に電流が流れたか否かと第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を設けた。そして、この制御手段により、電流検出部により第１の整流素子または第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第２電圧の印加を停止し、電流検出部により第２の整流素子または第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第１電圧の印加を停止することとした。これによれば、（１）と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
（６）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、第１の整流素子を内蔵する第１のスイッチ素子と、第２の整流素子を内蔵する第２のスイッチ素子と、含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３４】
この発明によれば、（５）の直列共振コンバータに対して、第１の整流素子および第２の整流素子と、第１の整流素子と並列接続された第１のスイッチ素子と、第２の整流素子と並列接続された第２のスイッチ素子と、の代わりに、第１の整流素子を内蔵する第１のスイッチ素子と、第２の整流素子を内蔵する第２のスイッチ素子と、を設けた。これによれば、（５）と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
（７）本発明は、（５）または（６）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と前記第２の整流素子の両端の電圧と、または、前記第１のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と前記第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３６】
この発明によれば、電流検出部に、第１の整流素子の両端の電圧と第２の整流素子の両端の電圧と、または、第１スイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出する電圧検出部を設けた。
【００３７】
ここで、第１の整流素子や第１のスイッチ素子に電流が流れる場合には、第１の整流素子の両端の電圧や第１のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧が所定の値となる。また、第２の整流素子第２のスイッチ素子に電流が流れる場合には、第２の整流素子の両端の電圧や第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧が所定の値となる。このため、電圧検出部により、第１の整流素子の両端の電圧と第２の整流素子の両端の電圧と、または、第１スイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出することで、第１の整流素子や第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、第２の整流素子や第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出できる。
【００３８】
（８）本発明は、（５）〜（７）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３９】
この発明によれば、電流検出部により第１の整流素子または第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第２電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加する第１期間を、第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。また、電流検出部により第２の整流素子または第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第１電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加する第２期間を、第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とすることとした。これによれば、（４）と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
（９）本発明は、（１）〜（８）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記インダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４１】
この発明によれば、インダクタを、トランスの漏れインダクタンスを用いて設けた。これによれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
（１０）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続された第１のインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と並列接続された第２のインダクタと、前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４３】
この発明によれば、（１）の直列共振コンバータに設けたインダクタを第１のインダクタとし、トランスの１次巻線と並列接続された第２のインダクタを新たに設けた。これによれば、（１）と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
（１１）本発明は、（１０）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４５】
この発明によれば、電流検出部に、第１の整流素子の両端の電圧と、第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を設けた。これによれば、（３）と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
（１２）本発明は、（１０）または（１１）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４７】
この発明によれば、電流検出部により第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに対する第２電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加する第１期間を、第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。また、電流検出部により第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに対する第１電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加する第２期間を、第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。これによれば、（４）と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
（１３）本発明は、（１０）〜（１２）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記第１のインダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４９】
この発明によれば、第１のインダクタを、トランスの漏れインダクタンスを用いて設けた。これによれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
（１４）本発明は、（４）、（８）、または（１２）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記第１期間を開始してから所定時間が経過するまでと、前記第２期間を開始してから所定時間が経過するまでと、に所定の不感期間を設けることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００５１】
この発明によれば、第１期間を開始してから所定時間が経過するまでと、第２期間を開始してから所定時間が経過するまでと、に所定の不感期間を設けることとした。
【００５２】
ここで、共振外れが発生していないにもかかわらず、第１期間を開始してから所定時間が経過するまでの期間や、第２期間を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れる場合がある。この場合、共振外れが発生すると誤って判断してしまう。そこで、所定の不感期間を設けたので、第１期間が終了してから所定の不感期間が終了するまでの期間や、第２期間が終了してから所定の不感期間が終了するまでの期間において、第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れても、共振外れが発生すると誤って判断するのを防止できる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、直列共振コンバータにおける共振外れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図２】前記直列共振コンバータのフローチャートである。
【図３】前記直列共振コンバータのフローチャートである。
【図４】定常動作時の前記直列共振コンバータのタイミングチャートである。
【図５】共振外れ保護動作時の前記直列共振コンバータのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１３】本発明の第９実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１４】従来例に係る直列共振コンバータの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００５６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１の回路図である。直列共振コンバータ１は、図１４に示した従来例に係る直列共振コンバータ１００とは、ダイオードＤ１のアノードと出力端子ＯＵＴ２とを第１電流検出部２１を介して接続する点と、ダイオードＤ２のアノードと出力端子ＯＵＴ２とを第２電流検出部２２を介して接続する点と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１において、直列共振コンバータ１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
第１電流検出部２１は、出力端子ＯＵＴ２からダイオードＤ１のアノードに向かって流れる電流、すなわち、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流を検出する。第２電流検出部２２は、出力端子ＯＵＴ２からダイオードＤ２のアノードに向かって流れる電流、すなわち、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流を検出する。これら第１電流検出部２１および第２電流検出部２２による検出結果は、第２の制御部１３１に送信され、第２の制御部１３１は、これら送信された検出結果に応じた駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。
【００５８】
これら第１電流検出部２１および第２電流検出部２２を備える直列共振コンバータ１の動作について、図２、３、４、５を用いて説明する。図２および図３は、直列共振コンバータ１のフローチャートである。図４は、定常動作時の直列共振コンバータ１のタイミングチャートであり、図５は、共振外れ保護動作時の直列共振コンバータ１のタイミングチャートである。
【００５９】
まず、図２および図３を参照して、直列共振コンバータ１の動作について説明する。
【００６０】
ステップＳ１において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ２に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。
【００６１】
ステップＳ２において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の計測を開始し、ステップＳ３に移る。
【００６２】
ステップＳ３において、第２の制御部１３１により、所定の不感期間を終了したか否かを判別する。そして、所定の不感期間を終了したと判別した場合には、ステップＳ４に移り、所定の不感期間を終了していないと判別した場合には、ステップＳ３を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ４において、第２の制御部１３１により、第２電流検出部２２による検出結果に基づいて、ダイオードＤ２に電流が流れたか否かを判別する。そして、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れたと判別した場合には、ステップＳ６に移り、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れていないと判別した場合には、ステップＳ５に移る。
【００６４】
ステップＳ５において、第２の制御部１３１により、ステップＳ２において計測を開始したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間が、スイッチング周期の半分になったか否かを判別する。そして、上述の時間がスイッチング周期の半分になったと判別した場合には、ステップＳ６に移り、上述の時間がスイッチング周期の半分になっていないと判別した場合には、ステップＳ４に移る。
【００６５】
ステップＳ６において、第２の制御部１３１により、ステップＳ２において開始したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の計測を終了し、ステップＳ７に移る。
【００６６】
ステップＳ７において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ８に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。
【００６７】
ステップＳ８において、第２の制御部１３１により、スイッチング周期を、ステップＳ６において計測を終了したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の２倍に設定し、ステップＳ９に移る。
【００６８】
ステップＳ９において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ１０に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする。
【００６９】
ステップＳ１０において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間の計測を開始し、ステップＳ１１に移る。
【００７０】
ステップＳ１１において、第２の制御部１３１により、所定の不感期間を終了したか否かを判別する。そして、所定の不感期間を終了したと判別した場合には、ステップＳ１２に移り、所定の不感期間を終了していないと判別した場合には、ステップＳ１１を繰り返す。
【００７１】
ステップＳ１２において、第２の制御部１３１により、第１電流検出部２１による検出結果に基づいて、ダイオードＤ１に電流が流れたか否かを判別する。そして、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れたと判別した場合には、ステップＳ１４に移り、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れていないと判別した場合には、ステップＳ１３に移る。
【００７２】
ステップＳ１３において、第２の制御部１３１により、ステップＳ１０において計測を開始したスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間が、スイッチング周期の半分になったか否かを判別する。そして、上述の時間がスイッチング周期の半分になったと判別した場合には、ステップＳ１４に移り、上述の時間がスイッチング周期の半分になっていないと判別した場合には、ステップＳ１２に移る。
【００７３】
ステップＳ１４において、第２の制御部１３１により、ステップＳ１０において開始したスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間の計測を終了し、ステップＳ１５に移る。
【００７４】
ステップＳ１５において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ１６に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。
【００７５】
ステップＳ１６において、上述のステップＳ８と同様に、第２の制御部１３１により、スイッチング周期を、ステップＳ１４において計測を終了したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の２倍に設定し、ステップＳ１に移る。
【００７６】
次に、図４を参照して、定常動作時の直列共振コンバータ１の動作について説明する。
【００７７】
定常動作時には、第２の制御部１３１は、図２のステップＳ４においてダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れたと判別する以前に、ステップＳ５においてスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別するとともに、図３のステップＳ１２においてダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れたと判別する以前に、ステップＳ１３においてスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別する。
【００７８】
ここで、ＩＤＱ１は、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流を示し、ＩＤＱ２は、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流を示す。ＩＤ１は、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流を示し、ＩＤ２は、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流を示す。ＶＧＱ１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧を示し、ＶＧＱ２は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧を示す。
【００７９】
また、時刻ｔ１の直前では、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２とは、ＶＧＬとし、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、オフ状態とする。
【００８０】
時刻ｔ１において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。
【００８１】
スイッチ素子Ｑ１がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ２ではＩ２となる。このスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、「０」のままとなる。
【００８２】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１に応じて、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れる。このダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少する。一方、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、「０」のままとなる。
【００８３】
時刻ｔ２において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１もオフ状態になる。
【００８４】
スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、他端から一端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ２は、負の値であるＩ３となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ３では「０」となる。これに伴い、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる電流は、時間が経過するに従って減少する。
【００８５】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる電流が、時間が経過するに従って減少すると、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１も、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ３では「０」となる。一方、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、「０」のままとなる。
【００８６】
時刻ｔ２から所定時間が経過した後の時刻ｔ３において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２はオン状態になる。なお、図４では、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングと時刻ｔ３とが一致するものとしたが、時刻ｔ３がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【００８７】
スイッチ素子Ｑ２がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ４ではＩ２となる。このスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」のままとなる。
【００８８】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２に応じて、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流ＩＤ２が流れる。このダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少する。一方、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、「０」のままとなる。
【００８９】
時刻ｔ４において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２もオフ状態になる。
【００９０】
スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、一端から他端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、負の値であるＩ３となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ５では「０」となる。これに伴い、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる電流は、時間が経過するに従って減少する。
【００９１】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる電流が、時間が経過するに従って減少すると、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２も、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ５では「０」となる。一方、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、「０」のままとなる。
【００９２】
時刻ｔ４から所定時間が経過した後の時刻ｔ５において、上述の時刻ｔ１と同様に、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。なお、図４では、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２が「０」となるタイミングと時刻ｔ５とが一致するものとしたが、時刻ｔ５がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【００９３】
時刻ｔ５〜ｔ９、時刻ｔ９〜ｔ１３、時刻ｔ１３〜ｔ１７のそれぞれにおいても、時刻ｔ１〜ｔ５と同様に、第２の制御部１３１により第１の制御部１１１に駆動信号を送信して、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２と、を制御する。
【００９４】
次に、図５を参照して、共振外れ保護動作時の直列共振コンバータ１の動作について説明する。
【００９５】
ここで、共振外れが発生する場合には、発生する以前に、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れ始める。ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものとは、スイッチ素子Ｑ１がオン状態の期間ではダイオードＤ２のことであり、スイッチ素子Ｑ２がオン状態の期間ではダイオードＤ１のことである。そこで、直列共振コンバータ１は、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れ始めると、共振外れが発生しそうであると判断し、共振外れ保護動作を行う。
【００９６】
共振外れ保護動作時には、第２の制御部１３１は、図２のステップＳ５においてスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別する以前に、ステップＳ４においてダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れたと判別するとともに、図３のステップＳ１３においてスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別する以前に、ステップＳ１２においてダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れたと判別する。
【００９７】
ここで、時刻ｔ２１の直前では、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２とは、ＶＧＬとし、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、オフ状態とする。
【００９８】
時刻ｔ２１において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。
【００９９】
スイッチ素子Ｑ１がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少する。このスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、「０」のままとなる。
【０１００】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１に応じて、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れる。このダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ２２では「０」となる。一方、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、「０」のままとなる。
【０１０１】
時刻ｔ２３において、上述のダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないもの、すなわちダイオードＤ２において、アノードからカソードに電流ＩＤ２が流れ始める。すると、第２電流検出部２２により、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流ＩＤ２が流れ始めたことを検出し、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。この結果、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１もオフ状態になる。これによれば、スイッチ素子Ｑ１がオン状態の期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ２に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になるので、共振外れを防止できる。
【０１０２】
また、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、他端から一端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、負の値であるＩ３１となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ２４では「０」となる。
【０１０３】
時刻ｔ２３から所定時間が経過した後の時刻ｔ２４において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２はオン状態になる。なお、図５では、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングが時刻ｔ２４よりも早いものとしたが、時刻ｔ２４がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【０１０４】
スイッチ素子Ｑ２がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少する。このスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」のままとなる。
【０１０５】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２に応じて、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流ＩＤ２が流れる。このダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ２５では「０」となる。一方、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、「０」のままとなる。
【０１０６】
時刻ｔ２６において、上述のダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないもの、すなわちダイオードＤ１において、アノードからカソードに電流ＩＤ１が流れ始める。すると、第１電流検出部２１により、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れ始めたことを検出し、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。この結果、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２もオフ状態になる。これによれば、スイッチ素子Ｑ２がオン状態の期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になるので、共振外れを防止できる。
【０１０７】
また、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、一端から他端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、負の値であるＩ３１となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ２７では「０」となる。
【０１０８】
時刻ｔ２６から所定時間が経過した後の時刻ｔ２７において、上述の時刻ｔ２１と同様に、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。なお、図５では、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２が「０」となるタイミングが時刻ｔ２７よりも早いものとしたが、時刻ｔ２７がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【０１０９】
時刻ｔ２７〜ｔ３３、時刻ｔ３３〜ｔ３９のそれぞれにおいても、時刻ｔ２１〜ｔ２７と同様に、第２の制御部１３１により第１の制御部１１１に駆動信号を送信して、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２と、を制御する。
【０１１０】
以上の直列共振コンバータ１によれば、第１電流検出部２１、第２電流検出部２２、第１の制御部１１１、および第２の制御部１３１により、以下の効果を奏することができる。
【０１１１】
第１電流検出部２１により、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れ始めたことを検出すると、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、第１の制御部１１１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。すなわち、スイッチ素子Ｑ２がオン状態の期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。スイッチ素子Ｑ１がオン状態の期間においても同様に、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ２に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にする。以上によれば、共振外れを防止できる。
【０１１２】
また、従来では、共振外れがいつ発生するのか分からないため、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン状態からオフ状態に早めにスイッチングさせ、共振外れを防止する場合があった。そして、この場合には、スイッチ素子Ｑ１が継続的にオン状態である期間や、スイッチ素子Ｑ２が継続的にオン状態である期間が短くなってしまい、低電圧を出力する直流電源を入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続すると、所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できない場合があった。ところが、直列共振コンバータ１は、第１電流検出部２１および第２電流検出部２２により、定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１またはダイオードＤ２に電流が流れると、共振外れが発生すると判断できる。このため、共振外れを防止しつつ、従来と比べて、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン状態からオフ状態に遅めにスイッチングさせることができる。したがって、従来と比べて、スイッチ素子Ｑ１が継続的にオン状態である期間や、スイッチ素子Ｑ２が継続的にオン状態である期間を長くすることができるので、従来では所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できないほど低い電圧を出力する直流電源を入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続しても、所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できる場合がある。
【０１１３】
また、従来より、入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続する直流電源と並列に電解コンデンサを接続することで、直流電源から電力が供給されなくても、電解コンデンサに蓄えられた電力により、ある一定の期間だけ所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力しようとする場合があった。そして、この場合には、電解コンデンサの容量は、共振外れを防止するために高めに停止電圧を設定しても一定の期間だけ所望の電圧を出力できるように、大きめに設定されていた。ところが、直列共振コンバータ１は、第１電流検出部２１、第２電流検出部２２、第１の制御部１１１、および第２の制御部１３１により、共振外れを防止できる。このため、従来と比べて、電解コンデンサの容量を同一にすることで、さらに長時間に亘って所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できる。または、従来と比べて、電解コンデンサの数量を減少させたり容量を小さくしたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できる。あるいは、従来と比べて、トランスＴの１次巻線Ｔ１の巻数を増加させたり、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２や第２の２次巻線Ｔ３の巻数を減少させたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できるので、直列共振コンバータ１に設けられた各素子に流れる実効電流値を低下させることができ、高効率化を実現できる。
【０１１４】
また、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になるように、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフを制御する。このため、第１電流検出部２１や第２電流検出部２２による検出結果に基づいてスイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にして、これらスイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２のオン状態である時間が短縮された場合でも、スイッチ素子Ｑ１がオン状態でかつスイッチ素子Ｑ２がオフ状態である期間と、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態でかつスイッチ素子Ｑ２がオン状態である期間と、に差異が生じるのを防止できる。したがって、これらの期間に差異が生じることにより発生するトランスＴの偏励磁を防止できる。
【０１１５】
また、共振外れが発生していないにもかかわらず、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にした直後の短期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ２に電流が流れたり、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にした直後の短期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１に電流が流れたりする場合がある。ところが、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にした後と、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にした後と、に所定の不感期間が設けられるため、共振外れ状態ではないにもかかわらず、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れても、共振外れが発生すると誤って判断するのを防止できる。これによれば、以下のような効果を奏することもできる。
【０１１６】
例えば、図４においては、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングと、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にするタイミングと、が一致するものとした（例えば、時刻ｔ３）。ところが、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にするタイミングが、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングよりも早くなった場合であっても、スイッチ素子Ｑ２がオン状態になってからダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるまでの期間が、上述の所定の不感期間内にあれば、共振外れが発生すると誤って判断するのを防止できる。
【０１１７】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る直列共振コンバータ１Ａの回路図である。直列共振コンバータ１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、キャパシタＣ２を備えない点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ａにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１８】
以上の直列共振コンバータ１Ａによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１１９】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｂの回路図である。直列共振コンバータ１Ｂは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、キャパシタＣ１を備えない点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｂにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２０】
以上の直列共振コンバータ１Ｂによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１２１】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｃの回路図である。直列共振コンバータ１Ｃは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、スイッチ素子Ｑ１Ａ、Ｑ１Ｂを備える点と、キャパシタＣ１、Ｃ２の代わりにキャパシタＣ１Ａを備える点と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｃにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、インダクタＬ１の一端が接続される。インダクタＬ１の他端には、キャパシタＣ１Ａを介して、スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインと、が接続される。
【０１２３】
スイッチ素子Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、ゲート−ソース間電圧がＶＧＨになるとオン状態となり、ゲート−ソース間電圧がＶＧＬになるとオフ状態になる。スイッチ素子Ｑ１Ａのドレインには、入力端子ＩＮ１が接続され、スイッチ素子Ｑ１Ａのゲートには、第１の制御部１１１が接続される。スイッチ素子Ｑ２Ａのソースには、入力端子ＩＮ２が接続され、スイッチ素子Ｑ２Ａのゲートには、第１の制御部１１１が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１Ａのソースと、スイッチ素子Ｑ２Ａのドレインとには、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端が接続されている。これらスイッチ素子Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａは、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２により、フルブリッジ回路を形成する。
【０１２４】
以上の直列共振コンバータ１Ｃによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１２５】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｄの回路図である。直列共振コンバータ１Ｄは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、ダイオードＤ１Ａ、Ｄ２Ａを備える点と、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２および第２の２次巻線Ｔ３の代わりにトランスＴの２次巻線Ｔ４を備える点と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｄにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
トランスＴの２次巻線Ｔ４の一端には、ダイオードＤ１のアノードと、ダイオードＤ２のカソードと、が接続され、トランスＴの２次巻線Ｔ４の他端には、ダイオードＤ１Ａのアノードと、ダイオードＤ２Ａのカソードと、が接続される。ダイオードＤ１のカソードには、第１電流検出部２１を介して、出力端子ＯＵＴ１と、ダイオードＤ１Ａのカソードと、が接続され、ダイオードＤ２のアノードには、第２電流検出部２２を介して、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ２Ａのアノードと、が接続される。
【０１２７】
以上の直列共振コンバータ１Ｄによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１２８】
＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｅの回路図である。直列共振コンバータ１Ｅは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、インダクタＬ１の代わりにインダクタＬ１Ａ、Ｌ１Ｂを備える点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｅにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２９】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、キャパシタＣ１を介して入力端子ＩＮ１が接続されるとともに、キャパシタＣ２を介して入力端子ＩＮ２が接続される。
【０１３０】
トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端には、インダクタＬ１Ａを介してダイオードＤ１のカソードが接続され、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端には、インダクタＬ１Ｂを介してダイオードＤ２のカソードが接続される。
【０１３１】
以上の直列共振コンバータ１Ｅによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１３２】
＜第７実施形態＞
図１１は、本発明の第７実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｆの回路図である。直列共振コンバータ１Ｆは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、インダクタＬ２を備える点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｆにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１３３】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、インダクタＬ１の一端と、インダクタＬ２の一端と、が接続される。トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端には、スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインと、インダクタＬ２の他端と、が接続される。
【０１３４】
以上の直列共振コンバータ１Ｆによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１３５】
＜第８実施形態＞
図１２は、本発明の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇの回路図である。直列共振コンバータ１Ｇは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を備える点と、第１電流検出部および第２電流検出部の動作と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｇにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１３６】
スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される。スイッチ素子Ｑ３のドレインには、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端と、ダイオードＤ１のカソードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ３のソースには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ１のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ３のゲートには、第１電流検出部２１Ａが接続される。スイッチ素子Ｑ４のドレインには、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端と、ダイオードＤ２のカソードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ４のソースには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ２のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ４のゲートには、第２電流検出部２２Ａが接続される。
【０１３７】
第１電流検出部２１Ａは、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電流を検出するとともに、スイッチ素子Ｑ３のゲートに制御信号を供給する。この第１電流検出部２１Ａによるスイッチ素子Ｑ３のドレイン電流の検出結果は、第２の制御部１３１に送信される。
【０１３８】
第２電流検出部２２Ａは、スイッチ素子Ｑ４のドレイン電流を検出するとともに、スイッチ素子Ｑ４のゲートに制御信号を供給する。この第２電流検出部２２Ａによるスイッチ素子Ｑ４のドレイン電流の検出結果は、第２の制御部１３１に送信される。
【０１３９】
第２の制御部１３１は、第１電流検出部２１Ａおよび第２電流検出部２２Ａから送信された検出結果に応じた駆動信号を、第１の制御部１１１に送信する。
【０１４０】
以上の直列共振コンバータ１Ｇによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１４１】
＜第９実施形態＞
図１３は、本発明の第９実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｈの回路図である。直列共振コンバータ１Ｈは、図１２に示した本発明の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇとは、スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４の向きと、ダイオードＤ１、Ｄ２の向きと、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｈにおいて、直列共振コンバータ１Ｇと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１４２】
スイッチ素子Ｑ３のソースには、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端と、ダイオードＤ１のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ３のドレインには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ１のカソードと、が接続される。スイッチ素子Ｑ４のソースには、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端と、ダイオードＤ２のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ４のドレインには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ２のカソードと、が接続される。
【０１４３】
以上の直列共振コンバータ１Ｈによれば、上述の直列共振コンバータ１Ｇと同様の効果を奏することができる。
【０１４４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０１４５】
例えば、上述の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇと、上述の第９実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｈとでは、第１電流検出部２１Ａによりスイッチ素子Ｑ３のドレイン電流を検出し、第２電流検出部２２Ａによりスイッチ素子Ｑ４のドレイン電流を検出したが、これに限らない。
【０１４６】
例えば、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電流が流れる場合には、ダイオードＤ１にも電流が流れ、スイッチ素子Ｑ４のドレイン電流が流れる場合には、ダイオードＤ２にも電流が流れる。このため、第１電流検出部２１ＡによりダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流を検出し、第２電流検出部２２ＡによりダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流を検出してもよい。
【０１４７】
また、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電流が流れる場合には、スイッチ素子Ｑ３がオン状態であり、このスイッチ素子Ｑ３のドレインとソースとの電位差は、所定の値となり、スイッチ素子Ｑ４のドレイン電流が流れる場合には、スイッチ素子Ｑ４がオン状態であり、このスイッチ素子Ｑ４のドレインとソースとの電位差は、所定の値となる。このため、第１電流検出部２１Ａによりスイッチ素子Ｑ３のドレインとソースとの電位差を検出し、第２電流検出部２２Ａによりスイッチ素子Ｑ４のドレインとソースとの電位差を検出してもよい。
【０１４８】
また、上述の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇや、上述の第９実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｈにおいて、スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４のそれぞれのボディーダイオードにより、ダイオードＤ１、Ｄ２を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、スイッチング電源装置等に用いられる直列共振コンバータの制御手段に適用できる。
【符号の説明】
【０１５０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１００；直列共振コンバータ
２１、２１Ａ；第１電流検出部
２２、２２Ａ；第２電流検出部
１１１；第１の制御部
１３１；第２の制御部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３；キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１Ａ、Ｄ２Ａ；ダイオード
Ｌ１、Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂ、Ｌ２；インダクタ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａ、Ｑ３、Ｑ４；スイッチ素子
Ｔ；トランス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列共振コンバータの制御手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スイッチング電源装置として、直列共振コンバータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１４は、従来例に係る直列共振コンバータ１００の回路図である。直列共振コンバータ１００は、トランスＴと、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、第１の制御部１１１と、第２の制御部１３１と、絶縁部１４１と、を備える。
【０００４】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、インダクタＬ１の一端が接続される。インダクタＬ１の他端には、キャパシタＣ１を介して入力端子ＩＮ１が接続されるとともに、キャパシタＣ２を介して入力端子ＩＮ２が接続される。入力端子ＩＮ１には、直流電源（図示省略）の正極が接続され、入力端子ＩＮ２には、直流電源（図示省略）の負極が接続される。
【０００５】
スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、ゲート−ソース間電圧がＶＧＨになるとオン状態となり、ゲート−ソース間電圧がＶＧＬになるとオフ状態になる。スイッチ素子Ｑ１のドレインには、入力端子ＩＮ１が接続され、スイッチ素子Ｑ１のゲートには、第１の制御部１１１が接続される。スイッチ素子Ｑ２のソースには、入力端子ＩＮ２が接続され、スイッチ素子Ｑ２のゲートには、第１の制御部１１１が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインとには、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端が接続されており、これらスイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２とは、直列接続されてハーフブリッジ回路を形成する。
【０００６】
トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端には、ダイオードＤ１のカソードが接続され、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の他端には、出力端子ＯＵＴ１が接続される。ダイオードＤ１のアノードには、出力端子ＯＵＴ２が接続される。
【０００７】
トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端には、ダイオードＤ２のカソードが接続され、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の他端には、出力端子ＯＵＴ１が接続される。ダイオードＤ２のアノードには、出力端子ＯＵＴ２が接続される。
【０００８】
出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２とは、キャパシタＣ３を介して接続され、これら出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２には、第２の制御部１３１が接続される。この第２の制御部１３１には、絶縁部１４１を介して第１の制御部１１１が接続される。
【０００９】
以上の直列共振コンバータ１００は、以下のように動作する。
【００１０】
第２の制御部１３１は、出力端子ＯＵＴ１の電位および出力端子ＯＵＴ２の電位に基づいて駆動信号を出力し、この駆動信号は、絶縁部１４１を介して第１の制御部１１１に供給される。第１の制御部１１１は、この駆動信号に基づいて、すなわち出力端子ＯＵＴ１の電位および出力端子ＯＵＴ２の電位に基づいて、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする手順と、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする手順と、を交互に行う。
【００１１】
スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする期間では、入力端子ＩＮ１から出力された電流が、オン状態のスイッチ素子Ｑ１を介してトランスＴの１次巻線Ｔ１の他端に供給され、インダクタＬ１およびキャパシタＣ２を介して入力端子ＩＮ２に流れる。このため、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に電流が流れ、この電流に応じた磁界がトランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生する。すると、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２と、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３とには、電磁誘導により、トランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生した磁界に応じた起電力が生じるが、これら起電力はダイオードＤ１、Ｄ２により整流される。その結果、ダイオードＤ１およびトランスＴの第１の２次巻線Ｔ２を介して、出力端子ＯＵＴ１から出力端子ＯＵＴ２に向かって電流が流れるように、出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２との間に電位差が生じ、これら出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から電圧が出力されることとなる。なお、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力される電圧は、キャパシタＣ３により平滑化される。
【００１２】
一方、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする期間では、入力端子ＩＮ１から出力された電流が、キャパシタＣ１およびインダクタＬ１を介してトランスＴの１次巻線Ｔ１の一端に供給され、オン状態のスイッチ素子Ｑ２を介して入力端子ＩＮ２に流れる。このため、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に電流が流れ、この電流に応じた磁界がトランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生する。すると、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２と、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３とには、電磁誘導により、トランスＴの１次巻線Ｔ１の周りに発生した磁界に応じた起電力が生じるが、これら起電力はダイオードＤ１、Ｄ２により整流される。その結果、ダイオードＤ２およびトランスＴの第２の２次巻線Ｔ３を介して、出力端子ＯＵＴ１から出力端子ＯＵＴ２に向かって電流が流れるように、出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２との間に電位差が生じ、これら出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から電圧が出力されることとなる。なお、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力される電圧は、キャパシタＣ３により平滑化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−３０８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、直列共振コンバータ１００において、第１の制御部１１１は、出力端子ＯＵＴ１の電位および出力端子ＯＵＴ２の電位に基づいて、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする手順と、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする手順と、を交互に行う。ここで、直列共振コンバータ１００は、これら２つの手順を、トランスＴの１次巻線Ｔ１とインダクタＬ１とキャパシタＣ１またはキャパシタＣ２とからなる共振回路のインピーダンス特性で定まる周波数範囲内で行う場合には、スイッチ素子Ｑ１のボディダイオード（図示省略）に電流が流れている状態でスイッチ素子Ｑ２がオン状態になったり、スイッチ素子Ｑ２のボディダイオード（図示省略）に電流が流れている状態でスイッチ素子Ｑ１がオン状態になったりするという、共振外れの状態に陥らない。
【００１５】
ところが、上述の２つの手順を、上述の周波数範囲の下限周波数を下回る周波数で行うと、共振外れが発生してしまい、スイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２に過大な電流が流れ、これらスイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２が破損するおそれがあった。
【００１６】
上述の課題を鑑み、本発明は、共振外れを防止できる直列共振コンバータの制御手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００１８】
この発明によれば、直列共振コンバータでは、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加した場合には、第１の整流素子が導通し、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加した場合には、第２の整流素子が導通する。この直列共振コンバータに対して、これら第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段を制御する制御手段に、第１の整流素子に電流が流れたか否かと、第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を設けた。そして、この制御手段により、電流検出部により第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第２電圧の印加を停止し、電流検出部により第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第１電圧の印加を停止することとした。
【００１９】
ここで、共振外れが発生する場合には、発生する以前に、第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れ始める。第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものとは、電圧印加手段により第１電圧を印加している期間では、第２の整流素子のことであり、電圧印加手段により第２電圧を印加している期間では、第１の整流素子のことである。
【００２０】
そこで、制御手段により、第１の整流素子に電流が流れると、第２電圧の印加を停止し、第２の整流素子に電流が流れると、第１電圧の印加を停止することとしたので、共振外れを防止できる。
【００２１】
また、従来では、共振外れがいつ発生するのか分からないため、第１電圧を印加する期間と、第２電圧を印加する期間と、を早めに切り替えることで、共振外れを防止する場合があった。そして、この場合には、第１電圧を印加する期間や、第２電圧を印加する期間が短くなってしまい、入力電圧が低下すると、所望の電圧を出力できない場合があった。ところが、本発明では、定常動作時には電流が流れない第１の整流素子または第２の整流素子に電流が流れると、共振外れが発生すると判断できる。このため、共振外れを防止しつつ、従来と比べて、第１電圧を印加する期間や、第２電圧を印加する期間を長くすることができる。したがって、従来では所望の電圧を出力できないほど入力電圧が低下しても、所望の電圧を出力できる場合がある。
【００２２】
また、従来より、直列共振コンバータに入力電圧を供給する電源と並列に電解コンデンサを接続することで、電源から電力が供給されなくても、電解コンデンサに蓄えられた電力により、ある一定の期間だけ所望の電圧を出力しようとする場合があった。そして、この場合には、共振外れを防止するために、所望の電圧を出力できる入力電圧の下限値よりも高めに停止電圧が設定されるので、電解コンデンサの容量は、大きめに設定されていた。ところが、本発明では、電解コンデンサの容量を考慮することなく共振外れを防止できる。このため、従来と比べて、電解コンデンサの容量を同一にすることで、さらに長時間に亘って所望の電圧を出力できる。または、従来と比べて、電解コンデンサの数量を減少させたり容量を小さくしたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力できる。あるいは、従来と比べて、トランスの１次巻線の巻数を増加させたり、トランスの２次巻線の巻数を減少させたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力できるので、直列共振コンバータに設けられた各素子に流れる実効電流値を低下させることができ、高効率化を実現できる。
【００２３】
（２）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたキャパシタと、前記トランスの２次巻線と直列接続されたインダクタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００２４】
この発明によれば、（１）の直列共振コンバータにおいてトランスの１次巻線に直列接続したインダクタを、トランスの２次巻線に直列接続した。これによれば、（１）と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
（３）本発明は、（１）または（２）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００２６】
この発明によれば、電流検出部に、第１の整流素子の両端の電圧と、第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を設けた。
【００２７】
ここで、第１の整流素子に電流が流れる場合には、第１の整流素子の両端の電圧が所定の値となり、第２の整流素子に電流が流れる場合には、第２の整流素子の両端の電圧が所定の値となる。このため、電圧検出部により、第１の整流素子の両端の電圧と、第２の整流素子の両端の電圧と、を検出することで、第１の整流素子に電流が流れたか否かと、第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出できる。
【００２８】
（４）本発明は、（１）〜（３）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００２９】
この発明によれば、電流検出部により第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第２電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加する第１期間を、第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。また、電流検出部により第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第１電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加する第２期間を、第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とすることとした。
【００３０】
このため、電流検出部による検出結果に基づいて第１電圧や第２電圧の印加を停止した場合でも、第１電圧が印加されている時間と、第２電圧が印加されている時間と、に差異が生じるのを防止できる。したがって、第１電圧が印加されている時間と、第２電圧が印加されている時間と、に差異が生じることにより発生するトランスの偏励磁を防止できる。
【００３１】
（５）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子と、前記第１の整流素子と並列接続された第１のスイッチ素子と、前記第２の整流素子と並列接続された第２のスイッチ素子と、を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３２】
この発明によれば、直列共振コンバータでは、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加した場合には、第１の整流素子が導通するとともに第１のスイッチ素子に電流が流れ、トランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加した場合には、第２の整流素子が導通するとともに第２のスイッチ素子に電流が流れる。この直列共振コンバータに対して、これら第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段を制御する制御手段に、第１の整流素子に電流が流れたか否かと第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を設けた。そして、この制御手段により、電流検出部により第１の整流素子または第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第２電圧の印加を停止し、電流検出部により第２の整流素子または第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、電圧印加手段による第１電圧の印加を停止することとした。これによれば、（１）と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
（６）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、第１の整流素子を内蔵する第１のスイッチ素子と、第２の整流素子を内蔵する第２のスイッチ素子と、含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３４】
この発明によれば、（５）の直列共振コンバータに対して、第１の整流素子および第２の整流素子と、第１の整流素子と並列接続された第１のスイッチ素子と、第２の整流素子と並列接続された第２のスイッチ素子と、の代わりに、第１の整流素子を内蔵する第１のスイッチ素子と、第２の整流素子を内蔵する第２のスイッチ素子と、を設けた。これによれば、（５）と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
（７）本発明は、（５）または（６）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と前記第２の整流素子の両端の電圧と、または、前記第１のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と前記第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３６】
この発明によれば、電流検出部に、第１の整流素子の両端の電圧と第２の整流素子の両端の電圧と、または、第１スイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出する電圧検出部を設けた。
【００３７】
ここで、第１の整流素子や第１のスイッチ素子に電流が流れる場合には、第１の整流素子の両端の電圧や第１のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧が所定の値となる。また、第２の整流素子第２のスイッチ素子に電流が流れる場合には、第２の整流素子の両端の電圧や第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧が所定の値となる。このため、電圧検出部により、第１の整流素子の両端の電圧と第２の整流素子の両端の電圧と、または、第１スイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出することで、第１の整流素子や第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、第２の整流素子や第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出できる。
【００３８】
（８）本発明は、（５）〜（７）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００３９】
この発明によれば、電流検出部により第１の整流素子または第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第２電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加する第１期間を、第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。また、電流検出部により第２の整流素子または第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに対する第１電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線とインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加する第２期間を、第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とすることとした。これによれば、（４）と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
（９）本発明は、（１）〜（８）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記インダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４１】
この発明によれば、インダクタを、トランスの漏れインダクタンスを用いて設けた。これによれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
（１０）本発明は、トランスと、前記トランスの１次巻線と直列接続された第１のインダクタおよびキャパシタと、前記トランスの１次巻線と並列接続された第２のインダクタと、前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４３】
この発明によれば、（１）の直列共振コンバータに設けたインダクタを第１のインダクタとし、トランスの１次巻線と並列接続された第２のインダクタを新たに設けた。これによれば、（１）と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
（１１）本発明は、（１０）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４５】
この発明によれば、電流検出部に、第１の整流素子の両端の電圧と、第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を設けた。これによれば、（３）と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
（１２）本発明は、（１０）または（１１）の直列共振コンバータの制御手段について、前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４７】
この発明によれば、電流検出部により第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに対する第２電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに第１電圧を印加する第１期間を、第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。また、電流検出部により第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに対する第１電圧の印加を停止した際に、電圧印加手段を制御してトランスの１次巻線と第１のインダクタと第２のインダクタとキャパシタとに第２電圧を印加する第２期間を、第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することとした。これによれば、（４）と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
（１３）本発明は、（１０）〜（１２）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記第１のインダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００４９】
この発明によれば、第１のインダクタを、トランスの漏れインダクタンスを用いて設けた。これによれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
（１４）本発明は、（４）、（８）、または（１２）のいずれかの直列共振コンバータの制御手段について、前記第１期間を開始してから所定時間が経過するまでと、前記第２期間を開始してから所定時間が経過するまでと、に所定の不感期間を設けることを特徴とする直列共振コンバータの制御手段を提案している。
【００５１】
この発明によれば、第１期間を開始してから所定時間が経過するまでと、第２期間を開始してから所定時間が経過するまでと、に所定の不感期間を設けることとした。
【００５２】
ここで、共振外れが発生していないにもかかわらず、第１期間を開始してから所定時間が経過するまでの期間や、第２期間を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れる場合がある。この場合、共振外れが発生すると誤って判断してしまう。そこで、所定の不感期間を設けたので、第１期間が終了してから所定の不感期間が終了するまでの期間や、第２期間が終了してから所定の不感期間が終了するまでの期間において、第１の整流素子および第２の整流素子のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れても、共振外れが発生すると誤って判断するのを防止できる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、直列共振コンバータにおける共振外れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図２】前記直列共振コンバータのフローチャートである。
【図３】前記直列共振コンバータのフローチャートである。
【図４】定常動作時の前記直列共振コンバータのタイミングチャートである。
【図５】共振外れ保護動作時の前記直列共振コンバータのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１３】本発明の第９実施形態に係る直列共振コンバータの回路図である。
【図１４】従来例に係る直列共振コンバータの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００５６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１の回路図である。直列共振コンバータ１は、図１４に示した従来例に係る直列共振コンバータ１００とは、ダイオードＤ１のアノードと出力端子ＯＵＴ２とを第１電流検出部２１を介して接続する点と、ダイオードＤ２のアノードと出力端子ＯＵＴ２とを第２電流検出部２２を介して接続する点と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１において、直列共振コンバータ１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
第１電流検出部２１は、出力端子ＯＵＴ２からダイオードＤ１のアノードに向かって流れる電流、すなわち、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流を検出する。第２電流検出部２２は、出力端子ＯＵＴ２からダイオードＤ２のアノードに向かって流れる電流、すなわち、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流を検出する。これら第１電流検出部２１および第２電流検出部２２による検出結果は、第２の制御部１３１に送信され、第２の制御部１３１は、これら送信された検出結果に応じた駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。
【００５８】
これら第１電流検出部２１および第２電流検出部２２を備える直列共振コンバータ１の動作について、図２、３、４、５を用いて説明する。図２および図３は、直列共振コンバータ１のフローチャートである。図４は、定常動作時の直列共振コンバータ１のタイミングチャートであり、図５は、共振外れ保護動作時の直列共振コンバータ１のタイミングチャートである。
【００５９】
まず、図２および図３を参照して、直列共振コンバータ１の動作について説明する。
【００６０】
ステップＳ１において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ２に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。
【００６１】
ステップＳ２において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の計測を開始し、ステップＳ３に移る。
【００６２】
ステップＳ３において、第２の制御部１３１により、所定の不感期間を終了したか否かを判別する。そして、所定の不感期間を終了したと判別した場合には、ステップＳ４に移り、所定の不感期間を終了していないと判別した場合には、ステップＳ３を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ４において、第２の制御部１３１により、第２電流検出部２２による検出結果に基づいて、ダイオードＤ２に電流が流れたか否かを判別する。そして、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れたと判別した場合には、ステップＳ６に移り、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れていないと判別した場合には、ステップＳ５に移る。
【００６４】
ステップＳ５において、第２の制御部１３１により、ステップＳ２において計測を開始したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間が、スイッチング周期の半分になったか否かを判別する。そして、上述の時間がスイッチング周期の半分になったと判別した場合には、ステップＳ６に移り、上述の時間がスイッチング周期の半分になっていないと判別した場合には、ステップＳ４に移る。
【００６５】
ステップＳ６において、第２の制御部１３１により、ステップＳ２において開始したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の計測を終了し、ステップＳ７に移る。
【００６６】
ステップＳ７において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ８に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。
【００６７】
ステップＳ８において、第２の制御部１３１により、スイッチング周期を、ステップＳ６において計測を終了したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の２倍に設定し、ステップＳ９に移る。
【００６８】
ステップＳ９において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ１０に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオン状態にする。
【００６９】
ステップＳ１０において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間の計測を開始し、ステップＳ１１に移る。
【００７０】
ステップＳ１１において、第２の制御部１３１により、所定の不感期間を終了したか否かを判別する。そして、所定の不感期間を終了したと判別した場合には、ステップＳ１２に移り、所定の不感期間を終了していないと判別した場合には、ステップＳ１１を繰り返す。
【００７１】
ステップＳ１２において、第２の制御部１３１により、第１電流検出部２１による検出結果に基づいて、ダイオードＤ１に電流が流れたか否かを判別する。そして、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れたと判別した場合には、ステップＳ１４に移り、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れていないと判別した場合には、ステップＳ１３に移る。
【００７２】
ステップＳ１３において、第２の制御部１３１により、ステップＳ１０において計測を開始したスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間が、スイッチング周期の半分になったか否かを判別する。そして、上述の時間がスイッチング周期の半分になったと判別した場合には、ステップＳ１４に移り、上述の時間がスイッチング周期の半分になっていないと判別した場合には、ステップＳ１２に移る。
【００７３】
ステップＳ１４において、第２の制御部１３１により、ステップＳ１０において開始したスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間の計測を終了し、ステップＳ１５に移る。
【００７４】
ステップＳ１５において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、ステップＳ１６に移る。この処理によれば、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに制御信号を供給して、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にするとともにスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。
【００７５】
ステップＳ１６において、上述のステップＳ８と同様に、第２の制御部１３１により、スイッチング周期を、ステップＳ１４において計測を終了したスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間の２倍に設定し、ステップＳ１に移る。
【００７６】
次に、図４を参照して、定常動作時の直列共振コンバータ１の動作について説明する。
【００７７】
定常動作時には、第２の制御部１３１は、図２のステップＳ４においてダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れたと判別する以前に、ステップＳ５においてスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別するとともに、図３のステップＳ１２においてダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れたと判別する以前に、ステップＳ１３においてスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別する。
【００７８】
ここで、ＩＤＱ１は、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流を示し、ＩＤＱ２は、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流を示す。ＩＤ１は、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流を示し、ＩＤ２は、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流を示す。ＶＧＱ１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧を示し、ＶＧＱ２は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧を示す。
【００７９】
また、時刻ｔ１の直前では、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２とは、ＶＧＬとし、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、オフ状態とする。
【００８０】
時刻ｔ１において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。
【００８１】
スイッチ素子Ｑ１がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ２ではＩ２となる。このスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、「０」のままとなる。
【００８２】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１に応じて、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れる。このダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少する。一方、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、「０」のままとなる。
【００８３】
時刻ｔ２において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１もオフ状態になる。
【００８４】
スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、他端から一端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ２は、負の値であるＩ３となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ３では「０」となる。これに伴い、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる電流は、時間が経過するに従って減少する。
【００８５】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる電流が、時間が経過するに従って減少すると、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１も、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ３では「０」となる。一方、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、「０」のままとなる。
【００８６】
時刻ｔ２から所定時間が経過した後の時刻ｔ３において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２はオン状態になる。なお、図４では、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングと時刻ｔ３とが一致するものとしたが、時刻ｔ３がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【００８７】
スイッチ素子Ｑ２がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ４ではＩ２となる。このスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」のままとなる。
【００８８】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２に応じて、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流ＩＤ２が流れる。このダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少する。一方、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、「０」のままとなる。
【００８９】
時刻ｔ４において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２もオフ状態になる。
【００９０】
スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、一端から他端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、負の値であるＩ３となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ５では「０」となる。これに伴い、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる電流は、時間が経過するに従って減少する。
【００９１】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる電流が、時間が経過するに従って減少すると、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２も、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ５では「０」となる。一方、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、「０」のままとなる。
【００９２】
時刻ｔ４から所定時間が経過した後の時刻ｔ５において、上述の時刻ｔ１と同様に、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。なお、図４では、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２が「０」となるタイミングと時刻ｔ５とが一致するものとしたが、時刻ｔ５がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【００９３】
時刻ｔ５〜ｔ９、時刻ｔ９〜ｔ１３、時刻ｔ１３〜ｔ１７のそれぞれにおいても、時刻ｔ１〜ｔ５と同様に、第２の制御部１３１により第１の制御部１１１に駆動信号を送信して、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２と、を制御する。
【００９４】
次に、図５を参照して、共振外れ保護動作時の直列共振コンバータ１の動作について説明する。
【００９５】
ここで、共振外れが発生する場合には、発生する以前に、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れ始める。ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものとは、スイッチ素子Ｑ１がオン状態の期間ではダイオードＤ２のことであり、スイッチ素子Ｑ２がオン状態の期間ではダイオードＤ１のことである。そこで、直列共振コンバータ１は、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れ始めると、共振外れが発生しそうであると判断し、共振外れ保護動作を行う。
【００９６】
共振外れ保護動作時には、第２の制御部１３１は、図２のステップＳ５においてスイッチ素子Ｑ１がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別する以前に、ステップＳ４においてダイオードＤ２のアノードからカソードに電流が流れたと判別するとともに、図３のステップＳ１３においてスイッチ素子Ｑ２がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になったと判別する以前に、ステップＳ１２においてダイオードＤ１のアノードからカソードに電流が流れたと判別する。
【００９７】
ここで、時刻ｔ２１の直前では、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２とは、ＶＧＬとし、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、オフ状態とする。
【００９８】
時刻ｔ２１において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。
【００９９】
スイッチ素子Ｑ１がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少する。このスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、「０」のままとなる。
【０１００】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端から一端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１に応じて、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れる。このダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ２２では「０」となる。一方、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、「０」のままとなる。
【０１０１】
時刻ｔ２３において、上述のダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないもの、すなわちダイオードＤ２において、アノードからカソードに電流ＩＤ２が流れ始める。すると、第２電流検出部２２により、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流ＩＤ２が流れ始めたことを検出し、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。この結果、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１もオフ状態になる。これによれば、スイッチ素子Ｑ１がオン状態の期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ２に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になるので、共振外れを防止できる。
【０１０２】
また、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、他端から一端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、負の値であるＩ３１となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ２４では「０」となる。
【０１０３】
時刻ｔ２３から所定時間が経過した後の時刻ｔ２４において、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２はオン状態になる。なお、図５では、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングが時刻ｔ２４よりも早いものとしたが、時刻ｔ２４がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【０１０４】
スイッチ素子Ｑ２がオン状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、時間が経過するに従って増加してＩ１となった後、時間が経過するに従って減少する。このスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２は、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に流れる。一方、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるため、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」のままとなる。
【０１０５】
また、トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端から他端に電流が流れると、この電流、すなわちスイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ２に応じて、ダイオードＤ２のアノードからカソードに電流ＩＤ２が流れる。このダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２は、時間が経過するに従って増加してＩ４となった後、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ２５では「０」となる。一方、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１は、「０」のままとなる。
【０１０６】
時刻ｔ２６において、上述のダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないもの、すなわちダイオードＤ１において、アノードからカソードに電流ＩＤ１が流れ始める。すると、第１電流検出部２１により、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れ始めたことを検出し、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。この結果、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２をＶＧＬにする。このため、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ２もオフ状態になる。これによれば、スイッチ素子Ｑ２がオン状態の期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になるので、共振外れを防止できる。
【０１０７】
また、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、スイッチ素子Ｑ２のドレイン電流ＩＤＱ１は、「０」となる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態になると、トランスＴの１次巻線Ｔ１は、一端から他端に電流を流し続けようとするので、その結果、スイッチ素子Ｑ１のドレイン電流ＩＤＱ１は、負の値であるＩ３１となった後、時間が経過するに従って「０」に近くなり、時刻ｔ２７では「０」となる。
【０１０８】
時刻ｔ２６から所定時間が経過した後の時刻ｔ２７において、上述の時刻ｔ２１と同様に、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ１をオン状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信する。すると、第１の制御部１１１は、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１をＶＧＨにする。このため、スイッチ素子Ｑ２はオフ状態のままであるが、スイッチ素子Ｑ１はオン状態になる。なお、図５では、ダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ２が「０」となるタイミングが時刻ｔ２７よりも早いものとしたが、時刻ｔ２７がこのタイミングよりも早まった場合でも、所定の不感期間を設けているために共振外れ動作として誤判定することはない。
【０１０９】
時刻ｔ２７〜ｔ３３、時刻ｔ３３〜ｔ３９のそれぞれにおいても、時刻ｔ２１〜ｔ２７と同様に、第２の制御部１３１により第１の制御部１１１に駆動信号を送信して、スイッチ素子Ｑ１のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ１と、スイッチ素子Ｑ２のゲート−ソース間電圧ＶＧＱ２と、を制御する。
【０１１０】
以上の直列共振コンバータ１によれば、第１電流検出部２１、第２電流検出部２２、第１の制御部１１１、および第２の制御部１３１により、以下の効果を奏することができる。
【０１１１】
第１電流検出部２１により、ダイオードＤ１のアノードからカソードに電流ＩＤ１が流れ始めたことを検出すると、第２の制御部１３１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態とする駆動信号を第１の制御部１１１に送信し、第１の制御部１１１により、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。すなわち、スイッチ素子Ｑ２がオン状態の期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ２をオフ状態にする。スイッチ素子Ｑ１がオン状態の期間においても同様に、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ２に電流が流れ始めると、スイッチ素子Ｑ１をオフ状態にする。以上によれば、共振外れを防止できる。
【０１１２】
また、従来では、共振外れがいつ発生するのか分からないため、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン状態からオフ状態に早めにスイッチングさせ、共振外れを防止する場合があった。そして、この場合には、スイッチ素子Ｑ１が継続的にオン状態である期間や、スイッチ素子Ｑ２が継続的にオン状態である期間が短くなってしまい、低電圧を出力する直流電源を入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続すると、所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できない場合があった。ところが、直列共振コンバータ１は、第１電流検出部２１および第２電流検出部２２により、定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１またはダイオードＤ２に電流が流れると、共振外れが発生すると判断できる。このため、共振外れを防止しつつ、従来と比べて、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をオン状態からオフ状態に遅めにスイッチングさせることができる。したがって、従来と比べて、スイッチ素子Ｑ１が継続的にオン状態である期間や、スイッチ素子Ｑ２が継続的にオン状態である期間を長くすることができるので、従来では所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できないほど低い電圧を出力する直流電源を入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続しても、所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できる場合がある。
【０１１３】
また、従来より、入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続する直流電源と並列に電解コンデンサを接続することで、直流電源から電力が供給されなくても、電解コンデンサに蓄えられた電力により、ある一定の期間だけ所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力しようとする場合があった。そして、この場合には、電解コンデンサの容量は、共振外れを防止するために高めに停止電圧を設定しても一定の期間だけ所望の電圧を出力できるように、大きめに設定されていた。ところが、直列共振コンバータ１は、第１電流検出部２１、第２電流検出部２２、第１の制御部１１１、および第２の制御部１３１により、共振外れを防止できる。このため、従来と比べて、電解コンデンサの容量を同一にすることで、さらに長時間に亘って所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できる。または、従来と比べて、電解コンデンサの数量を減少させたり容量を小さくしたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できる。あるいは、従来と比べて、トランスＴの１次巻線Ｔ１の巻数を増加させたり、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２や第２の２次巻線Ｔ３の巻数を減少させたりしても、同一の期間だけ所望の電圧を出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力できるので、直列共振コンバータ１に設けられた各素子に流れる実効電流値を低下させることができ、高効率化を実現できる。
【０１１４】
また、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２がオン状態である時間がスイッチング周期の半分になるように、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフを制御する。このため、第１電流検出部２１や第２電流検出部２２による検出結果に基づいてスイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２をオフ状態にして、これらスイッチ素子Ｑ１やスイッチ素子Ｑ２のオン状態である時間が短縮された場合でも、スイッチ素子Ｑ１がオン状態でかつスイッチ素子Ｑ２がオフ状態である期間と、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態でかつスイッチ素子Ｑ２がオン状態である期間と、に差異が生じるのを防止できる。したがって、これらの期間に差異が生じることにより発生するトランスＴの偏励磁を防止できる。
【０１１５】
また、共振外れが発生していないにもかかわらず、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にした直後の短期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ２に電流が流れたり、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にした直後の短期間において、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないダイオードＤ１に電流が流れたりする場合がある。ところが、スイッチ素子Ｑ１をオン状態にした後と、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にした後と、に所定の不感期間が設けられるため、共振外れ状態ではないにもかかわらず、ダイオードＤ１、Ｄ２のうち定常動作時には電流が流れないものに電流が流れても、共振外れが発生すると誤って判断するのを防止できる。これによれば、以下のような効果を奏することもできる。
【０１１６】
例えば、図４においては、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングと、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にするタイミングと、が一致するものとした（例えば、時刻ｔ３）。ところが、スイッチ素子Ｑ２をオン状態にするタイミングが、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるタイミングよりも早くなった場合であっても、スイッチ素子Ｑ２がオン状態になってからダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流ＩＤ１が「０」となるまでの期間が、上述の所定の不感期間内にあれば、共振外れが発生すると誤って判断するのを防止できる。
【０１１７】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る直列共振コンバータ１Ａの回路図である。直列共振コンバータ１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、キャパシタＣ２を備えない点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ａにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１８】
以上の直列共振コンバータ１Ａによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１１９】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｂの回路図である。直列共振コンバータ１Ｂは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、キャパシタＣ１を備えない点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｂにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２０】
以上の直列共振コンバータ１Ｂによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１２１】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｃの回路図である。直列共振コンバータ１Ｃは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、スイッチ素子Ｑ１Ａ、Ｑ１Ｂを備える点と、キャパシタＣ１、Ｃ２の代わりにキャパシタＣ１Ａを備える点と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｃにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、インダクタＬ１の一端が接続される。インダクタＬ１の他端には、キャパシタＣ１Ａを介して、スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインと、が接続される。
【０１２３】
スイッチ素子Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、ゲート−ソース間電圧がＶＧＨになるとオン状態となり、ゲート−ソース間電圧がＶＧＬになるとオフ状態になる。スイッチ素子Ｑ１Ａのドレインには、入力端子ＩＮ１が接続され、スイッチ素子Ｑ１Ａのゲートには、第１の制御部１１１が接続される。スイッチ素子Ｑ２Ａのソースには、入力端子ＩＮ２が接続され、スイッチ素子Ｑ２Ａのゲートには、第１の制御部１１１が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１Ａのソースと、スイッチ素子Ｑ２Ａのドレインとには、トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端が接続されている。これらスイッチ素子Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａは、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２により、フルブリッジ回路を形成する。
【０１２４】
以上の直列共振コンバータ１Ｃによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１２５】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｄの回路図である。直列共振コンバータ１Ｄは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、ダイオードＤ１Ａ、Ｄ２Ａを備える点と、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２および第２の２次巻線Ｔ３の代わりにトランスＴの２次巻線Ｔ４を備える点と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｄにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
トランスＴの２次巻線Ｔ４の一端には、ダイオードＤ１のアノードと、ダイオードＤ２のカソードと、が接続され、トランスＴの２次巻線Ｔ４の他端には、ダイオードＤ１Ａのアノードと、ダイオードＤ２Ａのカソードと、が接続される。ダイオードＤ１のカソードには、第１電流検出部２１を介して、出力端子ＯＵＴ１と、ダイオードＤ１Ａのカソードと、が接続され、ダイオードＤ２のアノードには、第２電流検出部２２を介して、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ２Ａのアノードと、が接続される。
【０１２７】
以上の直列共振コンバータ１Ｄによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１２８】
＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｅの回路図である。直列共振コンバータ１Ｅは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、インダクタＬ１の代わりにインダクタＬ１Ａ、Ｌ１Ｂを備える点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｅにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２９】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、キャパシタＣ１を介して入力端子ＩＮ１が接続されるとともに、キャパシタＣ２を介して入力端子ＩＮ２が接続される。
【０１３０】
トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端には、インダクタＬ１Ａを介してダイオードＤ１のカソードが接続され、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端には、インダクタＬ１Ｂを介してダイオードＤ２のカソードが接続される。
【０１３１】
以上の直列共振コンバータ１Ｅによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１３２】
＜第７実施形態＞
図１１は、本発明の第７実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｆの回路図である。直列共振コンバータ１Ｆは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、インダクタＬ２を備える点が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｆにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１３３】
トランスＴの１次巻線Ｔ１の一端には、インダクタＬ１の一端と、インダクタＬ２の一端と、が接続される。トランスＴの１次巻線Ｔ１の他端には、スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインと、インダクタＬ２の他端と、が接続される。
【０１３４】
以上の直列共振コンバータ１Ｆによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１３５】
＜第８実施形態＞
図１２は、本発明の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇの回路図である。直列共振コンバータ１Ｇは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る直列共振コンバータ１とは、スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を備える点と、第１電流検出部および第２電流検出部の動作と、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｇにおいて、直列共振コンバータ１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１３６】
スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される。スイッチ素子Ｑ３のドレインには、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端と、ダイオードＤ１のカソードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ３のソースには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ１のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ３のゲートには、第１電流検出部２１Ａが接続される。スイッチ素子Ｑ４のドレインには、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端と、ダイオードＤ２のカソードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ４のソースには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ２のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ４のゲートには、第２電流検出部２２Ａが接続される。
【０１３７】
第１電流検出部２１Ａは、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電流を検出するとともに、スイッチ素子Ｑ３のゲートに制御信号を供給する。この第１電流検出部２１Ａによるスイッチ素子Ｑ３のドレイン電流の検出結果は、第２の制御部１３１に送信される。
【０１３８】
第２電流検出部２２Ａは、スイッチ素子Ｑ４のドレイン電流を検出するとともに、スイッチ素子Ｑ４のゲートに制御信号を供給する。この第２電流検出部２２Ａによるスイッチ素子Ｑ４のドレイン電流の検出結果は、第２の制御部１３１に送信される。
【０１３９】
第２の制御部１３１は、第１電流検出部２１Ａおよび第２電流検出部２２Ａから送信された検出結果に応じた駆動信号を、第１の制御部１１１に送信する。
【０１４０】
以上の直列共振コンバータ１Ｇによれば、上述の直列共振コンバータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１４１】
＜第９実施形態＞
図１３は、本発明の第９実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｈの回路図である。直列共振コンバータ１Ｈは、図１２に示した本発明の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇとは、スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４の向きと、ダイオードＤ１、Ｄ２の向きと、が異なる。なお、直列共振コンバータ１Ｈにおいて、直列共振コンバータ１Ｇと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１４２】
スイッチ素子Ｑ３のソースには、トランスＴの第１の２次巻線Ｔ２の一端と、ダイオードＤ１のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ３のドレインには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ１のカソードと、が接続される。スイッチ素子Ｑ４のソースには、トランスＴの第２の２次巻線Ｔ３の一端と、ダイオードＤ２のアノードと、が接続され、スイッチ素子Ｑ４のドレインには、出力端子ＯＵＴ２と、ダイオードＤ２のカソードと、が接続される。
【０１４３】
以上の直列共振コンバータ１Ｈによれば、上述の直列共振コンバータ１Ｇと同様の効果を奏することができる。
【０１４４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０１４５】
例えば、上述の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇと、上述の第９実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｈとでは、第１電流検出部２１Ａによりスイッチ素子Ｑ３のドレイン電流を検出し、第２電流検出部２２Ａによりスイッチ素子Ｑ４のドレイン電流を検出したが、これに限らない。
【０１４６】
例えば、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電流が流れる場合には、ダイオードＤ１にも電流が流れ、スイッチ素子Ｑ４のドレイン電流が流れる場合には、ダイオードＤ２にも電流が流れる。このため、第１電流検出部２１ＡによりダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる電流を検出し、第２電流検出部２２ＡによりダイオードＤ２のアノードからカソードに流れる電流を検出してもよい。
【０１４７】
また、スイッチ素子Ｑ３のドレイン電流が流れる場合には、スイッチ素子Ｑ３がオン状態であり、このスイッチ素子Ｑ３のドレインとソースとの電位差は、所定の値となり、スイッチ素子Ｑ４のドレイン電流が流れる場合には、スイッチ素子Ｑ４がオン状態であり、このスイッチ素子Ｑ４のドレインとソースとの電位差は、所定の値となる。このため、第１電流検出部２１Ａによりスイッチ素子Ｑ３のドレインとソースとの電位差を検出し、第２電流検出部２２Ａによりスイッチ素子Ｑ４のドレインとソースとの電位差を検出してもよい。
【０１４８】
また、上述の第８実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｇや、上述の第９実施形態に係る直列共振コンバータ１Ｈにおいて、スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４のそれぞれのボディーダイオードにより、ダイオードＤ１、Ｄ２を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、スイッチング電源装置等に用いられる直列共振コンバータの制御手段に適用できる。
【符号の説明】
【０１５０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１００；直列共振コンバータ
２１、２１Ａ；第１電流検出部
２２、２２Ａ；第２電流検出部
１１１；第１の制御部
１３１；第２の制御部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３；キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１Ａ、Ｄ２Ａ；ダイオード
Ｌ１、Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂ、Ｌ２；インダクタ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａ、Ｑ３、Ｑ４；スイッチ素子
Ｔ；トランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項２】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたキャパシタと、
前記トランスの２次巻線と直列接続されたインダクタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項３】
前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項４】
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項５】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子と、前記第１の整流素子と並列接続された第１のスイッチ素子と、前記第２の整流素子と並列接続された第２のスイッチ素子と、を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項６】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
第１の整流素子を内蔵する第１のスイッチ素子と、第２の整流素子を内蔵する第２のスイッチ素子と、含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項７】
前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と前記第２の整流素子の両端の電圧と、または、前記第１のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と前記第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項８】
前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項９】
前記インダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１０】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続された第１のインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と並列接続された第２のインダクタと、
前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１１】
前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする請求項１０に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１２】
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１３】
前記第１のインダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１４】
前記第１期間を開始してから所定時間が経過するまでと、前記第２期間を開始してから所定時間が経過するまでと、に所定の不感期間を設けることを特徴とする請求項４、８、または１２のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項２】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたキャパシタと、
前記トランスの２次巻線と直列接続されたインダクタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項３】
前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項４】
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項５】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子と、前記第１の整流素子と並列接続された第１のスイッチ素子と、前記第２の整流素子と並列接続された第２のスイッチ素子と、を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項６】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続されたインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
第１の整流素子を内蔵する第１のスイッチ素子と、第２の整流素子を内蔵する第２のスイッチ素子と、含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、または、前記第１のスイッチ素子に電流が流れたか否かと前記第２のスイッチ素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通するとともに、前記第１のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通するとともに、前記第２のスイッチ素子に電流が流れ、
前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項７】
前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と前記第２の整流素子の両端の電圧と、または、前記第１のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と前記第２のスイッチ素子の入力端子および出力端子の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項８】
前記電流検出部により前記第１の整流素子または前記第１のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子または前記第２のスイッチ素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記インダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項９】
前記インダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１０】
トランスと、
前記トランスの１次巻線と直列接続された第１のインダクタおよびキャパシタと、
前記トランスの１次巻線と並列接続された第２のインダクタと、
前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに第１電圧または第２電圧を印加する電圧印加手段と、
交互に導通する第１の整流素子および第２の整流素子を含んで構成され、前記トランスの２次巻線の電圧を整流および平滑化する整流平滑手段と、
を備えた直列共振コンバータにおいて、前記電圧印加手段を制御する制御手段であって、
前記第１の整流素子に電流が流れたか否かと、前記第２の整流素子に電流が流れたか否かと、を検出する電流検出部を備え、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加した場合には、前記第１の整流素子が導通し、
前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加した場合には、前記第２の整流素子が導通し、
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出すると、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止することを特徴とする直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１１】
前記電流検出部は、前記第１の整流素子の両端の電圧と、前記第２の整流素子の両端の電圧と、を検出する電圧検出部を備えることを特徴とする請求項１０に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１２】
前記電流検出部により前記第１の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第２電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第１電圧を印加する第１期間を、前記第２電圧を印加していた期間と同一となるように設定し、
前記電流検出部により前記第２の整流素子に電流が流れたことを検出し、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに対する前記第１電圧の印加を停止した際に、前記電圧印加手段を制御して前記トランスの１次巻線と前記第１のインダクタと前記第２のインダクタと前記キャパシタとに前記第２電圧を印加する第２期間を、前記第１電圧を印加していた期間と同一となるように設定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１３】
前記第１のインダクタは、前記トランスの漏れインダクタンスを用いて設けられることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【請求項１４】
前記第１期間を開始してから所定時間が経過するまでと、前記第２期間を開始してから所定時間が経過するまでと、に所定の不感期間を設けることを特徴とする請求項４、８、または１２のいずれかに記載の直列共振コンバータの制御手段。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１８７４７８（Ｐ２０１０−１８７４７８Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３０１９４（Ｐ２００９−３０１９４）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
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