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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023071403
(43)【公開日】2023-05-23
(54)【発明の名称】同期整流制御装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20230516BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 P
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021184160
(22)【出願日】2021-11-11
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-06-15
(71)【出願人】
【識別番号】000103976
【氏名又は名称】株式会社オリジン
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100173716
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】駿河 賢人
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730BB13
5H730BB14
5H730BB57
5H730DD04
5H730EE13
5H730FF02
5H730FG05
(57)【要約】
【課題】コンバータに同期整流の機能を持たせた場合でも高いＤＵＴＹで動作させることができる同期整流制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の主スイッチ１１と副スイッチ１２の動作を制御する制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波Ｓ２を用い、三角波Ｓ２の電圧と閾値（誤差増幅信号Ｓ１）との比較により主スイッチ１１をオンオフする主スイッチゲート信号Ｇｍを発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に三角波Ｓ２の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】本発明に係る制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の主スイッチ１１と副スイッチ１２の動作を制御する制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波Ｓ２を用い、三角波Ｓ２の電圧と閾値（誤差増幅信号Ｓ１）との比較により主スイッチ１１をオンオフする主スイッチゲート信号Ｇｍを発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に三角波Ｓ２の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＤＣ／ＤＣコンバータの主スイッチと副スイッチの動作を制御する制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値との比較により前記主スイッチをオンオフする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする同期整流制御装置。
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値との比較により前記主スイッチをオンオフする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする同期整流制御装置。
【請求項2】
前記同期整流用回路は、前記主スイッチをオフする時間が前記所定時間より短くなった場合、前記副スイッチをオフとする前記副スイッチゲート信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の同期整流制御装置。
【請求項3】
前記同期整流用回路は、前記期間が終了したときから一定の固定時間後に前記主スイッチゲート信号を確認し、前記主スイッチゲート信号が前記主スイッチをオフとする値であれば、前記副スイッチをオフとする前記副スイッチゲート信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の同期整流制御装置。
【請求項4】
前記固定時間は２種類であり、
前記固定時間の一方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が減少していくときに使用され、
前記固定時間の他方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が増加していくときに使用され、前記固定時間の一方より長い
ことを特徴とする請求項３に記載の同期整流制御装置。
前記固定時間の一方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が減少していくときに使用され、
前記固定時間の他方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が増加していくときに使用され、前記固定時間の一方より長い
ことを特徴とする請求項３に記載の同期整流制御装置。
【請求項5】
前記上昇時間と前記下降時間とは同じ長さの時間ではなく、前記期間は前記上昇時間と前記下降時間のうちの長い方であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の同期整流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、コンバータの同期整流動作を制御する同期整流制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
コンバータのパワー半導体の損失を低減する方法として同期整流方式がある。同期整流方式は、主スイッチと副スイッチ（同期整流スイッチ）の２つのパワー半導体から成る。この主スイッチを駆動するゲート信号は、例えば、非特許文献１のようにのこぎり波状に変化するキャリア信号と所定の電圧とを比較して生成される。副スイッチのゲート信号は主スイッチとなるパワー半導体のゲート信号の論理反転をさせて生成する（図１を参照。）。このとき２つのパワー半導体が同時にオンすることを防ぐために双方のパワー半導体がオフとなるデッドタイムを設けることが一般的である（例えば、特許文献１を参照。）。本明細書では、図２のようなＤＣ／ＤＣコンバータの符号１１で示したパワー半導体を「主スイッチ」、符号１２で示した同期整流用のパワー半導体を「副スイッチ」として説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－０７００５９号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】堀 孝正 編著、「パワーエレクトロニクス」、オーム社、２００８年１１月１１日出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
図１に示すように、同期整流方式のコンバータの主スイッチ及び副スイッチには、ゲート信号にデッドタイムを設ける必要がある。このデッドタイムの存在で主スイッチをオンにできる期間に上限があり、高いデューティ（ＤＵＴＹ）で動作させることが困難である。
【0006】
つまり、従来の同期整流には、スイッチング周期の中で、主スイッチのゲート信号に設けたデッドタイム分だけ主スイッチをオンにできる時間が削られ、高いＤＵＴＹで動作させることが困難という課題がある。
【0007】
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、コンバータに同期整流の機能を持たせた場合でも高いＤＵＴＹで動作させることができる同期整流制御装置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】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係る同期整流制御装置は、同期整流を行う副スイッチのゲート信号のみにデッドタイムを設けることとした。
【0009】
具体的には、本発明に係る制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの主スイッチと副スイッチの動作を制御する制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値との比較により前記主スイッチをオンオフする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値との比較により前記主スイッチをオンオフする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る制御装置及びその方法は、ＰＷＭに必要となるキャリア信号として三角波を使用する。この三角波と閾値との比較結果をＨＩＧＨ及びＬＯＷのデジタル信号に置き換えて主スイッチのゲート信号とする。さらに主スイッチのゲート信号を利用して主スイッチと副スイッチとが同時オンとなることを回避する副スイッチ用のゲート信号を作る。これにより、主スイッチにデッドタイムを設ける必要がなくなり、コンバータを高いＤＵＴＹで動作させることができる。
なお、三角波は上昇時間と下降時間とが異なるように設定することが好ましい。このように設定することで、スイッチング周期の中で同期整流が可能となる割合をできる限り増やすことができる。
従って、本発明は、コンバータに同期整流の機能を持たせた場合でも高いＤＵＴＹで動作させることができる同期整流制御装置を提供することができる。
なお、三角波は上昇時間と下降時間とが異なるように設定することが好ましい。このように設定することで、スイッチング周期の中で同期整流が可能となる割合をできる限り増やすことができる。
従って、本発明は、コンバータに同期整流の機能を持たせた場合でも高いＤＵＴＹで動作させることができる同期整流制御装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、コンバータに同期整流の機能を持たせた場合でも高いＤＵＴＹで動作させることができる同期整流制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の課題を説明する図である。
【図2】本発明に係る制御装置を備えるＤＣ／ＤＣコンバータを説明する図である。
【図3】本発明に係る制御装置を説明する図である。
【図4】本発明に係る制御装置の動作を説明する図である。
【図5】本発明に係る制御装置の動作を説明する図である。
【図6】本発明に係る制御装置の動作を説明する図である。
【図7】本発明に係る制御装置の動作を説明する図である。
【図8】本発明に係る制御装置を備えるＤＣ／ＤＣコンバータを説明する図である。
【図9】本発明に係る制御装置を備えるＤＣ／ＤＣコンバータを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【0014】
（実施形態１）
図２は、本実施形態の制御装置５０が接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ３０１を説明する図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１は、主スイッチ１１、副スイッチ１２、インダクタ１３、及びコンデンサ１４を備える。
図２は、本実施形態の制御装置５０が接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ３０１を説明する図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１は、主スイッチ１１、副スイッチ１２、インダクタ１３、及びコンデンサ１４を備える。
【0015】
制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の主スイッチ１１と副スイッチ１２の動作を制御する制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波Ｓ２を用い、三角波Ｓ２の電圧と閾値（誤差増幅信号Ｓ１）との比較により主スイッチ１１をオンオフする主スイッチゲート信号Ｇｍを発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に三角波Ｓ２の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に副スイッチ１２をオンとし、前記期間が終了したときに副スイッチ１２をオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波Ｓ２を用い、三角波Ｓ２の電圧と閾値（誤差増幅信号Ｓ１）との比較により主スイッチ１１をオンオフする主スイッチゲート信号Ｇｍを発生させる主スイッチ用回路と、
前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に三角波Ｓ２の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に副スイッチ１２をオンとし、前記期間が終了したときに副スイッチ１２をオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
【0016】
図３は、誤差増幅信号Ｓ１、三角波Ｓ２、及び判定信号Ｓ３から主スイッチゲート信号Ｇｍと副スイッチゲート信号Ｇｓを生成する制御装置５０の回路構成を説明する図である。制御装置５０は、コンパレータ５１、反転器５２、デッドタイム生成器５３、反転器５４、論理積回路５５、及び論理積回路５６を備える。このうち、コンパレータ５１が主スイッチ用回路に相当し、反転器５２、デッドタイム生成器５３、反転器５４、論理積回路５５、及び論理積回路５６が同期整流用回路に相当する。
【0017】
また、図４は、制御装置５０の回路各所（Ａ～Ｉ）における信号のタイミングチャートである。波形Ｗ１は誤差増幅信号Ｓ１、波形Ｗ２は三角波Ｓ２、波形Ｗ３は判定信号Ｓ３、波形Ｗ４は主スイッチゲート信号Ｇｍ、波形Ｗ５は主スイッチゲート信号Ｇｍの論理反転信号、波形Ｗ７は副スイッチ１２用のデッドタイム、波形Ｗ８は副スイッチゲート信号Ｇｓである。なお、前記の「閾値」とは誤差増幅信号Ｓ１の波形Ｗ１である。
【0018】
なお、図３の回路は一例であって、図４のような信号が得られるような回路であればどのような回路であっても構わない。図３の回路であれば、コンパレータ５１が前記主スイッチ用回路に相当し、反転器５２、デッドタイム生成器５３、反転器５４、論理積回路５５、及び論理積回路５６が前記同期整流用回路に相当する。
また、図４の各波形はＨＩＧＨとＬＯＷで構成されるが、タイミングが合えば波形毎にＨＩＧＨとＬＯＷが逆であってもよい。
また、図４の各波形はＨＩＧＨとＬＯＷで構成されるが、タイミングが合えば波形毎にＨＩＧＨとＬＯＷが逆であってもよい。
【0019】
制御装置５０が使用する三角波Ｓ２は、電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波の波形Ｗ２である。ここで、波形Ｗ２は、図１のようなのこぎり波（上昇又は下降の時間が限りなくゼロに近い波形）ではない。のこぎり波であると、電圧の上昇時間と下降時間を判別できなくなる。後述するように、判定信号Ｓ３は、波形Ｗ１の上昇時間をＨＩＧＨ及び電圧の下降時間をＬＯＷとした波形であり、ＨＩＧＨが同期整流可能期間、ＬＯＷが同期整流禁止期間を表わすパルスである。波形Ｗ１がのこぎり波である場合、同期整流禁止期間が無くなり、主スイッチ１１と副スイッチ１２とが同時にオンとなる場合が発生する。下降時間を禁止期間とすることで同期整流はオフとなり、主スイッチ１１と副スイッチ１２が同時にオンとなることを防ぐ。
【0020】
また、三角波Ｓ２は、前記上昇時間と前記下降時間とが同じ長さの時間ではなく、前記期間が前記上昇時間と前記下降時間のうちの長い方であることが好ましい。つまり、三角波Ｓ２は同期整流可能期間となる期間の方が長いことが好ましい。上昇時間と下降時間とが５０：５０であるとスイッチング周期の中で少なくとも半分は同期整流できないことなり、同期整流可能期間が短くなる。
【0021】
図４の例では、上昇時間が長い波形の三角波Ｓ２を説明している。三角波Ｓ２の電圧上昇時間をＨＩＧＨ、電圧下降時間をＬＯＷとした波形Ｗ３の判定信号Ｓ３を生成する。なお、下降時間が長い逆相の三角波Ｓ２を利用してもよい。この場合、判定信号Ｓ３の波形Ｗ３は電圧の上昇時間がＬＯＷ及び電圧の下降時間がＨＩＧＨとなる。
【0022】
コンパレータ５１は、三角波Ｓ２の波形Ｗ２と閾値である誤差増幅信号Ｓ１の波形Ｗ１とを比較し、波形Ｗ２が波形Ｗ１より低い時間において主スイッチをオンとし、波形Ｗ２が波形Ｗ１より高い時間において主スイッチをオフとする主スイッチゲート信号Ｇｍを生成する。主スイッチゲート信号Ｇｍの波形Ｗ４は、図３の地点Ｄで観察できる。ここで、電圧誤差増幅信号Ｓ１は、誤差増幅器の出力であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の出力電圧Ｖｏｕｔとその目標電圧との誤差を解消する方向へ変動する。
【0023】
反転器５２は、主スイッチゲート信号Ｇｍを反転させた波形Ｗ５を生成する。波形Ｗ５は地点Ｅで観察できる。論理積回路５５は、波形Ｗ３（判定信号Ｓ３）と波形Ｗ５を論理積した波形Ｗ６を生成する。この論理積波形Ｗ６は地点Ｆで観察できる。
【0024】
主スイッチ１１がオン（波形Ｗ４がＨＩＧＨ）になるときには波形Ｗ１は下降中であり、波形Ｗ３がＬＯＷである。このため、論理積回路５５の論理積によって波形Ｗ４がＨＩＧＨになるときには副スイッチ１２のゲート信号Ｇｓ（波形Ｗ８）がＨＩＧＨにならず、主スイッチ１１と副スイッチ１２とが同時にオンとなることを回避できる。
【0025】
また、副スイッチ１２のゲート信号Ｇｓ（波形Ｗ８）には、立ち上がり時にデッドタイムを設ける必要がある。そこで、デッドタイム生成器５３は波形Ｗ５からデッドタイム分を表わす波形Ｗ７（地点Ｇで観察できる）を生成し、反転器５４は波形Ｗ７を反転させる。この反転波形は、波形Ｗ７のうちのハッチングで示した波形であり、地点Ｈで観察できる。最後に、論理積回路５６が波形Ｗ６と波形Ｗ７のうちのハッチングで示した波形とを論理積した波形Ｗ８を生成する。この波形Ｗ８が、デッドタイムが付加された副スイッチ１２のゲート信号Ｇｓであり、地点Ｉで観察できる。主スイッチ１１がオフになるときには副スイッチゲート信号ＧｓはＬＯＷであり、主スイッチ１１と副スイッチ１２とが同時にオンとなることを回避できる。
【0026】
このように、制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の主スイッチ１１と副スイッチ１２とを上述のように制御することで主スイッチのデッドタイムを排除できる。このため、制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の入出力の条件でＤＵＴＹを広範囲で使う必要があるときに主スイッチ１１のオン時間を削ることなく、同期整流を可能にして回路の損失を低減できる。
【0027】
（実施形態２）
本実施形態では、閾値（誤差増幅信号Ｓ１）が上昇して三角波Ｓ２のピーク電圧（上限）に近づいた時（ＤＵＴＹが大きい場合）の動作を説明する。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１のＤＵＴＹが大きい場合の各信号のタイミングチャートである。同期整流用回路は、主スイッチ１１をオフする時間が前記所定時間より短くなった場合、副スイッチ１２をオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる。
本実施形態では、閾値（誤差増幅信号Ｓ１）が上昇して三角波Ｓ２のピーク電圧（上限）に近づいた時（ＤＵＴＹが大きい場合）の動作を説明する。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１のＤＵＴＹが大きい場合の各信号のタイミングチャートである。同期整流用回路は、主スイッチ１１をオフする時間が前記所定時間より短くなった場合、副スイッチ１２をオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる。
【0028】
主スイッチがオンする時間を長くする必要があるとき、波形Ｗ１が上昇して波形Ｗ２のピーク電圧（上限）に近づくため、主スイッチゲート信号ＧｍのＬＯＷ期間が短くなる（ＤＵＴＹが大きくなる）。それとともに、波形Ｗ５（主スイッチゲート信号の論理反転）のＨＩＧＨ期間も短くなる。波形Ｗ７（副スイッチ１２のデッドタイム）の期間は一定なので、さらに閾値（誤差増幅信号Ｓ１）が上昇すると、波形Ｗ５（主スイッチゲート信号の論理反転）のＨＩＧＨ期間が短くなり、波形Ｗ７（副スイッチ１２のデッドタイム）の期間内に含まれることになる。
【0029】
この状態になると、主スイッチ１１のオフ時間が副スイッチ１２のデッドタイムより短く、波形Ｗ８である副スイッチ１２のゲート信号Ｇｓは常時オフとなる。従って、制御装置５０は、誤差増幅信号Ｓ１の波形Ｗ１が上昇して三角波Ｓ２の波形Ｗ２のピーク電圧に近づいた場合、副スイッチ１２を常に停止し、同期整流を中止する。
【0030】
このようにＤＵＴＹが大きい場合、主スイッチ１１がオフの時間、すなわち副スイッチのボディダイオードが導通する時間が短く、もともと同期整流による効率向上効果が小さい。このため、ＤＵＴＹが大きい場合に同期整流が中止されたとしてもＤＣ／ＤＣコンバータ３０１の効率が大幅に低下することはない。
【0031】
（実施形態３）
本実施形態では、誤差増幅信号Ｓ１の波形Ｗ１が低下して三角波Ｓ２の波形Ｗ２のピーク電圧（下限）に近づいた時の動作を説明する。図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１のＤＵＴＹが小さい場合の各信号のタイミングチャートである。同期整流用回路は、前記期間が終了したときから一定の固定時間後に主スイッチゲート信号Ｇｍを確認し、主スイッチゲート信号Ｇｍが主スイッチ１１をオフとする値（波形Ｗ４がＬＯＷ）であれば、副スイッチ１２をオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる。
本実施形態では、誤差増幅信号Ｓ１の波形Ｗ１が低下して三角波Ｓ２の波形Ｗ２のピーク電圧（下限）に近づいた時の動作を説明する。図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１のＤＵＴＹが小さい場合の各信号のタイミングチャートである。同期整流用回路は、前記期間が終了したときから一定の固定時間後に主スイッチゲート信号Ｇｍを確認し、主スイッチゲート信号Ｇｍが主スイッチ１１をオフとする値（波形Ｗ４がＬＯＷ）であれば、副スイッチ１２をオフとする副スイッチゲート信号Ｇｓを発生させる。
【0032】
主スイッチがオンする時間を短くする必要があるとき誤差増幅信号Ｓ１の波形Ｗ１が下降して三角波Ｓ２の波形Ｗ２のピーク電圧（下限）に近づくため、主スイッチゲート信号Ｇｍの波形Ｗ４のＨＩＧＨ期間が短くなる（ＤＵＴＹが小さくなる）。そして、さらに波形Ｗ１が下降して波形Ｗ２のピーク電圧（下限）より下になると、主スイッチ１１が常にオフとなる。そこで、ＤＵＴＹが小さい場合は、スイッチの誤動作を防止する観点で同期整流を停止させておくこととする。
【0033】
具体的には、制御装置５０は、判定信号Ｓ３がＬＯＷとなった時点から一定の固定時間後に主スイッチゲート信号Ｇｍを確認する（波形Ｗ９）。この固定時間が経過したときに、主スイッチゲート信号ＧｍがＬＯＷ（主スイッチ１１をオフとする値）であれば、制御装置５０は、副スイッチ１２の動作を常に停止し、同期整流を中止する。
【0034】
ここで、前記固定時間は２種類であり、
前記固定時間の一方は、主スイッチゲート信号Ｇｍの、主スイッチ１１をオンとする値の時間が減少していくときに使用され、
前記固定時間の他方は、主スイッチゲート信号Ｇｍの、主スイッチ１１をオンとする値の時間が増加していくときに使用され、前記固定時間の一方より長いことが好ましい。
前記固定時間の一方は、主スイッチゲート信号Ｇｍの、主スイッチ１１をオンとする値の時間が減少していくときに使用され、
前記固定時間の他方は、主スイッチゲート信号Ｇｍの、主スイッチ１１をオンとする値の時間が増加していくときに使用され、前記固定時間の一方より長いことが好ましい。
【0035】
固定時間が一つであると、主スイッチ１１のオフタイミングが固定時間経過後の時刻に近接した場合、それを跨ぐ／跨がないで制御が不安定になる。このため、２種類の固定時間により一定のヒステリシスを持たせ、制御の安定化を図る。
【0036】
図７は、固定時間が２つである場合の動作を説明する図である。図７（Ａ）は主スイッチゲート信号Ｇｍのオン時間が短くなっていく場面、図７（Ｂ）は主スイッチゲート信号Ｇｍのオン時間が長くなっていく場面である。
【0037】
固定時間はＴ１とＴ２の２種類存在する。Ｔ１＜Ｔ２とする。
図７（Ａ）の場面では、時刻ａ、ｂ、ｃと進むにつれて主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨとなる期間が短くなる。この場合、制御装置５０は、波形Ｗ３がＬＯＷとなってから固定時間Ｔ１後に主スイッチゲート信号Ｇｍの確認を行う。図７（Ａ）の例であれば、時刻ａ及びｂのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）が行われるが、時刻ｃのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＬＯＷであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）が常に中止される。
図７（Ｂ）の場面では、時刻ｄ、ｅ、ｆと進むにつれて主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨとなる期間が長くなる。図７（Ｂ）の例であれば、時刻ｄ及びｅのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＬＯＷであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）は常に中止しているが、時刻ｆのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）が開始される。
図７（Ａ）の場面では、時刻ａ、ｂ、ｃと進むにつれて主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨとなる期間が短くなる。この場合、制御装置５０は、波形Ｗ３がＬＯＷとなってから固定時間Ｔ１後に主スイッチゲート信号Ｇｍの確認を行う。図７（Ａ）の例であれば、時刻ａ及びｂのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）が行われるが、時刻ｃのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＬＯＷであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）が常に中止される。
図７（Ｂ）の場面では、時刻ｄ、ｅ、ｆと進むにつれて主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨとなる期間が長くなる。図７（Ｂ）の例であれば、時刻ｄ及びｅのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＬＯＷであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）は常に中止しているが、時刻ｆのように確認する時刻において主スイッチゲート信号ＧｍがＨＩＧＨであれば、副スイッチ１２の動作（同期整流）が開始される。
【0038】
（実施形態４）
実施形態３までは、図２のように非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータで説明した。しかし、本発明の制御装置５０は、図８又は図９のような絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ３０２に対しても制御可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、入力側と出力側がトランス１５で絶縁されている。入力側の回路に主スイッチ１１、出力側の回路に副スイッチ１２が配置される。制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２に対しても実施形態１から３で説明したように主スイッチゲート信号Ｇｍと副スイッチゲート信号Ｇｓを用いて主スイッチ１１と副スイッチ１２の動作を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２を高いＤＵＴＹで動作させることができる。
実施形態３までは、図２のように非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータで説明した。しかし、本発明の制御装置５０は、図８又は図９のような絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ３０２に対しても制御可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、入力側と出力側がトランス１５で絶縁されている。入力側の回路に主スイッチ１１、出力側の回路に副スイッチ１２が配置される。制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２に対しても実施形態１から３で説明したように主スイッチゲート信号Ｇｍと副スイッチゲート信号Ｇｓを用いて主スイッチ１１と副スイッチ１２の動作を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２を高いＤＵＴＹで動作させることができる。
【符号の説明】
【0039】
１１：主スイッチ
１２：副スイッチ（同期整流スイッチ）
１３：インダクタ
１４：コンデンサ
１５：トランス
５０：制御装置
５１：コンパレータ
５２：反転器
５３：デッドタイム生成器
５４：反転器
５５：論理積回路
５６：論理積回路
３０１、３０２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２：副スイッチ（同期整流スイッチ）
１３：インダクタ
１４：コンデンサ
１５：トランス
５０：制御装置
５１：コンパレータ
５２：反転器
５３：デッドタイム生成器
５４：反転器
５５：論理積回路
５６：論理積回路
３０１、３０２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2022-02-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項1】
ＤＣ／ＤＣコンバータの主スイッチと同期整流用の副スイッチの動作を制御する同期整流制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値とを比較し、前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオフとし、他方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオンとする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記一方の期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする同期整流制御装置。
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値とを比較し、前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオフとし、他方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオンとする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記一方の期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする同期整流制御装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
具体的には、本発明に係る制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの主スイッチと同期整流用の副スイッチの動作を制御する同期整流制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値とを比較し、前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオフとし、他方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオンとする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記一方の期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値とを比較し、前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオフとし、他方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオンとする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記一方の期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】2022-04-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＤＣ／ＤＣコンバータの主スイッチと同期整流用の副スイッチの動作を制御する同期整流制御装置であって、
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値とを比較し、前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオフとし、他方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオンとする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記一方の期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする同期整流制御装置。
電圧が上昇する上昇時間と下降する下降時間が存在する三角波を用い、前記三角波の電圧と閾値とを比較し、前記上昇時間と前記下降時間のうちの一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオフとし、他方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときに前記主スイッチをオンとする主スイッチゲート信号を発生させる主スイッチ用回路と、
前記一方の期間に前記三角波の電圧が前記閾値となったときから所定時間（デッドタイム）後に前記副スイッチをオンとし、前記一方の期間が終了したときに前記副スイッチをオフとする副スイッチゲート信号を発生させる同期整流用回路と、
を備えることを特徴とする同期整流制御装置。
【請求項2】
前記同期整流用回路は、前記主スイッチをオフする時間が前記所定時間より短くなった場合、前記副スイッチをオフとする前記副スイッチゲート信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の同期整流制御装置。
【請求項3】
前記同期整流用回路は、前記一方の期間が終了したときから一定の固定時間後に前記主スイッチゲート信号を確認し、前記主スイッチゲート信号が前記主スイッチをオフとする値であれば、前記副スイッチをオフとする前記副スイッチゲート信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の同期整流制御装置。
【請求項4】
前記固定時間は２種類であり、
前記固定時間の一方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が減少していくときに使用され、
前記固定時間の他方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が増加していくときに使用され、前記固定時間の一方より長いことを特徴とする請求項３に記載の同期整流制御装置。
前記固定時間の一方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が減少していくときに使用され、
前記固定時間の他方は、前記主スイッチゲート信号の、前記主スイッチをオンとする値の時間が増加していくときに使用され、前記固定時間の一方より長いことを特徴とする請求項３に記載の同期整流制御装置。
【請求項5】
前記上昇時間と前記下降時間とは同じ長さの時間ではなく、前記一方の期間は前記上昇時間と前記下降時間のうちの長い方であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の同期整流制御装置。