(57)【要約】【課題】電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられる電流検出装置であって、磁心を用いて磁束Ｈが外部の影響を受け難くできて小型化が図れる電流検出装置を提供する。【解決手段】電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられて該電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流共振スイッチ３に流れる共振電流Ｉ１の検出を行う電流検出装置であって、電流共振スイッチ３の共振用リアクトルＬ１の内側と外側とを循環する様に配置形成されて共振用リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈを収束させる為の磁心１１と、磁心１１により収束された磁束Ｈを用いて共振用リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１の検出を行う検出回路１５とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられて該電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流共振スイッチに流れる共振電流の検出を行う電流検出装置であって、
前記電流共振スイッチの共振用リアクトルの内側と外側とを循環する様に配置形成されて、前記共振用リアクトルに流れる共振電流に伴う磁束を収束させる為の磁心と、
前記磁心により収束された前記磁束を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの検出結果に基づいて前記共振用リアクトルに流れる共振電流の検出を行う検出手段と、
を備えることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記磁心の循環方向を横切る様に前記磁心に形成されたギャップに介装されたホール素子として構成され、
前記検出手段は、前記ホール素子に発生するホール電圧に基づいて前記共振用リアクトルに流れる共振電流の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられて該電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流共振スイッチに流れる共振電流の検出を行う電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は一般的な電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成概略図、図４は図１の電流検出装置７の第１従来例に係る構成概略図、図５は図１の電流検出装置７の第２従来例に係る構成概略図である。
【０００３】
一般に、電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１には、図１の様に、電流共振スイッチ３の共振用リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１を検出する為の電流検出装置７が備えられており、この電流検出装置７により検出される共振電流Ｉ１に基づいて制御回路９により電流共振スイッチ３のスイッチ素子Ｑに対して零電流スイッチング等のオンオフ制御が行われる。
【０００４】
この種の電流検出装置７としては、従来よりカレントトランス方式やコアレス方式の電流検出装置が知られている。
【０００５】
上記カレントトランス方式の電流検出装置７Ｂは、図４の様に、例えば３つの脚部を有しそれら脚部のうちの片側脚部と中央脚部との間の隙間に電流共振スイッチ３内の所定の接続線（例えば共振用リアクトルＬ１と共振用コンデンサＣ１との間の接続線）ｇ１が挿通されて、接続線ｇ１に流れる共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈを収束させる為の磁心１００と、磁心１００の中央脚部に巻き付けられた２次コイル（巻数Ｎ２）Ｌ３とを備えて主構成される。
【０００６】
この電流検出装置７Ｂでは、接続線ｇ１を流れる共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈの変化に基づく相互誘導作用によって二次コイルＬ３に誘導される２次電流Ｉ２を検出し、検出した２次電流Ｉ２から、それら共振電流Ｉ１と２次電流Ｉ２との間に成立する式１に基づいて共振電流Ｉ１が求められる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
他方、上記コアレス方式の電流検出装置７Ｃは、図５の様に、電流共振スイッチ３内の接続線ｇ１の近傍に、その巻軸（図５では紙面垂直方向）が接続線ｇ１から距離ｒ離され且つその巻軸方向が接続線ｇ１の配索方向に直交する様に配置された電流検出用コイル（巻数Ｎ３）Ｌ４を備えて主構成される。
【０００９】
この電流検出装置７Ｃでは、接続線ｇ１を流れる共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈのうち、電流検出コイルＬ４の内側を貫く磁束Ｈの変化に基づく電磁誘導作用によって電流検出用コイルＬ４に誘導される誘導電流Ｉ３を検出し、検出した誘導電流Ｉ３から、それら共振電流Ｉ１と誘導電流Ｉ３との間に成立する式２に基づいて共振電流Ｉ１が求められる。尚、図５中の「×」は紙面垂直に手前側から奥側に向かう磁束Ｈを示し、「・」は紙面垂直に奥側から手前側に向かう磁束Ｈを示す。
【００１０】
【数２】
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【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記カレントトランス方式の電流検出装置７Ｂでは、共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈが磁心１００により収束されるので磁束Ｈが外部の影響を受け難い（即ち外部の影響を受けずに共振電流の検出を行い易い）という利点がある一方、磁心１００の配置スペースを確保する必要があるので装置の大型化を招くという欠点や、２次電流Ｉ２が大きくなる事を防止する為に２次コイルＬ３の巻数Ｎ２を増やすと、その巻数の増化によっても装置の大型化を招くという欠点がある。
【００１２】
これに対し、上記コアレス方式の電流検出装置７Ｃでは、磁心を用いないので装置の小型化を図れるという利点がある一方、共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈが磁心により収束されないので磁束Ｈが外部の影響を受け易い（即ち外部の影響を受けずに共振電流の検出を行い難い）という欠点がある。
【００１３】
そこで、この発明の課題は、電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられる電流検出装置であって、磁心を用いて磁束が外部の影響を受け難くできて小型化が図れる電流検出装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、請求項１に記載の発明は、電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられて該電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流共振スイッチに流れる共振電流の検出を行う電流検出装置であって、前記電流共振スイッチの共振用リアクトルの内側と外側とを循環する様に配置形成されて、前記共振用リアクトルに流れる共振電流に伴う磁束を収束させる為の磁心と、前記磁心により収束された前記磁束を検出する磁気センサと、前記磁気センサの検出結果に基づいて前記共振用リアクトルに流れる共振電流の検出を行う検出手段と、を備えるものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記磁気センサは、前記磁心の循環方向を横切る様に前記磁心に形成されたギャップに介装されたホール素子として構成され、前記検出手段は、前記ホール素子に発生するホール電圧に基づいて前記共振用リアクトルに流れる共振電流の検出を行うものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は一般的な電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成概略図、図２は図１の電流検出装置７の本発明の実施の形態に係る構成概略図、図３は図２の部分拡大図である。
【００１７】
この実施の形態に係る電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、例えば図１の様に、直流電源Ｂからの入力電圧Ｖinを所定のデューティ比にチョッピングする電流共振スイッチ３と、電流共振スイッチ３によりチョッピングされた電圧を平滑化して直流の出力電圧Ｖoutとして負荷Ｒに出力する低域通過フィルタ５と、電流共振スイッチ３に流れる共振電流Ｉ１を検出する電流検出装置７Ａ（７）と、電流検出装置７の検出結果に基づいて電流共振スイッチ３をオンオフ制御する制御回路９とを備えて構成される。
【００１８】
電流共振スイッチ３は、例えば、直流電圧Ｂの陽極に直列に接続されたチョッピング用のスイッチ素子Ｑと、スイッチ素子Ｑに逆並列に接続されたダイオードＤ１と、スイッチ素子Ｑの下流端に直列に接続された共振用リアクトルＬ１と、電源Ｂの負極と負荷Ｒの下流端とを接続する接続線ｇ２と共振用リアクトルＬ１の下流端との間に介装接続された共振用コンデンサＣ１とを備えて構成される。
【００１９】
低域通過フィルタ５は、例えば、電流検出装置７とコンデンサＣ１との間の接続点と負荷Ｒの上流端との間に介装接続された平滑用リアクトルＬ２と、リアクトルＬ２と負荷Ｒとの間の接続点と接続線ｇ２との間に介装接続された平滑用コンデンサＣ２と、コンデンサＣ１とリアクトルＬ２との間の接続点と接続線ｇ２との間に逆方向に介装接続された環流用ダイオードＤ２とを備えて構成される。
【００２０】
電流検出装置７Ａは、電流共振スイッチ３のリアクトルＬ１の内側と外側とを循環する様に配置形成されると共にリアクトルＬ１の外側の部分にその循環方向を垂直に横切る様にギャップＧが形成されて、リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈを収束させる為の磁心１１と、磁心１１のギャップＧに介装されて磁心１１により収束された磁束Ｈにより垂直に貫かれる様に配置されたホール素子（磁気センサ）１３と、ホール素子１３に対してホール効果の原理を適用して検出されるホール電圧Ｖｈに基づいてリアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１の検出を行う検出回路１５とを備えて主構成される。
【００２１】
磁心１１は、例えばＥＥ型（ＥＩ型やＵＵ型等でも構わない）の磁心として構成されており、その磁心１１の有する例えば３つの脚部のうちの例えば中央脚部に電流共振スイッチ３の共振用リアクトルＬ１が巻装され、例えば片側脚部に形成されたギャップＧにホール素子１３が介装される。
【００２２】
ホール素子１３には、例えば図３の様に、その外周側面のうちの、ホール素子１３を貫く磁束Ｈに直交する方向を向いて対向配置する一対の面部に、ホール素子１３を貫く磁束Ｈに直交する様にホール素子１３に制御電流Ｉcを通電させる為のリード線１７ａ，１７ｂが配設され、ホール素子１３を貫く磁束Ｈの方向とホール素子１３を流れる制御電流Ｉcの通電方向との両方向に直交する方向を向いて対向配置する一対の面部に、ホール素子１３を貫く磁束Ｈとホール素子１３を流れる制御電流Ｉcとにより誘導されるホール電圧Ｖｈを取り出す為のリード線１７ｃ，１７ｄが配設される。
【００２３】
このホール素子１３は、図２の様に、検出回路１５及び制御回路９が実装される制御基板２１の近傍（例えば横側）に配置されて、その各リード線１７ａ〜１７ｃが直接に制御基板２１のスルーホール（図示省略）に挿入される事で制御基板２１に実装される。
【００２４】
検出回路１５は、例えば制御基板２１に実装されて構成される。この検出回路１５は、リード線１７ａ，１７ｂを介してホール素子１３に上記制御電流Ｉcを入力することでホール素子１３にホール効果を成立させ、このホール効果により誘導される上記ホール電圧Ｖｈをリード線１７ｃ，１７ｄを介して検出し、検出したホール電圧Ｖｈと予め設定された制御電流Ｉcとから、それらホール電圧Ｖｈと制御電流Ｉcと磁束Ｈの密度Ｂとの間に成立する式３に基づいて共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈの密度Ｂを検出し、検出した磁束Ｈの密度Ｂから共振電流Ｉ１を検出して、その検出結果を制御回路９に出力する。尚、上記検出結果はホール電圧Ｖｈに比例するので、ホール電圧Ｖｈをオペアンプ等で適宜に増幅したものを検出結果として出力しても構わない。
【００２５】
【数３】
2004191312.tif 000005
【００２６】
制御回路９は、例えば制御基板２１に実装されて構成される。この制御回路９は、電流検出装置７Ａの検出結果に基づいて電流共振スイッチ３のスイッチ素子Ｑを零電流スイッチングによりチョッピング制御すると共に、電流検出装置７Ａの検出結果から得られる共振電流I１のピーク値が所定の基準値より大きいか否かに応じて低域通過フィルタ５から負荷Ｒに出力される出力電流Ｉ５が過電流か否かを判定し、過電流と判定した場合に限り、例えば一定期間スイッチ素子Ｑをオフ制御する。
【００２７】
以上の様に、電流検出装置７Ａを備えた電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータによれば、電流検出装置７Ａに関して、その磁心１１が電流共振スイッチ３の共振用リアクトルＬ１の内側と外側とを循環する様に配置形成されて、該磁心１１により共振用リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１に伴う磁束Ｈが収束され、磁気センサ１３によりその収束された磁束Ｈが検出され、検出回路１５によりその検出結果に基づいて共振用リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１の検出が行われるため、即ち共振用リアクトルＬ１が電流検出用のコイルとして兼用されるため、共振用リアクトルＬ１の配置スペースを磁心１１の配置スペースの一部として共用でき、これにより磁心１１を用いて磁束Ｈが外部の影響を受け難くできて電流検出装置（従って電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ）の小型化が図れる。
【００２８】
又、磁気センサ１３が、磁心１１の循環方向を横切る様に磁心１１に形成されたギャップＧに介装されたホール素子１３として構成され、検出回路１５によりそのホール素子１３に発生するホール電圧Ｖｈに基づいて共振用リアクトルＬ１に流れる共振電流Ｉ１の検出が行われるため、即ち２次コイルを用いないで共振電流Ｉcの検出が行われるため、２次コイルの巻数による電流検出装置の大型化を防止できて、電流検出装置（従って電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ）の小型化に寄与できる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、磁心が電流共振スイッチの共振用リアクトルの内側と外側とを循環する様に配置形成されて、該磁心により共振用リアクトルに流れる共振電流に伴う磁束が収束され、磁気センサによりその収束された磁束が検出され、検出手段によりその結果結果に基づいて共振用リアクトルに流れる共振電流の検出が行われるため、即ち共振用リアクトルが電流検出用のコイルとして兼用されるため、共振用リアクトルの配置スペースを磁心の配置スペースの一部として共用でき、これにより磁心を用いて磁束が外部の影響を受け難くしつつ装置の小型化が図れる。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、磁気センサが、磁心の循環方向を横切る様に磁心に形成されたギャップに介装されたホール素子として構成され、検出手段によりそのホール素子に発生するホール電圧に基づいて共振用リアクトルに流れる共振電流の検出が行われるため、即ち２次コイルを用いないで共振電流の検出が行われるため、２次コイルの巻数による装置の大型化を防止でき、装置の小型化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成概略図である。
【図２】図１の電流検出装置７の本発明に係る構成概略図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図１の電流検出装置７の第１従来例に係る構成概略図である。
【図５】図１の電流検出装置７の第２従来例に係る構成概略図である。
【符号の説明】
１  電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ
３  電流共振スイッチ
１１  磁心
１３  ホール素子
１５  検出回路
Ｉ１  共振電流
Ｈ  磁束
Ｌ１  共振用リアクトル
Ｇ  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004191312.tif 000009
【図５】
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