JP2000287441A - 二出力チョッパ回路 - Google Patents
二出力チョッパ回路Info
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- JP2000287441A JP2000287441A JP11091277A JP9127799A JP2000287441A JP 2000287441 A JP2000287441 A JP 2000287441A JP 11091277 A JP11091277 A JP 11091277A JP 9127799 A JP9127799 A JP 9127799A JP 2000287441 A JP2000287441 A JP 2000287441A
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- inductor
- capacitor
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】単出力のチョッパを二出力にする場合に部品点
数の増加を最小限に抑制する方法を提供する。 【解決手段】入力電源１に並列にインダクタ４と第一の
スイッチ素子３の直列回路を接続し、第一のスイッチ素
子３に並列に第一の整流素子３と第一のコンデンサ８の
直列回路を並列に接続したチョッパ回路において、入力
電源１とインダクタ４の間に第二のスイッチ素子２を接
続し、第二の整流素子７と第二のコンデンサ９の直列回
路をインダクタ４と第一のスイッチ素子３の直列回路に
並列に接続することにより、課題を解決する。
数の増加を最小限に抑制する方法を提供する。 【解決手段】入力電源１に並列にインダクタ４と第一の
スイッチ素子３の直列回路を接続し、第一のスイッチ素
子３に並列に第一の整流素子３と第一のコンデンサ８の
直列回路を並列に接続したチョッパ回路において、入力
電源１とインダクタ４の間に第二のスイッチ素子２を接
続し、第二の整流素子７と第二のコンデンサ９の直列回
路をインダクタ４と第一のスイッチ素子３の直列回路に
並列に接続することにより、課題を解決する。
Description
【０００１】本発明は二出力チョッパ回路の回路構成に
関するものである。
関するものである。
【０００２】図１０は単純に通常の１出力チョッパを２
出力チョッパにしたもの回路図である。ここで１は入力
電源、２、３はスイッチ素子、４、５はインダクタ、
６、７は整流素子、８、９はコンデンサである。コンデ
ンサ８、９の電圧をV1、V2とする。３、４、６、８には
昇圧チョッパが構成されている。これによりコンデンサ
8に直流電圧V1が得られる。２、５、７、９により昇降
圧チョッパが構成されている。これによりコンデンサ９
に直流電圧V2が得られる。
出力チョッパにしたもの回路図である。ここで１は入力
電源、２、３はスイッチ素子、４、５はインダクタ、
６、７は整流素子、８、９はコンデンサである。コンデ
ンサ８、９の電圧をV1、V2とする。３、４、６、８には
昇圧チョッパが構成されている。これによりコンデンサ
8に直流電圧V1が得られる。２、５、７、９により昇降
圧チョッパが構成されている。これによりコンデンサ９
に直流電圧V2が得られる。
【０００３】さて、図１０の問題点は部品点数の増加に
よる大型化である。単出力の場合、部品は３、４、６、
８の4点である。これを２出力にするには、通常図１０
のように部品２、５、７、９を増やす。こうすることに
よって単出力チョッパを２出力チョッパすることができ
出力を増やすことができる。しかしこの方法では、部品
２、５、７、９が増えて部品点数は倍の8点になってし
まう。小型化、軽量化の要求が厳しくなっているなか
で、この部品点数増加が許されない場合も多い。
よる大型化である。単出力の場合、部品は３、４、６、
８の4点である。これを２出力にするには、通常図１０
のように部品２、５、７、９を増やす。こうすることに
よって単出力チョッパを２出力チョッパすることができ
出力を増やすことができる。しかしこの方法では、部品
２、５、７、９が増えて部品点数は倍の8点になってし
まう。小型化、軽量化の要求が厳しくなっているなか
で、この部品点数増加が許されない場合も多い。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】以上のように、従来はチョッパ回路の出力
を単出力から二出力に増やすために部品点数の大幅な増
加を招いていた。本発明の目的は、チョッパ回路の出力
を単出力から二出力に増やす際に、部品点数をできるだ
け少なくしても２出力チョッパを提供するものである。
を単出力から二出力に増やすために部品点数の大幅な増
加を招いていた。本発明の目的は、チョッパ回路の出力
を単出力から二出力に増やす際に、部品点数をできるだ
け少なくしても２出力チョッパを提供するものである。
【０００５】本発明は二つのインダクタ４と５を共用す
ることにより部品点数の削減を図ったものである。
ることにより部品点数の削減を図ったものである。
【発明の実施の形態】図１は請求項１の発明の一実施例
図であり、入力電源１に並列にインダクタ４と第一のス
イッチ素子３の直列回路を接続し、第一のスイッチ素子
３に並列に第一の整流素子６と第一のコンデンサ８の直
列回路を並列に接続したチョッパ回路において、入力電
源１とインダクタ４の間に第二のスイッチ素子２を接続
し、第二の整流素子７と第二のコンデンサ９の直列回路
をインダクタ４と第一のスイッチ素子３の直列回路に並
列に接続したことを特徴とする。図６は請求項２の発明
の一実施例図であり、入力電源１に並列にインダクタ４
と第一のスイッチ素子３の直列回路を接続し、第一のス
イッチ素子３に並列に第一の整流素子６と第一のコンデ
ンサ８の直列回路を並列に接続したチョッパ回路におい
て、入力電源１とインダクタ４の間に第二のスイッチ素
子２を接続し、第2の整流素子７と第2のコンデンサ９の
直列回路を第2のスイッチ素子２に並列に接続したこと
を特徴とする。また、図９は本発明の更に具体的な実施
例で、図１に対してコンデンサ８とコンデンサ９の直列
回路に並列に第三のスイッチ素子１０と第四のスイッチ
素子１１の直列回路を接続し、かつ第一のコンデンサ８
と第二のコンデンサ９の接続点及び第三のスイッチ素子
１０と第四のスイッチ素子１１の接続点の間に第二のイ
ンダクタ１２と第三のコンデンサ１３よりなる直列回路
を接続したことを特徴とする。
図であり、入力電源１に並列にインダクタ４と第一のス
イッチ素子３の直列回路を接続し、第一のスイッチ素子
３に並列に第一の整流素子６と第一のコンデンサ８の直
列回路を並列に接続したチョッパ回路において、入力電
源１とインダクタ４の間に第二のスイッチ素子２を接続
し、第二の整流素子７と第二のコンデンサ９の直列回路
をインダクタ４と第一のスイッチ素子３の直列回路に並
列に接続したことを特徴とする。図６は請求項２の発明
の一実施例図であり、入力電源１に並列にインダクタ４
と第一のスイッチ素子３の直列回路を接続し、第一のス
イッチ素子３に並列に第一の整流素子６と第一のコンデ
ンサ８の直列回路を並列に接続したチョッパ回路におい
て、入力電源１とインダクタ４の間に第二のスイッチ素
子２を接続し、第2の整流素子７と第2のコンデンサ９の
直列回路を第2のスイッチ素子２に並列に接続したこと
を特徴とする。また、図９は本発明の更に具体的な実施
例で、図１に対してコンデンサ８とコンデンサ９の直列
回路に並列に第三のスイッチ素子１０と第四のスイッチ
素子１１の直列回路を接続し、かつ第一のコンデンサ８
と第二のコンデンサ９の接続点及び第三のスイッチ素子
１０と第四のスイッチ素子１１の接続点の間に第二のイ
ンダクタ１２と第三のコンデンサ１３よりなる直列回路
を接続したことを特徴とする。
【０００６】次に、本発明の回路動作について説明す
る。図2は図1の回路の動作波形である。
る。図2は図1の回路の動作波形である。
【０００７】回路動作の説明の前に、時刻と状態を規定
する。一周期はスイッチ素子２、３のオン、オフの組み
合わせにより四つの状態に分けられる。各状態の始まり
の時刻、終わりの時刻、及びスイッチ素子２、３のオ
ン、オフを以下のように規定する。時刻t0からt1までを
状態１とする。状態１ではスイッチ素子２、３は共にオ
ンである。時刻t1からt2までを状態２とする。状態２で
はスイッチ素子２がオフ、スイッチ素子３がオンであ
る。時刻t2からt3までを状態３とする。状態３ではスイ
ッチ素子２、３は共にオンである。時刻t3からt4までを
状態４とする。状態４ではスイッチ素子２がオン、スイ
ッチ素子３がオフである。次に状態１より、順に動作を
説明していく。
する。一周期はスイッチ素子２、３のオン、オフの組み
合わせにより四つの状態に分けられる。各状態の始まり
の時刻、終わりの時刻、及びスイッチ素子２、３のオ
ン、オフを以下のように規定する。時刻t0からt1までを
状態１とする。状態１ではスイッチ素子２、３は共にオ
ンである。時刻t1からt2までを状態２とする。状態２で
はスイッチ素子２がオフ、スイッチ素子３がオンであ
る。時刻t2からt3までを状態３とする。状態３ではスイ
ッチ素子２、３は共にオンである。時刻t3からt4までを
状態４とする。状態４ではスイッチ素子２がオン、スイ
ッチ素子３がオフである。次に状態１より、順に動作を
説明していく。
【０００８】状態１ではスイッチ素子２、３は共にオン
している。これにより整流素子６、７は逆バイアスされ
るため電流は流れない。したがって状態１の等価回路は
図3となる。インダクタ４には入力電圧が印加され、そ
の電流は直線的に増えてゆく。
している。これにより整流素子６、７は逆バイアスされ
るため電流は流れない。したがって状態１の等価回路は
図3となる。インダクタ４には入力電圧が印加され、そ
の電流は直線的に増えてゆく。
【０００９】状態２ではスイッチ素子２がオフ、スイッ
チ素子３がオンである。時刻t1でスイッチ素子２がター
ンオフすると、インダクタ４はそれまでと同じ向きに電
流を流し続けるように動作するため、インダクタ4→ス
イッチ素子３→コンデンサ９→整流素子７→インダクタ
4のルートで電流が流れる。一方、スイッチ素子３はオ
ンしたままであるので、整流素子６は逆バイアスされて
いる。したがってこの時の等価回路は図４となる。イン
ダクタ４は出力電圧V2でクランプされ、その電流は直線
的に減ってゆく。
チ素子３がオンである。時刻t1でスイッチ素子２がター
ンオフすると、インダクタ４はそれまでと同じ向きに電
流を流し続けるように動作するため、インダクタ4→ス
イッチ素子３→コンデンサ９→整流素子７→インダクタ
4のルートで電流が流れる。一方、スイッチ素子３はオ
ンしたままであるので、整流素子６は逆バイアスされて
いる。したがってこの時の等価回路は図４となる。イン
ダクタ４は出力電圧V2でクランプされ、その電流は直線
的に減ってゆく。
【００１０】状態３はスイッチのオン、オフが状態１と
同じであり、動作も同じである。インダクタ４の電流は
直線的に増えてゆく。
同じであり、動作も同じである。インダクタ４の電流は
直線的に増えてゆく。
【００１１】状態４ではスイッチ素子２がオン、スイッ
チ素子３がオフである。時刻t3でスイッチ素子３がター
ンオフすると、インダクタ４はそれまでと同じ向きに電
流を流し続けるように動作するため、インダクタ4→整
流素子６→コンデンサ８→入力電源１→スイッチ素子２
→インダクタ4のルートで電流が流れる。一方、スイッ
チ素子２はオンしたままであるので、整流素子７は逆バ
イアスされている。したがってこの時の等価回路は図５
となる。インダクタ４は（出力電圧V1−入力電圧）でク
ランプされ、その電流は直線的に減ってゆく。時刻t4で
再びスイッチ素子３がターンオンしたところで一周期が
終わり、再び状態1に戻る。
チ素子３がオフである。時刻t3でスイッチ素子３がター
ンオフすると、インダクタ４はそれまでと同じ向きに電
流を流し続けるように動作するため、インダクタ4→整
流素子６→コンデンサ８→入力電源１→スイッチ素子２
→インダクタ4のルートで電流が流れる。一方、スイッ
チ素子２はオンしたままであるので、整流素子７は逆バ
イアスされている。したがってこの時の等価回路は図５
となる。インダクタ４は（出力電圧V1−入力電圧）でク
ランプされ、その電流は直線的に減ってゆく。時刻t4で
再びスイッチ素子３がターンオンしたところで一周期が
終わり、再び状態1に戻る。
【００１２】以上の説明から明らかなように、状態１、
２は昇降圧チョッパの動作であり、状態３、４は昇圧チ
ョッパの動作である。したがって、本発明は二つのチョ
ッパを一体化した回路であるといえる。
２は昇降圧チョッパの動作であり、状態３、４は昇圧チ
ョッパの動作である。したがって、本発明は二つのチョ
ッパを一体化した回路であるといえる。
【００１３】出力電圧V1、V2は下記の式で表わされる。
但し、Viは入力電圧、Liはインダクタ４のインダクタン
ス、Tはスイッチング周期、ton1はスイッチ素子３のオ
ン時間、ton2はスイッチ素子２のオン時間、Io1はV1の
出力電流、Io2はV2の出力電流である。Io1、Io2の流れ
る向きは図1に示した。
但し、Viは入力電圧、Liはインダクタ４のインダクタン
ス、Tはスイッチング周期、ton1はスイッチ素子３のオ
ン時間、ton2はスイッチ素子２のオン時間、Io1はV1の
出力電流、Io2はV2の出力電流である。Io1、Io2の流れ
る向きは図1に示した。
【数１】
【数２】 数１、数２から分かるように、ton2/Tを制御することに
より出力電圧を制御することが可能である。例えば、T
を一定つまり固定周波数とした場合、出力電圧はton2に
比例する。
より出力電圧を制御することが可能である。例えば、T
を一定つまり固定周波数とした場合、出力電圧はton2に
比例する。
【００１４】図６は本発明のもう一つの回路構成を示す
もので、図１と同一符号の回路部，部品は同一内容を示
す。図６のように、コンデンサ８、９の中点の接続を入
力電源1のマイナス側ではなくプラス側に変更しても問
題無く動作する。この場合動作が逆転し、状態１、２が
昇圧チョッパ、状態３、４が昇降圧チョッパの動作とな
る。これは電流が流れるルートが変わるためである。状
態１、３は図1でも図６でも同じ動作なので、説明を省
略する。状態２では電流がインダクタ４→スイッチ素子
３→入力電源１→コンデンサ９→整流素子７→インダク
タ4のルートで流れる。この時の等価回路を図7に示す。
ルートに入力電源を含むことからこれは昇圧チョッパの
動作であることが分かる。状態４では電流がインダクタ
４→整流素子６→コンデンサ８→スイッチ素子２→イン
ダクタ４のルートで流れる。この時の等価回路を図8に
示す。ルートに入力電源を含まないことからこれは昇降
圧チョッパの動作であることが分かる。
もので、図１と同一符号の回路部，部品は同一内容を示
す。図６のように、コンデンサ８、９の中点の接続を入
力電源1のマイナス側ではなくプラス側に変更しても問
題無く動作する。この場合動作が逆転し、状態１、２が
昇圧チョッパ、状態３、４が昇降圧チョッパの動作とな
る。これは電流が流れるルートが変わるためである。状
態１、３は図1でも図６でも同じ動作なので、説明を省
略する。状態２では電流がインダクタ４→スイッチ素子
３→入力電源１→コンデンサ９→整流素子７→インダク
タ4のルートで流れる。この時の等価回路を図7に示す。
ルートに入力電源を含むことからこれは昇圧チョッパの
動作であることが分かる。状態４では電流がインダクタ
４→整流素子６→コンデンサ８→スイッチ素子２→イン
ダクタ４のルートで流れる。この時の等価回路を図8に
示す。ルートに入力電源を含まないことからこれは昇降
圧チョッパの動作であることが分かる。
【００１５】この時の出力電圧は、昇圧、昇降圧が入れ
替わることから下記のようになる。
替わることから下記のようになる。
【数３】
【数４】
【００１６】以上のように、コンデンサ８、９の中点の
接続は入力電源1のプラス側でもマイナス側でもどちら
でも構わない。これは入力電源がプラス接地であっても
マイナス接地であっても、本発明の回路を使うことがで
きることを意味する。
接続は入力電源1のプラス側でもマイナス側でもどちら
でも構わない。これは入力電源がプラス接地であっても
マイナス接地であっても、本発明の回路を使うことがで
きることを意味する。
【００１７】図９は本発明のより具体的な実施例であ
り、図１と同一符号の回路部，部品は同一内容を示す。
本実施例は出力の一端が入力の一端に接続されたインバ
ータであって、リンガーと呼ばれる電話機のベルを鳴ら
すための信号発生装置の例である。交流出力は直流に重
畳されて使用される。図１と比べてスイッチ素子１０、
１１、インダクタ１２、コンデンサ１３が追加されてい
るが、これらの部品でハーフブリッジインバータを構成
している。その動作であるが、スイッチ素子１０とスイ
ッチ素子１１により直流電圧V1、V2をスイッチングし
て、必要な交流波形に対応した矩形波の集合に変換す
る。この矩形波列をインダクタ１２、コンデンサ１３で
構成されるフィルターに通して波形整形することによ
り、交流電圧を得るのである。図９では交流出力が直流
入力のマイナス側に接続されているが、これは「-48V重
畳」と呼ばれる方式である。通信機器ではDC48Vをプラ
ス側接地で使用するため、このように呼ばれる。一方、
直流入力のプラス側に接続する方式もあり、これは「G
重畳」と呼ばれる。本発明の回路構成では、コンデンサ
８、９の中点を入力電源のプラス側に接続してもマイナ
ス側に接続しても良いことは前に説明した通りである。
したがって、切り替え手段を設けるだけで一つの機器で
-48V重畳とG重畳の両方に対応可能である。本発明の特
徴をうまく利用した例である。
り、図１と同一符号の回路部，部品は同一内容を示す。
本実施例は出力の一端が入力の一端に接続されたインバ
ータであって、リンガーと呼ばれる電話機のベルを鳴ら
すための信号発生装置の例である。交流出力は直流に重
畳されて使用される。図１と比べてスイッチ素子１０、
１１、インダクタ１２、コンデンサ１３が追加されてい
るが、これらの部品でハーフブリッジインバータを構成
している。その動作であるが、スイッチ素子１０とスイ
ッチ素子１１により直流電圧V1、V2をスイッチングし
て、必要な交流波形に対応した矩形波の集合に変換す
る。この矩形波列をインダクタ１２、コンデンサ１３で
構成されるフィルターに通して波形整形することによ
り、交流電圧を得るのである。図９では交流出力が直流
入力のマイナス側に接続されているが、これは「-48V重
畳」と呼ばれる方式である。通信機器ではDC48Vをプラ
ス側接地で使用するため、このように呼ばれる。一方、
直流入力のプラス側に接続する方式もあり、これは「G
重畳」と呼ばれる。本発明の回路構成では、コンデンサ
８、９の中点を入力電源のプラス側に接続してもマイナ
ス側に接続しても良いことは前に説明した通りである。
したがって、切り替え手段を設けるだけで一つの機器で
-48V重畳とG重畳の両方に対応可能である。本発明の特
徴をうまく利用した例である。
【発明の効果】以上の様に本発明を用いれば、部品点数
の増加を抑制しつつ単出力を二出力とすることができ、
産業上利用可能性大なるものである。
の増加を抑制しつつ単出力を二出力とすることができ、
産業上利用可能性大なるものである。
【図１】本発明の回路構成
【図２】図１の動作波形
【図３】図１の状態１、３の等価回路
【図４】図１の状態２の等価回路
【図５】図１の状態４の等価回路
【図６】本発明の他の回路構成
【図７】図６の状態２の等価回路
【図８】図６の状態４の等価回路
【図９】本発明の一実施例
【図１０】従来の回路構成
１ 入力電源 ２ スイッチ素子 ３ スイッチ素子 ４ インダクタ ５ インダクタ ６ 整流素子 ７ 整流素子 ８ コンデンサ ９ コンデンサ １０ スイッチ素子 １１ スイッチ素子 １２ インダクタ １３ コンデンサ
Claims (3)
- 【請求項１】入力電源１に並列にインダクタ４と第一の
スイッチ素子３の直列回路を接続し、前記第一のスイッ
チ素子３に並列に第一の整流素子６と第一のコンデンサ
８の直列回路を並列に接続したチョッパ回路において、
前記入力電源１と前記インダクタ４の間に第二のスイッ
チ素子２を接続し、第二の整流素子７と第二のコンデン
サ９の直列回路を前記インダクタ４と第一のスイッチ素
子３の直列回路に並列に接続したことを特徴とする二出
力チョッパ回路。 - 【請求項２】入力電源１に並列にインダクタ４と第一の
スイッチ素子３の直列回路を接続し、前記第一のスイッ
チ素子３に並列に第一の整流素子６と第一のコンデンサ
８の直列回路を並列に接続したチョッパ回路において、
前記入力電源１と前記インダクタ４の間に第二のスイッ
チ素子２を接続し、第2の整流素子７と第2のコンデンサ
９の直列回路を第2のスイッチ素子２に並列に接続した
ことを特徴とする二出力チョッパ回路。 - 【請求項３】前記第一のコンデンサ８と前記第2のコン
デンサ９の直列回路に並列に第三のスイッチ素子１０と
第四のスイッチ素子１１の直列回路を接続し、かつ前記
第一のコンデンサ8と前記第二のコンデンサ９の接続点
及び前記第三のスイッチ素子１０と第四のスイッチ素子
１１の接続点の間に第二のインダクタ１２と第三のコン
デンサ１３よりなる直列回路を接続したことを特徴とす
る請求項１または請求項２の二出力チョッパ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091277A JP2000287441A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 二出力チョッパ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091277A JP2000287441A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 二出力チョッパ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000287441A true JP2000287441A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14021973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11091277A Pending JP2000287441A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 二出力チョッパ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000287441A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010043499A1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Audioasics A/S | A multi-state dc-dc converter |
| JP2010530206A (ja) * | 2007-06-15 | 2010-09-02 | エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー | 電力供給網に電気エネルギを供給する装置および前記装置に用いる直流電圧変圧器 |
| KR101005463B1 (ko) | 2008-07-28 | 2011-01-05 | (주)제이디에이테크놀로지 | 직류/직류 변환기 및 그 구동방법 |
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| DE102021108246A1 (de) | 2021-03-31 | 2022-10-06 | KEBA Energy Automation GmbH | Ladestation und Verfahren zum Betreiben einer Ladestation |
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1999
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