JPH0125314B2 - - Google Patents
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- JPH0125314B2 JPH0125314B2 JP5652182A JP5652182A JPH0125314B2 JP H0125314 B2 JPH0125314 B2 JP H0125314B2 JP 5652182 A JP5652182 A JP 5652182A JP 5652182 A JP5652182 A JP 5652182A JP H0125314 B2 JPH0125314 B2 JP H0125314B2
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- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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- Dc-Dc Converters (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、整流手段としてスイツチング素子を
用いるようにした電力変換装置に関するものであ
り、更に詳しくは、構成が簡易で損失の発生が少
ない整流回路を備えた電力変換装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a power converter using a switching element as a rectifier, and more specifically, to a power converter equipped with a rectifier circuit that has a simple configuration and generates less loss. It is related to.
スイツチング素子を整流回路に使用した電力変
換装置の従来回路を第１図に、その動作波形を第
２図に示す。 FIG. 1 shows a conventional circuit of a power conversion device using a switching element in a rectifier circuit, and FIG. 2 shows its operating waveforms.
第１図において、１は直流電源、２はトランジ
スタ、３は励磁エネルギー帰還ダイオード、４は
変換トランス、５は整流用電界効果トランジス
タ、６は環流用電界効果トランジスタ、７は平滑
用チヨークコイル、８は平滑用コンデンサ、９は
出力端子、１０，１１はそれぞれ電界効果トラン
ジスタ５，６の寄生ダイオード、n1は変換トラン
ス４の１次巻線n1′はリセツト用巻線、n2は２次
巻線である。 In Fig. 1, 1 is a DC power supply, 2 is a transistor, 3 is an excitation energy feedback diode, 4 is a conversion transformer, 5 is a rectifying field effect transistor, 6 is a circulating field effect transistor, 7 is a smoothing coil, and 8 is a smoothing field effect transistor. A smoothing capacitor, 9 is an output terminal, 10 and 11 are parasitic diodes of field effect transistors 5 and 6, respectively, n1 is the primary winding of the conversion transformer 4, n1 ' is a reset winding, and n2 is a secondary winding. It is a line.
第２図において、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ整流用
電界効果トランジスタ５のゲート・ドレイン電
圧、ソース・ドレイン電流、ソース・ドレイン電
圧であり、ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ環流用電界効果
トランジスタ６のゲート・ドレイン電圧、ソー
ス・ドレイン電流、ソース・ドレイン電圧であ
る。 In FIG. 2, a, b, and c are the gate-drain voltage, source-drain current, and source-drain voltage of the rectifying field-effect transistor 5, respectively, and d, e, and f are the free-wheeling field-effect transistor 6, respectively. These are gate-drain voltage, source-drain current, and source-drain voltage.
第１図の回路動作を簡単に説明する。トランス
４の１次側に接続されているトランジスタ２を図
示せざる手段で周期的にオン、オフ駆動するわけ
であるが、トランジスタ２がオンになつていると
きには、１次巻線n1に直流電源１から電圧がかか
る。トランジスタ２をオフにするとダイオード３
が動作し、１次巻線n1にかかつていた電圧が反転
してn1′の方に出てくる。従つて２次巻線n2に生
じる電圧波形は第５図ａの如くなる。つまりトラ
ンジスタ２がオンのときは正の電圧が発生し、オ
フになつてダイオード３が導通したときは負の電
圧が発生する。 The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be briefly explained. The transistor 2 connected to the primary side of the transformer 4 is periodically turned on and off by means not shown. When the transistor 2 is on, a direct current is applied to the primary winding n1. Voltage is applied from power supply 1. When transistor 2 is turned off, diode 3
operates, and the voltage that was present in the primary winding n 1 is reversed and appears in the direction of n 1 '. Therefore, the voltage waveform generated in the secondary winding n2 is as shown in FIG. 5a. That is, when transistor 2 is on, a positive voltage is generated, and when it is off and diode 3 is conductive, a negative voltage is generated.
第５図ａの波形において、負の電圧が零レベル
に落ち込んでいるが、ここでダイオード３がカツ
トする。トランス４の２次側における電界効果ト
ランジスタの動作としては、トランジスタ２がオ
ンのとき、整流用電界効果トランジスタ５が動作
して、電流は出力端子９の下側端子から該トラン
ジスタ５、２次巻線n2、チヨークコイル７、上側
端子を通つて図示せざる負荷に流れる。 In the waveform of FIG. 5a, the negative voltage drops to zero level, at which point the diode 3 is cut off. As for the operation of the field effect transistor on the secondary side of the transformer 4, when the transistor 2 is on, the rectifying field effect transistor 5 operates, and the current flows from the lower terminal of the output terminal 9 to the secondary winding of the transistor 5. It flows through the wire n 2 , the chiyoke coil 7, and the upper terminal to a load (not shown).
次にトランジスタ２がオフのときは、２次巻線
n2に逆方向の電圧が出るので、整流用電界効果ト
ランジスタ５には電流は流れず、２次巻線n2から
電流は流れ出さないが、チヨークコイル７の働き
により電流が維持され、この電流は電界効果トラ
ンジスタ６を通り、負荷を通つて環流する。コン
デンサ８は、トランジスタ２がオンしているとき
とオフしているときとでは、出力端子９に生じる
電圧が異なるので、これを平らにならす役割をも
つている。 Next, when transistor 2 is off, the secondary winding
Since a voltage in the opposite direction is applied to n2 , no current flows through the rectifying field effect transistor 5, and no current flows from the secondary winding n2 , but the current is maintained by the action of the chiyoke coil 7, and this current passes through the field effect transistor 6 and circulates through the load. The capacitor 8 has the role of leveling out the difference in voltage generated at the output terminal 9 when the transistor 2 is on and off.
さて第１図の回路では、整流用電界効果トラン
ジスタ５にはオンすべき期間（t0〜t1）中ゲート
駆動電圧ａが印加されるが、環流用電界効果トラ
ンジスタ６のゲート駆動電圧ｄは主トランス４の
フライバツク電圧を用いているため、オンすべき
期間（t1〜t3）のうちフライバツク電圧の発生し
ているt1〜t2期間しかゲート駆動電圧が印加され
ない。従つてt2〜t3期間の環流用電界効果トラン
ジスタ６はオンせず、寄生PNダイオード１１が
オンして電界効果トランジスタ・オン時のソー
ス・ドレイン電圧よりも上昇する（ｆ参照）。 Now, in the circuit of FIG. 1, the gate drive voltage a is applied to the rectifying field effect transistor 5 during the period (t 0 to t 1 ) during which it should be turned on, but the gate drive voltage d of the circulating field effect transistor 6 is Since the flyback voltage of the main transformer 4 is used, the gate drive voltage is applied only during the period t1 to t2 during which the flyback voltage is generated, out of the period ( t1 to t3 ) during which it should be turned on. Therefore, during the period t2 to t3 , the freewheeling field effect transistor 6 is not turned on, and the parasitic PN diode 11 is turned on, causing the source-drain voltage to rise higher than when the field effect transistor is turned on (see f).
電界効果トランジスタのようなスイツチング素
子を整流回路に用いるのは、オン電圧を0.1〜
0.2Vと低く抑えて低損失化を図るためであるが、
従来回路の構成では駆動電圧が印加されない期間
があるためこのような整流回路の低損失化の効果
が十分に発揮できないという欠点があつた。 Switching elements such as field effect transistors are used in rectifier circuits when the on-voltage is 0.1 to
This is to keep the voltage as low as 0.2V to reduce loss.
Conventional circuit configurations have had the disadvantage that the rectifier circuit cannot fully demonstrate the effect of reducing loss because there is a period in which no driving voltage is applied.
本発明は、上述のような従来回路の欠点を除去
するためになされたものであり、従つて本発明の
目的は、環流用スイツチング素子（例えば電界効
果トランジスタ）のオンすべき期間全域にわたつ
て、該スイツチング素子がオンするのに必要な駆
動電圧が得られるようにして整流回路の低損失化
の効果が十分に発揮できるようにした電力変換装
置を提供することにある。 The present invention has been made in order to eliminate the drawbacks of the conventional circuits as described above, and therefore, an object of the present invention is to provide a circuit that maintains a constant state throughout the entire period during which a freewheeling switching element (for example, a field effect transistor) is to be turned on. It is an object of the present invention to provide a power converter device that can obtain a drive voltage necessary to turn on the switching element, thereby fully exhibiting the effect of reducing loss in a rectifier circuit.
本発明の構成の要点は、直流電圧源と第１のス
イツチング素子の直列回路をトランスの１次巻線
に接続し、チヨークコイルと負荷の直列回路に第
２のスイツチング素子を並列に接続した回路にお
ける該スイツチング素子の両端のうち一端を前記
トランスの２次巻線の一側に直接接続し、他端を
第３のスイツチング素子を介して前記２次巻線の
他側に接続して成り、前記第１のスイツチング素
子を周期的に導通、非導通にしたときに生じる前
記トランスの２次巻線出力電圧を、前記第３のス
イツチング素子の導通時には第２のスイツチング
素子が非導通、前者が非導通の時には後者が導通
の如く、交互に動作させることにより、整流、平
滑して負荷に供給するようにした電力変換装置に
おいて、前記トランスの巻線に生じる電圧を検出
し、検出電圧が、前記第１のスイツチング素子が
導通しているときに前記トランスの巻線に生じる
電圧の極性とは逆極性の電圧であるか、或いは零
であるとき、前記第２のスイツチング素子を導通
させる手段を設けた点にある。 The main point of the configuration of the present invention is that in a circuit in which a series circuit of a DC voltage source and a first switching element is connected to the primary winding of a transformer, and a second switching element is connected in parallel to a series circuit of a choke coil and a load. One end of both ends of the switching element is directly connected to one side of the secondary winding of the transformer, and the other end is connected to the other side of the secondary winding via a third switching element, The secondary winding output voltage of the transformer that occurs when the first switching element is periodically made conductive and non-conductive is changed from the second switching element being non-conducting and the former being non-conducting when the third switching element is being conductive. In a power conversion device, the voltage generated in the winding of the transformer is detected, and the detected voltage is detected as the voltage generated in the winding of the transformer. means for making the second switching element conductive when the voltage generated in the winding of the transformer when the first switching element is conductive has a polarity opposite to that of the voltage or is zero; The point is that
次に図を参照して本発明の一実施例を詳細に説
明する。 Next, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第３図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。同図において、１は直流電源、２はトランジ
スタ、３は励磁エネルギー帰還ダイオード、４は
変換トランス、５は整流用電界効果トランジス
タ、６は環流用電界効果トランジスタ、７は平滑
用チヨークコイル、８は平滑用コンデンサ、９は
出力端子、１０，１１はそれぞれ電界効果トラン
ジスタ５，６の寄生ダイオード、１２は第４図に
示す特性を持つインバータ回路、である。すなわ
ち、インバータ回路１２は、入力が正のとき、出
力として零か負を出力し、入力が零のとき、また
は負のときには、何れの場合でも正を出力すると
いう特性をもつている。そのほか、n1は変換トラ
ンスの１次巻線、n1′はリセツト用巻線、n2は２
次巻線、n5は制御巻線である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a DC power supply, 2 is a transistor, 3 is an excitation energy feedback diode, 4 is a conversion transformer, 5 is a rectifying field effect transistor, 6 is a circulating field effect transistor, 7 is a smoothing coil, 8 is a smoothing 9 is an output terminal, 10 and 11 are parasitic diodes of the field effect transistors 5 and 6, respectively, and 12 is an inverter circuit having the characteristics shown in FIG. That is, the inverter circuit 12 has the characteristic that when the input is positive, it outputs a zero or negative value, and when the input is zero or negative, it outputs a positive value in either case. In addition, n 1 is the primary winding of the conversion transformer, n 1 ' is the reset winding, and n 2 is the 2
The next winding, n 5 , is the control winding.
また第５図は第３図の回路の動作波形を示す波
形図であつて、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ整流用電界
効果トランジスタ５のゲート・ドレイン電圧、ソ
ース・ドレイン電流、ソース・ドレイン電圧、
ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ環流用電界効果トランジス
タ６のゲート・ドレイン電圧、ソース・ドレイン
電流、ソース・ドレイン電圧、ｇは変換トランス
巻線n2の電圧、ｈは巻線n5の電圧である。 FIG. 5 is a waveform diagram showing the operating waveforms of the circuit of FIG. 3, where a, b, and c are the gate-drain voltage, source-drain current, source-drain voltage of the rectifying field effect transistor 5, respectively, and
d, e, and f are the gate-drain voltage, source-drain current, and source-drain voltage of the freewheeling field effect transistor 6, respectively, g is the voltage of the conversion transformer winding n2 , and h is the voltage of the winding n5 . .
次に動作を説明する。時刻t0においてトランジ
スタ２がオンすると、変換トランス４のn5巻線
の・印刷には正の電圧が発生するため、インバー
タ回路１２の出力は零（または負）となり、整流
用電界効果トランジスタ５はオン、環流用電界効
果トランジスタ６はオフとなる。従つて変換トラ
ンス巻線n2の電圧は出力端子９へ伝達される。時
刻t1においてトランジスタ２がオフすると、変換
トランス４のn5巻線の・印刷にはフライバツク電
圧として負の電圧が発生するため、インバータ回
路１２の出力は正となり、整流用電界効果トラン
ジスタ５はオフ、環流用電界効果トランジスタ６
はオンとなる。従つて変換トランス巻線n2の電圧
は阻止され、平滑用チヨークコイル７からの電流
を環流させる。時刻t2においてn5巻線のフライバ
ツク電圧が零となつても、インバータ回路１２の
出力は変化せず、整流用及び環流用電界効果トラ
ンジスタの状態はt1〜t2期間と同一である。時刻
t3以後は以上説明した動作を繰り返す。 Next, the operation will be explained. When the transistor 2 is turned on at time t 0 , a positive voltage is generated in the n 5 winding of the conversion transformer 4 , so the output of the inverter circuit 12 becomes zero (or negative), and the rectifying field effect transistor 5 is turned on, and the freewheeling field effect transistor 6 is turned off. The voltage of the converter transformer winding n 2 is therefore transmitted to the output terminal 9. When the transistor 2 turns off at time t1 , a negative voltage is generated as a flyback voltage in the n5 winding of the conversion transformer 4, so the output of the inverter circuit 12 becomes positive, and the rectifying field effect transistor 5 becomes Off, freewheeling field effect transistor 6
is turned on. Therefore, the voltage of the converter transformer winding n2 is blocked, and the current from the smoothing choke coil 7 is allowed to circulate. Even if the flyback voltage of the n5 winding becomes zero at time t2 , the output of the inverter circuit 12 does not change, and the states of the rectifying and freewheeling field effect transistors are the same as in the period t1 to t2 . time
After t3 , repeat the operation described above.
このような動作により、整流用電界効果トラン
ジスタ５、環流用電界効果トランジスタ６のオン
電圧は、第７図ｃ，ｆに示すようにオン期間全域
で低い値に押えられ、低損失な整流回路を構成で
きる。 Due to this operation, the on-voltage of the rectifying field-effect transistor 5 and the circulating field-effect transistor 6 is held to a low value throughout the on-period as shown in FIG. Can be configured.
整流回路に用いるスイツチング素子をトランジ
スタとしても同様の効果が得られる。 A similar effect can be obtained even if the switching element used in the rectifier circuit is a transistor.
以上説明したように、本発明によれば、電力変
換装置において、トランスの巻線電圧を検出して
環流用スイツチング素子を駆動することにより、
環流用スイツチング素子がオンすべき全期間にわ
たつて該スイツチング素子がオンするのに必要な
電圧をゲートに印加できるためオン期間の全域に
わたつてオン電圧降下を低く押えることができ、
低損失な整流回路が構成できるという利点があ
る。 As explained above, according to the present invention, in a power conversion device, by detecting the winding voltage of the transformer and driving the circulating switching element,
Since the voltage necessary for the switching element to turn on can be applied to the gate throughout the entire period when the circulating switching element is to be turned on, the on-voltage drop can be kept low throughout the entire on period.
This has the advantage that a rectifier circuit with low loss can be constructed.
第１図は整流手段としてスイツチング素子を用
いるようにした電力変換装置の従来例を示す回路
図、第２図はその動作波形を示す波形図、第３図
は本発明の一実施例を示す回路図、第４図は第３
図におけるインバータ回路の入力、出力間の特性
説明図、第５図は第３図に示す回路の動作波形を
示す波形図、である。
符号説明 １……直流電源、２……トランジス
タ、３……帰還ダイオード、４……変換トラン
ス、５……整流用電界効果トランジスタ、６……
環流用電界効果トランジスタ、７……平滑用チヨ
ークコイル、８……平滑用コンデンサ、９……出
力端子、１０，１１……電界効果トランジスタの
寄生ダイオード、１２……インバータ回路、ａ…
…整流用電界効果トランジスタ５のゲート・ドレ
イン電圧、ｂ……整流用電界効果トランジスタ５
のソース・ドレイン電流、ｃ……整流用電界効果
トランジスタ５のソース・ドレイン電圧、ｄ……
環流用電界効果トランジスタ６のゲート・ドレイ
ン電圧、ｅ……環流用電界効果トランジスタ６の
ソース・ドレイン電流、ｆ……環流用電界効果ト
ランジスタ６のソース・ドレイン電圧、ｇ……変
換トランス４の巻線n2の電圧、ｈ……変換トラン
ス４の巻線n5の電圧。
Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional example of a power converter using a switching element as a rectifier, Fig. 2 is a waveform diagram showing its operating waveforms, and Fig. 3 is a circuit showing an embodiment of the present invention. Figure 4 is the third
FIG. 5 is a waveform chart showing operating waveforms of the circuit shown in FIG. 3. Explanation of symbols 1...DC power supply, 2...Transistor, 3...Feedback diode, 4...Conversion transformer, 5...Rectifying field effect transistor, 6...
Freewheeling field effect transistor, 7... Smoothing choke coil, 8... Smoothing capacitor, 9... Output terminal, 10, 11... Parasitic diode of field effect transistor, 12... Inverter circuit, a...
...gate-drain voltage of rectifying field effect transistor 5, b... rectifying field effect transistor 5
Source-drain current, c... Source-drain voltage of the rectifying field effect transistor 5, d...
Gate-drain voltage of the freewheeling field-effect transistor 6, e...source-drain current of the freewheeling field-effect transistor 6, f...source-drain voltage of the freewheeling field-effect transistor 6, g...turning of the conversion transformer 4 Voltage of wire n2 , h... Voltage of winding n5 of conversion transformer 4.
Claims (1)
回路をトランスの１次巻線に接続し、チヨークコ
イルと負荷の直列回路に第２のスイツチング素子
を並列に接続した回路における該スイツチング素
子の両端のうち一端を前記トランスの２次巻線の
一側に直接接続し、他端を第３のスイツチング素
子を介して前記２次巻線の他側に接続して成り、
前記第１のスイツチング素子を周期的に導通、非
導通にしたときに生じる前記トランスの２次巻線
出力電圧を、前記第３のスイツチング素子の導通
時には第２のスイツチング素子が非導通、前者が
非導通の時には後者が導通の如く、交互に動作さ
せることにより、整流、平滑して負荷に供給する
ようにした電力変換装置において、前記トランス
の巻線に生じる電圧を検出し、検出電圧が、前記
第１のスイツチング素子が導通しているときに前
記トランスの巻線に生じる電圧の極性とは逆極性
の電圧であるか、或いは零であるとき、前記第２
のスイツチング素子を導通させる手段を設けたこ
とを特徴とする電力変換装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の電力変換装置
において、前記第２および第３のスイツチング素
子が電界効果トランジスタであり、導通時にはソ
ースからドレインに電流が流れるように接続され
ていることを特徴とする電力変換装置。[Claims] 1. A circuit in which a series circuit of a DC voltage source and a first switching element is connected to the primary winding of a transformer, and a second switching element is connected in parallel to a series circuit of a choke coil and a load. One end of both ends of the switching element is directly connected to one side of the secondary winding of the transformer, and the other end is connected to the other side of the secondary winding via a third switching element,
The secondary winding output voltage of the transformer, which is generated when the first switching element is periodically made conductive and non-conductive, is changed so that when the third switching element is made conductive, the second switching element is made non-conductive, and the former is In a power conversion device, the voltage generated in the winding of the transformer is detected, and the detected voltage is When the voltage generated in the winding of the transformer when the first switching element is conductive has a polarity opposite to that of the voltage or is zero, the second switching element
1. A power conversion device comprising means for making a switching element conductive. 2. The power conversion device according to claim 1, wherein the second and third switching elements are field effect transistors, and are connected so that a current flows from the source to the drain when conductive. Power conversion equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5652182A JPS58175975A (en) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5652182A JPS58175975A (en) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | Power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58175975A JPS58175975A (en) | 1983-10-15 |
| JPH0125314B2 true JPH0125314B2 (en) | 1989-05-17 |
Family
ID=13029412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5652182A Granted JPS58175975A (en) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | Power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58175975A (en) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63257457A (en) * | 1987-04-14 | 1988-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | power circuit |
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-
1982
- 1982-04-07 JP JP5652182A patent/JPS58175975A/en active Granted
Also Published As
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| JPS58175975A (en) | 1983-10-15 |
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