JPH0191660A - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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JPH0191660A
JPH0191660A JP24961287A JP24961287A JPH0191660A JP H0191660 A JPH0191660 A JP H0191660A JP 24961287 A JP24961287 A JP 24961287A JP 24961287 A JP24961287 A JP 24961287A JP H0191660 A JPH0191660 A JP H0191660A
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稲生 清春
Yoshiaki Koide
小出 吉明
Kenji Arai
新居 健二
Yasunobu Iwata
岩田 靖信
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、複数のDC−DCコンバータを採用した直流
電源装置に係り、特にスイッチング周波数と同相のノイ
ズの低減に関する。
【従来の技術l 第11図は従来の直流電源装置の構成ブロック図である
。外部から商用電源を整流平滑化して得た直流電力や蓄
電池から供給される直流電力はフィルタを介して各DC
−DCコンバータに送られる。DC−DCコンバータは
所定のスイッチング周波数、例えば100kHzでスイ
ッチングしてトランスを介して所定の安定化した直流電
圧■0Ut1.2゜・・・、nを負荷に供給する。フィ
ルタはスイッチング周波数ISWに関連した信号(例え
ば、パルス性の信号であればスイッチング周波数/SW
の他、倍音2fsw、3 f sw、・・・、n/s+
sが離散的に存在する)が上流側に洩れるのを抑止する
もので、伝導性ノイズを低減し、併せてE M I (
e+ectro+aagnettc+nterlere
nCe)対策にもなっている。 各DC−DCコンバータを動作させる場合、スイッチン
グ周波数を同期させて使用し、ビートの発生を防止して
いる。 【発明が解決しようとする問題点】 しかし従来装置では、DC−DCコンバータが複数にな
るとノイズも増大するので、ノイズの大きさを一定値に
抑えるためには、フィルタの大きさがDC−D、Cコン
バータの数に比例して大きくする必要がある。するとフ
ィルタの部品代が高麗すると共に実装面積も大きくなる
問題点があった。 本発明はこのような問題点を解決したもので、スイッチ
ングに起因するノイズを低減させるためにコモンモード
ノイズを減らした直流電源装置を提供することを目的と
する。
【問題点を解決するための手段】
このような目的を達成する第1及び第2の発明は、一次
側が直流電源に接続され二次側が負荷に接続される複数
のトランスと、これらトランスのそれぞれの一次側に装
着されて制御信号によってオンオフされるスイッチ素子
と、これらのスイッチ素子を冷却する接地されたヒート
シンクと、このトランスの一次側と前記電源の間に挿入
されて6η記制御信号に関連した周波数成分を除(フィ
ルタとよりなる直流電源装置であって、次の構成とした
ものである。 即ち、第1の発明では、前記制御信号の同相で前記スイ
ッチ素子の一部をドライブし、逆相で前記スイッチ素子
の残りをドライブする制御回路を備えると共に、前記ス
イッチ素子と容量結合によって前記ヒートシンクを介し
てグランドに流れる制御信号に関連した周波数成分を、
同相と逆相とで減少させたことを特徴とするものである
。 また、第2の発明では、第1のスイッチ素子及び第2の
スイッチ素子のいずれか一方がオンとされ若しくはいず
れもオフの状態に制御されるハーフブリッジ型コンバー
タを所定の動作周波数で交互にドライブし、第3のスイ
ッチ素子を有する0n10nコンバータを当該動作周波
数の半分でドライブすると共に、これらコンバータの出
力信号周波数を当該動作周波数の半分で一致させると共
に互いに逆相で出力する制御信号を供給する制御回路を
備えると共に、前記スイッチ素子と容量結合によって前
記ヒートシンクを介してグランドに流れる制御信号に関
連した周波数成分を、これらコンバータを逆相で運転す
ることによって減少させたことを特徴とするものである
。 【作用] 第1及び第2の発明の構成要素はつぎの作用をする。ス
イッチ素子とヒートシンクの間に容量結合が存在するの
で、制御信号に関連した周波数成分がグランドに流れる
。 そこで第1の発明では、制御回路はスイッチ素子の一部
を同相でドライブし残部を逆相でドライブするので、グ
ランドに流れる制御信号に関連した周波数成分が打消さ
れて減少する。この結果、フィルタの能力が少なくて済
む。 また第2の発明は、ハーフブリッジ型コンバータとon
/ onコンバータを組み合わせた複数のDC−DCコ
ンバータに対して、出力信号が互いに逆相となるように
制御信号を出力している。 【実滴例ゴ 以下図面を用いて、本発明を説明する。 第1図は、第1の発明の第1の実施例を示す回路図であ
る。図において、10はハーフブリッジ型コンバータ、
20は整流平滑化回路で、ハーフブリッジ型コンバータ
1oに一対一に対応して2系統ある。30は制御回路で
、全体として入力電圧vinを安定化電圧■0ut1,
2として出力するDC−DCコンバータになっている。 40はスイッチング周波数ISWに関連した信号成分を
除去するフィルタで、ハーフブリッジ型コンバータでは
0.5fswが基本周波数になる。 次にハーフブリッジ型コンバータ10の詳細を説明する
。キャパシタC11の一端は入力電圧Vinの+側に接
続され、他端はキャパシタC12と接続されており、他
方キャパシタC12の他端は入力電圧Vinの一側に接
続されている。また、スイッチ素子5W11は例えばト
ランジスタで構成されており、このコレクタは入力電圧
Vinの+側に接続され、エミッタはスイッチ素子5W
12のコレクタと接続されており、他方スイッチ素子5
W12のエミッタは入力電圧vinの一側に接続されて
いる。スイッチ素子5W11,12のベースには制御回
路30よりオンオフ制御信号が供給される。さらに、ス
イッチ素子3W11,12は発熱するので冷却のためヒ
ートシンクH811,12が取付けられており、この間
には容量が形成ぎれる。この容量は宵生容渚とも呼ばれ
るもので、本発明者が測定したところでは、例えば40
pFになっている。スイッチ素子5WII、12のコレ
クタとエミッタの間に装着されたダイオード[) 11
.12は、電流の逆流を防止する目的を持っている。ト
ランスT1の一次側は、−端がスイッチ素子5W11.
12の接続点に、他端がキャパシタC1l、12の接続
点に結合している。トランスT1の二次側は整流平滑化
回路20に接続されて安定化電圧voutlを出力する
。 ハーフブリッジ型コンバータ10の第2の系統について
は、上記構成要素に付した添字11.12をそれぞれ2
1.22に読替え、トランスT1をT2に読替える。 このように構成された装置の動作を次に説明する。第2
図は信号位置を示す要部回路図、第3図は信号波形図で
、■〜■は制御回路30の制御信号、■〜■、はトラン
スT1.2の一端υ1.2の電位を示しており、目盛り
はスイッチング周波数fswに対応する時間<1//s
w)になっている。 ハーフブリッジ型コンバータの一方のスイッチ素子5W
11.12は制御回路3oの制御信号に従い交互にオン
されるもので、出力信号は同相(逆相で駆動される相手
のコンバータとの関係でこういう)でドライブされてい
る。ハーフブリッジ型コンバータの他方のスイッチ素子
5W21.22は制御回路3oの制御信号に対して交互
にオンされるもので、出力信号が逆相で駆動されている
。このようにするために、スイッチ素子5W11.22
のオン可能な区間は同じであり、これと相反する区間で
スイッチ素子S W 12.21のオンが可能になって
いる。この結果、トランスT1のスイッチ素子5W11
.12側の端子電圧v1と、トランスT2のスイッチ素
子5W21.22側の端子電圧v2とは逆相になる。 第2図に示すように、スイッチ素子5W11.12とヒ
ートシンクト+81の間にはキャパシタC1が存在し、
容量結合によってスイッチング周波数の半分0.5fs
wの信号(atがグランドに流れる。同様にして、スイ
ッチ素子5W21,22とヒートシンクH82の間には
キャパシタC2が存在し、容量結合によってスイッチン
グ周波数の半分0,5fswの信号Jc2がグランドに
流れる。そこで、グランドに流れるコモン電流1 co
wは次式で与えられる。 Icom −ic1+ Ic2           
(1)第3図■、■で示すように逆相なので、コモン電
流i con+は減少する。 第4図は第1の発明の第2の実施例を示す要部回路図で
、各DC−DCコンバータがon10nコンバータ形式
のものを示している。第5図は第4図の装置の制御状態
の説明をする波形図で、(A>は同相運転、(B)は逆
相運転を示している。 on/ onコンバータ形式ではトランスとスイッチ素
子SWとが一対−になっている。そこで2個のコンバー
タを同期運転する場合に比べて、逆相運転する場合はス
イッチ素子SWとヒートシンクH8の間の容量結合に起
因するコモン電流IC0nlを減少させることができる
。尚、出力信号の周波数はスイッチング周波数fswと
一致している。 第6図は第2の発明の実施例を示す要部回路図で、一方
がハーフブリッジ型コンバータ、他方がon/ onコ
ンバータの場合を示している。出力信号の周波数がスイ
ッチング周波数/SWを基準とすると、ハーフブリッジ
型コンバータは半分の周波数、on/ onコンバータ
は同一周波数になっており、互いに相違する。そこで、
制御回路の供給する制御信号はハーフブリッジ型コンバ
ータを構成するスイッチ素子5W11.12については
交互にオンすると共に、 on10nコンバータについ
ては本来のスイッチング周波数/SWの半分でスイッチ
素子SW2を駆動する。 第7図は出力波形の説明図である。出力波形はスイッチ
ング周波数の半分0.5fswになっている。 そこで、コンバータの間で逆相とするために、スイッチ
素子5W11をオンするタイミングでスイッチ素子’S
 W 2をオンしている。 第8図は第1及び第2の発明の他の実施例を示す構成ブ
ロック図である。第1図から第7図までの実施例ではD
C−DCコンバータが2個の場合を示しているが、3個
以上であっても同様にできる。この場合には、同相駆動
のDC−DCコンバータと逆相駆動のDC−DCコンバ
ータの2組に区分する。この区分けは、好ましくはコモ
ン電流Icalを最小にするように選択する。例えば、
I Ol> I c2> I 03とすると、第1相を
)clとし、第2組をIC2及び[3とするのが良い。 容量結合に基づく電流1cは、スイッチング周波数/S
W及びスイッチ素子SWとヒートシンク+−+Sの間の
容量で定まる。 次に、本発明者が具体的な装置に付いて実験した結果を
示す。第9図はドライブ位相とノイズ発生量の関係図で
ある。ここでは250Wの0C−OCコンバータを置台
用いており、同相ドライブをA1逆相ドライブを8で表
示し、単体運転との比較で示している。第10図は周波
数別のノイズの測定結果で、ドライブBをドライブAと
比較すると、基本波ではノイズレベルが13d B少な
くなっており、二次波では効果がないが、3次以上の高
次波についても4〜8dB減少している。 【発明の効果1 以上説明したように、第1及び第2の発明によれば次の
効果がある。 (1)   ?!数のDC−DCコンバータで発生する
コモン電流1 conを、各出力信号が逆相となるよう
にドライブしているので、小さくすることができる。 (2)   ノイズが低減されるので、フィルタを小型
化でき、部品コストが低廉で済む。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1の発明のハーフブリッジ型コンバータへ
の実施例を示す回路図、第2図は信号位置を示す要部回
路図、第3図は信号波形図である。 第4図は第1の発明のon/ onコンバータへの実施
例を示す要部回路図、第5図は第4図の装置の制御状態
の説明をする波形図である。 第6図は第2の発明の実施例を示す要部回路図で、一方
がハーフブリッジ型コンバータ、他方がon/ onコ
ンバータの場合を示しており、第7図は出力波形の説明
図である。第8図はその他の実施例の構成ブロック図、
第9図はドライブ位相とノイズ発生間のm検図、第10
図は実験結果の一例である。  。 第11図は従来装置の回路図である。 C・・・キャパシタ若しくは結合容量、H8・・・ヒー
トシンク、SW・・・スイッチ素子、■・・・トランス
、I cow・・・コモン電流。 区 琺 酷 隠 ≦ S 〜   、、11 5   ′>

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一次側が直流電源に接続され二次側が負荷に接続
    される複数のトランスと、これらトランスのそれぞれの
    一次側に装着されて制御信号によってオンオフされるス
    イッチ素子と、これらのスイッチ素子を冷却する接地さ
    れたヒートシンクと、このトランスの一次側と前記電源
    の間に挿入されて前記制御信号に関連した周波数成分を
    除くフィルタとよりなる直流電源装置であつて、 前記制御信号の同相で前記スイッチ素子の一部をドライ
    ブし、逆相で前記スイッチ素子の残りをドライブする制
    御回路を備えると共に、 前記スイッチ素子と容量結合によって前記ヒートシンク
    を介してグランドに流れる制御信号に関連した周波数成
    分を、同相と逆相とで減少させたことを特徴とする直流
    電源装置。(2)一次側が直流電源に接続され二次側が
    負荷に接続される複数のトランスと、これらトランスの
    それぞれの一次側に装着されて制御信号によつてオンオ
    フされるスイッチ素子と、これらのスイッチ素子を冷却
    する接地されたヒートシンクと、このトランスの一次側
    と前記電源の間に挿入されて前記制御信号に関連した周
    波数成分を除くフィルタとよりなる直流電源装置であつ
    て、 第1のスイッチ素子及び第2のスイッチ素子のいずれか
    一方がオンとされ若しくはいずれもオフの状態に制御さ
    れるハーフブリッジ型コンバータを所定の動作周波数で
    交互にドライブし、第3のスイッチ素子を有するon/
    onコンバータを当該動作周波数の半分でドライブする
    と共に、これらコンバータの出力信号周波数を当該動作
    周波数の半分で一致させると共に互いに逆相で出力する
    制御信号を供給する制御回路を備えると共に、 前記スイッチ素子と容量結合によつて前記ヒートシンク
    を介してグランドに流れる制御信号に関連した周波数成
    分を、これらコンバータを逆相で運転することによつて
    減少させたことを特徴とする直流電源装置。
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