JPH0740787B2 - 直列共振コンバ−タ - Google Patents
直列共振コンバ−タInfo
- Publication number
- JPH0740787B2 JPH0740787B2 JP61181771A JP18177186A JPH0740787B2 JP H0740787 B2 JPH0740787 B2 JP H0740787B2 JP 61181771 A JP61181771 A JP 61181771A JP 18177186 A JP18177186 A JP 18177186A JP H0740787 B2 JPH0740787 B2 JP H0740787B2
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- JP
- Japan
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- series resonance
- series
- resonance
- loop
- resonance loop
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は直流電圧を負荷に必要な直流電圧に変換する
直列共振直列共振コンバータに関するものである。
直列共振直列共振コンバータに関するものである。
「従来の技術」 直流電圧を異なった極性あるいは異なった電圧値に変換
する場合に直列共振コンバータが使用されている。直列
共振コンバータは、インダクタ及びキャパシタの直列共
振回路と、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ
等の半導体スイッチと、ダイオードにより構成され、半
導体スイッチを交互にオン、オフさせることにより共振
電流を流し、その共振電流を整流、平滑して再び直流電
圧を得るコンバータである。
する場合に直列共振コンバータが使用されている。直列
共振コンバータは、インダクタ及びキャパシタの直列共
振回路と、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ
等の半導体スイッチと、ダイオードにより構成され、半
導体スイッチを交互にオン、オフさせることにより共振
電流を流し、その共振電流を整流、平滑して再び直流電
圧を得るコンバータである。
共振電流は一般に正弦波状の波形となり、一定時間経過
後、自然に零となるため、半導体スイッチを強制的にオ
フさせる必要がなく、またスイッチ素子のターンオン時
に流れる電流もゆるやかに増加することからスイッチン
グ損失は原理的に存在せず、高効率化、低雑音化及び小
形、軽量化の効果が期待できる。
後、自然に零となるため、半導体スイッチを強制的にオ
フさせる必要がなく、またスイッチ素子のターンオン時
に流れる電流もゆるやかに増加することからスイッチン
グ損失は原理的に存在せず、高効率化、低雑音化及び小
形、軽量化の効果が期待できる。
第４図は従来の直列共振コンバータを示す（例えば、R.
J.KING:Modeling The Full−Bridge Series−Resonant
Power Converter,IEEE Trans on AE,AES−18,No.4 JULY
1982）。
J.KING:Modeling The Full−Bridge Series−Resonant
Power Converter,IEEE Trans on AE,AES−18,No.4 JULY
1982）。
第４図において、スイッチ素子としてのトランジスタよ
りなる半導体スイッチ11,14を同時にオンすると、直流
電源23より半導体スイッチ11−整流回路24−負荷30（こ
れと並列のキャパシタ29）−整流回路24−キャパシタ21
−インダクタ22−半導体スイッチ14の第１の共振ループ
l1に直列共振電流が流れる。インダクタ22のインダクタ
ンスをL0,キャパシタ21のキャパシタンスをC0,キャパシ
タ29のキャパシタンススをCtとすると、Ct≫C0とされて
いるから前記直列共振電流は流れはじめてから 時間後に零となり、その時のキャパシタ21は直流電源と
逆極性で２倍の大きさの電圧値に充電される。
りなる半導体スイッチ11,14を同時にオンすると、直流
電源23より半導体スイッチ11−整流回路24−負荷30（こ
れと並列のキャパシタ29）−整流回路24−キャパシタ21
−インダクタ22−半導体スイッチ14の第１の共振ループ
l1に直列共振電流が流れる。インダクタ22のインダクタ
ンスをL0,キャパシタ21のキャパシタンスをC0,キャパシ
タ29のキャパシタンススをCtとすると、Ct≫C0とされて
いるから前記直列共振電流は流れはじめてから 時間後に零となり、その時のキャパシタ21は直流電源と
逆極性で２倍の大きさの電圧値に充電される。
このため今度は、第１の共振ループl1に含まれ、半導体
スイッチ11,14とそれぞれ並列ダイオード15,18が導通
し、前記直列共振電流とは逆方向の直列共振電流が流れ
る。この電流もインダクタ22とキャパシタ21の共振電流
となるから、 時間後に零となり、その時のキャパシタ21は直流電源と
逆極性で負荷電圧の２倍まで減少し、動作の半周期は終
了する。
スイッチ11,14とそれぞれ並列ダイオード15,18が導通
し、前記直列共振電流とは逆方向の直列共振電流が流れ
る。この電流もインダクタ22とキャパシタ21の共振電流
となるから、 時間後に零となり、その時のキャパシタ21は直流電源と
逆極性で負荷電圧の２倍まで減少し、動作の半周期は終
了する。
次に半導体スイッチ13,12を同時にオンさせることによ
り、直流電源23より半導体スイッチ13−インダクタ22−
キャパシタ21−整流回路24−負荷30（キャパシタ29）−
整流回路24−半導体スイッチ12の第２の共振ループl2に
直列共振電流が流れる同様のモードが生じ、この半周期
は終了する。
り、直流電源23より半導体スイッチ13−インダクタ22−
キャパシタ21−整流回路24−負荷30（キャパシタ29）−
整流回路24−半導体スイッチ12の第２の共振ループl2に
直列共振電流が流れる同様のモードが生じ、この半周期
は終了する。
第４図の従来の直列共振コンバータにおいて、整流回路
24を通して負荷30側へ伝達される電流は、半導体スイッ
チ素子をオン・オフさせる周波数とキャパシタ21のキ
ャパシタンスC0に比例するため、負荷30の抵抗値をＲと
すると負荷電圧は、,C0,Rに比例することとなる。
24を通して負荷30側へ伝達される電流は、半導体スイッ
チ素子をオン・オフさせる周波数とキャパシタ21のキ
ャパシタンスC0に比例するため、負荷30の抵抗値をＲと
すると負荷電圧は、,C0,Rに比例することとなる。
従って、負荷抵抗値Ｒが変化する場合に、負荷電圧を一
定に保持するための制御は、またはC0のいずれかを制
御することにより可能となるが、C0を連続的に制御する
ことは現在のところ困難である。従って一般に負荷が変
動した場合でも負荷電圧を一定値に保持するためには動
作周波数を制御することにより行っている。
定に保持するための制御は、またはC0のいずれかを制
御することにより可能となるが、C0を連続的に制御する
ことは現在のところ困難である。従って一般に負荷が変
動した場合でも負荷電圧を一定値に保持するためには動
作周波数を制御することにより行っている。
従って負荷抵抗値Ｒの値が増加した場合には動作周波数
を比例して減少させるが、軽負荷時には動作周波数
が可聴周波数となり、騒音が発生するという問題があっ
た。
を比例して減少させるが、軽負荷時には動作周波数
が可聴周波数となり、騒音が発生するという問題があっ
た。
この発明の目的は無負荷から全負荷まで定電圧制御を行
う場合、動作周波数の変化範囲を少なくするとともに最
低動作周波数をクランプできる直列共振コンバータを提
供することにある。
う場合、動作周波数の変化範囲を少なくするとともに最
低動作周波数をクランプできる直列共振コンバータを提
供することにある。
「問題点を解決するための手段」 この発明では上記の問題を解決するため、第１スイッチ
素子及び第２スイッチ素子を有する第１直列共振ループ
と、第３スイッチ素子及び第４スイッチ素子を有する第
２直列共振ループと、これら第１直列共振ループ及び第
２直列共振ループに共通に挿入された整流回路と、上記
第１、第２スイッチ素子の制御により上記第１直列共振
ループに電流を流し、上記第３、第４スイッチ素子の制
御により上記第２直列共振ループに電流を流す直流電源
手段と、上記第１直列共振ループ、上記第２直列共振ル
ープに挿入され、これら第１、第２直列共振ループの直
列共振周波数よりも十分低い可聴周波数以上をもつ並列
共振手段とを具備し、整流回路の整流出力が供給される
負荷の電圧がほぼ一定になるように、第１、第２スイッ
チ素子及び第３、第４スイッチ素子を制御する周波数が
制御される。
素子及び第２スイッチ素子を有する第１直列共振ループ
と、第３スイッチ素子及び第４スイッチ素子を有する第
２直列共振ループと、これら第１直列共振ループ及び第
２直列共振ループに共通に挿入された整流回路と、上記
第１、第２スイッチ素子の制御により上記第１直列共振
ループに電流を流し、上記第３、第４スイッチ素子の制
御により上記第２直列共振ループに電流を流す直流電源
手段と、上記第１直列共振ループ、上記第２直列共振ル
ープに挿入され、これら第１、第２直列共振ループの直
列共振周波数よりも十分低い可聴周波数以上をもつ並列
共振手段とを具備し、整流回路の整流出力が供給される
負荷の電圧がほぼ一定になるように、第１、第２スイッ
チ素子及び第３、第４スイッチ素子を制御する周波数が
制御される。
従来は定電圧制御を行う場合軽負荷時には動作周波数を
低くして負荷電流の増加をおさえる必要があり、このた
め動作周波数が可聴周波数帯に入り、騒音を発生すると
いう問題があったが、この発明では軽負荷時において動
作周波数が可聴周波数帯に入る前記並列共振手段が共振
し、そのインピーダンスが著しく大きくなって負荷電流
がおさえられ、無騒音化が達成できる。
低くして負荷電流の増加をおさえる必要があり、このた
め動作周波数が可聴周波数帯に入り、騒音を発生すると
いう問題があったが、この発明では軽負荷時において動
作周波数が可聴周波数帯に入る前記並列共振手段が共振
し、そのインピーダンスが著しく大きくなって負荷電流
がおさえられ、無騒音化が達成できる。
「実施例」 第１図はこの発明の第１の実施例を示す回路図である。
この例において並列共振手段31がキャパシタ32,インダ
クタ33とで構成され、この並列共振手段31は、整流回路
24、キャパシタ21、インダクタ22と直列に接続されて、
第１直列共振ループl1と第２直列共振ループl2とに共通
に設けられた場合である。その他第４図と同一符号は同
一部分を示す。
この例において並列共振手段31がキャパシタ32,インダ
クタ33とで構成され、この並列共振手段31は、整流回路
24、キャパシタ21、インダクタ22と直列に接続されて、
第１直列共振ループl1と第２直列共振ループl2とに共通
に設けられた場合である。その他第４図と同一符号は同
一部分を示す。
並列共振手段31のキャパシタ32のキャパシタンスを
Ｃｍ，インダクタ33のインダクタンスをＩｍとすれば、
並列共振手段31の共振周波数 を、キャパシタ21,インダクタ22で構成される直列共振
回路の共振周波数 より低く設定し、２をコンバータの最低動作周波数と
し、この２は可聴周波数より高くする。並列共振手段
31のインピーダンスは、動作周波数が共振周波数２の
で最大となり動作周波数が２より高くなると急減す
る。
Ｃｍ，インダクタ33のインダクタンスをＩｍとすれば、
並列共振手段31の共振周波数 を、キャパシタ21,インダクタ22で構成される直列共振
回路の共振周波数 より低く設定し、２をコンバータの最低動作周波数と
し、この２は可聴周波数より高くする。並列共振手段
31のインピーダンスは、動作周波数が共振周波数２の
で最大となり動作周波数が２より高くなると急減す
る。
今第１図において半導体スイッチ11,14を同時オンする
と従来の直列共振コンバータ（第４図）と同様に第１の
共振ループl1により、直列共振電流が流れるが、この実
施例ではl1の中に並列共振手段31が含まれるため、直列
共振電流の大きさが動作周波数により大きく変化でき
る。すなわち、動作周波数が並列共振手段31の共振周波
数より充分に高い場合には並列共振手段31のインピーダ
ンスが充分に低いため、直列共振電流の大きさは第４図
に示した従来回路のそれとはほぼ同等となる。しかし、
動作周波数が並列共振手段31の共振周波数に近づくと並
列共振手段31のインピーダンスが急増するため、直列共
振電流の大きさは急減する。
と従来の直列共振コンバータ（第４図）と同様に第１の
共振ループl1により、直列共振電流が流れるが、この実
施例ではl1の中に並列共振手段31が含まれるため、直列
共振電流の大きさが動作周波数により大きく変化でき
る。すなわち、動作周波数が並列共振手段31の共振周波
数より充分に高い場合には並列共振手段31のインピーダ
ンスが充分に低いため、直列共振電流の大きさは第４図
に示した従来回路のそれとはほぼ同等となる。しかし、
動作周波数が並列共振手段31の共振周波数に近づくと並
列共振手段31のインピーダンスが急増するため、直列共
振電流の大きさは急減する。
次に半導体スイッチ13,12を同時にオンさせることによ
り第２の共振ループl2に直列共振電流が流れ、この電流
も上記l1により流れる直列共振電流と同様に動作周波数
により大きく変化する。従って２付近においては動作
周波数をわずかに変えることにより、直列共振電流を大
幅に変化させることが可能となり、出力電圧を制御する
ことができる。
り第２の共振ループl2に直列共振電流が流れ、この電流
も上記l1により流れる直列共振電流と同様に動作周波数
により大きく変化する。従って２付近においては動作
周波数をわずかに変えることにより、直列共振電流を大
幅に変化させることが可能となり、出力電圧を制御する
ことができる。
第２図はこの発明の第２の実施例を示す回路図で、直流
入力と直流出力とを直流的に絶縁するためにトランス34
を使った直列共振コンバータにこの発明を適用したもの
である。すなわちトランス34の一次側が並列共振手段3
1,キャパシタ21,インダクタ22と直列に接続され、トラ
ンス34の二次側は整流回路24の交流側入力端子と接続さ
れる。この第２の実施例による動作は第１図に示した第
１の実施例による動作と同一であるため説明は省略す
る。この第２の実施例によれば入力側と出力側とを直流
的に絶縁でき、かつトランス34の巻数n1/n2により出力
電圧を自由に設定できる。
入力と直流出力とを直流的に絶縁するためにトランス34
を使った直列共振コンバータにこの発明を適用したもの
である。すなわちトランス34の一次側が並列共振手段3
1,キャパシタ21,インダクタ22と直列に接続され、トラ
ンス34の二次側は整流回路24の交流側入力端子と接続さ
れる。この第２の実施例による動作は第１図に示した第
１の実施例による動作と同一であるため説明は省略す
る。この第２の実施例によれば入力側と出力側とを直流
的に絶縁でき、かつトランス34の巻数n1/n2により出力
電圧を自由に設定できる。
第３図はこの発明の第３の実施例を示し、並列共振手段
41,42を各直列共振ループl1,l2にそれぞれ各別に挿入し
た場合である。
41,42を各直列共振ループl1,l2にそれぞれ各別に挿入し
た場合である。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明は並列共振手段を整流回路
の交流側端子と直列に接続したので、負荷電流の変化に
対して動作周波数の変化範囲を狭くすることができ、直
列共振コンバータを可聴領域以上の周波数で動作させる
ことが可能となり、無騒音の直列共振コンバータが実現
できる利点がある。
の交流側端子と直列に接続したので、負荷電流の変化に
対して動作周波数の変化範囲を狭くすることができ、直
列共振コンバータを可聴領域以上の周波数で動作させる
ことが可能となり、無騒音の直列共振コンバータが実現
できる利点がある。
第１図はこの発明の第１の実施例を示す回路図、第２図
はこの発明の第２の実施例を示す回路図、第３図はこの
発明の第３の実施例を示す回路図、第４図は従来の直列
共振コンバータを示す回路図である。 11,12,13,14:半導体スイッチ、15,16,17,18,25,26,27,2
8:ダイオード、23:直流電源、22,33:インダクタ、21,2
9,32:キャパシタ、24:整流回路、30:負荷、31,41,42:並
列共振手段、l1:第１の共振ループ、l2:第２の共振ルー
プ、34:トランス。
はこの発明の第２の実施例を示す回路図、第３図はこの
発明の第３の実施例を示す回路図、第４図は従来の直列
共振コンバータを示す回路図である。 11,12,13,14:半導体スイッチ、15,16,17,18,25,26,27,2
8:ダイオード、23:直流電源、22,33:インダクタ、21,2
9,32:キャパシタ、24:整流回路、30:負荷、31,41,42:並
列共振手段、l1:第１の共振ループ、l2:第２の共振ルー
プ、34:トランス。
Claims (1)
- 【請求項１】第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を
有する第１直列共振ループと、第３スイッチ素子及び第
４スイッチ素子を有する第２直列共振ループと、 これら第１直列共振ループ及び第２直列共振ループに共
通に挿入された整流回路と、 上記第１、第２スイッチ素子の制御により上記第１直列
共振ループに電流を流し、上記第３、第４スイッチ素子
の制御により上記第２直列共振ループに電流を流す直流
電源手段と、 上記第１直列共振ループ、上記第２直列共振ループに挿
入され、これら第１、第２直列共振ループの直列共振周
波数よりも十分低い可聴周波数以上の共振周波数をもつ
並列共振手段と、 上記整流回路の整流出力が供給される負荷の電圧がほぼ
一定になるように、上記第１、第２スイッチ素子及び上
記第３、第４スイッチ素子の制御周波数を制御する手段
と、 を具備する直列共振コンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181771A JPH0740787B2 (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 直列共振コンバ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181771A JPH0740787B2 (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 直列共振コンバ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6339464A JPS6339464A (ja) | 1988-02-19 |
| JPH0740787B2 true JPH0740787B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=16106597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61181771A Expired - Fee Related JPH0740787B2 (ja) | 1986-08-01 | 1986-08-01 | 直列共振コンバ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740787B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58123369A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 定電圧電源装置 |
-
1986
- 1986-08-01 JP JP61181771A patent/JPH0740787B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6339464A (ja) | 1988-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |