JPH08266039A - 直流安定化電源装置 - Google Patents
直流安定化電源装置Info
- Publication number
- JPH08266039A JPH08266039A JP7064085A JP6408595A JPH08266039A JP H08266039 A JPH08266039 A JP H08266039A JP 7064085 A JP7064085 A JP 7064085A JP 6408595 A JP6408595 A JP 6408595A JP H08266039 A JPH08266039 A JP H08266039A
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- JP
- Japan
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- power supply
- switching means
- pass filter
- stabilized
- choke coil
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力電圧を広範囲に変化させることができ、
且つ、効率良く、安定的な動作を可能とした直流安定化
電源装置を提供する。 【構成】 従来から知られている降圧型DC−DCコン
バータのフライホイールダイオードおよびスイッチング
素子を、それぞれ相補的に開閉し且つ双方向への電流通
過を可能としたスイッチング素子(SW1,SW2)に
置き替え、しかもブリーダ回路を削除する。負荷電流が
減少していきチョークコイルLの臨界電流値以下になっ
たとしても、第1および第2のスイッチング素子SW
1,SW2には双方向の電流が流れるため、ローパスフ
ィルタに含まれるチョークコイルLに流れる電流は不連
続とならない。
且つ、効率良く、安定的な動作を可能とした直流安定化
電源装置を提供する。 【構成】 従来から知られている降圧型DC−DCコン
バータのフライホイールダイオードおよびスイッチング
素子を、それぞれ相補的に開閉し且つ双方向への電流通
過を可能としたスイッチング素子(SW1,SW2)に
置き替え、しかもブリーダ回路を削除する。負荷電流が
減少していきチョークコイルLの臨界電流値以下になっ
たとしても、第1および第2のスイッチング素子SW
1,SW2には双方向の電流が流れるため、ローパスフ
ィルタに含まれるチョークコイルLに流れる電流は不連
続とならない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、降圧型DC−DCコン
バータを備えた直流安定化電源装置に関するものであ
る。
バータを備えた直流安定化電源装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来から知られている降圧型D
C−DCコンバータを示す。本図において、Ei は直流
電源、SW1はスイッチング素子、LおよびCはLC型
ローパスフィルタを形成するためのチョークコイルおよ
びコンデンサ、Dはスイッチング素子SW1をOFFし
たときに生じる逆起電力を還流させるためのフライホイ
ールダイオード、RB は負荷の変動に対応して安定的な
出力を得るためのブリーダ抵抗である。
C−DCコンバータを示す。本図において、Ei は直流
電源、SW1はスイッチング素子、LおよびCはLC型
ローパスフィルタを形成するためのチョークコイルおよ
びコンデンサ、Dはスイッチング素子SW1をOFFし
たときに生じる逆起電力を還流させるためのフライホイ
ールダイオード、RB は負荷の変動に対応して安定的な
出力を得るためのブリーダ抵抗である。
【0003】また図6は、図5に示した回路の動作を説
明するための波形図である。
明するための波形図である。
【0004】このような降圧型DC−DCコンバータに
おいては、負荷電流I0 が少なくなり、チョークコイル
Lの臨界電流値以下になると、チョークコイルLの電流
ILが不連続になる(図6参照)。このとき、出力電圧
E0 を一定に保つためには、スイッチング素子SW1の
ON時間を短くしてONデューティを狭くする必要があ
る。
おいては、負荷電流I0 が少なくなり、チョークコイル
Lの臨界電流値以下になると、チョークコイルLの電流
ILが不連続になる(図6参照)。このとき、出力電圧
E0 を一定に保つためには、スイッチング素子SW1の
ON時間を短くしてONデューティを狭くする必要があ
る。
【0005】しかし、ON時間を短くするのには限界が
あるため、実際にはスイッチング動作が間欠的になる現
象(間欠スイッチング動作)が発生する場合がある。こ
のとき音がしたり、出力リップルが大きくなったり、通
常より低い周波数のノイズが発生したりする問題点があ
る。
あるため、実際にはスイッチング動作が間欠的になる現
象(間欠スイッチング動作)が発生する場合がある。こ
のとき音がしたり、出力リップルが大きくなったり、通
常より低い周波数のノイズが発生したりする問題点があ
る。
【0006】また、出力電圧E0 を広範囲に変化させる
とき、例えば0Vから10Vまで変化させるときには、
上述した問題点が顕著になるため、出力電圧E0 を広範
囲に変化させる直流安定化電源装置には技術的な困難が
伴っていた。
とき、例えば0Vから10Vまで変化させるときには、
上述した問題点が顕著になるため、出力電圧E0 を広範
囲に変化させる直流安定化電源装置には技術的な困難が
伴っていた。
【0007】そこで、このような間欠スイッチング動作
を防止するため、図5に示した従来例では、負荷と並列
にブリーダ抵抗RB (または、可変ブリーダ回路:図示
せず)を接続しておき、負荷の大小によっても、負荷電
流が所定値以下に下がらないようにしている。
を防止するため、図5に示した従来例では、負荷と並列
にブリーダ抵抗RB (または、可変ブリーダ回路:図示
せず)を接続しておき、負荷の大小によっても、負荷電
流が所定値以下に下がらないようにしている。
【0008】また、チョークコイルの臨界電流値を小さ
くするためには、図7に示すように、2個のチョークコ
イルL1,L2を直列に接続することが知られている。
すなわち、第1のチョークコイルL1には低電流・高イ
ンダクタンス特性を、第2のチョークコイルL2には高
電流・低インダクタンス特性を持たせる(図8参照)こ
とにより、チョークコイルの臨界電流値を低下させるも
のである。
くするためには、図7に示すように、2個のチョークコ
イルL1,L2を直列に接続することが知られている。
すなわち、第1のチョークコイルL1には低電流・高イ
ンダクタンス特性を、第2のチョークコイルL2には高
電流・低インダクタンス特性を持たせる(図8参照)こ
とにより、チョークコイルの臨界電流値を低下させるも
のである。
【0009】さらに、チョークコイル単体の特性とし
て、流れる電流が小さいときに大きなインダクタンスが
得られるものを選択することにより、チョークコイルの
臨界電流値を下げることも可能である。
て、流れる電流が小さいときに大きなインダクタンスが
得られるものを選択することにより、チョークコイルの
臨界電流値を下げることも可能である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブリー
ダ抵抗RB を用いる図5の従来例では、無駄な電力がブ
リーダ抵抗で消費されるので、効率が悪くなるという欠
点がある。
ダ抵抗RB を用いる図5の従来例では、無駄な電力がブ
リーダ抵抗で消費されるので、効率が悪くなるという欠
点がある。
【0011】また、図7に示した従来例では、電流の値
によりチョークコイルの特性が変化するので(図8参
照)、チョークコイルとコンデンサとの関係が変化し、
出力電圧E0 を安定化するための制御系(図示せず)が
不安定になるという問題が存在し、前述の動作上の諸問
題が発生する。
によりチョークコイルの特性が変化するので(図8参
照)、チョークコイルとコンデンサとの関係が変化し、
出力電圧E0 を安定化するための制御系(図示せず)が
不安定になるという問題が存在し、前述の動作上の諸問
題が発生する。
【0012】また、どちらの場合にも、負荷電流I0 が
臨界電流値以下になる場合があると、上記と同様に出力
を安定化する制御系が不安定になる可能性がある。
臨界電流値以下になる場合があると、上記と同様に出力
を安定化する制御系が不安定になる可能性がある。
【0013】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、
出力電圧を広範囲に変化させることができ、且つ、効率
良く、安定的な動作を可能とした直流安定化電源装置を
提供することにある。
出力電圧を広範囲に変化させることができ、且つ、効率
良く、安定的な動作を可能とした直流安定化電源装置を
提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、直流電源部と第1のスイッチング手段
とローパスフィルタとを縦続接続して成る降圧型DC−
DCコンバータを備えた直流安定化電源装置であって、
前記第1のスイッチング手段の出力端と前記ローパスフ
ィルタの入力端との共通接続点に第2のスイッチング手
段の一端を接続すると共に、該第2のスイッチング手段
の他端を前記ローパスフィルタおよび前記直流電源部の
コモンラインに接続し、前記第1および第2のスイッチ
ング手段を相補的に開閉せしめる構成とする(図1参
照)。
めに、本発明は、直流電源部と第1のスイッチング手段
とローパスフィルタとを縦続接続して成る降圧型DC−
DCコンバータを備えた直流安定化電源装置であって、
前記第1のスイッチング手段の出力端と前記ローパスフ
ィルタの入力端との共通接続点に第2のスイッチング手
段の一端を接続すると共に、該第2のスイッチング手段
の他端を前記ローパスフィルタおよび前記直流電源部の
コモンラインに接続し、前記第1および第2のスイッチ
ング手段を相補的に開閉せしめる構成とする(図1参
照)。
【0015】ここで、前記第1および第2のスイッチン
グ手段として、バイポーラまたは電界効果トランジスタ
と、該トランジスタのコレクタ・エミッタ間またはドレ
イン・ソース間にそれぞれ並列接続したダイオードとを
用いることにより、双方向の電流通過を可能にすること
ができる(図3参照)。
グ手段として、バイポーラまたは電界効果トランジスタ
と、該トランジスタのコレクタ・エミッタ間またはドレ
イン・ソース間にそれぞれ並列接続したダイオードとを
用いることにより、双方向の電流通過を可能にすること
ができる(図3参照)。
【0016】あるいは、前記第1および第2のスイッチ
ング手段として、2重拡散型の電力増幅用MOS FE
Tと、該FETのドレイン・ソース間に存在する内蔵ダ
イオードを用いることにより、双方向の電流通過を可能
にすることができる(図4参照)。
ング手段として、2重拡散型の電力増幅用MOS FE
Tと、該FETのドレイン・ソース間に存在する内蔵ダ
イオードを用いることにより、双方向の電流通過を可能
にすることができる(図4参照)。
【0017】
【作用】本発明の上記構成によれば、負荷電流が減少し
ていきチョークコイルの臨界電流値以下になったとして
も、第1および第2のスイッチング手段には双方向の電
流(図2に示す通り、+および−のI1 ,I2 )が流れ
るため、ローパスフィルタに含まれるチョークコイルに
流れる電流は不連続とならない(図2に示すIL参照:
図6に示した従来のIL と異なりIL =0とはならな
い)。
ていきチョークコイルの臨界電流値以下になったとして
も、第1および第2のスイッチング手段には双方向の電
流(図2に示す通り、+および−のI1 ,I2 )が流れ
るため、ローパスフィルタに含まれるチョークコイルに
流れる電流は不連続とならない(図2に示すIL参照:
図6に示した従来のIL と異なりIL =0とはならな
い)。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【0019】実施例1 図1は、本発明の第1の実施例による降圧型DC−DC
コンバータを示す。本実施例では、2つのスイッチング
素子SW1およびSW2を備えており、これらスイッチ
ング素子は相補的に(すなわち、逆相関係で)開閉され
る。なお、直流電源Ei 、ローパスフィルタを形成する
チョークコイルLおよびコンデンサCは、図5に示した
従来例と同様である。
コンバータを示す。本実施例では、2つのスイッチング
素子SW1およびSW2を備えており、これらスイッチ
ング素子は相補的に(すなわち、逆相関係で)開閉され
る。なお、直流電源Ei 、ローパスフィルタを形成する
チョークコイルLおよびコンデンサCは、図5に示した
従来例と同様である。
【0020】図2は、図1に示した回路の動作を示す波
形図である。この図2と図6(従来例の波形図)とを比
較することから明らかなように、本実施例では負荷電流
I0の減少に伴って、2つのスイッチング素子SW1,
SW2に流れる相補的な電流I1 ,I2 も徐々に減少し
ていく。しかしながら、チョークコイルLの臨界電流値
以下になった場合にも、これらの電流I1 ,I2 は正ま
たは負の方向に変化するため、チョークコイルLに流れ
る電流IL も正または負の微小電流値を採り、不連続と
はならない。他方、図6に示した従来例では、負荷電流
I0 の減少に伴って、IL =0の期間が存在する。
形図である。この図2と図6(従来例の波形図)とを比
較することから明らかなように、本実施例では負荷電流
I0の減少に伴って、2つのスイッチング素子SW1,
SW2に流れる相補的な電流I1 ,I2 も徐々に減少し
ていく。しかしながら、チョークコイルLの臨界電流値
以下になった場合にも、これらの電流I1 ,I2 は正ま
たは負の方向に変化するため、チョークコイルLに流れ
る電流IL も正または負の微小電流値を採り、不連続と
はならない。他方、図6に示した従来例では、負荷電流
I0 の減少に伴って、IL =0の期間が存在する。
【0021】なお、出力「電圧」を変化させるために
は、SW1,SW2のON/OFFのデューティ比を変
えて行うことはいうまでもない。
は、SW1,SW2のON/OFFのデューティ比を変
えて行うことはいうまでもない。
【0022】実施例2 図3は、本発明の第2の実施例を示す。本実施例では、
スイッチング素子として相補的にON/OFFするバイ
ポーラトランジスタTR1,TR2を用いている。しか
し、これらのトランジスタは単方向性スイッチとして作
用するので、各トランジスタには並列にダイオードD
1,D2をそれぞれ接続することにより、いずれの方向
にも電流が流れるようにしてある。なお、ローパスフィ
ルタ(L,C)と並列に接続されているダイオードD2
は、図5に示した従来例におけるフライホイールダイオ
ードDと同一の位置に接続されているが、図2のダイオ
ードD2は、あくまで、トランジスタTR2とは逆方向
の導通電流を得るためのものである。
スイッチング素子として相補的にON/OFFするバイ
ポーラトランジスタTR1,TR2を用いている。しか
し、これらのトランジスタは単方向性スイッチとして作
用するので、各トランジスタには並列にダイオードD
1,D2をそれぞれ接続することにより、いずれの方向
にも電流が流れるようにしてある。なお、ローパスフィ
ルタ(L,C)と並列に接続されているダイオードD2
は、図5に示した従来例におけるフライホイールダイオ
ードDと同一の位置に接続されているが、図2のダイオ
ードD2は、あくまで、トランジスタTR2とは逆方向
の導通電流を得るためのものである。
【0023】また、バイポーラトランジスタの替わりに
FETを用い得ることは勿論である。
FETを用い得ることは勿論である。
【0024】実施例3 図4は、本発明の第3の実施例を示す。本実施例では、
図3に示したバイポーラトランジスタの替わりに、二重
拡散型の電力用MOS FETを用いている。このFE
Tのように、ドレイン・ソース間に等価的なダイオード
(寄生ダイオード)DXが内蔵されている場合は、図3
のような外付けダイオードD1,D2を必要としない。
図3に示したバイポーラトランジスタの替わりに、二重
拡散型の電力用MOS FETを用いている。このFE
Tのように、ドレイン・ソース間に等価的なダイオード
(寄生ダイオード)DXが内蔵されている場合は、図3
のような外付けダイオードD1,D2を必要としない。
【0025】しかも本実施例では、上記の内蔵ダイオー
ド(寄生ダイオード)DXを使用することにより、順方
向電流通過による電力消費を低く抑えることができるの
で(すなわち、内蔵ダイオードの飽和電圧特性が極めて
低いので)、回路全体の効率を上げることができる。
ド(寄生ダイオード)DXを使用することにより、順方
向電流通過による電力消費を低く抑えることができるの
で(すなわち、内蔵ダイオードの飽和電圧特性が極めて
低いので)、回路全体の効率を上げることができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、従
来から知られている降圧型DC−DCコンバータのフラ
イホイールダイオードおよびスイッチング素子を、それ
ぞれ相補的に開閉し且つ双方向への電流通過を可能とし
たスイッチング素子に置き替え、しかもブリーダ回路を
削除した構成としてあるので、以下に列挙する格別な効
果が得られる。
来から知られている降圧型DC−DCコンバータのフラ
イホイールダイオードおよびスイッチング素子を、それ
ぞれ相補的に開閉し且つ双方向への電流通過を可能とし
たスイッチング素子に置き替え、しかもブリーダ回路を
削除した構成としてあるので、以下に列挙する格別な効
果が得られる。
【0027】出力電圧を広範囲に可変することができ
る。
る。
【0028】安定かつ効率のよい動作を行うことがで
きる。
きる。
【0029】出力電圧が一定の状態で負荷電流が変化
した場合にも、2つのスイッチング手段を作動させるた
めデューティは大きく変化しない。すなわち、常に安定
で正常な動作が維持できる。
した場合にも、2つのスイッチング手段を作動させるた
めデューティは大きく変化しない。すなわち、常に安定
で正常な動作が維持できる。
【0030】直流重畳特性のフラットなチョークコイ
ルを使用できる。
ルを使用できる。
【0031】従来は、コンデンサの電荷をブリーダ回
路と負荷抵抗とにより消費することで電圧の下降を行っ
ていたが、本発明では、入力電源にコンデンサの電荷が
移動されるため下降スピードが速くなるので、出力電圧
を変化させるとき、電圧の上昇時と同じスピードで下降
させることができる。
路と負荷抵抗とにより消費することで電圧の下降を行っ
ていたが、本発明では、入力電源にコンデンサの電荷が
移動されるため下降スピードが速くなるので、出力電圧
を変化させるとき、電圧の上昇時と同じスピードで下降
させることができる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】図1の動作を示す波形図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図5】従来技術の一例を示す回路図である。
【図6】図5の動作を示す波形図である。
【図7】その他の従来技術を示す回路図である。
【図8】図7に示したチョークコイルの特性を示す線図
である。
である。
Ei 直流電源 SW1,SW2 スイッチング素子 INV インバータ L チョークコイル C コンデンサ RB ブリーダ抵抗 I0 出力電流 E0 出力電圧
Claims (3)
- 【請求項1】 直流電源部と第1のスイッチング手段と
ローパスフィルタとを縦続接続して成る降圧型DC−D
Cコンバータを備えた直流安定化電源装置であって、 前記第1のスイッチング手段の出力端と前記ローパスフ
ィルタの入力端との共通接続点に第2のスイッチング手
段の一端を接続すると共に、該第2のスイッチング手段
の他端を前記ローパスフィルタおよび前記直流電源部の
コモンラインに接続し、 前記第1および第2のスイッチング手段を相補的に開閉
せしめることを特徴とする直流安定化電源装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第1および第2
のスイッチング手段として、バイポーラまたは電界効果
トランジスタと、該トランジスタのコレクタ・エミッタ
間またはドレイン・ソース間にそれぞれ並列接続したダ
イオードとを用いることにより、双方向の電流通過を可
能としたことを特徴とする直流安定化電源装置。 - 【請求項3】 請求項1において、前記第1および第2
のスイッチング手段として、2重拡散型の電力増幅用M
OS FETと、該FETのドレイン・ソース間に存在
する内蔵ダイオードを用いることにより、双方向の電流
通過を可能としたことを特徴とする直流安定化電源装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7064085A JPH08266039A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 直流安定化電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7064085A JPH08266039A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 直流安定化電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08266039A true JPH08266039A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13247898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7064085A Pending JPH08266039A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 直流安定化電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08266039A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000253594A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-09-14 | Sagem Sa | バッテリ間で充電電流を伝達する装置 |
| JP2003178911A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-06-27 | Oxford Instruments Superconductivity Ltd | 超伝導磁石組立体及び方法 |
| WO2003021757A3 (en) * | 2001-08-29 | 2003-12-04 | Oqo Inc | Bi-directional dc power conversion system |
| CN119675634A (zh) * | 2024-11-29 | 2025-03-21 | 深圳市瀚强科技股份有限公司 | 射频驱动装置以及射频电源系统 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP7064085A patent/JPH08266039A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000253594A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-09-14 | Sagem Sa | バッテリ間で充電電流を伝達する装置 |
| WO2003021757A3 (en) * | 2001-08-29 | 2003-12-04 | Oqo Inc | Bi-directional dc power conversion system |
| US6690585B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-02-10 | Oqo, Inc. | Bi-directional DC power conversion system |
| JP2003178911A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-06-27 | Oxford Instruments Superconductivity Ltd | 超伝導磁石組立体及び方法 |
| CN119675634A (zh) * | 2024-11-29 | 2025-03-21 | 深圳市瀚强科技股份有限公司 | 射频驱动装置以及射频电源系统 |
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