JPH1066338A - 共振型ac−dcコンバータ装置 - Google Patents

共振型ac−dcコンバータ装置

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JPH1066338A
JPH1066338A JP9164858A JP16485897A JPH1066338A JP H1066338 A JPH1066338 A JP H1066338A JP 9164858 A JP9164858 A JP 9164858A JP 16485897 A JP16485897 A JP 16485897A JP H1066338 A JPH1066338 A JP H1066338A
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JP
Japan
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inductance
power supply
controllable
closed circuit
voltage
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JP9164858A
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Toshiyasu Suzuki
利康 鈴木
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies 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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  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧ゼロ又は電流ゼロでスイッチングを可能
にすることである。 【構成】 例えば整流回路の両直流出力端子間に、コン
デンサ8の充放電回路とコイル3を直列接続し、コイル
3に磁気結合したコイル4に整流回路を接続し、コンデ
ンサ8の充放電を制御する制御回路を設けたことを特徴
としている。このことによって、コンデンサ8の充放電
時に電圧ゼロ又は電流ゼロでスイッチングすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0010】
【技術分野】本発明は力率改善機能を持つワン・コンバ
ータ方式の、電圧ゼロ又は電流ゼロ・スイッチングが可
能な共振型AC−DCコンバータ装置に関する。
【0020】
【背景技術】従来、力率改善機能を持つワン・コンバー
タ方式のAC−DCコンバータ装置は有るが、加えて電
圧ゼロ又は電流ゼロ・スイッチングが可能な共振型のA
C−DCコンバータ装置は無かった。そこで、本発明は
力率改善機能を持つワン.コンバータ方式の、電圧ゼロ
又は電流ゼロ・スイッチングが可能な共振型AC−DC
コンバータ装置を提供することを目的としている。
(発 明 の 目 的)
【0030】
【発明の開示】即ち、本発明は、交流電源手段に第1の
整流手段を接続して脈流電圧を出力する脈流電源手段を
形成し、1つ又は複数の可制御スイッチで構成される第
1の可制御スイッチング手段がオンのとき、前記脈流電
源手段が第1のインダクタンス手段を介して第1のキャ
パシタンス手段を充電する第1の閉回路を形成し、1つ
又は複数の可制御スイッチで構成される第2の可制御ス
イッチング手段がオンのとき、前記第1のインダクタン
ス手段が前記第1の閉回路の形成時と同じ方向の磁界を
発生する様に前記脈流電源手段が前記第1のインダクタ
ンス手段を介して前記第1のキャパシタンス手段を前記
第1の閉回路の形成時と逆向きに充電する第2の閉回路
を形成し、前記第1のインダクタンス手段に第2のイン
ダクタンス手段を磁気結合し、各前記可制御スイッチン
グ手段の主電流によって前記第1のインダクタンス手段
が励磁される様に前記第2のインダクタンス手段を第2
の整流手段を介して第2のキャパシタンス手段に接続
し、前記第1、第2の可制御スイッチング手段を交互に
オン制御する制御手段を設けた共振型AC−DCコンバ
ータ装置である。
【0040】このことによって、各前記可制御スイッチ
ング手段がターン・オンするとき、その主電流は前記第
1のインダクタンス手段によって電流ゼロ・スイッチン
グとなる。各ターン・オン後、前記第1のキャパシタン
ス手段の各充電電圧の大きさが「前記脈流電圧の瞬時値
の大きさ」と「所定の大きさの電圧」の和になるとき、
前記第2の整流手段の電圧が逆電圧から順電圧になり、
前記第2の整流手段が電圧ゼロ・スイッチングでターン
・オンするため、それまで励磁されていた前記第1のイ
ンダクタンス手段の励磁エネルギーが前記第2のインダ
クタンス手段の電流となって前記第2の整流手段を介し
て前記第2のキャパシタンス手段及びこれと並列接続さ
れる負荷に供給される。それと同時にその主電流はゼロ
になるため、各前記可制御スイッチング手段が自己保持
機能を持ち、そのターン・オン制御がトリガー等一時的
の場合、各前記可制御スイッチング手段は電流ゼロ・ス
イッチングで自動的にターン・オフする。あるいは、そ
れと同時にその主電流がゼロになってゼロの間に各前記
可制御スイッチング手段をターン・オフ制御する場合で
も、各前記可制御スイッチング手段は電流ゼロ・スイッ
チングでターン・オフする。さらに各ターン・オン後、
前記第2のインダクタンス手段の電流がゼロになって前
記第2の整流手段が電流ゼロ・スイッチングでターン・
オフする。
【0050】前記第1の整流手段も各前記可制御スイッ
チング手段と同様に電流ゼロ・スイッチングでターン・
オン、ターン・オフする。従って、前記第1、第2の可
制御スイッチング手段と前記第1、第2の整流手段のそ
れぞれは電圧ゼロ・スイッチング又は電流ゼロ・スイッ
チングする。 ( 効 果 ) 尚、前述した「所定の大きさの電圧」は「前記第2の整
流手段の順電圧と前記第2のキャパシタンス手段の電圧
の和」と「前記第2、第1のインダクタンス手段の昇圧
比または降圧比または電圧比1(巻数比1のとき)」の
積で決まる。
【0060】また、各前記可制御スイッチング手段がタ
ーン・オンするとき、前記第1のキャパシタンス手段の
電圧はほぼ「前記脈流電圧の瞬時値の大きさ」と「所定
の大きさの電圧」の和になるから、前記第1のインダク
タンス手段の印加電圧はほぼ「前記脈流電圧の瞬時値の
大きさの2倍」と「所定の大きさの電圧」の和になる。
一方、交流電源手段からの入力電流の大きさは前記第1
のインダクタンス手段と前記第1のキャパシタンス手段
の直列共振作用によってその和電圧の瞬時値の大きさに
比例するので、その入力電流の大きさは前記脈流電圧の
瞬時値の大きさ、すわなち、その交流電圧の瞬時値の大
きさに対応して変わり、力率は改善される。「所定の大
きさの電圧」がその交流電圧の大きさ(ピーク値)に比
べて小さければ小さい程、その入力電流の大きさはより
その交流電圧の瞬時値の大きさに比例する様になる。
( 力率改善作用
【0070】本発明が請求項2記載の共振型AC−DC
コンバータ装置の場合、同項記載中の第2の閉回路は同
項記載中の脈流電源手段を含まず、その閉回路の形成時
に同項記載中の第1のキャパシタンス手段は放電し、そ
の電圧はゼロになるか反転する。
【0080】本発明が請求項3記載の共振型AC−DC
コンバータ装置の場合、同項記載中の各閉回路の形成時
に同項記載中の各脈流電源手段が交互に同項記載中の第
1のキャパシタンス手段を放電させ、さらに逆向きに充
電する。
【0090】
【発明を実施するための最良の形態】本発明をより詳細
に説明するために以下添付図面に従ってこれを説明す
る。図1の実施例では以下の通りそれぞれが前述した各
構成要素に相当する。 a)交流電源1が前述した交流電源手段に。 b)ブリッジ接続型整流回路2とダイオード5が前述し
た第1、第2の整流手段に。 c)交流電源1とブリッジ接続型整流回路2を接続した
ものが前述した脈流電源手段に。 d)可制御スイッチ11、14が前述した第1の可制御
スイッチング手段に。 e)磁気結合したコイル3、4が前述した第1、第2の
インダクタンス手段に。 f)コンデンサ8、6が前述した第1、第2のキャパシ
タンス手段に。 g)可制御スイッチ12、13が前述した第2の可制御
スイッチング手段に。 h)制御回路9が前述した制御手段に。
【0100】尚、7は負荷、10、15は制御回路9が
可制御スイッチ11、14と可制御スイッチ12、13
を交互にオン制御する制御信号である。また、ダイオー
ド5は一種のクランプ・ダイオードの様に作用し、コン
デンサ8の電圧を「ブリッジ接続型整流回路2が出力す
る脈流電圧の瞬時値の大きさ」と「『ダイオード5の順
電圧とコンデンサ6の電圧の和』と『コイル4、3の巻
数比』の積」の和にクランプする。さらに、交流電源1
とブリッジ接続型整流回路2の間に後述する図2、図
3、図5の各回路の様にコイル16とコンデンサ17等
のフィルター回路、電源スイッチ又はヒューズを接続し
ても構わない。それから、ブリッジ接続型整流回路2の
代わりに1つの1次巻線と2つの2次巻線を持つ変圧器
とセンター・タップ型整流回路を組み合わせたものを使
っても良いし、1つのダイオードによる半波整流回路を
使っても良い。そして、可制御スイッチ11〜14それ
ぞれがサイリスタ、GTOサイリスタ、SIサイリスタ
又は「自己保持機能を持つ可制御スイッチ(例:特願昭
62−504785号など。)」の場合、制御信号1
0、15それぞれをパルス状のトリガー信号にできる
し、可制御スイッチ11〜14それぞれが「自己ターン
・オフ機能を持つ可制御スイッチ」の場合、制御信号1
0、15それぞれをオン・オフ信号にできる。さらに、
ダイオード5はコイル4の片側に接続されているが、コ
イル3の励磁方向が同じならコイル4の反対側に接続し
ても構わない。以上の事は後述する他の各実施例にも同
様に言える。
【0110】図2〜図10、図11(a)、(b)の各
図に他の実施例を1つずつ示す。図2、図3、図5各図
に示す実施例は請求項2記載の共振型AC−DCコンバ
ータ装置に対応する。図4、図6各図に示す実施例は請
求項3記載の共振型AC−DCコンバータ装置に対応
し、図7に示す実施例は請求項1記載の共振型AC−D
Cコンバータ装置に対応する。図2の実施例において可
制御スイッチ12、13どちらか一方の代わりに「脈流
電源手段と可制御スイッチの直列回路」を接続すれば、
図2の実施例は請求項3記載の共振型AC−DCコンバ
ータ装置に対応する様になる。図4、図6の各実施例に
おいて一方のブリッジ接続型整流回路2の両出力端子間
を短絡し、このブリッジ接続型整流回路2及びこれと接
続される交流電源1を取り外せば、図4、図6の各実施
例は請求項2記載の装置に対応する様になる。また、図
4、図6の各実施例において2つの交流電源1の代わり
に2つの互いに絶縁された2次側出力巻線を持つ変圧器
の1次側入力巻線に交流電源を接続したものを使っても
構わない。さらに、図5、図6の各実施例では前述した
第1のインダクタンス手段としてセンター・タップ型コ
イルが1つずつ使われているが、スイッチ11とコイル
3の接続位置を入れ換えることもできるし、あるいは、
スイッチ12とコイル103の接続位置を入れ換えるこ
ともできる。
【0120】図7の実施例ではコンデンサ8とセンター
・タップ型コイルが前述した第1のキャパシタンス手段
を構成する。図8の実施例では2つの変圧器が使われ、
一方の励磁が完了すると直ぐに他方の励磁を開始できる
ので、図8の実施例の場合では時間当りの送出エネルギ
ーを図1の実施例の場合に比べて多くすることができ
る。図1の実施例の場合一旦励磁エネルギーを放出しな
いと次の励磁操作はできない。図9、図10の各実施例
も可能である。図11(a)の回路ではDC−DC変換
するのに可制御スイッチ{(GTO)サイリスタ}1つ
で済む上に、両ダイオードの作用によりコンデンサ8の
電圧は先程述べたと同様に入力電源電圧とコンデンサ6
等によって決まる電圧にクランプされ、コンデンサ8の
電圧の大きさが大きくならずに済む。図11(a)の回
路を応用した図11(b)の実施例も可能である。尚、
29、39は等間隔でトリガー信号あるいはオン・オフ
信号を出力する制御回路である。
【0130】図12、図13両図に示す実施例は図1の
実施例において各可制御スイッチとしてダイオードとM
OS・FETを直列接続した1方向性可制御スイッチを
1つずつ用いたものであるが、それぞれの代わりに「2
つの同チャネル型MOS・FETのゲート同士、ソース
同士をそれぞれ接続した双方向可制御スイッチ」を1つ
ずつ用いても良いし、あるいは、「ダイオード・ブリッ
ジ接続型整流回路の両出力端子間にMOS・FETを接
続した双方向可制御スイッチ」を1つずつ用いても良
い。図中69は絶縁駆動手段(例:フォト・カプラー、
パルス・トランス、圧電トランス等。)、59と60は
AND回路、61はT型のフリップ・フロップ、62は
単安定マルチバイブレータ、63は発振回路である。図
14にその各部動作波形を示す。尚、上記1方向性ある
いは双方向可制御スイッチと図13の制御回路を他の各
実施例に利用できる。(参考:特公昭49−21849
号)
【0140】最後に、図1の実施例などにおいて定出力
電圧制御としてコンデンサ6の電圧を検出し、その電圧
の大きさが第1の所定値に達したら可制御スイッチ11
〜14のスイッチングを停止してオフに保ち、その電圧
の大きさが第2の所定値まで小さくなったら各スイッチ
ングを開始する方法が有る。又は、その出力電流又は出
力電圧に応じて可制御スイッチ11、14のオン期間と
可制御スイッチ12、13のオン期間の間の各オフ期間
を制御する定出力電圧制御方法も有る。例えば、図10
の制御回路において単安定マルチバイブレータ62の準
安定期間(出力電圧がローの期間)を軽負荷時に長く、
重負荷時に短く制御する。又は、双方向スイッチとコン
デンサの直列回路の複数個をコンデンサ8に並列接続
し、その出力電流又は出力電圧に応じて所定数の双方向
スイッチをオン制御する定出力電圧制御方法も有る。ま
た、交流電源1の代わりに前述した交流電源手段として
他に交流発電機等が有る。各実施例において各構成要素
の置換え等によって新実施例(派生実施例)が派生する
が、各実施例あるいはそれから派生する各派生実施例に
おいて各可制御スイッチをそれと相補関係に有る可制御
スイッチ(例:Nチャネル型MOS・FETに対するP
チャネル型MOS・FET等。)で1つずつ置き換え、
電圧極性あるいは電圧方向の有る各構成要素の向きを逆
にした「元の実施例に対して電圧極性あるいは電圧方向
に関して対称的な関係に有る実施例」ももちろん可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1〜図10】各図は、本発明の実施例を1つずつ示
す回路図である。
【図11】(a)、(b)各図に本発明の実施例を1つ
ずつ示す回路図である。
【図12〜図13】両図を組み合わせて、本発明の1実
施例を示す回路図である。
【図14】図12、図13両図に示す実施例の各部動作
波形を示す波形図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源手段に第1の整流手段を接続し
    て脈流電圧を出力する脈流電源手段を形成し、1つ又は
    複数の可制御スイッチで構成される第1の可制御スイッ
    チング手段がオンのとき、前記脈流電源手段が第1のイ
    ンダクタンス手段を介して第1のキャパシタンス手段を
    充電する第1の閉回路を形成し、1つ又は複数の可制御
    スイッチで構成される第2の可制御スイッチング手段が
    オンのとき、前記第1のインダクタンス手段が前記第1
    の閉回路の形成時と同じ方向の磁界を発生する様に前記
    脈流電源手段が前記第1のインダクタンス手段を介して
    前記第1のキャパシタンス手段を前記第1の閉回路の形
    成時と逆向きに充電する第2の閉回路を形成し、前記第
    1のインダクタンス手段に第2のインダクタンス手段を
    磁気結合し、各前記可制御スイッチング手段の主電流に
    よって前記第1のインダクタンス手段が励磁される様に
    前記第2のインダクタンス手段を第2の整流手段を介し
    て第2のキャパシタンス手段に接続し、前記第1、第2
    の可制御スイッチング手段を交互にオン制御する制御手
    段を設けたことを特徴とする共振型AC−DCコンバー
    タ装置。
  2. 【請求項2】 交流電源手段に第1の整流手段を接続し
    て脈流電圧を出力する脈流電源手段を形成し、1つ又は
    複数の可制御スイッチで構成される第1の可制御スイッ
    チング手段がオンのとき、前記脈流電源手段が第1のイ
    ンダクタンス手段を介して第1のキャパシタンス手段を
    充電する第1の閉回路を形成し、1つ又は複数の可制御
    スイッチで構成される第2の可制御スイッチング手段が
    オンのとき、前記第1のインダクタンス手段が前記第1
    の閉回路の形成時と同じ方向の磁界を発生する様に前記
    第1のキャパシタンス手段が前記第1のインダクタンス
    手段を介して放電する第2の閉回路を形成し、前記第1
    のインダクタンス手段に第2のインダクタンス手段を磁
    気結合し、各前記可制御スイッチング手段の主電流によ
    って前記第1のインダクタンス手段が励磁される様に前
    記第2のインダクタンス手段を第2の整流手段を介して
    第2のキャパシタンス手段に接続し、前記第1、第2の
    可制御スイッチング手段を交互にオン制御する制御手段
    を設けたことを特徴とする共振型AC−DCコンバータ
    装置。
  3. 【請求項3】 第1の交流電源手段に第1の整流手段を
    接続して第1の脈流電圧を出力する第1の脈流電源手段
    を形成し、第2の交流電源手段に第2の整流手段を接続
    して第2の脈流電圧を出力する第2の脈流電源手段を形
    成し、1つ又は複数の可制御スイッチで構成される第1
    の可制御スイッチング手段がオンのとき、前記第1の脈
    流電源手段が第1のインダクタンス手段を介して第1の
    キャパシタンス手段を充電する第1の閉回路を形成し、
    1つ又は複数の可制御スイッチで構成される第2の可制
    御スイッチング手段がオンのとき、前記第1のインダク
    タンス手段が前記第1の閉回路の形成時と同じ方向の磁
    界を発生する様に前記第2の脈流電源手段が前記第1の
    インダクタンス手段を介して前記第1のキャパシタンス
    手段を前記第1の閉回路の形成時と逆向きに充電する第
    2の閉回路を形成し、前記第1のインダクタンス手段に
    第2のインダクタンス手段を磁気結合し、各前記可制御
    スイッチング手段の主電流によって前記第1のインダク
    タンス手段が励磁される様に前記第2のインダクタンス
    手段を第3の整流手段を介して第2のキャパシタンス手
    段に接続し、前記第1、第2の可制御スイッチング手段
    を交互にオン制御する制御手段を設けたことを特徴とす
    る共振型AC−DCコンバータ装置。
JP9164858A 1996-05-20 1997-05-19 共振型ac−dcコンバータ装置 Pending JPH1066338A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101877777B1 (ko) * 2011-08-23 2018-07-12 엘지디스플레이 주식회사 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101877777B1 (ko) * 2011-08-23 2018-07-12 엘지디스플레이 주식회사 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치

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