JPH11146659A - Positive/negative pulse switching power unit - Google Patents

Positive/negative pulse switching power unit

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JPH11146659A
JPH11146659A JP9302928A JP30292897A JPH11146659A JP H11146659 A JPH11146659 A JP H11146659A JP 9302928 A JP9302928 A JP 9302928A JP 30292897 A JP30292897 A JP 30292897A JP H11146659 A JPH11146659 A JP H11146659A
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JP
Japan
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circuit
pulse
semiconductor switching
switching elements
positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP9302928A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Matsunaga
浩一 松永
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HAIDEN KENKYUSHO KK
Original Assignee
HAIDEN KENKYUSHO KK
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Publication date
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Publication of JPH11146659A publication Critical patent/JPH11146659A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive/negative pulse switching power unit, which can make efficient stable pulse width control without being affected by the condition of a load even when the width of its output pulse is continuously changed from a narrow pulse width to a wide pulse width with a simple circuit configuration and a power source (single-sided power source) for its semiconductor switching elements. SOLUTION: Four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4 are successively and repeatedly made to make switching operations in a fixed combined turning-on/off mode, by connecting the switching elements SW1, SW2, SW3 and SW4 in an H bridge and, at the same time, impressing a DC voltage upon an H-bridge switching circuit 1 in which the switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4 are respectively connected in parallel with diodes D1, D2, D3, and D4, and supplying gate pulses to the gates of the switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4 from a gate control circuit 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正負のパルス電圧
を交互に負荷に印加する正負パルス式スイッチング電源
装置に関し、DCスイッチング電源、高周波プラズマ電
源、スパッタ用電源、ランプ電源、レーザ電源、高圧パ
ルス電源、コロナ処理用電源、イオンプレーティング用
電源、溶接機用電源、バッテリ用充電器等として広範に
利用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive / negative pulse type switching power supply for alternately applying a positive / negative pulse voltage to a load, and relates to a DC switching power supply, a high frequency plasma power supply, a sputtering power supply, a lamp power supply, a laser power supply, a high voltage pulse. It can be widely used as a power source, a power source for corona treatment, a power source for ion plating, a power source for a welding machine, a battery charger, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平9−172787号公報には、次
のような構成にすることにより、正負のパルス高電圧の
立ち上がり・立ち下がり特性を良くした正負パルス式高
電圧電源が開示されている。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-172787 discloses a positive / negative pulse type high voltage power supply having improved rising / falling characteristics of positive / negative pulse high voltage by adopting the following configuration. .

【0003】すなわち、正電圧発生部+Eとアースとの
間に、第1のスイッチング素子SW1と第2のスイッチ
ング素子SW2と第3のスイッチング素子SW3とを直
列接続し、第1のスイッチング素子SW1と第2のスイ
ッチング素子SW2との接続点を負荷Rに接続し、負電
圧発生部−Eと負荷Rとの間に第4のスイッチング素子
SW4を接続する。第1のスイッチング素子をオンにし
て負荷に正電圧を印加した後、第2のスイッチング素子
をオンにして、第3のスイッチング素子に並列接続され
たダイオードD3を介してアースに至る回路によって、
負荷の正の電荷分をディスチャージする。次に、第4の
スイッチング素子をオンにして負荷に負電圧を印加した
後、第3のスイッチング素子をオンにして、第2のスイ
ッチング素子に並列接続されたダイオードD2を介して
負荷に至る回路によって、負荷の負の電荷分をディスチ
ャージする。
That is, a first switching element SW1, a second switching element SW2, and a third switching element SW3 are connected in series between the positive voltage generating section + E and the ground, and the first switching element SW1 The connection point with the second switching element SW2 is connected to the load R, and the fourth switching element SW4 is connected between the negative voltage generator -E and the load R. After the first switching element is turned on and a positive voltage is applied to the load, the second switching element is turned on and a circuit is connected to the ground via a diode D3 connected in parallel with the third switching element.
Discharge the positive charge of the load. Next, after the fourth switching element is turned on to apply a negative voltage to the load, the third switching element is turned on and the circuit reaches the load via the diode D2 connected in parallel with the second switching element. As a result, the negative charge of the load is discharged.

【0004】この従来技術によると、正負のパルス高電
圧の電圧値を正負それぞれ可変できるため、除電器用電
源としてはイオンバランス調整できるという利点がある
が、スイッチング素子に供給する電源として正負それぞ
れの電源(正電圧発生部+E及び負電圧発生部−E)を
必要とする問題がある。
According to this conventional technique, the positive and negative pulse high voltage values can be varied positively and negatively, so that there is an advantage that the ion balance can be adjusted as a power supply for a static eliminator. There is a problem that requires a power supply (positive voltage generator + E and negative voltage generator -E).

【0005】また、特公平7−57100号公報には、
4個の半導体素子をHブリッジ型構成とし、半導体素子
をスイッチングするのに、正負それぞれ50%/50%
で交互にスイッチングしている。そして、この回路はP
DM(pulse density modulation:パルス密度変調)方
式を採用し、出力パルスが正負50%/50%の波形
で、図6に示すようにパルスとパルスの間を休止させ、
出力側と共振した高圧パルスを得ている。
Further, Japanese Patent Publication No. 7-57100 discloses that
The four semiconductor elements have an H-bridge type configuration, and the switching of the semiconductor elements requires 50% / 50% for each of the positive and negative sides.
Is alternately switched. And this circuit is P
Adopting DM (pulse density modulation) method, the output pulse has a positive / negative 50% / 50% waveform, and pause between the pulses as shown in FIG.
A high-voltage pulse resonating with the output side is obtained.

【0006】しかし、この従来技術によると、回路構成
が複雑で、変調制御が難しく、また変調幅を大きくとれ
ないという問題がある。
However, according to this conventional technique, there are problems that the circuit configuration is complicated, modulation control is difficult, and the modulation width cannot be made large.

【0007】更に、従来、図7に示すように、第1、第
2、第3、第4の4個の半導体スイッチング素子SW
1、SW2、SW3、SW4をHブリッジ接続するとと
もに、各半導体スイッチング素子にダイオードD1、D
2、D3、D4をそれぞれ並列接続したHブリッジスイ
ッチング回路を用いた場合には、一般に次の表2に示す
、、、の4つのON/OFFの組み合わせ態様
で順次繰り返しスイッチング動作させていた。
Further, conventionally, as shown in FIG. 7, four first, second, third, and fourth semiconductor switching elements SW are provided.
1, SW2, SW3, and SW4 are H-bridge connected, and diodes D1, D
When an H-bridge switching circuit in which 2, D3 and D4 are respectively connected in parallel is used, switching operation is generally sequentially and repeatedly performed in four ON / OFF combinations shown in Table 2 below.

【0008】[0008]

【表2】 [Table 2]

【0009】図7において、まず4個の半導体スイッチ
ング素子SW1、SW2、SW3、SW4は全てOFF
となっている(負荷の両端はOFF状態)。次に、半導
体スイッチング素子SW1、SW3のゲートに信号が同
時に入力すると、I1の方向に電流が流れ、負荷を充電
する。この後、SW1、SW3のゲート信号がOFFに
なるが、負荷側に充電した電荷分はチャージされたまま
である。今度は、半導体スイッチング素子SW2、SW
4のゲートに信号が同時に入力すると、I2の方向に電
流が流れ、負荷をディスチャージする。この後、SW
2、SW4のゲート信号がOFFになるが、負荷側に充
電した電荷分はチャージされたままである。
In FIG. 7, four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3 and SW4 are all turned off.
(Both ends of the load are OFF). Next, when a signal is simultaneously input to the gates of the semiconductor switching elements SW1 and SW3, a current flows in the direction of I1, and the load is charged. Thereafter, the gate signals of SW1 and SW3 are turned off, but the charge charged on the load side remains charged. This time, the semiconductor switching elements SW2, SW
When signals are simultaneously input to the gates of the gates 4, a current flows in the direction of I2, and the load is discharged. After this, SW
2. Although the gate signal of SW4 is turned off, the electric charge charged on the load side remains charged.

【0010】従って、図8のタイミングチャートに示す
ように、SW1、SW2、SW3、SW4に対するゲー
ト信号が終わっても、出力パルスが直ぐに立ち下がら
ず、負荷の浮遊容量やリーケージインダクタンス分の影
響を受け、軽負荷時及びC負荷のときは同図(A)のよ
うに次のパルスの立ち上がりまで延びた波形、L負荷の
ときは同図(B)のように各パルスの前後が歪んだ波形
になってしまい、正確なパルス幅制御ができない。
Therefore, as shown in the timing chart of FIG. 8, even if the gate signal to SW1, SW2, SW3, SW4 ends, the output pulse does not immediately fall and is affected by the stray capacitance of the load and leakage inductance. In the case of light load and C load, the waveform extends to the rising of the next pulse as shown in FIG. 7A, and in the case of L load, the waveform before and after each pulse is distorted as shown in FIG. As a result, accurate pulse width control cannot be performed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、出力
パルスの幅を狭いパルス幅から広いパルス幅まで連続的
に変化させても、負荷の条件に左右されることがなく、
効率良い安定したパルス幅制御(pulth width modulati
on:パルス幅変調)が可能であり、またそれを単純な回
路構成で実現でき、しかも半導体スイッチング素子の電
源は単一(片電源)でよい正負パルス式スイッチング電
源装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to continuously change the width of an output pulse from a narrow pulse width to a wide pulse width without being affected by load conditions.
Efficient and stable pulse width control (pulse width modulati
on: pulse width modulation), which can be realized with a simple circuit configuration, and a positive / negative pulse type switching power supply device in which a single power supply (single power supply) is required for the semiconductor switching element.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1、第2、
第3、第4の4個の半導体スイッチング素子SW1、S
W2、SW3、SW4をHブリッジ接続するとともに、
各半導体スイッチング素子にダイオードD1、D2、D
3、D4をそれぞれ並列接続したHブリッジスイッチン
グ回路と、このHブリッジスイッチング回路に直流電圧
を印加する直流電源と、4個の半導体スイッチング素子
SW1、SW2、SW3、SW4のゲートにゲートパル
スを供給してスイッチング動作させるゲート制御回路と
からなる。このゲート制御回路は、4個の半導体スイッ
チング素子SW1、SW2、SW3、SW4を次の表3
に示す、、、、の5つのON/OFFの組み
合わせ態様で順次繰り返しスイッチング動作させる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides first, second, and third aspects.
Third and fourth four semiconductor switching elements SW1, S
While connecting W2, SW3 and SW4 to H bridge,
Diodes D1, D2, D
3, an H-bridge switching circuit in which D4 is connected in parallel, a DC power supply for applying a DC voltage to the H-bridge switching circuit, and a gate pulse supplied to the gates of the four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3, SW4. And a gate control circuit for switching operation. This gate control circuit includes four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4 as shown in Table 3 below.
The switching operation is sequentially and repeatedly performed in the five ON / OFF combination modes shown in FIG.

【0013】[0013]

【表3】 [Table 3]

【0014】半導体スイッチング素子の動作の安定性と
安全性を確保するため、第2の半導体スイッチング素子
SW2をOFFにするときの時間幅は、第1の半導体ス
イッチング素子SW1をONにするときの時間幅よりも
前後に長く、また第3の半導体スイッチング素子SW3
をOFFにするときの時間幅は、第4の半導体スイッチ
ング素子SW4をONにするときの時間幅よりも前後に
長くするのが好ましい。
In order to ensure the stability and safety of the operation of the semiconductor switching element, the time width when turning off the second semiconductor switching element SW2 is the time when turning on the first semiconductor switching element SW1. A third semiconductor switching element SW3
Is preferably longer before and after than when turning on the fourth semiconductor switching element SW4.

【0015】半導体スイッチング素子に供給するゲート
パルスの幅を可変すれば、出力パルスの幅を波形歪み無
く効率良く調整できる。
If the width of the gate pulse supplied to the semiconductor switching element is varied, the width of the output pulse can be adjusted efficiently without waveform distortion.

【0016】また、半導体スイッチング素子に供給する
ゲートパルスの周波数を可変すれば、出力パルスの周波
数を波形歪み無く効率良く調整できる。
Further, if the frequency of the gate pulse supplied to the semiconductor switching element is varied, the frequency of the output pulse can be adjusted efficiently without waveform distortion.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0018】本発明による正負パルス式スイッチング電
源装置は、図1に示すように、第1、第2、第3、第4
の4個の半導体スイッチング素子SW1、SW2、SW
3、SW4をHブリッジ接続する(FET等の2個入り
半導体モジュールをHブリッジとする)とともに、各半
導体スイッチング素子にダイオードD1、D2、D3、
D4をそれぞれ並列接続したHブリッジスイッチング回
路(インバータ回路)1を用いる。また、このHブリッ
ジスイッチング回路1の電源として単一の直流電源2を
使用し、負荷3を、第1と第2の半導体スイッチング素
子SW1・SW2の中点と第3と第4の半導体スイッチ
ング素子SW3・SW4の中点との間に接続する。そし
て、このHブリッジスイッチング回路1を、図4に示す
ようなゲート制御回路4により、表3に示す、、
、、の5つのON/OFFの組み合わせ態様で順
次繰り返しスイッチング動作させることにより、負荷3
に正負のパルスを交互に印加する。その印加電圧は直流
電源2からの電圧に相当したものとなる。
As shown in FIG. 1, the positive / negative pulse type switching power supply according to the present invention comprises first, second, third, and fourth switching power supplies.
Semiconductor switching elements SW1, SW2, SW
3, SW4 is connected to an H-bridge (a semiconductor module including two FETs is an H-bridge), and diodes D1, D2, D3,
An H-bridge switching circuit (inverter circuit) 1 in which D4s are connected in parallel is used. Further, a single DC power supply 2 is used as a power supply for the H-bridge switching circuit 1, and a load 3 is connected to a middle point between the first and second semiconductor switching elements SW1 and SW2 and to the third and fourth semiconductor switching elements. Connected between SW3 and SW4 midpoint. The H-bridge switching circuit 1 is operated by a gate control circuit 4 as shown in FIG.
By performing the switching operation sequentially and repeatedly in the combination mode of five ON / OFF, the load 3
And positive and negative pulses are applied alternately. The applied voltage corresponds to the voltage from the DC power supply 2.

【0019】図2は、Hブリッジスイッチング回路1の
等価回路を示す。図3は、ゲート制御回路4から半導体
スイッチング素子SW1、SW2、SW3、SW4のゲ
ートにそれぞれ供給されるゲート信号と、負荷3へ出力
される出力信号のタイミングチャートを示す。この図に
示すように、第2の半導体スイッチング素子SW2をO
FFにするときの時間幅は、第1の半導体スイッチング
素子SW1をONにするときの時間幅よりも前後に長
く、また第3の半導体スイッチング素子SW3をOFF
にするときの時間幅は、第4の半導体スイッチング素子
SW4をONにするときの時間幅よりも前後に長くす
る。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the H-bridge switching circuit 1. FIG. 3 shows a timing chart of gate signals supplied from the gate control circuit 4 to the gates of the semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4, and output signals output to the load 3. As shown in this figure, the second semiconductor switching element SW2 is
The time width when turning on the FF is longer before and after than the time width when turning on the first semiconductor switching element SW1, and turning off the third semiconductor switching element SW3.
Is longer before and after than the time width when the fourth semiconductor switching element SW4 is turned on.

【0020】図2において、まず、SW1がOFFにな
ってからSW1がONになると、I1の方向に電流が流
れ、負荷3が正に充電される。次に、SW1がOFFに
なってからSW2がONになると、SW2とD3を通っ
てI2の方向に電流が流れるので、負荷3のリーケージ
インダクタンス及び浮遊容量分がSW2とD3で強制的
にリセットされる。
In FIG. 2, when SW1 is turned on after SW1 is turned off, a current flows in the direction of I1, and the load 3 is charged positively. Next, when SW2 is turned on after SW1 is turned off, a current flows in the direction of I2 through SW2 and D3, so that the leakage inductance and stray capacitance of the load 3 are forcibly reset by SW2 and D3. You.

【0021】この後、SW3がOFFになってからSW
4がONになると、I3の方向に電流が流れ、負荷3が
負に充電される。次に、SW3がOFFになってからS
W4がONになると、I4の方向に電流が流れ、負荷3
のリーケージインダクタンス及び浮遊容量分がSW2と
D3で強制的にリセットされる。
Thereafter, after SW3 is turned off,
When 4 is turned on, a current flows in the direction of I3, and the load 3 is negatively charged. Next, after SW3 is turned off, S
When W4 is turned on, current flows in the direction of I4, and the load 3
Is forcibly reset by SW2 and D3.

【0022】このような動作を表3に従って説明する
と、次のとおりである。では、SW2とSW3はゲー
ト信号を入力されてONとなり、負荷3の両端はショー
トされた状態となる。
The operation will be described below with reference to Table 3. Then, SW2 and SW3 receive a gate signal and are turned ON, and both ends of the load 3 are short-circuited.

【0023】では、SW2のゲート信号がONされ、
少し遅れてSW1にゲート信号が入力されてこれがON
になると、SW3はOFFのままであるため、SW1か
ら負荷3を通ってI1方向に電流が流れ、負荷を正に充
電する。
Then, the gate signal of SW2 is turned on,
The gate signal is input to SW1 with a slight delay and this is turned on.
Then, since SW3 remains OFF, current flows from SW1 through load 3 in the direction of I1, and the load is charged positively.

【0024】では、SW1へのゲート信号入力が終わ
ってこれがOFFとなってから、SW2へ再びゲート信
号が入力されてこれが再びONになるので、負荷3に充
電された電荷分は、SW2とD3を通ってディスチャー
ジする。その結果、と同じ状態に戻ることになる。
Then, after the gate signal input to SW1 is completed and turned off, the gate signal is input again to SW2 and turned on again. Therefore, the charge charged in the load 3 is equal to SW2 and D3. Discharge through. As a result, it returns to the same state as.

【0025】では、SW3がOFFとなり、少し遅れ
てSW4にゲート信号が入力されてこれがONになる
と、SW2はONのままであるため、SW4から負荷3
を通ってI3方向に電流が流れ、負荷3を負に充電す
る。
Then, when SW3 is turned off and a gate signal is input to SW4 with a slight delay and turned on, SW2 remains ON, so that load 3
, A current flows in the direction of I3 to charge the load 3 negatively.

【0026】では、SW4へのゲート信号入力が終わ
ってこれがOFFとなってから、SW3へ再びゲート信
号が入力されてこれが再びONになるので、負荷に充電
された電荷分は、SW3とD2を通ってディスチャージ
する。その結果、と同じ状態に戻ることになる。
Then, after the gate signal input to SW4 is completed and turned off, the gate signal is input again to SW3 and turned on again. Therefore, the charge charged to the load is equal to SW3 and D2. Pass through and discharge. As a result, it returns to the same state as.

【0027】このようにSW1とSW2との組、SW3
とSW4の組がそれぞれ同時にONにならないように、
デットタイムを与えて順番にスイッチングすることによ
り、入力信号(ゲート信号)に比例した波形の出力信号
が得られる。その場合、負荷側の浮遊容量及びリーケー
ジインダクタンスは、上記のようなスイッチング動作に
よってリセットされるので、歪みの無い出力波形が得ら
れる。
Thus, the combination of SW1 and SW2, SW3
So that the pair of and SW4 are not turned on at the same time,
By giving a dead time and switching in order, an output signal having a waveform proportional to the input signal (gate signal) can be obtained. In this case, the stray capacitance and the leakage inductance on the load side are reset by the switching operation as described above, so that an output waveform without distortion is obtained.

【0028】次に、4個の半導体スイッチング素子SW
1、SW2、SW3、SW4を上記のようにスイッチン
グ動作させる図4のゲート制御回路4について説明す
る。
Next, four semiconductor switching elements SW
The gate control circuit 4 shown in FIG. 4 for causing the switching operations of SW1, SW2, SW3 and SW4 as described above will be described.

【0029】本例では、一般のAC電源を元の電源とし
て、起動回路5を介してDC整流回路6で直流に整流さ
れ、これがHブリッジスイッチング回路1に対しては、
図1における単一の直流電源2として供給され、ゲート
制御回路4に対しては、基準電圧回路7にて整流された
基準電圧(例えば±15V)が供給される。
In this example, a general AC power source is used as an original power source, and is rectified into a direct current by a DC rectifier circuit 6 via a starter circuit 5.
1 is supplied as a single DC power supply 2, and a reference voltage (for example, ± 15 V) rectified by a reference voltage circuit 7 is supplied to a gate control circuit 4.

【0030】ゲート制御回路4は、パルス発振回路8を
4個の半導体スイッチング素子SW1、SW2、SW
3、SW4に対する共通のゲート信号発生源としてい
る。そして、このパルス発振回路8からのパルスを、第
1の半導体スイッチング素子SW1に対しては、AND
回路9及び絶縁(ISO)されたドライブ回路13にて
ゲート信号とし、第2の半導体スイッチング素子SW2
に対しては、NOR回路10及び絶縁されたドライブ回
路14にてゲート信号とし、第3の半導体スイッチング
素子SW3に対しては、NOR回路11及び絶縁された
ドライブ回路15にてゲート信号とし、第4の半導体ス
イッチング素子SW4に対しては、AND回路12及び
絶縁されたドライブ回路16にてゲート信号として、そ
れぞれのゲートに供給するようになっている。
The gate control circuit 4 controls the pulse oscillation circuit 8 by using four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW
3, a common gate signal generation source for SW4. The pulse from the pulse oscillating circuit 8 is supplied to the first semiconductor switching element SW1 by an AND operation.
The gate signal is generated by the circuit 9 and the insulated (ISO) drive circuit 13, and the second semiconductor switching element SW2
For the third semiconductor switching element SW3, a gate signal is output to the NOR circuit 11 and the insulated drive circuit 15 for the third semiconductor switching element SW3. For the four semiconductor switching elements SW4, the AND circuit 12 and the insulated drive circuit 16 supply the respective gates as gate signals.

【0031】AND回路9及びNOR回路10には、パ
ルス発振回路8からのパルスと、その立ち上がりを遅延
回路17で遅延させたパルスが入力され、NOR回路1
1及びAND回路12には、パルス発振回路8からのパ
ルスと、その立ち上がりを遅延回路18で遅延させたパ
ルスが入力される。
A pulse from the pulse oscillating circuit 8 and a pulse whose rising edge is delayed by the delay circuit 17 are input to the AND circuit 9 and the NOR circuit 10.
The pulse from the pulse oscillation circuit 8 and the pulse whose rising edge is delayed by the delay circuit 18 are input to the 1 and AND circuit 12.

【0032】パルス発振回路8のパルス幅はパルス幅設
定器17にて任意に可変(例えば、0〜50%)でき、
また周波数は周波数設定器20にて任意に調整できる。
The pulse width of the pulse oscillation circuit 8 can be arbitrarily varied (for example, 0 to 50%) by the pulse width setting device 17,
The frequency can be arbitrarily adjusted by the frequency setting device 20.

【0033】図5にゲート制御回路4の動作タイミング
を示す。この図に示すように、NOR回路10から出力
されるパルスの幅は、AND回路9から出力されるパル
スの幅よりも前後に長く、またNOR回路11から出力
されるパルスの幅は、AND回路12から出力されるパ
ルスの幅よりも前後に長くなっている。
FIG. 5 shows the operation timing of the gate control circuit 4. As shown in this figure, the width of the pulse output from the NOR circuit 10 is longer before and after than the width of the pulse output from the AND circuit 9, and the width of the pulse output from the NOR circuit 11 is The pulse width is longer before and after than the width of the pulse output from.

【0034】AND回路9、NOR回路10、NOR回
路11、AND回路12からのこのようなパルスを、絶
縁された各ドライブ回路13、14、15、16を通じ
てそれぞれの半導体スイッチング素子SW1、SW2、
SW3、SW4のゲートに供給することにより、これら
半導体スイッチング素子が上述のようにスイッチング動
作し、正負交互のパルスが得られる。この正負交互のパ
ルスはトランス21から出力される。なお、図6のタイ
ミングチャートの最下段に本発明による出力パルスを従
来と比較して示している。
Such pulses from the AND circuit 9, the NOR circuit 10, the NOR circuit 11, and the AND circuit 12 are passed through the insulated drive circuits 13, 14, 15, 16 to the respective semiconductor switching elements SW1, SW2,
By supplying the signals to the gates of SW3 and SW4, these semiconductor switching elements perform the switching operation as described above, and alternating positive and negative pulses are obtained. This positive / negative pulse is output from the transformer 21. The output pulse according to the present invention is shown at the bottom of the timing chart of FIG.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば次のような効果がある。 (1)4個の半導体スイッチング素子をHブリッジ構成
とし、各半導体スイッチング素子にダイオードを並列接
続したHブリッジ型のスイッチング回路(インバータ回
路)を用いるので、供給した電源電圧に相当した正と負
のパルス出力を得ることができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the four semiconductor switching elements have an H-bridge configuration and use an H-bridge type switching circuit (inverter circuit) in which diodes are connected in parallel to each semiconductor switching element, positive and negative voltages corresponding to the supplied power supply voltage are used. A pulse output can be obtained.

【0036】(2)スイッチング回路(インバータ回
路)がHブリッジ型で、単純であるのに加え、その電源
は片電源で済み、ローコスト化できる。
(2) The switching circuit (inverter circuit) is of an H-bridge type, which is simple and requires only a single power supply, thereby reducing the cost.

【0037】(3)共振回路を使用しないため負荷条件
に左右されない。また、負荷のリーケージフラックス及
び浮遊容量を強制的にリセットできるので、これらの影
響による波形歪みを解消できる。
(3) Since a resonance circuit is not used, it is not affected by load conditions. Further, since the leakage flux and stray capacitance of the load can be forcibly reset, waveform distortion due to these effects can be eliminated.

【0038】(4)ゲート信号に正確に対応した出力波
形が得られるので、効率良い安定したパルス幅制御(パ
ルス幅変調)及び周波数制御が可能になる。
(4) Since an output waveform accurately corresponding to the gate signal is obtained, efficient and stable pulse width control (pulse width modulation) and frequency control become possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明において用いるHブリッジスイッチング
回路の構成及び電流の流れを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration and a current flow of an H-bridge switching circuit used in the present invention.

【図2】同上の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the above.

【図3】同上の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the above.

【図4】図1のHブリッジスイッチング回路を含む本発
明の正負パルス式スイッチング電源装置の一例のブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram of an example of a positive / negative pulse switching power supply of the present invention including the H-bridge switching circuit of FIG. 1;

【図5】図4中のゲート制御回路の動作を示すタイミン
グチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the gate control circuit in FIG.

【図6】従来例の動作を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the conventional example.

【図7】従来のHブリッジスイッチング回路の構成及び
電流の流れを示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration and a current flow of a conventional H-bridge switching circuit.

【図8】同上の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SW1、SW2、SW3、SW4 半導体スイッチン
グ素子 D1、D2、D3、D4 ダイオード 1 Hブリッジスイッチング回路 2 直流電源 3 負荷 4 ゲート制御回路 5 起動回路 6 DC整流回路 7 基準電圧回路 8 パルス発振回路 9、12 AND回路 10、11 NOR回路 13、14、15、16 ドライブ回路 17、18 遅延回路 19 パルス幅設定器 20 周波数設定器 21 トランス
SW1, SW2, SW3, SW4 Semiconductor switching elements D1, D2, D3, D4 Diode 1 H-bridge switching circuit 2 DC power supply 3 Load 4 Gate control circuit 5 Start-up circuit 6 DC rectification circuit 7 Reference voltage circuit 8 Pulse oscillation circuit 9, 12 AND circuit 10, 11 NOR circuit 13, 14, 15, 16 drive circuit 17, 18 delay circuit 19 pulse width setting device 20 frequency setting device 21 transformer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1、第2、第3、第4の4個の半導体ス
イッチング素子SW1、SW2、SW3、SW4をHブ
リッジ接続するとともに、各半導体スイッチング素子に
ダイオードD1、D2、D3、D4をそれぞれ並列接続
したHブリッジスイッチング回路と、このHブリッジス
イッチング回路に直流電圧を印加する直流電源と、前記
4個の半導体スイッチング素子SW1、SW2、SW
3、SW4のゲートにゲートパルスを供給して、これら
4個の半導体スイッチング素子を次の表1に示す、
、、、の5つのON/OFFの組み合わせ態様
で順次繰り返しスイッチング動作させるゲート制御回路
とからなることを特徴とする正負パルス式スイッチング
電源装置。 【表1】
1. An H-bridge connection of first, second, third, and fourth semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4, and diodes D1, D2, D3, and D4 connected to each of the semiconductor switching elements. , A DC power supply for applying a DC voltage to the H-bridge switching circuit, and the four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW
3, a gate pulse is supplied to the gate of SW4, and these four semiconductor switching elements are shown in Table 1 below.
A positive / negative pulse type switching power supply device comprising: a gate control circuit for sequentially and repeatedly performing a switching operation in five ON / OFF combination modes of: [Table 1]
【請求項2】第2の半導体スイッチング素子SW2をO
FFにするときの時間幅は、第1の半導体スイッチング
素子SW1をONにするときの時間幅よりも前後に長
く、また第3の半導体スイッチング素子SW3をOFF
にするときの時間幅は、第4の半導体スイッチング素子
SW4をONにするときの時間幅よりも前後に長くなる
ように、ゲート制御回路は、4個の半導体スイッチング
素子SW1、SW2、SW3、SW4のゲートにゲート
パルスを供給することを特徴とする請求項1記載の正負
パルス式スイッチング電源装置。
2. The method according to claim 1, wherein the second semiconductor switching element SW2 is
The time width when turning on the FF is longer before and after than the time width when turning on the first semiconductor switching element SW1, and turning off the third semiconductor switching element SW3.
The gate control circuit sets the four semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3, and SW4 so that the time width when the fourth semiconductor switching element SW4 is turned on is longer before and after the time when the fourth semiconductor switching element SW4 is turned on. 2. A positive / negative pulse type switching power supply device according to claim 1, wherein a gate pulse is supplied to the gate of the switching power supply.
【請求項3】ゲート制御回路はゲートパルスの幅を調整
できるパルス幅調整部を有している請求項1又は2記載
の正負パルス式スイッチング電源装置。
3. The positive / negative pulse type switching power supply according to claim 1, wherein the gate control circuit has a pulse width adjusting section capable of adjusting the width of the gate pulse.
【請求項4】ゲート制御回路はゲートパルスの周波数を
調整できる周波数調整部を有している請求項1、2又は
3記載の正負パルス式スイッチング電源装置。
4. The positive / negative pulse type switching power supply according to claim 1, wherein the gate control circuit has a frequency adjusting section capable of adjusting a frequency of the gate pulse.
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