JPH11299237A - アクティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータ - Google Patents
アクティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータInfo
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- JPH11299237A JPH11299237A JP10106569A JP10656998A JPH11299237A JP H11299237 A JPH11299237 A JP H11299237A JP 10106569 A JP10106569 A JP 10106569A JP 10656998 A JP10656998 A JP 10656998A JP H11299237 A JPH11299237 A JP H11299237A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
- H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 主スイッチ素子の両端電圧を低減させると共
に、パルス・トランスを必要としないアクティブ・クラ
ンプ回路を実現させる。 【解決手段】 フォワード・コンバータの１次側に、補
助スイッチ素子２と、補助コイル９と、コンデンサ３よ
り成るアクティブ・クランプ回路を設け、主スイッチ素
子１がオフとなりトランス７のリセット期間中に補助ス
イッチ素子２をオンさせ、主スイッチ素子１の両端電圧
をクランプさせる。
に、パルス・トランスを必要としないアクティブ・クラ
ンプ回路を実現させる。 【解決手段】 フォワード・コンバータの１次側に、補
助スイッチ素子２と、補助コイル９と、コンデンサ３よ
り成るアクティブ・クランプ回路を設け、主スイッチ素
子１がオフとなりトランス７のリセット期間中に補助ス
イッチ素子２をオンさせ、主スイッチ素子１の両端電圧
をクランプさせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
であって、パルス・トランスを必要としないアクティブ
・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータに関す
る。
であって、パルス・トランスを必要としないアクティブ
・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来技術によるアクティブ・クランプ回
路を備えたフォワード・コンバータの回路構成を図３に
示す。トランス１０７の１次コイル１０８の一端は入力
電源１０６のプラス側に接続してあり、他端は主スイッ
チ素子１０１を介して入力電源１０６のマイナス側に接
続してある。また、トランス１０７の１次コイル１０８
の両端には補助スイッチ素子１０２とコンデンサ１０３
より成る直列回路が並列接続してあって、アクティブ・
クランプ回路を構成している。
路を備えたフォワード・コンバータの回路構成を図３に
示す。トランス１０７の１次コイル１０８の一端は入力
電源１０６のプラス側に接続してあり、他端は主スイッ
チ素子１０１を介して入力電源１０６のマイナス側に接
続してある。また、トランス１０７の１次コイル１０８
の両端には補助スイッチ素子１０２とコンデンサ１０３
より成る直列回路が並列接続してあって、アクティブ・
クランプ回路を構成している。
【０００３】トランス１０７の２次側には、２つのダイ
オード１１１と１１２、リアクタ１１３、コンデンサ１
１４より成るチョーク・インプット型整流回路が２次コ
イル１０９の両端に並列接続してある。主スイッチ素子
１０１と補助スイッチ素子１０２を交互にオン・オフ制
御する制御回路１０４は、２次出力回路のＡ点から電圧
を検出してパルス・トランス１０５を介して補助スイッ
チ素子１０２を制御すると共に、主スイッチ素子１０１
はパルス・トランスを介することなしに制御するように
構成してある。
オード１１１と１１２、リアクタ１１３、コンデンサ１
１４より成るチョーク・インプット型整流回路が２次コ
イル１０９の両端に並列接続してある。主スイッチ素子
１０１と補助スイッチ素子１０２を交互にオン・オフ制
御する制御回路１０４は、２次出力回路のＡ点から電圧
を検出してパルス・トランス１０５を介して補助スイッ
チ素子１０２を制御すると共に、主スイッチ素子１０１
はパルス・トランスを介することなしに制御するように
構成してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるアクテ
ィブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータに
おける主スイッチ素子の両端電圧波形は、図４（ａ）に
示すように（Ｅｉ＋Ｖｃ ｃ１）の矩形波となる。ここ
に、コンデンサ１０３に印加される電圧をＶｃｃ１とす
る。また、図３から明らかなように、補助スイッチ素子
１０２を駆動させるためには、制御回路１０４から送出
するゲート信号は主スイッチ素子１０１のゲート信号と
絶縁しておく必要があり、このためにパルス・トランス
１０５を設けていた。
ィブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータに
おける主スイッチ素子の両端電圧波形は、図４（ａ）に
示すように（Ｅｉ＋Ｖｃ ｃ１）の矩形波となる。ここ
に、コンデンサ１０３に印加される電圧をＶｃｃ１とす
る。また、図３から明らかなように、補助スイッチ素子
１０２を駆動させるためには、制御回路１０４から送出
するゲート信号は主スイッチ素子１０１のゲート信号と
絶縁しておく必要があり、このためにパルス・トランス
１０５を設けていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来技
術の欠点を解消するためになされたものであって、入力
電源のマイナス側にソース端子を接続した補助スイッチ
素子と、該補助スイッチ素子のドレイン端子に一端を接
続した補助コイルと、該補助コイルの他端と入力電源の
マイナス側との間を接続するコンデンサとによって構成
したアクティブ・クランプ回路をフォワード・コンバー
タの１次側に設け、主スイッチ素子がオフとなるトラン
スのリセット期間中に補助スイッチ素子をオンとして、
主スイッチ素子の両端電圧をクランプさせる。
術の欠点を解消するためになされたものであって、入力
電源のマイナス側にソース端子を接続した補助スイッチ
素子と、該補助スイッチ素子のドレイン端子に一端を接
続した補助コイルと、該補助コイルの他端と入力電源の
マイナス側との間を接続するコンデンサとによって構成
したアクティブ・クランプ回路をフォワード・コンバー
タの１次側に設け、主スイッチ素子がオフとなるトラン
スのリセット期間中に補助スイッチ素子をオンとして、
主スイッチ素子の両端電圧をクランプさせる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。図１は本発明によるアクティブ・
クランプ回路を備えたフォワード・コンバータの回路構
成を示すブロック図である。図１において、トランス７
における１次コイル８の一端は入力電源６のプラス側に
接続してあり、他端は主スイッチ素子１を介して入力電
源６のマイナス側に接続してある。また、トランス７の
２次コイル１０の両端には、２つのダイオード１１と１
２、リアクタ１３、平滑コンデンサ１４より成るチョー
ク・インプット型整流回路が接続してあり、負荷１５に
平滑化された直流電力を供給する。
照しながら説明する。図１は本発明によるアクティブ・
クランプ回路を備えたフォワード・コンバータの回路構
成を示すブロック図である。図１において、トランス７
における１次コイル８の一端は入力電源６のプラス側に
接続してあり、他端は主スイッチ素子１を介して入力電
源６のマイナス側に接続してある。また、トランス７の
２次コイル１０の両端には、２つのダイオード１１と１
２、リアクタ１３、平滑コンデンサ１４より成るチョー
ク・インプット型整流回路が接続してあり、負荷１５に
平滑化された直流電力を供給する。
【０００７】トランス７の１次側に１次コイル８と分離
して設けた補助コイル９と、補助コイル９の一端にドレ
イン端子を接続しソース端子を入力電源６のマイナス側
に接続した補助スイッチ素子２と、補助コイル９の他端
と入力電源６のマイナス側との間に設けたコンデンサ３
とによってアクティブ・クランプ回路を構成している。
して設けた補助コイル９と、補助コイル９の一端にドレ
イン端子を接続しソース端子を入力電源６のマイナス側
に接続した補助スイッチ素子２と、補助コイル９の他端
と入力電源６のマイナス側との間に設けたコンデンサ３
とによってアクティブ・クランプ回路を構成している。
【０００８】２次出力電圧をＡ点において検出する制御
回路５は、主スイッチ素子１と補助スイッチ素子２を交
互にオン・オフ制御するものであり、主スイッチ素子１
がオフとなりトランス７の１次コイル８のリセット期間
中に補助スイッチ素子２をオフさせ、主スイッチ１の両
端電圧をクランプさせる。
回路５は、主スイッチ素子１と補助スイッチ素子２を交
互にオン・オフ制御するものであり、主スイッチ素子１
がオフとなりトランス７の１次コイル８のリセット期間
中に補助スイッチ素子２をオフさせ、主スイッチ１の両
端電圧をクランプさせる。
【０００９】本発明によるアクティブ・クランプ回路を
用いて、主スイッチ素子１がオフとなるトランス７のリ
セット期間中に補助スイッチ素子２をオンさせて主スイ
ッチ素子１の両端電圧をクランプすると、主スイッチ素
子１の両端電圧Ｖｄｓは図４（ｂ）に示すように、ピー
ク値の存在しない平坦な矩形波（Ｅｉ＋ｎ1／ｎ2・Ｖ
ｃｃ）になる。ここに、１次コイル８と補助コイル９の
巻線比をｎ１：ｎ２とし、コンデンサに印加する電圧を
Ｖｃｃとする。
用いて、主スイッチ素子１がオフとなるトランス７のリ
セット期間中に補助スイッチ素子２をオンさせて主スイ
ッチ素子１の両端電圧をクランプすると、主スイッチ素
子１の両端電圧Ｖｄｓは図４（ｂ）に示すように、ピー
ク値の存在しない平坦な矩形波（Ｅｉ＋ｎ1／ｎ2・Ｖ
ｃｃ）になる。ここに、１次コイル８と補助コイル９の
巻線比をｎ１：ｎ２とし、コンデンサに印加する電圧を
Ｖｃｃとする。
【００１０】図１における整流回路を構成する２つのダ
イオードをスイッチ素子に置き換えて同期整流回路とし
たもう１つの実施例を図２に示す。１次側の主スイッチ
素子１と２次側の整流用スイッチ素子１６とは同時にオ
ン・オフ制御され、また、補助スイッチ素子２と還流用
スイッチ素子１７とは同時に、主スイッチ素子１と整流
スイッチ素子１６とは反対位相でオン・オフ制御され
る。上述した４つのスイッチ素子を駆動するゲート・ソ
ース間の信号Ｖｇｓの詳細は図６（ａ），（ｃ），
（ｄ）に示す通りであり、主スイッチ素子１のドレイン
・ソース間電圧Ｖｄｓを図６（ｂ）に示す。図６に示す
信号波形に基づいて４つのスイッチ素子をオン・オフ制
御すると、主スイッチ素子１の両端子間に加わる電圧Ｖ
ｄｓは（Ｅｉ＋ｎ１／ｎ２・Ｖｃｃ）であって、図５
（ａ）に示す矩形波となる。図５（ｂ）から明らかなよ
うに、２つのスイッチ素子１６と１７のゲート・ソース
間電圧Ｖｇｓ１とＶｇｓ２との間には内部ダイオードが
オンとなる時間がなくなり、同期整流用スイッチ素子を
利用できる時間が長くなり高効率を実現できる。
イオードをスイッチ素子に置き換えて同期整流回路とし
たもう１つの実施例を図２に示す。１次側の主スイッチ
素子１と２次側の整流用スイッチ素子１６とは同時にオ
ン・オフ制御され、また、補助スイッチ素子２と還流用
スイッチ素子１７とは同時に、主スイッチ素子１と整流
スイッチ素子１６とは反対位相でオン・オフ制御され
る。上述した４つのスイッチ素子を駆動するゲート・ソ
ース間の信号Ｖｇｓの詳細は図６（ａ），（ｃ），
（ｄ）に示す通りであり、主スイッチ素子１のドレイン
・ソース間電圧Ｖｄｓを図６（ｂ）に示す。図６に示す
信号波形に基づいて４つのスイッチ素子をオン・オフ制
御すると、主スイッチ素子１の両端子間に加わる電圧Ｖ
ｄｓは（Ｅｉ＋ｎ１／ｎ２・Ｖｃｃ）であって、図５
（ａ）に示す矩形波となる。図５（ｂ）から明らかなよ
うに、２つのスイッチ素子１６と１７のゲート・ソース
間電圧Ｖｇｓ１とＶｇｓ２との間には内部ダイオードが
オンとなる時間がなくなり、同期整流用スイッチ素子を
利用できる時間が長くなり高効率を実現できる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるアク
ティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータ
においては、トランスの１次側に補助スイッチ素子、補
助コイル、コンデンサより成るアクティブ・クランプ回
路を設けておき、主スイッチ素子がオフとなるトランス
のリセット期間中に補助スイッチ素子をオンとして主ス
イッチ素子の両端電圧をクランプするので、主スイッチ
素子は耐圧の低い素子を使用できる。また、アクティブ
・クランプ回路における補助スイッチ素子の駆動信号と
主スイッチ素子の駆動信号とを絶縁する必要がないの
で、パルス・トランスを省略でき、フォワード・コンバ
ータを構成する部品数を削減できる。さらに、軽負荷時
において顕著に現れるパルス・トランスの損失も存在し
ないので、装置全体の効率を向上させる効果がある。
ティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータ
においては、トランスの１次側に補助スイッチ素子、補
助コイル、コンデンサより成るアクティブ・クランプ回
路を設けておき、主スイッチ素子がオフとなるトランス
のリセット期間中に補助スイッチ素子をオンとして主ス
イッチ素子の両端電圧をクランプするので、主スイッチ
素子は耐圧の低い素子を使用できる。また、アクティブ
・クランプ回路における補助スイッチ素子の駆動信号と
主スイッチ素子の駆動信号とを絶縁する必要がないの
で、パルス・トランスを省略でき、フォワード・コンバ
ータを構成する部品数を削減できる。さらに、軽負荷時
において顕著に現れるパルス・トランスの損失も存在し
ないので、装置全体の効率を向上させる効果がある。
【図１】本発明によるアクティブ・クランプ回路を備え
たフォワード・コンバータの回路構成を示すブロック
図。
たフォワード・コンバータの回路構成を示すブロック
図。
【図２】本発明による同期整流方式のフォワード・コン
バータの回路構成を示すブロック図。
バータの回路構成を示すブロック図。
【図３】従来技術によるアクティブ・クランプ回路を備
えたフォワード・コンバータの回路構成を示すブロック
図。
えたフォワード・コンバータの回路構成を示すブロック
図。
【図４】波形図。
【図５】波形図。
【図６】波形図。
１，２，１６，１７ スイッチ素子 ３，１４ コンデンサ ５ 制御回路 ６ 入力電源 ７ トランス ８ １次コイル ９ 補助コイル １０ ２次コイル １３ リアクタ １５ 負荷
Claims (1)
- 【請求項１】 入力電源のプラス側に一端を接続したト
ランスの１次コイルと、該１次コイルの他端にドレイン
端子を接続しソース端子を前記入力電源のマイナス側に
接続した主スイッチ素子とによって構成したフォワード
・コンバータの１次回路において、 前記トランスの１次側に１次コイルと分離して設けた補
助コイルと、入力電源のマイナス側にソース端子を接続
しドレイン端子を前記補助コイルの一端に接続した補助
スイッチ素子と、前記補助コイルの他端と入力電源のマ
イナス側との間に直列接続したコンデンサとによってア
クティブ・クランプ回路を構成すると共に、 ２次出力電圧を検出して、主スイッチ素子とアクティブ
・クランプ回路における補助スイッチ素子とを交互にオ
ン・オフ制御する制御回路を設け、 主スイッチ素子がオフとなるトランスのリセット期間中
に補助スイッチ素子をオンとして、主スイッチ素子の両
端子間電圧をクランプするようにしたことを特徴とする
アクティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバ
ータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106569A JPH11299237A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | アクティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータ |
| US09/287,821 US6061254A (en) | 1998-04-16 | 1999-04-07 | Forward converter with active clamp circuit |
| TW088105996A TW431057B (en) | 1998-04-16 | 1999-04-15 | Forward converter with active clamp circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10106569A JPH11299237A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | アクティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11299237A true JPH11299237A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14436899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10106569A Pending JPH11299237A (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | アクティブ・クランプ回路を備えたフォワード・コンバータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6061254A (ja) |
| JP (1) | JPH11299237A (ja) |
| TW (1) | TW431057B (ja) |
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| JP2014180577A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-29 | Covidien Lp | 電気外科共振インバータの電力制御のためのシステムおよび方法 |
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| US10898257B2 (en) | 2013-10-29 | 2021-01-26 | Covidien Lp | Resonant inverter with a common mode choke |
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| KR20030096823A (ko) * | 2002-06-18 | 2003-12-31 | 단암전자통신주식회사 | 푸시풀-플라이백 컨버터 |
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| CN100414823C (zh) * | 2003-09-26 | 2008-08-27 | 华硕电脑股份有限公司 | 主动式钳位电路以及电源供应系统 |
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-
1998
- 1998-04-16 JP JP10106569A patent/JPH11299237A/ja active Pending
-
1999
- 1999-04-07 US US09/287,821 patent/US6061254A/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-15 TW TW088105996A patent/TW431057B/zh not_active IP Right Cessation
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