JPS5932359A - 直流電源回路 - Google Patents
直流電源回路Info
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- JPS5932359A JPS5932359A JP14147582A JP14147582A JPS5932359A JP S5932359 A JPS5932359 A JP S5932359A JP 14147582 A JP14147582 A JP 14147582A JP 14147582 A JP14147582 A JP 14147582A JP S5932359 A JPS5932359 A JP S5932359A
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- Japan
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- switch
- capacitor
- circuit
- reactor
- diode
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- 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
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/06—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、入力として供給される直流電圧を、安定化す
るか、または他の直流電圧に変換して、該直流電圧を負
荷側に供給する直流電源回路に関するものである。
るか、または他の直流電圧に変換して、該直流電圧を負
荷側に供給する直流電源回路に関するものである。
第１図は、従来の電源回路の一種である入力直流−圧を
昇圧するブースタ形回路であり、これを例にとって説明
する。
昇圧するブースタ形回路であり、これを例にとって説明
する。
図において、（１）は入力直流電源、（２）は負荷、（
３）〜（６）は上記ブースタ回路を構成する部品であり
、（３）はりアクドル（４）にエネルギーを蓄積するた
めのスイッチ、（６）は該スイッチ（３）のＯＦＦ時に
リアクトル（４）に蓄積したエネルギーをコンデンサ（
５）および負荷（２）に放出するためのダイオード、（
７）は上記ブースタ回路が動作しなくとも負荷（２）に
電力を供給できるように設番ノられた直送用ダイオード
である。
３）〜（６）は上記ブースタ回路を構成する部品であり
、（３）はりアクドル（４）にエネルギーを蓄積するた
めのスイッチ、（６）は該スイッチ（３）のＯＦＦ時に
リアクトル（４）に蓄積したエネルギーをコンデンサ（
５）および負荷（２）に放出するためのダイオード、（
７）は上記ブースタ回路が動作しなくとも負荷（２）に
電力を供給できるように設番ノられた直送用ダイオード
である。
次に動作について説明するが、この種の回路は一般化さ
れているのでｆｆｌ’ｌ １１な説明にとどめる。
れているのでｆｆｌ’ｌ １１な説明にとどめる。
今、第１図で示す回路は定常状態にあり、人力直流電源
（１）の電圧とコンデンサ（５）との引圧の和により負
荷（２）に電力が供給されているとする。このときスイ
ッチ（３）をＯＮ（閉）にすると、リアクトル（４）１
こは上記直流＊ ｉｓ ｕ＋から電流が流れ、該リアク
トル（４）にはエネルギーが蓄積される。必要なエネル
ギーを蓄積した時点において、スイッチ（３）を、０Ｆ
Ｆ（開）にすると、リアクトル（４）に蓄積されたエネ
ルギーは、該リアクトル（４）の逆起電力特性によりダ
イオード（６）を沖して放出され、コンデンサ（５）を
充電するとともに負荷（２）に電力を供給する。
（１）の電圧とコンデンサ（５）との引圧の和により負
荷（２）に電力が供給されているとする。このときスイ
ッチ（３）をＯＮ（閉）にすると、リアクトル（４）１
こは上記直流＊ ｉｓ ｕ＋から電流が流れ、該リアク
トル（４）にはエネルギーが蓄積される。必要なエネル
ギーを蓄積した時点において、スイッチ（３）を、０Ｆ
Ｆ（開）にすると、リアクトル（４）に蓄積されたエネ
ルギーは、該リアクトル（４）の逆起電力特性によりダ
イオード（６）を沖して放出され、コンデンサ（５）を
充電するとともに負荷（２）に電力を供給する。
リアクトル（４）のエネルギーが放出された後、再度ス
イッチ（３）をＯＮにすると、ダイオード（６）のアノ
ード側は負電位となり、逆バイアスされてダイオード（
６）はＯＦＦとなる。即ち、スイッチ（３）がＯＮの期
間は、直流電源（１）とコンデンサ（５）とにより負荷
（２）に電力を供給しつつリアクトル（４）にエネルギ
ーを蓄積し、スイッチ（３）がＯＦＦの期間には、リア
クトル（４）に蓄積されたエネルギーでコンデンサ（５
）を充電しつつ負荷（２）に亀カを供給する如く動作し
、スイッチ（３）の０Ｎ１０ＦＦ比を制御して負荷（２
）に印加する電圧を設定している。
イッチ（３）をＯＮにすると、ダイオード（６）のアノ
ード側は負電位となり、逆バイアスされてダイオード（
６）はＯＦＦとなる。即ち、スイッチ（３）がＯＮの期
間は、直流電源（１）とコンデンサ（５）とにより負荷
（２）に電力を供給しつつリアクトル（４）にエネルギ
ーを蓄積し、スイッチ（３）がＯＦＦの期間には、リア
クトル（４）に蓄積されたエネルギーでコンデンサ（５
）を充電しつつ負荷（２）に亀カを供給する如く動作し
、スイッチ（３）の０Ｎ１０ＦＦ比を制御して負荷（２
）に印加する電圧を設定している。
従って、スイッチ（３）は、リアクトル（４）にＩＩｌ
［す電流をＯＮ、ＯＦＦする必要があり、従来の回路で
はスイッチ（３）のスイッチング損失が大きく、ブース
タ回路の動作周波数を上げられず、１１つ大容量のもの
を得るのが困難であり、スイッチ（３）にトランジスタ
等を使う場合、トランジスタの利用率が著しく低い等の
欠点があった。
［す電流をＯＮ、ＯＦＦする必要があり、従来の回路で
はスイッチ（３）のスイッチング損失が大きく、ブース
タ回路の動作周波数を上げられず、１１つ大容量のもの
を得るのが困難であり、スイッチ（３）にトランジスタ
等を使う場合、トランジスタの利用率が著しく低い等の
欠点があった。
この発明は、以」−のような従来のものの欠点を除去す
るためになされたもので、スイッチに並列に、ダイオー
ドとコンデンサとりアクドルの１次コイルに結合された
２次コイルとの直列回路からなる電流バイパス回路を設
けることにより、スイッチング損失をｉｆ Ｌ ＜軽減
できるとともに、動作周波数を上げることができ、また
小形化することもできる直流電源回路を提供することを
目的としている。
るためになされたもので、スイッチに並列に、ダイオー
ドとコンデンサとりアクドルの１次コイルに結合された
２次コイルとの直列回路からなる電流バイパス回路を設
けることにより、スイッチング損失をｉｆ Ｌ ＜軽減
できるとともに、動作周波数を上げることができ、また
小形化することもできる直流電源回路を提供することを
目的としている。
以下この発明の一実施例について説明する。第２図にお
いて、（１）〜（７）は、第１図と同一であるが、リア
クトル（４）には密に結合した１次コイル（４１）と２
次コイル＋４Ｊとか設けられている。（８）〜（１■は
、本実施例により設けられた部品であり、（８）はスイ
ッチ（３）に並列に接続されたコンデンサ、（９）は該
コンデンサ（８）の電荷がスイッチ（３）に放出されな
いようにするための第１のダイオード、ｆｌｏｌはコン
デンサ（８）の電荷をコイル（４２１の電圧によりバイ
アスし、放出するための第２のダイオードである。
いて、（１）〜（７）は、第１図と同一であるが、リア
クトル（４）には密に結合した１次コイル（４１）と２
次コイル＋４Ｊとか設けられている。（８）〜（１■は
、本実施例により設けられた部品であり、（８）はスイ
ッチ（３）に並列に接続されたコンデンサ、（９）は該
コンデンサ（８）の電荷がスイッチ（３）に放出されな
いようにするための第１のダイオード、ｆｌｏｌはコン
デンサ（８）の電荷をコイル（４２１の電圧によりバイ
アスし、放出するための第２のダイオードである。
第３図は、第２図の動作説明図である。
今、第２図で示す回路は定常状態にあり、動作モードが
一般に言われるコンデンサインプットモード（リアクト
ル（４）に蓄積されたエネルギーは各サイクル毎に充電
され、完全に放出され、該リアクトル（４）に蓄積され
たエネルギーを各サイクル毎にＯにリセットするモード
）で動作するべく構成されており、第３図で示す時点Ｉ
Ｉにあると仮定する。また、定常動作状態では、入力電
圧■１、出力電圧ｖ２であると仮定する。
一般に言われるコンデンサインプットモード（リアクト
ル（４）に蓄積されたエネルギーは各サイクル毎に充電
され、完全に放出され、該リアクトル（４）に蓄積され
たエネルギーを各サイクル毎にＯにリセットするモード
）で動作するべく構成されており、第３図で示す時点Ｉ
Ｉにあると仮定する。また、定常動作状態では、入力電
圧■１、出力電圧ｖ２であると仮定する。
今、時点ＩＩを見た場合、スイッチ（３）はＯＮ（閉）
開、始時点であり、スイッチ（３）を流れる電流は零で
ある。また、コンデンサ（８）は、はぼ、ｖ２＋ブース
タ部電圧−２Ｖ２−ｖ、に充電されている。
開、始時点であり、スイッチ（３）を流れる電流は零で
ある。また、コンデンサ（８）は、はぼ、ｖ２＋ブース
タ部電圧−２Ｖ２−ｖ、に充電されている。
時点１１以後スイツチ（３）はＯＮであり、リアクトル
（４）の１次コイル（４υにはスイッチ（３）を通して
入力端子ｖ１が印加され、１次コイル（４１１には・中
細１が正の逆起電力が発生する。従って、２次コイル（
４りにも・中側が正の割付が誘起し、コンデンサ（８）
に蓄積された電荷は、２次コイルＣ２のインダクタンス
とコンデンサ（８）の時定数により負荷（２）に放電さ
れ、スイッチ（３）がＯＦＦ時のエネルギー吸収に備え
る。
（４）の１次コイル（４υにはスイッチ（３）を通して
入力端子ｖ１が印加され、１次コイル（４１１には・中
細１が正の逆起電力が発生する。従って、２次コイル（
４りにも・中側が正の割付が誘起し、コンデンサ（８）
に蓄積された電荷は、２次コイルＣ２のインダクタンス
とコンデンサ（８）の時定数により負荷（２）に放電さ
れ、スイッチ（３）がＯＦＦ時のエネルギー吸収に備え
る。
この結果、スイッチ（３）には第３図に示す電流１１が
流れる。即ち、１次コイル（４１）のインダクタンスＬ
（Ｈ） ニ、Ｊニルｉｌｉ流分（ｖＩ／Ｌ） ｅ ｔ
Ｒ：コ７テ７＋Ｊ１８１の放電電流が重畳して流れ、時
点ｔ２でコンデンサ（８）の放電は終了する。
流れる。即ち、１次コイル（４１）のインダクタンスＬ
（Ｈ） ニ、Ｊニルｉｌｉ流分（ｖＩ／Ｌ） ｅ ｔ
Ｒ：コ７テ７＋Ｊ１８１の放電電流が重畳して流れ、時
点ｔ２でコンデンサ（８）の放電は終了する。
また、【２〜ｔ８期間は引続きりアクドル（４）にエネ
ルギーが充電される。
ルギーが充電される。
一方１１−１υ期間、負荷（２）への電力は、第１図の
説明と同様に、入力電源（１）とコンデンサ（５）との
電圧和で供給される。才た、コンデンサ（８）の電荷は
、ｔ３に近い時点ではりアクドル（４）の１次コイル（
４１１と２次コイル（４″ＩＪとの巻数比が１＝１の場
合、大略Ｖ２−Ｖ、まで放電している。
説明と同様に、入力電源（１）とコンデンサ（５）との
電圧和で供給される。才た、コンデンサ（８）の電荷は
、ｔ３に近い時点ではりアクドル（４）の１次コイル（
４１１と２次コイル（４″ＩＪとの巻数比が１＝１の場
合、大略Ｖ２−Ｖ、まで放電している。
時点ｔｇにおいて、スイッチ（３）を０ＦＦ（開）とす
ると、リアクトル（４）の１次コイル（４１）に流れて
いた電流は、スイッチ（３）と並列に接続された第１の
ダイオード（９）を通してコンデンサ（８）に流れつつ
減少する。
ると、リアクトル（４）の１次コイル（４１）に流れて
いた電流は、スイッチ（３）と並列に接続された第１の
ダイオード（９）を通してコンデンサ（８）に流れつつ
減少する。
この結果、リアクトル（４）に蓄積されたエネルギーは
ダイオード（６）を通してコンデンサ（５）に放電され
る。この放電モード時の１次コイル（４１）に発生する
電圧の極性は、Φ中側が負で他方が正の方向であり、２
次コイル（４２にも同極性の電圧が誘起し、この電圧値
はコンデンサ（５）の電圧、即ち、大略ｖ２−ｖ１であ
るため、コンデンサ（８）のｔ３時点の残留電圧とほぼ
同値の逆電圧が発生し、第１のダイオード（９）のカソ
ード側電位はほぼ零電位となり、スイッチ（３）のＯＦ
Ｆ時の電流がコンデンサ（８）側に流れやすくなる。
ダイオード（６）を通してコンデンサ（５）に放電され
る。この放電モード時の１次コイル（４１）に発生する
電圧の極性は、Φ中側が負で他方が正の方向であり、２
次コイル（４２にも同極性の電圧が誘起し、この電圧値
はコンデンサ（５）の電圧、即ち、大略ｖ２−ｖ１であ
るため、コンデンサ（８）のｔ３時点の残留電圧とほぼ
同値の逆電圧が発生し、第１のダイオード（９）のカソ
ード側電位はほぼ零電位となり、スイッチ（３）のＯＦ
Ｆ時の電流がコンデンサ（８）側に流れやすくなる。
この結果、スイッチ（３）のスイッチング損失は極めて
少なくでき、スイッチＯＦＦ時の負荷曲線もコンデンサ
負荷的となる。
少なくでき、スイッチＯＦＦ時の負荷曲線もコンデンサ
負荷的となる。
時点ｔ４において、コンデンサ（８）の電位はほぼスイ
ッチ（３）解放時の電圧まで充電される。
ッチ（３）解放時の電圧まで充電される。
時点１４〜１５期間は、リアクトル（４）の蓄積エネル
ギー放電期間である。従って、時点【５〜１６期間の負
荷（２）への電力供給は１２〜１３間同様、コンデンサ
（５）と電、源（１）とから行われる。また、時点ｔ６
はｔｌの次サイクルであり、動作は１１時と同様にこれ
らをくり返し、定常動作を行っている。
ギー放電期間である。従って、時点【５〜１６期間の負
荷（２）への電力供給は１２〜１３間同様、コンデンサ
（５）と電、源（１）とから行われる。また、時点ｔ６
はｔｌの次サイクルであり、動作は１１時と同様にこれ
らをくり返し、定常動作を行っている。
部４図は、第２図の改良回路であり、第２図との相異点
は第２のダイオード（１ωと直列にリアクトル（ＩＩ）
を接続したことである。リアクトルａＤの作用１；１．
、）１３図で記載のｔｌ〜（２期間に流れるコンデンサ
（８）の放電時定数の拡大であり、スイッチ（３１０Ｎ
時のｉｔ（流室」ユリ（ｄｉ／ｄＬ）を遅らせると共に
、放電時の特性インピーダンスを高め電流波高値を抑へ
、スイッチ（３１０Ｎ時の損失を少なくする作用を持っ
ている。
は第２のダイオード（１ωと直列にリアクトル（ＩＩ）
を接続したことである。リアクトルａＤの作用１；１．
、）１３図で記載のｔｌ〜（２期間に流れるコンデンサ
（８）の放電時定数の拡大であり、スイッチ（３１０Ｎ
時のｉｔ（流室」ユリ（ｄｉ／ｄＬ）を遅らせると共に
、放電時の特性インピーダンスを高め電流波高値を抑へ
、スイッチ（３１０Ｎ時の損失を少なくする作用を持っ
ている。
この発明の効果を一例として人力１）Ｃ１３０Ｖ、出力
１）Ｃ１ｓｏｖ 、 ２，７ＫＷ ノＮｆｎｆｉヲ取Ｆ
） 上ケ、数値的に述べるなら下記の通りとなる。
１）Ｃ１ｓｏｖ 、 ２，７ＫＷ ノＮｆｎｆｉヲ取Ｆ
） 上ケ、数値的に述べるなら下記の通りとなる。
従来回路の場合 損失１５４Ｗ ブースタ部効率８３
％総合効率 ９４．６％ 動作周波数 ２５ ＫＨｚ 本発明の回路 損失 ５３Ｗ ブースタ部効率９３．
３％の場合 総合効率 ９８．
１％動作周波数 ５ＱＫＨｚ となり、動作周波数を５ Ｑ ＫＨｚ にしつつも、損
失は１００Ｗ軽減でき、放熱構造の大規模な簡略化が可
能となる等、小形化、高効率化が可能であり、工業的価
値の極めて高い回路を提供できる。
％総合効率 ９４．６％ 動作周波数 ２５ ＫＨｚ 本発明の回路 損失 ５３Ｗ ブースタ部効率９３．
３％の場合 総合効率 ９８．
１％動作周波数 ５ＱＫＨｚ となり、動作周波数を５ Ｑ ＫＨｚ にしつつも、損
失は１００Ｗ軽減でき、放熱構造の大規模な簡略化が可
能となる等、小形化、高効率化が可能であり、工業的価
値の極めて高い回路を提供できる。
また、上記実施例では、ステップアップ回路について説
明したが、第５図の構成の如く、リアクトル（４）の−
次コイル（４１）を分離して、充電側を（４１１）、放
電、側を（４１２）とすれば、入出力回路を絶縁でき、
更に入出力の電圧比も自由に設定できる。この他の回路
についても、本発明が適用できることは当然である。ま
た更に、第２図の説明ではコンデンサインプットモード
について述べたが、チョークインプットモードにも適用
できる。
明したが、第５図の構成の如く、リアクトル（４）の−
次コイル（４１）を分離して、充電側を（４１１）、放
電、側を（４１２）とすれば、入出力回路を絶縁でき、
更に入出力の電圧比も自由に設定できる。この他の回路
についても、本発明が適用できることは当然である。ま
た更に、第２図の説明ではコンデンサインプットモード
について述べたが、チョークインプットモードにも適用
できる。
また、第５図において、第２のダイオード（ＩＧに直列
にインダクタンスを挿入し、コンデンサ（８）の放電時
定数を拡大することも可能である。
にインダクタンスを挿入し、コンデンサ（８）の放電時
定数を拡大することも可能である。
以上のように、この発明によれば、スイッチに並列に、
ダイオードとコンデンサとりアクドルの１次コイルに結
合された２次コイルとの直列回路からなる電流バイパス
回路を設けたので、スイッチング回路のスイッチング損
失を数分の１に軽減でき、部品に加えるストレスを最小
限となし得るため、信頼性をそこなうことなく、動作周
波数を高め、ＩＩつ小形、高効率（低損失、低発熱）の
直流電源回路が実現でき、工業的価値は極めて高い。
ダイオードとコンデンサとりアクドルの１次コイルに結
合された２次コイルとの直列回路からなる電流バイパス
回路を設けたので、スイッチング回路のスイッチング損
失を数分の１に軽減でき、部品に加えるストレスを最小
限となし得るため、信頼性をそこなうことなく、動作周
波数を高め、ＩＩつ小形、高効率（低損失、低発熱）の
直流電源回路が実現でき、工業的価値は極めて高い。
第１図は従来の昇圧形コンバータ回路の回路図、第２図
は本発明の一実施例による直流電源回路の回路図、第３
図は第２図の動作説明図、第４図は本発明の（１０の実
施例の回路図、第５図は降圧形コンバータ回路に本発明
を実施した一例の回路図である。 （１）・・・人力直流電源、（２）・・・負荷、（３）
・・・スイッチ、（４）・・・リアクトル、 ｆ４１１
・・・１次コイル、（４カ・・・２次コイル、（８）・
・・コンデンサ、ｆｉｌ 、 ｉｌｌト・・第１．第２
のダイオード。 代 理 人 葛 野 信 −第
３図 第４図 第５図
は本発明の一実施例による直流電源回路の回路図、第３
図は第２図の動作説明図、第４図は本発明の（１０の実
施例の回路図、第５図は降圧形コンバータ回路に本発明
を実施した一例の回路図である。 （１）・・・人力直流電源、（２）・・・負荷、（３）
・・・スイッチ、（４）・・・リアクトル、 ｆ４１１
・・・１次コイル、（４カ・・・２次コイル、（８）・
・・コンデンサ、ｆｉｌ 、 ｉｌｌト・・第１．第２
のダイオード。 代 理 人 葛 野 信 −第
３図 第４図 第５図
Claims (1)
- ｆｉｌ 入力直流電圧を安定化して負荷に供給する直
流電源回路であって、リアクトルに流れる電流を切り回
路をオフとするスイッチと、このスイッチと並列に接続
され、第１のダイオードとコンデンサと上記リアクトル
の１次コイルに上記スイッチのオフ時に上記コンデンサ
の電位を下げる方向に接続して結合された２次コイルと
の直列回路と、上記スイッチのオン期間に上記コンデン
サに蓄積されたエネルギーを負荷側または入力側あるい
は別途設けた回路に放電する第２のダイオードとを備え
たことを特徴とする直流電源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14147582A JPS5932359A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 直流電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14147582A JPS5932359A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 直流電源回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5932359A true JPS5932359A (ja) | 1984-02-21 |
Family
ID=15292748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14147582A Pending JPS5932359A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 直流電源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932359A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6455069A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Power circuit |
| JPH0498885U (ja) * | 1991-01-31 | 1992-08-26 |
-
1982
- 1982-08-12 JP JP14147582A patent/JPS5932359A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6455069A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Power circuit |
| JPH0498885U (ja) * | 1991-01-31 | 1992-08-26 |
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