JPS6213432Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はトランスの飽和を防止することが可能
な直流変換装置即ちDC−DCコンバータに関する
ものである。

従来のトランジスタコンバータを第１図を参照
して説明すると、直流電源１に出力トランス２の
１次巻線３が接続され、この１次巻線３にスイツ
チング素子としてトランジスタ４が直列に接続さ
れ、出力トランス２の２次巻線５には整流ダイオ
ード６から成る整流回路７が接続され、この整流
回路７の出力段にはダイオード８とリアクトル９
とコンデンサ１０とから成る平滑回路１１を介し
て負荷１２が接続されている。１３は直流出力電
圧を一定に制御するためのトランジスタ４の制御
回路であり、出力電圧と基準電圧源１４の基準電
圧との誤差出力電圧を得るための誤差増幅回路１
５と、トランジスタ４のオン・オフ周期と同一の
周期で三角波を発生する三角波発生回路１６と、
三角波と誤差出力電圧とを比較する電圧コンパレ
ータ１７と、コンパレータ１７の出力に対応する
トランジスタ４のベース駆動信号を発生する駆動
回路１８とから成る。トランス１次巻線３に整流
ダイオード１９を介して並列接続された抵抗２０
はトランス２のリセツトを行うものであり、この
抵抗２０に並列接続されたコンデンサ２１はスパ
イク電圧を除去するものである。

このように構成されたコンバータのトランジス
タ４を第２図のt₁〜t₂区間でオン駆動すると、電
源１の電圧が１次巻線３に印加され、これに対応
した電圧が２次巻線５に生じ、整流回路７及び平
滑回路１１を介して負荷１２に供給される。第２
図でt₂時点でトランジスタ４のベース駆動信号が
消滅してトランジスタ４がオフに転換すると、ト
ランジスタ４のオン期間にトランス２に蓄えられ
ていたエネルギが１次巻線３と整流ダイオード１
９と抵抗２０とから成る閉回路で消費され、第２
図Ａに示すトランジスタ４のコレクタエミツタ間
電圧Ｖ_CEが上昇するのが制限されると共に、トラ
ンス２が磁気的にリセツトされる。トランジスタ
４のオフ期間に於けるリセツト電圧Ｖ_Rの発生期
間はt₂〜t₃であり、トランス２がリセツトされた
後には電源１の電圧Ｖ_Sがトランジスタ４に印加
される。

ところで、負荷電流Ｉ_Lの変動が少ない場合に
は、１周期ごとにトランス２がリセツトされるた
めに、トランス２の飽和が生じないが、負荷電流
Ｉ_Lが小さい状態から急激に大きい状態になる
と、十分なリセツト電圧を得ることが不可能にな
り、トランス２が飽和してトランジスタ４のコレ
クタ電流Ｉ_Cが大きくなり、トランジスタ４の破
壊又は劣化が生じる。即ち、第２図Ｄに示す負荷
電流Ｉ_Lが小さいt₄〜t₉期間ではトランジスタ４の
オン時間（t₇〜t₈）が短かくなり、トランス２に蓄
えられるエネルギも少なくなるので、リセツト電
圧Ｖ_Rも低くなる。このため、コンデンサ２１の
充電電圧も当然低くなる。次に、t₉以後に於いて
負荷電流Ｉ_Lが増大したためにトランジスタ４の
オン時間がt₉〜t₁₀に示すように長くなると、トラ
ンス２をリセツトするために高い電圧が要求され
る。t₉〜t₁₀時間でトランス２に比較的大きなエネ
ルギが蓄えられているが、スパイク電圧除去用コ
ンデンサ２１が設けられているために、オン時に
トランス２に蓄えられたエネルギがそのままリセ
ツト電圧として使用されず、コンデンサ２１の充
電に使用され、リセツト電圧は徐々に上昇する。
従つて、t₁₀〜t₁₁のオフ期間にトランス２をリセ
ツトする電圧がこの時のコレクタ電流Ｉ_Cに対応
した全負荷時リセツト電圧レベルＶ_Aよりも低く
なり、トランス２のリセツトが不可能になる。こ
のため第２図Ｃに示すＢ−Ｈ曲線から明らかなよ
うに、t₉〜t₁₂区間ではＢ−Ｈ曲線が元に戻ること
が不可能となり、次のt₁₁以後のサイクルではリ
セツトされない状態から動作が始まり、トランス
２が飽和し、第２図Ｂに示す如くトランジスタ４
のコレクタ電流Ｉ_Cが過大になる。このため、従
来は電力容量の大きなトランジスタ４を使用して
トランジスタ４の破壊又劣化を防止するか、又は
トランス２の磁束密度を低く設計した。従つて、
装置が大型且つ高価になつた。

そこで、本考案の目的はトランスの飽和を制限
することが可能な直流変換装置を提供することに
ある。

上記目的を達成するための本考案は、１次巻線
と２次巻線とを有するトランスと、前記１次巻線
に直列に接続されたスイツチング素子と、前記１
次巻線と前記スイツチング素子とから成る直列回
路に電力を供給する直流電源と、前記スイツチン
グ素子をオンオフ制御する自励又は他励のスイツ
チング制御回路と、前記１次巻線に整流ダイオー
ドを介して並列接続された抵抗と、前記抵抗に並
列接続されたスパイク電圧除去用コンデンサと、
全負荷時に要求されるリセツト電圧にほぼ等しい
電圧に前記コンデンサを充電するために前記コン
デンサに接続されたコンデンサ充電回路とから成
る変換装置に係わるものである。

上記本考案によれば、スパイク電圧除去用コン
デンサに充電回路を接続し、全負荷時に要求され
るリセツト電圧にほぼ等しい電圧を供給するの
で、負荷電流の減少でトランスから発生するオフ
期間の電圧のレベルが低下しても、スパイク電圧
除去用コンデンサはここに接続された電源回路に
よつて充電される。従つて、負荷電流が急激に増
大した場合に、トランスから発生する電圧がスパ
イク電圧除去用コンデンサによつてリセツトレベ
ル以下に低減されず、トランスが確実にリセツト
される。この結果、トランジスタ及び／又はトラ
ンスの小型化及び低コスト化が可能になる。

以下、第３図及び第４図を参照して本考案の実
施例に係わる直流変換装置について述べる。第３
図で符号１〜２１で示すものは第１図で同一符号
で示すものと実質的に同一であるので、その説明
を省略する。また第４図のＡ〜Ｄの波形は第２図
のＡ〜Ｄの波形に対応するので、同一動作につい
ての説明を省略する。

本実施例の直流変換装置では、充電用電源回路
２２がスパイク電圧除去用コンデンサ２１に並列
接続されている。この充電用電源回路２２は電源
２３と逆流阻止用整流ダイオード２４とから成
り、電源２３は主回路の直流電源１とは別電源と
なるように構成され、全負荷電流Ｉ_LMが流れた時
に要求されるリセツト電圧レベルＶ_Aにほぼ等し
い電圧Ｖ_RMをコンデンサ２１に供給する。

上述の如く充電用電源回路２２を設けた装置に
於いて、第４図Ｄに示す如く、t₅〜t₉区間で負荷
電流Ｉ_Lが減少して軽負荷状態となり、t₉で急激
に負荷電流Ｉ_Lが全負荷電流Ｉ_LMになる場合に
は、t₆〜t₇のオン期間でコレクタ電流Ｉ_Cは小さく
なり、t₇〜t₈のオフ期間でのフライバツク電圧も
当然低くなる。このため、ダイオード１９はオフ
となり、トランジスタ４には直流電源１の電圧Ｖ
_Sとトランス２の電圧との和が印加される。t₇〜t₈
期間でのフライバツク電圧が低くても、コンデン
サ２１は別電源２３によつて電圧Ｖ_RMで充電され
ているので、第１図の従来の回路のように充電電
圧が低下しない。t₉〜t₁₀のオン期間でコレクタ電
流Ｉ_Cが増大すれば、これに応じたフライバツク
電圧がt₁₀〜t₁₁で発生し、ダイオード１９がオン
になつてリセツト電圧となる。この際、コンデン
サ２１は予め電圧Ｖ_RMに充電されているので、フ
ライバツク電圧がコンデンサ２１に吸収されてリ
セツト不可能になる事態は生じない。従つて、ト
ランス２が飽和が防止され、過大なコレクタ電流
が制限される。尚リセツト電圧は別電源２３の電
圧Ｖ_RMにクランプされた状態となり、またＶ_CEも
クランプされた状態となる。

以上、本考案の実施例について述べたが、本考
案はこれに限定されるものではなく、更に変形可
能なものである。例えば、実施例ではリセツト電
圧の変動を防止するために、別電源２３を直流電
源１と別に構成したが、共通電源方式としてもよ
い。またリセツト電圧を一定にするために、充電
用電源回路２２に定電圧化回路を含めてもよい。
また、トランジスタ４を駆動制御する制御回路１
３を他励方式としたが、トランス２の電圧をトラ
ンジスタ４のベースに帰還して自励方式で駆動す
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流変換装置を示す回路図、第
２図は第１図の各部の状態を示す波形図、第３図
は本考案の実施例に係わる直流変換装置を示す回
路図、第４図は第３図の各部の状態を示す波形図
である。 尚図面に用いられている符号に於いて、１は直
流電源、２はトランス、３は１次巻線、４はトラ
ンジスタ、５は２次巻線、７は整流回路、１２は
負荷、１３は制御回路、１９は整流ダイオード、
２０は抵抗、２１はコンデンサ、２２は充電用電
源回路である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １次巻線と２次巻線とを有するトランスと、 前記１次巻線に直列に接続されたスイツチング
   素子と、 前記１次巻線と前記スイツチング素子とから成
   る直列回路に電力を供給する直流電源と、 前記スイツチング素子をオンオフ制御するスイ
   ツチング制御回路と、 前記１次巻線に整流ダイオードを介して並列接
   続された抵抗と、 前記抵抗に並列接続されたスパイク電圧除去用
   コンデンサと、 全負荷時に要求されるリセツト電圧にほぼ等し
   い電圧に前記コンデンサを充電するために前記コ
   ンデンサに接続されたコンデンサ充電回路と、 から成る変換装置。