JPS6232702B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6232702B2
JPS6232702B2 JP4082982A JP4082982A JPS6232702B2 JP S6232702 B2 JPS6232702 B2 JP S6232702B2 JP 4082982 A JP4082982 A JP 4082982A JP 4082982 A JP4082982 A JP 4082982A JP S6232702 B2 JPS6232702 B2 JP S6232702B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
winding
series connection
circuit
transistors
diodes
Prior art date
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Expired
Application number
JP4082982A
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English (en)
Other versions
JPS58159663A (ja
Inventor
Hirokazu Tooya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP4082982A priority Critical patent/JPS58159663A/ja
Publication of JPS58159663A publication Critical patent/JPS58159663A/ja
Publication of JPS6232702B2 publication Critical patent/JPS6232702B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大電流出力用に適するフルブリツジ
形DC−DCコンバータ回路よりなる電源回路に関
する。
従来、この種の電源回路は、第1図に示すよう
に構成される。すなわち、入力端子1,2に電源
正負を接続し、制御信号により相補的にオン、オ
フする第1および第2のスイツチング素子である
トランジスタQ1,Q2の直列接続回路と、同様な
スイツチング素子であるトランジスタQ3,Q4
直列接続回路が電源正負間に接続されている。入
力端子1,2間には必要によりコンデンサC1
接続される。そして、コンデンサC2と電力変換
トランスTの1次巻線Pとの直列接続回路を、ト
ランジスタQ1のエミツタとトランジスタQ2のコ
レクタとの直列接続点と、トランジスタQ3のエ
ミツタとトランジスタQ4のコレクタとの直列接
続点間に接続する。トランジスタQ1〜Q4のベー
スはそれぞれゲート端子5〜8に接続され、ゲー
ト端子5,8およびゲート端子6,7には交互に
制御パルスが与えられる。該制御パルスに応じて
トランジスタQ1,Q4又はトランジスタQ2,Q3
交互に導通し、トランスTの1次巻線Pに流入す
る電流は交互に反転する。すなわち、入力端子
1,2間に印加された直流電力は交流電力に変換
されてトランスTの2次巻線Sから出力される。
2次巻線Sの中点は負出力端子4に接続され、2
次巻線Sの両端はそれぞれダイオードD1,D2
アノードに接続されている。ダイオードD1,D2
のカソードは共通に接続されて、チヨークコイル
Lを通して正出力端子3に接続されている。出力
端子3,4間にはコンデンサC3が接続されてい
る。すなわち、ダイオードD1,D2、チヨークコ
イルL、コンデンサC3等は2次巻線出力を整流
する出力回路を構成している。
上述の従来の電源回路は、トランジスタQ1
Q4のスイツチング特性のバラツキ等によつて発
生するトランスTの偏磁を防止するために、1次
巻線Pに直列にコンデンサC2を接続している
が、偏磁防止機構がトランスTの励磁電流のみに
依存しているために充分でなく、安定性に欠ける
という欠点がある。このため、スイツチング素子
の破壊を起こしやすい。また、数百アンペアの出
力電流を必要とする大電流出力の電源回路を実現
するためには、ダイオードD1,D2、チヨークコ
イルLは、数百アンペアの大電流容量が必要であ
り、素子の選定、トランス、チヨークコイルの製
造上大きな困難がある。また、個々のダイオード
の容量を半滅するために2個のダイオードを並列
接続したとしてもダイオード特性の相違によつて
負坦率が1/2にならず片方のダイオードに1/2以上
の電流が流れる等の困難がある。
本発明の第1の目的は、上述の従来の欠点を解
決し、2組のスイツチング素子の導通時間、損失
の相違等による電力変換トランスの偏磁が起り難
く、従つてスイツチング素子が破壊し難く、安定
な電源回路を提供することにある。また、本発明
の第2の目的は、出力側整流回路のダイオードお
よびチヨークコイル等の電流を半減することがで
きる電源回路を提供することにある。さらに、本
発明の第3の目的は、出力側整流回路のすべての
ダイオードのカソードを共通接続することによつ
てヒートシンクをダイオードから絶縁する必要が
なく、場合によつては、ヒートシンク自体を正出
力電極として使用することができるようにして実
装が容易な電源回路を提供することにある。
本発明の電源回路は、電源正負間に接続され制
御信号により相補的にオン、オフする第1および
第2のスイツチング素子の直列接続回路と、同様
な第3および第4のスイツチング素子の直列接続
回路と、前記第1と第2のスイツチング素子の直
列接続点と前記第3と第4のスイツチング素子の
直列接続点との間に接続されたコンデンサおよび
電力変換トランスの1次巻線の直列接続回路と、
前記電力変換トランスの2次巻線出力を整流する
出力回路とを備えた電源回路において、前記電力
変換トランスの2次巻線は同一巻回数の第1およ
び第2の2次巻線で構成し、該第1および第2の
2次巻線の巻始めおよび巻終りにそれぞれのアノ
ードを接続しカソードは共通に接続して正出力端
子に接続された4個のダイオードと、負出力端子
と前記第1の2次巻線の巻終りとの間に接続され
た第1のチヨークコイルと、負出力端子と前記第
2の2次巻線の巻始めとの間に接続された第2の
チヨークコイルと、正負出力端子間に接続された
コンデンサとを備えたことを特徴とする。
次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。
第2図は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。本実施例においては、トランジスタQ1
Q2,Q3,Q4、コンデンサC2、電力変換トランス
Tの1次巻線P等は第1図に示した従来例と同様
であり、必要に応じて入力端子1,2間にコンデ
ンサC1が接続される。しかし、電力変換トラン
スTの2次巻線は同一巻回数の第1の2次巻線S1
と第2の2次巻線S2とから構成される。第1巻線
S1、第2巻線S2のそれぞれの巻始め(図中・印を
付した方)および巻終りにはそれぞれダイオード
D1〜D4のアノードが接続され、ダイオードD1
D4のカソードは共通に接続して正出力端子3に
接続される。負出力端子4と前記第1の2次巻線
S1の巻終りとの間にはチヨークコイルL1を接続
し、負出力端子4と前記第2の2次巻線S2の巻始
めとの間にはチヨークコイルL2を接続する。出
力端子3,4間にはコンデンサC3が接続されて
いる。本実施例においては、後述するようにトラ
ンジスタQ1,Q4のオン期間と、トランジスタ
Q2,Q3のオン期間に相違があつてもトランスT
の偏磁を生じ難く、安定した動作を可能とし、ス
イツチング素子(トランジスタ)の破壊を防止で
きる効果がある。また、ダイオードD1〜D4およ
びチヨークコイルL1,L2に流れる電流は、第1
図に示した従来例のダイオードD1,D2に流れる
電流の半分である。すなわち、小容量のダイオー
ドやチヨークコイルによつて大電流出力を得るこ
とができる効果がある。そのためにダイオード
D1〜D4の特性が全く同一のものを選定する必要
はない。さらに、ダイオードD1〜D4のカソード
はすべて共通に接続されているから、ヒートシン
クを取り付ける場合にダイオードと絶縁する必要
がなく、例えば4個のダイオードのケース電極
(通常カソード側である)を直接ヒートシンクに
取付けることが可能である。また、この場合ヒー
トシンク自体を正出力端子として使用することも
可能であり、実装を容易にし冷却効果も大である
という効果がある。
次に、本実施例の動作および偏磁が生じない理
由について説明する。入力端子1,2間に印加さ
れた直流電力は、トランジスタQ1,Q4とトラン
ジスタQ2,Q3が交互にオン、オフすることによ
つて、交流電力に変換され、トランスTの2次巻
線S1およびS2から出力される。該2次出力は、ダ
イオードD1〜D4により整流され、チヨークコイ
ルL1,L2およびコンデンサC3によつて平滑化さ
れて、出力端子3,4から出力される。
いま、トランジスタQ2,Q3の導通時間をt1
し、トランジスタQ1,Q4の導通時間をt2とす
る。また、これらのくり返し周期をTとする。そ
して、トランジスタQ1〜Q4の電圧降下およびト
ランスT、ダイオードD1〜D4、チヨークコイル
L1,L2等の電圧降下を便宜上無視し、トランス
Tの2次巻線S1の電圧をVS1、2次巻線S2の電圧
をVS2、コンデンサC3の両端電圧をV0とすれ
ば、チヨークコイルL1,L2を流れる直流電流IL
,IL2の交流分ΔIL1およびΔIL2は、トラン
ジスタQ2,Q3が導電時には、 ΔIL1=(VS1−V0)t1/L1 ……(1) トランジスタQ2,Q3が非導通時には、 ΔIL1=V0(T−t1)/L1 ……(2) トランジスタQ1,Q4が導通時には、 ΔIL2=(VS2−V0)t2/L2 ……(3) トランジスタQ1,Q4が非導通時には、 ΔIL2=V0(T−t2)/L2 ……(4) である。なお上式においては符号L1,L2は、チ
ヨークコイルL1,L2のインダクタンス値を表わ
すものとする。定常動作状態においては、(1)式と
(2)式とは等しいから、 VS1=V0T/t1 ……(5) 同様に、 VS2=V0T/t2 ……(6) である。従つて、 VS1t1=VS2t2 ……(7) となる。2次巻線S1とS2の巻回数が等しいから、
トランジスタQ2,Q3のオン時においてトランス
Tの1次巻線にかかる電圧をVP1とし、トランジ
スタQ1,Q4のオン時にトランスTの1次巻線に
かかる電圧をVP2とすれば、1次巻線電圧VP1
P2についても同様な関係が成立する。すなわ
ち、 VP1t1=VP2t2 ………(8) 今、トランスTの1次巻線に印加される電圧が矩
形波である場合、トランスコアの磁束密度は、印
加電圧と印加時間の積に比例する。従つて(8)式は
トランジスタQ2,Q3の導通時間にトランスコア
中に生じた磁束と、トランジスタQ1,Q4の導通
期間に逆方向に励磁されて生じる磁束とが等しい
ことを意味し、導通時間t1とt2が等しくない場合
でも偏磁を生じないことを意味する。従つて、ト
ランジスタQ1〜Q4の特性の相違や制御パルスの
不等長等によつて偏磁を生じないという効果があ
る。すなわち、トランスコアの飽和等によつて不
安定となり、トランジスタQ1〜Q4等を破壊する
おそれがない。上述のトランス1次巻線にかかる
電圧VP1,VP2は、電源電圧とコンデンサC2の両
端電圧の和と平衡している。一方、トランジスタ
Q1,Q4の導通期間にコンデンサC2に流入する電
流をi2とし、トランジスタQ2,Q3が導通時にコン
デンサC2から流出する電流をi1とすると、 i1t1=i2t2 ……(9) である。一方、前記(7)、(8)式は、チヨークコイル
L1,L2に流れる電流値には無関係であり、従つ
て、第2図の回路は、(7)、(8)式が成立するよう
に、チヨークコイルL1,L2の電流の和(負荷電
流)が一定となる範囲で自由に分坦率が変化する
ことを意味するが、チヨークコイルL1,L2の電
流値の1/n(nは1次巻線と2次巻線S1,S2
の巻回数比)の電流i1,i2が最終的には(9)式で定
まる値をとることが判る。すなわち、導通期間
t1,t2の差は、コンデンサC2の流入、流出電流の
差として現われ、これによつて、負荷分担が定ま
る。一定トランスTの1次巻線に各期間中に印加
される電圧は(8)式の関係を満足するから偏磁が生
じない。
なお、上述において、コンデンサC2の値は、
本発明の動作原理を左右するものではないが、コ
ンデンサC2の値が大きすぎると安定動作に至る
までに時間がかかり、入力電圧又は出力電流の急
変時等にトランジスタQ1〜Q4に過大な負担がか
かる可能性がある。逆に、コンデンサC2が過小
の場合は、トランスTの1次電流が正弦波に近づ
き、ピーク電流が増加することによりトランジス
タQ1〜Q4の負担が大きくなる。
また、チヨークコイルL1,L2に流れる電流は
負荷電流の約半分であり、さらに、ダイオード
D1,D2に流れる電流はチヨークコイルL1に流れ
る電流に等しい。ダイオードD3,D4の電流はチ
ヨークコイルL2に流れる電流に等しい。従つ
て、これらの素子は従来例の素子に比して電流容
量が半分ですむという効果がある。そのためにダ
イオードD1〜D4の特性を特にそろえる必要はな
い。
また、ダイオードD1〜D4のカソードはすべて
共通に接続されているから、ヒートシンクを取付
ける場合にダイオードの電極に直づけにすること
ができる。この場合該ヒートシンクを出力端子と
して利用できることは勿論である。従つて、実装
が容易となるという効果がある。
以上のように、本発明においては、電力変換ト
ランスの2次巻線を独立に2つ設け、各々の巻線
出力を整流して別個のチヨークコイルを通して負
荷電流を供給するように構成したから、前記電力
変換トランスの1次巻線にかかる電圧と印加時間
の積が各期間において等しくなり、電力変換トラ
ンスの偏磁を生じないという効果がある。従つ
て、安定動作が可能であり、スイツチング素子を
破壊させることがない。また、上記2つの2次巻
線出力から別々のチヨークコイルによつて負荷電
流を供給するから、各チヨークコイルに流れる電
流は負荷電流の約半分となる。そして、各整流ダ
イオードに流れる電流も1/2となり、そのために
ダイオード特性を特に揃える必要はないから素子
の選定が容易である。また、各ダイオードのカソ
ードはすべて共通に接続された構成であるから、
1つのヒートシンクに各ダイオードを直づけする
ことが可能であり、さらに該ヒートシンクを出力
端子として利用することも可能である。すなわ
ち、部品の選定を容易とし、実装配置が比較的簡
単に行なえるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフルブリツジ形の電源回路の一
例を示す回路図、第2図は本発明の一実施例を示
す回路図である。 図において、1,2……入力端子、3,4……
出力端子、5〜8……ゲート端子、C1〜C3……
コンデンサ、Q1〜Q4……トランジスタ、T……
電力変換トランス、D1〜D4……ダイオード、
L,L1,L2……チヨークコイル、P……電力変
換トランスの1次巻線、S,S1,S2……電力変換
トランスの2次巻線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電源正負間に接続され制御信号により相補的
    にオン、オフする第1および第2のスイツチング
    素子の直列接続回路と、同様な第3および第4の
    スイツチング素子の直列接続回路と、前記第1と
    第2のスイツチング素子の直列接続点と前記第3
    と第4のスイツチング素子の直列接続点との間に
    接続されたコンデンサおよび電力変換トランスの
    1次巻線の直列接続回路と、前記電力変換トラン
    スの2次巻線出力を整流する出力回路とを備えた
    電源回路において、前記電力変換トランスの2次
    巻線は同一巻回数の第1および第2の2次巻線で
    構成し、該第1および第2の2次巻線の巻始めお
    よび巻終りにそれぞれのアノードを接続しカソー
    ドは共通に接続して正出力端子に接続された4個
    のダイオードと、負出力端子と前記第1の2次巻
    線の巻終りとの間に接続された第1のチヨークコ
    イルと、負出力端子と前記第2の2次巻線の巻始
    めとの間に接続された第2のチヨークコイルと、
    正負出力端子間に接続されたコンデンサとを備え
    たことを特徴とする電源回路。
JP4082982A 1982-03-17 1982-03-17 電源回路 Granted JPS58159663A (ja)

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JPS58159663A JPS58159663A (ja) 1983-09-22
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03172644A (ja) * 1989-11-30 1991-07-26 Nissan Motor Co Ltd 車両用プロペラシャフト

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03172644A (ja) * 1989-11-30 1991-07-26 Nissan Motor Co Ltd 車両用プロペラシャフト

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JPS58159663A (ja) 1983-09-22

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