JPS6236469B2 - - Google Patents
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- JPS6236469B2 JPS6236469B2 JP929182A JP929182A JPS6236469B2 JP S6236469 B2 JPS6236469 B2 JP S6236469B2 JP 929182 A JP929182 A JP 929182A JP 929182 A JP929182 A JP 929182A JP S6236469 B2 JPS6236469 B2 JP S6236469B2
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Classifications
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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
- H02M3/22—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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、出力直流電圧を安定化した直列共振
型DC−DCコンバータを使用した定電圧電源装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a constant voltage power supply device using a series resonant DC-DC converter that stabilizes the output DC voltage.
従来のスイツチングレギユレータは、スイツチ
ング素子のオン・オフ動作の時比率を制御して出
力直流電圧を安定化させるPWM方式が一般的で
ある。しかし、上記方式の欠点は、スイツチング
素子のオン・オフ時に直流と電圧が急峻に変化す
る期間が存在するため、スイツチング損失が大き
く、不要輻射雑も大きいことである。そのため、
上記スイツチングレギユレータを音響機器用電源
と考えるならば、入出力部に不要輻射雑音を大き
く減衰させるためのフイルタを挿入し、さらに、
完全密閉したシールドを施す等の雑音対策を必要
とするために、コストアツプ、信頼性の低下等の
問題を有する。 Conventional switching regulators generally use the PWM method, which stabilizes the output DC voltage by controlling the duty ratio of the on/off operation of the switching element. However, the disadvantage of the above method is that there is a period in which the direct current and voltage change sharply when the switching element is turned on and off, resulting in large switching losses and large unnecessary radiation noise. Therefore,
If we consider the above switching regulator as a power supply for audio equipment, we would insert a filter in the input/output section to greatly attenuate unnecessary radiation noise, and
Since noise countermeasures such as a completely sealed shield are required, there are problems such as increased costs and decreased reliability.
上記欠点を解決する一手段として、コンデンサ
とコイルで構成された直列共振回路を利用した直
列共振型DC−DCコンバータが提案されている。
この直列共振型DC−DCコンバータは、直列共振
回路により、スイツチング素子の導通時の電流波
形が正弦波状となり、上記スイツチング素子のオ
ン・オフ時に電流と電圧が零で交差する。そのた
め、スイツチング損失および不要輻射雑音が著し
く減少する特徴をもつ。しかしながら、上記直列
共振型DC−DCコンバータは、入出力変動に対
し、上記特徴を損なわずに出力直流電圧を安定化
させるための制御が困難であつた。 As a means to solve the above drawbacks, a series resonant DC-DC converter using a series resonant circuit composed of a capacitor and a coil has been proposed.
In this series resonant DC-DC converter, due to the series resonant circuit, the current waveform when the switching element is conducting becomes a sine wave, and the current and voltage intersect at zero when the switching element is turned on and off. Therefore, switching loss and unnecessary radiation noise are significantly reduced. However, in the above series resonant DC-DC converter, it is difficult to control input/output fluctuations to stabilize the output DC voltage without impairing the above characteristics.
上記の点を踏まえて、従来使用されていた直列
共振型DC−DCコンバータについて、その回路構
成および動作について説明する。 Based on the above points, the circuit configuration and operation of a conventionally used series resonant DC-DC converter will be explained.
第1図は従来の直列共振型DC−DCコンバータ
の基本回路構成図、第2図a,b,cはその動作
波形図である。第1図において、直列に接続され
た2つの入力直流電源1,2の両端子間に、オ
ン・オフ動作を行なうスイツチング素子(例え
ば、トランジスタ、サイリスタ等)3,4を直列
に接続し、上記入力直流電源1,2とスイツチン
グ素子3,4の中点の間に、直列に接続された共
振用コンデンサ7、変換トランス5の1次巻線5
aを接続している。また、変換トランス5の2次
巻線5bには、整流回路8および平滑コンデンサ
9を接続し、その出力端子a,bには負荷10を
接続している。ここで、共振用コンデンサ7と変
換トランス5の実効もれインダクタンスで構成さ
れた直列共振回路に流れる共振電流をi、共振用
コンデンサ7の充電電圧をVcとする。第2図
a,b,cにスイツチング素子3,4のオン・オ
フ状態と、上記共振電流i、充電電圧Vcの動作
波形図を示す。第2図において、時刻t1でスイツ
チング素子3がオンし、共振電流iは時刻t1から
時刻t2間に、共振用コンデンサ7のキヤパシタン
スと前記実効もれインダクタンスにより周期が決
まる正弦波状の電流となる。上記期間に、充電電
圧Vcは、初期充電電圧−Vc1から共振電流iに
よりVc1となる。 FIG. 1 is a basic circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, and FIGS. 2a, b, and c are its operating waveform diagrams. In FIG. 1, switching elements (for example, transistors, thyristors, etc.) 3 and 4 that perform on/off operations are connected in series between both terminals of two input DC power supplies 1 and 2 connected in series. A resonance capacitor 7 and a primary winding 5 of a conversion transformer 5 are connected in series between the input DC power supplies 1 and 2 and the midpoints of the switching elements 3 and 4.
A is connected. Further, a rectifier circuit 8 and a smoothing capacitor 9 are connected to the secondary winding 5b of the conversion transformer 5, and a load 10 is connected to its output terminals a and b. Here, it is assumed that the resonant current flowing through the series resonant circuit composed of the resonant capacitor 7 and the effective leakage inductance of the conversion transformer 5 is i, and the charging voltage of the resonant capacitor 7 is Vc . FIGS. 2a, b, and c show the on/off states of the switching elements 3 and 4, and operational waveform diagrams of the resonance current i and charging voltage Vc . In FIG. 2 , the switching element 3 is turned on at time t1, and the resonant current i is a sinusoidal current whose period is determined by the capacitance of the resonant capacitor 7 and the effective leakage inductance between time t1 and time t2 . becomes. During the above period, the charging voltage V c changes from the initial charging voltage -V c1 to V c1 due to the resonance current i.
次に、時刻t2において、スイツチング素子3が
オフとなる。時刻t2≦t≦t3の間は、スイツチン
グ素子3,4共にオフであるため、共振電流iは
零となり、共振用コンデンサ7の充電電圧Vc1も
放電経路がないため一定のままである。時刻t3
で、スイツチング素子4がオンになると、時刻t1
≦t≦t3の間の動作波形と正負逆の動作波形とな
り、以後、再びスイツチング素子3がオンになる
と、同じ動作を繰り返す。また、共振電流iは、
変換トランス5を介して2次側へ伝達され、整
流・平滑後、所定の出力直流電圧として負荷10
に供給される。 Next, at time t2 , switching element 3 is turned off. During time t 2 ≦ t ≦ t 3 , both switching elements 3 and 4 are off, so the resonant current i becomes zero, and the charging voltage V c1 of the resonant capacitor 7 also remains constant because there is no discharge path. . time t 3
Then, when switching element 4 is turned on, time t 1
The operating waveform is opposite in polarity to the operating waveform during ≦t≦t 3 , and thereafter, when the switching element 3 is turned on again, the same operation is repeated. In addition, the resonant current i is
It is transmitted to the secondary side via the conversion transformer 5, and after rectification and smoothing, it is applied to the load 10 as a predetermined output DC voltage.
is supplied to
以上が従来の直列共振型DC−DCコンバータの
回路構成および動作である。上記直列共振型DC
−DCコンバータを制御する手段として、共振用
コンデンサ7のキヤパシタンス値を制御すること
と、スイツチング素子3,4が共にオフ状態の期
間、つまりスイツチング周波数を制御することが
提案されている。しかし、いずれの場合も、共振
電流iの電流量が変わらないため、制御が困難で
あつた。 The above is the circuit configuration and operation of a conventional series resonant DC-DC converter. Above series resonant DC
- As means for controlling the DC converter, it has been proposed to control the capacitance value of the resonance capacitor 7 and to control the period during which both the switching elements 3 and 4 are in the OFF state, that is, the switching frequency. However, in either case, control was difficult because the amount of resonance current i did not change.
本発明は、上記の直列共振型DC−DCコンバー
タを、共振方式の特徴を損なわずに、広範囲な入
出力変動に対して出力直流電圧を安定化するよう
にした定電圧電源装置を提供しようとするもので
ある。 The present invention aims to provide a constant voltage power supply device that stabilizes the output DC voltage over a wide range of input/output fluctuations without impairing the characteristics of the resonance system of the above-mentioned series resonant DC-DC converter. It is something to do.
以下、本発明について説明するが、その前に本
発明で使用する可変インダクタンス機能を有する
制御トランスについて説明する。第3図はその一
例を示す概略構成図、第4図はその特性図、第5
図はその等価的な記号を表わした図である。第3
図において、E形コアとI形コアの組合せ体、ま
たは2つのE形コアの組合せ体の両脚のそれぞれ
に交流巻線Na,Nb,Nc,Ndを設け、中央脚に
は直流巻線Neを設け、直流巻線Neの制御端子
E,F間には直流電流源Iが接続されている。ま
た、A,Bは入力端子、C,Dは出力端子であ
る。上記交流巻線Na,Nbは第1の巻線を構成す
べく直列に接続され、入力端子A,Bからの交流
電流により中央脚に誘導される磁束が相殺される
ような巻き方とする。つまり、交流巻線Na,Nb
より誘導される磁束φ2,φ′2が等しい状態で
ある。さらに、交流巻線Nc,Ndは第2の巻線を
構成すべく直列接続されて出力端子C,Dに接続
されており、交流巻線Na,Nbに対して或る一定
の巻数比にて形成されている。 The present invention will be described below, but first a control transformer having a variable inductance function used in the present invention will be described. Figure 3 is a schematic configuration diagram showing an example, Figure 4 is its characteristic diagram, and Figure 5 is a diagram showing its characteristics.
The figure shows the equivalent symbols. Third
In the figure, AC windings N a , N b , N c , N d are provided on each leg of a combination of an E-type core and an I-type core, or a combination of two E-type cores, and a DC winding is provided on the central leg. A winding N e is provided, and a DC current source I is connected between control terminals E and F of the DC winding N e . Further, A and B are input terminals, and C and D are output terminals. The AC windings N a and N b are connected in series to form the first winding, and are wound in such a way that the magnetic flux induced in the center leg by the AC current from the input terminals A and B is canceled out. do. In other words, AC windings N a , N b
This is a state in which the magnetic fluxes φ 2 and φ′ 2 induced by the magnetic flux φ 2 and φ′ 2 are equal. Furthermore, the AC windings N c and N d are connected in series to form a second winding and are connected to the output terminals C and D, and a certain constant voltage is applied to the AC windings N a and N b . It is formed with a turns ratio.
ここで、直流電流源Iから直流電流を流すこと
により磁束φ1が直流巻線Neに発生し、入力端
子A,B間のインダクタンスが変化する。直流電
流による入力端子A,B間のインダクタンスの変
化を第4図に示す。よつて、制御端子E,F間に
与える直流電流により、入力端子A,B間のイン
ダクタンスを減少方向に制御することが可能とな
る。以上述べた制御トランスの等価的な記号を第
5図に示し、以下、これを使用した本発明の実施
例について第6図以後の図面を参照して説明す
る。第6図は本発明の第1の実施例の回路構成図
で、第1図で説明したものと同様の機能を有する
ものは同一の符号を付している。また、第7図
a,b,c,d,e,fは第6図における動作波
形図である。 Here, by flowing a DC current from the DC current source I, a magnetic flux φ 1 is generated in the DC winding Ne , and the inductance between the input terminals A and B changes. Figure 4 shows the change in inductance between input terminals A and B due to direct current. Therefore, the inductance between the input terminals A and B can be controlled in a decreasing direction by applying a direct current between the control terminals E and F. Equivalent symbols for the control transformer described above are shown in FIG. 5, and embodiments of the present invention using this will be described below with reference to FIG. 6 and subsequent drawings. FIG. 6 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those explained in FIG. 1 are given the same reference numerals. Further, FIGS. 7a, b, c, d, e, and f are operational waveform diagrams in FIG. 6.
第6図において、11は第3図に例示したごと
き制御トランス、12は整流回路、13は比較回
路、14は直流電流制御回路、15は振り分け回
路である。上記制御トランス11の入力端子A,
Bは共振用コンデンサ7の両端に、出力端子C,
Dは整流回路12に、そして制御端子E,Fは直
流電流制御回路14の出力端子に接続されてい
る。また、上記整流回路12の出力側はDC−DC
コンバータの出力端子a,bに接続されている。
比較回路13は、その各入力端子に上記出力端子
a,bに得られる直流出力電圧と、予じめ定めら
れた基準電圧Esとが供給され、それぞれの電圧
値を比較して、その差信号を直流電流制御回路1
4と振り分け回路15に供給する。直流電流制御
回路14は、比較回路13からの出力信号に応じ
た大きさの直流電流を制御トランス11の制御端
子E,Fに供給することにより、制御トランス1
1の入力端子A,B間(第1の巻線)のインダク
タンスを変化させるもので、第1の制御手段を構
成している。振り分け回路15は、上記比較回路
13の出力信号の大きさに応じた周波数変調され
たパルス列を発生し、これをスイツチング素子
3,4に供給して交互にオン、オフさせるもの
で、第2の制御手段を構成している。 In FIG. 6, 11 is a control transformer as illustrated in FIG. 3, 12 is a rectifier circuit, 13 is a comparison circuit, 14 is a DC current control circuit, and 15 is a distribution circuit. Input terminal A of the control transformer 11,
B is the output terminal C,
D is connected to the rectifier circuit 12, and control terminals E and F are connected to the output terminal of the DC current control circuit 14. In addition, the output side of the rectifier circuit 12 is DC-DC
It is connected to output terminals a and b of the converter.
The comparator circuit 13 is supplied with the DC output voltage obtained at the output terminals a and b and a predetermined reference voltage E s to each input terminal thereof, compares the respective voltage values, and calculates the difference. DC current control circuit 1
4 and the distribution circuit 15. The DC current control circuit 14 supplies the control transformer 11 with a DC current having a magnitude corresponding to the output signal from the comparison circuit 13 to the control terminals E and F of the control transformer 11.
This device changes the inductance between the first input terminals A and B (first winding), and constitutes the first control means. The distribution circuit 15 generates a frequency-modulated pulse train according to the magnitude of the output signal of the comparison circuit 13, and supplies this to the switching elements 3 and 4 to turn them on and off alternately. It constitutes a control means.
次に、この第6図の実施例に動作について、第
7図の動作波形図を参照して説明する。なお、第
1図に示した従来例の重複する部分についての動
作説明は省略する。共振回路に流れる共振電流i
の周期は、変換トランス5の実効もれインダクタ
ンスと共振用コンデンサ7のキヤパシタンスおよ
び制御トランス11の入力端子A,B間のインダ
クタンスにより決定される。また、制御トランス
11の入力端子A,B間を流れる制御電流iL1は
連続した正弦波となり、共振電流iに同期する。
また、共振用コンデンサ7の充電電圧Vcは、共
振電流iと制御電流iLの和に比例して増加す
る。上記状態が、スイツチング素子3がオンする
時刻t1から時刻t′1である。時刻t′1において、制御
トランス11の出力端子C,D間(第2の巻線)
に誘起される電圧がDC−DCコンバータの出力端
子a,b間に得られる直流出力電圧よりも高くな
り、共振用コンデンサ7に蓄えられた充電エネル
ギーは、制御トランス11を介してDC−DCコン
バータの出力端子a,b側に充電エネルギーとし
て伝えられる。この状態が時刻t′1からt′2であ
る。また、上記期間に流れる制御トランス11の
出力電流iL2は正弦波となり、その周期は、共振
用コンデンサ7のキヤパシタンスと制御トランス
11の実効もれインダクタンスにより決定され
る。上記の現象により、充電電圧Vcは制御トラ
ンス11の出力電流iL2が流れることで、Vc4
(時刻t′2)まで低下し、次のスイツチング素子4
がオンになる時刻t3まで制御電流iL1によりさら
に低下し、Vc2となる。以後、時刻時刻t3から時
刻t5まで正負逆の現象を繰返し、時刻t5でスイツ
チング素子3がオンとなつたあとは、時刻t1から
の動作波形と同一となる。また、共振電流iの電
流量を決定する要因は、共振用コンデンサ7の初
期充電電圧Vcであるため、初期充電電圧Vcの値
を変えることにより、変換トランス5を介して2
次側に伝達される電流量が変化し、DC−DCコン
バータの出力端子a,bに供給されるエネルギー
を制御することが出来る。初期充電電圧Vcは、
第7図における時刻t1の−Vc2と時刻t3のVc2であ
る。上記初期充電電圧(−Vc2、Vc2)は、前述
のように制御トランス11の出力電流iL2に関係
し、また、制御トランス11の出力電流iL2量は
制御電流iL1にも関係する。よつて、出力端子
a,bに得られる出力直流電圧を変えるには、制
御電流iL1の量を変える制御構成とすればよい。
つまり、制御電流iL1量は、制御トランス11の
入力端子A,B間のインダクタンスに反比例し、
スイツチング素子3,4のスイツチング周波数に
も反比例することを利用しているのが本発明であ
る。 Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 6 will be explained with reference to the operational waveform diagram shown in FIG. 7. Note that the explanation of the operation of the overlapping portions of the conventional example shown in FIG. 1 will be omitted. Resonant current i flowing in the resonant circuit
The period is determined by the effective leakage inductance of the conversion transformer 5, the capacitance of the resonance capacitor 7, and the inductance between the input terminals A and B of the control transformer 11. Further, the control current i L1 flowing between the input terminals A and B of the control transformer 11 becomes a continuous sine wave, and is synchronized with the resonance current i.
Further, the charging voltage V c of the resonance capacitor 7 increases in proportion to the sum of the resonance current i and the control current i L . The above state is from time t1 when switching element 3 is turned on to time t'1 . At time t' 1 , between the output terminals C and D of the control transformer 11 (second winding)
The voltage induced in The charging energy is transmitted to the output terminals a and b of the battery. This state is from time t' 1 to t' 2 . Further, the output current i L2 of the control transformer 11 flowing during the above period becomes a sine wave, and its period is determined by the capacitance of the resonance capacitor 7 and the effective leakage inductance of the control transformer 11. Due to the above phenomenon, the charging voltage V c decreases to V c4 due to the flow of the output current i L2 of the control transformer 11.
(time t′ 2 ), and the next switching element 4
The control current i L1 further decreases to V c2 until time t 3 when the voltage is turned on. Thereafter, the phenomenon of polarity reversal is repeated from time t3 to time t5 , and after the switching element 3 is turned on at time t5 , the operating waveform becomes the same as that from time t1 . Furthermore, since the factor that determines the amount of resonant current i is the initial charging voltage V c of the resonant capacitor 7 , by changing the value of the initial charging voltage V c , it is possible to
The amount of current transmitted to the next side changes, and the energy supplied to the output terminals a and b of the DC-DC converter can be controlled. The initial charging voltage V c is
-V c2 at time t 1 and V c2 at time t 3 in FIG. The initial charging voltage (-V c2 , V c2 ) is related to the output current i L2 of the control transformer 11 as described above, and the amount of output current i L2 of the control transformer 11 is also related to the control current i L1 . . Therefore, in order to change the output DC voltages obtained at the output terminals a and b, a control configuration that changes the amount of the control current i L1 may be used.
In other words, the amount of control current i L1 is inversely proportional to the inductance between input terminals A and B of the control transformer 11,
The present invention utilizes the fact that the switching frequencies of the switching elements 3 and 4 are also inversely proportional.
第8図は本発明の第2の実施例の回路構成図、
第9図はその各部の動作波形図である。なお、第
8図において、第6図で説明したものと同様の機
能を有するものは同一の符号を付している。この
第8図において、第6図の回路と異なる点は、ダ
イオード16,17を、スイツチング素子3,4
の導通方向と反対方向に導通するように、すなわ
ち入力直流電源1,2に対し逆バイアスとなるご
とくスイツチング素子3,4に並列に接続したこ
とである。この実施例は、基本的には第6図に示
した第1の実施例の動作原理と同様であるが、共
振用コンデンサ7に蓄えられた充電エネルギーを
ダイオード16または17を介して入力直流電源
1または2へ回生エネルギーとして移動させるよ
うにしたものである。その動作について第9図を
参照して説明する。制御トランス11からの出力
電流iL2が流える動作については第6図の第1の
実施例で説明した通りであるため、ここでの説明
は省略する。スイツチング素子3がオフとなつた
時刻t2時に、共振用コンデンサ7に蓄えられた充
電エネルギーは、変換トランス5とダイオード1
6を介して入力直流電源1へ回生電流として回生
される。上記現象は第9図cに示す共振電流iの
波形図の時刻t2から時刻t″2の期間である。従つ
て、制御トランス11の出力電流iL2と回生電流
により、スイツチング素子4がオンとなる時刻t3
時の共振用コンデンサ7の充電電圧Vc5が大きく
変化する。以後、同様の現象が繰返されていく。
制御手段による制御動作としては、第6図に示し
た第1の実施例と全く同様である。 FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a second embodiment of the present invention,
FIG. 9 is an operational waveform diagram of each part. In FIG. 8, parts having the same functions as those explained in FIG. 6 are given the same reference numerals. The difference between the circuit in FIG. 8 and the circuit in FIG. 6 is that the diodes 16 and 17 are replaced by switching elements 3 and 4.
The switching elements 3 and 4 are connected in parallel so as to conduct in a direction opposite to the conduction direction of the switching elements 3 and 4, that is, to be reverse biased with respect to the input DC power supplies 1 and 2. This embodiment is basically the same as the operating principle of the first embodiment shown in FIG. 1 or 2 as regenerative energy. Its operation will be explained with reference to FIG. The operation in which the output current i L2 from the control transformer 11 flows is the same as that described in the first embodiment shown in FIG. 6, and therefore the description thereof will be omitted here. At time t2 when the switching element 3 is turned off, the charging energy stored in the resonance capacitor 7 is transferred to the conversion transformer 5 and the diode 1.
6 to the input DC power supply 1 as a regenerative current. The above phenomenon occurs during the period from time t2 to time t ″ 2 in the waveform diagram of the resonant current i shown in FIG. The time t 3
At this time, the charging voltage V c5 of the resonance capacitor 7 changes greatly. Thereafter, the same phenomenon will be repeated.
The control operation by the control means is exactly the same as in the first embodiment shown in FIG.
本発明の第3の実施例を第10図に示す。この
第3の実施例は、第6図に示した第1の実施例に
おける入出力変動に対する制御範囲をさらに広げ
たもので、この実施例においても先述の第1の実
施例で説明したものと同様の機能を有するものに
は同一の符号を付している。第10図において、
18,19はダイオード、20,21は回生コイ
ルで、それぞれ直列に接続されている。この場
合、上記ダイオード18,19と回生コイル2
0,21は、それぞれスイツチング素子3,4と
変換トランス5の1次巻線5aの直列接続回路に
対し並列に接続され、かつ上記ダイオード18,
19は、それぞれスイツチング素子3,4の導通
方向と反対方向に導通する向きに、すなわち入力
直流電源1,2に対し逆バイアスとなるごとく接
続されている。 A third embodiment of the invention is shown in FIG. This third embodiment further expands the control range for input/output fluctuations in the first embodiment shown in FIG. Components having similar functions are given the same reference numerals. In Figure 10,
Diodes 18 and 19 and regeneration coils 20 and 21 are connected in series. In this case, the diodes 18 and 19 and the regenerative coil 2
0 and 21 are connected in parallel to the series connection circuit of the switching elements 3 and 4 and the primary winding 5a of the conversion transformer 5, respectively, and are connected to the diodes 18 and 21, respectively.
19 are connected in a direction opposite to the conduction direction of the switching elements 3 and 4, that is, in a reverse biased manner with respect to the input DC power supplies 1 and 2.
本実施例は先の第2の実施例(第8図)で述べ
た共振用コンデンサ7からの回生電流を利用する
ことには変わりはないが、上記回生電流が変換ト
ランス5を介さずに、直列に接続されたダイオー
ドと回生コイル(18と20または、19と2
1)を介して、入力直流電源1または2へ回生さ
れるため、DC−DCコンバータの出力エネルギー
とならないことが異なる。さらに、回生コイル2
0または21のインダクタンスを変えることで、
回生電流の周期を任意に変えることもできる。制
御手段による制御動作は第1の実施例と全く同様
である。 This embodiment still utilizes the regenerative current from the resonant capacitor 7 described in the second embodiment (FIG. 8), but the regenerative current does not pass through the conversion transformer 5. Diode and regenerative coil connected in series (18 and 20 or 19 and 2)
1), it is regenerated to the input DC power supply 1 or 2, so it does not become the output energy of the DC-DC converter. Furthermore, regenerative coil 2
By changing the inductance of 0 or 21,
It is also possible to arbitrarily change the period of the regenerative current. The control operation by the control means is completely the same as in the first embodiment.
なお、以上の本発明の実施例は、スイツチング
素子を2個使用したハーフブリツジ構成の場合で
説明したが、4個のスイツチング素子を使用した
フルブリツジ構成とした場合でも同様の効果が得
られる。さらに、直列共振回路のインダクタンス
として、前述の各実施例では変換トランス5の実
効もれインダクタンスを利用したが、共振用コン
デンサと変換トランスの1次巻線に直列に別の共
振用コイルを挿入し、上記共振用コイルのインダ
クタンスを利用して構成することも可能である。
また、本発明で使用する可変インダクタンス機能
を有する制御トランスは第3図に示した構成のも
のに限られるものではなく、少なくとも第1およ
び第2の巻線を有し、入力電気信号の大きさに応
じて第1の巻線のインダクタンスを可変できるも
のであれば、どのようなものでも使用することが
可能である。 Although the above embodiments of the present invention have been described using a half-bridge configuration using two switching elements, similar effects can be obtained even when a full-bridge configuration using four switching elements is used. Furthermore, although the effective leakage inductance of the conversion transformer 5 was used as the inductance of the series resonant circuit in each of the above embodiments, another resonance coil may be inserted in series between the resonance capacitor and the primary winding of the conversion transformer. , it is also possible to configure it using the inductance of the resonance coil.
Furthermore, the control transformer having a variable inductance function used in the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. Any wire can be used as long as it can vary the inductance of the first winding according to the conditions.
以上のように本発明によれば、簡単な回路構成
により、直列共振型DC−DCコンバータの特長を
生かしながら、広範囲の入出力変動に対して、出
力直流電圧を安定化することができるもので、そ
の工業的価値はきわめて高いものがある。 As described above, according to the present invention, the output DC voltage can be stabilized over a wide range of input/output fluctuations with a simple circuit configuration while taking advantage of the features of the series resonant DC-DC converter. , its industrial value is extremely high.
第1図は従来の直列共振型DC−DCコンバータ
の回路構成図、第2図a,b,cはその動作波形
図、第3図は本発明で使用する制御トランスの構
成例を示す概略図、第4図はその特性図、第5図
はその等価記号図、第6図は本発明の第1の実施
例の回路構成図、第7図a,b,c,d,e,f
はその動作波形図、第8図は本発明の第2の実施
例の回路構成図、第9図はa,b,c,d,e,
fはその動作波形図、第10図は本発明の第3の
実施例の回路構成図である。
1,2…入力直流電源、3,4…スイツチング
素子、5…変換トランス、5a…1次巻線、5b
…2次巻線、7…共振用コンデンサ、8…整流回
路、9…平滑用コンデンサ、10…負荷、11…
制御トランス、12…整流回路、13…比較回
路、14…直流電流制御回路、15…振り分け回
路、16,17,18,19…ダイオード、2
0,21…回生コイル、a,b…出力端子。
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, Fig. 2 a, b, and c are its operating waveform diagrams, and Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a control transformer used in the present invention. , FIG. 4 is its characteristic diagram, FIG. 5 is its equivalent symbol diagram, FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a, b, c, d, e, f.
8 is a circuit configuration diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a, b, c, d, e,
f is its operating waveform diagram, and FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a third embodiment of the present invention. 1, 2... Input DC power supply, 3, 4... Switching element, 5... Conversion transformer, 5a... Primary winding, 5b
... Secondary winding, 7... Resonance capacitor, 8... Rectifier circuit, 9... Smoothing capacitor, 10... Load, 11...
Control transformer, 12... Rectifier circuit, 13... Comparison circuit, 14... DC current control circuit, 15... Distribution circuit, 16, 17, 18, 19... Diode, 2
0, 21... Regenerative coil, a, b... Output terminal.
Claims (1)
フ動作するスイツチング素子と変換トランスの1
次巻線および共振用コンデンサを含めて成る直列
接続回路を接続し、前記変換トランスの2次巻線
に第1の整流回路および平滑回路を接続して直流
出力電圧を出力端子に得るごとく構成されたDC
−DCコンバータと、前記共振用コンデンサに並
列に接続された第1の巻線および出力取出し用の
第2の巻線を有し、かつ供給する電気信号によつ
て前記第1の巻線のインダクタンスを変えること
のできる制御トランスと、前記制御トランスの第
2の巻線から得られる信号電圧を整流して前記
DC−DCコンバータの出力端子に供給する第2の
整流回路と、前記DC−DCコンバータの出力端子
に得られる直流出力電圧の関数として前記制御ト
ランスのインダクタンスを制御する第1の制御手
段と、前記DC−DCコンバータの出力端子に得ら
れる直流出力電圧の関数として前記スイツチング
素子のスイツチング周波数(または周期)を制御
する第2の制御手段を具備してなることを特徴と
する定電圧電源装置。 2 特許請求の範囲第1項の記載において、スイ
ツチング素子に並列に前記スイツチング素子の導
通方向と反対方向に導通するように一方向性素子
を接続したことを特徴とする定電圧電源装置。 3 特許請求の範囲第1項の記載において、コイ
ルと、スイツチング素子の導通方向と反対方向に
導通するような一方向性素子とが直列に接続され
た回路を、スイツチング素子と変換トランスの1
次巻線の直列接続回路に対して並列に接続したこ
とを特徴とする定電圧電源装置。[Claims] 1. At least a switching element and a conversion transformer that operate on and off with respect to an input DC power source.
A series connection circuit including a secondary winding and a resonant capacitor is connected, and a first rectifier circuit and a smoothing circuit are connected to the secondary winding of the conversion transformer to obtain a DC output voltage at an output terminal. DC
- a DC converter, a first winding connected in parallel to the resonance capacitor, and a second winding for output extraction; and the inductance of the first winding is controlled by the supplied electric signal a control transformer capable of changing the voltage, and a signal voltage obtained from a second winding of the control transformer rectified to
a second rectifier circuit supplying the output terminal of the DC-DC converter; a first control means for controlling the inductance of the control transformer as a function of the DC output voltage available at the output terminal of the DC-DC converter; A constant voltage power supply device comprising second control means for controlling the switching frequency (or period) of the switching element as a function of the DC output voltage obtained at the output terminal of the DC-DC converter. 2. A constant voltage power supply device according to claim 1, characterized in that a unidirectional element is connected in parallel to the switching element so as to conduct in a direction opposite to the conduction direction of the switching element. 3 In the statement of claim 1, a circuit in which a coil and a unidirectional element that conducts in a direction opposite to the conduction direction of the switching element are connected in series is defined as a circuit in which a coil and a unidirectional element that conducts in a direction opposite to the conduction direction of the switching element are connected in series.
A constant voltage power supply device characterized in that it is connected in parallel to the series connection circuit of the next winding.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009291A JPS58127566A (en) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | constant voltage power supply |
| US06/455,533 US4563731A (en) | 1982-01-07 | 1983-01-04 | Resonant type constant voltage supply apparatus |
| DE19833300428 DE3300428A1 (en) | 1982-01-07 | 1983-01-07 | CONSTANT VOLTAGE POWER SUPPLY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009291A JPS58127566A (en) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | constant voltage power supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58127566A JPS58127566A (en) | 1983-07-29 |
| JPS6236469B2 true JPS6236469B2 (en) | 1987-08-07 |
Family
ID=11716367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57009291A Granted JPS58127566A (en) | 1982-01-07 | 1982-01-22 | constant voltage power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58127566A (en) |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP57009291A patent/JPS58127566A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58127566A (en) | 1983-07-29 |
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