JP2000069751A - アクティブスナバ付フォワードコンバータ - Google Patents

アクティブスナバ付フォワードコンバータ

Info

Publication number
JP2000069751A
JP2000069751A JP10274196A JP27419698A JP2000069751A JP 2000069751 A JP2000069751 A JP 2000069751A JP 10274196 A JP10274196 A JP 10274196A JP 27419698 A JP27419698 A JP 27419698A JP 2000069751 A JP2000069751 A JP 2000069751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch element
reactor
capacitor
main switch
pulse width
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP10274196A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4182306B2 (ja
Inventor
Morio Sato
守男 佐藤
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.)
Ohira Electronics Co Ltd
Original Assignee
Ohira Electronics 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 Ohira Electronics Co Ltd filed Critical Ohira Electronics Co Ltd
Priority to JP27419698A priority Critical patent/JP4182306B2/ja
Publication of JP2000069751A publication Critical patent/JP2000069751A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4182306B2 publication Critical patent/JP4182306B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォワードコンバータのスナバ回路の損失を
小さくする。 【構成】 コンデンサ1とリアクトル2と補助スイッチ
素子3とからなる直列共振回路を主スイッチ素子11に
並列に接続し、コンデンサ1とリアクトル2の接続点と
1次巻線12の主スイッチ素子11が接続されている端
子の反対側の端子との間に第1のダイオード4を接続
し、補助スイッチ素子3に第2のダイオード5を接続
し、パルス幅制御回路13と補助スイッチ素子3の制御
電極の間にパルス発生回路6を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源に関
し、特に共振現象を利用したソフトスイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、損失の少ないスナバ回路として、
LCスナバ(スイッチングコンバータの基礎、コロナ出
版社)がある。図7に、それをフォワードコンバータに
応用した回路構成を示し、図8に動作波形を示す。
【0003】図7に示した回路において、スイッチ素子
11のターンオフによって生じるサージ電圧はコンデン
サ1とダイオード4を通る電流によって吸収される。コ
ンデンサが吸収したエネルギーはスイッチ素子11がタ
ーンオンしたときインダクタ2とダイオード5を通って
放電するが、コンデンサ1とインダクタ2によって、そ
の電流は共振電流となる。そして、ダイオード5がある
ため共振電流は一方通行の半波で終わり、コンデンサ1
には、放電前の電圧に等しい電圧が正負反転して充電さ
れる。
【0004】コンデンサ1に正負反転されて充電された
電圧は、スイッチ素子11がターンオフしたときにスイ
ッチ素子11両端に生じるサージ電圧を吸収する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スイッチ素子11の耐
圧を入力電圧の2倍以上に選んでおけばスイッチ素子1
1がターンオフしたときに、コンデンサ1に充電される
電圧のビーク値が入力電圧に等しい値まで許容される。
LCスナバを用いる従来の回路は最大出力電流の条件で
コンデンサ1に充電される電圧が入力電圧に等しいか、
または、それ以下になるように設計されている。
【0006】コンデンサ1に充電される電圧が入力電圧
に等しい状態でスイッチ素子11がターンオンしたと
き、スイッチ素子11に流れる電流と加わる電圧は、電
流がゼロになってから、電圧がゆっくり立ち上がるソフ
トスイッチの特性を示す。
【0007】最大出力電流を下まわる出力電流のとき
は、コンデンサ1の充電々圧は入力電圧まで達すること
がなく、従って、正負反転された値も入力電圧に達しな
い。コンデンサ1の電圧が入力電圧に達していない状態
でスイッチ素子11がターンオフしたとき、スイッチ素
子11を流れる電流とスイッチ素子11に加わる電圧は
図8に示したように、ターンオフ直後にスイッチ素子1
1に加わる電圧はゼロからゆっくり立ち上がるのではな
く、入力電圧とコンデンサ1の電圧の差の電圧までいっ
きに立ち上がり、そこからコンデンサ1の効果によって
ゆっくり立ち上がるので、完全なソフトスイッチにはな
らない。
【0008】パソコン用電源を例にとると、最大負荷が
120Wの場合、大部分の時間は30〜40W以下の負
荷になっており、最大負荷に達することはあっても、そ
の時間は短い。従って、このようなパソコン用電源にL
Cスナバを使うとほとんどの時間スイッチ素子11のタ
ーンオフ時の電流電圧は図8に示したような波形にな
り、LCスナバの効果が生かされない。
【0009】本発明は、このような欠点を除去するもの
で、軽負荷から最大負荷まで、完全なソフトスイッチが
可能な回路を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上の目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、コンデンサとリアクトルと
補助スイッチ素子からなる直列共振回路を主スイッチ素
子に並列に接続し、コンデンサとリアクトルの接続点と
1次巻線の主スイッチ素子が接続されている端子の反対
側の端子の間に第1のダイオードを接続し、補助スイッ
チ素子に並列に第2のダイオードを接続し、補助スイッ
チ素子をコンデンサとリアクトルの共振の半周期に相当
する時間主スイッチ素子のターンオンより早くターンオ
ンさせ、主スイッチ素子がターンオンした後は共振の半
周期に相当する時間内にターンオフさせるパルス発生回
路を付加した。
【0011】
【作用】補助スイッチ素子が主スイッチ素子より先にタ
ーンオンすると、入力電圧とコンデンサの電圧の差が1
次巻線とリアクトルに加わる。1次巻線は1次巻線と同
じコアに巻かれた2次巻線を介して2次側リアクトルと
カップリングしているが、2次側のリアクトルに電流が
流れていれば、この2次側のリアクトルの電流を流すフ
ライホイールダイオードがオン状態になっており、従っ
て、1次巻線側から2次側をみたとき、1次巻線の電流
がコンデンサとリアクトルによる共振電流のような小さ
い値のときは短絡状態とみることができる。従って、入
力電圧とコンデンサの電圧の差がリアクトルだけに加わ
り、この電圧を振幅とする共振がコンデンサとリアクト
ルの間に起きる。共振の半周期後にはリアクトルの電圧
は反転しているので、コンデンサのリアクトル側端子は
負の電圧になり、一方、コンデンサの主スイッチ素子側
端子は入力電圧の値になっているので、コンデンサ両端
の電圧は入力電圧より高くなる。
【0012】この状態で主スイッチ素子がターンオンす
ると、コンデンサとリアクトルの間で再び共振が生じ、
そして、補助スイッチ素子がこの共振の半周期に相当す
る時間内にターンオフするように設定されているので、
共振も第2のダイオードを流れる半周期で停止する。こ
の半波共振の間にコンデンサの電圧が反転して、その値
が入力電圧を越すところで、コンデンサの電圧上昇は止
まる。このときリアクトルには電流エネルギーが残って
いるので、そのエネルギーは補助スイッチ素子に並列接
続されている第2のダイオードと第1のダイオードを通
り入力側に回生される。
【0013】こうして、コンデンサには入力電圧に等し
い電圧が充電されるので、主スイッチ素子がターンオフ
したとき、主スイッチ素子の電圧はゼロから立ち上が
る。
【0014】請求項2記載の発明において、補助スイッ
チ素子を主スイッチ素子より先にターンオンさせる回路
は異なるが、主スイッチ素子がターンオフする直前にコ
ンデンサ両端の電圧が入力電圧と同じ値になる動作原理
はほとんど同じである。
【0015】
【実施例】図1は請求項1記載の発明の実施例に係るフ
ォワードコンバータを示す回路図である。図2は図1の
回路図の主要部の電圧と電流の波形を示す時間軸が一致
している波形図である。
【0016】図1においてパルス発生回路6は、パルス
幅制御回路13の出力パルスの立ち上がりよりコンデン
サ1とリアクトル2の共振の半周期に相当する時間先に
立ち上がり、パルス幅制御回路13の出力パルスの立ち
上がり後、コンデンサ1とリアクトル2の共振の半周期
以内に立ち下がるパルスを出力する。
【0017】従って、主スイッチ素子11と補助スイッ
チ素子3の制御電極に加わるパルスは、各々図2の波形
(1)と波形(2)のようになる。補助スイッチ素子3
がオン状態の間にコンデンサ1にはリアクトル2を通る
共振電流が図2の波形(3)の正側の部分の形を描いて
流れ、コンデンサ1の電圧は波形(4)の正側の部分の
形を描いて上昇して直流電源14の電圧より高くなる。
【0018】次に主スイッチ素子11がオン状態になる
と、コンデンサ1にはリアクトル2と第2のダイオード
5を通る共振電流が波形(3)の負側の部分の形を描い
て流れ、コンデンサ1の電圧は波形(4)の負側の部分
の形を描いて直流電源14の電圧に等しい値に達する。
このとき、リアクトル2には電流エネルギーが残ってい
るので、そのエネルギーは第2のダイオード5と第1の
ダイオード4を通り直流電源14に回生される。
【0019】リアクトル2のエネルギーが直流電源14
に回生され終わる前に補助スイッチ素子3はオフ状態に
なるので、コンデンサ1の電圧の値は保持され、主スイ
ッチ素子11がターンオフするとき、主スイッチ素子1
1両端の電圧は波形(5)のようにゼロからゆっくり立
ち上がる。
【0020】図3は請求項1記載の発明の別の実施例に
係るフォワードコンバータを示す回路図である。図1に
示したパルス発生回路6を論理回路で組んだ例である。
図4は図3の論理回路の各部の波形を示した時間軸が一
致している波形図である。
【0021】図3において、インバータ61とシュミッ
トインバータ62とダイオード64とコンデンサ65と
抵抗66と直流電源67はパルスストレッチャーと呼ば
れる回路で、図4に示したようにパルス幅制御回路13
の出力パルスの波形(1)に対して、波形(2)のよう
なパルスを出力する。そして、パルス幅制御回路13の
パルス出力の波形(1)と波形(2)をNOR回路63
を介して出力することにより、波形(3)のようなパル
ス幅制御回路13の出力パルスに先行するパルスを作る
ことができる。
【0022】図5は請求項2記載の発明の実施例に係る
フォワードコンバータを示す回路図である。図6は図5
の回路の主要部の電圧と電流の波形を示す時間軸が一致
している波形図である。
【0023】図5において、パルス幅制御回路13の出
力パルスの立ち上がり部分に対して、可飽和インダクタ
73が高いインピーダンスを有しているため、パルスは
PNPトランジスタ71のエミッタからベースを通り、
抵抗72を通り、主スイッチ素子11の制御電極に加わ
る。また、PNPトランジスタ71にベース電流が流れ
ることによって、この出力パルスはPNPトランジスタ
71のコレクタを通り、補助スイッチ素子3の制御電極
に加わる。
【0024】PNPトランジスタ71のコレクタを通る
電流が数十倍大きいため、補助スイッチ素子3が主スイ
ッチ素子11より先にオン状態に入る。
【0025】一方、可飽和インダクタ73はパルス幅制
御回路13の出力パルスに対して、立ち上がりから所定
時間の間、高いインピーダンスを有しているがやがて飽
和し、出力パルスは直接主スイッチ素子11の制御電極
に加わり、主スイッチ素子11がオン状態になる。可飽
和インダクタ73の飽和によって可飽和インダクタ73
が短絡状態になるので、PNPトランジスタ71はベー
ス電流がゼロになり遮断し、補助スイッチ素子3はター
ンオフする。
【0026】図6の波形図に示したように、補助スイッ
チ素子3がオン状態になると、コンデンサ1の電圧は波
形(5)の正側の部分の形を描いて上昇し、主スイッチ
素子11がオン状態になると波形(5)の負側の部分の
形を描いて下降して、直流電源14の電圧に等しくな
る。従って、主スイッチ素子11がターンオフしたと
き、主スイッチ素子11両端の電圧はゼロから立ち上が
りソフトスイッチとなる。
【0027】請求項1及び請求項2記載の発明におい
て、補助スイッチ素子3にMOSFETを応用し、かつ
そのMOSFETのボディダイオードが第2のダイオー
ド5の働きを兼ねることができるとき、第2のダイオー
ド5を省略することができる。
【0028】
【発明の効果】フォワードコンバータの出力電流のほぼ
全範囲で、主スイッチ素子のターンオフがソフトスイッ
チになるので、軽負荷時の電力損失が大幅に改善され
る。パソコンのように一日の大部分の時間を待機状態
か、または、最大出力の30%程しか使わない電源の省
エネ効果に期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の実施例に係るフォワード
コンバータを示す回路図である。
【図2】図1の主要部の電圧と電流の波形を示す波形図
である。
【図3】請求項1記載の発明の別の実施例に係るフォワ
ードコンバータを示す回路図である。
【図4】図3の主要部の電圧と電流の波形を示す波形図
である。
【図5】請求項2記載の発明の実施例に係るフォワード
コンバータを示す回路図である。
【図6】図5の主要部の電圧と電流の波形を示す波形図
である。
【図7】従来方式の一例を示す回路図である。
【図8】従来方式の波形図である。
【符号の説明】
1 コンデンサ 2 リアクトル 3 補助スイッチ素子 4 第1のダイオード 5 第2のダイオード 6 パルス発生回路 11 主スイッチ素子 12 1次巻線 13 パルス幅制御回路 14 直流電源 15 2次巻線 16、17 ダイオード 18 リアクトル 19 コンデンサ 20 負荷回路 61 インバータ 62 シュミットインバータ 63 NOR回路 64 ダイオード 65 コンデンサ 66 抵抗 67 直流電源 71 PNPトランジスタ 72 抵抗 73 可飽和インダクタ 74 ダイオード 75 抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの1次巻線と前記1次巻線に直
    列に接続された主スイッチ素子と前記主スイッチ素子の
    オン期間を制御するパルス幅制御回路を備えたフォワー
    ドコンバータにおいて、コンデンサとリアクトルと補助
    スイッチ素子からなる直列回路を前記主スイッチ素子に
    並列に接続し、前記コンデンサと前記リアクトルの接続
    点と前記1次巻線の前記主スイッチ素子が接続されてい
    る端子の反対側の端子との間に第1のダイオードを接続
    し、前記補助スイッチ素子に並列に第2のダイオードを
    接続し、前記パルス幅制御回路の出力パルスの立ち上が
    る時刻より前記コンデンサと前記リアクトルの共振の半
    周期に相当する時間先に立ち上がり、かつ前記パルス幅
    制御回路の出力パルスの立ち上がる時刻より前記コンデ
    ンサと前記リアクトルの共振の半周期に相当する時間内
    に立ち下がるパルスを出力するパルス発生回路を前記パ
    ルス幅制御回路と前記補助スイッチ素子の制御電極の間
    に接続し、これによって主スイッチ素子のターンオフに
    おけるスイッチングをソフトスイッチング化することを
    特徴とするアクティブスナバ付フォワードコンバータ。
  2. 【請求項2】 トランスの1次巻線と前記1次巻線に直
    列に接続された主スイッチ素子と前記主スイッチ素子の
    オン期間を制御するパルス幅制御回路を備えたフォワー
    ドコンバータにおいて、コンデンサとリアクトルと補助
    スイッチ素子からなる直列回路を前記主スイッチ素子に
    並列に接続し、前記コンデンサと前記リアクトルの接続
    点と前記1次巻線の前記主スイッチ素子が接続されてい
    る端子の反対側の端子との間に第1のダイオードを接続
    し、前記補助スイッチ素子に並列に第2のダイオードを
    接続し、前記パルス幅制御回路の出力パルスを前記コン
    デンサと前記リアクトルの共振の半周期に相当する時間
    遅らせる遅延回路を前記パルス幅制御回路と前記主スイ
    ッチ素子の制御電極の間に挿入し、前記パルス幅制御回
    路の出力パルスを立ち上がり時刻より前記コンデンサと
    前記リアクトルの共振の半周期から1周期に相当する時
    間通過させるパルス幅制限回路を前記パルス幅制御回路
    と前記補助スイッチ素子の制御電極の間に接続し、これ
    によって主スイッチ素子のターンオフにおけるスイッチ
    ングをソフトスイッチ化することを特徴とするアクティ
    ブスナバ付フォワードコンバータ。
JP27419698A 1998-08-21 1998-08-21 アクティブスナバ付フォワードコンバータ Expired - Fee Related JP4182306B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27419698A JP4182306B2 (ja) 1998-08-21 1998-08-21 アクティブスナバ付フォワードコンバータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27419698A JP4182306B2 (ja) 1998-08-21 1998-08-21 アクティブスナバ付フォワードコンバータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000069751A true JP2000069751A (ja) 2000-03-03
JP4182306B2 JP4182306B2 (ja) 2008-11-19

Family

ID=17538381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27419698A Expired - Fee Related JP4182306B2 (ja) 1998-08-21 1998-08-21 アクティブスナバ付フォワードコンバータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4182306B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002044946A (ja) * 2000-07-25 2002-02-08 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2007151374A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Ohira Denshi Kk フォワードコンバータ
JP2009261049A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Asti Corp スイッチング電源装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002044946A (ja) * 2000-07-25 2002-02-08 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2007151374A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Ohira Denshi Kk フォワードコンバータ
JP2009261049A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Asti Corp スイッチング電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4182306B2 (ja) 2008-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10637458B1 (en) Series-connected SiC MOSFET drive circuit based on multi-winding transformer coupling
JPH08111635A (ja) 半導体スイッチの制御回路
JP3568848B2 (ja) 絶縁ゲート型半導体素子のゲート回路
JP4182306B2 (ja) アクティブスナバ付フォワードコンバータ
JP6673801B2 (ja) ゲートパルス発生回路およびパルス電源装置
JPH1198832A (ja) 低損失スナバ回路付きスイッチング電源装置
JP2835899B2 (ja) 電流不連続モードの他励式スイッチング電源のソフトスイッチング回路
JP3687424B2 (ja) パルス電源装置
US3487335A (en) Fast switching low input voltage converter
JP3187757B2 (ja) スイッチング手段の駆動回路
JP2000209857A (ja) タ―ンオンロスを改善したリンギングチョ―クコンバ―タ
RU2524676C2 (ru) Однотактный автоколебательный конвертер
JP3306542B2 (ja) 部分共振型自励式スイッチング電源の低損失化回路
JP2001119934A (ja) スイッチング電源
JP2004096981A (ja) 部分共振型自励式スイッチング電源の低損失化回路
SU1767649A1 (ru) Однотактный преобразователь посто нного напр жени
JP2652584B2 (ja) スィツチング電源装置
SU1700726A1 (ru) Транзисторный инвертор
JPH09163731A (ja) Mosfet同期整流器
SU1584054A1 (ru) Двухтактный транзисторный инвертор
JPS6227027Y2 (ja)
JP3246159B2 (ja) 直流−交流変換装置
SU1636953A1 (ru) Формирователь импульсов управлени силовыми тиристорами преобразовател
JP2856284B2 (ja) 磁気パルス圧縮回路
JP2002101656A (ja) スイッチング電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050811

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080812

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080819

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120912

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130912

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees