JP2000156971A - Semiconductor power converter - Google Patents

Semiconductor power converter

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JP2000156971A
JP2000156971A JP10327760A JP32776098A JP2000156971A JP 2000156971 A JP2000156971 A JP 2000156971A JP 10327760 A JP10327760 A JP 10327760A JP 32776098 A JP32776098 A JP 32776098A JP 2000156971 A JP2000156971 A JP 2000156971A
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terminal
winding
current
semiconductor switch
polarity
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JP10327760A
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Inventor
Shigenori Kinoshita
繁則 木下
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize miniaturization, weight reduction and cost reduction by making high-frequency chopper operation which enabling semiconductor switching element. SOLUTION: A step-down chopper 20, constituted of a semiconductor switching element 201 of a monopolar type MOSFET or the like, a winding 221 and a diode 212, and a step-up chopper 21 constituted of a semiconductor switching element 211, a winding 222 and a diode 202 are connected in specified polarities between an input side voltage smoothing capacitor 23a and an output side voltage-smoothing capacitor 23b. An iron core is used in common by the windings 221 and 222, or an output is taken out from the center tap 22s of the windings. As a result, current smoothing reactors 22, 22a and further a power converter as a whole are miniaturized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
の電源システムに使用して好適な昇降圧チョッパからな
る半導体電力変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor power converter comprising a buck-boost chopper suitable for use in, for example, a power supply system of an electric vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、公知の降圧チョッパの回路構成
である。図3において、1は半導体スイッチ素子、2は
ダイオード、3は電流平滑リアクトル、4aは入力側の
電圧平滑コンデンサ、4bは出力側の電圧平滑コンデン
サである。また、100は直流電源、110は負荷であ
る。図3では、半導体スイッチ素子1としてモノポーラ
形のMOSFETを使用している。この降圧チョッパの
動作は公知であるので、詳細な説明は省略するが、半導
体スイッチ素子1のオン、オフの比を変えることによっ
て、負荷110に供給する出力側(コンデンサ4b側)
の電圧を可変としている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a circuit configuration of a known step-down chopper. In FIG. 3, 1 is a semiconductor switch element, 2 is a diode, 3 is a current smoothing reactor, 4a is a voltage smoothing capacitor on the input side, and 4b is a voltage smoothing capacitor on the output side. 100 is a DC power supply, and 110 is a load. In FIG. 3, a monopolar MOSFET is used as the semiconductor switch element 1. Since the operation of this step-down chopper is well known, a detailed description is omitted, but by changing the ON / OFF ratio of the semiconductor switch element 1, the output side (capacitor 4b side) supplied to the load 110 is changed.
Are variable.

【0003】また、図4は公知の昇圧チョッパの回路構
成である。図4において、5は半導体スイッチ素子、6
はダイオード、7は電流平滑リアクトル、8aは入力側
の電圧平滑コンデンサ、8bは出力側の電圧平滑コンデ
ンサである。この図4で、半導体スイッチ素子5にはモ
ノポーラ形のMOSFETを使用している。なお、前記
同様に100は直流電源、110は負荷である。この昇
圧チョッパの動作は公知であるため、詳細な説明は省略
するが、半導体スイッチ素子5のオン、オフの比を変え
ることによって、負荷110に供給する出力側(コンデ
ンサ8b側)の電圧を可変としている。
FIG. 4 shows a circuit configuration of a known boost chopper. In FIG. 4, reference numeral 5 denotes a semiconductor switch element;
Is a diode, 7 is a current smoothing reactor, 8a is a voltage smoothing capacitor on the input side, and 8b is a voltage smoothing capacitor on the output side. In FIG. 4, a monopolar MOSFET is used for the semiconductor switch element 5. As described above, 100 is a DC power supply and 110 is a load. Since the operation of this step-up chopper is well known, detailed description is omitted, but by changing the on / off ratio of the semiconductor switch element 5, the voltage on the output side (the capacitor 8b side) supplied to the load 110 can be varied. And

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図3と図4のチョッパ
を一体化した回路構成として、図5に示す昇降圧チョッ
パが提案されている。図5において、10a,10bは
半導体スイッチ素子、11a,11bは半導体スイッチ
素子10a,10bに並列接続されたダイオード、12
は電流平滑リアクトル、13a,13bは入力側、出力
側の電圧平滑コンデンサ、100は前記同様に直流電
源、110は同じく負荷である。
A step-up / step-down chopper shown in FIG. 5 has been proposed as a circuit configuration in which the choppers of FIGS. 3 and 4 are integrated. In FIG. 5, 10a and 10b are semiconductor switching elements, 11a and 11b are diodes connected in parallel to the semiconductor switching elements 10a and 10b, 12
Is a current smoothing reactor, 13a and 13b are input-side and output-side voltage smoothing capacitors, 100 is a DC power supply as described above, and 110 is a load.

【0005】チョッパを小形化するためにはチョッピン
グ周波数を高めればよいので、現状の高周波パワーデバ
イスとしては、図5や前述の図3、図4に示すように、
IGBTに比べて高周波であるMOSFETが使用され
る。なお、MOSFETは、図5に示すように、寄生ダ
イオード14a,14bが逆並列接続された半導体スイ
ッチ素子10a,10bと考えることができる。
Since the chopping frequency can be increased in order to reduce the size of the chopper, current high-frequency power devices include, as shown in FIG. 5 and FIGS.
A MOSFET having a higher frequency than that of the IGBT is used. As shown in FIG. 5, the MOSFET can be considered as semiconductor switch elements 10a and 10b in which parasitic diodes 14a and 14b are connected in anti-parallel.

【0006】図5の従来技術において、MOSFETそ
のものは高周波素子として設計することができるが、寄
生ダイオード14a,14bの特性はMOSFET設計
時の成り行きで決まる。しかも現状では、これらの寄生
ダイオード14a,14bの周波数特性はMOSFET
に対して1/10程度となっている。
In the prior art shown in FIG. 5, the MOSFET itself can be designed as a high-frequency element, but the characteristics of the parasitic diodes 14a and 14b are determined by how the MOSFET is designed. In addition, at present, the frequency characteristics of these parasitic diodes 14a and 14b are
Is about 1/10.

【0007】図5のように、MOSFETと同程度の周
波数特性を有する高周波ダイオード11a,11bを並
列に接続しても、ダイオード部の周波数特性は寄生ダイ
オード14a,14bの周波数特性によって支配され
る。これは、並列ダイオード11a,11bに電流を流
すと寄生ダイオード14a,14bにも分流するので、
ダイオード部のオフ時に、並列接続された高周波ダイオ
ード11a,11bが早く逆回復を終了しても、寄生ダ
イオード14a,14bの逆回復が遅いため、ダイオー
ド部全体の逆回復特性は寄生ダイオード14a,14b
の遅い逆回復特性により決まってしまうからである。例
えば、半導体スイッチ素子10aをオンしたときのダイ
オード11b,14bの逆回復特性は、寄生ダイオード
14bの逆回復特性により決まることになる。
As shown in FIG. 5, even if high frequency diodes 11a and 11b having the same frequency characteristics as MOSFETs are connected in parallel, the frequency characteristics of the diode section are governed by the frequency characteristics of parasitic diodes 14a and 14b. This is because when a current flows through the parallel diodes 11a and 11b, the current also flows through the parasitic diodes 14a and 14b.
Even when the high frequency diodes 11a and 11b connected in parallel end reverse recovery quickly when the diode unit is turned off, the reverse recovery characteristics of the parasitic diodes 14a and 14b are slow.
Is determined by the slow reverse recovery characteristic. For example, the reverse recovery characteristics of the diodes 11b and 14b when the semiconductor switch element 10a is turned on are determined by the reverse recovery characteristics of the parasitic diode 14b.

【0008】このため、MOSFETを使用した図5に
示すような回路では、スイッチング周波数(チョッピン
グ周波数)を寄生ダイオード14a,14bの周波数特
性に合わせて低くせざるを得ない。図5の回路におい
て、電流平滑リアクトル12を小形化するにはMOSF
ETのスイッチング周波数を高めることが必要である
が、前述したような寄生ダイオード14a,14bの影
響によってMOSFETの高周波特性を十分に発揮する
ことができず、高周波化には限界があった。このため、
電流平滑リアクトル12の大形化、価格増加をもたらし
ているのが現状である。
For this reason, in a circuit as shown in FIG. 5 using MOSFETs, the switching frequency (chopping frequency) must be lowered in accordance with the frequency characteristics of the parasitic diodes 14a and 14b. In the circuit of FIG. 5, the MOSF is used to reduce the size of the current smoothing reactor 12.
Although it is necessary to increase the switching frequency of the ET, the high-frequency characteristics of the MOSFET cannot be sufficiently exhibited due to the effects of the parasitic diodes 14a and 14b as described above, and there is a limit in increasing the frequency. For this reason,
At present, the current smoothing reactor 12 has been increased in size and price.

【0009】そこで本発明は、半導体スイッチ素子の寄
生ダイオードに起因するスイッチング周波数の制約を解
消し、電流平滑リアクトルの小形化及び製造コストの低
減を可能にした半導体電力変換器を提供しようとするも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor power converter which eliminates the limitation of the switching frequency caused by the parasitic diode of the semiconductor switching element, and makes it possible to reduce the size of the current smoothing reactor and reduce the manufacturing cost. It is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、MOSFET
等の半導体スイッチ素子の寄生ダイオードに電流が流れ
ない回路構成にすれば、半導体スイッチ素子の性能限界
まで動作周波数を高めることができ、それによって、こ
の種のチョッパに必須である電流平滑リアクトルの小形
化が図れること、更に、昇圧用チョッパと降圧用チョッ
パとは同時に作動しないことに着目してなされたもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a MOSFET.
If the circuit configuration does not allow the current to flow through the parasitic diode of the semiconductor switching device, the operating frequency can be increased to the performance limit of the semiconductor switching device, thereby reducing the size of the current smoothing reactor, which is essential for this type of chopper. And the step-up chopper and the step-down chopper do not operate at the same time.

【0011】すなわち、請求項1記載の発明は、直流電
源の正極及び負極に入力側電圧平滑コンデンサの両端が
接続され、かつ、出力側電圧平滑コンデンサの両端が負
荷に接続されたDC−DCコンバータとしての半導体電
力変換器であって、前記直流電源の正極に接続された入
力側電圧平滑コンデンサの一端を第1の端子とし、前記
負荷の一端に接続された出力側電圧平滑コンデンサの一
端を第2の端子とし、入力側電圧平滑コンデンサ及び出
力側電圧平滑コンデンサの各他端を共通接続して第3の
端子とした半導体電力変換器において、第1の端子と第
2の端子との間に第1の半導体スイッチ素子と電流平滑
リアクトルの第1の巻線とを直列に接続し、第1の半導
体スイッチ素子と第1の巻線との接続点と第3の端子と
の間に第1のダイオードを接続して降圧チョッパを構成
するとともに、第1の端子と第2の端子との間に第2の
ダイオードと前記電流平滑リアクトルの第2の巻線とを
直列に接続し、第2のダイオードと第2の巻線との接続
点と第3の端子との間に第2の半導体スイッチ素子を接
続して昇圧チョッパを構成してなり、第1の半導体スイ
ッチ素子の通流極性を、第1の端子から第1の巻線方向
に通流させる極性とし、第2の半導体スイッチ素子の通
流極性を、第2の巻線から第3の端子方向に通流させる
極性とし、第1のダイオードの通流極性を、第3の端子
から第1の巻線方向に通流させる極性とし、第2のダイ
オードの通流極性を、第2の巻線から第1の端子方向に
通流させる極性とし、かつ、前記電流平滑リアクトルの
第1の巻線と第2の巻線とにより単一の鉄心を共用する
ものである。
That is, according to the present invention, a DC-DC converter in which both ends of an input side voltage smoothing capacitor are connected to a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, and both ends of an output side voltage smoothing capacitor are connected to a load. A first terminal of an input-side voltage smoothing capacitor connected to a positive electrode of the DC power supply, and a first end of an output-side voltage smoothing capacitor connected to one end of the load. 2 terminal, and the other end of the input-side voltage smoothing capacitor and the other end of the output-side voltage smoothing capacitor are commonly connected to each other, and a third terminal is provided between the first terminal and the second terminal. A first semiconductor switch element and a first winding of a current smoothing reactor are connected in series, and a first terminal is provided between a connection point between the first semiconductor switch element and the first winding and a third terminal. Die A second diode and a second winding of the current smoothing reactor are connected in series between a first terminal and a second terminal; A second semiconductor switch element is connected between the connection point between the diode and the second winding and the third terminal to form a boost chopper, and the flow polarity of the first semiconductor switch element is changed. , The polarity of the second semiconductor switch element to flow from the first terminal in the direction of the first winding, and the polarity of the flow of the second semiconductor switch element to the direction of the third terminal. The flow polarity of the first diode is a polarity that allows the current to flow from the third terminal in the direction of the first winding, and the flow polarity of the second diode is the direction that the current flows from the second winding in the direction of the first terminal. The current smoothing reactor and the first winding and the second winding of the current smoothing reactor. It is to share the core.

【0012】請求項2記載の発明は、直流電源の正極及
び負極に入力側電圧平滑コンデンサの両端が接続され、
かつ、出力側電圧平滑コンデンサの両端が負荷に接続さ
れたDC−DCコンバータとしての半導体電力変換器で
あって、前記直流電源の正極に接続された入力側電圧平
滑コンデンサの一端を第1の端子とし、前記負荷の一端
に接続された出力側電圧平滑コンデンサの一端を電流平
滑リアクトルの中間タップに接続される第2の端子と
し、入力側電圧平滑コンデンサ及び出力側電圧平滑コン
デンサの各他端を共通接続して第3の端子とした半導体
電力変換器において、第1の端子と第2の端子との間に
第1の半導体スイッチ素子と前記電流平滑リアクトルの
第1の巻線とを直列に接続し、第1の半導体スイッチ素
子と第1の巻線との接続点と第3の端子との間に第1の
ダイオードを接続して降圧チョッパを構成するととも
に、第1の端子と第2の端子との間に第2のダイオード
と前記電流平滑リアクトルの第2の巻線とを直列に接続
し、第2のダイオードと第2の巻線との接続点と第3の
端子との間に第2の半導体スイッチ素子を接続して昇圧
チョッパを構成してなり、第1の半導体スイッチ素子の
通流極性を、第1の端子から第1の巻線方向に通流させ
る極性とし、第2の半導体スイッチ素子の通流極性を、
第2の巻線から第3の端子方向に通流させる極性とし、
第1のダイオードの通流極性を、第3の端子から第1の
巻線方向に通流させる極性とし、第2のダイオードの通
流極性を、第2の巻線から第1の端子方向に通流させる
極性としたものである。
According to a second aspect of the present invention, both ends of an input side voltage smoothing capacitor are connected to a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply,
A semiconductor power converter as a DC-DC converter having both ends of an output-side voltage smoothing capacitor connected to a load, wherein one end of an input-side voltage smoothing capacitor connected to a positive electrode of the DC power supply is connected to a first terminal. One end of an output-side voltage smoothing capacitor connected to one end of the load is used as a second terminal connected to the intermediate tap of the current smoothing reactor, and the other end of the input-side voltage smoothing capacitor and the other end of the output-side voltage smoothing capacitor are connected to each other. In a semiconductor power converter commonly connected to form a third terminal, a first semiconductor switch element and a first winding of the current smoothing reactor are connected in series between a first terminal and a second terminal. And a first diode is connected between a connection point between the first semiconductor switch element and the first winding and the third terminal to form a step-down chopper, and the first terminal is connected to the second terminal. A second diode and a second winding of the current smoothing reactor are connected in series between the second diode and the terminal, and a third diode is connected between a connection point between the second diode and the second winding and the third terminal. A step-up chopper is configured by connecting the second semiconductor switch element. The polarity of the semiconductor switch element
The polarity is such that the current flows from the second winding toward the third terminal,
The flow polarity of the first diode is a polarity that allows the current to flow from the third terminal in the direction of the first winding, and the flow polarity of the second diode is the direction that the current flows in the direction of the first terminal from the second winding. It is the polarity to be passed.

【0013】なお、請求項3に記載するように、請求項
1記載の半導体電力変換器において、電流平滑リアクト
ルの第1の巻線の正極性は第1の半導体スイッチとの接
続点から第2の端子に向かう向きとし、第2の巻線の正
極性は第2の端子から第2の半導体スイッチとの接続点
に向かう向きとする。また、請求項4、請求項5に記載
するごとく、第1及び第2の半導体スイッチ素子として
は、モノポーラ形MOSFETを使用することが望まし
い。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor power converter according to the first aspect, the positive polarity of the first winding of the current smoothing reactor is equal to the second polarity from the connection point with the first semiconductor switch. And the positive polarity of the second winding is the direction from the second terminal to the connection point with the second semiconductor switch. As described in claims 4 and 5, it is desirable to use a monopolar MOSFET as the first and second semiconductor switch elements.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図1は本発明の第1実施形態を示
す回路図であり、この半導体電力変換器は、入力側の電
圧平滑コンデンサ23aと出力側の電圧平滑コンデンサ
23bとの間に接続されるDC−DCコンバータから構
成されている。なお、平滑コンデンサ23a,23bを
含む全体をDC−DCコンバータと解釈しても良い。1
00は前述のように直流電源、110は負荷である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. This semiconductor power converter includes a DC-DC converter connected between an input-side voltage smoothing capacitor 23a and an output-side voltage smoothing capacitor 23b. It consists of a DC converter. Note that the whole including the smoothing capacitors 23a and 23b may be interpreted as a DC-DC converter. 1
00 is a DC power supply as described above, and 110 is a load.

【0015】前記DC−DCコンバータは、その第1の
端子(直流電源100の正極に接続される入力側平滑コ
ンデンサ23aの一端)と第2の端子(出力側平滑コン
デンサ23bの一端)と第3の端子(直流電源100の
負極に共通接続される平滑コンデンサ23a,23bの
各他端)との間に接続される降圧チョッパ20及び昇圧
チョッパ21を備えている。
The DC-DC converter has a first terminal (one end of an input-side smoothing capacitor 23a connected to the positive electrode of the DC power supply 100), a second terminal (one end of an output-side smoothing capacitor 23b), and a third terminal. (The other ends of the smoothing capacitors 23a and 23b commonly connected to the negative electrode of the DC power supply 100) are provided with a step-down chopper 20 and a step-up chopper 21.

【0016】降圧チョッパ20は、モノポーラ形のMO
SFETからなる第1の半導体スイッチ素子201と電
流平滑リアクトル22の第1の巻線(降圧側巻線)22
1とを前記第1の端子と第2の端子との間に直列に接続
し、半導体スイッチ素子201と巻線221との接続点
と第3の端子との間に第1のダイオード212を接続し
て構成されている。ここで、半導体スイッチ素子20
1、巻線221及びダイオード212の接続極性は図示
のとおりである。
The step-down chopper 20 is a monopolar type MO.
First semiconductor switch element 201 composed of SFET and first winding (step-down winding) 22 of current smoothing reactor 22
1 is connected in series between the first terminal and the second terminal, and the first diode 212 is connected between the connection point between the semiconductor switch element 201 and the winding 221 and the third terminal. It is configured. Here, the semiconductor switch element 20
1, the connection polarity of the winding 221 and the diode 212 is as illustrated.

【0017】一方、昇圧チョッパ21は、第2のダイオ
ード202と電流平滑リアクトル22の第2の巻線(昇
圧側巻線)222とを前記第1の端子と第2の端子との
間に直列に接続し、ダイオード202と巻線222との
接続点と第3の端子との間にモノポーラ形のMOSFE
Tからなる第2の半導体スイッチ素子211を接続して
構成されている。ここで、半導体スイッチ素子211、
巻線222及びダイオード202の接続極性は図示のと
おりである。なお、電流平滑リアクトル22の鉄心は、
第1の巻線221と第2の巻線222とで共用されてい
る。
On the other hand, the step-up chopper 21 connects the second diode 202 and the second winding (step-up winding) 222 of the current smoothing reactor 22 in series between the first terminal and the second terminal. And a monopolar MOSFE between the connection point between the diode 202 and the winding 222 and the third terminal.
It is configured by connecting a second semiconductor switch element 211 made of T. Here, the semiconductor switch element 211,
The connection polarity of the winding 222 and the diode 202 is as illustrated. The core of the current smoothing reactor 22 is
The first winding 221 and the second winding 222 are shared.

【0018】上記構成において、第1の半導体スイッチ
素子201、ダイオード212、巻線221は図3の半
導体スイッチ素子1、ダイオード2、電流平滑リアクト
ル3に相当し、第2の半導体スイッチ素子211、ダイ
オード202、巻線222は図4の半導体スイッチ素子
5、ダイオード6、電流平滑リアクトル7に相当する。
In the above configuration, the first semiconductor switch element 201, diode 212, and winding 221 correspond to the semiconductor switch element 1, diode 2, and current smoothing reactor 3 of FIG. 202 and the winding 222 correspond to the semiconductor switch element 5, the diode 6, and the current smoothing reactor 7 in FIG.

【0019】その動作を説明すると、降圧チョッパ20
の動作時は、図3と同様に、半導体スイッチ素子211
をオフして半導体スイッチ素子201をスイッチングす
る。また、昇圧チョッパ21の動作時は、図4と同様
に、半導体スイッチ素子201をオフして半導体スイッ
チ素子211をスイッチングする。何れの場合も、半導
体スイッチ素子201または211のオン、オフの比を
変えることにより、負荷110に供給する出力側(コン
デンサ23b側)の電圧を可変としている。
The operation will be described below.
During the operation of the semiconductor switching element 211, as in FIG.
Is turned off, and the semiconductor switch element 201 is switched. When the boost chopper 21 operates, the semiconductor switch element 201 is turned off and the semiconductor switch element 211 is switched, as in FIG. In either case, the voltage on the output side (the capacitor 23b side) supplied to the load 110 is variable by changing the on / off ratio of the semiconductor switch element 201 or 211.

【0020】なお、降圧チョッパ動作の場合、半導体ス
イッチ素子201のスイッチングによって電流平滑リア
クトル22の第2の巻線(昇圧側巻線)222にスイッ
チング電圧が発生するが、半導体スイッチ素子211は
オフしているので、回路への影響はない。また、昇圧チ
ョッパ動作の場合にも、降圧チョッパの場合と同様に半
導体スイッチ素子211のスイッチングによって電流平
滑リアクトル22の第1の巻線(降圧側巻線)221に
スイッチング電圧が発生するが、半導体スイッチ素子2
01はオフしているので、回路への影響はない。
In the case of the step-down chopper operation, a switching voltage is generated in the second winding (step-up side winding) 222 of the current smoothing reactor 22 by switching of the semiconductor switch element 201, but the semiconductor switch element 211 is turned off. There is no effect on the circuit. Also, in the case of the step-up chopper operation, similarly to the case of the step-down chopper, a switching voltage is generated in the first winding (step-down side winding) 221 of the current smoothing reactor 22 by switching of the semiconductor switch element 211. Switch element 2
Since 01 is off, there is no effect on the circuit.

【0021】この実施形態によれば、前述の図5の昇降
圧チョッパのように半導体スイッチ素子に並列にダイオ
ードが接続されておらず、降圧チョッパまたは昇圧チョ
ッパとしてスイッチング動作するときにはそれぞれ図
3、図4と同一の回路構成になって半導体スイッチ素子
201,211の寄生ダイオードに電流が流れることは
なく、これらの寄生ダイオードの遅い逆回復特性に影響
されることがないので、半導体スイッチ素子201,2
11の性能限界までスイッチング周波数を高くすること
ができる。このため、電流平滑リアクトル22の小形化
が可能であるとともに、各巻線221,222が鉄心を
共用することで一層の小形化、軽量化、低コスト化を図
ることができる。
According to this embodiment, a diode is not connected in parallel with the semiconductor switch element as in the above-described step-up / step-down chopper of FIG. 4, the current does not flow through the parasitic diodes of the semiconductor switch elements 201 and 211, and the slow reverse recovery characteristics of these parasitic diodes do not affect the semiconductor switch elements 201 and 211.
The switching frequency can be increased to the performance limit of 11. For this reason, the current smoothing reactor 22 can be reduced in size, and the windings 221 and 222 share the iron core, so that the size, weight, and cost can be further reduced.

【0022】次に、図2は本発明の第2実施形態を示す
もので、図1と同一の構成要素には同一番号を付してあ
る。図1の実施形態と異なるのは、図1における電流平
滑リアクトル22の代わりに、中間タップ22s付きの
巻線を有する電流平滑リアクトル22aを用いている点
である。この中間タップ22sはDC−DCコンバータ
の第2の端子、すなわち出力側の電圧平滑コンデンサ2
3bの一端に接続されている。電流平滑リアクトル22
aは第1の巻線221aと第2の巻線222aとを備
え、第1の巻線221aが降圧チョッパ20a内の降圧
用巻線(図1における巻線221に相当)、第2の巻線
222aが昇圧チョッパ21a内の昇圧用巻線(図1に
おける巻線222に相当)として機能する。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 1 in that a current smoothing reactor 22a having a winding with an intermediate tap 22s is used instead of the current smoothing reactor 22 in FIG. The intermediate tap 22 s is connected to a second terminal of the DC-DC converter, that is, the output-side voltage smoothing capacitor 2.
3b is connected to one end. Current smoothing reactor 22
a includes a first winding 221a and a second winding 222a, the first winding 221a being a step-down winding (corresponding to the winding 221 in FIG. 1) in the step-down chopper 20a, and the second winding 221a. The line 222a functions as a boost winding (corresponding to the winding 222 in FIG. 1) in the boost chopper 21a.

【0023】本実施形態における降圧チョッパ20a、
昇圧チョッパ21aの動作は、図1の実施形態と同一で
あるため説明を省略するが、本実施形態でも、半導体ス
イッチ素子201,211のスイッチング周波数を限界
まで高め、しかも電流平滑リアクトル22aの中間タッ
プ22sを使用することで小形軽量化、低コスト化が可
能になる。
In the present embodiment, the step-down chopper 20a,
The operation of the step-up chopper 21a is the same as that of the embodiment of FIG. 1, and the description thereof is omitted. However, also in this embodiment, the switching frequency of the semiconductor switch elements 201 and 211 is increased to the limit, and the intermediate tap of the current smoothing reactor 22a The use of 22s makes it possible to reduce the size and weight and reduce the cost.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体ス
イッチ素子の寄生ダイオードの影響を受けることなく、
降圧チョッパ、昇圧チョッパとしてスイッチング動作す
る半導体スイッチの動作周波数をその限界まで高めるこ
とができる。これにより、電流平滑リアクトルを小形化
し、更にその鉄心を共用することで一層の小形軽量化、
低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, without being affected by the parasitic diode of the semiconductor switch element,
The operating frequency of the semiconductor switch that performs a switching operation as a step-down chopper or a step-up chopper can be increased to its limit. As a result, the current smoothing reactor is made smaller, and its iron core is shared to further reduce the size and weight,
Cost reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】従来技術としての降圧チョッパを示す回路図で
ある。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a step-down chopper as a conventional technique.

【図4】従来技術としての昇圧チョッパを示す回路図で
ある。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional boost chopper.

【図5】従来技術としての昇降圧チョッパを示す回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a step-up / step-down chopper as a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 降圧チョッパ 21 昇圧チョッパ 22,22a 電流平滑リアクトル 22s 中間タップ 23a,23b 電圧平滑コンデンサ 100 直流電源 110 負荷 201,211 半導体スイッチ素子 202,212 ダイオード 221,222,221a,222a 巻線 Reference Signs List 20 step-down chopper 21 step-up chopper 22, 22a current smoothing reactor 22s intermediate tap 23a, 23b voltage smoothing capacitor 100 DC power supply 110 load 201, 211 semiconductor switch element 202, 212 diode 221, 222, 221a, 222a winding

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源の正極及び負極に入力側電圧平
滑コンデンサの両端が接続され、かつ、出力側電圧平滑
コンデンサの両端が負荷に接続されたDC−DCコンバ
ータとしての半導体電力変換器であって、前記直流電源
の正極に接続された入力側電圧平滑コンデンサの一端を
第1の端子とし、前記負荷の一端に接続された出力側電
圧平滑コンデンサの一端を第2の端子とし、入力側電圧
平滑コンデンサ及び出力側電圧平滑コンデンサの各他端
を共通接続して第3の端子とした半導体電力変換器にお
いて、 第1の端子と第2の端子との間に第1の半導体スイッチ
素子と電流平滑リアクトルの第1の巻線とを直列に接続
し、第1の半導体スイッチ素子と第1の巻線との接続点
と第3の端子との間に第1のダイオードを接続して降圧
チョッパを構成するとともに、 第1の端子と第2の端子との間に第2のダイオードと前
記電流平滑リアクトルの第2の巻線とを直列に接続し、
第2のダイオードと第2の巻線との接続点と第3の端子
との間に第2の半導体スイッチ素子を接続して昇圧チョ
ッパを構成してなり、 第1の半導体スイッチ素子の通流極性を、第1の端子か
ら第1の巻線方向に通流させる極性とし、第2の半導体
スイッチ素子の通流極性を、第2の巻線から第3の端子
方向に通流させる極性とし、第1のダイオードの通流極
性を、第3の端子から第1の巻線方向に通流させる極性
とし、第2のダイオードの通流極性を、第2の巻線から
第1の端子方向に通流させる極性とし、 かつ、前記電流平滑リアクトルの第1の巻線と第2の巻
線とにより単一の鉄心を共用することを特徴とする半導
体電力変換器。
1. A semiconductor power converter as a DC-DC converter in which both ends of an input side voltage smoothing capacitor are connected to a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, and both ends of an output side voltage smoothing capacitor are connected to a load. The input-side voltage smoothing capacitor connected to the positive terminal of the DC power supply as a first terminal; the output-side voltage smoothing capacitor connected to one end of the load as a second terminal; In a semiconductor power converter in which the other ends of a smoothing capacitor and an output-side voltage smoothing capacitor are commonly connected to form a third terminal, a first semiconductor switch element and a current are provided between a first terminal and a second terminal. Step-down chopper in which a first winding of a smoothing reactor is connected in series, and a first diode is connected between a connection point between the first semiconductor switch element and the first winding and a third terminal. To As well as it formed, and a second winding of the second diode the current smoothing reactor connected in series between a first terminal and a second terminal,
A step-up chopper is configured by connecting a second semiconductor switch element between a connection point between the second diode and the second winding and the third terminal, and a current flowing through the first semiconductor switch element The polarity is a polarity that allows the current to flow from the first terminal in the direction of the first winding, and the polarity of the current flowing through the second semiconductor switch element is a polarity that allows the current to flow from the second winding to the direction of the third terminal. , The flow polarity of the first diode is set to the polarity that allows the current to flow from the third terminal in the direction of the first winding, and the flow polarity of the second diode is set to the direction that flows from the second winding to the first terminal. And a first core and a second winding of the current smoothing reactor share a single iron core.
【請求項2】 直流電源の正極及び負極に入力側電圧平
滑コンデンサの両端が接続され、かつ、出力側電圧平滑
コンデンサの両端が負荷に接続されたDC−DCコンバ
ータとしての半導体電力変換器であって、前記直流電源
の正極に接続された入力側電圧平滑コンデンサの一端を
第1の端子とし、前記負荷の一端に接続された出力側電
圧平滑コンデンサの一端を電流平滑リアクトルの中間タ
ップに接続される第2の端子とし、入力側電圧平滑コン
デンサ及び出力側電圧平滑コンデンサの各他端を共通接
続して第3の端子とした半導体電力変換器において、 第1の端子と第2の端子との間に第1の半導体スイッチ
素子と前記電流平滑リアクトルの第1の巻線とを直列に
接続し、第1の半導体スイッチ素子と第1の巻線との接
続点と第3の端子との間に第1のダイオードを接続して
降圧チョッパを構成するとともに、 第1の端子と第2の端子との間に第2のダイオードと前
記電流平滑リアクトルの第2の巻線とを直列に接続し、
第2のダイオードと第2の巻線との接続点と第3の端子
との間に第2の半導体スイッチ素子を接続して昇圧チョ
ッパを構成してなり、 第1の半導体スイッチ素子の通流極性を、第1の端子か
ら第1の巻線方向に通流させる極性とし、第2の半導体
スイッチ素子の通流極性を、第2の巻線から第3の端子
方向に通流させる極性とし、第1のダイオードの通流極
性を、第3の端子から第1の巻線方向に通流させる極性
とし、第2のダイオードの通流極性を、第2の巻線から
第1の端子方向に通流させる極性としたことを特徴とす
る半導体電力変換器。
2. A semiconductor power converter as a DC-DC converter in which both ends of an input side voltage smoothing capacitor are connected to a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, and both ends of an output side voltage smoothing capacitor are connected to a load. One end of an input-side voltage smoothing capacitor connected to the positive electrode of the DC power supply is a first terminal, and one end of an output-side voltage smoothing capacitor connected to one end of the load is connected to an intermediate tap of a current smoothing reactor. A second terminal, and the other end of the input-side voltage smoothing capacitor and the other end of the output-side voltage smoothing capacitor are commonly connected to form a third terminal. A first semiconductor switch element and a first winding of the current smoothing reactor are connected in series, and a connection point between the first semiconductor switch element and the first winding is connected to a third terminal. A first diode is connected therebetween to form a step-down chopper, and a second diode and a second winding of the current smoothing reactor are connected in series between a first terminal and a second terminal. And
A step-up chopper is configured by connecting a second semiconductor switch element between a connection point between the second diode and the second winding and the third terminal, and a current flowing through the first semiconductor switch element The polarity is a polarity that allows the current to flow from the first terminal in the direction of the first winding, and the polarity of the current flowing through the second semiconductor switch element is a polarity that allows the current to flow from the second winding to the direction of the third terminal. , The conduction polarity of the first diode is set to the polarity that allows the current to flow from the third terminal in the direction of the first winding, and the conduction polarity of the second diode is set to the direction that the current flows from the second winding to the first terminal. A semiconductor power converter characterized in that it has a polarity to allow current to flow.
【請求項3】 請求項1記載の半導体電力変換器におい
て、 前記電流平滑リアクトルの第1の巻線の正極性は第1の
半導体スイッチとの接続点から第2の端子に向かう向き
とし、第2の巻線の正極性は第2の端子から第2の半導
体スイッチとの接続点に向かう向きとしたことを特徴と
する半導体電力変換器。
3. The semiconductor power converter according to claim 1, wherein the first winding of the current smoothing reactor has a positive polarity directed from a connection point with the first semiconductor switch toward a second terminal. 2. The semiconductor power converter according to claim 1, wherein the positive polarity of the second winding is directed from the second terminal to a connection point with the second semiconductor switch.
【請求項4】 請求項1,2または3記載の半導体電力
変換器において、 第1及び第2の半導体スイッチ素子がモノポーラ形半導
体スイッチ素子であることを特徴とする半導体電力変換
器。
4. The semiconductor power converter according to claim 1, wherein the first and second semiconductor switch elements are monopolar semiconductor switch elements.
【請求項5】 請求項4記載の半導体電力変換器におい
て、 モノポーラ形半導体スイッチ素子がMOSFETである
ことを特徴とする半導体電力変換器。
5. The semiconductor power converter according to claim 4, wherein the monopolar semiconductor switch element is a MOSFET.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006223025A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Honda Motor Co Ltd Dc-dc converter
KR100667870B1 (en) 2005-01-17 2007-01-11 이성룡 High efficiency DC power converter with bidirectional power control
JP2009038950A (en) * 2007-08-06 2009-02-19 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Micro power supply module
JP2009159816A (en) * 2009-04-17 2009-07-16 Hitachi Metals Ltd Energization control circuit for linear motor
JP2015510208A (en) * 2012-03-12 2015-04-02 韓亜蘭HAN,Yalan AC chopper main electrical circuit structure capable of natural continuity
JP6032381B1 (en) * 2016-03-31 2016-11-30 住友電気工業株式会社 Buck-boost converter, computer program, and control method for buck-boost converter
JP2017189080A (en) * 2016-08-23 2017-10-12 住友電気工業株式会社 Step up/down converter, computer program and method for controlling step up/down converter
WO2019208472A1 (en) * 2018-04-26 2019-10-31 Ntn株式会社 Tapped inductor type switching power source

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100667870B1 (en) 2005-01-17 2007-01-11 이성룡 High efficiency DC power converter with bidirectional power control
JP2006223025A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Honda Motor Co Ltd Dc-dc converter
JP4555109B2 (en) * 2005-02-08 2010-09-29 本田技研工業株式会社 DC / DC converter
JP2009038950A (en) * 2007-08-06 2009-02-19 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Micro power supply module
JP2009159816A (en) * 2009-04-17 2009-07-16 Hitachi Metals Ltd Energization control circuit for linear motor
JP2015510208A (en) * 2012-03-12 2015-04-02 韓亜蘭HAN,Yalan AC chopper main electrical circuit structure capable of natural continuity
JP6032381B1 (en) * 2016-03-31 2016-11-30 住友電気工業株式会社 Buck-boost converter, computer program, and control method for buck-boost converter
JP2017189080A (en) * 2016-08-23 2017-10-12 住友電気工業株式会社 Step up/down converter, computer program and method for controlling step up/down converter
WO2019208472A1 (en) * 2018-04-26 2019-10-31 Ntn株式会社 Tapped inductor type switching power source
JP2019193474A (en) * 2018-04-26 2019-10-31 Ntn株式会社 Tapped inductor type switching power supply
JP7049169B2 (en) 2018-04-26 2022-04-06 Ntn株式会社 Tapped inductor type switching power supply

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