JP2000156980A - ユニバ―サル切換電力変換器 - Google Patents
ユニバ―サル切換電力変換器Info
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Abstract
るユニバーサル切換電力変換器を提供する。 【解決手段】 ユニバーサル切換電力変換器は、電源電
圧に接続され、受け取った電圧のレベルに基づいて、こ
の電圧が、第1切換装置(14−1)を備える第1の一
次回路または第2切換装置(15−1)を備える第2の
一次回路に印加される。制御手段(PWM)は、出力電
圧を調節するために、入力端子に接続された切換装置の
導通期間を適合させ、入力端子に接続された切換装置の
非導通期間中に、変圧器(T)の鉄心を減磁するため
に、入力端子に接続されない切換装置の導通期間を適合
させる。
Description
の広い範囲の電圧レベルが印加され、受け取った電圧
を、たとえば通信における、少なくとも1つの負荷に給
電するのに適する調整された電圧レベルに変換するユニ
バーサル切換電力変換器に関する。
は、非常に融通性があり、その全体的機能は高く、その
操作と制御は簡単である。
に区別されずに接続され、受け取った電圧を負荷に適す
る電圧に変換する切換電力変換器は、参照により本出願
に組み込まれる米国特許US−A−5,414,610
から知られている。
と、この変換器は、AC主電源からの電圧が印加される
第1入力端子対と、DC電圧源からの電圧が印加される
第2入力端子対を含み、印加される電圧が、負荷に適す
る電圧レベルに変換される。
次回路にそれぞれ接続される。制御手段は、両方の切換
装置の導通期間中に、変圧器の少なくとも1つの一次巻
線中にエネルギーを蓄えるために、2つの切換装置の切
換動作を制御する。2つの切換装置は、同時に切り換え
られ、すなわち、その導通期間および非導通期間が一致
する。前記エネルギーは、前記切換装置の非導通期間中
に、負荷に電圧レベルを印加するために、変圧器の二次
巻線中に放出される。
提案された電力変換器は、その切換装置の操作モードの
ために、変圧器を効率的に用いていない。
く、コンパクトで高性能な装置が必要とされる用途では
欠点になる。
の数を減らした、高度な全体的性能を有する切換電力変
換器を開発する必要がある。
換電力変換器は、広い範囲の入力電圧で作動する高度な
全体的性能を提供し、その結果非常に融通性があり、負
荷の変化に素早く応答する出力電圧を提供する。この変
換器は、ACまたはDC電圧源からの第1電圧が印加さ
れる入力端子を含み、前記入力端子は、印加される電圧
のレベルに応じて、選択手段を介して第1の一次回路ま
たは第2の一次回路に接続される。
装置の直列の組合せと並列接続された蓄電コンデンサを
含む。前記一次回路の1つは、AC電圧源に接続される
ので、第1整流手段を含む。
巻線と共に変圧器を形成し、二次巻線は第2整流手段に
接続され、その出力において整流電圧を生成し、この整
流電流はフィルタ手段でろ過され、その出力において、
負荷に印加される調整された第2電圧を生成する。
基づいて、負荷が変化する場合に第2電圧を調節するた
めに、入力端子に接続した一次回路に属する切換装置の
導通期間を適合させ、かつ変圧器の鉄心を減磁し、入力
端子に接続された切換装置の非導通期間中にその飽和を
避けるために、入力端子に接続されない一次回路に属す
る切換装置の導通期間を適合させる。
切り換えられ、入力端子に接続されない一次回路は、能
動保持のように、変圧器の鉄心中に蓄えられたエネルギ
ーを減磁する回路として働く。
基づいて、以下の記述中でなされる。
−2の両端間の電圧源から印加された第1電圧を、出力
端子19−1、19−2の両端間の第2電圧に変換する
ユニバーサル切換電力変換器の簡略ブロック図を示す。
は、第1電圧を供給し、この電圧の特性に基づいて、選
択手段11が、入力端子11−1、11−2を、第1導
体対13−1、13−3または第2導体対13−2、1
3−3に自動的に接続させる。
は、ある範囲のAC電圧を受け取るように適合され、第
2導体対13−2、13−3は、ある範囲のDC電圧を
受け取るように適合される。導体13−3は、ユニバー
サル切換電力変換器に対する共通電圧基準レベルを表
す。
施形態に対応する回路の詳細な電気的な図であり、この
変換器は、第1の一次回路および第2の一次回路と、二
次回路と、出力電圧ループとを含む。
13−3と並列接続された第1整流手段12を含み、そ
の出力は、第1蓄電コンデンサ14−2に接続される。
このコンデンサは、第1の一次巻線14と第1切換装置
14−1、たとえば、電界効果トランジスタまたはMO
SFETの直列の組合せと並列接続される。
13−3に接続される。また第2の一次回路は、前記第
2導体対13−2、13−3と並列接続され、第2の一
次巻線15と第2切換装置15−1、たとえば、電界効
果トランジスタまたはMOSFETの直列の組合せと並
列接続する第2蓄積コンデンサ15−2を含む。
巻線14、第2の一次巻線15、二次巻線16を含む。
受け取ると、入力端子は、第1導体対13−1、13−
3にそれぞれ接続され、したがって、第1整流器12、
たとえば全波整流器は、AC本線から印加されたAC電
圧を整流し、その出力において整流された正弦波電圧を
生成する。この電圧は、第1コンデンサ14−2によっ
てろ過され、第1巻線14に供給されて、第1切換装置
14−1の導通間中に二次巻線16に直接移される。
るフィルタ手段18にその出力が接続された二次整流手
段17と並列接続される二次巻線16を含む。フィルタ
18の出力は、ユニバーサル切換電力変換器の出力端子
19−1、19−2に印加される。
取った電圧を整流し、ろ過されると、負荷に適する第2
電圧が、出力端子19−1、19−2の両端間に生成さ
れる。
−1および第2整流器アーム17−2によって形成さ
れ、第1分岐17−1は実際の整流器アームであり、第
2アームはフリーフロー整流器アームであり、同期整流
器として働くがその作動は従来の技術において知られて
いるので、説明しない。第2整流器17は、自己駆動式
同期整流器として作動するための手段を含むことができ
る。
通る出力電圧ループは、出力端子19−1、19−2の
両端間の電圧レベルを調節するために、入力端子11−
1に接続された切換装置の導通期間を適合させ、かつ入
力端子11−1に接続された切換装置の非導通期間中
に、変換器Tを減磁して、鉄心が飽和状態になるのを防
ぐために、入力端子11−1に接続されない切換装置の
導通期間を適合させる。
は、1つの出力端子19−1上の電圧レベルを表す信号
を受け取り、各切換装置の導通期間をそれぞれ生じさせ
る。
15−1は、パルス幅変調器PWMによって相補的に切
換えられる。
続された切換装置の非導通期間中に行われ、したがっ
て、変圧器Tの鉄心中に蓄えられたエネルギーを放出し
て第2コンデンサ15−2を充電し放出する、第2の一
次回路を通る放出経路が形成される。この目的で、第2
切換装置15−1が導通される。その後、フィルタ18
に含まれる蓄電コンデンサ18−2が、その電圧レベル
を出力端子19−1、19−2に印加する。
−1に接続されたとき、第2の一次回路によって放出回
路が形成され、端子11−1が線13−2に接続された
とき、第1の一次回路によって放出回路が形成されると
いう結論が引き出される。
力端子11−1、11−2は、DC電圧源からの第1電
圧を受け取り、したがって、導体13−1、13−3は
第1の一次回路に直接接続される。すなわち、整流器1
2は存在しない。変換器20の操作は、今まで説明した
ものと同様である。
力変換器は、能動保持と共に、順方向変換器として働
く。
から第1電圧を受け取る操作モードでは、そのレベルが
今までに説明したものと異なり、これらの端子は、選択
手段11によってそれぞれ第2導体対13−2、13−
3に接続される。
5−2によってろ過され、第2の一次巻線15は、第2
切換装置15−1の導通期間中にエネルギーを蓄える。
次に、第2整流器17は、コンデンサ18−2に供給さ
れた電流を整流して、出力端子19−1、19−2の両
端間に第2電圧を生成する。
に、第2の一次巻線15は、導通期間中に蓄えたエネル
ギーを2次巻線16に放出する。前記巻線を通って流れ
る電流は、第2整流器17によって整流され、その出力
において整流電圧を生成し、それがフィルタ18によっ
てろ過され、出力端子19−1、19−2の両端間に第
2電圧を供給する。
は、変圧器Tの鉄心に蓄えられたエネルギーのために第
1コンデンサ14−2を充電し放出する経路を含む。こ
の目的で、第1切換装置14−1が導通される。
第1の一次回路が変圧器Tの鉄心中に蓄えられたエネル
ギーの放出経路を提供する時、能動保持し、その出力が
順方向モードとなって、フライバック変換器として働
く。
力変換器は、高い全体的性能、高い集積度(サイズにお
けるコンパクト)を提供し、そのコストは、従来のAC
/DC変換器またはDC/DC変換器と比較して安い。
一次側の回路が重複しているために、一定の操作条件下
で、変換器の効率が大幅に改善され、広い範囲の入力電
圧で働くことができるので、大きな操作上の融通性を与
える、したがって電圧源の特性が供給の際に変動する市
場に特に適用されるからである。
中に蓄えられたエネルギーの放出経路を提供する補助負
荷を一次回路の蓄電コンデンサと並列接続することが可
能である。
能ブロック図である。
である。
Claims (9)
- 【請求項1】 電圧源から第1電圧を受け取り、第1切
換装置(14−1)を備える第1の一次回路または第2
切換装置(15−1)を備える第2の一次回路に第1電
圧を印加する入力端子(11−1、11−2)と、少な
くとも第1の一次巻線(14)と、第2の一次巻線(1
5)と、二次巻線(16)とを備える変圧器(T)と、
前記第1切換装置(14−1)の導通期間および前記第
2切換装置(15−1)の導通期間を決定する制御手段
(PWM)とを含むユニバーサル切換電力変換器であっ
て、前記制御手段(PWM)が、出力端子(19−1、
19−2)の両端間の第2電圧を調節するために、前記
入力端子(11−1、11−2)に接続された切換装置
の導通期間を適合させ、前記入力端子(11−1、11
−2)に接続された切換装置の非導通期間中に変圧器
(T)を減磁するために、前記入力端子(11−1、1
1−2)に接続されない切換装置の導通期間を適合させ
ることを特徴とする電力変換器。 - 【請求項2】 選択手段(11)が、前記入力端子(1
1−1、11−2)を介して印加された前記第1電圧の
レベルに基づいて、前記入力端子(11−1、11−
2)を、第1導体対(13−1、13−3)または第2
導体対(13−2、13−3)に接続させることを特徴
とする請求項1に記載の電力変換器。 - 【請求項3】 前記第1の一次回路が、前記第1の一次
巻線(14)と前記第1切換装置(14−1)の直列の
組合せと並列接続された第1蓄電コンデンサ(14−
2)を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれ
か一項に記載の電力変換器。 - 【請求項4】 前記第1の一次回路が、順方向変換器と
して機能するために、前記第1の導体対(13−1、1
3−3)を介して前記入力端子(11−1、11−2)
に接続され、前記第2の一次回路が、能動保持回路とし
て機能することを特徴とする請求項3に記載の電力変換
器。 - 【請求項5】 前記第2の一次回路が、前記第2の一次
巻線(15)と前記第2切換装置(15−1)の直列の
組合せと並列接続された第2蓄電コンデンサ(15−
2)を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれ
か一項に記載の電力変換器。 - 【請求項6】 前記第2の一次回路が、フライバック変
換器として機能するために、前記第2の導体対(13−
2、13−3)を介して前記入力端子(11−1、11
−2)に接続され、前記第1の一次回路が、能動保持回
路として機能することを特徴とする請求項5に記載の電
力変換器。 - 【請求項7】 前記二次巻線(16)が、前記二次巻線
(16)を通って流れる電流を整流する第2整流手段
(17)と並列接続され、前記出力端子(19−1、1
9−2)の両端間に前記第2電圧を生成するために、そ
の出力において、フィルタ手段(18)でろ過される整
流電圧を生成することを特徴とする請求項1から6のい
ずれか一項に記載の電力変換器。 - 【請求項8】 前記第2整流手段(17)が、自励同期
整流器として機能する手段を含むことを特徴とする請求
項7に記載の電力変換器。 - 【請求項9】 電力変換器が、印加された前記第1電圧
を整流する前記第1の導体対(13−1、13−3)と
並列接続された第1整流手段(12)を含むことを特徴
とする請求項2に記載の電力変換器。
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