JP2001286142A - Ｄｃ／ｄｃコンバータ - Google Patents
Ｄｃ／ｄｃコンバータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トランスの漏れ磁束に起因する共振ノイズの
低減と共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータの小形、
軽量化を目的とする。 【解決手段】 共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ
の２つのトランスを共通化し、基準となる並列共振形イ
ンバータの出力と位相制御された並列共振形インバータ
の出力をそれぞれ接続するトランスの１次側で磁気信号
に変換し、それぞれ発生する磁束をトランス内で合成
し、その合成された磁束をトランスの２次側で電気信号
に変換し出力することで、トランスの磁気結合を改良
し、トランスを小形化、軽量化する。
低減と共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータの小形、
軽量化を目的とする。 【解決手段】 共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ
の２つのトランスを共通化し、基準となる並列共振形イ
ンバータの出力と位相制御された並列共振形インバータ
の出力をそれぞれ接続するトランスの１次側で磁気信号
に変換し、それぞれ発生する磁束をトランス内で合成
し、その合成された磁束をトランスの２次側で電気信号
に変換し出力することで、トランスの磁気結合を改良
し、トランスを小形化、軽量化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は変動する1次電源
から電力を必要とする負荷に安定な直流電圧または電流
を供給するＤＣ／ＤＣコンバータに関するものである。
から電力を必要とする負荷に安定な直流電圧または電流
を供給するＤＣ／ＤＣコンバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は特開昭６４−６４５６１号公報に
示された、従来の共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバー
タを示す回路例である。図５において１は１次電源、２
は電流安定化コイル、３は並列共振用キャパシタ、４は
並列共振用コイルを兼ねたトランスで４ａ及び４ｂはこ
のトランスの１次巻線、４ｃ及び４ｄは２次巻線であ
る。５及び６は並列共振を励起するスイッチ素子、１７
は電流安定化コイル２、並列共振用キャパシタ３、スイ
ッチ素子５、６とからなる基準の並列共振形インバー
タ、１２は電流安定化コイル、１３は並列共振用キャパ
シタ、１５及び１６は並列共振を励起するスイッチ素子
である。１８は電流安定化コイル１２、並列共振用キャ
パシタ１３、スイッチ素子１５、１６で構成される制御
用の並列共振インバータで、基準の並列共振インバータ
１７と全く同じ構成である。１４は制御用の並列共振形
インバータ１８に接続するトランスで、１４ａ及び１４
ｂはこのトランスの１次巻線、１４ｃ及び１４ｄは２次
巻線である。
示された、従来の共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバー
タを示す回路例である。図５において１は１次電源、２
は電流安定化コイル、３は並列共振用キャパシタ、４は
並列共振用コイルを兼ねたトランスで４ａ及び４ｂはこ
のトランスの１次巻線、４ｃ及び４ｄは２次巻線であ
る。５及び６は並列共振を励起するスイッチ素子、１７
は電流安定化コイル２、並列共振用キャパシタ３、スイ
ッチ素子５、６とからなる基準の並列共振形インバー
タ、１２は電流安定化コイル、１３は並列共振用キャパ
シタ、１５及び１６は並列共振を励起するスイッチ素子
である。１８は電流安定化コイル１２、並列共振用キャ
パシタ１３、スイッチ素子１５、１６で構成される制御
用の並列共振インバータで、基準の並列共振インバータ
１７と全く同じ構成である。１４は制御用の並列共振形
インバータ１８に接続するトランスで、１４ａ及び１４
ｂはこのトランスの１次巻線、１４ｃ及び１４ｄは２次
巻線である。
【０００３】このトランス１４の２次巻線１４ｃの巻き
終わり側を基準の並列共振形インバータ１７の出力と接
続されるトランス４の２次巻線４ｃの巻き始め側に接続
し、トランス１４のもう一方の２次巻線１４ｄの巻き始
め側をトランス４のもう一方の２次巻線４ｄの巻き終わ
り側に接続し、さらに、トランス１４の２次巻線１４ｃ
の巻き始め側と、トランス１４の２次巻線１４ｄの巻き
終わり側を整流用ダイオード７と８をそれぞれ介して接
続し、トランス４の２次巻線４ｃの巻き終わり側と４ｄ
の巻き始め側を接続して、これを本ＤＣ／ＤＣコンバー
タ２次側回路の基準電位とすることにより、２つの並列
共振形インバータの出力を合成することが出来る。
終わり側を基準の並列共振形インバータ１７の出力と接
続されるトランス４の２次巻線４ｃの巻き始め側に接続
し、トランス１４のもう一方の２次巻線１４ｄの巻き始
め側をトランス４のもう一方の２次巻線４ｄの巻き終わ
り側に接続し、さらに、トランス１４の２次巻線１４ｃ
の巻き始め側と、トランス１４の２次巻線１４ｄの巻き
終わり側を整流用ダイオード７と８をそれぞれ介して接
続し、トランス４の２次巻線４ｃの巻き終わり側と４ｄ
の巻き始め側を接続して、これを本ＤＣ／ＤＣコンバー
タ２次側回路の基準電位とすることにより、２つの並列
共振形インバータの出力を合成することが出来る。
【０００４】９は出力平滑用コイル、１０は出力平滑用
キャパシタ、１９は出力平滑用コイル９と出力平滑用キ
ャパシタ１０とで構成される整流出力フィルタ、１１は
安定な電圧を必要とする負荷である。２０はエラー検出
部で負荷に印加される電圧を検出して当該検出電圧と基
準電圧との差に相当するエラー電圧を出力する。２４は
共振形インバータの位相を制御する位相制御部で基準の
並列共振形インバータ１７を駆動する信号と、エラー検
出部２０から出力された電圧に応じて位相制御された制
御用の並列共振形インバータ１８を駆動する信号を出力
する回路よりなる。
キャパシタ、１９は出力平滑用コイル９と出力平滑用キ
ャパシタ１０とで構成される整流出力フィルタ、１１は
安定な電圧を必要とする負荷である。２０はエラー検出
部で負荷に印加される電圧を検出して当該検出電圧と基
準電圧との差に相当するエラー電圧を出力する。２４は
共振形インバータの位相を制御する位相制御部で基準の
並列共振形インバータ１７を駆動する信号と、エラー検
出部２０から出力された電圧に応じて位相制御された制
御用の並列共振形インバータ１８を駆動する信号を出力
する回路よりなる。
【０００５】図６は図５で示した回路の動作を示す動作
波形図である。次に従来の共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣ
コンバータの動作を図５及び図６を用いて詳細に説明す
る。基準電圧を生成する基準の並列共振形インバータ１
７及びトランス４では、以下に示す動作を行う。電源１
よりコイル２を経てトランス４の１次巻線４ａ、４ｂに
電源電圧が印加された状態でスイッチ素子５のゲートに
位相制御部２４より図６の（ｓ）に示す様なＯＮパルス
信号が印加され、スイッチ素子６に図６の（ｔ）に示す
様なＯＦＦパルス信号が印加されると、スイッチ素子５
はターンオン、スイッチ素子６はターンオフし、スイッ
チ素子５のドレインに接続されているトランス４の１次
巻線４ａと並列共振用キャパシタ３のスイッチ素子５側
の電位は電源１の負電位レベルとなり電源１よりコイル
２、トランス４の１次巻線４ｂ及び並列共振用キャパシ
タ３に電流が流れる。
波形図である。次に従来の共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣ
コンバータの動作を図５及び図６を用いて詳細に説明す
る。基準電圧を生成する基準の並列共振形インバータ１
７及びトランス４では、以下に示す動作を行う。電源１
よりコイル２を経てトランス４の１次巻線４ａ、４ｂに
電源電圧が印加された状態でスイッチ素子５のゲートに
位相制御部２４より図６の（ｓ）に示す様なＯＮパルス
信号が印加され、スイッチ素子６に図６の（ｔ）に示す
様なＯＦＦパルス信号が印加されると、スイッチ素子５
はターンオン、スイッチ素子６はターンオフし、スイッ
チ素子５のドレインに接続されているトランス４の１次
巻線４ａと並列共振用キャパシタ３のスイッチ素子５側
の電位は電源１の負電位レベルとなり電源１よりコイル
２、トランス４の１次巻線４ｂ及び並列共振用キャパシ
タ３に電流が流れる。
【０００６】この時トランス４の印加電圧はトランス４
の１次巻線４ａ、４ｂのインダクタンスと並列共振用キ
ャパシタ３の共振によって、図６の（ｋ）に示すような
正弦波状の電圧となる。ここで、トランス４の１次巻線
４ｂに電流が流れた時に発生する磁束の向きを正、トラ
ンス４の１次巻線４ａに電流が流れた時に発生する磁束
の向きを負の向きとすると、この印加電圧によってトラ
ンス４の鎖交磁束は図６の（ｐ）に示すように負から正
へと変化する。この磁束変化をうけて、トランス４の２
次巻線４ｃ、４ｄには図６の（ｍ）に示す様な電圧が発
生する。
の１次巻線４ａ、４ｂのインダクタンスと並列共振用キ
ャパシタ３の共振によって、図６の（ｋ）に示すような
正弦波状の電圧となる。ここで、トランス４の１次巻線
４ｂに電流が流れた時に発生する磁束の向きを正、トラ
ンス４の１次巻線４ａに電流が流れた時に発生する磁束
の向きを負の向きとすると、この印加電圧によってトラ
ンス４の鎖交磁束は図６の（ｐ）に示すように負から正
へと変化する。この磁束変化をうけて、トランス４の２
次巻線４ｃ、４ｄには図６の（ｍ）に示す様な電圧が発
生する。
【０００７】次にスイッチ素子６のゲートに位相制御部
２４より図６の（ｔ）に示す様なＯＮパルスが印加さ
れ、スイッチ素子５に図６の（ｓ）に示す様なＯＦＦパ
ルスが印加されるとスイッチ素子６はターンオン、スイ
ッチ素子５はターンオフし、前記と同様の動作でトラン
ス４の印加電圧は共振によって図６の（ｋ）に示す様な
正弦波状となる。この様にスイッチ素子５及び６のゲー
トに交互にＯＮ／ＯＦＦパルスを印加することによりト
ランス４の１次巻線４ａ、４ｂ間には図６の（ｋ）に示
す様な連続する正弦波電圧があらわれトランス４の２次
巻線４ｃ、４ｄ間には１次巻線４ａ、４ｂと２次巻線４
ｃ、４ｄの巻数比に応じた図６の（ｍ）に示す様な電圧
があらわれる。
２４より図６の（ｔ）に示す様なＯＮパルスが印加さ
れ、スイッチ素子５に図６の（ｓ）に示す様なＯＦＦパ
ルスが印加されるとスイッチ素子６はターンオン、スイ
ッチ素子５はターンオフし、前記と同様の動作でトラン
ス４の印加電圧は共振によって図６の（ｋ）に示す様な
正弦波状となる。この様にスイッチ素子５及び６のゲー
トに交互にＯＮ／ＯＦＦパルスを印加することによりト
ランス４の１次巻線４ａ、４ｂ間には図６の（ｋ）に示
す様な連続する正弦波電圧があらわれトランス４の２次
巻線４ｃ、４ｄ間には１次巻線４ａ、４ｂと２次巻線４
ｃ、４ｄの巻数比に応じた図６の（ｍ）に示す様な電圧
があらわれる。
【０００８】制御用電圧を作成する制御用の並列共振形
インバータ１８及びトランス１４では、前記と同様にス
イッチ素子１５及び１６のゲートに交互にＯＮ／ＯＦＦ
パルスを印加することによりトランス１４の１次巻線１
４ａ、１４ｂ間には図６の（ｌ）に示す様な連続する正
弦波電圧があらわれトランス１４の２次巻線１４ｃ、１
４ｄ間には１次巻線１４ａ、１４ｂと２次巻線１４ｃ、
１４ｄの巻数比に応じた図６の（ｎ）に示す様な電圧が
あらわれる。
インバータ１８及びトランス１４では、前記と同様にス
イッチ素子１５及び１６のゲートに交互にＯＮ／ＯＦＦ
パルスを印加することによりトランス１４の１次巻線１
４ａ、１４ｂ間には図６の（ｌ）に示す様な連続する正
弦波電圧があらわれトランス１４の２次巻線１４ｃ、１
４ｄ間には１次巻線１４ａ、１４ｂと２次巻線１４ｃ、
１４ｄの巻数比に応じた図６の（ｎ）に示す様な電圧が
あらわれる。
【０００９】以上の動作によりトランス４の２次巻線４
ｃ、４ｄとトランス１４の２次巻線１４ｃ、１４ｄの合
成電圧は図６の（ｏ）に示すような電圧があらわれ、こ
れを整流出力フィルタ１９で整流平滑することによって
負荷には図６の（ｒ）に示した直流電圧を供給すること
が出来る。
ｃ、４ｄとトランス１４の２次巻線１４ｃ、１４ｄの合
成電圧は図６の（ｏ）に示すような電圧があらわれ、こ
れを整流出力フィルタ１９で整流平滑することによって
負荷には図６の（ｒ）に示した直流電圧を供給すること
が出来る。
【００１０】負荷に印加される電圧はエラー検出部２０
で検出され誤差信号に変換され出力される。このエラー
検出部２０から出力された電圧に応じて、共振形インバ
ータの位相を制御する位相制御部２４で位相制御するこ
とで、基準の共振形インバータ１７を介したトランス４
の出力と、制御用の共振形インバータ１８を介したトラ
ンス１４の出力とを合成することによって得られる負荷
１１に出力する電圧を任意に制御することが出来る。
で検出され誤差信号に変換され出力される。このエラー
検出部２０から出力された電圧に応じて、共振形インバ
ータの位相を制御する位相制御部２４で位相制御するこ
とで、基準の共振形インバータ１７を介したトランス４
の出力と、制御用の共振形インバータ１８を介したトラ
ンス１４の出力とを合成することによって得られる負荷
１１に出力する電圧を任意に制御することが出来る。
【００１１】この共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバー
タにおいては、２つの共振インバータ１７、１８から得
られた電気信号をそれぞれトランス４、１４を介して磁
気信号に変換し、２次側で再び電気信号に変換し、さら
に得られたその電圧を合成して出力に供給している。
タにおいては、２つの共振インバータ１７、１８から得
られた電気信号をそれぞれトランス４、１４を介して磁
気信号に変換し、２次側で再び電気信号に変換し、さら
に得られたその電圧を合成して出力に供給している。
【００１２】今、基準の並列共振形インバータ１７、及
び制御用並列共振形インバータ１８の出力電圧をそれぞ
れV4i、V14iとおくと、V4iは“数１”で与えられる。こ
こで、Ｅ1は並列共振形インバータ１７の出力電圧の振
幅である。
び制御用並列共振形インバータ１８の出力電圧をそれぞ
れV4i、V14iとおくと、V4iは“数１”で与えられる。こ
こで、Ｅ1は並列共振形インバータ１７の出力電圧の振
幅である。
【００１３】
【数１】
【００１４】同様に、V14iは“数２”で与えられる。こ
こでＥ２は並列共振形インバータ１８の出力電圧の振
幅、θはである並列共振形インバータ１７と１８との位
相差である。
こでＥ２は並列共振形インバータ１８の出力電圧の振
幅、θはである並列共振形インバータ１７と１８との位
相差である。
【００１５】
【数２】
【００１６】“数１”より、トランス４に鎖交する磁束
Φ4は“数３”で与えられる。
Φ4は“数３”で与えられる。
【００１７】
【数３】
【００１８】同様に “数２”より、トランス１４に鎖
交する磁束Φ14は“数４”で与えられる。
交する磁束Φ14は“数４”で与えられる。
【００１９】
【数４】
【００２０】 “数３”より、トランス４の出力電圧
V4oは、トランス４の巻数比をN4とおくと“数５”で与
えられる。ここでＡはトランス４の出力電圧の振幅であ
る。
V4oは、トランス４の巻数比をN4とおくと“数５”で与
えられる。ここでＡはトランス４の出力電圧の振幅であ
る。
【００２１】
【数５】
【００２２】同様に、“数４”より、トランス１４の出
力電圧V14oは、トランス１４の巻数比をN14とおくと
“数６”で与えられる。ここでＢはトランス１４の出力
電圧の振幅である、
力電圧V14oは、トランス１４の巻数比をN14とおくと
“数６”で与えられる。ここでＢはトランス１４の出力
電圧の振幅である、
【００２３】
【数６】
【００２４】よって、トランス４及びトランス１４の出
力電圧を合成した値（E０）は、“数７”で与えられ
る。
力電圧を合成した値（E０）は、“数７”で与えられ
る。
【００２５】
【数７】
【００２６】つまり、２つの共振インバータから得られ
た出力電圧はそれぞれトランスを介して電圧変換され、
トランスの２次側で合成される。この合成された出力電
圧は２つの並列共振形インバータの位相差によって任意
に制御することが出来る。
た出力電圧はそれぞれトランスを介して電圧変換され、
トランスの２次側で合成される。この合成された出力電
圧は２つの並列共振形インバータの位相差によって任意
に制御することが出来る。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】上記の様に従来の共振
位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータでは２つの共振イン
バータから得られた電気信号をそれぞれトランスを介し
て磁気信号に変換し、２次側で再び電気信号に変換し、
さらにその電気信号を合成して出力に供給していたた
め、非常に電力変換効率が悪かった。また、それぞれト
ランスを別に作成していたため、トランス同士の磁気結
合が悪く漏れインダクタンスが大きくなり、それが並列
共振キャパシタと共振し、ノイズ源となっていた。ま
た、トランスが２つ必要であり、装置が大きくなるとい
う問題もあった。
位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータでは２つの共振イン
バータから得られた電気信号をそれぞれトランスを介し
て磁気信号に変換し、２次側で再び電気信号に変換し、
さらにその電気信号を合成して出力に供給していたた
め、非常に電力変換効率が悪かった。また、それぞれト
ランスを別に作成していたため、トランス同士の磁気結
合が悪く漏れインダクタンスが大きくなり、それが並列
共振キャパシタと共振し、ノイズ源となっていた。ま
た、トランスが２つ必要であり、装置が大きくなるとい
う問題もあった。
【００２８】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、トランス同士の磁気結合を改善し漏れ
インダクタンスによる共振ノイズを低減すること及び装
置の小形化、軽量化を目的とする。
なされたもので、トランス同士の磁気結合を改善し漏れ
インダクタンスによる共振ノイズを低減すること及び装
置の小形化、軽量化を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】第１の発明のＤＣ／ＤＣ
コンバータは、基準の並列共振形インバータと制御用の
並列共振形インバータを設け、それぞれの共振形インバ
ータの出力を磁気信号のレベルで合成するトランスを設
け、そのトランスの出力を整流平滑する整流出力フィル
タを設け、その整流出力フィルタが出力する電圧を検出
し、基準となる電圧との誤差を増幅して出力するエラー
検出部を設け、そのエラー検出部の出力信号を受け、制
御用の並列共振形インバータのスイッチ素子に位相制御
を施したオン、オフパルス信号を出力するとともに、基
準の並列共振形インバータのスイッチ素子にオン、オフ
パルス信号を出力する位相制御部を設け、負荷に安定な
電圧を供給するものである。
コンバータは、基準の並列共振形インバータと制御用の
並列共振形インバータを設け、それぞれの共振形インバ
ータの出力を磁気信号のレベルで合成するトランスを設
け、そのトランスの出力を整流平滑する整流出力フィル
タを設け、その整流出力フィルタが出力する電圧を検出
し、基準となる電圧との誤差を増幅して出力するエラー
検出部を設け、そのエラー検出部の出力信号を受け、制
御用の並列共振形インバータのスイッチ素子に位相制御
を施したオン、オフパルス信号を出力するとともに、基
準の並列共振形インバータのスイッチ素子にオン、オフ
パルス信号を出力する位相制御部を設け、負荷に安定な
電圧を供給するものである。
【００３０】また第２の発明のＤＣ／ＤＣコンバータ
は、上記トランスとして、トロイダルコアを有するトラ
ンスを用いたものである。
は、上記トランスとして、トロイダルコアを有するトラ
ンスを用いたものである。
【００３１】第３の発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、上
記トランスとして、ＥＩコアを有するトランスを用いた
ものである。
記トランスとして、ＥＩコアを有するトランスを用いた
ものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す回路図であり、図２はその等価回路
図である。図１、及び図２において１〜３、５〜１３、
１５〜２０、及び２４は従来装置と全く同一のものであ
る。３０はトロイダルコアを用いた磁束を合成するトラ
ンス、３０ａ及び３０ｂは基準の並列共振形インバータ
１７に接続するトランス３０の１次巻線、３０ｃ及び３
０ｄは制御用の並列共振形インバータ１８に接続するト
ランス３０の１次巻線、３０ｅ及び３０ｆはトランス３
０の２次巻線であり、整流ダイオード７及び８を介して
整流出力フィルタ１９に接続される。２０はエラー検出
部で２１の電圧検出回路、２２の基準電圧回路、２３の
エラーアンプより構成され、負荷に印加する電圧を検出
してエラー電圧を出力する。２４は共振形インバータの
位相を制御する位相制御部で２５のパルス発生器、２６
の鋸波発生器、２７のコンパレータ、２８の基準用フリ
ップフロップ、および２９の制御用フリップフロップよ
り構成され、基準の並列共振形インバータ１７のスイッ
チ素子５、及び６を駆動する信号と、エラー検出部２０
から出力された電圧に応じて位相制御された制御用の並
列共振形インバータ１８のスイッチ素子１５、及び１６
を駆動する信号を出力する回路よりなる。
実施の形態１を示す回路図であり、図２はその等価回路
図である。図１、及び図２において１〜３、５〜１３、
１５〜２０、及び２４は従来装置と全く同一のものであ
る。３０はトロイダルコアを用いた磁束を合成するトラ
ンス、３０ａ及び３０ｂは基準の並列共振形インバータ
１７に接続するトランス３０の１次巻線、３０ｃ及び３
０ｄは制御用の並列共振形インバータ１８に接続するト
ランス３０の１次巻線、３０ｅ及び３０ｆはトランス３
０の２次巻線であり、整流ダイオード７及び８を介して
整流出力フィルタ１９に接続される。２０はエラー検出
部で２１の電圧検出回路、２２の基準電圧回路、２３の
エラーアンプより構成され、負荷に印加する電圧を検出
してエラー電圧を出力する。２４は共振形インバータの
位相を制御する位相制御部で２５のパルス発生器、２６
の鋸波発生器、２７のコンパレータ、２８の基準用フリ
ップフロップ、および２９の制御用フリップフロップよ
り構成され、基準の並列共振形インバータ１７のスイッ
チ素子５、及び６を駆動する信号と、エラー検出部２０
から出力された電圧に応じて位相制御された制御用の並
列共振形インバータ１８のスイッチ素子１５、及び１６
を駆動する信号を出力する回路よりなる。
【００３３】上記トランス３０は２つの並列共振形イン
バータ１７、１８の出力を磁気信号のレベルで合成し、
その合成磁束を電気信号に変換して出力する。今、基準
の並列共振形インバータ１７と制御用の並列共振形イン
バータ１８の出力電圧をそれぞれ数１、数２に示すとお
りとすると、トランス３０発生する磁束Φ30は、トラン
ス３０の１次巻線３０ａ、３０ｂに発生する磁束Φabと
１次巻線３０ｃ、３０ｄに発生する磁束Φcdの合成磁束
となるので、“数８”で与えられる。
バータ１７、１８の出力を磁気信号のレベルで合成し、
その合成磁束を電気信号に変換して出力する。今、基準
の並列共振形インバータ１７と制御用の並列共振形イン
バータ１８の出力電圧をそれぞれ数１、数２に示すとお
りとすると、トランス３０発生する磁束Φ30は、トラン
ス３０の１次巻線３０ａ、３０ｂに発生する磁束Φabと
１次巻線３０ｃ、３０ｄに発生する磁束Φcdの合成磁束
となるので、“数８”で与えられる。
【００３４】
【数８】
【００３５】“数８”より、トランス３０の２次側に発
生する電圧V30は、トランス３０の巻数比をN30とおくと
“数９”で与えられる。ここでＣはトランス３０の出力
電圧における基準用並列共振型インバータ１７の出力電
圧成分の振幅、Ｄはトランス３０の出力電圧における制
御用並列共振型インバータ１８の出力電圧成分の振幅で
ある。
生する電圧V30は、トランス３０の巻数比をN30とおくと
“数９”で与えられる。ここでＣはトランス３０の出力
電圧における基準用並列共振型インバータ１７の出力電
圧成分の振幅、Ｄはトランス３０の出力電圧における制
御用並列共振型インバータ１８の出力電圧成分の振幅で
ある。
【００３６】
【数９】
【００３７】“数９”は“数７”と同等の形で表され、
トランス３０の２次側の電圧が２つの共振形インバータ
１７、１８の出力電圧を合成して変換された形で表され
る。つまり、２つの共振インバータ１７、１８から得ら
れた出力電圧はそれぞれトランス３０で磁気信号に変換
されて磁束を合成され、トランス３０の２次側で再び電
気信号に変換され、電圧V30を出力する。“数９”より
この出力電圧V30は２つの並列共振形インバータ１７、
１８の位相差によって任意に制御することが出来る。
トランス３０の２次側の電圧が２つの共振形インバータ
１７、１８の出力電圧を合成して変換された形で表され
る。つまり、２つの共振インバータ１７、１８から得ら
れた出力電圧はそれぞれトランス３０で磁気信号に変換
されて磁束を合成され、トランス３０の２次側で再び電
気信号に変換され、電圧V30を出力する。“数９”より
この出力電圧V30は２つの並列共振形インバータ１７、
１８の位相差によって任意に制御することが出来る。
【００３８】図３はこの発明の動作図を示したもので、
（ａ）は基準の並列共振形インバータ１７の出力電圧波
形でトランス３０の１次側（巻線３０ａ及び３０ｂ）に
印加され、（ｂ）は制御用の並列共振形インバータ１８
の出力電圧波形でトランス３０の１次側（巻線３０ｃ及
び３０ｄ）に印加され、（ｃ）はトランス３０の２次側
（巻線３０ｅ及び３０ｆ）に表れる出力電圧波形、
（ｄ）はトランス３０の１次側巻線３０ａ、３０ｂに発
生する磁束の波形で巻線３０ｂに電流が流れる時に発生
する磁束の向きを正としており、（ｅ）はトランス３０
の１次側巻線３０ｃ、３０ｄに発生する磁束の波形で巻
線３０ｄに電流が流れる時に発生する磁束の向きを正と
しており、（ｆ）はトランス３０の鎖交磁束波形、
（ｇ）は基準の並列共振形インバータのスイッチ素子
５、及び６に印可するＯＮ／ＯＦＦパルス信号波形で基
準の並列共振形インバータ１７に出力するフリップフロ
ップ２８の出力、（ｈ）は制御用の並列共振形インバー
タのスイッチ素子１５、及び１６に印加するＯＮ／ＯＦ
Ｆパルス信号波形で制御用の並列共振形インバータ１８
に出力するフリップフロップ２９の出力、（ｉ）は位相
制御用鋸波発生器の出力でエラーアンプ２３の出力とコ
ンパレータ２７で比較され、制御用の並列共振形インバ
ータ１８のＯＮ／ＯＦＦパルス信号の基準となる。
（ｊ）は基準パルス発生器の出力で基準の並列共振形イ
ンバータ１７のＯＮ／ＯＦＦパルス信号の基準と鋸波発
生器の基準となる。
（ａ）は基準の並列共振形インバータ１７の出力電圧波
形でトランス３０の１次側（巻線３０ａ及び３０ｂ）に
印加され、（ｂ）は制御用の並列共振形インバータ１８
の出力電圧波形でトランス３０の１次側（巻線３０ｃ及
び３０ｄ）に印加され、（ｃ）はトランス３０の２次側
（巻線３０ｅ及び３０ｆ）に表れる出力電圧波形、
（ｄ）はトランス３０の１次側巻線３０ａ、３０ｂに発
生する磁束の波形で巻線３０ｂに電流が流れる時に発生
する磁束の向きを正としており、（ｅ）はトランス３０
の１次側巻線３０ｃ、３０ｄに発生する磁束の波形で巻
線３０ｄに電流が流れる時に発生する磁束の向きを正と
しており、（ｆ）はトランス３０の鎖交磁束波形、
（ｇ）は基準の並列共振形インバータのスイッチ素子
５、及び６に印可するＯＮ／ＯＦＦパルス信号波形で基
準の並列共振形インバータ１７に出力するフリップフロ
ップ２８の出力、（ｈ）は制御用の並列共振形インバー
タのスイッチ素子１５、及び１６に印加するＯＮ／ＯＦ
Ｆパルス信号波形で制御用の並列共振形インバータ１８
に出力するフリップフロップ２９の出力、（ｉ）は位相
制御用鋸波発生器の出力でエラーアンプ２３の出力とコ
ンパレータ２７で比較され、制御用の並列共振形インバ
ータ１８のＯＮ／ＯＦＦパルス信号の基準となる。
（ｊ）は基準パルス発生器の出力で基準の並列共振形イ
ンバータ１７のＯＮ／ＯＦＦパルス信号の基準と鋸波発
生器の基準となる。
【００３９】上記の様に構成された共振位相角制御型磁
束合成ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、負荷１１に印
加される電圧をエラー検出部２０で検出し、それを誤差
信号に変換して出力する。このエラー検出部２０から出
力された電圧に応じて共振形インバータの位相を制御す
る位相制御部２４によって位相制御され制御用の並列共
振形インバータ１８を駆動し、基準の並列共振形インバ
ータ１７の出力とこの位相制御された制御用の並列共振
形インバータ１８の出力をトランス３０で磁気信号に変
換して合成し、これを再び電圧に変換することで２つの
共振形インバータの出力を合成した電圧が得られる。こ
のようにして得られた合成電圧は２つの共振形インバー
タの位相角θを変化させることにより任意に制御するこ
とができ、これを整流平滑することによって安定な直流
電圧を負荷に供給することが出来る。
束合成ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、負荷１１に印
加される電圧をエラー検出部２０で検出し、それを誤差
信号に変換して出力する。このエラー検出部２０から出
力された電圧に応じて共振形インバータの位相を制御す
る位相制御部２４によって位相制御され制御用の並列共
振形インバータ１８を駆動し、基準の並列共振形インバ
ータ１７の出力とこの位相制御された制御用の並列共振
形インバータ１８の出力をトランス３０で磁気信号に変
換して合成し、これを再び電圧に変換することで２つの
共振形インバータの出力を合成した電圧が得られる。こ
のようにして得られた合成電圧は２つの共振形インバー
タの位相角θを変化させることにより任意に制御するこ
とができ、これを整流平滑することによって安定な直流
電圧を負荷に供給することが出来る。
【００４０】ところで上記説明では、２つのスイッチン
グ素子から構成される共振形インバータを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータについて述べたが、その他４つのスイッ
チング素子から構成されるブリッジ型共振形インバータ
を用いたＤＣ／ＤＣコンバータにも利用できる。また、
上記の共振位相角制御型磁束合成ＤＣ／ＤＣコンバータ
に関する説明では、２つの共振形インバータの出力を磁
束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバ
ータについて述べたが、その他複数の共振形インバータ
の出力を磁束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータにも利用できることは言うまでもない。
グ素子から構成される共振形インバータを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータについて述べたが、その他４つのスイッ
チング素子から構成されるブリッジ型共振形インバータ
を用いたＤＣ／ＤＣコンバータにも利用できる。また、
上記の共振位相角制御型磁束合成ＤＣ／ＤＣコンバータ
に関する説明では、２つの共振形インバータの出力を磁
束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバ
ータについて述べたが、その他複数の共振形インバータ
の出力を磁束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータにも利用できることは言うまでもない。
【００４１】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す回路図であり、その等価回路図は実施の形態
１と同様、図２で表される。図４において１〜３、５〜
１３、１５〜２９は図１の実施の形態１と全く同一のも
のである。４０はＥＩコアを用いた磁束を合成するトラ
ンス、４０ａ及び４０ｂは基準の並列共振形インバータ
１７に接続するトランス４０の１次巻線、４０ｃ及び４
０ｄは制御用の並列共振形インバータ１８に接続するト
ランス４０の１次巻線、４０ｅ及び４０ｆはトランス４
０の２次巻線であり、整流ダイオード７及び８を介して
整流出力フィルタ１９に接続される。
態２を示す回路図であり、その等価回路図は実施の形態
１と同様、図２で表される。図４において１〜３、５〜
１３、１５〜２９は図１の実施の形態１と全く同一のも
のである。４０はＥＩコアを用いた磁束を合成するトラ
ンス、４０ａ及び４０ｂは基準の並列共振形インバータ
１７に接続するトランス４０の１次巻線、４０ｃ及び４
０ｄは制御用の並列共振形インバータ１８に接続するト
ランス４０の１次巻線、４０ｅ及び４０ｆはトランス４
０の２次巻線であり、整流ダイオード７及び８を介して
整流出力フィルタ１９に接続される。
【００４２】この発明の共振位相角制御型磁束合成ＤＣ
／ＤＣコンバータの動作原理は、上記実施の形態１と全
く同一で、基準の並列共振形インバータ１７に接続する
トランスの４０の１次巻線４０ａ及び４０ｂがそれぞれ
図１の３０ａ及び３０ｂに対応し、制御用の並列共振形
インバータ１８に接続するトランス４０の１次巻線４０
ｃ及び４０ｄがそれぞれ図１の３０ｃ及び３０ｄに対応
し、トランス４０の２次巻線４０ｅ及び４０ｆがそれぞ
れ図１の３０ｅ及び３０ｆに対応している。このような
構成となっているため、上記実施の形態１と同様の作用
効果を得ることが出来る。
／ＤＣコンバータの動作原理は、上記実施の形態１と全
く同一で、基準の並列共振形インバータ１７に接続する
トランスの４０の１次巻線４０ａ及び４０ｂがそれぞれ
図１の３０ａ及び３０ｂに対応し、制御用の並列共振形
インバータ１８に接続するトランス４０の１次巻線４０
ｃ及び４０ｄがそれぞれ図１の３０ｃ及び３０ｄに対応
し、トランス４０の２次巻線４０ｅ及び４０ｆがそれぞ
れ図１の３０ｅ及び３０ｆに対応している。このような
構成となっているため、上記実施の形態１と同様の作用
効果を得ることが出来る。
【００４３】ところで上記説明では、２つのスイッチン
グ素子から構成される共振形インバータを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータについて述べたが、その他４つのスイッ
チング素子から構成されるブリッジ型共振形インバータ
を用いたＤＣ／ＤＣコンバータにも利用できる。また、
上記の共振位相角制御型磁束合成ＤＣ／ＤＣコンバータ
に関する説明では、２つの共振形インバータの出力を磁
束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバ
ータについて述べたが、その他複数の共振形インバータ
の出力を磁束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータにも利用できることはいうまでもない。
グ素子から構成される共振形インバータを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータについて述べたが、その他４つのスイッ
チング素子から構成されるブリッジ型共振形インバータ
を用いたＤＣ／ＤＣコンバータにも利用できる。また、
上記の共振位相角制御型磁束合成ＤＣ／ＤＣコンバータ
に関する説明では、２つの共振形インバータの出力を磁
束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバ
ータについて述べたが、その他複数の共振形インバータ
の出力を磁束合成して出力するトランスを用いたＤＣ／
ＤＣコンバータにも利用できることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】第１及び第２の発明によれば、従来の共
振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、基準の
共振形インバータ及び制御用の共振形インバータそれぞ
れに接続されていた個々のトランスを共通化することに
より、トランスの漏れ磁束を減少させることができ、そ
の漏れ磁束と並列共振キャパシタの結合により発生する
共振ノイズを低減させると共に、装置の小形化、軽量化
が図れるといった効果がある。
振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、基準の
共振形インバータ及び制御用の共振形インバータそれぞ
れに接続されていた個々のトランスを共通化することに
より、トランスの漏れ磁束を減少させることができ、そ
の漏れ磁束と並列共振キャパシタの結合により発生する
共振ノイズを低減させると共に、装置の小形化、軽量化
が図れるといった効果がある。
【図１】 トロイダルコアを用いた共振位相角制御型磁
束合成ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を示す回路図であ
る。
束合成ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を示す回路図であ
る。
【図２】 共振位相角制御型磁束合成ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの動作を示す等価回路図である。
ータの動作を示す等価回路図である。
【図３】 共振位相角制御型磁束合成ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの動作を示す動作波形図である。
ータの動作を示す動作波形図である。
【図４】 ＥＩコアを用いた共振位相角制御型磁束合成
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を示す回路図である。
ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を示す回路図である。
【図５】 従来の共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバー
タを示す回路図である。
タを示す回路図である。
【図６】 従来の共振位相角制御型ＤＣ／ＤＣコンバー
タの動作を示す動作波形図である。
タの動作を示す動作波形図である。
１ １次電源、２ 電流安定化コイル、３ 並列共振用
キャパシタ、４ トランス、４ａ トランス４の１次巻
線、４ｂ トランス４の１次巻線、４ｃ トランス４の
２次巻線、４ｄ トランス４の２次巻線、５ スイッチ
素子、６ スイッチ素子、７ 整流用ダイオード、８
整流用ダイオード、９ 出力平滑用コイル、１０ 出力
平滑用キャパシタ、１１ 負荷、１２ 電流安定化コイ
ル、１３ 並列共振用キャパシタ、１４ トランス、１
４ａ トランス１４の１次巻線、１４ｂ トランス１４
の１次巻線、１４ｃ トランス１４の２次巻線、１４ｄ
トランス１４の２次巻線、１５ スイッチ素子、１６
スイッチ素子、１７ 基準の並列共振形インバータ、
１８ 制御用の並列共振形インバータ、１９ 整流出力
フィルタ、２０ エラー検出部、２１ 電圧検出回路、
２２ 基準電圧回路、２３ エラーアンプ、２４ 位相
制御部、２５ パルス発生器、２６ 鋸波発生器、２７
コンパレータ、２８ 基準用フリップフロップ、２９
制御用フリップフロップ、３０ トロイダルコアを用
いたトランス、３０ａ トランス３０の１次巻線、３０
ｂ トランス３０の１次巻線、３０ｃ トランス３０の
１次巻線、３０ｄ トランス３０の１次巻線、３０ｅ
トランス３０の２次巻線、３０ｆトランス３０の２次巻
線、４０ ＥＩコアを用いたトランス、４０ａ トラン
ス４０の１次巻線、４０ｂ トランス４０の１次巻線、
４０ｃ トランス４０の１次巻線、４０ｄ トランス４
０の１次巻線、４０ｅ トランス４０の２次巻線、４０
ｆ トランス４０の２次巻線。
キャパシタ、４ トランス、４ａ トランス４の１次巻
線、４ｂ トランス４の１次巻線、４ｃ トランス４の
２次巻線、４ｄ トランス４の２次巻線、５ スイッチ
素子、６ スイッチ素子、７ 整流用ダイオード、８
整流用ダイオード、９ 出力平滑用コイル、１０ 出力
平滑用キャパシタ、１１ 負荷、１２ 電流安定化コイ
ル、１３ 並列共振用キャパシタ、１４ トランス、１
４ａ トランス１４の１次巻線、１４ｂ トランス１４
の１次巻線、１４ｃ トランス１４の２次巻線、１４ｄ
トランス１４の２次巻線、１５ スイッチ素子、１６
スイッチ素子、１７ 基準の並列共振形インバータ、
１８ 制御用の並列共振形インバータ、１９ 整流出力
フィルタ、２０ エラー検出部、２１ 電圧検出回路、
２２ 基準電圧回路、２３ エラーアンプ、２４ 位相
制御部、２５ パルス発生器、２６ 鋸波発生器、２７
コンパレータ、２８ 基準用フリップフロップ、２９
制御用フリップフロップ、３０ トロイダルコアを用
いたトランス、３０ａ トランス３０の１次巻線、３０
ｂ トランス３０の１次巻線、３０ｃ トランス３０の
１次巻線、３０ｄ トランス３０の１次巻線、３０ｅ
トランス３０の２次巻線、３０ｆトランス３０の２次巻
線、４０ ＥＩコアを用いたトランス、４０ａ トラン
ス４０の１次巻線、４０ｂ トランス４０の１次巻線、
４０ｃ トランス４０の１次巻線、４０ｄ トランス４
０の１次巻線、４０ｅ トランス４０の２次巻線、４０
ｆ トランス４０の２次巻線。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H730 AA02 AA15 AA16 AS01 BB25 BB57 BB67 BB82 BB88 BB89 DD04 EE03 EE08 FD01 FF02 FG05 ZZ16
Claims (3)
- 【請求項１】 一次電源と、この一次電源にそれぞれ接
続された基準の並列共振形インバータ及び制御用の並列
共振形インバータと、上記それぞれの共振形インバータ
の出力を磁気信号のレベルで合成するトランスと、上記
トランスの出力を整流平滑する整流出力フィルタと、上
記整流出力フィルタが出力する電圧を検出し、基準とな
る電圧との誤差を増幅して出力するエラー検出部と、上
記エラー検出部の出力信号を受け、上記制御用の並列共
振形インバータのスイッチ素子に位相制御を施したオ
ン、オフパルス信号を出力するとともに上記基準の並列
共振形インバータのスイッチ素子にオン、オフパルス信
号を出力する位相制御部とを設けたことを特徴とするＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項２】 上記トランスは、トロイダルコアを用い
て構成されているトランスであることを特徴とする請求
項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 【請求項３】 上記トランスは、ＥＩコアを用いて構成
されているトランスであることを特徴とする請求項１記
載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096160A JP2001286142A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096160A JP2001286142A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001286142A true JP2001286142A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18610961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000096160A Pending JP2001286142A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001286142A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010246200A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Nippon Soken Inc | 電力変換システム |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000096160A patent/JP2001286142A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010246200A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Nippon Soken Inc | 電力変換システム |
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