JP2015171174A - Dc/dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
以下、この発明の実施の形態1について説明する。図1はこの発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータを示す回路構成図である。図において、DC/DCコンバータは、直流電源1の電圧Vinをトランス4で絶縁された二次側直流電圧に変換し、例えばバッテリ等の負荷8に直流電圧Voutを出力する。単相インバータ2は、トランス4の一次巻線4aに接続され、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)からなる半導体スイッチング素子2a〜2dをフルブリッジ構成して、直流電源1の直流電圧Vinを交流電圧に変換するインバータである。
前記した実施の形態1では、リアクトル3の接続位置として、半導体スイッチング素子2a,2bの接続点とトランス4の一次側間に接続し、二次側に発生するサージ電圧を抑制するDC/DCコンバータの例を示したが、実施の形態2では、リアクトル3を分割し、インバータ2の交流出力とトランス4の一次側4aとの接続点の両方にリアクトルを挿入した構成におけるサージ抑制回路について説明する。図7は、実施の形態2における回路構成を示した図である。実施の形態1と異なる部分を主に説明する。
実施の形態2では、スナバ回路9は、リアクトル3aとトランス4の一次巻線4aとの接続点にアノードが接続されるダイオード9aと、抵抗9bとコンデンサ9cを直列接続した直列体とを備え、ダイオード9aのカソードは、抵抗9bとコンデンサ9cとの接続点に接続され、抵抗9bの他端は直流電源1の正極に接続され、コンデンサ9cの他端は、直流電源1の負極に接続される。スナバ回路11は、リアクトル3bとトランス4の一次巻線4aとの接続点にアノードが接続されるダイオード11aと、抵抗11bとコンデンサ11cを直列接続した直列体とを備え、ダイオード11aのカソードは、抵抗11bとコンデンサ11cとの接続点に接続され、抵抗11bの他端は直流電源1の正極に接続され、コンデンサ11cの他端は、直流電源1の負極に接続される例を示したが、実施の形態3である図11に示すようにスナバ回路10,12のように構成しても良い。
さらに、図9及び図11にて示した構成を組み合わせても良い。すなわち、リアクトル3aとトランスの一次巻線4aの一端との接続点に、図9に示すスナバ回路9のダイオード9aのアノード端子と、図11に示すスナバ回路10のダイオード10aのカソード端子を接続し、リアクトル3bとトランスの一次巻線4aの他端との接続点に、図9に示すスナバ回路11のダイオード11aのアノード端子と、図11に示すスナバ回路12のダイオード12aのカソード端子を接続する。実施の形態4である図13にその回路構成図を示す。スナバ回路9は、リアクトル3aとトランス4との接続点にアノードが接続されるダイオード9aと、抵抗9bとコンデンサ9cを直列接続した直列体とを備える。ダイオード9aのカソードは、抵抗9bとコンデンサ9cとの接続点に接続され、抵抗9bの他端は直流電源1の正極に接続され、コンデンサ9cの他端は、直流電源1の負極に接続される。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
2a〜2d 半導体スイッチング素子 3,3a,3b 損失低減用リアクトル
4 トランス 4a 一次巻線
4b 二次巻線 5 整流回路
5a〜5d 整流ダイオード 6 平滑リアクトル
7 平滑コンデンサ 8 負荷
9〜12 スナバ回路 9a〜12a スナバダイオード
9b〜12b スナバ抵抗 9c〜12c スナバコンデンサ
30 制御回路 31 制御信号
Vin 入力電圧 Vout 負荷電圧
VL 損失低減用リアクトル電圧
Claims (9)
- 複数の半導体スイッチング素子を有し、直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータの交流出力にリアクトルを介して一次側が接続されたトランスと、複数の半導体素子を有し、前記トランスの二次側に接続された整流回路とを備えて、前記直流電源の直流電力をDC/DC変換して負荷に出力するDC/DCコンバータにおいて、
一端が前記直流電源の第一の端子に接続された抵抗と、一端が前記直流電源の第二の端子に接続されたコンデンサとを直列接続した直列体、
及び前記リアクトルと前記トランスとの接続点に第一の端子が接続され、第二の端子が前記抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続されたダイオードを有するスナバ回路を備え、前記スナバ回路は、前記コンデンサの電力を前記抵抗を介して前記直流電源に回生することを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記スナバ回路は、
一端が前記直流電源の正側に接続された第一の抵抗と、一端が前記直流電源の負側に接続された第一のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記リアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続され、前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサとの接続点にカソード端子が接続された第一のダイオードを含む第一のスナバ回路と、
一端が前記直流電源の負側に接続された第二の抵抗と、一端が前記直流電源の正側に接続された第二のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記リアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続され、前記第二の抵抗と前記第二のコンデンサとの接続点にアノード端子が接続された第二のダイオードを含む第二のスナバ回路を備えることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルは、一端が前記インバータの交流出力の第一の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第一の端子に接続された第一のリアクトルと、一端が前記インバータの交流出力の第二の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第二の端子に接続された第二のリアクトルを備え、
前記スナバ回路は、
一端が前記直流電源の正側に接続された第一の抵抗と、一端が前記直流電源の負側に接続された第一のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続され、前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサとの接続点にカソード端子が接続された第一のダイオードを含む第一のスナバ回路と、
一端が前記直流電源の正側に接続された第二の抵抗と、一端が前記直流電源の負側に接続された第二のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続され、前記第二の抵抗と前記第二のコンデンサとの接続点にカソード端子が接続された第二のダイオードを含む第二のスナバ回路を備えることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルは、一端が前記インバータの交流出力の第一の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第一の端子に接続された第一のリアクトルと、一端が前記インバータの交流出力の第二の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第二の端子に接続された第二のリアクトルを備え、
前記スナバ回路は、
前記直列体の前記抵抗側の端子が前記直流電源の正側に接続され、前記直列体の前記コンデンサ側の端子が前記直流電源の負側に接続され、
前記ダイオードが前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続された第一のダイオードと、前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続された第二のダイオードを有し、
前記第一のダイオード及び前記第二のダイオードのカソードが互いに接続されて、その接続点が前記抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続されることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルは、一端が前記インバータの交流出力の第一の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第一の端子に接続された第一のリアクトルと、
一端が前記インバータの交流出力の第二の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第二の端子に接続された第二のリアクトルを備え、
前記スナバ回路は、
一端が前記直流電源の負側に接続された第一の抵抗と、一端が前記直流電源の正側に接続された第一のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続され、前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサとの接続点にアノード端子が接続された第一のダイオードを含む第一のスナバ回路と、
一端が前記直流電源の負側に接続された第二の抵抗と、一端が前記直流電源の正側に接続された第二のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続され、前記第二の抵抗と前記第二のコンデンサとの接続点にアノード端子が接続された第二のダイオードを含む第二のスナバ回路を備えることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルは、一端が前記インバータの交流出力の第一の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第一の端子に接続された第一のリアクトルと、一端が前記インバータの交流出力の第二の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第二の端子に接続された第二のリアクトルを備え、
前記スナバ回路は、
前記直列体の前記抵抗側の端子が前記直流電源の負側に接続され、前記直列体の前記コンデンサ側の端子が前記直流電源の正側に接続され、
前記ダイオードが前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続された第一のダイオードと、前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続された第二のダイオードを有し、
前記第一のダイオード及び前記第二のダイオードのアノードが互いに接続されて、その接続点が前記抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続されることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルは、一端が前記インバータの交流出力の第一の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第一の端子に接続された第一のリアクトルと、一端が前記インバータの交流出力の第二の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第二の端子に接続された第二のリアクトルを備え、
前記スナバ回路は、
一端が前記直流電源の正側に接続された第一の抵抗と、一端が前記直流電源の負側に接続された第一のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続され、前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサとの接続点にカソード端子が接続された第一のダイオードを含む第一のスナバ回路と、
一端が前記直流電源の負側に接続された第二の抵抗と、一端が前記直流電源の正側に接続された第二のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続され、前記第二の抵抗と前記第二のコンデンサとの接続点にアノード端子が接続された第二のダイオードを含む第二のスナバ回路と、
一端が前記直流電源の正側に接続された第三の抵抗と、一端が前記直流電源の負側に接続された第三のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続され、前記第三の抵抗と前記第三のコンデンサとの接続点にカソード端子が接続された第三のダイオードを含む第三のスナバ回路と、
一端が前記直流電源の負側に接続された第四の抵抗と、一端が前記直流電源の正側に接続された第四のコンデンサとを直列接続した直列体、及び前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続され、前記第四の抵抗と前記第四のコンデンサとの接続点にアノード端子が接続された第四のダイオードを含む第四のスナバ回路を備えることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルは、一端が前記インバータの交流出力の第一の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第一の端子に接続された第一のリアクトルと、一端が前記インバータの交流出力の第二の端子に接続され、他端が前記トランスの一次側の第二の端子に接続された第二のリアクトルを備え、
前記スナバ回路は、
前記直列体が第一の直列体と第二の直列体を有し、前記ダイオードが第一のダイオード,第二のダイオード,第三のダイオード及び第四のダイオードを有し、
前記第一の直列体の前記抵抗側の端子が前記直流電源の正側に接続され、前記第一の直列体の前記コンデンサ側の端子が前記直流電源の負側に接続され、
前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続された前記第一のダイオードと、前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にアノード端子が接続された前記第二のダイオードを有し、
前記第一のダイオード及び前記第二のダイオードのカソード端子が互いに接続されて、その接続点が前記第一の直列体の前記抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続される第一のスナバ回路と、
前記第二の直列体の前記抵抗側の端子が前記直流電源の負側に接続され、前記第二の直列体の前記コンデンサ側の端子が前記直流電源の正側に接続され、
前記第一のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続された前記第三のダイオードと、前記第二のリアクトルと前記トランスとの接続点にカソード端子が接続された前記第四のダイオードを有し、
前記第三のダイオード及び前記第四のダイオードのアノード端子が互いに接続されて、その接続点が前記第二の直列体の前記抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続され第二のスナバ回路を備えることを特徴とする請求項1記載のDC/DCコンバータ。 - 前記インバータは、前記各半導体スイッチング素子にそれぞれ並列に接続されたコンデンサを備え、前記各半導体スイッチング素子はゼロ電圧スイッチングにて動作することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。
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