JP2604668B2 - スイッチング回路のスナバー回路 - Google Patents
スイッチング回路のスナバー回路Info
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Description
ータなどのスイッチング回路において、スイッチング素
子がターンオフした瞬間の急激な電圧の上昇を防ぐとと
もに、ターンオンしたときの電力損失を可能な限り無く
するようにしたスイッチング回路のスナバー回路に関す
るものである。
11との間に、トランス、負荷などのインダクタ12と
MOS−FETなどのスイッチング素子13とを直列に
接続したスイッチング回路において、前記スイッチング
素子13の両端間に、このスイッチング素子13のター
ンオフ時に発生する時間の短いサージを抑制するため、
スナバ回路14が接続される。このスナバ回路14は、
従来は、主にフォワードタイプのインバータでは、抵抗
15とコンデンサ16とを直列に接続するとともに、抵
抗15と並列にダイオード17を接続してなるものが用
いられていた。
ッチング素子13がオフした瞬間、ダイオード17を介
してコンデンサ16にサージ電流を流し、スイッチング
素子13のD−S間の電圧Vdsの立上りを下げる。ま
た、抵抗15は、スイッチング素子13がオンした瞬
間、コンデンサ16の電荷を急速に放電し、MOS−F
ETなどのスイッチング素子13のD(ドレイン)電流
Idが上昇し過ぎるのを防止する。
負荷などのインダクタ12を有するものでは、特に、こ
のインダクタ12の大きなエネルギーが、スイッチング
素子13のオフした瞬間に急激にきわめて高電圧に跳ね
上がるが、この電圧はダイオード17を介してコンデン
サ16に充電して吸収される。このとき、跳ね上りの高
電圧がスイッチング素子13の耐圧を越えないようにす
るには、容量の大きなコンデンサ16を用いることが望
ましい。ところが、このコンデンサ16に容量の大きな
ものを用いると、スイッチング素子13のオンしたとき
に抵抗15で消費される電力が大きくなって無視できな
くなる。
−FETを用いて、100KHzから数MHzという高
周波数化された回路では、耐圧の目的からは、コンデン
サ16の容量は大きければ大きい程よいが、大きすぎる
と逆にMOS−FETなどのスイッチング素子13のオ
ンしたときに抵抗15で消費される電力が大きくなり、
高周波数化に対応できなくなるという問題があった。ち
なみに、スイッチング素子13のオン、オフ時のD電流
Idと、D−S間電圧Vds(Vds=220ボルトと
する)との特性は、図3(d)に示すように、これらの
交差時の電圧vは、v=90ボルトにも達する。
率を低下させることなく高周波数化ができるものを得る
ことを目的とするものである。
インダクタ12とスイッチング素子13とを直列に接続
し、前記スイッチング素子13の両端に、並列にスナバ
回路24を接続してなるスイッチング回路において、前
記スナバ回路24は、前記スイッチング素子13のオフ
時に発生するサージエネルギーを吸収する第1コンデン
サ25(C1)とこの第1コンデンサ25(C1)と略
等しいかやや小さい容量の第2コンデンサ26(C2)
との直列回路と、他方の第2コンデンサ26と並列で、
かつ前記スイッチング素子13の導通方向と同一導通方
向に接続されたダイオード27とからなり、第1コンデ
ンサ25(C1)>第2コンデンサ26(C2)、好ま
しくは、C1≒2×C2とし、スイッチング素子13
は、MOS−FETを用い、100KHz以上の高周波
数化したスイッチング回路からなるスイッチング回路の
スナバー回路である。
エネルギーが、スイッチング素子13のオフした瞬間
に、急激にきわめて高電圧に跳ね上がるので、この電圧
がダイオード27を介して第1コンデンサ25に充電し
て吸収される。スイッチング素子13がオフからオンし
た瞬間、第1コンデンサ25、第2コンデンサ26、ス
イッチング素子13、第1コンデンサ25の閉回路が形
成されて、第1コンデンサ25の電荷を第2コンデンサ
26を通り放電するので、損失なしで充電電荷が放出さ
れる。
る。図1において、交流電源28は、整流回路29を介
して直流電源端子10、11に接続され、この直流電源
端子10、11間には、トランス、負荷などのインダク
タ12の1次巻線30と、MOS−FETなどのスイッ
チング素子13とが直列に接続されている。前記インダ
クタ12の補助巻線32の一端には、スイッチング素子
18を介して直流電源端子10に接続され、また、補助
巻線32の他端には、クランプコンデンサ19とダイオ
ード22とが接続されている。前記スイッチング素子1
3とスイッチング素子18のG(ゲート)には、スイッ
チング制御回路23が接続されている。
ン)−S(ソース)間には、本発明によるスナバ回路2
4が並列に接続されている。このスナバ回路24は、第
1コンデンサ25(容量C1)と第2コンデンサ26
(容量C2)との直列回路と、他方の第2コンデンサ2
6と並列なダイオード27とからなる。このスナバ回路
24における第1コンデンサ25(C1)と第2コンデ
ンサ26(C2)との容量の比は、C1≒2×C2 で
あるときが最も特性が優れている。その特性データにつ
いては後述する。なお、20は出力端子、21は出力端
子、31は2次巻線である。
る。 A.スイッチング素子13がオンからオフした瞬間 このときの動作は、図4に示した従来回路と同様、スイ
ッチング素子13がオフした瞬間、スナバ回路24のダ
イオード27を介して第1コンデンサ25にサージ電流
を流し、スイッチング素子13のD−S間の電圧Vds
の立上りを下げる。すなわち、トランス、負荷などのイ
ンダクタ12の大きなエネルギーが、スイッチング素子
13のオフした瞬間に急激にきわめて高電圧に跳ね上が
るので、この電圧Vdsがダイオード27を介して第1
コンデンサ25に充電して吸収される。なお、この場
合、第1コンデンサ25の容量C1が大きければ大きい
程、電圧Vdsの立上り(dVds/dt)がゆるやか
になる。
した瞬間 スイッチング素子18がオフした後、わかずかなタイム
ラグをもってスイッチング素子13がオンする。する
と、第1コンデンサ25、第2コンデンサ26、スイッ
チング素子13、第1コンデンサ25の閉回路が形成さ
れて、第1コンデンサ25の電荷を放電する。このと
き、第1、第2コンデンサ25、26の直列回路の容量
Cは C=1/(1/C1+1/C2)=C1・C2/(C1+C2) となり、総容量は少なくなる。また、図1において、ス
イッチング素子13のS側(C1の下端)の電圧をv
0、C1とC2の接続点の電圧をv1、スイッチング素
子13のD側(C2の上端)の電圧をv2とすると、V
dsの変化に対するC1の電圧Vc1の変化が、従来回
路より充分小さく、したがって、少ない電荷の移動で済
み、損失なしで充電電荷が放出される。
26の容量C1とC2との比が、本発明の最も優れた特
性となる場合について、図3により説明する。 図3(a): C1≒2×C2であるとき、スイッチング素子13のオ
ン、オフ時のD電流Idと、D−S間電圧Vds(V=
220ボルトとする)との交差時の電圧vは、v≒20
ボルトと、従来の約4分の1となり、スイッチング素子
13での消費電力は最も少なくなった。このとき、Vc
1はVdsの約2/3となった。なお、C1≒2×C2
であることが必須ではなく、少なくとも、C1>C2で
あることが望ましい。ただし、C1≫C2のように、C
1が大きすぎると点線のように、電圧が大きく振動する
ので好ましくない。 図3(b): C2=C1であるとき、交差時の電圧vは、従来の約2
分の1となり、この場合でもスイッチング素子13での
消費電力は、充分少なくなった。また、Vc1はVds
の約1/2となった。 図3(c): C1<C2であるとき、すなわち、C1が小さいと、d
Vds/dtが急激に立ち上がるので、従来の抵抗15
の場合と同様消費電力は、大きくなった。 図3(d): 従来の回路による特性を示し、電流と電圧の交差する電
圧v値が高く、スイッチング素子13で無駄な電力を消
費していることを示している。
と、スイッチング素子18をそれぞれ1個ずつ用いた例
で説明したが、図2に示すように、スイッチング素子1
3と、スイッチング素子18をそれぞれ2個ずつ用いた
全波ブリッジ型の場合であってもそのまま適用できる。
MOS−FETなどのスイッチング素子13のオン時の
電圧の跳上りに対する過大な電圧ストレスの防止はもち
ろんのこと、スイッチング回路が高周波数化された場合
に特に問題となっていたスナバ回路14の抵抗による電
力損失がなく、従来回路に比較して、第1コンデンサ2
5のTanδでの損失だけとなり、効率が格段に良好で
ある。
の第1実施例を示す電気回路図である。
の第2実施例を示す電気回路図である。
電気回路図である。である。
ンス、負荷などのインダクタ、13…MOS−FETな
どのスイッチング素子、14 従来のスナバ回路、15
…抵抗、16…コンデンサ、17…ダイオード、18…
スイッチング素子、19…クランプコンデンサ、20…
出力端子、21…出力端子、22…ダイオード、23…
スイッチング制御回路、24…本発明のスナバ回路、2
5…第1コンデンサ、26…第2コンデンサ、27…ダ
イオード、28…交流電源、29…整流回路、30…1
次巻線、31…2次巻線、32…補助巻線。
Claims (3)
- 【請求項1】 直流電源に、インダクタ12とスイッチ
ング素子13とを直列に接続し、前記スイッチング素子
13の両端に、並列にスナバ回路24を接続してなるス
イッチング回路において、前記スナバ回路24は、前記
スイッチング素子13のオフ時に発生するサージエネル
ギーを吸収する第1コンデンサ25(C1)とこの第1
コンデンサ25(C1)と略等しいかやや小さい容量の
第2コンデンサ26(C2)との直列回路と、他方の第
2コンデンサ26と並列で、かつ前記スイッチング素子
13の導通方向と同一導通方向に接続されたダイオード
27とからなることを特徴とするスイッチング回路のス
ナバー回路。 - 【請求項2】 第1コンデンサ25(C1)>第2コン
デンサ26(C2)、好ましくは、C1≒2×C2とし
た請求項1記載のスイッチング回路のスナバー回路。 - 【請求項3】 スイッチング素子13は、MOS−FE
Tを用い、100KHz以上の高周波数化したスイッチ
ング回路からなる請求項1記載のスイッチング回路のス
ナバー回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4129460A JP2604668B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | スイッチング回路のスナバー回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4129460A JP2604668B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | スイッチング回路のスナバー回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05300753A JPH05300753A (ja) | 1993-11-12 |
JP2604668B2 true JP2604668B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=15010044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4129460A Expired - Fee Related JP2604668B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | スイッチング回路のスナバー回路 |
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JP (1) | JP2604668B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2000333439A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Toshiba Corp | スナバ回路及び電力変換装置 |
JP4844007B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2011-12-21 | 富士電機株式会社 | 複合型半導体装置 |
JP4760256B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2011-08-31 | 富士電機株式会社 | 複数個直列接続される電圧駆動型半導体素子の電圧分担のばらつき低減方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH051154Y2 (ja) * | 1987-05-13 | 1993-01-13 |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP4129460A patent/JP2604668B2/ja not_active Expired - Fee Related
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